Периодический закон таблицы менделеева: Периодический закон Д. И. Менделеева — урок. Химия, 8–9 класс.

Содержание

Периодический закон Менделеева и периодическая система химических элементов

Периодический Закон Д.И. Менделеева

Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов имеет большое значение в развитии химии. Окунемся в 1871 год, когда профессор химии Д.И. Менделеев,  методом многочисленных проб и ошибок, пришел  к выводу, что

«… свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Периодичность изменения свойств элементов возникает вследствие периодического повторения электронной конфигурации внешнего электронного слоя  с увеличением заряда ядра.

Современная формулировка периодического закона

звучит следующим образом

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Преподавая химию, Менделеев понимал, что запоминание индивидуальных свойств каждого элемента, вызывает у студентов трудности. Он стал искать пути создания системного метода, чтобы облегчить запоминание свойств элементов. В результате появилась естественная таблица, позже она стала называться периодической.

Наша современная таблица очень похожа на менделеевскую. Рассмотрим ее подробнее.

Таблица Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов. Рассмотрим подробнее что такое период и что такое группа в периодической таблице Менделеева.

Группы в таблице Менделеева

Вертикальные столбцы таблицы называют группами.

Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы.

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях.

В Побочные подгруппы входят элементы, у которых  валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице, в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на:

  • s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп),
  • p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп),
  • d- элементы (элементы побочных подгрупп),
  • f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Высшая и низшая степени окисления элементов

Высшая валентность элемента и высшая степень окисления (за исключением O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы) равна номеру группы, в которой он находится.

Низшая степень окисления элемента равна

Номер группы — 8

Для элементов главных и побочных подгрупп одинаковыми являются формулы высших оксидов (и их гидратов).

В главных подгруппах состав водородных соединений являются одинаковыми, для элементов, находящихся в этой группе.

Твердые гидриды образуют элементы главных подгрупп I — III групп, а IV — VII групп образуют а газообразные водородные соединения. Водородные соединения типа ЭН4 – нейтральнее соединения, ЭН3 – основания, Н2Э и НЭ — кислоты.

Периоды в таблице Менделеева

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами. Элементы в периодах отличаются между собой. Общим является то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

  • Первый период отличается от других тем, что там находятся всего 2 элемента: водород H и гелий He.
  • Во втором периоде находятся 8 элементов (Li — Ne). Литий Li – щелочной металл начинает период, а замыкает его благородный газ неон Ne.
  • В третьем периоде, также как и во втором находятся 8 элементов (Na — Ar). Начинает период щелочной металл натрий Na, а замыкает его благородный газ аргон Ar.
  • В четвёртом периоде находятся 18 элементов (K — Kr) – Менделеев его обозначил как первый большой период. Начинается он также с щелочного металла Калия, а заканчивается инертным газом криптон Kr. В состав больших периодов входят переходные элементы (Sc — Zn) — d-элементы.
  • В пятом  периоде, аналогично четвертому находятся 18 элементов (Rb — Xe) и структура его сходна с четвёртым. Начинается он также с щелочного металла рубидия Rb, а заканчивается инертным газом ксеноном Xe. В состав больших периодов входят переходные элементы (Y — Cd) — d-элементы.
  • Шестой период состоит из 32 элементов (Cs — Rn). Кроме 10 d-элементов (La, Hf — Hg) в нем находится ряд из 14 f-элементов (лантаноиды) — Ce — Lu
  • Седьмой период не закончен. Он начинается с Франция Fr, можно предположить, что он будет содержать, также как и шестой период, 32 элемента, которые уже найдены (до элемента с Z = 118).

Как определить металл или неметалл?

Если посмотреть на периодическую таблицу Менделеева и провести воображаемую черту, начинающуюся у бора и заканчивающуюся между полонием и астатом, то все металлы будут находиться слева от черты, а неметаллы главных подгрупп – справа.

Элементы, непосредственно прилегающие к этой линии будут обладать свойствами как металлов, так и неметаллов. Их называют металлоидами или полуметаллами. Это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур и полоний.

Как изменяются свойства элементов в Периодической таблице?

Правило октета

Правило октета утверждает, что все элементы стремятся приобрести или потерять электрон, чтобы иметь восьмиэлектронную конфигурацию ближайшего благородного газа. Т.к. внешние s- и p-орбитали благородных газов полностью заполнены, то они являются самыми стабильными элементами.

Согласно правилу октета, при движении по периодической таблице слева направо для отрыва электрона требуется больше энергии. Поэтому элементы с левой стороны таблицы стремятся потерять электрон, а с правой стороны – его приобрести.

Изменение энергии ионизации

Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома.

  • Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе, т.к. у электронов низких энергетических уровней есть способность отталкивать электроны с более высоких энергетических уровней. Это явление названо эффектом экранирования. Благодаря этому эффекту внешние электроны менее прочно связаны с ядром.
  • Двигаясь по периоду энергия ионизации плавно увеличивается слева направо. Самая высокая энергия ионизации у инертных газов.

Изменение сродства к электрону

Сродство к электрону – изменение энергии при приобретении дополнительного электрона атомом вещества в газообразном состоянии.

  • При движении по группе вниз сродство к электрону становится менее отрицательным вследствие эффекта экранирования.

Изменение электроотрицательности

Электроотрицательность  — мера того, насколько сильно атом стремится притягивать к себе электроны связанного с ним другого атома.

Электроотрицательность увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх. При этом надо помнить, что благородные газы не имеют электроотрицательности. Таким образом, самый электроотрицательный элемент – фтор.

Итак, в периодической зависимости находятся такие свойства атома, которые связанны с его электронной конфигурацией: атомный радиус, энергия ионизации,  электроотрицательность.

Изменение металлических и неметаллических свойств атомов

Неметалличность атома увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх.

Изменение основных и кислотных свойств оксидов и гидроксидов

Основные свойства оксидов уменьшаются, а кислотные свойства увеличиваются при движении слева направо и снизу вверх. При этом кислотные свойства оксидов тем сильнее, чем больше степень окисления образующего его элемента

По периоду слева направо основные свойства гидроксидов ослабевают.

По главным подгруппам сверху вниз сила оснований увеличивается. При этом, если металл может образовать несколько гидроксидов, то с увеличением степени окисления металла, основные свойства гидроксидов ослабевают.

По периоду слева направо увеличивается сила кислородосодержащих кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила кислородосодержащих кислот уменьшается. При этом сила кислоты увеличивается с увеличением степени окисления образующего кислоту элемента.

По периоду слева направо увеличивается сила бескислородных кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила бескислородных кислот увеличивается.

На рисунке ниже схематично показано изменение свойств атомов химических элементов в периодах и группах периодической таблицы Менделеева

Задания и примеры по строению таблицы Менделеева, положению атомов химического элемента в ней и закономерностям изменения свойств атомов элементов в периодах и группах периодической таблицы Менделеева представлены с разделе Задачи к разделу Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов

История периодического закона

Периодический закон и периодическая таблица химических элементов – величайшее достижение науки. Они положили начало современной химии, сделали её единой, целостной наукой.

Можно смело сказать, что в 1869 г. закончилась предыстория химии и началась её подлинная история. Химия перестала быть описательной наукой. Элементы стали рассматриваться в единстве, во взаимосвязи, в зависимости от того, какое место они занимают в ПС.

Первым объединять элементы в триады предложил немецкий химик И. Дёберейнер в 1829 г. Разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру не удалось, тем не менее, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений.

Всего было предпринято около 50 попыток систематизации элементов, однако ни один из предложенных вариантов не охватывал всю совокупность известных химических элементов.

Несколько попыток систематизации элементов предпринял в 60-е годы XIX века немецкий химик Юлиус Лотар Мейер. В 1864 г. он опубликовал в своей книге таблицу, в которую были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в этой таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах подобных элементов (соотношения атомных масс и валентностей ещё 22 элементов рассматривались в другой таблице).

Свои заключения о взаимосвязи между атомной массы и свойствами элементом Менделеев изложил в статье «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», опубликованной в «Журнале Русского химического общества» в начале  1871 г. В этой работе Менделеев впервые употребил термин «закон периодичности (в апреле замененный на «периодический закон»),  а также предсказал и  подробно описал атомные веса  и свойства трех не открытых элементов – «экаалюминия», «экабора» и «экасилиция.

В августе 1871 г. вышла  статья Менделеева «Периодическая законнность химических элементов», в которой периодическая таблица приняла вполне современный вид. Статья была переведена на немецкий язык и оттиски ее были разосланы многим известным европейским химикам. В этой публикации Менделеев приводит формулировку периодического закона, которая затем оставалась в силе на протяжении более сорока лет: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Принципиальная новизна Периодического закона

Принципиальная новизна Периодического закона, открытого Д.И. Менделеевым, заключалась в следующем:

  1. Устанавливалась связь не только между сходными, но и между несходными по своим свойствам элементами. Эта связь заключается в том, что свойства элементов плавно и примерно одинаково изменяются с возрастанием их атомного веса, а затем эти изменения периодически повторяются.
  2. В тех случаях, когда создавалось впечатление, что в последовательности изменения свойств элементов не хватает какого-нибудь звена, в Периодической таблице предусматривались пробелы, которые надо было заполнить еще не открытыми элементами. Мало того, Периодический закон позволял предсказывать свойства этих элементов.

В декабре 1871 г. Менделеев прекращает свою работу  по периодическому закону и обращается к исследованию газов. Ученый отчётливо понимал, что явление периодичности не имеет физического обоснования и не видел прямых путей, ведущих к его отысканию. Экспериментальные же исследования газов имели вполне конкретный характер. Это были чисто физические исследования. Физическая «составляющая» творчества Менделеева отчетливо проявляется в 1870–1880-х гг. 

 

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

https://ria.ru/20190129/1550014194.html

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева) — РИА Новости, 29.01.2019

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация. РИА Новости, 29.01.2019

2019-01-29T04:51

2019-01-29T04:51

2019-01-29T04:51

справки

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/99408/72/994087230_0:105:2000:1230_1920x0_80_0_0_b528d261d40438ab5524fc6ad7f580a3.jpg

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация. Является табличным представлением периодического закона, открытого Дмитрием Менделеевым. Современная формулировка этого закона звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.Прообразом Периодической системы химических элементов служит таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходств», составленная Менделеевым в 1869 году. По мере совершенствования этой таблицы он развил представления о периодах и группах элементов и о месте каждого элемента в системе. В 1871 году в книге «Основы химии» Менделеевым была включена «Естественная система элементов Д. Менделеева» – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов. Современная Периодическая система химических элементов включает 118 элементов. За последние 50 лет таблица Менделеева пополнилась семнадцатью новыми элементами (102-118). Девять из них были впервые получены в российском Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Последнее добавление в таблицу Менделеева было сделано в 2016 году, она пополнилась четырьмя элементами с 113, 115, 117 и 118 атомными номерами, которые соответственно были названы нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Сейчас в крупнейших ядерно-физических центрах мира фактически начаты работы по синтезу 119-го, 120-го и 121-го элементов, которые назвали «большой гонкой».Опубликовано свыше 500 вариантов Периодической системы химических элементов, что связано с попытками поиска решения некоторых частных проблем ее структуры. Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная (разрабатывалась Дмитрием Менделеевым, усовершенствована в 1905 году Альфредом Вернером). Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп.Номер группы элементов короткого варианта таблицы Менделеева соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длинном варианте таблицы номер группы в большей мере формален. Группы короткого варианта включают главную (а) и побочную (б) подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы (группа 1 длинной формы таблицы), щелочно­земельные металлы (группа 2), халькогены (группа 16), галогены (группа 17), благородные газы (группа 18). В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы.Первый период содержит два элемента – водород и гелий. Второй и третий периоды (литий – неон; натрий – аргон) содержат по восемь элементов. Четвертый (калий – криптон) и пятый (рубидий – ксенон) периоды содержат по 18 элементов. Шестой период (цезий – радон) содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – лантаноиды.Седьмой период (франций – оганесон), подобно шестому, содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – актиноиды. Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.Периодическая система химических элементов сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многих естественнонаучных дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, способствовала формулировке современного понятия «химический элемент» и уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С периодической системой связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. Периодическая система – важнейшая основа неорганической химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов. Периодическая система – научная база преподавания общей и неорганической химии, а также некоторых разделов атомной физики.По решению ООН 2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов.Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn23.img.ria.ru/images/99408/72/994087230_112:0:1889:1333_1920x0_80_0_0_597a34ca28aa89475eedcbd63e1a68a3.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

справки

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация.

Является табличным представлением периодического закона, открытого Дмитрием Менделеевым. Современная формулировка этого закона звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.Прообразом Периодической системы химических элементов служит таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходств», составленная Менделеевым в 1869 году. По мере совершенствования этой таблицы он развил представления о периодах и группах элементов и о месте каждого элемента в системе. В 1871 году в книге «Основы химии» Менделеевым была включена «Естественная система элементов Д. Менделеева» – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов.
Современная Периодическая система химических элементов включает 118 элементов. За последние 50 лет таблица Менделеева пополнилась семнадцатью новыми элементами (102-118). Девять из них были впервые получены в российском Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Последнее добавление в таблицу Менделеева было сделано в 2016 году, она пополнилась четырьмя элементами с 113, 115, 117 и 118 атомными номерами, которые соответственно были названы нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Сейчас в крупнейших ядерно-физических центрах мира фактически начаты работы по синтезу 119-го, 120-го и 121-го элементов, которые назвали «большой гонкой».Опубликовано свыше 500 вариантов Периодической системы химических элементов, что связано с попытками поиска решения некоторых частных проблем ее структуры. Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная (разрабатывалась Дмитрием Менделеевым, усовершенствована в 1905 году Альфредом Вернером).

Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп.

Номер группы элементов короткого варианта таблицы Менделеева соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длинном варианте таблицы номер группы в большей мере формален. Группы короткого варианта включают главную (а) и побочную (б) подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы (группа 1 длинной формы таблицы), щелочно­земельные металлы (группа 2), халькогены (группа 16), галогены (группа 17), благородные газы (группа 18).

В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы.

Первый период содержит два элемента – водород и гелий.

Второй и третий периоды (литий – неон; натрий – аргон) содержат по восемь элементов.

Четвертый (калий – криптон) и пятый (рубидий – ксенон) периоды содержат по 18 элементов.

Шестой период (цезий – радон) содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – лантаноиды.

Седьмой период (франций – оганесон), подобно шестому, содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – актиноиды.

Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.

Периодическая система химических элементов сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многих естественнонаучных дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, способствовала формулировке современного понятия «химический элемент» и уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С периодической системой связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. Периодическая система – важнейшая основа неорганической химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов. Периодическая система – научная база преподавания общей и неорганической химии, а также некоторых разделов атомной физики.По решению ООН 2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

предшественники, последователи, а также сны и иные мистические события

На состоявшемся недавно торжественном открытии Года Периодической таблицы элементов Президент Российской академии наук Александр Сергеев отметил: «Несмотря на то, что в мире Периодическую таблицу не принято называть по имени российского ученого, в речи генерального секретаря ЮНЕСКО было четко сказано, что это – таблица Менделеева». Для присутствовавшего на торжестве премьер-министра РФ Дмитрия Медведева информация о замалчивании за рубежом имени Менделеева как создателя Периодической таблицы оказалась неожиданной. «Мне и в голову не приходило, что в мире Периодическая система не носит имени Менделеева», – сказал премьер и предложил решить этот вопрос: «У нас не слишком много таких достижений и обязательно нужно постараться это все зафиксировать».

А все-таки, почему на Западе некоторые ученые (а также журналисты и политики, разумеется!) не связывают с именем Менделеева Периодическую таблицу и отчего даже в знаменательный год ее 150-летия то и дело всплывают другие даты открытия основополагающего химического закона?

Первооткрыватели или предшественники?

Во многих странах Европы, в Соединенных Штатах Америки и в Канаде систему Менделеева чаще всего называют просто «Периодическая таблица», а ее автора и вовсе не упоминают. В этих государствах официально не признают тот факт, что данное открытие первым сделал именно русский ученый. Одни уверены в том, что до Менделеева это совершали и другие химики. Вторые утверждают, что русский ученый создал свою систему на основе предыдущих изысканий зарубежных исследователей.

Так ведь и Дмитрий Иванович всегда утверждал, что его Периодическая система – плод 20-летних раздумий и изысканий с опорой на многочисленные труды исследователей многих стран!

В 1668 г. выдающимся ирландским химиком, физиком и богословом Робертом Бойлем была опубликована книга, в которой было развенчано немало мифов об алхимии и в которой он рассуждал о необходимости поиска неразложимых химических элементов. Ученый также привел их список, состоящий всего из 15 элементов, но допускал мысль о том, что могут быть еще элементы. Это стало отправной точкой не только в поиске новых элементов, но и в их систематизации.

Сто лет спустя французским химиком Антуаном Лавуазье был составлен новый перечень, в который входили уже 35 элементов. 23 из них позже были признаны неразложимыми.

В начале 1864 г. ассистент химика в Королевском сельскохозяйственном обществе Джон Александр Ньюлендс прочел анонимную статью, автор которой утверждал, что атомные веса большинства элементов с большей или меньшей точностью кратны восьми. Мнение анонимного автора было ошибочным, однако Ньюлендс решил продолжить исследования в этой области, составил таблицу, в которой расположил все известные элементы в порядке увеличения их атомных весов. В статье, датированной 20 августа 1864 г., он отметил, что в этом ряду наблюдается периодическое появление химически сходных элементов. Пронумеровав элементы (элементы, имеющие одинаковые веса, имели и один и тот же номер) и сопоставив номера со свойствами элементов, Ньюлендс сделал вывод: «Разность в номерах наименьшего члена группы и следующего за ним равна семи; иначе говоря, восьмой элемент, начиная с данного элемента, является своего рода повторением первого, подобно восьмой ноте октавы в музыке…». Тем самым им впервые была высказана идея о периодичности изменения свойств элементов.

Спустя год, 18 августа 1865 г., Ньюлендс опубликовал новую таблицу элементов, назвав ее «законом октав», который формулировался следующим образом: «Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь, или на кратное семи; другими словами, члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке». Публикации Ньюлендса, подобно другим (довольно многочисленным) попыткам нахождения всякого рода закономерностей среди атомных весов элементов, не привлекли особого внимания. 1 марта 1866 г. Ньюлендс сделал доклад «Закон октав и причины химических соотношений среди атомных весов» на заседании Лондонского химического общества, который не вызвал особого интереса. История сохранила лишь ехидное замечание известного химика Джорджа Фостера: не пробовал ли докладчик располагать элементы в порядке начальных букв их названий и не обнаружил ли при этом каких-либо закономерностей? Доклад так и не был напечатан в журнале химического общества. После этой неудачи Ньюлендс не предпринимал попыток дальнейшей разработки своей систематики.

В 1850–1860-х годах другой английский химик, Уильям Одлинг, предпринял несколько попыток систематизировать химические элементы, основываясь на их атомном весе и атомности (валентности). Он составил несколько таблиц элементов. В таблице, предложенной им в 1864 г. (не сопровождавшейся, однако, никакими комментариями), видны, по словам Д.И. Менделеева, «начатки периодического закона».

 


«Земная спираль» (vis tellurique) Александра Шанкуртуа

 

Французы пытаются отдать пальму первенства своему земляку Александру Эмилю Бегуйе де Шанкуртуа. Еще в 1862 г. этот геолог и химик вывел свою систематизацию химических элементов, основанную на закономерном изменении атомных масс так называемую «земную спираль» (vis tellurique), или «цилиндр Бегуйе». Шанкуртуа нанес на боковую поверхность цилиндра, размеченную на 16 частей, линию под углом 45°, на которой поместил точки, соответствующие атомным массам элементов. Таким образом, элементы, атомные веса которых отличались на 16 или на число, кратное 16, располагались на одной вертикальной линии. При этом точки, отвечающие сходным по свойствам элементам, часто оказываются на одной вертикальной линии.

Систематизация Шанкуртуа явилась существенным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда системами, однако его работа поначалу осталась практически незамеченной. Только после открытия Д.И. Менделеевым Периодического закона французы обратили внимание на работы своего земляка.

В 1864 г. ученый из Германии, Юлиус Лотар Мейер, обнародовал таблицу, содержавшую 28 элементов, размещенные в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах сходных элементов. В 1870 г. Мейер опубликовал еще одну работу, где были новая таблица и график зависимости атомного объема элемента от атомного веса. Предложенная Мейером в работе «Природа элементов как функция их атомного веса» таблица состояла из девяти вертикальных столбцов, сходные элементы располагались в горизонтальных рядах; некоторые ячейки таблицы Мейер оставил незаполненными.

Интересно, что в 1882 г. и Менделеев, и Мейер получили по Золотой медали «За открытие периодических соотношений атомных весов». Хотя Менделеев утверждал, что немецкий исследователь «не имел в виду периодического закона» и вообще ничего нового в него не привнес.

Таблица, устремленная в будущее

Поиск новых элементов вели ученые по всему миру. К XIX в. наука обогатилась множеством новых знаний о химических элементах, которых к тому времени было открыто больше 60-ти. Именно поэтому и возникла потребность в систематизации этих элементов. Фундаментальный Периодический закон и начальную версию своей периодической системы Менделеев создал еще в 1869 г. Однако ученые умы России, да и всего мира, отнеслись к его открытию с некоторым скепсисом. И кто знает, как все бы обернулось, если бы уже через несколько лет Менделеевские открытия не получили подтверждения.

Гениальность Менделеева заключаестя в том, что он НЕ включил в свою таблицу. Он понимал, что некоторых элементов не хватает, но они будут открыты. Поэтому там, где Далтон, Ньюлендс и другие включили в таблицы то, что было известно, Менделеев оставил место для неизвестного. Еще более удивительно, что он точно предсказал свойства недостающих элементов.

В первоначальной таблице Менделеева рядом с символом Al (алюминий) есть пустая клетка для неизвестного металла. Менделеев предсказал, что у него будет атомная масса 68, плотность 6 г/см3 и очень низкая температура плавления. Шесть лет спустя Поль Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий и, конечно же, вписал его в таблицу прямо в свободную клетку с атомной массой 69,7, плотностью 5,9 г/см3 и температурой плавления настолько низкой, что он становится жидким в руке. Такие же пустые клетки в таблице Менделеев оставил для скандия, германия и технеция (который был открыт лишь в 1937 г., через 30 лет после его смерти).

Легенда о сне Менделеева

Многие слышали историю, что Д.И. Менделееву его таблица приснилась. Эта версия активно распространялась соратником Менделеева А.А. Иностранцевым в качестве забавной истории, которой он развлекал своих студентов. Он говорил, что Дмитрий Иванович лег спать и во сне отчетливо увидел свою таблицу, в которой все химические элементы были расставлены в нужном порядке. После этого студенты даже шутили, что таким же способом была открыта 40°-ная водка. Но реальные предпосылки для истории со сном все же были: как уже упоминалось, Менделеев работал над таблицей без сна и отдыха и Иностранцев однажды застал его уставшим и вымотанным. Днем Менделеев решил немного передохнуть, а некоторое время спустя, резко проснулся, сразу же взял листок бумаги и изобразил на нем уже готовую таблицу. Впоследствии Д.И. Менделеев, якобы, рассказывал своему соратнику: «В течение нескольких недель я спал урывками, пытаясь найти тот магический принцип, который сразу привел бы в порядок всю груду накопленного материала. И вот в одно прекрасное утро, проведя бессонную ночь и отчаявшись найти решение, я, не раздеваясь, прилег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно явственно представилась таблица. Я тут же проснулся и набросал увиденную во сне таблицу на первом же подвернувшемся под руку клочке бумаги».

Однако ни один серьезный исследователь научного творчества Менделеева не утверждал и не доказывал, что ученому во сне привиделась периодическая система химических элементов. Да и Дмитрий Иванович на самом деле никогда этого не утверждал. Более того, сам ученый опровергал историю со сном, говоря: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово». Так что легенда о сне может быть и очень привлекательна, но создание таблицы стало возможным только благодаря упорному труду.

Японские ученые разработали новую таблицу элементов — Российская газета

Сообщение о создании учеными Киотского университета новой периодической системы химических элементов сразу облетело мировые СМИ. Что и понятно. Ведь когда-то таблица Менделеева стала одним из величайших открытий в химии. Она внесла удивительный порядок в, казалось бы, хаотическое нагромождение разнообразных элементов. Наш великий соотечественник расположил элементы так, чтобы соседи по столбцу имели схожие химические свойства.

Что же нового придумали японцы? Здесь важно подчеркнуть, что, создавая свою таблицу, Менделеев ничего не знал ни о строении атома, ни о его ядре, ни о том, что электроны расположены на оболочках. А самое главное, что в одном столбце его таблицы находятся элементы с одним и тем же числом электронов на последней электронной оболочке. Все это было открыто через много лет. Можно сказать, что Менделеев совершил свое открытие не только во сне, но с завязанными глазами. И очередной раз можно только поразиться его предвидению.

У японцев ситуация принципиально иная. У них глаза широко раскрыты. Их таблица создана на основе уже имеющихся знаний о ядре атомов, состоящих из протонов и нейтронов. Еще в 1963 году была присуждена Нобелевская премия за модель, согласно которой протоны и нейтроны в ядре тоже расположены на оболочках. Ядро, у которого последняя протонная нейтронная оболочка полностью заполнена, особенно устойчиво, не вступает в ядерные реакции. Но практически не вступают в химические реакции и инертные газы, у которых полностью заполнена последняя электронная оболочка.

Аналогия очевидна. Именно на ней японские ученые и построили свою периодическую таблицу, взяв за основу не электронные, а протонные оболочки атомных ядер. И подход очевиден: надо «плясать от печки» — от ядер с полностью заполненными протонными оболочками. Это гелий, кислород, кальций, никель, олово, свинец и флеровий. Число протонов в их ядрах составляет 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 114, соответственно. Эти числа называют магическими за ту особую устойчивость, которую они придают ядрам.

Именно эти элементы японские ученые расположили в одном столбце, аналогичном столбцу инертных газов в таблице Менделеева. На основе такого столбца они и создали свою таблицу, расположив в строках элементы слева направо по мере заполнения оболочек.

Великий Менделеев создал свою таблицу, когда наука вообще не имела никакого представления ни о строении атома, ни об электронах

Исследователи надеются, что предложенный ими альтернативный способ представления химических элементов даст возможность другим ученым по-новому взглянуть на уже известные химические и физические закономерности и приведет к новым открытиям.

Описание новой таблицы японские ученые опубликовали в журнале Foundations of Chemistry.

Комментарий

Алексей Хохлов, академик РАН:

Некоторые СМИ уже сравнивают эту таблицу с той, что была создана великим Менделеевым. Говорят,что она может привести к новым открытиям.

Алексей Хохлов: Подобные заявления могут делать только те, кто плохо в школе учил химию. Таблица Менделеева связана не с ядром атома, а с электронами. Они определяют практически все химические связи и химические закономерности. Японские ученые проиллюстрировали некоторые уже известные факты, связанные со строением атомного ядра. Но особенности строения ядра на химические свойства почти не влияют, это не та епархия. Разве что имеют отношение к радиоактивному распаду.

Если для химиков эта работа не имеет значения, может, для физиков она станет откровением, даже стимулирует на озарения?

Алексей Хохлов: Вряд ли. Ведь структура атомного ядра давно известна, известны различные ядерные модели, авторам которых присуждена Нобелевская премия. А тем, кто сравнивает эту работу японских ученых и Дмитрия Ивановича Менделеева, хочу напомнить, что он создал свою таблицу, когда наука вообще не имела никакого представления ни о строении атома, ни об электронах. Только через 50 с лишним лет появилась квантовая механика, которая все это объяснила, в том числе строение атома и электронных оболочек. Периодический закон следует из квантовой физики. Так что если бы в то время таблицы Менделеева не было, то она могла бы быть предложена просто как следствие фундаментальных квантовых законов.

Именно это сейчас произошло с таблицей японских ученых. Если есть желание и время, можно ее использовать в педагогических целях, но ничего нового вы не узнаете. Так что эту таблицу элементов можно назвать изящной игрушкой. Но, повторяю, для обучения студентов она может быть вполне полезна.

2019 год – Международный год Периодической таблицы химических элементов

2019 год провозглашен Генеральной ассамблеей ООН Международным годом Периодической таблицы химических элементов (International Year of the Periodic Table of Chemical Elements — IYPT2019). Это масштабное событие посвящено 150-летию открытия Периодического закона химических элементов великим русским ученым Д.И. Менделеевым.

Российский официальный сайт мероприятия

Международный официальный сайт мероприятия

С инициативой о проведении Международного года Периодической таблицы химических элементов выступили Российская академия наук, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, Министерство науки и высшего образования РФ, российские и зарубежные ученые. Инициативу России поддержали зарубежные страны, международные научные организации, а также более 80 национальных академий наук и научных обществ. Среди них – Международный Союз по теоретической и прикладной химии (IUPAC), Международный союз теоретической и прикладной физики (IUPAP), Европейская Ассоциация химических и молекулярных наук (EuCheMS), Международный астрономический союз (IAU) и другие.

Международный год Периодической таблицы химических элементов пройдет под эгидой ЮНЕСКО в нескольких странах мира. В рамках этого события планируется проведение большого количества мероприятий: научных конференций, тематических выставок, конкурсов молодых ученых и т.д.

29 декабря 2018 года Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев подписал распоряжение «О проведении в 2019 году Международного года Периодической таблицы химических элементов» и возглавил Оргкомитет. В состав Оргкомитета вошли руководители федеральных органов исполнительной власти, ведомств и ведущих научных организаций.

Торжественная церемония открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов состоится 29 января 2019 года во Франции, в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО. В России церемония открытия Международного года пройдет 6 февраля 2019 года в Москве, в Президиуме РАН, и будет приурочена ко Дню российской науки и одновременно Дню рождения Д.И. Менделеева.

Официальным партнером Международного года Периодической таблицы химических элементов выступит Всероссийский фестиваль науки NAUKA 0+. Главной темой Фестиваля науки в 2019 году станет Таблица Менделеева. В рамках Международного года во всех регионах России планируется проведение более 500 научно-популярных и образовательных мероприятий, посвященных 150-летию выдающегося открытия Д.И. Менделеева и направленных на привлечение внимания школьников, студентов и молодежи в целом к науке и ее достижениям.

Проведение в 2019 году Международного года Периодической таблицы химических элементов имеет особое значение для России. Это событие будет способствовать международному признанию заслуг великого русского ученого Д.И. Менделеева, а также укреплению престижа и популяризации отечественной науки.


Приветствие Григория Трубникова — Международный год Периодической таблицы химических элементов

Международный год периодической таблицы Менделеева — Федеральный Исследовательский Центр Фундаментальной и Трансляционной Медицины

2019 год провозглашен Генеральной ассамблеей ООН Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Это масштабное событие посвящено 150-летию открытия Периодического закона химических элементов великим русским ученым Д.И. Менделеевым.

С инициативой о проведении Международного года Периодической таблицы химических элементов выступили Российская академия наук, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, Министерство науки и высшего образования РФ, российские и зарубежные ученые.

Инициативу России поддержали зарубежные страны, международные научные организации, а также более 80 национальных академий наук и научных обществ. Среди них – Международный Союз по теоретической и прикладной химии (IUPAC), Международный союз теоретической и прикладной физики (IUPAP), Европейская Ассоциация химических и молекулярных наук (EuCheMS), Международный астрономический союз (IAU) и другие.

Международный год Периодической таблицы химических элементов пройдет под эгидой ЮНЕСКО в нескольких странах мира. В рамках этого события планируется проведение большого количества мероприятий: научных конференций, тематических выставок, конкурсов молодых ученых и т.д.

29 декабря 2018 года Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев подписал распоряжение «О проведении в 2019 году Международного года Периодической таблицы химических элементов» и возглавил Оргкомитет. В состав Оргкомитета вошли руководители федеральных органов исполнительной власти, ведомств и ведущих научных организаций.

Торжественная церемония открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов состоялась 29 января 2019 года во Франции, в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО.

В России церемония открытия Международного года пройдет 6 февраля 2019 года в Москве, в Президиуме РАН, и будет приурочена ко Дню российской науки и одновременно Дню рождения Дмитрия Ивановича Менделеева.

Официальным оператором церемоний открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов в Париже и Москве выступит Всероссийский фестиваль науки NAUKA 0+. Главной темой Фестиваля науки в 2019 году станет Таблица Менделеева. Генеральный партнер Международного года Периодической таблицы химических элементов в России — Благотворительный Фонд «Искусство, наука и спорт».

В рамках Международного года во всех регионах России планируется проведение более 500 научно-популярных и образовательных мероприятий, посвященных 150-летию выдающегося открытия Д.И. Менделеева и направленных на привлечение внимания школьников, студентов и молодежи в целом к науке и ее достижениям.

Проведение в 2019 году Международного года Периодической таблицы химических элементов имеет особое значение для России. Это событие будет способствовать международному признанию заслуг великого русского ученого Д.И. Менделеева, а также укреплению престижа и популяризации отечественной науки.

www.iypt2019.org — сайт на английском языке

www.iypt2019.ru — сайт на русском языке

www.facebook.com/IYPT2019Russia — страница на Facebook

www.vk.com/iypt2019russia — страница ВКонтакте

Таблица Менделеева

| Определение, элементы, группы, сборы, тенденции и факты

Изучите периодический закон химии, чтобы понять свойства элементов и их взаимосвязь.

Объяснение таблицы Менделеева.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Периодическая таблица , полностью периодическая таблица элементов , в химии организованный массив всех химических элементов в порядке возрастания атомного номера — i.е., полное число протонов в атомном ядре. Когда химические элементы расположены таким образом, в их свойствах возникает повторяющийся образец, называемый «периодическим законом», в котором элементы в одном столбце (группе) имеют схожие свойства. Первоначальное открытие, сделанное Дмитрием И. Менделеевым в середине XIX века, имело неоценимое значение для развития химии.

таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов (для печати).

Британская энциклопедия, Inc.

Популярные вопросы

Что такое таблица Менделеева?

Что общего у групп периодической таблицы?

Группы периодической таблицы отображаются в виде вертикальных столбцов, пронумерованных от 1 до 18. Элементы в группе имеют очень похожие химические свойства, которые возникают из количества присутствующих валентных электронов, то есть количества электронов в крайних элементах. оболочка атома.

Откуда взялась периодическая таблица Менделеева?

Расположение элементов в периодической таблице определяется их электронной конфигурацией.Из-за принципа исключения Паули не более двух электронов могут заполнить одну и ту же орбиталь. Первый ряд периодической таблицы состоит всего из двух элементов: водорода и гелия. Поскольку у атомов больше электронов, у них появляется больше орбит, доступных для заполнения, и поэтому строки содержат больше элементов, расположенных ниже в таблице.

Почему периодическая таблица Менделеева разделяется?

У периодической таблицы есть две строки внизу, которые обычно отделяются от основной части таблицы. Эти ряды содержат элементы ряда лантаноидов и актиноидов, обычно от 57 до 71 (от лантана до лютеция) и от 89 до 103 (от актиний до лоуренсия) соответственно.Для этого нет никаких научных причин. Это сделано только для того, чтобы стол стал более компактным.

Фактически не было признано до второго десятилетия 20-го века, что порядок элементов в периодической системе соответствует порядку их атомных номеров, целые числа которых равны положительным электрическим зарядам атомных ядер, выраженным в электронных единицах. . В последующие годы был достигнут большой прогресс в объяснении периодического закона с точки зрения электронного строения атомов и молекул.Это разъяснение повысило ценность закона, который используется сегодня так же активно, как и в начале 20 века, когда он выражал единственную известную взаимосвязь между элементами.

История периодического закона

В первые годы XIX века произошло быстрое развитие аналитической химии — искусства различения различных химических веществ — и, как следствие, накопление обширных знаний о химических и физических свойствах как элементы, так и соединения.Столь быстрое расширение химических знаний вскоре потребовало классификации, поскольку на классификации химических знаний основана не только систематизированная химическая литература, но и лабораторные науки, посредством которых химия передается как живая наука от одного поколения химиков к другому. Связи между соединениями обнаруживались легче, чем между элементами; так получилось, что классификация элементов на много лет отстала от классификации соединений. Фактически, между химиками не было достигнуто общего согласия относительно классификации элементов в течение почти полувека после того, как системы классификации соединений стали общепринятыми.

интерактивная таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов. Чтобы узнать название элемента, атомный номер, электронную конфигурацию, атомный вес и многое другое, выберите элемент из таблицы.

Британская энциклопедия, Inc.

J.W. Доберейнер в 1817 году показал, что объединяющий вес, означающий атомный вес, стронция находится посередине между весом кальция и бария, а несколько лет спустя он показал, что существуют другие такие «триады» (хлор, бром и йод [галогены] и литий, натрий и калий [щелочные металлы]).Ж.-Б.-А. Дюма, Л. Гмелин, Э. Ленссен, Макс фон Петтенкофер и Дж. П. Кук расширили предложения Доберейнера между 1827 и 1858 годами, показав, что аналогичные отношения простираются дальше, чем триады элементов: фтор добавляется к галогенам, а магний — к щелочноземельным элементам. металлы, тогда как кислород, сера, селен и теллур были отнесены к одному семейству, а азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут — к другому семейству элементов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Позднее были предприняты попытки показать, что атомные веса элементов могут быть выражены арифметической функцией, и в 1862 г. А.-Э.-Б. де Шанкуртуа предложил классификацию элементов, основанную на новых значениях атомных весов, данных системой Станислао Канниццаро ​​1858 года. Де Шанкуртуа нанес атомные веса на поверхность цилиндра с окружностью 16 единиц, что соответствует приблизительному атомному весу кислород. Получившаяся спиральная кривая привела к тому, что тесно связанные элементы оказались в соответствующих точках выше или ниже друг друга на цилиндре, и, как следствие, он предположил, что «свойства элементов являются свойствами чисел», что является замечательным предсказанием в свете современных знаний.

Классификация элементов

В 1864 г. J.A.R. Ньюлендс предложил классифицировать элементы в порядке возрастания атомного веса, при этом элементам присваиваются порядковые номера от единицы и выше и разделены на семь групп, обладающих свойствами, тесно связанными с первыми семью из известных на тот момент элементов: водород, литий, бериллий, бор, углерод. , азот и кислород. Это соотношение было названо законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы.

Затем в 1869 году, в результате обширной корреляции свойств и атомных весов элементов, уделяя особое внимание валентности (то есть количеству одинарных связей, которые может образовывать элемент), Менделеев предложил периодический закон: согласно которому «элементы, расположенные в соответствии с величиной атомного веса, демонстрируют периодическое изменение свойств». Лотар Мейер независимо пришел к аналогичному выводу, опубликованному после появления статьи Менделеева.

Периодический закон — Scientific American

ИСТОРИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ. 1
С тех пор, как Дальтон и Берцелиус создали атомную теорию, химики считали, что между атомными массами различных элементов и их свойствами должна быть какая-то связь. Было очень рано признано, что существуют группы элементов, обладающих соответствующими химическими и физическими свойствами, и одна из самых ранних попыток выявить это положение принадлежит Доберейнеру. В 1829 году он попытался показать, что «многие элементы могут быть расположены в группы () из трех, в каждой из которых средний элемент имеет атомный вес, равный или приблизительно равный среднему атомному весу двух крайних элементов.В качестве иллюстраций этого способа расположения можно упомянуть следующие группы: Li, Na, K; Ca, Sr, Ba; и Cl, Br, I.
Кратко обойдя мемуары Кука и Бегиэра де Шанкуртуа, мы подходим к «закону октав», обуславленному Дж. А. Р. Ньюлендсом в 1864 году.
Группа I.
Группа II.
Группа III.
Группа IV.
Группа V.
Группа VI.
Круп VII.
Группа VIII.
& EMI &.
BH «
SH ‘
SH ‘
RH
ТАК
ТАК
R’O ‘
ТАКИМ ОБРАЗОМ, 1
ТАК’
ТАК’
R’O ‘
ТАК’
1
H-l
Икс
Ли — 7
Be -9’4
B — ll
С — 12
П-14
0–16
Ж — 19
3
Na — 23
Мг — 24
AI -: & sol; 7’3
Si & равно;
П — 31
С — 32
CI — 3S’S
4
К — 39
Ca — 40
— — 44
Ti — 48
V — 51
Кр — 52
поясница — 55
Fe — 56 Co — 59 Ni — 59 Cu — 63.II
(Cu — 63)
Zn — 65
68
72
Аа — 75
Итак — 78
Br — SO
II
Руб. — 85
8р — 87
IYt — 88
Zr — 90
Nb — 94
Пн — 96
— — 100
Ru — 104 Rh — 104 Pd — 106 As — 108
7
(Как — 108)
Кд — 112
В — 113
Sn — 118
Сб — 122
Te & равно; 1: 151
1–127
& lowbar; & lowbar; & lowbar; & lowbar;
Co — 133
Ва — 137
? Ди — 138
Ср — 140



II
(-)
10


IEr — 178
? Ла — 180
Ta & равно; 18: 1
Вт — 184

Os — 105 Ir — 197 Pt — 198 Au-1999
11
(Au — 1119)
HS — ZO
Т1 -: 104
Pb -: 107
Bl —


12



Чт —
U-240

Рисунок 1.Периодическая таблица в обработке Менделеева
внимание к тому факту, что «восьмой элемент, начиная с данного элемента, является своего рода повторением первого, как восьмая нота октавы в музыке», и, таким образом, сделал & lowbar; наиболее заметным шагом вперед к системе классификации элементы, которые еще были выполнены.
Однако именно русскому химику Менделееву химия обязана системой классификации элементов, основанной на признании этого фундаментального факта: «свойства элементов, а также свойства и состав соединений периодически меняются в зависимости от атомный вес элементов.”
Этот принцип, известный как Периодический закон, был провозглашен Менделеевым в двух мемуарах, опубликованных в 1869 и 1871 годах, соответственно, и расположение элементов, основанное на этом законе, которое он окончательно принял, проиллюстрировано на рис.1.
Хотя обсуждение этого закона можно найти почти в любом учебнике по химии, несколько замечаний общего характера могут быть в этой связи не лишними.
Менделеев распределяет элементы по сериям и группам. В каждой серии порядок элементов соответствует возрастанию атомного веса, и, сопровождая это изменение атомного веса, очевидно, что постепенное изменение атомного веса
изменение всех свойств как элементов, так и их соединений.С другой стороны, расположение в группах показывает периодическое повторение элементов, обладающих довольно аналогичными свойствами.
Изменение валентности, показанное формулой оксидов и гидридов, вероятно, является одним из самых поразительных фактов, обнаруженных периодическим расположением элементов.
У одновалентных элементов, таких как H, Li, Na и т. Д., Валентность кислорода регулярно увеличивается до тех пор, пока в таких соединениях, как OsO, элементы не будут иметь валентность, равную восьми. Максимальная валентность водорода, по-видимому, равна четырем, и хотя валентность кислорода увеличивается от группы I к группе VIII, валентность водорода уменьшается таким же образом от группы IV к группе VIII.Соединения демонстрируют градацию свойств, очень похожую на свойства самих элементов. Таким образом, Na, O является сильно основным, MgO — менее щелочным, Al, O3 соединяется с кислотами с образованием солей и с гидратами щелочных металлов с образованием солей.
образуют алюминаты, то есть адсорбируются как ангидрид как кислот, так и оснований. В SiO2 мы имеем ангидрид слабой кислоты, в то время как кислоты, образованные из P20, SO и Cl, O, имеют силу в том же порядке.
АТОМНЫЙ ОБЪЕМ КАК ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ АТОМНОГО ВЕСА.
Вероятно, лучшую иллюстрацию значения Периодического закона Менделеева можно передать, построив график некоторых свойств различных элементов в зависимости от атомного веса.На рис. 2, взятом из книги Холлемана «Неорганическая химия», атомный объем (удельный вес, деленный на атомный вес) нанесен по оси ординат, а атомные веса — по оси абсцисс. Можно заметить, что элементы, обладающие аналогичными химическими и физическими свойствами, занимают аналогичные позиции на кривой. В математике периодическая функция — это функция, которая возвращает одно и то же значение при определенных приращениях независимой переменной. Из рис. 2 очевидно, что мы можем аналогичным образом утверждать, что атомный объем является периодической функцией атомного веса.Удельная теплоемкость элементов, построенная в виде ординат против атомного веса, показывает аналогичную периодичность максимумов и минимумов, и то же самое можно сказать и о других свойствах.
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АТОМНОЙ МАССЫ.
Одним из наиболее важных приложений Периодического закона, предложенного Менделеевым, было определение
Определение атомных весов из свойств элементов. Другими словами, он заявил в качестве фундаментальной аксиомы, что атомный вес элемента должен определять его свойства.Он проиллюстрировал этот вывод, подробно предсказав свойства трех неизвестных элементов, которые он назвал эка-бором, эка-алюминием и эка-кремнием, и которым он присвоил приблизительные атомные веса 44, 68 и 72 соответственно. Его предсказания впоследствии были полностью подтверждены открытием элементов скандий (эка-бор), галлий (эка-алюминий) и германий (эка-кремний).
Следует отметить, что без помощи Периодического закона точное определение атомного веса элемента, все соединения которого являются нелетучими, становится делом исключительной трудности.Таким образом, химический анализ оксида индия показывает, что элемент имеет эквивалентный вес 38, то есть 38 весовых частей индия эквивалентны 1 весовой части водорода. В то время, когда Менделеев опубликовал свои статьи, атомный вес этого элемента был принят равным 76, а формула оксида — InO. Изучение свойств этого оксида и самого металла с точки зрения Периода I, aw, привело Менделеева к отнесению его к Группе III, наряду с B и Al.Следовательно, оксид должен иметь формулу InO3, а атомный вес должен быть около 114.
расхождения в таблице Менделеева.
Еще Менделеев заметил, что существует несоответствие в случае теллура и йода. По порядку атомных весов йод должен предшествовать теллуру; но даже самое поверхностное исследование свойств этих элементов и их соединений показывает, что йод принадлежит к семейству хлора, в то время как теллур очень похож на серу и селен.Поэтому Менделеев утверждал, что атомный вес теллура должен быть меньше; но, несмотря на самые тщательные и детальные исследования, предпринятые в этом направлении, результаты всегда приводили к одному и тому же выводу.
Подобные расхождения наблюдались в случае кобальта и никеля, аргона и калия (см. «Редкие земли», стр. 620). В следующем разделе будет показано, что эти расхождения исчезают в свете самых последних предположений.
инертные газы по отношению к периодической таблице.Когда было обнаружено существование инертных газов, возник интересный вопрос об их месте в Периодической таблице. Как хорошо известно, эти газы оказались химически абсолютно инертными, что радикально отличается от всех других элементов, известных к тому времени. Следовательно, они не могли быть помещены ни в одну из известных групп. Однако, если разместить их в группе слева от Группы I (см. Рис.4), они показаны как естественный переход от элементов Группы VIII к элементам Группы I.редкоземельные элементы по отношению к периодической таблице.
Группа элементов, известная как «редкоземельные элементы», представляет чрезвычайно интересную проблему в отношении их расположения в системе классификации Менделеева.
Элементы этой группы и их соединения очень похожи друг на друга по химическим свойствам; фактически, их можно разделить только из-за незначительных различий в физических свойствах, таких как растворенные вещества.
Рис. 2. — Графическое изображение периодического изменения атомных объемов элементов в зависимости от их атомного веса.© 1916 НАУЧНЫЙ АМЕРИКАН, ИНК.
гибкость, температура плавления или цвет; так что выделение соли любого из членов группы является наиболее трудоемким процессом, предполагающим, вероятно, несколько тысяч перекристаллизаций.
К настоящему времени определенно установлено наличие следующих элементов:
Атомный вес.
Скандий Группа: Скандий 44,1
Иттрий 88,7
Церит Земли: лантан 139,0
Церий 140,25
Презеодимий 140,6
Неодим 144,3
Самарий 150,4
Европий .. 152,0
Иттербиевые Земли: Гадолиний 157.3
Тербий 159,2
Диспрозий 162,5
Эрбий 167,4
Тулий 168,5
иттербий 172,0
Лютеций 174,0
Что касается первых четырех из вышеперечисленных элементов, не было никаких сомнений в том, какое место они должны занимать в Периодической таблице. Когда в 1879 г. впервые был выделен скандий, он сразу же был признан элементом эка-бор, свойства которого предсказывал Менделей эфф. Положение иттрия и лантана в группе III как элементов, аналогичных алюминию и скандию, также не подвергалось сомнению.Поскольку церий образует оксид CeO. аналогичен SnO. и его соли напоминают соли олова и германия, одинаково хорошо известно, что этот элемент принадлежит к группе IV.
Но до настоящего времени оставался открытым вопрос о том, как следует расположить другие двенадцать элементов. Проф. Мейер предложил объединить их в группу III между лантаном и церием, подчеркнув тем самым сходство в химических свойствах различных элементов, составляющих эту группу.Однако это поставило бы лютеций с атомным весом 174 перед церием с атомным весом 140.
Ввиду более поздней работы Мозли по высокочастотным спектрам элементов, о которых будет упомянуто далее, автор предварительно расположил редкоземельные элементы, как показано на рис. 4. Таким образом, они приведены ниже. лантан и церий и до тантала.
РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
Открытие радиоактивных элементов естественным образом привело к вопросу о том, какое отношение они имеют к другим элементам Периодической таблицы.Не могло быть никаких сомнений относительно положения таких элементов, как радий, торий и уран, которые можно было получить в достаточно больших количествах, чтобы определить их атомный вес и химические свойства, но до прошлого года было много спекуляций по поводу способ, которым должны быть расположены другие радиоактивные элементы, и только после огромного количества тщательных исследований и гениальных выводов со стороны блестящих физико-химиков, таких как Содди и Фаянс, вся ситуация была прояснена, и была создана новая эпоха Глава добавлена ​​к истории Периодического закона.Во многом это связано с заключением, сделанным этими исследователями, о том, что настоящая статья особенно озабочена.
Как известно, радиоактивные элементы характеризуются большей или меньшей нестабильностью. После определенного среднего периода существования, который может колебаться от более тысячи миллионов лет, как в случае с ураном (U), до одной миллионной доли, как в случае RaGu, атом самопроизвольно распадается и дает атом, который обладает совершенно разными свойствами. Распад обнаруживается по изгнанию либо альфа ‘, либо бета4-частиц.Вместе с выбросом бета-частиц в ряде случаев наблюдается также испускание гамма-лучей. Это электромагнитные импульсы с чрезвычайно короткой длиной волны (около 10 см) и, вероятно, вызваны бомбардировкой атомов самого радиоактивного вещества бета-частицами.
В результате большого объема тщательной работы, которая была проведена в течение последних нескольких лет по исследованию взаимосвязи между различными радиоактивными элементами и продуктами их превращения, был сделан вывод о существовании трех четко определенных серий распада, отправными точками которых являются: уран, торий и актиний соответственно.На рис. 3 схематично показано, каким образом члены этой серии связаны между собой.
Когда мезоторий II распадается, он дает радиоторий, а поскольку бета-частица удаляется во время превращения, атомный вес не изменяется. Радиоторий химически связан с торием и неотделим от него. Эти факты позволяют сделать вывод, что радиоторий принадлежит к группе IV, а мезоторий II должен принадлежать к группе III.
Переходя к торию X, мы здесь снова приходим к элементу, который химически подобен радию, таким образом помещая его в Группу II.Атом тория X выталкивает альфа-частицу и дает эманацию тория, газа, который химически инертен и конденсируется при низких давлениях между -120 град. Cent. и –150 град. Cent. Таким образом, эманация напоминает инертные газы группы аргона.
Эманация тория является первым членом группы продуктов трансформации, составляющих «активный осадок» тория. Они обозначены на рис. 3 как торий A, B, 0 ”0 и D.
Диаграммы, иллюстрирующие ряды этиния и урана, не требуют пояснений.В целом три серии очень похожи. Наиболее примечательной особенностью этих радиоактивных элементов является тот факт, что отдельные члены каждой серии кажутся химически неотличимыми от некоторых членов другой серии. Таким образом, торий B и радий B обладают идентичными химическими свойствами. Если бы не разница в сроках существования обоих веществ, их было бы невозможно различить.
ИЗОТОПЫ.
Содди первым обратил внимание на этот и аналогичные случаи радиоактивных элементов, которые химически идентичны, и, поскольку они должны занимать одно и то же место в Периодической таблице, он обозначил их изотопами.Таким образом, элементы уран X ”, ионий и радиоактиний являются изотопными. Аналогичный пример представляют три эманации, а также радий и торий X. Замечательная особенность этих изотопов состоит в том, что, хотя они химически одинаковы, они различаются по атомному весу. Другими словами, здесь мы имеем дело с элементами, которые абсолютно неразделимы всеми химическими методами, разработанными до сих пор, и все же различаются в том отношении, которое до сих пор считалось наиболее важной характеристикой элемента — его атомным весом.ЗАКОН ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ СОДДИ.
Всестороннее исследование химических свойств различных радиоактивных элементов привело Содди и Фаянс независимо к интересному и чрезвычайно важному исследованию.
важное обобщение, которое позволяет им отнести эти изотопы к их местам в Периодической таблице.
Напомним, что альфа-частица — это атом гелия с двумя положительными зарядами. Следовательно, изгнанием атом должен потерять два положительных заряда, и атомный вес должен уменьшиться на четыре единицы.Точно так же изгнание бета-частицы означает потерю отрицательного заряда или, что эквивалентно, усиление одного положительного заряда; а поскольку масса бета-частицы чрезвычайно мала по сравнению с массой атома, атомный вес практически не уменьшается. Теперь в Периодической таблице валентность кислорода, электроотрицательного элемента, регулярно увеличивается по мере перехода от группы 0 к группе VIII, в то время как валентность водорода, электро-положительного элемента, уменьшается, т.е. е., электроположительная характеристика увеличивается на одну единицу при каждом изменении номера группы при прохождении в любой серии слева направо.Кроме того, в каждой группе электроположительный характер регулярно увеличивается с увеличением атомного веса.
Эти соображения привели Содди и Фаянса к такому выводу:
Изгнание альфа-частицы из любого радиоактивного элемента приводит к элементу, который находится на две позиции ниже в Периодической таблице (и имеет атомный вес, который на четыре единицы меньше), в то время как испускание бета-частицы приводит к элементу, который находится на одну позицию. выше, но имеет тот же атомный вес.
Следовательно, возможно иметь элементы с одинаковым атомным весом, но обладающие явно разными химическими свойствами, и, с другой стороны, поскольку эффект испускания одной альфа-частицы может быть нейтрализован последующим испусканием двух бета-частиц. , возможно наличие двух элементов, которые различаются по атомной массе на четыре единицы (или кратно четырем), но при этом обладают сходными химическими свойствами.В качестве иллюстрации рассмотрим урановую серию. Уран I относится к VI группе. Изгнанием альфа-частицы мы получаем уран! » элемент IV группы. Этот атом, в свою очередь, распадается с выбросом бета-частицы. Следовательно, уран X2 должен. принадлежат к Группе V. Таким образом мы можем проследить отдельные изменения, которые приводят к различным членам ряда, и посредством обобщения Содди и Фаянса мы не только можем назначить каждому элементу его место в Периодической таблице, но также и его атомный вес, как это сделано на рис.3.
Это обобщение оказало материальную помощь в прояснении некоторых трудных проблем при изучении рядов дезинтеграции. Более того, это привело к чрезвычайно интересному выводу, что конечным продуктом каждой из трех радиоактивных серий является изотоп свинца. Результаты самой последней работы по атомному весу свинца прекрасно согласуются с этим выводом, поскольку было обнаружено, что свинец радиоактивного происхождения имеет несколько меньший атомный вес, чем обычный свинец.’
В нескольких случаях изотоп не был определенно изолирован, но вряд ли можно сомневаться в его существовании. Таким образом, продукт распада радия C2 должен быть элементом группы IV, но доказательства его существования очень скудны.
ЯДЕРНАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА.
Все эти выводы согласуются с интересной теорией атомной структуры, впервые выдвинутой Резерфордом и развитой Бором, Мозли и Дарвином. Поскольку эта теория подробно обсуждалась в связи с другой серией статей8, мы ограничимся здесь несколькими замечаниями по ее основным моментам.Короче говоря, эта теория предполагает, что атом состоит из положительно заряженного ядра, окруженного системой электронов, которые удерживаются вместе силами притяжения ядра. «Предполагается, что это ядро ​​является вместилищем основной части массы атома, и его линейные размеры чрезвычайно малы по сравнению с линейными размерами всего атома».
Согласно Бору, экспериментальные данные подтверждают гипотезу о том, что ядерный заряд любого элемента соответствует положению этого элемента в ряду возрастающих атомных весов.Химические свойства атома зависят от величины этого ядерного заряда; поскольку, однако, любое заданное количество электронов может принимать разные конфигурации, возможно существование двух или более элементов, имеющих одинаковый ядерный заряд, но разный атомный вес. Другими словами, возможное существование изотопов выводится из предположений Резерфорда и Бора.
Таким образом, атомный вес принимает на себя роль второстепенной характеристики; Важным свойством любого элемента является его ядерный заряд, так что, располагая элементы в порядке увеличения ядерного заряда, мы должны получить гораздо лучшее приближение к периодическому
© 1916 НАУЧНЫЙ АМЕРИКАН, ИНК.
46
НАУЧНЫЕ АМЕРИКАНСКИЕ ДОБАВКИ 2089
15 января 1916 г.
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ МЕНДЕЛЕДЖЕФА
Содержащие атомные массы, атомные нурберы и изотопные радиоактивные элементы
Группа 0
Группа 1 EitO
Группа 2 EO
Группа 3 E2O3
Группа 4
EOa Eh5
Группы
EzOa EHa
6 группа
EOa Eh3
Группа 7
E20y EH
Группа 8 EO4
Он
С.99
(S)
ЧАС:
Ли
6. ”
(S) ‘
Зверь;
9.1
(4)
11.00
(5).
12.00
N
mSfU1
о
16.00
(8)
19.0
(9)
Nei
Ar
33,88
(18)
(10)
Na
23.00
(11)
39. 1O
(19)
Mg
24. ”
(НАС)
A1 21,1
(18)
Si 28.1
(14)
31.04
(15)
32,07
(16)
Cl
36,46
(17)
Ca
40,07
(эо).
Sc
44,1
(11) ‘
Ti
IB.l
(22).
61,0
(«S)
Cr
62.0.
(Я.)
Mn
. »93
««
Fe Co Ni
66,84 118,97 88,68
(«?) (SS).
Kr
82,92
(38)
Cu
63,67
(S9)
Zn,
68,37
(ТАК,)
Ga
69,9
(81)
Ge
72,8
(82)
В виде
74,96
(88)
Se
79,2
(S4)
Br
79,92
(35)
Руб.
86,4 8
(37)
Sr
87,63
(88)
Yt
69,0
(SS)
Zr
90: 6
(40)
CBT
93.6
(41)
Пн
96,0
(48)
Ru Rh Pd
101,7 л 9 106,7
(44) ‘(45) (48)
Xe
180,2
(04)
Ag
107,88
(47)
CD
112,40
(48)
В
114,8
(49)
Sn
119,0
(60)
Sb
120,1
(61)
Te ‘
127,8
(5 «)
126,92
(6S)
CS
132,81
(55)
Ба
137,37
(58)
Ла
139,0
(67)
Ce
14O.2S
(68)
Рис ..— Подготовлено научно-исследовательской лабораторией компании General Electric.
(4 »
расположение элементов. Так получилось, что в большинстве случаев порядок увеличения атомного веса совпадает с порядком увеличения атомного номера (заряда ядра), но это не обязательно.так во всех случаях. —
СПЕКТРЫ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ ЭЛЕМЕНТОВ.
Бор показал, что должна существовать «определенная связь» между зарядом ядра и частотой характерных рентгеновских лучей, испускаемых веществом. Поэтому Мозли «измерил длины волн характеристических рентгеновских лучей, излучаемых различными элементами, когда они« были »сделаны антикатодами в рентгеновской трубке, и определил таким образом атомные номера все]! элементы frbm aluminium, 13, 00 gold, 79.Похоже, что в этом диапазоне «есть только» три элемента, которые не были обнаружены химиком.
«ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА В НАСТОЯЩЕМ ФОРМЕ.
Пересмотренная «форма периодической таблицы Менделеева», которая была составлена ​​на рис. 4, представляет собой попытку воплотить самые последние результаты различных направлений «исследований, которые обсуждались здесь. Под каждым элементом указан атомный вес и порядковый номер (в скобках). Однако в этой связи необходимо сделать несколько замечаний о различных элементах этой таблицы.НЕОН И МЕТА-НЕОН. НЕБУЛИЙ.
Доказательства существования «двух изотопов» неона были недавно получены профессором Дж. Дж. Томсоном и
Астон. Путем тщательных экспериментов по диффузии последний смог отделить от неона другой газ с атомной массой 22%. который получил название мета-неон. Эти два газа различаются только своими гравитационными • свойствами, но химически и спектроскопически идентичны.
В течение последнего года были получены спектроскопические доказательства существования нового элемента netraliti, имеющего атомный вес около 3.Этот элемент встречается в спектре туманности Ориона. однако, вероятно, слишком рано пытаться размышлять о его месте в Периодической таблице. Есть ряд элементов, таких как туманность, наличие которых у нас есть. только спектроскопическое свидетельство, и может быть, как было недавно предложено, что это протоэлементы, из которых построены наши земные элементы.
РЕДКИЕ ЗЕМЛИ
Случай редкоземельных элементов уже обсуждался в предыдущем разделе. Схема, показанная на рис.4 соответствует атомным номерам, определенным Мозли для следующих элементов: лантана, церия, пресеодима, неодимия, самария, европия, гадолиния и гольмия. Порядок атомных номеров в случае дизопрозия и гольмия очевидно обратное атомному весу. Но в этом случае, как и в случае теллура, йода; кобальт, никель; и аргон, калий, больше не кажется аномальным, когда элементы
расположены в порядке увеличения атомного номера, а не в порядке увеличения атомного веса; Атомный вес неойттербия был определен в течение прошлого года; «Однако в настоящее время невозможно утверждать, какое отношение он имеет к« другим »элементам группы редкоземельных элементов.РАДИОАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
Радиоактивные элементы были расположены в группы изотопов, а атомные номера основаны на порядке различных элементов в серии распада (см. Рис. 3), предполагая, что атомный номер свинца равен 82.
Атомный вес актиния и продуктов его распада не определен. Поэтому мы приняли значение, предложенное Фаджансом, которое составляет около 227. Все, что мы можем сказать определенно, — это то, что атомный вес больше, чем у радия, и значительно меньше, чем у тория.Атомные веса урана и радия основаны на следующих соображениях: во-первых, поскольку радий получается из урана путем выброса трех альфа-частиц, атомные веса должны отличаться на 3 х 3,99 единиц. — Во-вторых, согласно самый последний доклад Международного комитета по атомным весам — там просачивается! быть вескими причинами для принятия — значения ‘, которое очень близко к 238,2 для атомной массы урана. Фактическое значение, полученное Хёнигшмидом (Z. Elect. 20, 452, 1914), варьировалось от 238; W.: до 238,18; но комитет считает последнее значение более точным. Определение атомного веса радия дало результаты, варьирующиеся от 225,9 до 226,4, и последнее является значением, приведенным в Таблице атомных весов, выпущенной Интернационалом. Комитет на текущий год. Однако в wiew 0f. Из приведенных выше соображений мы использовали значение 226,2. ‘
Номенклатура радиоактивных элементов основана на номенклатуре Soddy !, когда они были изолированы, там было ,.конечно нет определенных знаний относительно их отношений и того. Поэтому результат был довольно запутанным … Таким образом, название полоний было применено к RaF, в то время как UX21 также известен как brevium. Обозначение «нитон» для эманации радия стало довольно хорошо известно. Однако было сочтено целесообразным использовать те названия, которые лучше всего передают взаимосвязь различных элементов, и была предпринята попытка осуществить этот план при составлении таблиц. изотопы.
ВЫВОДЫ.
Принимая во внимание отношения, демонстрируемые различными радиоактивными веществами.элементов, понимаешь, что мечта алхимиков, возможно, не была такой бессмысленной, как казалось до недавнего времени. Идея абсолютно стабильного атома должна быть отброшена раз и навсегда, и ее место займет эта миниатюрная солнечная система, так сказать, состоящая из центрального ядра и одного или нескольких колец электронов. Но само ядро, по-видимому, является средоточием огненных сил, несмотря на их огромные масштабы. бесконечно малых размеров он содержит как альфа-частицы, так и электроны. Время от времени ядро ​​одного из атомов спонтанно распадается и изгоняет a.n альфа- или бета-частица. Родился новый элемент. Что вызывает эти преобразования? Они могут. быть под контролем? Это вопросы, на которые может дать ответ только будущее. Но если бы в наших силах удалить две альфа-частицы из атома висмута или любого из его изотопов, мечта алхимиков не только осуществилась бы, но и стал бы обладателем человека. такие чрезвычайно мощные источники энергии, что все наши угольные шахты, гидроэнергетика и взрывчатые вещества станут незначительными по сравнению с ними.РЕКОМЕНДАЦИИ.
1. Паттисон Мьюир — История химических теорий и законов,
2. Ф. Содди — Химия радиоэлементов, части I и II.
3. K. Fajans — Naturwissenschaften, Vol. II, 429, 462 (1914).

Недвижимость, классификации и периодический закон

Свойства, классификации и
Периодический закон

Введение

Вещества, как элементы, так и соединения, описаны в
с точки зрения их химических и физических свойств.Физические свойства — это те характеристики
которые можно измерить или наблюдать без изменения вещества
личность. Такие характеристики, как
точка плавления, цвет, твердость и т. д. являются физическими свойствами. Обратите внимание, что после наблюдения или определения таких
По свойствам вещество остается тем же веществом. С другой стороны, химические свойства
те, которые описывают действие вещества, когда оно теряет свою идентичность и
образует новое вещество. Заявление
«натрий реагирует с хлором с образованием нового вещества, натрия
хлорид »описывает химическое изменение.И натрий, и хлор меняют свою идентичность и образуют новый
вещество, обладающее новым набором характеристик.

Люди всегда использовали классификации как средство
передача друг другу информации о членах класса. Например, две классификации растений
деревья и кустарники. Как только мы узнаем
характеристики класса, то мы можем связать эти характеристики с
члены этого класса. Таким образом, если бы вы были
сказал, что у меня во дворе растет дерево, сразу в воображении
идея «дерева»; вы не думаете об объекте, который мы называем
«кустарник».

Элементы и их соединения можно классифицировать по
их химическим и физическим характеристикам.
Пара основных классификаций, которые вам, без сомнения, уже знакомы
с: кислоты против оснований, металлы против неметаллов, органические соединения против
неорганические соединения и т. д. Кроме того,
также известно, что свойства элементов закономерно меняются в зависимости от
атомный номер элементов. Этот
наблюдение известно как Периодический закон, который гласит, что «Подобное
физические и химические свойства периодически повторяются, когда элементы
перечислены в порядке возрастания атомного номера « 1 .Обратите внимание, что Периодический закон гласит, что
свойство будет меняться в обычном порядке; либо увеличить, либо уменьшить. Он не предсказывает направление движения
менять. Периодический закон также может быть
распространяется на определенные соединения элементов.

Цель эксперимента:

а) определить
физические свойства некоторых элементов (а именно натрия (Na), меди (Cu),
углерод (C) и сера (S)) и классифицируют элементы как металлы или неметаллы

б) определяет, может ли периодический закон применяться к
растворимость ряда соединений, для которых единственная разница между
соединения — это порядковый номер одного элемента в соединении.Для этой части эксперимента мы будем
с использованием: карбоната лития (Li 2 CO 3 ), карбоната натрия (Na 2 CO 3 ),
и карбонат калия (K 2 CO 3 ).

Доступные материалы

4 образца элементов, молоток, вольтметр, шпатель, сталь
шерсть

Опытная (работа в паре)

а) Физический
Свойства металлов и неметаллов

и.Какие физические свойства используются для
определить, является ли вещество металлом или неметаллом? Какие свойства описывают
металл? Неметалл?

ii. Однажды ты
определились с ответами выше, вы готовы протестировать предоставленные образцы.
Ваш инструктор укажет на их местонахождение и меры предосторожности.

б) Растворимость карбонатов металлов

и. Вес 0,50 г
0,05 г карбоната натрия, карбоната лития и карбоната калия и
поместите каждый образец в отдельную пробирку.Обязательно промаркируйте каждую пробирку.

ii. Добавьте в каждую пробирку по 5 капель воды и
перемешайте палочкой для перемешивания пару минут. *

iii. Если твердое вещество не растворилось, удалите
палочку для перемешивания, добавьте еще 5 капель воды и снова вставьте мешалку
стержень и перемешивайте пару минут.

iv. Повторяйте шаг iii, пока твердое тело не станет
еле растворилась. Запишите, сколько капель
воды, необходимой для растворения каждого твердого вещества.

* Важно, чтобы
вы перемешиваете смесь твердое вещество с водой в течение 2-3 минут, потому что соли растворяются
по разным ставкам. Ваша цель —
сравнить абсолютную растворимость солей
(карбонат лития, карбонат натрия и карбонат калия), а не
скорости, с которой они растворяются. Твердый
считается полностью растворенным, только если раствор относительно прозрачный и
частиц твердого вещества больше нет.Если вы не уверены,
вещество растворяется, обратитесь к своему инструктору ПЕРЕД тем, как утилизировать
решение.


Недвижимость, классификации и периодический закон

Имя ______________________________ Раздел _________ Дата _____________

а) Физический
Свойства металлов и неметаллов

Физические свойства Углерод Медь Натрий Сера

__________ (Да / Нет) __________ __________ __________ __________

__________ (Да / Нет) __________ __________ __________ __________

__________ (Да / Нет) __________ __________ __________ __________

На основании ваших наблюдений:

Какие элементы вы бы классифицировали как
металлы? ___________________

Какие элементы вы бы классифицировали как
неметаллы? _________________

Где в периодической таблице находятся элементы
что вы относите к категории металлов фигурируют?

(левая сторона, правая
сбоку, сверху, снизу и т. д.) ______________________

Где в периодической таблице находятся
появляются элементы, которые вы классифицировали как неметаллы?

(левая сторона, правая
сбоку, сверху, снизу и т. д.) ______________________

б) Растворимость
Карбонаты металлов

Запишите количество капель воды, которые
потребовалось растворить образцы по 0,50 г каждой соли.

Соль Количество капель воды, необходимое для растворения 0,50 г

Карбонат лития ______

Карбонат калия ______

Натрия карбонат ______

Перечислите элементы лития, калия и натрия в порядке возрастания атомного номера.
(наименьший атомный номер слева, наибольший атомный номер справа):

____________, ____________, г.
______________

Перечислите соединения в порядке возрастания
растворимость (наименее растворим слева и наиболее растворим справа):

________________________, _____________________, ____________________

Имеет ли растворимость этих соединений
подчиняться Периодическому закону? _____ Объясните свой
ответ

Краткая история периодической таблицы

Периодическая таблица элементов часто встречается в классах, коридорах кампуса и библиотеках, но это больше, чем табличная организация чистых веществ.Ученые могут использовать эту таблицу для анализа реакционной способности элементов, прогнозирования химических реакций, понимания тенденций изменения периодических свойств различных элементов и размышлений о свойствах тех, которые еще предстоит открыть.

В современной периодической таблице элементы упорядочены по атомным номерам и периодическим свойствам. Несколько ученых работали более века, чтобы собрать элементы в этот формат.

Викимедиа

Среди ученых, которые работали над созданием таблицы элементов, были Антуан Лавуазье, Иоганн Вольфанг Доберейнер, Джон Ньюлендс и Генри Мозли (слева направо).

В 1789 году французский химик Антуан Лавуазье попытался сгруппировать элементы как металлы и неметаллы. Сорок лет спустя немецкий физик Иоганн Вольфанг Дёберейнер обнаружил сходство физических и химических свойств некоторых элементов. Он расположил их в группы по три в порядке возрастания атомного веса и назвал их триадами, заметив, что некоторые свойства среднего элемента, такие как атомный вес и плотность, приблизительно соответствуют среднему значению этих свойств в двух других в каждой триаде.

Прорыв произошел с публикацией пересмотренного списка элементов и их атомных масс на первой международной конференции по химии в Карлсруэ, Германия, в 1860 году. Они пришли к выводу, что водороду будет присвоен атомный вес 1, а атомный вес другого элементы будут определены путем сравнения с водородом. Например, углерод, который в 12 раз тяжелее водорода, будет иметь атомный вес 12,

.

Дмитрий Менделеев

Лотар Мейер

Британский химик Джон Ньюлендс первым организовал элементы в периодическую таблицу с возрастанием атомных масс.Он обнаружил, что каждые восемь элементов обладают схожими свойствами, и назвал это законом октав. Он расположил элементы в восьми группах, но не оставил пробелов для неоткрытых элементов.

В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев создал структуру, которая стала современной периодической таблицей, оставив пробелы для элементов, которые еще не были обнаружены. Располагая элементы в соответствии с их атомным весом, если он обнаруживал, что они не вписываются в группу, он переставлял их. Менделеев предсказал свойства некоторых неоткрытых элементов и дал им такие названия, как «эка-алюминий» для элемента со свойствами, подобными алюминию.Позже эка-алюминий был открыт как галлий. Некоторые несоответствия остались; положение некоторых элементов, таких как йод и теллур, не могло быть объяснено.

Немецкий химик Лотар Мейер создал версию таблицы Менделеева, аналогичную таблице Менделеева, в 1870 году. Он оставил пробелы для неоткрытых элементов, но так и не предсказал их свойства. Лондонское королевское общество наградило медалью Дэви в 1882 году Менделееву и Мейеру. Позднее открытие элементов, предсказанных Менделеевым, включая галлий (1875 г.), скандий (1879 г.) и германий (1886 г.), подтвердило его предсказания, и его периодическая таблица получила всеобщее признание.В 1955 году в его честь 101-й элемент был назван менделевием.

Викимедиа

Периодическая таблица Менделеева 1869 года на русском языке с названием, которое переводится как «Эксперимент над системой элементов … основанный на их атомном весе и химическом сходстве». .

Понятия субатомных частиц не существовало в 19 годах. В 1913 году английский физик Генри Мозли использовал рентгеновские лучи для измерения длин волн элементов и сопоставил эти измерения с их атомными номерами.Затем он переставил элементы в периодической таблице на основе атомных номеров. Это помогло объяснить различия в более ранних версиях, в которых использовались атомные массы.

В периодической таблице горизонтальные ряды называются периодами, причем металлы находятся в крайнем левом углу, а неметаллы — в правом. Вертикальные столбцы, называемые группами, состоят из элементов со схожими химическими свойствами. Таблица Менделеева предоставляет информацию об атомной структуре элементов и химическом сходстве или различии между ними.Ученые используют стол для изучения химических веществ и разработки экспериментов. Он используется для разработки химикатов, используемых в фармацевтической и косметической промышленности, и батарей, используемых в технологических устройствах.

ЮНЕСКО объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы Менделеева в ознаменование 150 годовщины публикации Менделеева. Исследователи и учителя со всего мира воспользовались этой возможностью, чтобы поразмышлять о важности периодической таблицы Менделеева и распространить информацию о ней в классах и за ее пределами.Семинары и конференции побуждали людей использовать знания периодической таблицы для решения проблем в области здравоохранения, технологий, сельского хозяйства, окружающей среды и образования. Издательства организовывали ежемесячные мероприятия, такие как конкурсы викторин, подкасты, разделы с личными историями и экскурсии по отраслевым сайтам. Эти инициативы продемонстрировали, как элементы являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни в виде лекарств, пестицидов и литиевых батарей.

На своем веб-сайте, посвященном празднованию этого празднования, ЮНЕСКО написала: «Периодическая таблица химических элементов — это больше, чем просто справочник или каталог всех известных атомов во Вселенной; По сути, это окно во вселенную, помогающее расширить наше понимание мира вокруг нас.”

Периодическая таблица Дмитрия Менделеева — история

Энн Э. Робинсон

Организация Объединенных Наций объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы Менделеева в честь 150-летия открытия Периодического закона.

В начале 1869 года русский химик Дмитрий Менделеев находился в затруднительном положении, с которым многие люди знакомы, — он приближался к крайнему сроку. Он передал издателю первый том своего учебника неорганической химии, но не мог решить, как организовать второй том.

Эта борьба завершится замечательным открытием — системой, которая классифицирует все химические элементы. В марте 1869 года Менделеев представил Русскому химическому обществу полный доклад, в котором излагался наиболее важный аспект его системы: характеристики элементов периодически повторяются в зависимости от их атомного веса. Это была первая итерация периодического закона.

Русский химик и педагог Дмитрий Менделеев сегодня наиболее известен благодаря созданию периодической таблицы элементов.

Менделеев был далеко не первым химиком, который попытался систематизировать элементы по атомному весу или признать, что характеристики повторяются на некоторой регулярной основе. На протяжении большей части девятнадцатого века химики работали, чтобы найти организационный принцип, который охватил бы все известные элементы и который можно было бы рассматривать как закон природы.

Система Менделеева не была совершенной, но в ней были признаки научного закона, который будет действовать через новые открытия и вопреки всем вызовам.

Одним из уникальных аспектов таблицы Менделеева были оставленные им пробелы. В этих местах он не только предсказал наличие еще неоткрытых элементов, но и предсказал их атомный вес и их характеристики. Открытие новых элементов в 1870-х годах, которые подтвердили некоторые из его предсказаний, повысило интерес к периодической системе, и она стала не только объектом изучения, но и инструментом исследования.

Сэр Уильям Рамзи, который в 1890-х годах открыл существование благородных газов, ранее не предсказанного набора элементов.

В 1890-х годах Уильям Рамзи открыл совершенно новый и непредсказуемый набор элементов — благородные газы. После открытия первых двух, аргона и гелия, он быстро обнаружил еще три элемента после использования периодической системы для предсказания их атомного веса. Благородные газы обладали необычными характеристиками — они были в значительной степени инертными и устойчивыми к соединению с другими веществами, — но весь набор легко вписывался в систему.

Открытие радиоактивности в 1896 году казалось готовым разрушить периодическую систему.Химики всегда считали элементы веществами, которые не могут распадаться на более мелкие части. Как радиоактивные элементы, распавшиеся на другие вещества, могут считаться элементами? И если да, то как такое количество могло бы уместиться в очень немногих пробелах, оставшихся в таблице?

Химики и физики, работая вместе, начали понимать структуру атома и вскоре смогли объяснить, как периодическая система работает на атомном уровне.

Открытие радиоактивности в 1896 году создало серьезные проблемы для периодической системы.

Вместо атомного веса, атомный номер — количество протонов в ядре атома — определяет характеристики элемента. Каким-то чудом организация элементов по их атомным номерам, а не по их атомному весу не изменила структуру периодической таблицы. Фактически, понимание того, как электроны заполняют оболочки, вращающиеся вокруг ядра, объяснило некоторые аномалии, которые преследовали периодическую систему с самого начала.

Периодическая таблица — визуальное представление периодического закона — признана одним из величайших достижений химии и объединяющей научной концепцией, имеющей отношение как к физическим наукам, так и наукам о жизни.

Но таблица Менделеева также является важным аспектом естественнонаучного образования.

Периодической таблице элементов потребовалось время, чтобы развиться в ее нынешнюю форму, и многие из ее ранних итераций, такие как эта, названная «Цветок Менделеева», сегодня были бы неузнаваемыми.

Менделеев и многие другие, кто разработал системы для организации элементов, сделали это в своей роли преподавателей химии, а не исследователей химии.Он писал учебник для своих студентов в Санкт-Петербургском университете (единственными доступными учебниками химии на русском языке были переводы), когда он разрабатывал свой периодический закон. Возможно, самое главное, он продолжал рисовать исправленные версии таблицы Менделеева на протяжении всей своей жизни.

Ни первая попытка Менделеева построить периодическую систему, ни его самая популярная таблица 1870 года не очень похожа на таблицу Менделеева, которая сегодня висит на стене большинства кабинетов химии или появляется внутри большинства учебников химии.Итак, существует, вероятно, 1000 различных периодических таблиц элементов.

Ранняя периодическая система Менделеева, показанная здесь в форме 1871 года, сильно отличалась от современной периодической таблицы, известной сегодняшним студентам-химикам.

Большинство этих столов выглядят фантастически по сравнению с замковыми столами, которые можно найти в классных комнатах. Изогнутые формы, такие как спирали, спирали и трехмерные восьмерки, были очень популярны среди педагогов еще в двадцатом веке.Обычно считалось, что студентам легче использовать их для изучения элементов и взаимосвязей между ними, чем плоскую двухмерную таблицу.

Особенность плоского двухмерного стола в том, что он легко умещается на одной странице или как плакат, висящий на стене. Не требует специальных раскладок или печати. Его можно легко уменьшить или расширить, чтобы при необходимости уместить его в тексте. И среди всех кривых можно было найти множество таблиц.

На фотографии химического клуба Wilson College в Чемберсбурге, штат Пенсильвания, около 1937 года, на заднем плане виден пример периодической таблицы компании Van Nostrand (фото любезно предоставлено сайтом ScienceHistory.org.)

Так почему именно эта таблица? Откуда это?

Было так много похожих таблиц, что в некотором смысле они просто эволюционировали с течением времени. Но химики часто указывают на таблицу, созданную Горацием Дж. Демингом, профессором Университета Небраски, как на прародителя.Таблица Деминга впервые появилась в его учебнике 1923 года Общая химия и немного изменялась в каждом издании, пока не появилась последняя в 1952 году.

Периодическая таблица Деминга 1923 года; Химики часто считают Горация Деминга, профессора Университета Небраски, родоначальником современной таблицы Менделеева.

Преподаватели-химики хвалили стол Деминга, но компании-поставщики научных товаров прославили его. Merck раздал его в рамках рекламной кампании в 1920-х годах.Компания Welch Scientific продавала его в виде настенных диаграмм, а также в версиях со стандартным размером страницы и в карманных версиях.

Со временем он был включен в стандартные справочники, такие как CRC Handbook of Chemistry and Physics и Lange’s Handbook of Chemistry . К 1950-м годам версии таблицы Деминга можно было найти в большинстве учебников химии.

Сегодня изображения стола можно найти практически на любом типе потребительских товаров — на занавесках для душа, кофейных кружках, брелках, чехлах для телефонов и т. Д. Список можно продолжить.

Современная периодическая таблица элементов: известные, любимые и опасные для студентов-химиков сегодня.

История таблицы Менделеева во многом связана с учебниками, вещами, которым обычно не уделяется должного внимания. Но учтите, что Менделеев сделал себе имя в российском химическом сообществе, написав учебник (его учебник органической химии получил приз), а затем прославился, открыв закон в процессе написания другого учебника.И таблица Менделеева, которую мы видим в учебниках и в классах, берет свое начало в учебниках.

По крайней мере, история с периодическим законом должна заставить вас переосмыслить свое мнение об учебниках и их авторах. И, возможно, также следует помнить о креативности и новаторстве, которые могут возникнуть в сжатые сроки.

Неизменная таблица Менделеева Химии отмечает большой день рождения

Висящие на стене квадраты выглядят как неровная стена из блоков алфавита. Буквы не составляют слова.Столбцы неровные. Эта диаграмма — символ химии — известна как Периодическая таблица элементов. Дмитрий Менделеев (MEN-duh-LAY-ev), российский ученый, работающий в Санкт-Петербурге, предложил раннюю версию. Это было 150 лет назад. Но даже сегодня эта диаграмма помогает ученым разобраться в атомах и молекулах, составляющих нашу Вселенную.

Элементы — это строительные блоки всей материи. Их атомы соединяются вместе, образуя буквально все — нас, воздух, которым мы дышим, организмы, которые разделяют наш мир, и все остальные молекулы газа или частицы массы, встречающиеся во всей нашей Вселенной.

Строки и столбцы периодической таблицы соответствуют так называемому периодическому закону . Он утверждает, что общие черты между химическими элементами повторяются в регулярных паттернах по мере того, как элементы становятся больше. Эти паттерны связывают элементы со схожим химическим поведением и помогают химикам рассказать, как атомы реагируют с образованием молекул. То, как выстраиваются строки и столбцы в этой таблице, указывает на общие черты между группами связанных элементов. Понимание этих отношений помогает химикам создавать новые соединения.Это также помогает им понять, как устроена жизнь. Это даже помогает им предсказать, как будут вести себя новые материалы.

В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев предложил периодический закон и свою первую таблицу Менделеева. Он опубликовал эту периодическую таблицу два года спустя в учебнике Основы химии ( Основы химии ). Ряд строк показывает, что химия носит периодический характер, а это означает, что определенные свойства повторяются. Основываясь на повторяющихся шаблонах, он оставил пробелы для четырех элементов, которые, как он ожидал, будут существовать.В течение 10 лет ученые откроют три из них.

Дмитрий Менделеев / Институт истории науки

Но хорошо известная таблица Менделеева — далеко не единственная таблица Менделеева. Ученые построили множество, некоторые из которых имеют самые разные формы. Некоторые разработали химики. Ученые и учителя в других областях разработали другие.

«Альтернативные формы полезны из-за различных аспектов науки, которые они иллюстрируют», — отмечает Кармен Джунта. Он химик в колледже Ле Мойн в Сиракузах, штат Нью-Йорк.Y. Эти менее традиционные периодические таблицы дают возможность не только выделить некоторые из особенностей химии, говорит он, но и лучше их сфокусировать.

Учителя и родители, подпишитесь на шпаргалку

Еженедельные обновления, которые помогут вам использовать Новости науки для студентов в учебной среде

В 2019 году мир отмечает периодическую таблицу Менделеева во всех ее формах и то, как она помогает организовать и осмыслить строительные блоки нашей Вселенной.

Элементарно

Сразу после Большого взрыва Вселенная состояла только из водорода и гелия — двух самых легких элементов. Гравитация сближала эти атомы во все больших количествах. В конце концов, это создаст плотные, раскаленные огненные печи, которые мы знаем как звезды. В центре этих звезд сильное давление сливало атомные ядра — центры атомов — создавая более крупные ядра.

Это медленно выкованные более крупные и тяжелые элементы. Они включали углерод, элемент, необходимый для всей жизни, какой мы ее знаем.Эти звездные кузницы также образовали кислород, которым мы должны дышать.

Создание элементов крупнее железа требовало еще большей космической огневой мощи. Тяжелые атомные ядра образовались в результате взрыва массивных умирающих звезд. Эти сверхновые силой столкнули более мелкие элементы вместе.

Менделеев в своей периодической таблице 1869 года расположил элементы в порядке возрастания массы. Он был одним из первых ученых, которые осознали, что в химии есть повторяющиеся закономерности. По мере того, как элементы становятся больше, некоторые из их свойств в конечном итоге повторяются.Некоторые элементы предпочитают реагировать, становясь положительно заряженными. Некоторые предпочитают заряжаться отрицательно. Такие закономерности позволили ученым предугадать, будут ли сочетаться разные типы элементов и как они будут сочетаться.

Менделеев написал в своем исследовательском журнале, что идея этого стола пришла ему во сне. Он начал с скандала. Но когда химические свойства повторились, он начал новую серию. Он выстроил элементы с похожим поведением в столбцы. Он оставил пробелы. Эти отверстия, рассуждал он, обозначают элементы, которые, вероятно, существовали, но еще не были обнаружены.

Когда он опубликовал эту таблицу, Менделеев предсказал свойства и массы четырех новых элементов. В конце концов были обнаружены все четыре — три всего за 10 лет.

Самая ранняя спираль была спроектирована французским геологом Александром-Эмилем Бегуайе де Шанкуртуа в 1862 году. У нее не было «рядов». Вместо этого все элементы намотаны вокруг цилиндра в одну длинную линию.

Александр-Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа / Wikimedia Commons

Александр-Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа был французским геологом.За семь лет до знаменитой таблицы Менделеева он создал спиральную «таблицу». Он расположил элементы в порядке их атомного веса. Он показал повторяющиеся периоды. Однако перерывов между рядами не было. Вместо этого он намотал свою длинную тонкую диаграмму на цилиндр. Таким образом, каждая строка перетекала в следующую. И похожие элементы выстроились друг над другом аккуратными столбиками.

Другие ученые составили аналогичные диаграммы. Вскоре усилия по систематизации всех известных элементов нарастали.По мере развития всех этих диаграмм одна из них стала доминирующей. Его сегодня можно встретить в классах и в учебниках по всему миру.

Каждый из 118 известных элементов имеет свой собственный химический символ — одну или две буквы, которые гордо представляют название элемента из его поля в периодической таблице. Некоторые из этих сокращений очевидны, например, H для водорода или C для углерода. Другие восходят к древним временам. Например, символ натрия — Na. Почему? На латыни натрий называется natrium .

Каждое поле в таблице имеет целое число, обычно в верхнем левом углу. Названный атомным номером, он показывает, сколько протонов или положительно заряженных частиц упаковано в ядро ​​элемента. Это ядро ​​также включает нейтроны (частицы с массой, но без заряда). Ядро окружает облако, состоящее из отрицательно заряженных электронов гораздо меньшего размера.

Нижнее число в квадрате диаграммы для каждого элемента включает цифры после десятичной точки. Это значение представляет собой атомную массу элемента.Он представляет собой среднюю массу атома этого элемента.

Периодическая таблица Менделеева проста, мощна и продолжает давать новые эксперименты, — говорит Эрик Шерри. Он преподает химию в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. Он также пишет книги о таблице Менделеева. Он описывает организационные принципы, лежащие в основе периодической таблицы, как «абсолютно важное открытие».

Двойные башни доминируют

Самая распространенная сегодня таблица Менделеева иногда известна как версия «башен-близнецов».Водород (H) венчает высокую башню слева. Гелий (He) наверху правой башни.

Периодический круглый стол расставляет элементы из массива дерева. Он разработан, чтобы показать, как электроны расположены в виде узоров внутри каждого элемента. В этой конструкции в форме дерева периоды роста становятся частью более широких дисков. Подобные элементы накладываются друг на друга. Вы можете удалить каждый слой, чтобы просмотреть элементы в каждой «строке».

Гэри Кац / Институт истории науки

По мере того, как атомы становятся больше, они становятся более сложными.В этих диаграммах период в периодической таблице относится к ряду элементов, демонстрирующих некоторый повторяющийся цикл. В таблице ширина строки, также называемая периодом, определяется таким образом, чтобы сохранялась модель поведения элементов в столбце. Сначала узор повторяется в двух элементах, так что ширина ряда составляет два элемента. Затем узор повторяется в восьми элементах. Как отмечает Скерри, по мере того, как элементы становятся больше, «периоды становятся все длиннее и длиннее» — в конечном итоге с 18 элементами, а затем с 32.

Чем длиннее, тем больше периоды могут сделать базу из тяжелых элементов этой таблицы неуклюже широкой. Чтобы обойти это, диаграмма двойной башни обычно вытаскивает часть двух нижних рядов. Эти элементы размещаются внизу страницы, почти как сноски. Эти нижние ряды содержат группы элементов, известных как лантаноиды (LAN-tha-nydes) и актиниды (AK-tih-nydes).

Актиниды включают новейшие и самые крупные элементы. Многие из них радиоактивны, и не встречаются в природе.Вместо этого физики делают их в лабораториях, бомбардируя более мелкие элементы друг в друга. Эти радиоактивные сверхтяжелые элементы также очень нестабильны. Это означает, что они распадаются на более мелкие элементы за доли секунды.

Чем они полезны

Периодическая таблица Менделеева может служить своего рода книгой рецептов. На диаграмме показано, как элементы соотносятся друг с другом. То, где элемент находится на столе, говорит химику, как он может или не может взаимодействовать с другими ингредиентами.Часто эти полезные характеристики включают его массу, температуру кипения и другие важные данные.

Расположение стола помогает химикам решать проблемы. Например, химики могут захотеть создать новое соединение с характеристиками, аналогичными существующему — только лучше. Таким образом, они могут искать замену с аналогичными функциями, начиная с другого элемента из того же столбца таблицы.

Настоящий дар этих таблиц, говорит Бриджит Ван Тиггелен, — это «хранение всей информации в одном месте, обучение и обмен ею.Историк, она работает европейским директором Института истории науки в Филадельфии, штат Пенсильвания,

.

Диаграмма с двумя башнями имеет много преимуществ, — говорит Марк Лич. Он работает химиком в Англии в Манчестерском столичном университете. Он утверждает, что ни одна другая таблица не может так хорошо отображать повторяющиеся шаблоны, в то же время включая другие функции.

Например, все металлы находятся слева. Справа торчат неметаллы. На этой диаграмме также показано, как изменяется размер атома и насколько легко он может отдать электрон.Такие черты важны для понимания того, как атомы будут действовать, реагировать и вступать в брак с другими, образуя молекулы.

Альтернатива Роя Александра столу Twin Tower разрезала ряды на полоски. Когда он снова собрал их вместе, получилась трехмерная версия таблицы Менделеева. Он также оказался почти идентичным тому, что был создан физиком Джорджем Гамовым четверть века назад.

Рой Александр

Но диаграмма башен-близнецов не идеальна.

Химики часто спорят, например, где разместить водород и гелий.А плоская двухмерная таблица на самом деле не показывает, как строки соединяются друг с другом. Когда вы подходите к концу одного ряда, Шерри говорит: «У вас возникает ощущение, что вы как бы падаете».

Рой Александр работал строителем выставок. Ему не понравилось, как внезапно закончились ряды стола в башне близнецов. Поэтому в 1965 году он разрезал традиционную таблицу Менделеева на полоски. Затем он собрал их вместе, создав трехмерную версию.

Спустя годы он узнал, что физик Георгий Гамов построил почти идентичную таблицу в 1940-х годах.Александр вспоминает: «Было удивительно, как он выглядел идентично моему патентному рисунку».

Учет все более крупных периодов

Когда Бегуйе де Шанкуртуа впервые создал свою периодическую таблицу, многие из крупнейших элементов еще не были обнаружены. По мере увеличения элементов общие черты повторяются все реже. В конце концов, более длинные ряды с элементами лантаноидов и актинидов сделали традиционную таблицу неуклюже широкой.

Трехмерный стол может включать эти более длинные строки, просто делая спираль шире.Канадский химик Фернандо Дюфур разработал ElemenTree, чтобы проиллюстрировать это (см. Фото). Он сделал каждый период в виде шестиугольного слоя, который содержал все элементы, которые обычно появляются в одном ряду на диаграмме с двумя башнями. Подобные элементы по-прежнему выстраиваются вертикально.

Канадский химик Фернандо Дюфур разработал ElemenTree, показанный здесь, для обработки все более крупных «рядов» в виде кольца в этой трехмерной периодической «таблице».

Ingenium / Канадские музеи науки и техники / Ingenium

Но стол в форме дерева — не единственный трехмерный ответ.В 1950-х годах учительница химии Дженни Клаусон использовала цилиндр для своего стола. Но вместо того, чтобы выпирать лишние элементы, она подтянула некоторые из них к центру.

Еще одна проблема со столом с двумя башнями заключается в том, куда поместить водород и гелий. Например, водород иногда действует как металл. Он сбрасывает свой электрон и притягивает отрицательно заряженные ионы. В других случаях он действует как неметалл, захватывает лишний электрон и становится отрицательно заряженным. Затем он действует больше как фтор или хлор и поглощает положительные ионы.

Чтобы учесть это, химик Теодор Бенфей создал в 1960-х годах плоский спиральный столик. Он поместил водород и гелий в центр большого синего круга. Каждая из трех внешних спиц внутри круга представляет собой группу похожих элементов. Чтобы включить более крупные элементы и возрастающие периодические циклы, он добавил террасы, выступающие из круга. К ним относятся переходные металлы, лантаноиды и актиниды.

Плоский стол, такой как башни-близнецы, удобно повесить на стену или распечатать в книге.Однако Лич добавляет: «На самом деле нет причин, по которым таблица Менделеева не является трехмерной».

Развлечения и игры?

Одно из последних дополнений к растущей библиотеке периодических таблиц поступило от Европейского химического общества (ECS). Компания ECS, расположенная в Брюсселе, Бельгия, стремится привлечь внимание к относительной нехватке многих важных элементов. В нем отмечается, что в обычный сотовый телефон входит 30 элементов. И многие из этих элементов не являются широко доступными.

Одна из новейших таблиц была разработана Европейским химическим обществом. Он показывает каждый «блок» на диаграмме, размер которого соответствует его относительной численности или редкости на Земле. Показанная здесь на английском языке таблица также имеет версии на 32 других языках, включая галисийский, иврит, шотландский гэльский, русский и китайский (мандаринский).

Европейское химическое общество (CC BY-ND)

«Нам необходимо внимательно изучить нашу склонность к выбрасыванию и ненадлежащей переработке таких предметов», — утверждает ECS.«Если не будут предложены решения, мы рискуем увидеть, что многие природные элементы, из которых состоит окружающий нас мир, закончатся — будь то из-за ограниченных запасов, их расположения в зонах конфликтов или нашей неспособности полностью их переработать».

ECS признает, что этот новый стол «заставляет задуматься». И это не случайно. Он хочет, чтобы люди поняли, как не тратить зря «исчезающие элементы». В нем говорится, что каждый должен «задаться вопросом, действительно ли необходимы обновления наших телефонов и других электронных устройств.«А когда наша электроника умирает, — говорится в документе, -« нам нужно убедиться, что мы перерабатываем », чтобы относительно редкие элементы« не попадали на свалки и не загрязняли окружающую среду ».

Чтобы изучить, как люди используют элементы, ECS разработала бесплатную онлайн-видеоигру Elementary Escapades.

«Есть много места для новых периодических таблиц», — говорит Лич из Манчестера. Фактически, он стал хобби собирать новые и размещать их в Интернете. Он также всегда ищет старых.«Я, наверное, получаю новый каждую неделю», — говорит он.

Scerri также попросил студентов разработать новые. «У каждого из них, — говорит он, — есть своя маленькая добродетель».

История периодической таблицы

В 1669 Немецкий торговец и алхимик-любитель Хенниг Бранд попытался создать Философский камень ; объект, который якобы мог превращать металлы в чистое золото. Он нагрел остатки кипяченой мочи, и жидкость вылилась и загорелась.Это было первое открытие фосфора.

В 1680 Роберт Бойль также открыл фосфор, и это стало достоянием общественности.

В 1809 было обнаружено по крайней мере 47 элементов, и ученые начали видеть закономерности в характеристиках.

В 1863 английский химик Джон Ньюлендс разделил тогда открытые 56 элементов на 11 групп, основываясь на характеристиках.

В 1869 Русский химик Дмитрий Менделеев начал разработку таблицы Менделеева, упорядочивая химические элементы по атомной массе.Он предсказал открытие других элементов и оставил для них свободные места в своей периодической таблице.

В 1886 французский физик Антуан Бекерель впервые обнаружил радиоактивность. Студент Томсона из Новой Зеландии Эрнест Резерфорд назвал три типа излучения; альфа-, бета- и гамма-лучи. Мари и Пьер Кюри начали работать над излучением урана и тория, а затем открыли радий и полоний. Они обнаружили, что бета-частицы заряжены отрицательно.

В 1894 сэр Уильям Рамзи и лорд Рэлей открыли благородные газы, которые были добавлены в периодическую таблицу как группу 0.

В 1897 английский физик Дж. Дж. Томсон впервые открыл электроны; маленькие отрицательно заряженные частицы в атоме. Джон Таунсенд и Роберт Милликен определили их точный заряд и массу.

В 1900 Бекерель обнаружил, что электроны и бета-частицы, идентифицированные Кюри, — это одно и то же.

В 1903 Резерфорд объявил, что радиоактивность вызвана распадом атомов.

В 1911 Резерфорд и немецкий физик Ганс Гейгер обнаружили, что электроны вращаются вокруг ядра атома.

В 1913 Бор обнаружил, что электроны движутся вокруг ядра с дискретной энергией, называемой орбиталями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.