Zapravo, njemački fizičar Johann Wolfgang Dobereiner primijetio je grupiranje elemenata još 1817. godine. U to doba kemičari još nisu u potpunosti razumjeli prirodu atoma kako ju je opisao John Dalton 1808. godine. U svom "novom sustavu kemijske filozofije", Dalton je objasnio kemijske reakcije predlažući da je svaka elementarna tvar sastavljena od određene vrste atoma.

Dalton je predložio da kemijske reakcije proizvode nove tvari kada se atomi odvoje ili spoje. Vjerovao je da se svaki element sastoji isključivo od jedne vrste atoma, koji se od ostalih razlikuje po težini. Atomi kisika težili su osam puta više od atoma vodika. Dalton je vjerovao da su atomi ugljika šest puta teži od vodika. Kada se elementi kombiniraju kako bi stvorili nove tvari, količina reaktanata može se izračunati na temelju njih atomska mjerila.

Dalton je bio u krivu u vezi s nekim masama - kisik je zapravo 16 puta teži od vodika, a ugljik je 12 puta teži od vodika. Ali njegova teorija učinila je ideju o atomima korisnom, nadahnuvši revoluciju u kemiji. Točno mjerenje atomske mase postalo je veliki problem za kemičare u sljedećim desetljećima.

Razmišljajući o tim ljestvicama, Dobereiner je primijetio da određeni skupovi od tri elementa (nazvao ih je trijadama) pokazuju zanimljiv odnos. Brom je, na primjer, imao atomsku masu negdje između mase klora i joda, a sva tri elementa pokazala su slična kemijsko ponašanje. Litij, natrij i kalij također su bili trijada.

Drugi kemičari primijetili su veze između atomskih masa i , ali tek 1860-ih atomske mase postati dovoljno dobro shvaćen i izmjeren da bi se razvilo dublje razumijevanje. Engleski kemičar John Newlands uočio je da raspored poznatih elemenata po rastućoj atomskoj masi dovodi do ponavljanja kemijskih svojstava svakog osmog elementa. On je ovaj model nazvao "zakon oktava" u radu iz 1865. godine. Ali Newlandsov model nije se dobro držao nakon prve dvije oktave, što je navelo kritičare da sugeriraju da rasporedi elemente u abecedni red. I kao što je Mendeljejev ubrzo shvatio, odnos između svojstava elemenata i atomskih masa bio je malo složeniji.

Organizacija kemijskih elemenata

Mendeljejev je rođen u Tobolsku u Sibiru 1834. godine kao sedamnaesto dijete svojih roditelja. Živio je šarolik život, baveći se različitim interesima i putujući usput do izvanredni ljudi. U trenutku prijema više obrazovanje Na Pedagoškom institutu u Petrogradu zamalo je umro od teške bolesti. Nakon diplome predavao je u srednjim školama (to je bilo potrebno da bi se primala plaća na institutu), paralelno studirajući matematiku i prirodne znanosti za magisterij.

Potom je radio kao učitelj i predavač (i pisao znanstveni radovi), sve dok nije dobio stipendiju za produženo istraživanje u najboljim kemijskim laboratorijima u Europi.

Vrativši se u Petrograd, našao se bez posla, pa je napisao odličan vodič u nadi da će osvojiti veliku novčanu nagradu. Godine 1862. to mu je donijelo nagradu Demidov. Također je radio kao urednik, prevoditelj i konzultant u raznim kemijskim područjima. Godine 1865. vraća se istraživanju, doktorira i postaje profesor na Sveučilištu u Sankt Peterburgu.

Ubrzo nakon toga, Mendeljejev je počeo podučavati anorgansku kemiju. Dok se pripremao za svladavanje ovog (za njega) novog područja, bio je nezadovoljan dostupnim udžbenicima. Pa sam odlučio napisati svoj. Organizacija teksta zahtijevala je organizaciju elemenata, pa mu se stalno motalo pitanje njihovog najboljeg rasporeda.

Do početka 1869. Mendeljejev je dovoljno napredovao da shvati da određene skupine sličnih elemenata pokazuju redovito povećanje atomske mase; drugi elementi s približno istim atomskim masama imali su slična svojstva. Ispostavilo se da je poredak elemenata prema njihovoj atomskoj težini bio ključ njihove klasifikacije.

Periodni sustav D. Menelejeva.

Prema Mendeljejevim vlastitim riječima, on je strukturirao svoje razmišljanje zapisujući svaki od 63 tada poznata elementa na posebnu karticu. Zatim je kroz svojevrsnu igru ​​kemijskog pasijansa pronašao obrazac koji je tražio. Rasporedivši karte u okomite stupce s atomskim masama od niske prema visokoj, postavio je elemente sličnih svojstava u svaki vodoravni red. Rođen je Mendeljejevljev periodni sustav. Nacrtao ga je 1. ožujka, poslao u tisak i uvrstio u svoj udžbenik koji će uskoro biti objavljen. Također je brzo pripremio rad za prezentaciju Ruskom kemijskom društvu.

"Elementi poredani po veličini svojih atomskih masa jasno se vide periodična svojstva“, napisao je Mendeljejev u svom djelu. "Sve usporedbe koje sam napravio dovele su me do zaključka da veličina atomske mase određuje prirodu elemenata."

U međuvremenu je njemački kemičar Lothar Meyer također radio na organizaciji elemenata. Priredio je tablicu sličnu Mendeljejevu, možda i ranije od Mendeljejeva. Ali Mendeljejev je objavio svoj prvi.

Međutim, puno važnije od pobjede nad Meyerom bilo je to kako je Periodic koristio svoju tablicu za izvođenje zaključaka o neotkrivenim elementima. Dok je pripremao svoj stol, Mendeljejev je primijetio da nedostaju neke karte. Morao je ostaviti prazna mjesta kako bi se poznati elementi mogli pravilno poredati. Tijekom njegova života tri su prazna mjesta ispunjena dosad nepoznatim elementima: galijem, skandijem i germanijem.

Mendeljejev ne samo da je predvidio postojanje ovih elemenata, već je i ispravno detaljno opisao njihova svojstva. Galij, na primjer, otkriven 1875., imao je atomsku masu od 69,9 i gustoću šest puta veću od gustoće vode. Mendeljejev je predvidio ovaj element (nazvao ga je eka-aluminij) samo ovom gustoćom i atomskom masom od 68. Njegova predviđanja za eka-silicij blisko su odgovarala germaniju (otkrivenom 1886.) po atomskoj masi (72 predviđena, 72,3 stvarna) i gustoći. Također je ispravno predvidio gustoću germanijevih spojeva s kisikom i klorom.

Periodni sustav je postao proročanski. Činilo se da će se na kraju ove igre ovaj pasijans elemenata otkriti. Pritom je sam Mendeljejev bio majstor u korištenju vlastite tablice.

Mendelejevljeva uspješna predviđanja priskrbila su mu legendarni status majstora kemijskog čarobnjaštva. No povjesničari danas raspravljaju je li otkriće predviđenih elemenata zacementiralo usvajanje njegova periodičkog zakona. Usvajanje zakona možda je imalo više veze s njegovom sposobnošću objašnjenja kemijske veze. U svakom slučaju, Mendeljejevljeva točnost predviđanja svakako je skrenula pozornost na zasluge njegove tablice.

Do 1890-ih kemičari su široko prihvatili njegov zakon kao prekretnicu u kemijskom znanju. Godine 1900. budućnost nobelovac u kemiji, William Ramsay je to nazvao "najvećom generalizacijom koja je ikada napravljena u kemiji". A Mendeljejev je to učinio ne shvaćajući kako.

Matematička karta

U mnogim prilikama u povijesti znanosti velika predviđanja temeljena na novim jednadžbama pokazala su se točnima. Nekako matematika otkriva neke od tajni prirode prije nego što ih eksperimentatori otkriju. Jedan primjer je antimaterija, drugi je širenje svemira. U Mendeljejevom slučaju, predviđanja novih elemenata nastala su bez ikakve kreativne matematike. No zapravo je Mendeljejev otkrio duboku matematičku kartu prirode, budući da je njegova tablica odražavala značenje matematičkih pravila koja upravljaju atomskom arhitekturom.

U svojoj knjizi Mendeljejev je primijetio da "unutarnje razlike u materiji koju sačinjavaju atomi" mogu biti odgovorne za svojstva elemenata koja se periodički ponavljaju. Ali on nije slijedio to razmišljanje. Zapravo, godinama je razmišljao koliko je atomska teorija važna za njegov stol.

Ali drugi su uspjeli pročitati internu poruku stola. Godine 1888. njemački kemičar Johannes Wislitzen objavio je da periodičnost svojstava elemenata poredanih prema masi ukazuje na to da su atomi sastavljeni od pravilnih skupina manjih čestica. Dakle, u određenom je smislu periodni sustav zapravo predvidio (i pružio dokaze za) složenu unutarnju strukturu atoma, dok nitko nije imao pojma kako atom zapravo izgleda ili ima li uopće unutarnju strukturu.

U vrijeme Mendeleevljeve smrti 1907., znanstvenici su znali da su atomi podijeljeni na dijelove: , plus neke pozitivno nabijene komponente, što atome čini električki neutralnim. Ključ za to kako se ovi dijelovi poredaju došao je 1911. godine, kada je fizičar Ernest Rutherford, koji je radio na Sveučilištu u Manchesteru u Engleskoj, otkrio atomsku jezgru. Ubrzo nakon toga, Henry Moseley, radeći s Rutherfordom, pokazao je da količina pozitivnog naboja u jezgri (broj protona koje sadrži ili njezin "atomski broj") određuje Pravilan redosljed elemenata u periodnom sustavu.

Henry Moseley.

Atomska masa bila je blisko povezana s Moseleyevim atomskim brojem — dovoljno blisko da se poredak elemenata po masi samo na nekoliko mjesta razlikuje od redoslijeda po broju. Mendeljejev je inzistirao na tome da su te mase netočne i da ih treba ponovno izmjeriti, au nekim je slučajevima bio u pravu. Ostalo je nekoliko odstupanja, ali Moseleyev atomski broj savršeno se uklopio u tablicu.

Otprilike u isto vrijeme to je shvatio i danski fizičar Niels Bohr kvantna teorija određuje raspored elektrona koji okružuju jezgru i koji određuju najudaljeniji elektroni Kemijska svojstva element.

Slični rasporedi vanjskih elektrona povremeno će se ponavljati, objašnjavajući uzorke koje je periodni sustav inicijalno otkrio. Bohr je 1922. stvorio vlastitu verziju tablice, na temelju eksperimentalna mjerenja energije elektrona (zajedno s nekim natuknicama iz periodičkog zakona).

Bohrova tablica dodala je elemente otkrivene od 1869., ali to je bio isti periodični red koji je otkrio Mendelejev. Bez imalo pojma o , Mendeljejev je stvorio tablicu koja odražava atomsku arhitekturu koju je nalagala kvantna fizika.

Bohrova nova tablica nije bila ni prva ni posljednja verzija originalnog Mendeljejeva dizajna. Stotine verzija periodni sustav elemenata su od tada razvijeni i objavljeni. Moderna forma- u vodoravnom dizajnu za razliku od izvorne Mendelejevljeve okomite verzije - postao je široko popularan tek nakon Drugog svjetskog rata, velikim dijelom zahvaljujući radu američkog kemičara Glenna Seaborga.

Seaborg i njegovi kolege sintetički su stvorili nekoliko novih elemenata, s atomskim brojevima nakon urana, posljednjeg prirodnog elementa na stolu. Seaborg je vidio da ovi elementi, transuranijevi (plus tri elementa koja su prethodila uranu), zahtijevaju novi red u tablici, što Mendelejev nije predvidio. Seaborgova tablica dodala je redak za te elemente ispod sličnog reda rijetke zemlje za koji također nije bilo mjesta u tablici.

Seaborgov doprinos kemiji priskrbio mu je čast da svoj vlastiti element, seaborgium, imenuje brojem 106. To je jedan od nekoliko elemenata nazvanih po poznatim znanstvenicima. I na ovom popisu, naravno, postoji element 101, koji su otkrili Seaborg i njegovi kolege 1955. godine i nazvali ga mendelevij - u čast kemičara koji je, iznad svih ostalih, zaslužio mjesto na periodnom sustavu.

Posjetite naš kanal vijesti ako želite više ovakvih priča.

2.2. Povijest nastanka periodnog sustava.

U zimi 1867.-68. Mendeleev je počeo pisati udžbenik "Osnove kemije" i odmah je naišao na poteškoće u sistematizaciji činjeničnog materijala. Do sredine veljače 1869., dok je razmišljao o strukturi udžbenika, postupno je došao do zaključka da svojstva jednostavne tvari(i ovo je oblik postojanja kemijski elementi u slobodnom stanju) i atomske mase elemenata povezane su određenim uzorkom.

Mendeljejev nije znao mnogo o pokušajima svojih prethodnika da poredaju kemijske elemente prema rastućim atomskim masama i o incidentima koji su se u tom slučaju pojavili. Primjerice, nije imao gotovo nikakve podatke o radu Chancourtoisa, Newlandsa i Meyera.

Odlučujuća faza njegovih misli nastupila je 1. ožujka 1869. (14. veljače, stari stil). Dan ranije Mendeljejev je napisao zahtjev za desetodnevni dopust kako bi ispitao artelske sirane u Tverskoj guberniji: primio je pismo s preporukama za proučavanje proizvodnje sira od A. I. Hodneva, jednog od čelnika Slobodnog ekonomskog društva.

U Petrogradu je toga dana bilo oblačno i mrazovito. Drveće u sveučilišnom vrtu, kamo su gledali prozori Mendeljejeva stana, škripalo je na vjetru. Dok je još bio u krevetu, Dmitrij Ivanovič je popio šalicu toplog mlijeka, zatim je ustao, umio se i otišao na doručak. Bio je divno raspoložen.

Za doručkom je Mendeljejev imao neočekivanu ideju: usporediti slične atomske mase raznih kemijskih elemenata i njihova kemijska svojstva. Bez razmišljanja dvaput, na poleđini Khodnevova pisma zapisao je simbole za klor Cl i kalij K s prilično bliskim atomskim masama, jednakim 35,5 odnosno 39 (razlika je samo 3,5 jedinica). Na istom slovu Mendeljejev je skicirao simbole drugih elemenata, tražeći među njima slične “paradoksalne” parove: fluor F i natrij Na, brom Br i rubidij Rb, jod I i cezij Cs, za koje se razlika u masama povećava od 4,0 do 5,0. , a zatim do 6.0. Mendeljejev tada nije mogao znati da "neodređena zona" između očitih nemetala i metala sadrži elemente - plemenite plinove, čije bi otkriće kasnije značajno modificiralo periodni sustav elemenata.

Nakon doručka Mendeljejev se zaključao u svoj ured. Izvadio je hrpu posjetnica sa stola i počeo pisati na njihovoj poleđini simbole elemenata i njihova glavna kemijska svojstva. Nakon nekog vremena ukućani su čuli zvuk koji je dopirao iz ureda: "Oooo! Rogati jedan. Vau, kakav rogati! Pobijedit ću ih. Ubit ću ih!" Ti su uzvici značili da Dmitrij Ivanovič ima kreativno nadahnuće. Mendeljejev je pomicao karte iz jednog vodoravnog reda u drugi, vodeći se vrijednostima atomske mase i svojstvima jednostavnih tvari koje tvore atomi istog elementa. I opet mu je u pomoć priteklo temeljito znanje anorganska kemija. Postupno se počeo nazirati oblik budućeg periodnog sustava kemijskih elemenata. Tako je isprva karticu s elementom berilij Be (atomske mase 14) stavio uz kartu s elementom aluminij Al (atomske mase 27,4), prema tadašnjoj tradiciji, zamijenivši berilij s analogom aluminija. Međutim, tada je, nakon usporedbe kemijskih svojstava, stavio berilij iznad magnezija Mg. Sumnjajući u tada općeprihvaćenu vrijednost atomske mase berilija, promijenio ju je u 9,4, a formulu berilijevog oksida promijenio je iz Be 2 O 3 u BeO (poput magnezijevog oksida MgO). Usput, "ispravljena" vrijednost atomske mase berilija potvrđena je tek deset godina kasnije. Jednako hrabro postupao je i u drugim prilikama.

Postupno je Dmitrij Ivanovič došao do konačnog zaključka da elementi poredani u rastućem redoslijedu svojih atomskih masa pokazuju jasnu periodičnost fizičkih i kemijskih svojstava. Tijekom cijelog dana Mendeljejev je radio na sustavu elemenata, nakratko se prekidajući kako bi se igrao sa svojom kćeri Olgom te ručao i večerao.

Navečer 1. ožujka 1869. potpuno je prepisao tablicu koju je sastavio i pod naslovom “Iskustvo sustava elemenata temeljenog na njihovoj atomskoj težini i kemijskoj sličnosti” poslao je u tiskaru, praveći bilješke za slovoslagače. i stavljanje datuma "17. veljače 1869." (ovo je stari stil).

Tako je otkriven Periodni zakon, čija je moderna formulacija sljedeća: Svojstva jednostavnih tvari, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodički su ovisna o naboju jezgri njihovih atoma.

Mendeljejev je poslao tiskane listove s tablicom elemenata mnogim domaćim i stranim kemičarima i tek nakon toga otišao iz Petrograda u inspekciju tvornica sira.

Prije odlaska ipak je uspio predati N.A. Menšutkinu, organskom kemičaru i budućem povjesničaru kemije, rukopis članka „Odnos svojstava s atomskom težinom elemenata” - za objavljivanje u časopisu Ruskog kemijskog društva i za komunikaciju na nadolazećem sastanku društva.

Dana 18. ožujka 1869. Menshutkin, koji je u to vrijeme bio činovnik tvrtke, napravio je kratki izvještaj o Periodičnom zakonu u ime Mendeljejeva. Izvješće u početku nije izazvalo veliku pozornost kemičara, a predsjednik Ruskog kemijskog društva, akademik Nikolaj Zinin (1812.-1880.) izjavio je da Mendeljejev ne radi ono što bi pravi istraživač trebao raditi. Istina, dvije godine kasnije, nakon čitanja članka Dmitrija Ivanoviča " Prirodni sustav elemenata i njegovu primjenu na označavanje svojstava nekih elemenata,” Zinin se predomislio i napisao Mendeljejevu: “Vrlo, vrlo dobre, vrlo izvrsne veze, čak i zabavno za čitanje, Bog ti dao puno sreće u eksperimentalnom potvrđivanju zaključaka. N. Zinin, iskreno vam odan i duboko vas poštuje." Mendeljejev nije rasporedio sve elemente po rastućim atomskim masama; u nekim slučajevima više se vodio sličnošću kemijskih svojstava. Dakle, kobalt Co ima veći atomska masa od nikla Ni, telur Te također je veća od mase joda I, ali ih je Mendeljejev svrstao u red Co - Ni, Te - I, a ne obrnuto. Inače bi telur spadao u skupinu halogena, a jod bi postao srodnik selena Se.

Svojoj supruzi i djeci. Ili je možda znao da umire, ali nije želio unaprijed uznemiravati i brinuti obitelj koju je toplo i nježno volio.” U 5:20 ujutro 20. siječnja 1907. umro je Dmitrij Ivanovič Mendeljejev. Pokopan je na Volkovskom groblju u Sankt Peterburgu, nedaleko od grobova svoje majke i sina Vladimira. Godine 1911., na inicijativu naprednih ruskih znanstvenika, organiziran je Muzej D.I. Mendeljejeva, gdje...

Moskovska metro stanica, istraživački brod za oceanografska istraživanja, 101. kemijski element i mineral - mendeleevit. Znanstvenici i šaljivdžije koji govore ruski ponekad pitaju: "Nije li Dmitrij Ivanovič Mendeljejev Židov, to je vrlo čudno prezime, nije li došlo od prezimena "Mendel"?" Odgovor na ovo pitanje je krajnje jednostavan: "Sva četiri sina Pavela Maksimoviča Sokolova, ...

Licejski ispit, na kojem je stari Deržavin blagoslovio mladog Puškina. Slučajno je ulogu mjerača igrao akademik Yu.F. Fritzsche, poznati stručnjak za organsku kemiju. Doktorsku disertaciju D. I. Mendeljejev diplomirao je na Main Pedagoški zavod 1855. Njegov magistarski rad "Izomorfizam u vezi s drugim odnosima kristalnog oblika i sastava" postao je njegov prvi veliki znanstveni...

Uglavnom na pitanju kapilarnosti i površinske napetosti tekućina, a svoje slobodno vrijeme provodio je u krugu mladih ruskih znanstvenika: S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodin i dr. Godine 1861. Mendeljejev se vratio u Sankt Peterburg, gdje je nastavio predavati organsku kemiju na sveučilištu i objavio udžbenik, izvanredan za to vrijeme: "Organska kemija", u...

Kako je sve počelo?

Mnogi poznati ugledni kemičari na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće odavno su primijetili da su fizikalna i kemijska svojstva mnogih kemijskih elemenata međusobno vrlo slična. Na primjer, kalij, litij i natrij su aktivni metali koji, kada reagiraju s vodom, tvore aktivne hidrokside tih metala; Klor, fluor, brom u svojim spojevima s vodikom pokazali su istu valenciju jednaku I i svi ti spojevi su jake kiseline. Iz ove sličnosti dugo se sugerirao zaključak da se svi poznati kemijski elementi mogu kombinirati u skupine, tako da elementi svake skupine imaju određeni skup fizikalnih i kemijskih karakteristika. No, takve su skupine razni znanstvenici često netočno sastavljali od različitih elemenata, a mnogi su dugo vremena zanemarivali jednu od glavnih karakteristika elemenata – njihovu atomsku masu. Zanemaren je jer je bio i jest različit za različite elemente, što znači da se nije mogao koristiti kao parametar za kombiniranje u grupe. Jedina iznimka bio je francuski kemičar Alexandre Emile Chancourtois, on je pokušao rasporediti sve elemente u trodimenzionalni model duž spirale, ali znanstvena zajednica nije prepoznala njegov rad, a model se pokazao glomaznim i nezgodnim.

Za razliku od mnogih znanstvenika, D.I. Mendeljejev je uzeo atomsku masu (tada još uvijek "atomsku težinu") kao ključni parametar u klasifikaciji elemenata. U svojoj verziji, Dmitrij Ivanovič rasporedio je elemente u rastućem redoslijedu njihove atomske težine, a ovdje se pojavio obrazac da se u određenim intervalima elemenata njihova svojstva periodički ponavljaju. Istina, morali su se praviti izuzeci: neki su elementi bili zamijenjeni i nisu odgovarali porastu atomskih masa (primjerice, telur i jod), ali su odgovarali svojstvima elemenata. Daljnji razvoj atomsko-molekularno učenje opravdalo je takav napredak i pokazalo valjanost ovog uređenja. Više o tome možete pročitati u članku “Što je Mendeljejevo otkriće”

Kao što vidimo, raspored elemenata u ovoj verziji nije nimalo isti kao što vidimo u modernom obliku. Prvo, grupe i periode su zamijenjene: grupe vodoravno, periode okomito, a drugo, grupa je u njemu nekako previše - devetnaest, umjesto danas prihvaćenih osamnaest.

Međutim, samo godinu dana kasnije, 1870., Mendeljejev je formirao novu verziju tablice, koja nam je već prepoznatljivija: slični elementi raspoređeni su okomito, tvoreći skupine, a 6 razdoblja smješteno je vodoravno. Ono što je posebno vrijedno istaknuti je da se iu prvoj iu drugoj verziji tablice može vidjeti značajna postignuća koja njegovi prethodnici nisu imali: tablica je pažljivo ostavila mjesta za elemente koji su, po Mendeljejevu mišljenju, tek trebali biti otkriveni. Odgovarajuća slobodna mjesta označena su upitnikom i možete ih vidjeti na gornjoj slici. Kasnije su zapravo otkriveni odgovarajući elementi: Galij, Germanij, Skandij. Dakle, Dmitrij Ivanovič nije samo sistematizirao elemente u skupine i razdoblja, već je također predvidio otkriće novih, još nepoznatih, elemenata.

Naknadno, nakon rješavanja mnogih gorućih misterija kemije tog vremena - otkrića novih elemenata, izolacije skupine plemenitih plinova zajedno sa sudjelovanjem Williama Ramsaya, utvrđivanja činjenice da didimij uopće nije samostalan element, ali je mješavina dvije druge - sve više i više novih i novih opcija tablica, ponekad čak i netabularnog izgleda. Ali nećemo ih ovdje sve predstaviti, već ćemo predstaviti samo konačnu verziju, koja je nastala za života velikog znanstvenika.

Prijelaz s atomskih težina na nuklearni naboj.

Nažalost, Dmitrij Ivanovič nije doživio planetarnu teoriju strukture atoma i nije doživio trijumf Rutherfordovih eksperimenata, iako je njegovim otkrićima započela nova era u razvoju periodičkog zakona i cijelog periodnog sustava. Dopustite mi da vas podsjetim da je iz eksperimenata koje je proveo Ernest Rutherford proizašlo da se atomi elemenata sastoje od pozitivno nabijenog atomska jezgra a negativno nabijeni elektroni koji kruže oko jezgre. Nakon određivanja naboja atomskih jezgri svih tada poznatih elemenata, pokazalo se da su u periodnom sustavu oni smješteni u skladu s nabojem jezgre. I periodični zakon je dobio novo značenje, sada je počeo zvučati ovako:

“Svojstva kemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva jednostavnih tvari i spojeva koje tvore, periodički ovise o veličini naboja jezgri njihovih atoma.”

Sada je postalo jasno zašto je neke lakše elemente Mendeljejev smjestio iza njihovih težih prethodnika - cijela stvar je u tome što su oni tako poredani prema naboju svojih jezgri. Na primjer, telur je teži od joda, ali je naveden ranije u tablici, jer je naboj jezgre njegovog atoma i broj elektrona 52, dok je kod joda 53. Možete pogledati tablicu i vidjeti za sami.

Nakon otkrića strukture atoma i atomske jezgre, periodni sustav elemenata pretrpjela je još nekoliko promjena dok konačno nije dosegla oblik koji nam je već poznat iz škole, kratkoperiodična verzija periodnog sustava elemenata.

U ovoj tablici već smo upoznati sa svime: 7 razdoblja, 10 redaka, sekundarne i glavne podskupine. Također, s vremenom otkrivanja novih elemenata i popunjavanja tablice njima, bilo je potrebno elemente poput Aktinija i Lantana smjestiti u posebne redove, a svi su nazvani Aktinidi, odnosno Lantanidi. Ova verzija sustava postojala je jako dugo - u svjetskoj znanstvenoj zajednici gotovo do kasnih 80-ih, ranih 90-ih, a kod nas još duže - do 10-ih godina ovog stoljeća.

Moderna verzija periodnog sustava elemenata.

Međutim, opcija kroz koju su mnogi od nas prošli u školi pokazuje se prilično zbunjujućom, a konfuzija se izražava u podjeli podskupina na glavne i sekundarne, a pamćenje logike za prikaz svojstava elemenata postaje prilično teško. Naravno, usprkos tome, mnogi su ga koristili i učili, postajući doktori kemijskih znanosti, no u moderno doba zamijenila ga je nova verzija - dugotrajna. Napominjem da je ovu posebnu opciju odobrio IUPAC (Međunarodna unija za čistu i primijenjenu kemiju). Pogledajmo ga.

Osam skupina zamijenjeno je s osamnaest, među kojima više nema podjele na glavne i sporedne, a sve su skupine diktirane položajem elektrona u atomskom omotaču. Ujedno smo se riješili dvorednih i jednorednih točaka, sada sve periode sadrže samo jedan red. Zašto je ova opcija prikladna? Sada je jasnije vidljiva periodičnost svojstava elemenata. Broj grupe, naime, označava broj elektrona u vanjskoj razini, te se stoga sve glavne podskupine stare verzije nalaze u prvoj, drugoj i trinaestoj do osamnaestoj skupini, a sve “bivše bočne” skupine u sredini stola. Dakle, sada je iz tablice jasno vidljivo da ako je ovo prva skupina, onda su to alkalijski metali i nema vam bakra ili srebra, a jasno je da svi tranzitni metali jasno pokazuju sličnost svojih svojstava zbog punjenja. d-podrazine, koja ima manji učinak na vanjska svojstva, kao i lantanidi i aktinidi, pokazuju slična svojstva samo zbog različite f-podrazine. Tako je cijela tablica podijeljena na sljedeće blokove: s-blok, na kojem su popunjeni s-elektroni, d-blok, p-blok i f-blok, s popunjenim d, p, odnosno f-elektronima.

Nažalost, kod nas je ova opcija u školske udžbenike uvrštena tek zadnje 2-3 godine, i to ne u sve. I uzalud. s čime je ovo povezano? Pa, prvo, sa stagnirajućim vremenima u burnim 90-ima, kada u zemlji nije bilo nikakvog razvoja, a da ne spominjemo obrazovni sektor, a 90-ih je svjetska kemijska zajednica prešla na ovu opciju. Drugo, s malom inercijom i poteškoćama u percipiranju svega novog, jer su naši učitelji navikli na staru, kratkotrajnu verziju tablice, unatoč činjenici da je pri proučavanju kemije mnogo složenija i manje prikladna.

Proširena verzija periodnog sustava elemenata.

Ali vrijeme ne stoji, pa tako ni znanost i tehnologija. Već je otkriven 118. element periodnog sustava elemenata, što znači da ćemo uskoro morati otvoriti sljedeću, osmu, periodu tablice. Osim toga, pojavit će se nova energetska podrazina: g-podrazina. Njegove sastavne elemente trebat će pomaknuti niz tablicu, poput lantanida ili aktinoida, ili će se ta tablica morati još dvaput proširiti, tako da više neće stati na A4 list. Ovdje ću samo dati poveznicu na Wikipediju (vidi Prošireni periodni sustav) i neću više ponavljati opis ove opcije. Svi zainteresirani mogu pratiti link i upoznati se.

U ovoj verziji niti f-elementi (lantanidi i aktinoidi) niti g-elementi ("elementi budućnosti" od br. 121-128) nisu odvojeno postavljeni, već čine tablicu za 32 ćelije šire. Također, element Helij je smješten u drugu skupinu, jer je dio s-bloka.

Općenito, malo je vjerojatno da će budući kemičari koristiti ovu opciju; najvjerojatnije će periodni sustav zamijeniti jedna od alternativa koje već iznose hrabri znanstvenici: Benfeyjev sustav, Stewartova "Kemijska galaksija" ili neka druga opcija . Ali to će se dogoditi tek nakon dostizanja drugog otoka stabilnosti kemijskih elemenata i, najvjerojatnije, bit će potrebniji za jasnoću u nuklearnoj fizici nego u kemiji, ali za sada će nam biti dovoljan dobri stari periodni sustav Dmitrija Ivanoviča .

upute

Periodni sustav je višekatna "kuća" u kojoj se nalazi veliki broj stanova Svaki “stanar” ili u svom stanu pod određenim brojem, koji je stalan. Osim toga, element ima "prezime" ili ime, kao što su kisik, bor ili dušik. Osim ovih podataka, svaki "stan" sadrži informacije poput relativne atomske mase, koja može imati točne ili zaokružene vrijednosti.

Kao iu svakoj kući, postoje "ulazi", odnosno grupe. Štoviše, u skupinama se elementi nalaze s lijeve i desne strane, formirajući. Ovisno o tome na kojoj strani ih je više, ta se strana naziva glavnom. Druga podskupina, prema tome, bit će sekundarna. Tablica također ima "podove" ili točke. Štoviše, razdoblja mogu biti velika (sastoje se od dva reda) i mala (imaju samo jedan red).

Tablica prikazuje strukturu atoma elementa, od kojih svaki ima pozitivno nabijenu jezgru koja se sastoji od protona i neutrona, kao i negativno nabijenih elektrona koji rotiraju oko njega. Broj protona i elektrona brojčano je isti i određen je u tablici rednim brojem elementa. Na primjer, kemijski element sumpor je #16, stoga će imati 16 protona i 16 elektrona.

Da biste odredili broj neutrona (neutralnih čestica koje se također nalaze u jezgri), oduzmite relativnu atomsku masu elementa od njegove serijski broj. Na primjer, željezo ima relativnu atomsku masu 56 i atomski broj 26. Prema tome, 56 – 26 = 30 protona za željezo.

Elektroni se nalaze na različitim udaljenostima od jezgre, tvoreći razine elektrona. Za određivanje broja elektroničkih (ili energetskih) razina potrebno je pogledati broj razdoblja u kojem se element nalazi. Na primjer, aluminij je u 3. razdoblju, stoga će imati 3 razine.

Po broju skupine (ali samo za glavnu podskupinu) možete odrediti najveću valenciju. Na primjer, elementi prve skupine glavne podskupine (litij, natrij, kalij itd.) imaju valenciju 1. Prema tome, elementi druge skupine (berilij, magnezij, kalcij itd.) imat će valenciju 2.

Također možete koristiti tablicu za analizu svojstava elemenata. S lijeva na desno metalna svojstva slabe, a nemetalna se povećavaju. To se jasno vidi na primjeru razdoblja 2: počinje alkalni metal natrij, zatim zemnoalkalijski metal magnezij, nakon njega amfoterni element aluminij, zatim nemetali silicij, fosfor, sumpor i razdoblje završava plinovite tvari– klor i argon. U sljedećem razdoblju uočava se slična ovisnost.

Od vrha prema dolje također se uočava obrazac - metalna svojstva se povećavaju, a nemetalna svojstva slabe. To jest, na primjer, cezij je puno aktivniji u usporedbi s natrijem.

Nemoj to izgubiti. Pretplatite se i primite poveznicu na članak na svoju e-poštu.

Svatko tko je išao u školu sjeća se da je jedan od obveznih predmeta bila kemija. Možda ti se sviđa, a možda i ne sviđa - nije važno. I vjerojatno je da je mnogo znanja u ovoj disciplini već zaboravljeno i ne koristi se u životu. Međutim, svi se vjerojatno sjećaju tablice kemijskih elemenata D. I. Mendelejeva. Za mnoge je ostala višebojna tablica, gdje su u svakom kvadratu ispisana određena slova, koja označavaju imena kemijskih elemenata. Ali ovdje nećemo govoriti o kemiji kao takvoj, i opisati stotine kemijske reakcije i procese, ali reći ćemo vam kako je uopće nastao periodni sustav - ova će priča biti zanimljiva svakome, pa i svima onima koji su gladni zanimljivih i korisnih informacija.

Malo pozadine

Izvrsni irski kemičar, fizičar i teolog Robert Boyle davne 1668. godine objavio je knjigu u kojoj su razotkriveni mnogi mitovi o alkemiji, te u kojoj se govori o potrebi potrage za nerazgradivim kemijskim elementima. Znanstvenik je također dao njihov popis koji se sastoji od samo 15 elemenata, ali je priznao ideju da bi ih moglo biti više. To je postalo polazište ne samo u potrazi za novim elementima, već iu njihovoj sistematizaciji.

Stotinjak godina kasnije, francuski kemičar Antoine Lavoisier sastavio je novi popis na kojem je već bilo 35 elemenata. Kasnije je utvrđeno da su njih 23 nerazgradiva. Ali potragu za novim elementima nastavili su znanstvenici diljem svijeta. I glavna uloga Poznati ruski kemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev odigrao je ulogu u tom procesu - on je prvi iznio hipotezu da bi mogla postojati veza između atomske mase elemenata i njihovog položaja u sustavu.

Zahvaljujući mukotrpnom radu i usporedbi kemijskih elemenata, Mendeljejev je uspio otkriti vezu između elemenata, u kojoj oni mogu biti jedno, a njihova svojstva nisu nešto što se podrazumijeva, već predstavljaju fenomen koji se periodički ponavlja. Kao rezultat toga, u veljači 1869. Mendeleev je formulirao prvi periodični zakon, a već u ožujku je njegov izvještaj "Odnos svojstava s atomskom težinom elemenata" Ruskom kemijskom društvu predstavio povjesničar kemije N. A. Menshutkin. Potom je iste godine Mendeljejevljeva publikacija objavljena u časopisu “Zeitschrift fur Chemie” u Njemačkoj, a 1871. drugi njemački časopis “Annalen der Chemie” objavio je novu opsežnu publikaciju znanstvenika posvećenu njegovom otkriću.

Izrada periodnog sustava

Do 1869. glavnu ideju već je formirao Mendeljejev, i to prilično brzo. kratko vrijeme, ali ga dugo nije mogao posložiti u neki uredan sustav koji jasno pokazuje što je što. U jednom od razgovora sa svojim kolegom A.A.Inostrancevim, čak je rekao da je sve već imao u glavi, ali ne može sve staviti u tablicu. Nakon toga, prema Mendelejevljevim biografima, započeo je mukotrpan rad na svom stolu, koji je trajao tri dana bez pauze za spavanje. Pokušavali su na sve načine organizirati elemente u tablicu, a posao je otežavala i činjenica da u to vrijeme znanost još nije poznavala sve kemijske elemente. No, unatoč tome, tablica je još uvijek stvorena, a elementi su sistematizirani.

Legenda o Mendeljejevom snu

Mnogi su čuli priču da je D. I. Mendeljejev sanjao o svom stolu. Ovu verziju aktivno je širio spomenuti Mendeljejevljev suradnik A. A. Inostrantsev kao smiješnu priču kojom je zabavljao svoje studente. Rekao je da je Dmitrij Ivanovič otišao u krevet iu snu jasno vidio svoj stol na kojem su svi kemijski elementi poredani u pravom redoslijedu. Nakon toga studenti su se čak šalili da je na isti način otkrivena votka 40°. No stvarnih preduvjeta za priču sa snom ipak je bilo: kao što je već spomenuto, Mendeljejev je radio na stolu bez sna i odmora, a Inostrantsev ga je jednom zatekao umornog i iscrpljenog. Tijekom dana Mendeljejev se odlučio nakratko odmoriti, a nešto kasnije se naglo probudio, odmah uzeo komad papira i na njemu nacrtao gotovu tablicu. No, sam znanstvenik opovrgnuo je cijelu priču sa snom, rekavši: “Razmišljam o tome, možda dvadesetak godina, a vi mislite: sjedio sam i odjednom... spremno je.” Dakle, legenda iz snova može biti vrlo privlačna, ali stvaranje stola bilo je moguće samo uz naporan rad.

Daljnji rad

Između 1869. i 1871. Mendeljejev je razvio ideje periodičnosti kojima je znanstvena zajednica bila sklona. A jedna od važnih faza ovog procesa bilo je razumijevanje što svaki element u sustavu treba imati, na temelju ukupnosti njegovih svojstava u usporedbi sa svojstvima drugih elemenata. Na temelju toga, a također oslanjajući se na rezultate istraživanja promjena u oksidima koji stvaraju staklo, kemičar je uspio izvršiti korekcije vrijednosti atomskih masa nekih elemenata, uključujući uran, indij, berilij i druge.

Mendeljejev je, naravno, želio što prije popuniti prazne ćelije koje su ostale u tablici, a 1870. je predvidio da će se uskoro otvoriti nepoznata znanosti kemijske elemente, atomske mase i svojstva kojih je znao izračunati. Prvi od njih bili su galij (otkriven 1875.), skandij (otkriven 1879.) i germanij (otkriven 1885.). Zatim su se predviđanja nastavila ostvarivati, a otkriveno je još osam novih elemenata, uključujući: polonij (1898), renij (1925), tehnecij (1937), francij (1939) i astat (1942-1943). Inače, 1900. godine D. I. Mendeleev i škotski kemičar William Ramsay došli su do zaključka da u tablici trebaju biti i elementi nulte skupine - do 1962. nazivani su inertnim plinovima, a nakon toga - plemenitim plinovima.

Organizacija periodnog sustava

Kemijski elementi u tablici D. I. Mendeljejeva raspoređeni su u redove, u skladu s povećanjem njihove mase, a duljina redova odabrana je tako da elementi u njima imaju slična svojstva. Na primjer, plemeniti plinovi kao što su radon, ksenon, kripton, argon, neon i helij teško reagiraju s drugim elementima, a također imaju nisku kemijsku reaktivnost, zbog čega se nalaze u krajnjem desnom stupcu. I elementi u lijevom stupcu (kalij, natrij, litij itd.) dobro reagiraju s drugim elementima, a same reakcije su eksplozivne. Jednostavno rečeno, unutar svakog stupca elementi imaju slična svojstva koja se razlikuju od stupca do stupca. Svi elementi do broja 92 nalaze se u prirodi, a od broja 93 počinju umjetni elementi koji se mogu stvoriti samo u laboratorijskim uvjetima.

U svojoj izvornoj verziji, periodni sustav je shvaćen samo kao odraz postojećeg reda u prirodi i nije bilo objašnjenja zašto bi sve trebalo biti tako. A tek kad se pojavila kvantna mehanika, postalo je jasno pravo značenje redoslijeda elemenata u tablici.

Lekcije u kreativnom procesu

Govoreći o tome koje se pouke kreativnog procesa mogu izvući iz cjelokupne povijesti stvaranja periodnog sustava D. I. Mendeljejeva, možemo navesti kao primjer ideje engleskog istraživača na terenu kreativno razmišljanje Graham Wallace i francuski znanstvenik Henri Poincaré. Recimo ih ukratko.

Prema studijama Poincaréa (1908.) i Grahama Wallacea (1926.), postoje četiri glavne faze kreativnog mišljenja:

• Priprema– faza formuliranja glavnog problema i prvi pokušaji njegova rješavanja;
• Inkubacija– faza tijekom koje postoji privremena distrakcija od procesa, ali se rad na pronalaženju rješenja problema odvija na podsvjesnoj razini;
• Uvid– faza u kojoj se nalazi intuitivno rješenje. Štoviše, ovo se rješenje može pronaći u situaciji koja je potpuno nepovezana s problemom;
• Ispitivanje– stupanj testiranja i implementacije rješenja, na kojem se to rješenje testira i njegov mogući daljnji razvoj.

Kao što vidimo, Mendeljejev je u procesu stvaranja svoje tablice intuitivno slijedio upravo ove četiri faze. Koliko je to učinkovito može se prosuditi po rezultatima, tj. činjenicom da je stol nastao. A s obzirom na to da je njegovo stvaranje bio ogroman korak naprijed ne samo za kemijska znanost, ali i za cijelo čovječanstvo, gornje četiri faze mogu se primijeniti kako na provedbu malih projekata tako i na provedbu globalnih planova. Najvažnije je zapamtiti da se niti jedno otkriće, niti jedno rješenje problema ne može pronaći samo od sebe, ma koliko ih željeli vidjeti u snu i ma koliko spavali. Da bi nešto uspjelo, bilo da se radi o izradi tablice kemijskih elemenata ili izradi novog marketinškog plana, potrebno je imati određena znanja i vještine, kao i vješto koristiti svoje potencijale i marljivo raditi.

Želimo vam uspjeh u vašim nastojanjima i uspješnu provedbu vaših planova!