En fait, le physicien allemand Johann Wolfgang Dobereiner a remarqué le regroupement d'éléments en 1817. À cette époque, les chimistes n’avaient pas encore pleinement compris la nature des atomes telle que décrite par John Dalton en 1808. Dans son « nouveau système de philosophie chimique », Dalton expliquait les réactions chimiques en proposant que chaque substance élémentaire était composée d’un type particulier d’atome.

Dalton a proposé que les réactions chimiques produisaient de nouvelles substances lorsque les atomes se séparaient ou s'assemblaient. Il croyait que tout élément est constitué exclusivement d'un type d'atome, qui diffère des autres par son poids. Les atomes d'oxygène pesaient huit fois plus que les atomes d'hydrogène. Dalton pensait que les atomes de carbone étaient six fois plus lourds que l'hydrogène. Lorsque des éléments se combinent pour créer de nouvelles substances, la quantité de réactifs peut être calculée en fonction de ceux-ci. échelles atomiques.

Dalton s'était trompé sur certaines masses : l'oxygène est en réalité 16 fois plus lourd que l'hydrogène, et le carbone est 12 fois plus lourd que l'hydrogène. Mais sa théorie a rendu l’idée des atomes utile, inspirant une révolution en chimie. La mesure précise de la masse atomique est devenue un problème majeur pour les chimistes au cours des décennies suivantes.

En réfléchissant à ces échelles, Dobereiner a noté que certains ensembles de trois éléments (il les appelait triades) présentaient une relation intéressante. Le brome, par exemple, avait une masse atomique quelque part entre celle du chlore et de l'iode, et ces trois éléments présentaient des caractéristiques similaires. comportement chimique. Le lithium, le sodium et le potassium formaient également une triade.

D'autres chimistes ont remarqué des liens entre les masses atomiques et , mais pas avant les années 1860. masses atomiques devenir suffisamment bien compris et mesuré pour qu’une compréhension plus profonde puisse se développer. Le chimiste anglais John Newlands a remarqué que la disposition des éléments connus par ordre de masse atomique croissante conduisait à la répétition des propriétés chimiques d'un élément sur huit. Il a appelé ce modèle la « loi des octaves » dans un article de 1865. Mais le modèle de Newlands n'a pas très bien résisté après les deux premières octaves, ce qui a amené les critiques à suggérer qu'il arrangeait les éléments dans ordre alphabétique. Et comme Mendeleïev s’en rendit vite compte, la relation entre les propriétés des éléments et les masses atomiques était un peu plus complexe.

Organisation des éléments chimiques

Mendeleïev est né à Tobolsk, en Sibérie, en 1834, le dix-septième enfant de ses parents. Il a vécu une vie colorée, poursuivant différents intérêts et voyageant tout au long du chemin vers des gens exceptionnels. Au moment de la réception l'enseignement supérieurÀ l'Institut pédagogique de Saint-Pétersbourg, il a failli mourir d'une grave maladie. Après avoir obtenu son diplôme, il a enseigné dans des écoles secondaires (cela était nécessaire pour recevoir un salaire à l'institut), étudiant simultanément les mathématiques et sciences naturelles pour un master.

Il a ensuite travaillé comme enseignant et conférencier (et a écrit travaux scientifiques), jusqu'à ce qu'il reçoive une bourse pour un long séjour de recherche dans les meilleurs laboratoires chimiques d'Europe.

De retour à Saint-Pétersbourg, il s'est retrouvé sans emploi. Il a donc écrit un excellent guide dans l'espoir de gagner un gros prix en espèces. En 1862, cela lui valut le prix Demidov. Il a également travaillé comme éditeur, traducteur et consultant dans divers domaines chimiques. En 1865, il retourne à la recherche, obtient un doctorat et devient professeur à l'Université de Saint-Pétersbourg.

Peu de temps après, Mendeleïev commença à enseigner la chimie inorganique. Alors qu'il se préparait à maîtriser ce nouveau domaine (pour lui), il n'était pas satisfait des manuels disponibles. J'ai donc décidé d'écrire le mien. L’organisation du texte nécessitant l’organisation des éléments, la question de leur meilleur agencement était donc constamment présente à son esprit.

Au début de 1869, Mendeleïev avait fait suffisamment de progrès pour se rendre compte que certains groupes d’éléments similaires présentaient des augmentations régulières de leurs masses atomiques ; d'autres éléments ayant à peu près les mêmes masses atomiques avaient des propriétés similaires. Il s’est avéré que le classement des éléments selon leur poids atomique était la clé de leur classification.

Tableau périodique de D. Meneleev.

Selon les propres mots de Mendeleïev, il a structuré sa pensée en écrivant chacun des 63 éléments alors connus sur une carte distincte. Puis, grâce à une sorte de jeu de solitaire chimique, il trouva le motif qu’il cherchait. En disposant les cartes en colonnes verticales avec des masses atomiques de faible à élevée, il a placé des éléments ayant des propriétés similaires dans chaque rangée horizontale. Le tableau périodique de Mendeleïev était né. Il l'a rédigé le 1er mars, l'a envoyé à l'impression et l'a inclus dans son manuel qui sera bientôt publié. Il a également rapidement préparé le travail pour le présenter à la Société chimique russe.

"Les éléments classés selon la taille de leurs masses atomiques montrent clairement propriétés périodiques", a écrit Mendeleïev dans son ouvrage. "Toutes les comparaisons que j'ai faites m'ont amené à la conclusion que la taille de la masse atomique détermine la nature des éléments."

Parallèlement, le chimiste allemand Lothar Meyer travaillait également sur l'organisation des éléments. Il a préparé un tableau semblable à celui de Mendeleïev, peut-être même avant Mendeleïev. Mais Mendeleev a publié le sien.

Cependant, la manière dont Periodic a utilisé sa table pour faire des déductions sur les éléments non découverts a été bien plus importante que la victoire sur Meyer. En préparant sa table, Mendeleïev remarqua qu'il manquait certaines cartes. Il devait laisser des espaces vides pour que les éléments connus puissent s'aligner correctement. Au cours de sa vie, trois espaces vides ont été remplis d'éléments jusqu'alors inconnus : le gallium, le scandium et le germanium.

Mendeleev a non seulement prédit l'existence de ces éléments, mais a également décrit correctement leurs propriétés en détail. Le gallium, par exemple, découvert en 1875, avait une masse atomique de 69,9 et une densité six fois supérieure à celle de l'eau. Mendeleïev a prédit cet élément (il l'a nommé eka-aluminium) uniquement par sa densité et sa masse atomique de 68. Ses prédictions pour le silicium eka correspondaient étroitement au germanium (découvert en 1886) par sa masse atomique (72 prédite, 72,3 réelle) et sa densité. Il a également prédit correctement la densité des composés du germanium avec l'oxygène et le chlore.

Le tableau périodique est devenu prophétique. Il semblait qu'à la fin de ce jeu ce solitaire d'éléments allait se révéler. Dans le même temps, Mendeleïev lui-même maîtrisait parfaitement l'utilisation de sa propre table.

Les prédictions réussies de Mendeleev lui ont valu le statut légendaire de maître de la magie chimique. Mais les historiens se demandent aujourd’hui si la découverte des éléments prédits a cimenté l’adoption de sa loi périodique. L'adoption d'une loi a peut-être davantage à voir avec sa capacité à expliquer les liaisons chimiques. Quoi qu’il en soit, la précision prédictive de Mendeleïev a certainement attiré l’attention sur les mérites de son tableau.

Dans les années 1890, les chimistes acceptèrent largement sa loi comme une étape importante dans la connaissance chimique. En 1900, l'avenir Lauréat du Prix Nobel en chimie, William Ramsay l'a appelé « la plus grande généralisation jamais faite en chimie ». Et Mendeleïev a fait cela sans comprendre comment.

Carte mathématique

À de nombreuses reprises dans l’histoire des sciences, de grandes prédictions fondées sur de nouvelles équations se sont révélées exactes. D'une manière ou d'une autre, les mathématiques révèlent certains secrets de la nature avant que les expérimentateurs ne les découvrent. Un exemple est l’antimatière, un autre est l’expansion de l’Univers. Dans le cas de Mendeleïev, les prédictions d'éléments nouveaux sont apparues sans aucune mathématique créative. Mais en fait, Mendeleïev a découvert une carte mathématique profonde de la nature, puisque son tableau reflétait la signification des règles mathématiques régissant l'architecture atomique.

Dans son livre, Mendeleïev a noté que « les différences internes dans la matière que composent les atomes » peuvent être responsables des propriétés périodiquement répétitives des éléments. Mais il n’a pas suivi cette ligne de pensée. En fait, pendant de nombreuses années, il a réfléchi à l’importance de la théorie atomique pour lui.

Mais d’autres ont pu lire le message interne de la table. En 1888, le chimiste allemand Johannes Wislitzen annonçait que la périodicité des propriétés des éléments ordonnés par masse indiquait que les atomes étaient composés de groupes réguliers de particules plus petites. Ainsi, dans un sens, le tableau périodique prévoyait (et fournissait des preuves) la structure interne complexe des atomes, alors que personne n’avait la moindre idée de ce à quoi ressemblait réellement un atome ni s’il possédait une structure interne.

Au moment de la mort de Mendeleïev en 1907, les scientifiques savaient que les atomes étaient divisés en parties : , plus un composant chargé positivement, ce qui rendait les atomes électriquement neutres. La clé de l’alignement de ces éléments est apparue en 1911, lorsque le physicien Ernest Rutherford, travaillant à l’Université de Manchester en Angleterre, a découvert le noyau atomique. Peu de temps après, Henry Moseley, en collaboration avec Rutherford, démontra que la quantité de charge positive dans un noyau (le nombre de protons qu'il contient, ou son « numéro atomique ») détermine bon ordreéléments du tableau périodique.

Henri Moseley.

La masse atomique était étroitement liée au numéro atomique de Moseley, suffisamment étroitement pour que l'ordre des éléments par masse ne différait qu'à quelques endroits de l'ordre par nombre. Mendeleïev a insisté sur le fait que ces masses étaient incorrectes et devaient être remesurées, et dans certains cas, il avait raison. Il restait quelques divergences, mais le numéro atomique de Moseley s'intégrait parfaitement dans le tableau.

À la même époque, le physicien danois Niels Bohr réalisa que théorie des quanta détermine la disposition des électrons entourant le noyau et que les électrons les plus externes déterminent Propriétés chimiquesélément.

Des arrangements similaires d’électrons externes se répéteront périodiquement, expliquant les modèles initialement révélés par le tableau périodique. Bohr a créé sa propre version de la table en 1922, basée sur mesures expérimentalesénergies électroniques (avec quelques indices de la loi périodique).

Le tableau de Bohr ajoutait des éléments découverts depuis 1869, mais il s'agissait du même ordre périodique découvert par Mendeleïev. Sans en avoir la moindre idée, Mendeleïev a créé un tableau reflétant l'architecture atomique dictée par la physique quantique.

La nouvelle table de Bohr n'était ni la première ni la dernière version du projet original de Mendeleïev. Des centaines de versions tableau périodique ont depuis été développés et publiés. Forme moderne- dans une conception horizontale par opposition à la version verticale originale de Mendeleïev - n'est devenu très populaire qu'après la Seconde Guerre mondiale, en grande partie grâce aux travaux du chimiste américain Glenn Seaborg.

Seaborg et ses collègues ont créé synthétiquement plusieurs nouveaux éléments, avec des numéros atomiques après l'uranium, le dernier élément naturel sur la table. Seaborg a vu que ces éléments, les transuraniens (plus les trois éléments qui ont précédé l'uranium), nécessitaient une nouvelle ligne dans le tableau, ce que Mendeleïev n'avait pas prévu. Le tableau de Seaborg a ajouté une ligne pour ces éléments sous la ligne similaire des terres rares qui n'avait pas non plus sa place dans le tableau.

Les contributions de Seaborg à la chimie lui ont valu l'honneur de nommer son propre élément, le seaborgium, avec le numéro 106. C'est l'un des nombreux éléments nommés d'après des scientifiques célèbres. Et dans cette liste, bien sûr, il y a l'élément 101, découvert par Seaborg et ses collègues en 1955 et nommé mendelevium - en l'honneur du chimiste qui, entre tous, a gagné une place dans le tableau périodique.

Visitez notre chaîne d'information si vous voulez plus d'histoires comme celle-ci.

2.2. Histoire de la création du tableau périodique.

Au cours de l'hiver 1867-68, Mendeleïev commença à écrire le manuel « Fondements de la chimie » et rencontra immédiatement des difficultés pour systématiser le matériel factuel. Vers la mi-février 1869, en réfléchissant à la structure du manuel, il arriva peu à peu à la conclusion que les propriétés substances simples(et c'est une forme d'existence éléments chimiquesà l'état libre) et les masses atomiques des éléments sont reliées par un certain modèle.

Mendeleïev ne savait pas grand-chose des tentatives de ses prédécesseurs de classer les éléments chimiques par ordre de masses atomiques croissantes ni des incidents survenus dans cette affaire. Par exemple, il n’avait quasiment aucune information sur les travaux de Chancourtois, Newlands et Meyer.

L'étape décisive de sa réflexion eut lieu le 1er mars 1869 (14 février, à l'ancienne). Un jour plus tôt, Mendeleev avait rédigé une demande de congé de dix jours pour examiner les fromageries Artel dans la province de Tver : il avait reçu une lettre contenant des recommandations pour étudier la production de fromage de A. I. Khodnev, l'un des dirigeants de la Société économique libre.

Ce jour-là, à Saint-Pétersbourg, le temps était nuageux et glacial. Les arbres du jardin universitaire, où donnaient les fenêtres de l’appartement de Mendeleïev, craquaient au vent. Alors qu'il était encore au lit, Dmitri Ivanovitch a bu une tasse de lait chaud, puis s'est levé, s'est lavé le visage et est allé prendre son petit-déjeuner. Il était de très bonne humeur.

Au petit-déjeuner, Mendeleïev a eu une idée inattendue : comparer les masses atomiques similaires de divers éléments chimiques et leurs propriétés chimiques. Sans y réfléchir à deux fois, au dos de la lettre de Khodnev, il a noté les symboles du chlore Cl et du potassium K avec des masses atomiques assez proches, égales respectivement à 35,5 et 39 (la différence n'est que de 3,5 unités). Sur la même lettre, Mendeleev a dessiné des symboles d'autres éléments, recherchant parmi eux des paires « paradoxales » similaires : fluor F et sodium Na, brome Br et rubidium Rb, iode I et césium Cs, pour lesquels la différence de masse augmente de 4,0 à 5,0. , puis jusqu'à 6.0. Mendeleev ne pouvait pas savoir alors que la « zone indéfinie » entre les non-métaux évidents et les métaux contenait des éléments - des gaz rares, dont la découverte modifierait par la suite de manière significative le tableau périodique.

Après le petit-déjeuner, Mendeleïev s'est enfermé dans son bureau. Il sortit du bureau une pile de cartes de visite et commença à écrire au dos les symboles des éléments et leurs principales propriétés chimiques. Après un certain temps, la maison a entendu le son venant du bureau : "Oooh ! Celui à cornes. Wow, quel cornu ! Je vais les vaincre. Je vais les tuer !" Ces exclamations signifiaient que Dmitri Ivanovitch avait une inspiration créatrice. Mendeleev a déplacé les cartes d'une rangée horizontale à une autre, guidé par les valeurs de la masse atomique et les propriétés des substances simples formées par les atomes du même élément. Une fois de plus, des connaissances approfondies lui sont venues en aide chimie inorganique. Peu à peu, la forme du futur tableau périodique des éléments chimiques a commencé à émerger. Ainsi, au début, il a placé une carte avec l'élément béryllium Be (masse atomique 14) à côté d'une carte avec l'élément aluminium Al (masse atomique 27,4), selon la tradition de l'époque, confondant le béryllium avec un analogue de l'aluminium. Cependant, après avoir comparé les propriétés chimiques, il a placé le béryllium sur le magnésium Mg. Doutant de la valeur alors généralement acceptée de la masse atomique du béryllium, il la changea à 9,4 et changea la formule de l'oxyde de béryllium de Be 2 O 3 en BeO (comme l'oxyde de magnésium MgO). D’ailleurs, la valeur « corrigée » de la masse atomique du béryllium n’a été confirmée que dix ans plus tard. Il a agi avec autant d’audace à d’autres occasions.

Peu à peu, Dmitri Ivanovitch est arrivé à la conclusion finale que les éléments disposés par ordre croissant de leurs masses atomiques présentent une nette périodicité de leurs propriétés physiques et chimiques. Tout au long de la journée, Mendeleïev a travaillé sur le système des éléments, s'arrêtant brièvement pour jouer avec sa fille Olga et déjeuner et dîner.

Le soir du 1er mars 1869, il réécrit entièrement le tableau qu'il a dressé et, sous le titre « Expérience d'un système d'éléments basé sur leur poids atomique et leur similitude chimique », l'envoie à l'imprimerie, prenant des notes pour les compositeurs. et en mettant la date « 17 février 1869 » (c'est l'ancien style).

C'est ainsi qu'a été découverte la Loi Périodique, dont la formulation moderne est la suivante : Les propriétés des substances simples, ainsi que les formes et propriétés des composés d'éléments, dépendent périodiquement de la charge des noyaux de leurs atomes.

Mendeleïev a envoyé des feuilles imprimées avec le tableau des éléments à de nombreux chimistes nationaux et étrangers et a ensuite quitté Saint-Pétersbourg pour inspecter les fromageries.

Avant de partir, il a quand même réussi à remettre à N.A. Menshutkin, chimiste organique et futur historien de la chimie, le manuscrit de l'article « Relation des propriétés avec le poids atomique des éléments » - pour publication dans le Journal de la Société chimique russe et pour la communication lors de la prochaine réunion de la société.

Le 18 mars 1869, Menshutkin, qui était alors commis de l'entreprise, rédigea un bref rapport sur la loi périodique au nom de Mendeleïev. Au début, le rapport n'a pas attiré beaucoup d'attention de la part des chimistes et le président de la Société chimique russe, l'académicien Nikolai Zinin (1812-1880), a déclaré que Mendeleïev ne faisait pas ce qu'un vrai chercheur devrait faire. Certes, deux ans plus tard, après avoir lu l'article de Dmitri Ivanovitch « Système natureléléments et son application pour indiquer les propriétés de certains éléments », Zinin changea d'avis et écrivit à Mendeleïev : « De très, très bonnes, très excellentes connexions, même amusantes à lire, Dieu vous accorde bonne chance pour confirmer expérimentalement vos conclusions. N. Zinin, sincèrement dévoué à vous et vous respectant profondément." Mendeleïev n'a pas placé tous les éléments par ordre de masses atomiques croissantes ; dans certains cas, il était davantage guidé par la similitude des propriétés chimiques. Ainsi, le cobalt Co a un plus grand masse atomique que le nickel Ni, le tellure Te il est également plus grand que celui de l'iode I, mais Mendeleev les a placés dans l'ordre Co - Ni, Te - I, et non l'inverse. Sinon, le tellure tomberait dans le groupe des halogènes, et l'iode deviendrait un parent du sélénium Se.

À ma femme et mes enfants. Ou peut-être savait-il qu’il allait mourir, mais ne voulait pas déranger et inquiéter d’avance la famille qu’il aimait chaleureusement et tendrement. A 5h20 Le 20 janvier 1907, Dmitri Ivanovitch Mendeleev décède. Il a été enterré au cimetière Volkovskoye à Saint-Pétersbourg, non loin des tombes de sa mère et de son fils Vladimir. En 1911, à l'initiative de scientifiques russes avancés, le Musée D.I. fut organisé. Mendeleïev, où...

Station de métro de Moscou, navire de recherche pour la recherche océanographique, 101e élément chimique et minéral - mendeleevite. Les scientifiques et les farceurs russophones demandent parfois : « Dmitri Ivanovitch Mendeleïev n'est-il pas juif, c'est un nom de famille très étrange, ne vient-il pas du nom de famille « Mendel » ? La réponse à cette question est extrêmement simple : « Les quatre fils de Pavel Maksimovich Sokolov, ...

L'examen du lycée, au cours duquel le vieux Derjavin a béni le jeune Pouchkine. Le rôle du compteur a été joué par l'académicien Yu.F. Fritzsche, célèbre spécialiste de la chimie organique. Thèse de doctorat D.I. Mendeleev est diplômé du Main Institut pédagogique en 1855. Son mémoire de maîtrise « L'isomorphisme en relation avec d'autres relations entre la forme cristalline et la composition » devient son premier projet scientifique majeur...

Principalement sur la question de la capillarité et de la tension superficielle des liquides, et passait ses heures de loisir dans le cercle de jeunes scientifiques russes : S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vychnegradski, A.P. Borodine et autres. En 1861, Mendeleïev retourne à Saint-Pétersbourg, où il reprend ses cours de chimie organique à l'université et publie un manuel remarquable pour l'époque : "Chimie organique", en...

Comment tout a commencé?

De nombreux chimistes éminents au tournant des XIXe et XXe siècles ont remarqué depuis longtemps que les propriétés physiques et chimiques de nombreux éléments chimiques sont très similaires les unes aux autres. Par exemple, le potassium, le lithium et le sodium sont tous des métaux actifs qui, lorsqu'ils réagissent avec l'eau, forment des hydroxydes actifs de ces métaux ; Le Chlore, le Fluor, le Brome dans leurs composés avec l'hydrogène ont montré la même valence égale à I et tous ces composés sont des acides forts. De cette similitude, on a longtemps suggéré que tous les éléments chimiques connus peuvent être combinés en groupes, et que les éléments de chaque groupe possèdent un certain ensemble de caractéristiques physiques et chimiques. Cependant, ces groupes ont souvent été composés à tort de différents éléments par divers scientifiques, et pendant longtemps, beaucoup ont ignoré l'une des principales caractéristiques des éléments : leur masse atomique. Il a été ignoré car il était et est différent pour différents éléments, ce qui signifie qu'il ne peut pas être utilisé comme paramètre de combinaison en groupes. La seule exception était le chimiste français Alexandre Emile Chancourtois, il a tenté de disposer tous les éléments dans un modèle tridimensionnel le long d'une hélice, mais son travail n'a pas été reconnu par la communauté scientifique, et le modèle s'est avéré encombrant et peu pratique.

Contrairement à de nombreux scientifiques, D.I. Mendeleev a pris la masse atomique (à l’époque encore « poids atomique ») comme paramètre clé dans la classification des éléments. Dans sa version, Dmitri Ivanovitch a disposé les éléments par ordre croissant de leurs poids atomiques, et ici un modèle est apparu selon lequel, à certains intervalles des éléments, leurs propriétés se répètent périodiquement. Certes, il fallait faire des exceptions : certains éléments étaient intervertis et ne correspondaient pas à l'augmentation des masses atomiques (par exemple le tellure et l'iode), mais ils correspondaient aux propriétés des éléments. La poursuite du développement l'enseignement atomo-moléculaire justifiait de tels progrès et montrait la validité de cet arrangement. Vous pouvez en savoir plus à ce sujet dans l’article « Qu’est-ce que la découverte de Mendeleïev »

Comme nous pouvons le constater, la disposition des éléments dans cette version n’est pas du tout la même que celle que l’on voit dans sa forme moderne. Premièrement, les groupes et les périodes sont inversés : groupes horizontalement, périodes verticalement, et deuxièmement, il contient en quelque sorte trop de groupes - dix-neuf, au lieu des dix-huit acceptés aujourd'hui.

Cependant, seulement un an plus tard, en 1870, Mendeleev a formé une nouvelle version du tableau, qui nous est déjà plus reconnaissable : des éléments similaires sont disposés verticalement, formant des groupes, et 6 périodes sont situées horizontalement. Ce qui est particulièrement remarquable, c'est que dans la première et la deuxième versions du tableau, on peut voir des réalisations significatives que ses prédécesseurs n’avaient pas : le tableau laissait soigneusement de la place à des éléments qui, de l’avis de Mendeleïev, restaient encore à découvrir. Les postes vacants correspondants sont indiqués par un point d'interrogation et vous pouvez les voir sur l'image ci-dessus. Par la suite, les éléments correspondants ont effectivement été découverts : Galium, Germanium, Scandium. Ainsi, Dmitri Ivanovitch a non seulement systématisé les éléments en groupes et en périodes, mais a également prédit la découverte de nouveaux éléments, pas encore connus.

Par la suite, après avoir résolu de nombreux mystères urgents de la chimie de l'époque - la découverte de nouveaux éléments, l'isolement d'un groupe de gaz rares avec la participation de William Ramsay, l'établissement du fait que le Didyme n'est pas du tout un élément indépendant, mais c'est un mélange de deux autres - de plus en plus de nouvelles options de tableau, ayant parfois même une apparence non tabulaire. Mais nous ne les présenterons pas tous ici, mais ne présenterons que la version finale, qui s'est formée au cours de la vie du grand scientifique.

Transition des poids atomiques à la charge nucléaire.

Malheureusement, Dmitry Ivanovich n'a pas vécu assez longtemps pour voir la théorie planétaire de la structure atomique et n'a pas vu le triomphe des expériences de Rutherford, même si c'est avec ses découvertes qu'une nouvelle ère a commencé dans le développement de la loi périodique et de l'ensemble du système périodique. Permettez-moi de vous rappeler que des expériences menées par Ernest Rutherford, il s'ensuit que les atomes des éléments sont constitués d'un atome chargé positivement. noyau atomique et des électrons chargés négativement en orbite autour du noyau. Après avoir déterminé les charges des noyaux atomiques de tous les éléments connus à cette époque, il s'est avéré que dans le tableau périodique, ils sont situés en fonction de la charge du noyau. Et la loi périodique a acquis un nouveau sens, maintenant elle a commencé à ressembler à ceci :

"Les propriétés des éléments chimiques, ainsi que les formes et propriétés des substances simples et des composés qu'ils forment, dépendent périodiquement de l'ampleur des charges des noyaux de leurs atomes"

Il est maintenant devenu clair pourquoi Mendeleïev a placé certains éléments plus légers derrière leurs prédécesseurs plus lourds - le fait est qu'ils sont ainsi classés par ordre de charges de leurs noyaux. Par exemple, le tellure est plus lourd que l'iode, mais il est répertorié plus haut dans le tableau, car la charge du noyau de son atome et le nombre d'électrons sont de 52, tandis que celle de l'iode est de 53. Vous pouvez regarder le tableau et voir toi-même.

Après la découverte de la structure de l'atome et du noyau atomique, tableau périodique a subi encore plusieurs changements jusqu'à ce qu'il atteigne finalement la forme déjà familière à l'école, une version à périodes courtes du tableau périodique.

Dans ce tableau, nous connaissons déjà tout : 7 périodes, 10 lignes, sous-groupes secondaires et principaux. De plus, au fur et à mesure de la découverte de nouveaux éléments et du remplissage du tableau, il a fallu placer des éléments comme l'Actinium et le Lanthane dans des rangées séparées, tous étant nommés Actinides et Lanthanides, respectivement. Cette version du système a existé pendant très longtemps - dans la communauté scientifique mondiale presque jusqu'à la fin des années 80, au début des années 90 et encore plus longtemps dans notre pays - jusqu'aux années 10 de ce siècle.

Une version moderne du tableau périodique.

Cependant, l'option que beaucoup d'entre nous ont suivie à l'école s'avère assez déroutante, et la confusion s'exprime dans la division des sous-groupes en groupes principaux et secondaires, et se souvenir de la logique d'affichage des propriétés des éléments devient assez difficile. Bien sûr, malgré cela, beaucoup ont étudié en l'utilisant et sont devenus docteurs en sciences chimiques, mais dans les temps modernes, il a été remplacé par une nouvelle version - celle à longue période. Je note que cette option particulière est approuvée par l'IUPAC (Union internationale de chimie pure et appliquée). Jetons un coup d'oeil.

Huit groupes ont été remplacés par dix-huit, parmi lesquels il n'y a plus de division entre principal et secondaire, et tous les groupes sont dictés par l'emplacement des électrons dans la coque atomique. Dans le même temps, nous nous sommes débarrassés des périodes à double ligne et à une seule ligne : désormais toutes les périodes ne contiennent qu'une seule ligne. Pourquoi cette option est-elle pratique ? Désormais, la périodicité des propriétés des éléments est plus clairement visible. Le numéro de groupe, en fait, indique le nombre d'électrons dans le niveau externe, et donc tous les sous-groupes principaux de l'ancienne version sont situés dans les premier, deuxième et treizième à dix-huitième groupes, et tous les groupes « ancien côté » sont situés au milieu de la table. Ainsi, il est maintenant clairement visible sur le tableau que s'il s'agit du premier groupe, alors ce sont des métaux alcalins et pas de cuivre ni d'argent pour vous, et il est clair que tous les métaux de transit démontrent clairement la similitude de leurs propriétés en raison du remplissage du sous-niveau d, qui a un effet moindre sur les propriétés externes, ainsi que les lanthanides et les actinides, présentent des propriétés similaires en raison uniquement du sous-niveau f différent. Ainsi, le tableau entier est divisé en blocs suivants : le bloc s, sur lequel les électrons s sont remplis, le bloc d, le bloc p et le bloc f, avec les électrons d, p et f remplis respectivement.

Malheureusement, dans notre pays, cette option n'a été incluse dans les manuels scolaires qu'au cours des 2-3 dernières années, et même pas dans tous. Et en vain. A quoi est-ce lié ? Eh bien, premièrement, avec les temps de stagnation des fringantes années 90, quand il n'y avait aucun développement dans le pays, sans parler du secteur de l'éducation, et c'est dans les années 90 que la communauté chimique mondiale a opté pour cette option. Deuxièmement, avec une légère inertie et une difficulté à percevoir tout ce qui est nouveau, car nos professeurs sont habitués à l'ancienne version à courte période du tableau, malgré le fait que lorsqu'on étudie la chimie, c'est beaucoup plus complexe et moins pratique.

Une version étendue du tableau périodique.

Mais le temps ne s’arrête pas, pas plus que la science et la technologie. Le 118e élément du tableau périodique a déjà été découvert, ce qui signifie que nous devrons bientôt ouvrir la prochaine, huitième période du tableau. De plus, un nouveau sous-niveau énergétique apparaîtra : le sous-niveau g. Il faudra déplacer ses éléments constitutifs vers le bas du tableau, comme les lanthanides ou les actinides, ou encore agrandir ce tableau deux fois, pour qu'il ne tienne plus sur une feuille A4. Ici, je fournirai uniquement un lien vers Wikipédia (voir Tableau périodique étendu) et je ne répéterai pas la description de cette option. Toute personne intéressée peut suivre le lien et faire connaissance.

Dans cette version, ni les éléments f (lanthanides et actinides) ni les éléments g (« éléments du futur » des numéros 121 à 128) ne sont placés séparément, mais élargissent le tableau de 32 cellules. De plus, l’élément Hélium est placé dans le deuxième groupe, puisqu’il fait partie du bloc s.

En général, il est peu probable que les futurs chimistes utilisent cette option ; très probablement, le tableau périodique sera remplacé par l'une des alternatives déjà proposées par des scientifiques courageux : le système Benfey, la « Galaxie chimique » de Stewart ou une autre option . Mais cela n'arrivera qu'après avoir atteint le deuxième îlot de stabilité des éléments chimiques et, très probablement, cela sera plus nécessaire pour plus de clarté en physique nucléaire qu'en chimie, mais pour l'instant, le bon vieux système périodique de Dmitri Ivanovitch nous suffira. .

Instructions

Le tableau périodique est une « maison » à plusieurs étages dans laquelle il se trouve un grand nombre de appartements Chaque « locataire » ou dans son propre appartement sous un certain numéro, qui est permanent. De plus, l’élément porte un « nom de famille » ou un nom, comme l’oxygène, le bore ou l’azote. En plus de ces données, chaque « appartement » contient des informations telles que la masse atomique relative, qui peuvent avoir des valeurs exactes ou arrondies.

Comme dans toute maison, il y a des « entrées », à savoir des groupes. De plus, en groupes, les éléments sont situés à gauche et à droite, formant ainsi. Selon le côté où il y en a le plus, ce côté est appelé le côté principal. L’autre sous-groupe sera donc secondaire. Le tableau comporte également des « étages » ou des périodes. De plus, les périodes peuvent être à la fois grandes (composées de deux lignes) et petites (n'avoir qu'une seule ligne).

Le tableau montre la structure d'un atome d'un élément, chacun possédant un noyau chargé positivement, constitué de protons et de neutrons, ainsi que d'électrons chargés négativement tournant autour de lui. Le nombre de protons et d'électrons est numériquement le même et est déterminé dans le tableau par le numéro de série de l'élément. Par exemple, l’élément chimique soufre est le n°16, il aura donc 16 protons et 16 électrons.

Pour déterminer le nombre de neutrons (particules neutres également présentes dans le noyau), soustrayez la masse atomique relative de l'élément de sa masse atomique. numéro de série. Par exemple, le fer a une masse atomique relative de 56 et un numéro atomique de 26. Par conséquent, 56 – 26 = 30 protons pour le fer.

Les électrons sont situés à différentes distances du noyau, formant des niveaux électroniques. Pour déterminer le nombre de niveaux électroniques (ou énergétiques), il faut regarder le numéro de la période dans laquelle se trouve l'élément. Par exemple, l’aluminium est en 3ème période, il aura donc 3 niveaux.

Par le numéro de groupe (mais uniquement pour le sous-groupe principal), vous pouvez déterminer la valence la plus élevée. Par exemple, les éléments du premier groupe du sous-groupe principal (lithium, sodium, potassium, etc.) ont une valence de 1. Ainsi, les éléments du deuxième groupe (béryllium, magnésium, calcium, etc.) auront une valence de 2.

Vous pouvez également utiliser le tableau pour analyser les propriétés des éléments. De gauche à droite, les propriétés métalliques s'affaiblissent et les propriétés non métalliques augmentent. Cela se voit bien dans l'exemple de la période 2 : elle commence métal alcalin le sodium, puis le magnésium, un métal alcalino-terreux, puis l'élément amphotère, l'aluminium, puis les non-métaux, le silicium, le phosphore, le soufre et la période se termine. substances gazeuses– du chlore et de l'argon. Dans la période suivante, une dépendance similaire est observée.

De haut en bas, une tendance est également observée : les propriétés métalliques augmentent et les propriétés non métalliques s'affaiblissent. Autrement dit, le césium est beaucoup plus actif que le sodium.

Ne le perdez pas. Abonnez-vous et recevez un lien vers l'article dans votre e-mail.

Quiconque est allé à l’école se souvient que l’une des matières obligatoires était la chimie. Vous pourriez l’aimer ou ne pas l’aimer – cela n’a pas d’importance. Et il est probable qu’une grande partie des connaissances dans cette discipline aient déjà été oubliées et ne soient pas utilisées dans la vie. Cependant, tout le monde se souvient probablement du tableau des éléments chimiques de D.I. Mendeleev. Pour beaucoup, il s'agit d'un tableau multicolore, où certaines lettres sont écrites dans chaque carré, indiquant les noms des éléments chimiques. Mais ici nous ne parlerons pas de chimie en tant que telle, mais décrirons des centaines réactions chimiques et les processus, mais nous vous raconterons comment le tableau périodique est apparu en premier lieu - cette histoire intéressera toute personne, et même tous ceux qui ont soif d'informations intéressantes et utiles.

Un peu de contexte

En 1668, l'éminent chimiste, physicien et théologien irlandais Robert Boyle a publié un livre dans lequel de nombreux mythes sur l'alchimie ont été démystifiés et dans lequel il a évoqué la nécessité de rechercher des éléments chimiques indécomposables. Le scientifique en a également donné une liste, composée de seulement 15 éléments, mais a admis l'idée qu'il pourrait y avoir plus d'éléments. Ce fut le point de départ non seulement de la recherche de nouveaux éléments, mais aussi de leur systématisation.

Cent ans plus tard, le chimiste français Antoine Lavoisier dressait une nouvelle liste qui comprenait déjà 35 éléments. 23 d’entre eux se sont révélés plus tard indécomposables. Mais la recherche de nouveaux éléments s'est poursuivie par les scientifiques du monde entier. ET Le rôle principal Le célèbre chimiste russe Dmitri Ivanovitch Mendeleïev a joué un rôle dans ce processus. Il a été le premier à émettre l'hypothèse selon laquelle il pourrait y avoir une relation entre la masse atomique des éléments et leur emplacement dans le système.

Grâce à un travail minutieux et à la comparaison des éléments chimiques, Mendeleev a pu découvrir la connexion entre les éléments, dans laquelle ils peuvent ne faire qu'un, et leurs propriétés ne sont pas considérées comme acquises, mais représentent un phénomène qui se répète périodiquement. En conséquence, en février 1869, Mendeleïev formula la première loi périodique et, déjà en mars, son rapport «Relation des propriétés avec le poids atomique des éléments» fut présenté à la Société chimique russe par l'historien de la chimie N. A. Menshutkin. Puis, la même année, la publication de Mendeleïev fut publiée dans la revue « Zeitschrift fur Chemie » en Allemagne, et en 1871, une autre revue allemande « Annalen der Chemie » publia une nouvelle publication approfondie du scientifique consacrée à sa découverte.

Création du tableau périodique

En 1869, l’idée principale avait déjà été formulée par Mendeleïev, et assez rapidement. un bref délais, mais pendant longtemps, il n'a pas pu l'organiser dans un système ordonné qui afficherait clairement ce qui était quoi. Dans l'une des conversations avec son collègue A.A. Inostrantsev, il a même déclaré qu'il avait déjà tout réglé dans sa tête, mais qu'il ne pouvait pas tout mettre dans un tableau. Après cela, selon les biographes de Mendeleïev, il commença un travail minutieux sur sa table, qui dura trois jours sans interruption pour dormir. Ils ont essayé toutes sortes de façons d'organiser les éléments dans un tableau, et le travail était également compliqué par le fait qu'à cette époque la science ne connaissait pas encore tous les éléments chimiques. Mais malgré cela, le tableau a quand même été créé et les éléments ont été systématisés.

La légende du rêve de Mendeleïev

Beaucoup ont entendu l'histoire selon laquelle D.I. Mendeleïev rêvait de sa table. Cette version a été activement diffusée par A. A. Inostrantsev, associé de Mendeleev, comme une histoire amusante avec laquelle il divertissait ses étudiants. Il a dit que Dmitri Ivanovitch s'était couché et avait clairement vu dans un rêve sa table, dans laquelle tous les éléments chimiques étaient disposés dans le bon ordre. Après cela, les étudiants ont même plaisanté en disant que la vodka à 40° avait été découverte de la même manière. Mais il y avait encore de réelles conditions préalables à l'histoire avec le sommeil : comme déjà mentionné, Mendeleïev travaillait sur la table sans dormir ni se reposer, et Inostrantsev le trouva un jour fatigué et épuisé. Pendant la journée, Mendeleïev a décidé de se reposer un peu et, quelque temps plus tard, il s'est réveillé brusquement, a immédiatement pris un morceau de papier et y a dessiné un tableau tout fait. Mais le scientifique lui-même a réfuté toute cette histoire avec le rêve, en disant : « J'y pense, peut-être depuis vingt ans, et vous pensez : j'étais assis et tout d'un coup... c'est prêt. La légende du rêve est peut-être très séduisante, mais la création de la table n’a été possible que grâce à un travail acharné.

La poursuite des travaux

Entre 1869 et 1871, Mendeleïev développe les idées de périodicité vers lesquelles penche la communauté scientifique. Et l'une des étapes importantes de ce processus a été la compréhension que tout élément du système devrait avoir, sur la base de l'ensemble de ses propriétés par rapport aux propriétés d'autres éléments. Sur cette base, et en s'appuyant également sur les résultats de recherches sur l'évolution des oxydes vitreux, le chimiste a pu apporter des corrections aux valeurs des masses atomiques de certains éléments, dont l'uranium, l'indium, le béryllium et d'autres.

Mendeleev, bien sûr, voulait remplir le plus rapidement possible les cellules vides qui restaient dans le tableau et, en 1870, il prédit qu'elles seraient bientôt ouvertes. inconnu de la scienceéléments chimiques, masses atomiques et propriétés dont il a pu calculer. Les premiers d'entre eux étaient le gallium (découvert en 1875), le scandium (découvert en 1879) et le germanium (découvert en 1885). Ensuite, les prévisions ont continué à se réaliser et huit autres nouveaux éléments ont été découverts, parmi lesquels : le polonium (1898), le rhénium (1925), le technétium (1937), le francium (1939) et l'astatine (1942-1943). À propos, en 1900, D.I. Mendeleev et le chimiste écossais William Ramsay sont arrivés à la conclusion que le tableau devrait également inclure des éléments du groupe zéro - jusqu'en 1962, ils étaient appelés gaz inertes, et après cela - gaz rares.

Organisation du tableau périodique

Les éléments chimiques du tableau de D.I. Mendeleïev sont disposés en rangées, en fonction de l'augmentation de leur masse, et la longueur des rangées est choisie de manière à ce que les éléments qu'elles contiennent aient des propriétés similaires. Par exemple, les gaz rares tels que le radon, le xénon, le krypton, l'argon, le néon et l'hélium réagissent difficilement avec d'autres éléments et ont également une faible réactivité chimique, c'est pourquoi ils se trouvent dans la colonne la plus à droite. Et les éléments de la colonne de gauche (potassium, sodium, lithium, etc.) réagissent bien avec d'autres éléments, et les réactions elles-mêmes sont explosives. En termes simples, au sein de chaque colonne, les éléments ont des propriétés similaires qui varient d'une colonne à l'autre. Tous les éléments jusqu'au n° 92 se trouvent dans la nature, et à partir du n° 93 commencent les éléments artificiels, qui ne peuvent être créés que dans des conditions de laboratoire.

Dans sa version originale, le système périodique n'était compris que comme le reflet de l'ordre existant dans la nature, et il n'y avait aucune explication quant à la raison pour laquelle tout devrait être ainsi. Et seulement quand elle est apparue mécanique quantique, la véritable signification de l’ordre des éléments dans le tableau est devenue claire.

Leçons dans le processus créatif

Parlant des leçons du processus créatif qui peuvent être tirées de toute l'histoire de la création du tableau périodique par D. I. Mendeleev, on peut citer comme exemple les idées d'un chercheur anglais dans le domaine la pensée créative Graham Wallace et le scientifique français Henri Poincaré. Donnons-les brièvement.

Selon les études de Poincaré (1908) et Graham Wallace (1926), il existe quatre étapes principales dans la pensée créatrice :

• Préparation– l'étape de formulation du problème principal et les premières tentatives pour le résoudre ;
• Incubation– une étape au cours de laquelle il y a une distraction temporaire du processus, mais le travail pour trouver une solution au problème est effectué à un niveau subconscient ;
• Aperçu– l’étape où se situe la solution intuitive. De plus, cette solution peut être trouvée dans une situation qui n'a aucun rapport avec le problème ;
• Examen– l'étape de test et de mise en œuvre d'une solution, au cours de laquelle cette solution est testée et son éventuel développement ultérieur.

Comme on peut le voir, dans le processus de création de son tableau, Mendeleïev a suivi intuitivement précisément ces quatre étapes. L'efficacité de cette méthode peut être jugée par les résultats, c'est-à-dire par le fait que la table a été créée. Et étant donné que sa création a constitué un grand pas en avant non seulement pour science chimique, mais aussi pour l'ensemble de l'humanité, les quatre étapes ci-dessus peuvent s'appliquer aussi bien à la mise en œuvre de petits projets qu'à la mise en œuvre de plans globaux. La principale chose à retenir est qu'aucune découverte, aucune solution à un problème ne peut être trouvée par elle-même, peu importe à quel point nous voulons les voir dans un rêve et peu importe combien nous dormons. Pour que quelque chose fonctionne, qu'il s'agisse de créer un tableau d'éléments chimiques ou d'élaborer un nouveau plan marketing, vous devez posséder certaines connaissances et compétences, ainsi qu'utiliser habilement votre potentiel et travailler dur.

Nous vous souhaitons du succès dans vos efforts et une mise en œuvre réussie de vos projets !