Περιοδικός πίνακας με στιβάδες ηλεκτρονίων. Περιοδικός νόμος Δ
Μυστικές ενότητες του περιοδικού πίνακα 15 Ιουνίου 2018
Πολλοί έχουν ακούσει για τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ και για την ανακάλυψη από αυτόν τον 19ο αιώνα (1869) του «Περιοδικού νόμου της αλλαγής των ιδιοτήτων χημικά στοιχείαανά ομάδες και σειρές» (ο τίτλος του πίνακα του συγγραφέα είναι «Ο Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων κατά Ομάδες και Σειρές»).
Η ανακάλυψη του πίνακα των περιοδικών χημικών στοιχείων ήταν ένα από τα σημαντικά ορόσημα στην ιστορία της ανάπτυξης της χημείας ως επιστήμης. Πρωτοπόρος του πίνακα ήταν ο Ρώσος επιστήμονας Ντμίτρι Μεντελέεφ. Ένας εξαιρετικός επιστήμονας με τους ευρύτερους επιστημονικούς ορίζοντες κατάφερε να συνδυάσει όλες τις ιδέες για τη φύση των χημικών στοιχείων σε μια ενιαία συνεκτική έννοια.
Ιστορικό ανοίγματος πίνακα
Μέχρι τα μέσα του 19ου αιώνα, είχαν ανακαλυφθεί 63 χημικά στοιχεία και επιστήμονες σε όλο τον κόσμο έχουν επανειλημμένα προσπαθήσει να συνδυάσουν όλα τα υπάρχοντα στοιχεία σε μια ενιαία έννοια. Τα στοιχεία προτάθηκε να τοποθετηθούν σε αύξουσα σειρά ατομικής μάζας και να χωριστούν σε ομάδες ανάλογα με την ομοιότητα. Χημικές ιδιότητες.
Το 1863, ο χημικός και μουσικός John Alexander Newland πρότεινε τη θεωρία του, ο οποίος πρότεινε μια διάταξη χημικών στοιχείων παρόμοια με αυτή που ανακάλυψε ο Mendeleev, αλλά το έργο του επιστήμονα δεν ελήφθη σοβαρά υπόψη από την επιστημονική κοινότητα λόγω του γεγονότος ότι ο συγγραφέας ήταν παρασύρθηκε από την αναζήτηση της αρμονίας και τη σύνδεση της μουσικής με τη χημεία.
Το 1869, ο Mendeleev δημοσίευσε το σχέδιο του περιοδικού πίνακα στο περιοδικό της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας και έστειλε μια ειδοποίηση για την ανακάλυψη στους κορυφαίους επιστήμονες του κόσμου. Στο μέλλον, ο χημικός επανειλημμένα βελτίωσε και βελτίωσε το σχήμα μέχρι να αποκτήσει τη γνωστή του μορφή.
Η ουσία της ανακάλυψης του Mendeleev είναι ότι με την αύξηση της ατομικής μάζας, οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων δεν αλλάζουν μονότονα, αλλά περιοδικά. Μετά από έναν ορισμένο αριθμό στοιχείων με διαφορετικές ιδιότητες, οι ιδιότητες αρχίζουν να επαναλαμβάνονται. Έτσι, το κάλιο είναι παρόμοιο με το νάτριο, το φθόριο είναι παρόμοιο με το χλώριο και ο χρυσός είναι παρόμοιος με το ασήμι και τον χαλκό.
Το 1871, ο Mendeleev ένωσε τελικά τις ιδέες στον Περιοδικό Νόμο. Οι επιστήμονες προέβλεψαν την ανακάλυψη πολλών νέων χημικών στοιχείων και περιέγραψαν τις χημικές τους ιδιότητες. Στη συνέχεια, οι υπολογισμοί του χημικού επιβεβαιώθηκαν πλήρως - το γάλλιο, το σκάνδιο και το γερμάνιο αντιστοιχούσαν πλήρως στις ιδιότητες που τους απέδωσε ο Mendeleev.
Δεν είναι όμως όλα τόσο απλά και υπάρχει κάτι που δεν γνωρίζουμε.
Λίγοι γνωρίζουν ότι ο D. I. Mendeleev ήταν ένας από τους πρώτους παγκοσμίου φήμης Ρώσους επιστήμονες του τέλους του 19ου αιώνα, ο οποίος υπερασπίστηκε στην παγκόσμια επιστήμη την ιδέα του αιθέρα ως καθολικής ουσιαστικής οντότητας, ο οποίος του έδωσε θεμελιώδη επιστημονική και εφαρμοσμένη σημασία στην αποκάλυψη του μυστικά του Είναι και να βελτιώσει την οικονομική ζωή των ανθρώπων.
Υπάρχει η άποψη ότι ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων που διδάσκονται επίσημα σε σχολεία και πανεπιστήμια είναι πλαστός. Ο ίδιος ο Μεντελέγιεφ στο έργο του με τίτλο «Μια προσπάθεια χημικής κατανόησης του παγκόσμιου αιθέρα» έδωσε έναν ελαφρώς διαφορετικό πίνακα.
Την τελευταία φορά, σε ανόθευτη μορφή, ο πραγματικός Περιοδικός Πίνακας είδε το φως το 1906 στην Αγία Πετρούπολη (εγχειρίδιο «Βασικές αρχές της Χημείας», έκδοση VIII).
Οι διαφορές είναι ορατές: η μηδενική ομάδα μετακινείται στην 8η και το στοιχείο ελαφρύτερο από το υδρογόνο, με το οποίο πρέπει να ξεκινά ο πίνακας και το οποίο συμβατικά ονομάζεται Νεύτωνιο (αιθέρας), αποκλείεται γενικά.
Το ίδιο τραπέζι απαθανατίζει ο σύντροφος «ΑΙΜΑΤΟΣ ΤΥΡΑΝΝΟΣ». Στάλιν στην Αγία Πετρούπολη, Λεωφ. Μοσκόφσκι. 19. VNIIM τους. D. I. Mendeleeva (Πανρωσικό Ινστιτούτο Ερευνών Μετρολογίας)
Το μνημείο-πίνακας The Periodic Table of Chemical Elements of D. I. Mendeleev κατασκευάστηκε με ψηφιδωτά υπό την καθοδήγηση του καθηγητή της Ακαδημίας Τεχνών V. A. Frolov (αρχιτεκτονικό σχέδιο του Krichevsky). Το μνημείο βασίζεται σε έναν πίνακα από την τελευταία 8η έκδοση της ζωής (1906) του D. I. Mendeleev’s Fundamentals of Chemistry. Στοιχεία που ανακαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια της ζωής του D. I. Mendeleev σημειώνονται με κόκκινο χρώμα. Στοιχεία που ανακαλύφθηκαν από το 1907 έως το 1934 , σημειώνονται με μπλε χρώμα.
Γιατί και πώς συνέβη να μας λένε τόσο ευθαρσώς και ανοιχτά ψέματα;
Θέση και ρόλος του παγκόσμιου αιθέρα στον αληθινό πίνακα του D. I. Mendeleev
Πολλοί άνθρωποι έχουν ακούσει για τον Dmitri Ivanovich Mendeleev και για τον "Περιοδικό νόμο των αλλαγών στις ιδιότητες των χημικών στοιχείων ανά ομάδες και σειρές" που ανακαλύφθηκε από αυτόν τον 19ο αιώνα (1869) (το όνομα του συγγραφέα για τον πίνακα είναι "The Periodic Table of Στοιχεία ανά ομάδες και σειρές»).
Πολλοί άκουσαν επίσης ότι ο Δ.Ι. Ο Mendeleev ήταν ο διοργανωτής και μόνιμος ηγέτης (1869-1905) της ρωσικής δημόσιας επιστημονικής ένωσης που ονομάζεται Russian Chemical Society (από το 1872 - η Russian Physico-Chemical Society), η οποία εξέδιδε το παγκοσμίου φήμης περιοδικό ZhRFKhO καθ 'όλη την ύπαρξή της, μέχρι μέχρι την εκκαθάριση από την Ακαδημία Επιστημών της ΕΣΣΔ το 1930 - τόσο η Εταιρεία όσο και το περιοδικό της.
Αλλά λίγοι από αυτούς που γνωρίζουν ότι ο D. I. Mendeleev ήταν ένας από τους τελευταίους παγκοσμίου φήμης Ρώσους επιστήμονες του τέλους του 19ου αιώνα, που υπερασπίστηκε στην παγκόσμια επιστήμη την ιδέα του αιθέρα ως καθολικής ουσιαστικής οντότητας, που του έδωσε θεμελιώδη επιστημονική και εφαρμοσμένη σημασία στην αποκάλυψη μυστικών Όντας και στη βελτίωση της οικονομικής ζωής των ανθρώπων.
Ακόμα λιγότεροι από αυτούς που γνωρίζουν ότι μετά τον ξαφνικό (!!;) θάνατο του D. I. Mendeleev (27.01.1907), ο οποίος τότε αναγνωρίστηκε ως εξαίρετος επιστήμονας από όλες τις επιστημονικές κοινότητες ανά τον κόσμο εκτός από την Ακαδημία Επιστημών της Αγίας Πετρούπολης και μόνο , η κύρια ανακάλυψή του είναι ότι ο «Περιοδικός νόμος» παραποιήθηκε σκόπιμα και παντού από την παγκόσμια ακαδημαϊκή επιστήμη.
Και είναι λίγοι εκείνοι που γνωρίζουν ότι όλα τα παραπάνω συνδέονται μεταξύ τους με το νήμα της θυσιαστικής υπηρεσίας των καλύτερων εκπροσώπων και φορέων της αθάνατης ρωσικής φυσικής σκέψης για το καλό των λαών, για δημόσιο όφελος, παρά το αυξανόμενο κύμα ανευθυνότητας στα ανώτερα στρώματα της κοινωνίας της εποχής εκείνης.
Στην πραγματικότητα, ολοκληρωμένη ανάπτυξηΑυτή η διατριβή είναι αφιερωμένη στην τελευταία διατριβή, γιατί στην αληθινή επιστήμη οποιαδήποτε παραμέληση βασικών παραγόντων οδηγεί πάντα σε ψευδή αποτελέσματα.
Τα στοιχεία της μηδενικής ομάδας ξεκινούν κάθε σειρά άλλων στοιχείων, που βρίσκονται στην αριστερή πλευρά του Πίνακα, "... που είναι μια αυστηρά λογική συνέπεια της κατανόησης του περιοδικού νόμου" - Mendeleev.
Ιδιαίτερα σημαντικό και μάλιστα εξαιρετικό με την έννοια του περιοδικού νόμου, ο τόπος ανήκει στο στοιχείο «x», - «Newtonius», - στον κόσμο αιθέρα. Και αυτό το ειδικό στοιχείο θα πρέπει να βρίσκεται στην αρχή ολόκληρου του πίνακα, στη λεγόμενη "μηδενική ομάδα της μηδενικής σειράς". Επιπλέον, όντας ένα συστημικό στοιχείο (ακριβέστερα, μια οντότητα που σχηματίζει σύστημα) όλων των στοιχείων του Περιοδικού Πίνακα, ο παγκόσμιος αιθέρας είναι ένα ουσιαστικό επιχείρημα για όλη την ποικιλία των στοιχείων του Περιοδικού Πίνακα. Ο ίδιος ο Πίνακας, από αυτή την άποψη, λειτουργεί ως κλειστή συνάρτηση αυτού ακριβώς του επιχειρήματος.
Πηγές:
Όποιος πήγε σχολείο θυμάται ότι ένα από τα απαιτούμενα μαθήματα για να σπουδάσει ήταν η χημεία. Θα μπορούσε να της αρέσει, ή να μην της αρέσει - δεν έχει σημασία. Και είναι πιθανό ότι πολλές γνώσεις σε αυτόν τον κλάδο έχουν ήδη ξεχαστεί και δεν εφαρμόζονται στη ζωή. Ωστόσο, όλοι θυμούνται μάλλον τον πίνακα των χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev. Για πολλούς, έχει παραμείνει ένας πολύχρωμος πίνακας, όπου σε κάθε τετράγωνο αναγράφονται ορισμένα γράμματα που δηλώνουν τα ονόματα των χημικών στοιχείων. Αλλά εδώ δεν θα μιλήσουμε για τη χημεία αυτή καθαυτή και θα περιγράψουμε εκατοντάδες χημικές αντιδράσεις και διεργασίες, αλλά θα μιλήσουμε για το πώς εμφανίστηκε ο περιοδικός πίνακας γενικά - αυτή η ιστορία θα ενδιαφέρει οποιοδήποτε άτομο, και μάλιστα για όλους όσους θέλουν ενδιαφέρουσες και χρήσιμες πληροφορίες.
Λίγο φόντο
Πίσω στο 1668, ο εξαιρετικός Ιρλανδός χημικός, φυσικός και θεολόγος Robert Boyle δημοσίευσε ένα βιβλίο στο οποίο καταρρίφθηκαν πολλοί μύθοι για την αλχημεία και στο οποίο μίλησε για την ανάγκη αναζήτησης αδιάσπαστων χημικών στοιχείων. Ο επιστήμονας έδωσε επίσης μια λίστα με αυτά, αποτελούμενη από μόνο 15 στοιχεία, αλλά επέτρεψε την ιδέα ότι μπορεί να υπάρχουν περισσότερα στοιχεία. Αυτό έγινε η αφετηρία όχι μόνο στην αναζήτηση νέων στοιχείων, αλλά και στη συστηματοποίησή τους.
Εκατό χρόνια αργότερα, ο Γάλλος χημικός Antoine Lavoisier συνέταξε μια νέα λίστα, η οποία περιλάμβανε ήδη 35 στοιχεία. 23 από αυτά βρέθηκαν αργότερα ως αδιάσπαστα. Όμως η αναζήτηση νέων στοιχείων συνεχίστηκε από επιστήμονες σε όλο τον κόσμο. Και ο κύριος ρόλος σε αυτή τη διαδικασία έπαιξε ο διάσημος Ρώσος χημικός Dmitry Ivanovich Mendeleev - ήταν ο πρώτος που πρότεινε την υπόθεση ότι θα μπορούσε να υπάρξει σχέση μεταξύ της ατομικής μάζας των στοιχείων και της θέσης τους στο σύστημα.
Χάρη στην επίπονη δουλειά και τη σύγκριση των χημικών στοιχείων, ο Mendeleev μπόρεσε να ανακαλύψει μια σχέση μεταξύ των στοιχείων στην οποία μπορούν να είναι ένα και οι ιδιότητές τους δεν είναι κάτι δεδομένο, αλλά είναι ένα φαινόμενο που επαναλαμβάνεται περιοδικά. Ως αποτέλεσμα, τον Φεβρουάριο του 1869, ο Mendeleev διατύπωσε τον πρώτο περιοδικό νόμο και ήδη τον Μάρτιο, η έκθεσή του «Η σχέση των ιδιοτήτων με το ατομικό βάρος των στοιχείων» υποβλήθηκε στη Ρωσική Χημική Εταιρεία από τον ιστορικό της χημείας N. A. Menshutkin. Στη συνέχεια, την ίδια χρονιά, η δημοσίευση του Mendeleev δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Zeitschrift fur Chemie στη Γερμανία και το 1871 δημοσιεύτηκε μια νέα εκτενής δημοσίευση του επιστήμονα αφιερωμένη στην ανακάλυψή του από ένα άλλο γερμανικό περιοδικό Annalen der Chemie.
Δημιουργία Περιοδικού Πίνακα
Η κύρια ιδέα μέχρι το 1869 είχε ήδη διαμορφωθεί από τον Mendeleev, και αρκετά για λίγο, αλλά για πολύ καιρό δεν μπορούσε να το κανονίσει σε κάποιο είδος διατεταγμένο σύστημα που εμφανίζει ξεκάθαρα τι είναι τι. Σε μια από τις συνομιλίες με τον συνάδελφό του A. A. Inostrantsev, είπε μάλιστα ότι όλα είχαν ήδη λειτουργήσει στο κεφάλι του, αλλά δεν μπορούσε να τα φέρει όλα στο τραπέζι. Μετά από αυτό, σύμφωνα με τους βιογράφους του Mendeleev, άρχισε επίπονη δουλειά στο τραπέζι του, η οποία διήρκεσε τρεις ημέρες χωρίς διάλειμμα για ύπνο. Όλα τα είδη των τρόπων οργάνωσης των στοιχείων σε έναν πίνακα επιλύθηκαν και η εργασία περιπλέκεται από το γεγονός ότι εκείνη την εποχή η επιστήμη δεν γνώριζε ακόμη για όλα τα χημικά στοιχεία. Ωστόσο, παρόλα αυτά, ο πίνακας δημιουργήθηκε ακόμα και τα στοιχεία συστηματοποιήθηκαν.
Θρύλος του ονείρου του Μεντελέεφ
Πολλοί έχουν ακούσει την ιστορία ότι ο D. I. Mendeleev ονειρεύτηκε το τραπέζι του. Αυτή η έκδοση διανεμήθηκε ενεργά από τον προαναφερθέντα συνάδελφο του Mendeleev A. A. Inostrantsev ως αστεία ιστορίαμε το οποίο διασκέδαζε τους μαθητές του. Είπε ότι ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς πήγε για ύπνο και σε ένα όνειρο είδε καθαρά το τραπέζι του, στο οποίο όλα τα χημικά στοιχεία ήταν τοποθετημένα με τη σωστή σειρά. Μετά από αυτό, οι μαθητές αστειεύτηκαν ότι η βότκα 40° ανακαλύφθηκε με τον ίδιο τρόπο. Αλλά υπήρχαν ακόμα πραγματικές προϋποθέσεις για την ιστορία του ύπνου: όπως ήδη αναφέρθηκε, ο Mendeleev δούλευε στο τραπέζι χωρίς ύπνο και ξεκούραση, και ο Inostrantsev τον βρήκε κάποτε κουρασμένο και εξαντλημένο. Το απόγευμα, ο Mendeleev αποφάσισε να κάνει ένα διάλειμμα και λίγο αργότερα, ξύπνησε απότομα, πήρε αμέσως ένα κομμάτι χαρτί και απεικόνισε ένα έτοιμο τραπέζι πάνω του. Αλλά ο ίδιος ο επιστήμονας διέψευσε όλη αυτή την ιστορία με ένα όνειρο, λέγοντας: «Το σκέφτομαι για ίσως είκοσι χρόνια, και σκέφτεσαι: Καθόμουν και ξαφνικά… είναι έτοιμο». Μπορεί λοιπόν ο μύθος του ονείρου να είναι πολύ ελκυστικός, αλλά η δημιουργία του τραπεζιού ήταν δυνατή μόνο με σκληρή δουλειά.
Περισσότερη δουλεια
Την περίοδο από το 1869 έως το 1871, ο Μεντελέγιεφ ανέπτυξε τις ιδέες της περιοδικότητας, στις οποίες έτεινε η επιστημονική κοινότητα. Και ένα από τα ορόσημαΑυτή η διαδικασία ήταν η κατανόηση που θα έπρεπε να έχει οποιοδήποτε στοιχείο στο σύστημα, με βάση το σύνολο των ιδιοτήτων του σε σύγκριση με τις ιδιότητες άλλων στοιχείων. Με βάση αυτό, αλλά και με βάση τα αποτελέσματα της έρευνας για την αλλαγή των οξειδίων που σχηματίζουν γυαλί, ο χημικός κατάφερε να τροποποιήσει τις τιμές των ατομικών μαζών ορισμένων στοιχείων, μεταξύ των οποίων ήταν το ουράνιο, το ίνδιο, το βηρύλλιο και άλλα.
Φυσικά, ο Mendeleev ήθελε να γεμίσει τα κενά κελιά που έμειναν στον πίνακα το συντομότερο δυνατό και το 1870 προέβλεψε ότι σύντομα θα ανακαλυφθούν χημικά στοιχεία άγνωστα στην επιστήμη, τις ατομικές μάζες και τις ιδιότητες των οποίων μπορούσε να υπολογίσει. Τα πρώτα από αυτά ήταν το γάλλιο (ανακαλύφθηκε το 1875), το σκάνδιο (ανακαλύφθηκε το 1879) και το γερμάνιο (ανακαλύφθηκε το 1885). Στη συνέχεια, οι προβλέψεις συνέχισαν να πραγματοποιούνται και ανακαλύφθηκαν άλλα οκτώ νέα στοιχεία, μεταξύ των οποίων: πολώνιο (1898), ρήνιο (1925), τεχνήτιο (1937), φράγκιο (1939) και αστατίνη (1942-1943). Παρεμπιπτόντως, το 1900, ο D. I. Mendeleev και ο Σκωτσέζος χημικός William Ramsay κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα στοιχεία της μηδενικής ομάδας πρέπει επίσης να συμπεριληφθούν στον πίνακα - μέχρι το 1962 ονομάζονταν αδρανή και μετά - ευγενή αέρια.
Οργάνωση του περιοδικού συστήματος
Τα χημικά στοιχεία στον πίνακα του D. I. Mendeleev είναι διατεταγμένα σε σειρές, σύμφωνα με την αύξηση της μάζας τους, και το μήκος των σειρών επιλέγεται έτσι ώστε τα στοιχεία σε αυτά να έχουν παρόμοιες ιδιότητες. Για παράδειγμα, τα ευγενή αέρια όπως το ραδόνιο, το ξένο, το κρυπτόν, το αργό, το νέο και το ήλιο δεν αντιδρούν εύκολα με άλλα στοιχεία και έχουν επίσης χαμηλή χημική δραστηριότητα, γι' αυτό και βρίσκονται στην άκρα δεξιά στήλη. Και τα στοιχεία της αριστερής στήλης (κάλιο, νάτριο, λίθιο κ.λπ.) αντιδρούν τέλεια με άλλα στοιχεία, και οι ίδιες οι αντιδράσεις είναι εκρηκτικές. Για να το θέσω απλά, μέσα σε κάθε στήλη, τα στοιχεία έχουν παρόμοιες ιδιότητες, που ποικίλλουν από τη μια στήλη στην άλλη. Όλα τα στοιχεία μέχρι το Νο. 92 βρίσκονται στη φύση και με το Νο. 93 αρχίζουν τα τεχνητά στοιχεία, τα οποία μπορούν να δημιουργηθούν μόνο στο εργαστήριο.
Στην αρχική του εκδοχή, το περιοδικό σύστημα κατανοήθηκε μόνο ως αντανάκλαση της τάξης που υπάρχει στη φύση, και δεν υπήρχαν εξηγήσεις γιατί όλα έπρεπε να είναι έτσι. Και μόνο όταν εμφανίστηκε κβαντική μηχανική, το πραγματικό νόημα της σειράς των στοιχείων στον πίνακα έγινε σαφές.
Μαθήματα Δημιουργικής Διαδικασίας
Μιλώντας για το ποια διδάγματα της δημιουργικής διαδικασίας μπορούν να αντληθούν από ολόκληρη την ιστορία της δημιουργίας του περιοδικού πίνακα του D. I. Mendeleev, μπορούμε να αναφέρουμε ως παράδειγμα τις ιδέες ενός Άγγλου ερευνητή στον τομέα της δημιουργική σκέψηΟ Γκράχαμ Γουάλας και ο Γάλλος επιστήμονας Ανρί Πουανκαρέ. Ας τα πάρουμε εν συντομία.
Σύμφωνα με τον Poincaré (1908) και τον Graham Wallace (1926), υπάρχουν τέσσερα κύρια στάδια στη δημιουργική σκέψη:
- Εκπαίδευση- το στάδιο της διαμόρφωσης του κύριου έργου και οι πρώτες προσπάθειες επίλυσής του.
- Επώαση- το στάδιο κατά το οποίο υπάρχει μια προσωρινή απόσπαση της προσοχής από τη διαδικασία, αλλά η εργασία για την εύρεση λύσης στο πρόβλημα πραγματοποιείται σε υποσυνείδητο επίπεδο.
- διορατικότητα- το στάδιο στο οποίο βρίσκεται η διαισθητική λύση. Επιπλέον, αυτή η λύση μπορεί να βρεθεί σε μια κατάσταση που δεν είναι απολύτως σχετική με την εργασία.
- Εξέταση- το στάδιο δοκιμής και υλοποίησης της λύσης, στο οποίο πραγματοποιείται η επαλήθευση αυτής της λύσης και η πιθανή περαιτέρω ανάπτυξή της.
Όπως μπορούμε να δούμε, στη διαδικασία δημιουργίας του πίνακα του, ο Mendeleev ακολούθησε διαισθητικά αυτά τα τέσσερα στάδια. Το πόσο αποτελεσματικό είναι αυτό μπορεί να κριθεί από τα αποτελέσματα, δηλ. γιατί δημιουργήθηκε ο πίνακας. Και δεδομένου ότι η δημιουργία του ήταν ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός όχι μόνο για τη χημική επιστήμη, αλλά για όλη την ανθρωπότητα, τα παραπάνω τέσσερα στάδια μπορούν να εφαρμοστούν και στην εφαρμογή μικρά έργακαι στην υλοποίηση παγκόσμιων σχεδίων. Το κύριο πράγμα που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι ούτε μια ανακάλυψη, ούτε μια λύση σε ένα πρόβλημα δεν μπορεί να βρεθεί από μόνη της, όσο κι αν θέλουμε να τα δούμε σε ένα όνειρο και ανεξάρτητα από το πόσο κοιμόμαστε. Για να πετύχετε, είτε πρόκειται για τη δημιουργία ενός πίνακα χημικών στοιχείων είτε για την ανάπτυξη ενός νέου σχεδίου μάρκετινγκ, πρέπει να έχετε ορισμένες γνώσεις και δεξιότητες, καθώς και να χρησιμοποιήσετε επιδέξια τις δυνατότητές σας και να εργαστείτε σκληρά.
Σας ευχόμαστε καλή επιτυχία στις προσπάθειές σας και επιτυχή υλοποίηση των σχεδίων σας!
Ακόμα και στο σχολείο, καθισμένοι στα μαθήματα χημείας, όλοι θυμόμαστε το τραπέζι στον τοίχο μιας τάξης ή ενός χημικού εργαστηρίου. Αυτός ο πίνακας περιείχε μια ταξινόμηση όλων των χημικών στοιχείων που είναι γνωστά στην ανθρωπότητα, εκείνα τα θεμελιώδη συστατικά που αποτελούν τη Γη και ολόκληρο το Σύμπαν. Τότε δεν μπορούσαμε καν να το σκεφτούμε αυτό Περιοδικός Πίνακαςαναμφίβολα ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικές ανακαλύψεις, που είναι το θεμέλιο της σύγχρονης γνώσης μας για τη χημεία.
Περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev
Με την πρώτη ματιά, η ιδέα της φαίνεται απατηλά απλή: οργάνωση χημικά στοιχείασε αύξουσα σειρά του βάρους των ατόμων τους. Επιπλέον, στις περισσότερες περιπτώσεις αποδεικνύεται ότι η χημική και φυσικές ιδιότητεςκάθε στοιχείο είναι παρόμοιο με το στοιχείο που προηγείται του πίνακα. Αυτό το σχέδιο εμφανίζεται για όλα εκτός από μερικά από τα πρώτα στοιχεία, απλώς και μόνο επειδή δεν έχουν στοιχεία μπροστά τους που να είναι παρόμοια σε ατομικό βάρος με αυτά. Χάρη στην ανακάλυψη αυτής της ιδιότητας μπορούμε να τοποθετήσουμε μια γραμμική ακολουθία στοιχείων σε έναν πίνακα που θυμίζει πολύ ημερολόγιο τοίχου, και έτσι να συνδυάσουμε έναν τεράστιο αριθμό τύπων χημικών στοιχείων με σαφή και συνεκτικό τρόπο. Φυσικά, σήμερα χρησιμοποιούμε την έννοια του ατομικού αριθμού (ο αριθμός των πρωτονίων) για να διατάξουμε το σύστημα των στοιχείων. Αυτό βοήθησε στην επίλυση του λεγόμενου τεχνικού προβλήματος του "ζεύγους των μεταθέσεων", αλλά δεν οδήγησε σε θεμελιώδη αλλαγή στην εμφάνιση του περιοδικού πίνακα.
ΣΤΟ περιοδικός πίνακας του ΜεντελέεφΌλα τα στοιχεία ταξινομούνται σύμφωνα με τον ατομικό τους αριθμό, την ηλεκτρονική τους διαμόρφωση και τις επαναλαμβανόμενες χημικές τους ιδιότητες. Οι σειρές σε έναν πίνακα ονομάζονται περίοδοι και οι στήλες ονομάζονται ομάδες. Ο πρώτος πίνακας, με ημερομηνία 1869, περιείχε μόνο 60 στοιχεία, αλλά τώρα ο πίνακας έπρεπε να διευρυνθεί για να χωρέσει τα 118 στοιχεία που είναι γνωστά σε εμάς σήμερα.
Περιοδικό σύστημα Μεντελέεφσυστηματοποιεί όχι μόνο τα στοιχεία, αλλά και τις πιο διαφορετικές ιδιότητές τους. Αρκεί συχνά ένας χημικός να έχει μπροστά στα μάτια του τον Περιοδικό Πίνακα για να απαντήσει σωστά σε πολλές ερωτήσεις (όχι μόνο εξετάσεις, αλλά και επιστημονικές).
Το αναγνωριστικό YouTube του 1M7iKKVnPJE δεν είναι έγκυρο.
Περιοδικός Νόμος
Υπάρχουν δύο σκευάσματα περιοδικός νόμοςχημικά στοιχεία: κλασικά και μοντέρνα.
Κλασική, όπως παρουσιάζεται από τον ανακάλυψή της D.I. Mendeleev: οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις τιμές των ατομικών βαρών των στοιχείων.
Σύγχρονο: οι ιδιότητες απλών ουσιών, καθώς και οι ιδιότητες και οι μορφές των ενώσεων στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο του πυρήνα των ατόμων των στοιχείων (αριθμός σειράς).
Μια γραφική αναπαράσταση του περιοδικού νόμου είναι το περιοδικό σύστημα στοιχείων, το οποίο είναι μια φυσική ταξινόμηση χημικών στοιχείων που βασίζεται σε τακτικές αλλαγές στις ιδιότητες των στοιχείων από τα φορτία των ατόμων τους. Οι πιο συνηθισμένες εικόνες του περιοδικού πίνακα στοιχείων D.I. Το Mendeleev είναι σύντομες και μακριές μορφές.
Ομάδες και περίοδοι του Περιοδικού συστήματος
ομάδεςονομάζονται οι κάθετες σειρές στον περιοδικό πίνακα. Σε ομάδες, τα στοιχεία συνδυάζονται σύμφωνα με την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης στα οξείδια. Κάθε ομάδα αποτελείται από τις κύριες και δευτερεύουσες υποομάδες. Οι κύριες υποομάδες περιλαμβάνουν στοιχεία μικρών περιόδων και στοιχεία μεγάλων περιόδων πανομοιότυπα με αυτό στις ιδιότητες. Οι πλευρικές υποομάδες αποτελούνται μόνο από στοιχεία μεγάλων περιόδων. Οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας διαφέρουν σημαντικά.
Περίοδοςκαλούμε μια οριζόντια σειρά στοιχείων που είναι διατεταγμένα σε αύξουσα σειρά τακτικών (ατομικών) αριθμών. Υπάρχουν επτά περίοδοι στο περιοδικό σύστημα: η πρώτη, η δεύτερη και η τρίτη περίοδος ονομάζονται μικρές, περιέχουν 2, 8 και 8 στοιχεία, αντίστοιχα. οι υπόλοιπες περίοδοι ονομάζονται μεγάλες: στην τέταρτη και πέμπτη περίοδο υπάρχουν 18 στοιχεία η καθεμία, στην έκτη - 32 και στην έβδομη (ακόμη ελλιπής) - 31 στοιχεία. Κάθε περίοδος, εκτός από την πρώτη, ξεκινά με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνει με ένα ευγενές αέριο.
Η φυσική σημασία του σειριακού αριθμούχημικό στοιχείο: ο αριθμός των πρωτονίων στον ατομικό πυρήνα και ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περιστρέφονται γύρω ατομικό πυρήνα, ισούνται με τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου.
Ιδιότητες του περιοδικού πίνακα
Θυμηθείτε ότι ομάδεςκαλέστε τις κάθετες σειρές στο περιοδικό σύστημα και οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας διαφέρουν σημαντικά.
Οι ιδιότητες των στοιχείων σε υποομάδες αλλάζουν φυσικά από πάνω προς τα κάτω:
- Οι μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται και οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν.
- η ατομική ακτίνα αυξάνεται.
- η ισχύς των βάσεων και των ανοξικών οξέων που σχηματίζονται από το στοιχείο αυξάνεται.
- πέφτει η ηλεκτραρνητικότητα.
Όλα τα στοιχεία, εκτός από το ήλιο, το νέο και το αργό, σχηματίζουν ενώσεις οξυγόνου, υπάρχουν μόνο οκτώ μορφές ενώσεων οξυγόνου. Συχνά απεικονίζονται στον περιοδικό πίνακα. γενικούς τύπους, που βρίσκεται κάτω από κάθε ομάδα με αύξουσα σειρά της κατάστασης οξείδωσης των στοιχείων: R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, όπου το σύμβολο R υποδηλώνει ένα στοιχείο αυτής της ομάδας. Οι τύποι ανώτερων οξειδίων ισχύουν για όλα τα στοιχεία της ομάδας, εκτός εξαιρετικές περιπτώσειςόταν τα στοιχεία δεν παρουσιάζουν κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας (για παράδειγμα, φθόριο).
Τα οξείδια της σύνθεσης R 2 O εμφανίζουν ισχυρές βασικές ιδιότητες και η βασικότητά τους αυξάνεται με την αύξηση του σειριακού αριθμού, τα οξείδια της σύνθεσης RO (με εξαίρεση το BeO) εμφανίζουν βασικές ιδιότητες. Οξείδια της σύνθεσης RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7 παρουσιάζουν όξινες ιδιότητεςκαι η οξύτητά τους αυξάνεται με την αύξηση του σειριακού αριθμού.
Στοιχεία των κύριων υποομάδων, ξεκινώντας από την ομάδα IV, σχηματίζουν αέριες ενώσεις υδρογόνου. Υπάρχουν τέσσερις μορφές τέτοιων ενώσεων. Τοποθετούνται κάτω από τα στοιχεία των κύριων υποομάδων και αντιπροσωπεύονται με γενικούς τύπους στην ακολουθία RH 4 , RH 3 , RH 2 , RH.
Οι ενώσεις RH 4 είναι ουδέτερες. RH 3 - ασθενώς βασικό. RH 2 - ελαφρώς όξινο. Το RH είναι έντονα όξινο.
Θυμηθείτε ότι περίοδοςκαλούμε μια οριζόντια σειρά στοιχείων που είναι διατεταγμένα σε αύξουσα σειρά τακτικών (ατομικών) αριθμών.
Εντός της περιόδου με αύξηση του σειριακού αριθμού του στοιχείου:
- Η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται.
- Οι μεταλλικές ιδιότητες μειώνονται, οι μη μεταλλικές αυξάνονται.
- πέφτει η ατομική ακτίνα.
Στοιχεία του περιοδικού πίνακα
Στοιχεία αλκαλικών και αλκαλικών γαιών
Αυτά περιλαμβάνουν στοιχεία από την πρώτη και τη δεύτερη ομάδα του περιοδικού πίνακα. αλκαλιμέταλλααπό την πρώτη ομάδα - μαλακά μέταλλα, ασημί, καλά κομμένα με μαχαίρι. Όλα έχουν ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό περίβλημα και αντιδρούν τέλεια. μέταλλα αλκαλικών γαιώναπό τη δεύτερη ομάδα έχουν επίσης μια ασημί απόχρωση. Δύο ηλεκτρόνια τοποθετούνται στο εξωτερικό επίπεδο και, κατά συνέπεια, αυτά τα μέταλλα είναι λιγότερο πρόθυμα να αλληλεπιδράσουν με άλλα στοιχεία. Σε σύγκριση με τα μέταλλα των αλκαλίων, τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών λιώνουν και βράζουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες.
Εμφάνιση / Απόκρυψη κειμένου
Λανθανίδες (στοιχεία σπανίων γαιών) και ακτινίδες
Λανθανίδηςείναι μια ομάδα στοιχείων που βρέθηκαν αρχικά σε σπάνια ορυκτά. εξ ου και η ονομασία τους στοιχεία «σπανίων γαιών». Στη συνέχεια, αποδείχθηκε ότι αυτά τα στοιχεία δεν είναι τόσο σπάνια όσο νόμιζαν αρχικά, και ως εκ τούτου το όνομα λανθανίδες δόθηκε στα στοιχεία σπανίων γαιών. λανθανίδες και ακτινίδεςκαταλαμβάνουν δύο μπλοκ, τα οποία βρίσκονται κάτω από τον κύριο πίνακα στοιχείων. Και οι δύο ομάδες περιλαμβάνουν μέταλλα. όλα τα λανθανίδια (με εξαίρεση το προμεθύλιο) είναι μη ραδιενεργά. Οι ακτινίδες, από την άλλη πλευρά, είναι ραδιενεργές.
Εμφάνιση / Απόκρυψη κειμένου
Αλογόνα και ευγενή αέρια
Τα αλογόνα και τα ευγενή αέρια ομαδοποιούνται στις ομάδες 17 και 18 του περιοδικού πίνακα. Αλογόναείναι μη μεταλλικά στοιχεία, έχουν όλα επτά ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα. ΣΤΟ ευγενή αέριαΌλα τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο εξωτερικό περίβλημα, επομένως σχεδόν δεν συμμετέχουν στο σχηματισμό ενώσεων. Αυτά τα αέρια ονομάζονται "ευγενή" επειδή σπάνια αντιδρούν με άλλα στοιχεία. δηλαδή αναφέρονται σε μέλη της ευγενούς κάστας που παραδοσιακά απέφευγαν άλλους ανθρώπους στην κοινωνία.
Εμφάνιση / Απόκρυψη κειμένου
μεταβατικά μέταλλα
μεταβατικά μέταλλακαταλαμβάνουν τις ομάδες 3-12 στον περιοδικό πίνακα. Τα περισσότερα από αυτά είναι πυκνά, συμπαγή, με καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα. Τα ηλεκτρόνια σθένους τους (μέσω των οποίων συνδέονται με άλλα στοιχεία) βρίσκονται σε διάφορα κελύφη ηλεκτρονίων.
Εμφάνιση / Απόκρυψη κειμένου
| μεταβατικά μέταλλα |
| Scandium Sc 21 |
| Titan Ti 22 |
| Vanadium V 23 |
| Chrome Cr 24 |
| Μαγγάνιο Mn 25 |
| Σίδηρος Fe 26 |
| Cobalt Co27 |
| Νικέλιο Ni 28 |
| Χαλκός Cu 29 |
| Ψευδάργυρος Zn 30 |
| Ύττριο Υ 39 |
| Ζιρκόνιο Zr 40 |
| Νιόβιο Nb 41 |
| Μολυβδαίνιο Mo 42 |
| Τεχνήτιο Tc 43 |
| Ρουθήνιο Ru 44 |
| Rh 45 ρόδιο |
| Παλλάδιο Pd 46 |
| Silver Ag 47 |
| Κάδμιο Cd 48 |
| Lutetium Lu 71 |
| Hafnium Hf 72 |
| Ταντάλιο Τα 73 |
| Βολφράμιο W 74 |
| Rhenium Re 75 |
| Όσμιο Os 76 |
| Iridium Ir 77 |
| Platinum Pt 78 |
| Gold Au 79 |
| Υδράργυρος Hg 80 |
| Lawrencium Lr 103 |
| Rutherfordium Rf 104 |
| Dubnium Db 105 |
| Seaborgium Sg 106 |
| Bory Bh 107 |
| Hassium Hs 108 |
| Meitnerium Mt 109 |
| Darmstadtius Ds 110 |
| Ακτινογραφία Rg 111 |
| Copernicius Cn 112 |
Μεταλλοειδή
Μεταλλοειδήκαταλαμβάνουν τις ομάδες 13-16 του περιοδικού πίνακα. Μεταλλοειδή όπως το βόριο, το γερμάνιο και το πυρίτιο είναι ημιαγωγοί και χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τσιπ υπολογιστών και πλακέτες κυκλωμάτων.
Εμφάνιση / Απόκρυψη κειμένου
Μετα-μεταβατικά μέταλλα
Τα στοιχεία που καλούνται μέταλλα μετά τη μετάβαση, ανήκουν στις ομάδες 13-15 του περιοδικού πίνακα. Σε αντίθεση με τα μέταλλα, δεν έχουν λάμψη, αλλά έχουν ματ φινίρισμα. Σε σύγκριση με τα μέταλλα μετάπτωσης, τα μέταλλα μετά τη μετάβαση είναι πιο μαλακά, έχουν χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού και υψηλότερη ηλεκτραρνητικότητα. Τα ηλεκτρόνια σθένους τους, με τα οποία συνδέουν άλλα στοιχεία, βρίσκονται μόνο στο εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων. Στοιχεία της ομάδας των μετά τη μετάβαση μετάλλων έχουν πολύ περισσότερα υψηλή θερμοκρασίαβράζει από τα μεταλλοειδή.
Και τώρα εμπεδώστε τις γνώσεις σας παρακολουθώντας ένα βίντεο για τον περιοδικό πίνακα και πολλά άλλα.
Ωραία, το πρώτο βήμα στο δρόμο προς τη γνώση έγινε. Τώρα λίγο πολύ καθοδηγείστε από τον περιοδικό πίνακα και αυτό θα σας είναι πολύ χρήσιμο, γιατί ο Περιοδικός Πίνακας είναι το θεμέλιο πάνω στο οποίο στέκεται αυτή η καταπληκτική επιστήμη.
Το περιοδικό σύστημα είναι ένα διατεταγμένο σύνολο χημικών στοιχείων, η φυσική τους ταξινόμηση, η οποία είναι μια γραφική (πίνακας) έκφραση του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων. Η δομή του, από πολλές απόψεις παρόμοια με τη σύγχρονη, αναπτύχθηκε από τον D. I. Mendeleev με βάση τον περιοδικό νόμο το 1869-1871.
Το πρωτότυπο του περιοδικού συστήματος ήταν το «Πείραμα ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα», που συντάχθηκε από τον D. I. Mendeleev την 1η Μαρτίου 1869. Για δυόμισι χρόνια, ο επιστήμονας βελτίωνε συνεχώς την «Εμπειρία του το Σύστημα», εισήγαγε την έννοια των ομάδων, των σειρών και των περιόδων στοιχείων. Ως αποτέλεσμα, η δομή του περιοδικού συστήματος απέκτησε από πολλές απόψεις σύγχρονα περιγράμματα.
Σημαντική για την εξέλιξή του ήταν η έννοια της θέσης ενός στοιχείου στο σύστημα, που καθορίζεται από τους αριθμούς της ομάδας και της περιόδου. Με βάση αυτή την ιδέα, ο Mendeleev κατέληξε στο συμπέρασμα ότι είναι απαραίτητο να αλλάξουν οι ατομικές μάζες ορισμένων στοιχείων: ουρανίου, ινδίου, δημητρίου και των δορυφόρων του. Αυτή ήταν η πρώτη πρακτική εφαρμογή του περιοδικού συστήματος. Ο Mendeleev ήταν επίσης ο πρώτος που προέβλεψε την ύπαρξη και τις ιδιότητες πολλών άγνωστων στοιχείων. Ο επιστήμονας περιέγραψε λεπτομερώς τις πιο σημαντικές ιδιότητες του εκαργιλίου (μελλοντικό γάλλιο), του εκαβόρ (σκάνδιο) και του εκαργιλίου (γερμάνιο). Επιπλέον, προέβλεψε την ύπαρξη αναλόγων μαγγανίου (μελλοντικό τεχνήτιο και ρήνιο), τελλουρίου (πολώνιο), ιωδίου (αστατίνη), καισίου (φράγκιο), βαρίου (ράδιο), τανταλίου (πρωτακτίνιο). Οι προβλέψεις του επιστήμονα σχετικά με αυτά τα στοιχεία ήταν γενικής φύσεως, καθώς αυτά τα στοιχεία βρίσκονταν σε ελάχιστα μελετημένες περιοχές του περιοδικού συστήματος.
Οι πρώτες εκδοχές του περιοδικού συστήματος από πολλές απόψεις αντιπροσώπευαν μόνο μια εμπειρική γενίκευση. Εξάλλου, το φυσικό νόημα του περιοδικού νόμου δεν ήταν σαφές, δεν υπήρχε εξήγηση για τους λόγους για την περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων ανάλογα με την αύξηση των ατομικών μαζών. Ως αποτέλεσμα, πολλά προβλήματα παρέμειναν άλυτα. Υπάρχουν όρια στο περιοδικό σύστημα; Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί ο ακριβής αριθμός των υπαρχόντων στοιχείων; Η δομή της έκτης περιόδου παρέμεινε ασαφής - ποια είναι η ακριβής ποσότητα των στοιχείων σπάνιων γαιών; Δεν ήταν γνωστό αν υπάρχουν ακόμα στοιχεία μεταξύ υδρογόνου και λιθίου, ποια είναι η δομή της πρώτης περιόδου. Ως εκ τούτου, μέχρι τη φυσική τεκμηρίωση του περιοδικού νόμου και την ανάπτυξη της θεωρίας του περιοδικού συστήματος, προέκυψαν σοβαρές δυσκολίες περισσότερες από μία φορές. Απροσδόκητη ήταν η ανακάλυψη το 1894-1898. πέντε αδρανή αέρια που φαινόταν να μην έχουν θέση στον περιοδικό πίνακα. Αυτή η δυσκολία εξαλείφθηκε χάρη στην ιδέα της συμπερίληψης μιας ανεξάρτητης μηδενικής ομάδας στη δομή του περιοδικού συστήματος. Μαζική ανακάλυψη ραδιοστοιχείων στο γύρισμα του 19ου και του 20ου αιώνα. (μέχρι το 1910 ο αριθμός τους ήταν περίπου 40) οδήγησε σε μια έντονη αντίφαση μεταξύ της ανάγκης τοποθέτησης τους στο περιοδικό σύστημα και της υπάρχουσας δομής του. Για αυτούς, υπήρχαν μόνο 7 κενές θέσεις την έκτη και έβδομη περίοδο. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε ως αποτέλεσμα της θέσπισης κανόνων μετατόπισης και της ανακάλυψης ισοτόπων.
Ένας από τους κύριους λόγους για την αδυναμία εξήγησης της φυσικής σημασίας του περιοδικού νόμου και της δομής του περιοδικού συστήματος ήταν ότι δεν ήταν γνωστό πώς ήταν διατεταγμένο το άτομο (βλ. Άτομο). Το πιο σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη του περιοδικού συστήματος ήταν η δημιουργία του ατομικού μοντέλου από τον E. Rutherford (1911). Στη βάση του, ο Ολλανδός επιστήμονας A. Van den Broek (1913) πρότεινε ότι ο τακτικός αριθμός ενός στοιχείου στο περιοδικό σύστημα είναι αριθμητικά ίσος με το φορτίο του πυρήνα του ατόμου του (Z). Αυτό επιβεβαιώθηκε πειραματικά από τον Άγγλο επιστήμονα G. Moseley (1913). Ο περιοδικός νόμος έλαβε μια φυσική αιτιολόγηση: η περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων άρχισε να εξετάζεται ανάλογα με το Z - το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου ενός στοιχείου και όχι την ατομική μάζα (βλ. Περιοδικός νόμος χημικών στοιχείων) .
Ως αποτέλεσμα, η δομή του περιοδικού συστήματος έχει ενισχυθεί σημαντικά. Το κάτω όριο του συστήματος έχει καθοριστεί. Αυτό είναι το υδρογόνο, το στοιχείο με το ελάχιστο Z = 1. Κατέστη δυνατός ο ακριβής υπολογισμός του αριθμού των στοιχείων μεταξύ υδρογόνου και ουρανίου. Εντοπίστηκαν «κενά» στο περιοδικό σύστημα, που αντιστοιχούν σε άγνωστα στοιχεία με Ζ = 43, 61, 72, 75, 85, 87. Ωστόσο, ερωτήματα σχετικά με το ακριβές ποσόστοιχεία σπανίων γαιών και, κυρίως, οι λόγοι για την περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων που εξαρτώνται από το Ζ δεν έχουν αποκαλυφθεί.
Με βάση την καθιερωμένη δομή του περιοδικού συστήματος και τα αποτελέσματα της μελέτης των ατομικών φασμάτων, ο Δανός επιστήμονας N. Bohr το 1918–1921. ανέπτυξε ιδέες για την αλληλουχία κατασκευής κελυφών ηλεκτρονίων και υποκεφύλων σε άτομα. Ο επιστήμονας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι παρόμοιοι τύποι ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των εξωτερικών κελυφών των ατόμων επαναλαμβάνονται περιοδικά. Έτσι, αποδείχθηκε ότι η περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες των χημικών στοιχείων εξηγείται από την ύπαρξη περιοδικότητας στην κατασκευή κελυφών ηλεκτρονίων και υποκελυφών ατόμων.
Το περιοδικό σύστημα καλύπτει περισσότερα από 100 στοιχεία. Από αυτά, όλα τα στοιχεία υπερουρανίου (Ζ = 93–110), καθώς και στοιχεία με Ζ = 43 (τεχνήτιο), 61 (προμέθιο), 85 (αστατίνη), 87 (φράγκιο) ελήφθησαν τεχνητά. Σε όλη την ιστορία της ύπαρξης του περιοδικού συστήματος, έχει προταθεί πολύ ένας μεγάλος αριθμός από(>500) παραλλαγές του γραφική εικόνα, κυρίως σε μορφή τραπεζιών, αλλά και σε μορφή διαφόρων γεωμετρικά σχήματα(χωρικές και επίπεδες), αναλυτικές καμπύλες (σπείρες κ.λπ.) κ.λπ. Οι κοντές, ημίμακρες, μακριές και σκάλες μορφές τραπεζιών χρησιμοποιούνται ευρέως. Επί του παρόντος, προτιμάται η σύντομη φόρμα.
Η θεμελιώδης αρχή της οικοδόμησης του περιοδικού συστήματος είναι η διαίρεση του σε ομάδες και περιόδους. Η έννοια του Mendeleev για σειρές στοιχείων δεν χρησιμοποιείται επί του παρόντος, καθώς στερείται φυσικής σημασίας. Οι ομάδες, με τη σειρά τους, υποδιαιρούνται στις κύριες (α) και δευτερεύουσες (β) υποομάδες. Κάθε υποομάδα περιέχει στοιχεία - χημικά ανάλογα. Τα στοιχεία των α- και β-υποομάδων στις περισσότερες ομάδες παρουσιάζουν επίσης κάποια ομοιότητα μεταξύ τους, κυρίως σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, οι οποίες, κατά κανόνα, είναι ίσες με τον αριθμό της ομάδας. Περίοδος είναι ένα σύνολο στοιχείων που αρχίζει με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνει με ένα αδρανές αέριο (ειδική περίπτωση είναι η πρώτη περίοδος). Κάθε περίοδος περιέχει έναν αυστηρά καθορισμένο αριθμό στοιχείων. Το περιοδικό σύστημα αποτελείται από οκτώ ομάδες και επτά περιόδους και η έβδομη περίοδος δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί.
Ιδιορρυθμία πρώταπερίοδος έγκειται στο γεγονός ότι περιέχει μόνο 2 αέρια στοιχεία σε ελεύθερη μορφή: υδρογόνο και ήλιο. Η θέση του υδρογόνου στο σύστημα είναι διφορούμενη. Δεδομένου ότι παρουσιάζει κοινές ιδιότητες με τα αλκαλικά μέταλλα και τα αλογόνα, τοποθετείται είτε στην υποομάδα 1a- ή Vlla, ή και στις δύο ταυτόχρονα, περικλείοντας το σύμβολο σε αγκύλες σε μία από τις υποομάδες. Το Ήλιο είναι ο πρώτος εκπρόσωπος της υποομάδας VIIIa. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, το ήλιο και όλα τα αδρανή αέρια χωρίστηκαν σε μια ανεξάρτητη μηδενική ομάδα. Η διάταξη αυτή απαιτούσε αναθεώρηση μετά τη σύνθεση χημικές ενώσειςκρυπτόν, ξένον και ραδόνιον. Ως αποτέλεσμα, αδρανή αέρια και στοιχεία της προηγούμενης ομάδας VIII (σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο και μέταλλα πλατίνας) συνδυάστηκαν σε μία ομάδα.
Δεύτεροςπερίοδος περιέχει 8 στοιχεία. Ξεκινά με το αλκαλιμέταλλο λίθιο, του οποίου η μόνη κατάσταση οξείδωσης είναι +1. Ακολουθεί το βηρύλλιο (μέταλλο, κατάσταση οξείδωσης +2). Το βόριο εμφανίζει ήδη ασθενώς εκφρασμένο μεταλλικό χαρακτήρα και είναι αμέταλλο (κατάσταση οξείδωσης +3). Δίπλα στο βόριο, ο άνθρακας είναι ένα τυπικό αμέταλλο που εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +4 και -4. Το άζωτο, το οξυγόνο, το φθόριο και το νέο είναι όλα αμέταλλα, με το άζωτο να έχει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +5 που αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας. Το οξυγόνο και το φθόριο είναι από τα πιο ενεργά αμέταλλα. Το νέον αδρανούς αερίου ολοκληρώνει την περίοδο.
Τρίτοςπεριόδου (νάτριο - αργό) περιέχει επίσης 8 στοιχεία. Η φύση της αλλαγής των ιδιοτήτων τους είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοια με αυτή που παρατηρήθηκε για τα στοιχεία της δεύτερης περιόδου. Υπάρχει όμως και η δική του ιδιαιτερότητα. Έτσι, το μαγνήσιο, σε αντίθεση με το βηρύλλιο, είναι πιο μεταλλικό, όπως και το αλουμίνιο σε σύγκριση με το βόριο. Το πυρίτιο, ο φώσφορος, το θείο, το χλώριο, το αργό είναι όλα τυπικά αμέταλλα. Και όλα αυτά, εκτός από το αργό, εμφανίζουν τις υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας.
Όπως βλέπουμε, και στις δύο περιόδους, όσο αυξάνεται το Ζ, παρατηρείται ευδιάκριτη εξασθένηση των μεταλλικών και ενίσχυση των μη μεταλλικών ιδιοτήτων των στοιχείων. Ο D. I. Mendeleev αποκάλεσε χαρακτηριστικά τα στοιχεία της δεύτερης και της τρίτης περιόδου (κατά τα λόγια του, μικρά). Τα στοιχεία των μικρών περιόδων είναι από τα πιο κοινά στη φύση. Ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο (μαζί με το υδρογόνο) είναι οργανογόνα, δηλαδή τα κύρια στοιχεία της οργανικής ύλης.
Όλα τα στοιχεία της πρώτης - τρίτης περιόδου τοποθετούνται σε α-υποομάδες.
Τέταρτοςπεριόδου (κάλιο - κρυπτό) περιέχει 18 στοιχεία. Σύμφωνα με τον Mendeleev, αυτή είναι η πρώτη μεγάλη περίοδος. Μετά αλκαλιμέταλλοκάλιο και ασβέστιο μετάλλων αλκαλικών γαιών ακολουθούμενα από μια σειρά στοιχείων που αποτελούνται από 10 λεγόμενα μέταλλα μετάπτωσης (σκάνδιο - ψευδάργυρος). Όλες περιλαμβάνονται σε β-υποομάδες. Τα περισσότερα μέταλλα μετάπτωσης εμφανίζουν υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας, εκτός από τον σίδηρο, το κοβάλτιο και το νικέλιο. Στοιχεία από το γάλλιο έως το κρυπτό ανήκουν στις α-υποομάδες. Μια σειρά από χημικές ενώσεις είναι γνωστές για το κρυπτό.
Πέμπτοςπερίοδος (ρουβίδιο - ξένο) στην κατασκευή του είναι παρόμοια με την τέταρτη. Περιέχει επίσης ένα ένθετο 10 μετάλλων μετάπτωσης (ύττριο - κάδμιο). Τα στοιχεία αυτής της περιόδου έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Στην τριάδα ρουθήνιο - ρόδιο - παλλάδιο, οι ενώσεις είναι γνωστές για το ρουθήνιο όπου εμφανίζει μια κατάσταση οξείδωσης +8. Όλα τα στοιχεία των α-υποομάδων εμφανίζουν τις υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας. Τα χαρακτηριστικά της αλλαγής των ιδιοτήτων των στοιχείων της τέταρτης και της πέμπτης περιόδου καθώς το Ζ μεγαλώνει είναι πιο περίπλοκα σε σύγκριση με τη δεύτερη και την τρίτη περίοδο.
Εκτοςπερίοδος (καισίου - ραδονίου) περιλαμβάνει 32 στοιχεία. Σε αυτή την περίοδο, εκτός από 10 μέταλλα μεταπτώσεως (λανθάνιο, άφνιο - υδράργυρος), υπάρχει επίσης ένα σύνολο 14 λανθανιδών - από δημήτριο σε λουτέτιο. Τα στοιχεία από το δημήτριο στο λουτέτιο είναι χημικά παρόμοια και για το λόγο αυτό έχουν από καιρό συμπεριληφθεί στην οικογένεια των στοιχείων σπάνιων γαιών. Στη σύντομη μορφή του περιοδικού συστήματος, η σειρά λανθανιδών περιλαμβάνεται στο κελί λανθανίου και η αποκωδικοποίηση αυτής της σειράς δίνεται στο κάτω μέρος του πίνακα (βλ. Λανθανίδες).
Ποια είναι η ιδιαιτερότητα των στοιχείων της έκτης περιόδου; Στην τριάδα όσμιο - ιρίδιο - πλατίνα, η κατάσταση οξείδωσης +8 είναι γνωστή για το όσμιο. Η αστατίνη έχει έναν αρκετά έντονο μεταλλικό χαρακτήρα. Το ραδόνιο είναι το πιο δραστικό από όλα τα αδρανή αέρια. Δυστυχώς, λόγω του ότι είναι πολύ ραδιενεργό, η χημεία του έχει μελετηθεί ελάχιστα (βλ. Ραδιενεργά στοιχεία).
Εβδομοςπερίοδος ξεκινά με τη Γαλλία. Όπως και το έκτο, θα πρέπει επίσης να περιέχει 32 στοιχεία, αλλά μέχρι στιγμής είναι γνωστά 24. Το φράγκιο και το ράδιο, αντίστοιχα, είναι στοιχεία των υποομάδων Ia και IIa, το ακτίνιο ανήκει στην υποομάδα IIIb. Ακολουθεί η οικογένεια ακτινιδών, η οποία περιλαμβάνει στοιχεία από το θόριο έως το λαυρένιο και είναι διατεταγμένη παρόμοια με τις λανθανίδες. Η αποκωδικοποίηση αυτής της σειράς στοιχείων δίνεται επίσης στο κάτω μέρος του πίνακα.
Τώρα ας δούμε πώς αλλάζουν οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων υποομάδεςπεριοδικό σύστημα. Το κύριο μοτίβο αυτής της αλλαγής είναι η ενίσχυση της μεταλλικής φύσης των στοιχείων καθώς αυξάνεται το Ζ. Αυτό το μοτίβο είναι ιδιαίτερα έντονο στις υποομάδες IIIa–VIIa. Για τα μέταλλα των υποομάδων Ia–IIIa, παρατηρείται αύξηση της χημικής δραστηριότητας. Στα στοιχεία των υποομάδων IVa–VIIa, καθώς το Z αυξάνεται, παρατηρείται εξασθένηση της χημικής δραστηριότητας των στοιχείων. Για στοιχεία των β-υποομάδων, η φύση της αλλαγής στη χημική δραστηριότητα είναι πιο περίπλοκη.
Η θεωρία του περιοδικού συστήματος αναπτύχθηκε από τον N. Bohr και άλλους επιστήμονες τη δεκαετία του 1920. 20ος αιώνας και βασίζεται σε ένα πραγματικό σχήμα για το σχηματισμό ηλεκτρονικών διαμορφώσεων ατόμων (βλ. Άτομο). Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, καθώς το Z αυξάνεται, η πλήρωση των κελυφών ηλεκτρονίων και των υποφλοιών στα άτομα των στοιχείων που περιλαμβάνονται στις περιόδους του περιοδικού συστήματος συμβαίνει με την ακόλουθη σειρά:
| Αριθμοί περιόδου | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1s | 2s2p | 3s3p | 4s3d4p | 5s4d5p | 6s4f5d6p | 7s5f6d7p |
Με βάση τη θεωρία του περιοδικού συστήματος, μπορεί να δοθεί ο ακόλουθος ορισμός μιας περιόδου: περίοδος είναι μια συλλογή στοιχείων που αρχίζει με ένα στοιχείο με τιμή n ίση με τον αριθμό περιόδου και l = 0 (s-στοιχεία) και τελειώνει με ένα στοιχείο με την ίδια τιμή n και l = 1 (p- στοιχεία) (βλ. Άτομο). Εξαίρεση αποτελεί η πρώτη περίοδος, η οποία περιέχει μόνο στοιχεία 1s. Από τη θεωρία του περιοδικού συστήματος, ακολουθούν οι αριθμοί των στοιχείων σε περιόδους: 2, 8, 8, 18, 18, 32 ...
Στον πίνακα, τα σύμβολα των στοιχείων κάθε τύπου (s-, p-, d- και f-στοιχεία) εμφανίζονται σε ένα συγκεκριμένο χρώμα φόντου: s-στοιχεία - στο κόκκινο, p-στοιχεία - σε πορτοκαλί, d-στοιχεία - σε μπλε, f-στοιχεία - σε πράσινο. Κάθε κύτταρο περιέχει τους σειριακούς αριθμούς και τις ατομικές μάζες των στοιχείων, καθώς και τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων.
Από τη θεωρία του περιοδικού συστήματος προκύπτει ότι τα στοιχεία με n ίσο με τον αριθμό περιόδου και l = 0 και 1 ανήκουν στις α-υποομάδες. Οι β-υποομάδες περιλαμβάνουν εκείνα τα στοιχεία στα άτομα των οποίων έχουν συμπληρωθεί τα κελύφη που παρέμεναν προηγουμένως ημιτελή . Γι' αυτό η πρώτη, η δεύτερη και η τρίτη περίοδος δεν περιέχουν στοιχεία β-υποομάδων.
Η δομή του περιοδικού συστήματος στοιχείων συνδέεται στενά με τη δομή των ατόμων των χημικών στοιχείων. Καθώς το Z αυξάνεται, επαναλαμβάνονται περιοδικά παρόμοιοι τύποι διαμόρφωσης των εξωτερικών κελυφών ηλεκτρονίων. Δηλαδή, καθορίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων. Αυτά τα χαρακτηριστικά εκδηλώνονται διαφορετικά για τα στοιχεία των α-υποομάδων (s- και p-στοιχεία), για τα στοιχεία των β-υποομάδων (μεταβατικά d-στοιχεία) και τα στοιχεία των f-οικογενειών - λανθανίδες και ακτινίδες. Μια ειδική περίπτωση αντιπροσωπεύεται από τα στοιχεία της πρώτης περιόδου - υδρογόνο και ήλιο. Το υδρογόνο είναι εξαιρετικά αντιδραστικό επειδή το μόνο ηλεκτρόνιο του 1 δευτερολέπτου αποσπάται εύκολα. Ταυτόχρονα, η διαμόρφωση του ηλίου (1s 2) είναι πολύ σταθερή, γεγονός που το καθιστά χημικά ανενεργό.
Για στοιχεία των α-υποομάδων, τα εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων των ατόμων είναι γεμάτα (με n ίσο με τον αριθμό της περιόδου), επομένως οι ιδιότητες αυτών των στοιχείων αλλάζουν αισθητά καθώς αυξάνεται το Z. Έτσι, στη δεύτερη περίοδο, το λίθιο (διαμόρφωση 2s) είναι ένα ενεργό μέταλλο που χάνει εύκολα ένα ηλεκτρόνιο σθένους. Το βηρύλλιο (2s 2) είναι επίσης ένα μέταλλο, αλλά λιγότερο ενεργό λόγω του γεγονότος ότι τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια είναι πιο σταθερά συνδεδεμένα με τον πυρήνα. Επιπλέον, το βόριο (2s 2 p) έχει έναν ασθενώς έντονο μεταλλικό χαρακτήρα και όλα τα επόμενα στοιχεία της δεύτερης περιόδου, στην οποία σχηματίζεται το υποκέλυφος 2p, είναι ήδη μη μέταλλα. Η διαμόρφωση οκτώ ηλεκτρονίων του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων του νέον (2s 2 p 6) - ενός αδρανούς αερίου - είναι πολύ ισχυρή.
Οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων της δεύτερης περιόδου εξηγούνται από την επιθυμία των ατόμων τους να αποκτήσουν την ηλεκτρονική διαμόρφωση του πλησιέστερου αδρανούς αερίου (η διαμόρφωση ηλίου για στοιχεία από λίθιο σε άνθρακα ή διάταξη νέον για στοιχεία από άνθρακα σε φθόριο). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, για παράδειγμα, το οξυγόνο δεν μπορεί να εμφανίσει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας: τελικά, είναι ευκολότερο γι 'αυτό να επιτύχει τη διαμόρφωση νέον αποκτώντας επιπλέον ηλεκτρόνια. Η ίδια φύση της αλλαγής των ιδιοτήτων εκδηλώνεται στα στοιχεία της τρίτης περιόδου και στα στοιχεία s και p όλων των επόμενων περιόδων. Ταυτόχρονα, η εξασθένηση της ισχύος του δεσμού μεταξύ των εξωτερικών ηλεκτρονίων και του πυρήνα στις α-υποομάδες καθώς αυξάνεται το Ζ εκδηλώνεται στις ιδιότητες των αντίστοιχων στοιχείων. Έτσι, για τα στοιχεία s, υπάρχει μια αξιοσημείωτη αύξηση στη χημική δραστηριότητα καθώς αυξάνεται το Z, και για τα στοιχεία p, μια αύξηση στις μεταλλικές ιδιότητες.
Στα άτομα των μεταβατικών στοιχείων d, τα προηγουμένως ημιτελή κελύφη συμπληρώνονται με την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού n, ένα μικρότερο από τον αριθμό περιόδου. Με ορισμένες εξαιρέσεις, η διαμόρφωση των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων των ατόμων του στοιχείου μετάπτωσης είναι ns 2 . Επομένως, όλα τα στοιχεία d είναι μέταλλα, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αλλαγές στις ιδιότητες των στοιχείων d καθώς αυξάνεται το Z δεν είναι τόσο έντονες όσο παρατηρείται στα στοιχεία s και p. Σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, τα στοιχεία d εμφανίζουν κάποια ομοιότητα με τα στοιχεία p των αντίστοιχων ομάδων του περιοδικού συστήματος.
Τα χαρακτηριστικά των ιδιοτήτων των στοιχείων των τριάδων (VIIIb‑υποομάδα) εξηγούνται από το γεγονός ότι τα b‑subshells είναι κοντά στην ολοκλήρωση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο και η πλατίνα τείνουν να μην σχηματίζουν ενώσεις. υψηλότερους βαθμούςοξείδωση. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το ρουθήνιο και το όσμιο, που δίνουν τα οξείδια RuO 4 και OsO 4 . Για στοιχεία των Ib- και IIb-υποομάδων, το d-subshell στην πραγματικότητα αποδεικνύεται πλήρες. Επομένως, παρουσιάζουν καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας.
Στα άτομα των λανθανιδών και των ακτινιδών (όλα είναι μέταλλα), η συμπλήρωση προηγουμένως ατελών κελυφών ηλεκτρονίων συμβαίνει με την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού n δύο μονάδες μικρότερη από τον αριθμό της περιόδου. Στα άτομα αυτών των στοιχείων, η διαμόρφωση του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων (ns 2) παραμένει αμετάβλητη και το τρίτο εξωτερικό κέλυφος N είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια 4f. Γι' αυτό οι λανθανίδες μοιάζουν τόσο πολύ.
Για τις ακτινίδες, η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Σε άτομα στοιχείων με Z = 90–95, τα ηλεκτρόνια 6d και 5f μπορούν να συμμετέχουν σε χημικές αλληλεπιδράσεις. Επομένως, οι ακτινίδες έχουν πολύ περισσότερες καταστάσεις οξείδωσης. Για παράδειγμα, για το ποσειδώνιο, το πλουτώνιο και το αμερίκιο, είναι γνωστές ενώσεις όπου αυτά τα στοιχεία δρουν σε επτασθενή κατάσταση. Μόνο τα στοιχεία που ξεκινούν από το κούριο (Z = 96) γίνονται σταθερά στην τρισθενή κατάσταση, αλλά ακόμη και εδώ υπάρχουν κάποιες ιδιαιτερότητες. Έτσι, οι ιδιότητες των ακτινιδών διαφέρουν σημαντικά από αυτές των λανθανιδών και επομένως και οι δύο οικογένειες δεν μπορούν να θεωρηθούν παρόμοιες.
Η οικογένεια ακτινιδών τελειώνει με ένα στοιχείο με Z = 103 (λαυρένιο). Μια αξιολόγηση των χημικών ιδιοτήτων του κουρχατόβιο (Ζ = 104) και του νιλσβορίου (Ζ = 105) δείχνει ότι αυτά τα στοιχεία θα πρέπει να είναι ανάλογα του αφνίου και του τανταλίου, αντίστοιχα. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μετά την οικογένεια των ακτινιδών στα άτομα, αρχίζει η συστηματική πλήρωση του 6d υποκελύφους. Η χημική φύση των στοιχείων με Z = 106–110 δεν έχει αξιολογηθεί πειραματικά.
Ο πεπερασμένος αριθμός στοιχείων που καλύπτει το περιοδικό σύστημα είναι άγνωστος. Το πρόβλημα του ανώτατου ορίου του είναι, ίσως, ο κύριος γρίφος του περιοδικού συστήματος. Το βαρύτερο στοιχείο που βρίσκεται στη φύση είναι το πλουτώνιο (Z = 94). Το επιτευχθέν όριο της τεχνητής πυρηνικής σύντηξης είναι ένα στοιχείο με ατομικό αριθμό 110. Το ερώτημα παραμένει: θα είναι δυνατόν να ληφθούν στοιχεία με μεγαλύτερο ατομικό αριθμό, ποιοι και πόσοι; Δεν μπορεί ακόμη να απαντηθεί με βεβαιότητα.
Με τη βοήθεια των πιο περίπλοκων υπολογισμών που εκτελούνται σε ηλεκτρονικό Υπολογιστές, οι επιστήμονες προσπάθησαν να προσδιορίσουν τη δομή των ατόμων και να αξιολογήσουν τις πιο σημαντικές ιδιότητες των «υπερστοιχείων», μέχρι τεράστιους σειριακούς αριθμούς (Z = 172 και ακόμη Z = 184). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν αρκετά απροσδόκητα. Για παράδειγμα, σε ένα άτομο ενός στοιχείου με Z = 121, αναμένεται η εμφάνιση ενός ηλεκτρονίου 8p. Αυτό συμβαίνει αφού ολοκληρώθηκε ο σχηματισμός του υποκέλυφου 8s στα άτομα με Z = 119 και 120. Αλλά η εμφάνιση των p-ηλεκτρονίων μετά τα s-ηλεκτρόνια παρατηρείται μόνο σε άτομα στοιχείων της δεύτερης και τρίτης περιόδου. Οι υπολογισμοί δείχνουν επίσης ότι στα στοιχεία της υποθετικής όγδοης περιόδου, η πλήρωση των φλοιών ηλεκτρονίων και των υποκεφύλων των ατόμων συμβαίνει με μια πολύ περίπλοκη και περίεργη ακολουθία. Επομένως, η αξιολόγηση των ιδιοτήτων των αντίστοιχων στοιχείων είναι ένα πολύ δύσκολο πρόβλημα. Φαίνεται ότι η όγδοη περίοδος πρέπει να περιέχει 50 στοιχεία (Z = 119–168), αλλά, σύμφωνα με τους υπολογισμούς, θα πρέπει να τελειώνει στο στοιχείο με Z = 164, δηλαδή 4 σειριακούς αριθμούς νωρίτερα. Και η «εξωτική» ένατη περίοδος, αποδεικνύεται, θα πρέπει να αποτελείται από 8 στοιχεία. Εδώ είναι το "ηλεκτρονικό" ρεκόρ του: 9s 2 8p 4 9p 2. Με άλλα λόγια, θα περιείχε μόνο 8 στοιχεία, όπως η δεύτερη και η τρίτη περίοδος.
Είναι δύσκολο να πούμε πόσο αληθινοί θα ήταν οι υπολογισμοί που έγιναν με τη βοήθεια ενός υπολογιστή. Ωστόσο, εάν επιβεβαιώνονταν, τότε θα ήταν απαραίτητο να αναθεωρηθούν σοβαρά τα μοτίβα στα οποία βασίζεται το περιοδικό σύστημα στοιχείων και η δομή του.
Το περιοδικό σύστημα έπαιξε και συνεχίζει να παίζει τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη διαφόρων τομέων της φυσικής επιστήμης. Ήταν το σημαντικότερο επίτευγμα της ατομικής και μοριακής επιστήμης, συνέβαλε στην εμφάνιση της σύγχρονης έννοιας του «χημικού στοιχείου» και στην τελειοποίηση των εννοιών των απλών ουσιών και ενώσεων.
Οι νόμοι που αποκαλύφθηκαν από το περιοδικό σύστημα είχαν σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη της θεωρίας της δομής των ατόμων, στην ανακάλυψη ισοτόπων και στην εμφάνιση ιδεών για την πυρηνική περιοδικότητα. Μια αυστηρά επιστημονική δήλωση του προβλήματος της πρόβλεψης στη χημεία συνδέεται με το περιοδικό σύστημα. Αυτό εκδηλώθηκε με την πρόβλεψη της ύπαρξης και των ιδιοτήτων άγνωστων στοιχείων και νέων χαρακτηριστικών της χημικής συμπεριφοράς στοιχείων που έχουν ήδη ανακαλυφθεί. Τώρα το περιοδικό σύστημα είναι το θεμέλιο της χημείας, κυρίως ανόργανης, βοηθώντας σημαντικά στην επίλυση του προβλήματος της χημικής σύνθεσης ουσιών με προκαθορισμένο δεδομένες ιδιότητες, η ανάπτυξη νέων ημιαγωγών υλικών, η επιλογή ειδικών καταλυτών για διάφορες χημικές διεργασίες κ.λπ. Τέλος, το περιοδικό σύστημα αποτελεί τη βάση της διδασκαλίας της χημείας.
Πώς να χρησιμοποιήσετε τον περιοδικό πίνακα Για ένα μη μυημένο άτομο, η ανάγνωση του περιοδικού πίνακα είναι το ίδιο με το να κοιτάτε τους αρχαίους ρούνους των ξωτικών για έναν νάνο. Και ο περιοδικός πίνακας, παρεμπιπτόντως, αν χρησιμοποιηθεί σωστά, μπορεί να πει πολλά για τον κόσμο. Εκτός από το να σας εξυπηρετεί στις εξετάσεις, είναι επίσης απλά απαραίτητο για την επίλυση ενός τεράστιου αριθμού χημικών και φυσικών προβλημάτων. Πώς να το διαβάσετε όμως; Ευτυχώς, σήμερα όλοι μπορούν να μάθουν αυτήν την τέχνη. Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε πώς να κατανοήσετε τον περιοδικό πίνακα.
Το περιοδικό σύστημα χημικών στοιχείων (πίνακας Mendeleev) είναι μια ταξινόμηση χημικών στοιχείων που καθιερώνει την εξάρτηση των διαφόρων ιδιοτήτων των στοιχείων από το φορτίο του ατομικού πυρήνα.
Ιστορικό της δημιουργίας του πίνακα
Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ δεν ήταν ένας απλός χημικός, αν κάποιος το πιστεύει. Ήταν χημικός, φυσικός, γεωλόγος, μετρολόγος, οικολόγος, οικονομολόγος, ελαιολόγος, αεροναύτης, οργανοποιός και δάσκαλος. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο επιστήμονας κατάφερε να πραγματοποιήσει πολλές θεμελιώδεις έρευνες σε διάφορους τομείς της γνώσης. Για παράδειγμα, πιστεύεται ευρέως ότι ήταν ο Mendeleev που υπολόγισε την ιδανική δύναμη της βότκας - 40 μοίρες. Δεν ξέρουμε πώς αντιμετώπιζε τη βότκα ο Mendeleev, αλλά είναι γνωστό ότι η διατριβή του με θέμα "Λόγος για τον συνδυασμό αλκοόλ με νερό" δεν είχε καμία σχέση με τη βότκα και θεωρούσε τις συγκεντρώσεις αλκοόλ από 70 βαθμούς. Με όλα τα πλεονεκτήματα του επιστήμονα, η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων - ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης, του έφερε την ευρύτερη φήμη.
Υπάρχει ένας μύθος σύμφωνα με τον οποίο ο επιστήμονας ονειρεύτηκε το περιοδικό σύστημα, μετά από το οποίο έπρεπε μόνο να ολοκληρώσει την ιδέα που είχε εμφανιστεί. Αλλά, αν όλα ήταν τόσο απλά .. Αυτή η εκδοχή της δημιουργίας του περιοδικού πίνακα, προφανώς, δεν είναι παρά ένας μύθος. Όταν ρωτήθηκε πώς άνοιξε το τραπέζι, ο ίδιος ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς απάντησε: Το σκέφτομαι για ίσως είκοσι χρόνια, και σκέφτεσαι: Κάθισα και ξαφνικά… είναι έτοιμο».
Στα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, προσπάθειες εξορθολογισμού των γνωστών χημικών στοιχείων (63 στοιχεία ήταν γνωστά) έγιναν ταυτόχρονα από αρκετούς επιστήμονες. Για παράδειγμα, το 1862 ο Alexandre Émile Chancourtois τοποθέτησε τα στοιχεία κατά μήκος μιας έλικας και σημείωσε την κυκλική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων. Ο χημικός και μουσικός John Alexander Newlands πρότεινε την εκδοχή του για τον περιοδικό πίνακα το 1866. Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι στη διάταξη των στοιχείων ο επιστήμονας προσπάθησε να ανακαλύψει κάποια μυστικιστική μουσική αρμονία. Μεταξύ άλλων προσπαθειών ήταν και η προσπάθεια του Μεντελέγιεφ, που στέφθηκε με επιτυχία.
Το 1869 δημοσιεύτηκε το πρώτο σχήμα του πίνακα και η ημέρα της 1ης Μαρτίου 1869 θεωρείται η ημέρα της ανακάλυψης του περιοδικού νόμου. Η ουσία της ανακάλυψης του Mendeleev ήταν ότι οι ιδιότητες των στοιχείων με αυξανόμενη ατομική μάζα δεν αλλάζουν μονότονα, αλλά περιοδικά. Η πρώτη έκδοση του πίνακα περιείχε μόνο 63 στοιχεία, αλλά ο Mendeleev ανέλαβε μια σειρά από πολύ μη τυποποιημένες λύσεις. Έτσι, μάντεψε να αφήσει μια θέση στον πίνακα για στοιχεία που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη και άλλαξε επίσης τις ατομικές μάζες ορισμένων στοιχείων. Η θεμελιώδης ορθότητα του νόμου που εξήχθη από τον Mendeleev επιβεβαιώθηκε πολύ σύντομα μετά την ανακάλυψη του γαλλίου, του σκανδίου και του γερμανίου, η ύπαρξη των οποίων είχε προβλεφθεί από τους επιστήμονες.
Σύγχρονη άποψη του περιοδικού πίνακα
Παρακάτω είναι ο ίδιος ο πίνακας.
Σήμερα, αντί για ατομικό βάρος (ατομική μάζα), η έννοια του ατομικού αριθμού (ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα) χρησιμοποιείται για τη διάταξη των στοιχείων. Ο πίνακας περιέχει 120 στοιχεία, τα οποία είναι διατεταγμένα από αριστερά προς τα δεξιά σε αύξουσα σειρά του ατομικού αριθμού (αριθμός πρωτονίων)
Οι στήλες του πίνακα είναι οι λεγόμενες ομάδες και οι σειρές είναι τελείες. Στον πίνακα υπάρχουν 18 όμιλοι και 8 περίοδοι.
- Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων μειώνονται όταν κινούνται κατά μήκος της περιόδου από αριστερά προς τα δεξιά και αυξάνονται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
- Οι διαστάσεις των ατόμων μειώνονται καθώς μετακινούνται από αριστερά προς τα δεξιά κατά τις περιόδους.
- Όταν μετακινείστε από πάνω προς τα κάτω στην ομάδα, οι αναγωγικές μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται.
- Οι οξειδωτικές και μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται κατά την περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά.ΕΓΩ.
Τι μαθαίνουμε για το στοιχείο από τον πίνακα; Για παράδειγμα, ας πάρουμε το τρίτο στοιχείο του πίνακα - το λίθιο, και ας το εξετάσουμε λεπτομερώς.
Πρώτα απ 'όλα, βλέπουμε το σύμβολο του ίδιου του στοιχείου και το όνομά του κάτω από αυτό. Στην επάνω αριστερή γωνία βρίσκεται ο ατομικός αριθμός του στοιχείου, με τη σειρά με την οποία βρίσκεται το στοιχείο στον πίνακα. Ο ατομικός αριθμός, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Ο αριθμός των θετικών πρωτονίων είναι συνήθως ίσος με τον αριθμό των αρνητικών ηλεκτρονίων σε ένα άτομο (με εξαίρεση τα ισότοπα).
Η ατομική μάζα υποδεικνύεται κάτω από τον ατομικό αριθμό (σε αυτήν την έκδοση του πίνακα). Αν στρογγυλοποιήσουμε την ατομική μάζα στον πλησιέστερο ακέραιο, παίρνουμε τον λεγόμενο μαζικό αριθμό. Η διαφορά μεταξύ του μαζικού αριθμού και του ατομικού αριθμού δίνει τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα. Έτσι, ο αριθμός των νετρονίων σε έναν πυρήνα ηλίου είναι δύο και στο λίθιο - τέσσερα.
Οπότε το μάθημά μας "Το τραπέζι του Μεντελέεφ για τα ανδρείκελα" τελείωσε. Εν κατακλείδι, σας προτείνουμε να παρακολουθήσετε ένα θεματικό βίντεο και ελπίζουμε ότι το ερώτημα πώς να το χρησιμοποιήσετε Περιοδικός Πίνακας Mendeleev, σου έγινε πιο κατανοητός. Υπενθύμιση για μελέτη Νέο αντικείμενοπάντα πιο αποτελεσματικό όχι μόνος του, αλλά με τη βοήθεια ενός έμπειρου μέντορα. Γι' αυτό, δεν πρέπει ποτέ να ξεχνάτε αυτούς που με χαρά θα μοιραστούν μαζί σας τη γνώση και την εμπειρία τους.
