Pārtika un dzērieni
Mendeļejeva periodiskās sistēmas formulējums. Mendeļejeva periodiskais likums. Periodiskās sistēmas struktūra. Periodiskā likuma izpausmes saistībā ar oksidācijas potenciālu

Mendeļejeva periodiskās sistēmas formulējums. Mendeļejeva periodiskais likums. Periodiskās sistēmas struktūra. Periodiskā likuma izpausmes saistībā ar oksidācijas potenciālu

No pirmajām ķīmijas stundām jūs izmantojāt D. I. Mendeļejeva tabulu. Viņa to skaidri parāda ķīmiskie elementi, kas veido mums apkārtējās pasaules vielas, ir savstarpēji saistītas un pakļaujas vispārpieņemtiem likumiem, tas ir, tās pārstāv vienotu veselumu – ķīmisko elementu sistēmu. Tāpēc iekšā mūsdienu zinātne D. I. Mendeļejeva tabulu sauc par ķīmisko elementu periodisko tabulu.

Kāpēc “periodisks” arī jums ir skaidrs, jo šajā sistēmā ar noteiktiem intervāliem - periodiem atkārtojas vispārējie atomu īpašību izmaiņu modeļi, vienkāršas un sarežģītas vielas, ko veido ķīmiskie elementi. Daži no šiem modeļiem, kas parādīti 1. tabulā, jums jau ir zināmi.

Tādējādi visi pasaulē eksistējošie ķīmiskie elementi ir pakļauti vienam, dabā objektīvi iedarbīgam Periodiskajam likumam, kura grafiskais attēlojums ir elementu periodiskā tabula. Šis likums un sistēma nes izcilā krievu ķīmiķa D. I. Mendeļejeva vārdu.

D. I. Mendeļejevs nonāca pie Periodiskā likuma atklāšanas, salīdzinot īpašības un relatīvo atomu masasķīmiskie elementi. Šim nolūkam D. I. Mendeļejevs katram ķīmiskajam elementam kartītē pierakstīja: elementa simbolu, relatīvās atommasas vērtību (D. I. Mendeļejeva laikā šo vērtību sauca par atommasu), augstākā formulas un raksturu. oksīds un hidroksīds. Viņš sakārtoja vienā ķēdē 63 līdz tam zināmos ķīmiskos elementus to relatīvās atommasas augošā secībā (1. att.) un analizēja šo elementu kopu, mēģinot atrast tajā noteiktus modeļus. Intensīva radošā darba rezultātā viņš atklāja, ka šajā ķēdē ir intervāli - periodi, kuros elementu un to veidoto vielu īpašības mainās līdzīgi (2. att.).

Rīsi. viens.
Elementu kartes sakārtotas relatīvo atomu masu pieauguma secībā

Rīsi. 2.
Elementu kartes, kas sakārtotas elementu un to veidoto vielu īpašību periodisko izmaiņu secībā

Laboratorijas eksperiments Nr.2
D. I. Mendeļejeva Periodiskās sistēmas uzbūves modelēšana

Imitējiet D. I. Mendeļejeva Periodiskās sistēmas uzbūvi. Lai to izdarītu, sagatavojiet 20 kartītes ar izmēru 6 x 10 cm elementiem ar sērijas numuriem no 1 līdz 20. Katrā kartē iekļaujiet šādu informāciju par preci: ķīmiskais simbols, nosaukums, relatīvā atommasa, augstāka oksīda formula, hidroksīds (iekavās norāda to būtību - bāzisks, skābs vai amfotērisks), gaistoša ūdeņraža savienojuma formula (nemetāliem).

Sajauc kārtis un pēc tam sakārto tās rindā elementu relatīvās atommasas augošā secībā. Novietojiet līdzīgus elementus no 1. līdz 18. vienu zem otra: ūdeņradi virs litija un kāliju zem nātrija, attiecīgi kalciju zem magnija, hēliju zem neona. Formulējiet modeli, kuru esat identificējis likuma formā. Pievērsiet uzmanību neatbilstībai starp argona un kālija relatīvo atomu masu un to izvietojumu atbilstoši elementu īpašību kopībai. Izskaidrojiet šīs parādības iemeslu.

Mēs vēlreiz uzskaitām, izmantojot mūsdienu terminus, regulārās izmaiņas rekvizītos, kas parādās periodos:

metāliskās īpašības vājina;
tiek uzlabotas nemetāliskās īpašības;
elementu oksidācijas pakāpe augstākos oksīdos palielinās no +1 līdz +8;
elementu oksidācijas pakāpe gaistošajos ūdeņraža savienojumos palielinās no -4 līdz -1;
oksīdus no bāzes līdz amfotēriem aizstāj ar skābiem;
hidroksīdi no sārmiem caur amfoteriskajiem hidroksīdiem tiek aizstāti ar skābekli saturošām skābēm.

Pamatojoties uz šiem novērojumiem, D. I. Mendeļejevs 1869. gadā secināja – formulēja Periodiskais likums, kas, izmantojot mūsdienu terminus, izklausās šādi:

Sistematizējot ķīmiskos elementus, pamatojoties uz to relatīvajām atomu masām, D. I. Mendeļejevs lielu uzmanību pievērsa arī elementu un to veidoto vielu īpašībām, sadalot elementus ar līdzīgām īpašībām vertikālās kolonnās - grupās. Dažreiz, pārkāpjot viņa atklāto regularitāti, viņš ievietoja smagākus elementus pirms elementiem ar zemāku relatīvo atomu masu vērtību. Piemēram, viņš savā tabulā ierakstīja kobaltu pirms niķeļa, telūru pirms joda un, atklājot inertās (cēlgāzes), argonu pirms kālija. D. I. Mendeļejevs uzskatīja šo izkārtojuma secību par nepieciešamu, jo pretējā gadījumā šie elementi iedalītos elementu grupās, kas tiem pēc īpašībām nav līdzīgas. Tātad jo īpaši sārmu metālu kālijs ietilpst inerto gāzu grupā, bet inertās gāzes argons - sārmu metālu grupā.

D. I. Mendeļejevs nevarēja izskaidrot šos vispārējā noteikuma izņēmumus, kā arī iemeslu elementu un to veidoto vielu īpašību izmaiņu periodiskumam. Tomēr viņš paredzēja, ka šis iemesls slēpjas sarežģītajā atoma struktūrā. Tā bija D. I. Mendeļejeva zinātniskā intuīcija, kas ļāva viņam izveidot ķīmisko elementu sistēmu nevis to relatīvās atomu masas palielināšanas secībā, bet gan atomu kodolu lādiņu palielināšanas secībā. To, ka elementu īpašības nosaka tieši to atomu kodolu lādiņi, daiļrunīgi liecina izotopu esamība, ar kuriem jūs satikāties pagājušajā gadā (atcerieties, kas tie ir, sniedziet jums zināmu izotopu piemērus).

Saskaņā ar mūsdienu priekšstatiem par atoma uzbūvi ķīmisko elementu klasifikācijas pamatā ir to atomu kodolu lādiņi, un mūsdienu Periodiskā likuma formulējums ir šāds:

Elementu un to savienojumu īpašību izmaiņu periodiskums izskaidrojams ar periodisku atkārtošanos to atomu ārējo enerģijas līmeņu struktūrā. Tas ir enerģijas līmeņu skaits, kopējais elektronu skaits, kas atrodas uz tiem, un elektronu skaits ārējā līmenī, kas atspoguļo Periodiskajā sistēmā pieņemto simboliku, t.i., atklāj fizisko nozīmi. sērijas numurs elements, perioda numurs un grupas numurs (no kā tas sastāv?).

Atoma struktūra ļauj izskaidrot arī elementu metālisko un nemetālisko īpašību izmaiņu iemeslus periodos un grupās.

Līdz ar to D. I. Mendeļejeva Periodiskais likums un Periodiskā sistēma apkopo informāciju par ķīmiskajiem elementiem un to veidotajām vielām un izskaidro to īpašību izmaiņu periodiskumu un vienas grupas elementu īpašību līdzības iemeslu.

Šie divi būtiski Periodisko likumu un D. I. Mendeļejeva periodisko sistēmu papildina vēl viens, kas sastāv no spējas prognozēt, tas ir, paredzēt, aprakstīt īpašības un norādīt veidus, kā atklāt jaunus ķīmiskos elementus. Jau Periodiskās sistēmas izveides stadijā D. I. Mendeļejevs izteica vairākas prognozes par tajā laikā vēl nezināmu elementu īpašībām un norādīja uz to atklāšanas veidiem. Viņa izveidotajā tabulā D. I. Mendeļejevs šiem elementiem atstāja tukšas šūnas (3. att.).

Rīsi. 3.
D. I. Mendeļejeva ierosinātā elementu periodiskā tabula

Spilgti piemēri Periodiskā likuma prognozēšanas spēkam bija sekojošie elementu atklājumi: 1875. gadā francūzis Lekoks de Boisbaudrans atklāja galliju, ko D. I. Mendeļejevs piecus gadus iepriekš paredzēja kā elementu, ko sauc par “ekaalumīniju” (eka - sekojošs); 1879. gadā zviedrs L. Nilsons atklāja "ekabor" pēc D. I. Mendeļejeva; 1886. gadā vācietis K. Vinklers - "ekasilīcija" pēc D. I. Mendeļejeva (definējiet šo elementu mūsdienu nosaukumus no D. I. Mendeļejeva tabulas). Cik precīzs D. I. Mendeļejevs bija savos prognozēs, ilustrē 2. tabulas dati.

2. tabula
Paredzētās un eksperimentāli novērotās germānija īpašības

Pareģoja D. I. Mendeļejevs 1871. gadā	Dibināja K. Vinklers 1886. gadā
Relatīvā atommasa tuvu 72	Relatīvā atommasa 72.6
Pelēks ugunsizturīgs metāls	Pelēks ugunsizturīgs metāls
Metāla blīvums ir aptuveni 5,5 g / cm3	Metāla blīvums 5,35 g / cm3
Oksīda formula E0 2	Ge02 oksīda formula
Oksīda blīvums ir aptuveni 4,7 g / cm3	Oksīda blīvums 4,7 g/cm3
Oksīds būs diezgan viegli reducēts līdz metālam	Karsējot ūdeņraža strūklā, oksīds Ge02 tiek reducēts par metālu
ES1 4 hlorīdam jābūt šķidrumam ar viršanas temperatūru aptuveni 90 ° C un blīvumu aptuveni 1,9 g / cm 3	Germānija hlorīds (IV) GeCl 4 ir šķidrums ar viršanas temperatūru 83 ° C un blīvumu 1,887 g / cm 3

Zinātnieki, kas atklāja jaunus elementus, augstu novērtēja krievu zinātnieka atklājumu: “Diez vai var būt skaidrāks pierādījums elementu periodiskuma doktrīnas pamatotībai kā joprojām hipotētiskā ekasilīcija atklāšana; tas, protams, ir vairāk nekā vienkāršs drosmīgas teorijas apstiprinājums - tas iezīmē izcilu ķīmiskā redzes lauka paplašināšanos, milzu soli zināšanu laukā” (K. Vinklers).

Amerikāņu zinātnieki, kas atklāja elementu Nr. 101, deva tam nosaukumu "mendelevium", atzīstot izcilā krievu ķīmiķa Dmitrija Mendeļejeva nopelnus, kurš pirmais izmantoja periodisko elementu tabulu, lai prognozētu elementu īpašības, kas vēl nebija zināmas. atklāja.

Jūs satikāties 8. klasē un izmantosit šī gada periodiskās tabulas formu, ko sauc par īso periodu. Taču specializētajās nodarbībās un in vidusskola pārsvarā tiek izmantota cita forma - garā perioda versija. Salīdziniet tos. Kas ir vienāds un kas atšķiras šajās divās periodiskās tabulas formās?

Jauni vārdi un jēdzieni

Periodiskais D. I. Mendeļejeva likums.
D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskā sistēma ir Periodiskā likuma grafisks attēlojums.
Elementa numura, perioda numura un grupas numura fiziskā nozīme.
Elementu īpašību izmaiņu modeļi periodos un grupās.
Periodiskā likuma un D. I. Mendeļejeva ķīmisko elementu periodiskās sistēmas nozīme.

Uzdevumi patstāvīgam darbam

Pierādiet, ka D. I. Mendeļejeva Periodiskais likums, tāpat kā jebkurš cits dabas likums, veic skaidrojošas, vispārinošas un prognozējošas funkcijas. Sniedziet piemērus, kas ilustrē šīs citu likumu funkcijas, kas jums zināmi no ķīmijas, fizikas un bioloģijas kursiem.
Nosauc ķīmisko elementu, kura atomā elektroni ir sakārtoti līmeņos pēc skaitļu sērijas: 2, 5. Kāda vienkārša viela veido šo elementu? Kāda ir tā ūdeņraža savienojuma formula un kāds ir tā nosaukums? Kāda formula ir šī elementa augstākajam oksīdam, kāds ir tā raksturs? Pierakstiet reakcijas vienādojumus, kas raksturo šī oksīda īpašības.
Berilijs agrāk tika klasificēts kā elements III grupa, un tika pieņemts, ka tā relatīvā atomu masa ir 13,5. Kāpēc D. I. Mendeļejevs to pārnesa uz II grupu un koriģēja berilija atommasu no 13,5 uz 9?
Uzrakstiet reakciju vienādojumus starp vienkāršu vielu, ko veido ķīmiskais elements, kura atomā elektroni ir sadalīti pa enerģijas līmeņiem pēc skaitļu virknes: 2, 8, 8, 2, un vienkāršām vielām, kuras veido elementi Nr.7 un Nr.8 Periodiskajā sistēmā. Kāds ir tips ķīmiskā saite reakcijas produktos? Kāda ir sākotnējo vienkāršo vielu un to mijiedarbības produktu kristāliskā struktūra?
Sakārtojiet šādus elementus metāla īpašību palielināšanas secībā: As, Sb, N, P, Bi. Pamatojiet iegūto sēriju, pamatojoties uz šo elementu atomu struktūru.
Sakārtojiet šādus elementus nemetālisko īpašību nostiprināšanas secībā: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Pamatojiet iegūto sēriju, pamatojoties uz šo elementu atomu struktūru.
Sakārtojiet vājuma secībā skābes īpašības oksīdi, kuru formulas ir: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7. Pamatojiet iegūto sēriju. Pierakstiet šiem oksīdiem atbilstošo hidroksīdu formulas. Kā mainās viņu skābais raksturs jūsu piedāvātajā sērijā?
Uzrakstiet bora, berilija un litija oksīdu formulas un sakārtojiet tās augošā secībā pēc to galvenajām īpašībām. Pierakstiet šiem oksīdiem atbilstošo hidroksīdu formulas. Kāda ir to ķīmiskā būtība?
Kas ir izotopi? Kā izotopu atklāšana veicināja Periodiskā likuma veidošanos?
Kāpēc D. I. Mendeļejeva Periodiskajā sistēmā elementu atomu kodolu lādiņi mainās monotoni, t.i., katra nākamā elementa kodola lādiņš palielinās par vienu, salīdzinot ar lādiņu atoma kodols iepriekšējo elementu, un elementu un to veidoto vielu īpašības periodiski mainās?
Dodiet trīs Periodiskā likuma formulējumus, kuros par pamatu ķīmisko elementu sistematizācijai ņemta relatīvā atommasa, atoma kodola lādiņš un ārējo enerģijas līmeņu struktūra atoma elektronu apvalkā.

2.3. Periodiskais D.I.Mendeļejeva likums.

Likumu atklāja un formulēja D.I. Mendeļejevs: "Vienkāršu ķermeņu īpašības, kā arī elementu savienojumu formas un īpašības ir periodiski atkarīgas no elementu atomu svara." Likums tika izveidots, pamatojoties uz dziļu elementu un to savienojumu īpašību analīzi. Izcils sasniegums fizika, galvenokārt atoma struktūras teorijas attīstība, ļāva atklāt periodiskā likuma fizisko būtību: ķīmisko elementu īpašību izmaiņu periodiskums ir saistīts ar periodiskām izmaiņām ārējā elektronu slāņa piepildīšanās ar elektroniem, palielinoties elektronu skaitam, ko nosaka kodola lādiņš. Maksa ir vienāda ar elementa kārtas numuru periodiskajā sistēmā. Periodiskā likuma mūsdienu formulējums: "Elementu un to veidoto vienkāršo un sarežģīto vielu īpašības ir periodiski atkarīgas no atomu kodola lādiņa." Radīja D.I.Mendeļejevs 1869-1871. periodiskā sistēma ir dabiskā klasifikācija elementi, periodiskā likuma matemātiskais atspoguļojums.

Mendeļejevs bija ne tikai pirmais, kurš precīzi formulēja šo likumu un izklāstīja tā saturu tabulas veidā, kas kļuva par klasiku, bet arī vispusīgi pamatoja to, parādīja tā milzīgo. zinātniska nozīme, kā vadošais klasifikācijas princips un kā spēcīgs instruments zinātniskie pētījumi.

Periodiskā likuma fiziskā nozīme. Tas tika atvērts tikai pēc tam, kad tika noskaidrots, ka, pārejot no viena ķīmiskā elementa uz nākamo (periodiskajā sistēmā), atoma kodola lādiņš palielinās par vienu. elementārais lādiņš. Skaitliski kodola lādiņš ir vienāds ar atbilstošā elementa kārtas numuru (atomskaitli Z) periodiskajā sistēmā, tas ir, protonu skaitu kodolā, kas savukārt ir vienāds ar elementa elektronu skaitu. atbilstošs neitrāls atoms. Atomu ķīmiskās īpašības nosaka to ārējo elektronu apvalku struktūra, kas periodiski mainās, palielinoties kodola lādiņam, un tāpēc periodiskais likums ir balstīts uz ideju mainīt atomu kodola lādiņu, nevis elementu atomu masa. Periodiskā likuma vizuāla ilustrācija - dažu izliektas periodiskas izmaiņas fizikālie lielumi(jonizācijas potenciāli, atomu rādiusi, atomu tilpumi) atkarībā no Z. Periodiskajam likumam nav vispārīgas matemātiskas izteiksmes. Periodiskajam likumam ir liela dabaszinātniska un filozofiska nozīme. Tas ļāva aplūkot visus elementus to savstarpējā savienojumā un paredzēt nezināmu elementu īpašības. Pateicoties periodiskajam likumam, daudzi zinātniskie pētījumi (piemēram, vielas uzbūves izpētes jomā - ķīmijā, fizikā, ģeoķīmijā, kosmoķīmijā, astrofizikā) ir kļuvuši mērķtiecīgi. Periodiskais likums ir spilgta vispārējo dialektikas likumu darbības izpausme, jo īpaši likuma par kvantitātes pāreju uz kvalitāti.

Periodiskā likuma izstrādes fizisko posmu savukārt var iedalīt vairākos posmos:

1. Atoma dalāmības noteikšana, pamatojoties uz elektrona un radioaktivitātes atklāšanu (1896-1897);

2. Atomu uzbūves modeļu izstrāde (1911-1913);

3. Izotopu sistēmas atklāšana un attīstība (1913);

4. Mozeleja likuma (1913) atklāšana, kas dod iespēju eksperimentāli noteikt kodola lādiņu un elementa skaitu periodiskajā sistēmā;

5. Teorijas izstrāde periodiska sistēma pamatojoties uz priekšstatiem par atomu elektronu apvalku uzbūvi (1921-1925);

6. Periodiskās sistēmas kvantu teorijas izveide (1926-1932).

2.4. Nezināmu elementu esamības prognozēšana.

Periodiskā likuma atklāšanā svarīgākais ir vēl neatklātu ķīmisko elementu eksistences prognozēšana. Zem alumīnija Al Mendeļejevs atstāja vietu tā analogam "ekaalumīnijam", zem bora B - "ekabor" un zem silīcija Si - "ekasilīcijam". Šādi Mendeļejevs nosauca ķīmiskos elementus, kas vēl nebija atklāti. Viņš pat deva viņiem simbolus El, Eb un Es.

Par elementu "ekasilīcijs" Mendeļejevs rakstīja: "Man šķiet, ka visinteresantākais no neapšaubāmi trūkstošajiem metāliem būs tas, kas pieder IV oglekļa analogu grupai, proti, III sērijai. Tas būs metāls. tūlīt aiz silīcija, un tāpēc sauksim to par ekasilici." Patiešām, šim vēl neatklātajam elementam vajadzēja kļūt par sava veida "slēdzeni", kas savieno divus tipiskus nemetālus - oglekli C un silīciju Si - ar diviem tipiskiem metāliem - alvu Sn un svinu Pb.

Tad viņš paredzēja vēl astoņu elementu esamību, tostarp "dwitellurium" - polonijs (atklāts 1898. gadā), "ekaioda" - astatīns (atklāts 1942-1943), "dvimangāns" - tehnēcijs (atklāts 1937. gadā) , "ekacēzija" - Francija (atvērta 1939. gadā)

1875. gadā franču ķīmiķis Pols Emīls Lekoks de Boisbaudrans vurcītā – cinka sulfīda ZnS – atklāja Mendeļejeva pareģoto “ekaalumīniju” un par godu savai dzimtenei nosauca to par gallium Ga (francijas latīņu nosaukums ir “Gallija”). .

Mendeļejevs precīzi paredzēja ekaalumīnija īpašības: tā atommasu, metāla blīvumu, oksīda El 2 O 3, hlorīda ElCl 3, sulfāta El 2 (SO 4) 3 formulu. Pēc gallija atklāšanas šīs formulas sāka rakstīt kā Ga 2 O 3 , GaCl 3 un Ga 2 (SO 4) 3 . Mendeļejevs prognozēja, ka tas būs ļoti kausējams metāls, un patiešām gallija kušanas temperatūra izrādījās 29,8 ° C. Kausējamības ziņā gallijs ir otrajā vietā aiz dzīvsudraba Hg un cēzija Cs.

Vidējais gallija saturs in zemes garoza salīdzinoši augsts, 1,5-10-30% no svara, kas ir vienāds ar svina un molibdēna saturu. Gallijs ir tipisks mikroelements. Vienīgais gallija minerāls, galdīts CuGaS2, ir ļoti reti sastopams. Gallijs ir stabils gaisā parastā temperatūrā. Virs 260°C sausā skābeklī tiek novērota lēna oksidēšanās (oksīda plēve aizsargā metālu). Sērskābā un sālsskābe gallijs šķīst lēni, fluorūdeņražā - ātri, iekšā slāpekļskābe Gallijs ir stabils aukstumā. Gallijs lēnām izšķīst karstos sārmu šķīdumos. Hlors un broms reaģē ar galliju aukstumā, jods - sildot. Izkausēts gallijs temperatūrā virs 300 ° C mijiedarbojas ar visiem strukturālajiem metāliem un sakausējumiem.Gallija atšķirīgā iezīme ir liels diapazons šķidrs stāvoklis(2200 ° C) un zems tvaika spiediens temperatūrā līdz 1100-1200 ° C. Gallija ģeoķīmija ir cieši saistīta ar alumīnija ģeoķīmiju, ņemot vērā to fizikāli ķīmisko īpašību līdzību. Galvenā Gallija daļa litosfērā ir ietverta alumīnija minerālos. Gallija saturs boksītā un nefelīnā svārstās no 0,002 līdz 0,01%. Paaugstināta gallija koncentrācija tiek novērota arī sfalerītos (0,01-0,02%), oglēs (kopā ar germāniju), kā arī dažās dzelzsrūdās. Gallijam vēl nav plašu rūpniecisku pielietojumu. Potenciāli iespējamie gallija blakusproduktu ražošanas apjomi alumīnija ražošanā joprojām ievērojami pārsniedz pieprasījumu pēc metāla.

Visdaudzsološākais gallija pielietojums ir formā ķīmiskie savienojumi tipa GaAs, GaP, GaSb, ar pusvadītāju īpašībām. Tos var izmantot augstas temperatūras taisngriežos un tranzistoros, saules baterijās un citās ierīcēs, kur var izmantot fotoelektrisko efektu bloķēšanas slānī, kā arī infrasarkanā starojuma uztvērējos. Galliju var izmantot, lai izgatavotu optiskus spoguļus, kas ļoti atstaro. Dzīvsudraba vietā kā katods ultravioletā starojuma lampām, ko izmanto medicīnā, ir ierosināts alumīnija sakausējums ar galliju. Šķidrais gallijs un tā sakausējumi tiek piedāvāti izmantot augstas temperatūras termometru (600-1300 ° C) un manometru ražošanai. Interesanti ir gallija un tā sakausējumu izmantošana kā šķidrs dzesēšanas šķidrums kodolreaktori(To novērš Gallija aktīvā mijiedarbība darba temperatūrā ar strukturālajiem materiāliem; Ga-Zn-Sn eitektiskajam sakausējumam ir mazāka korozija nekā tīram gallijam).

1879. gadā zviedru ķīmiķis Larss Nilsons atklāja skandiju, ko Mendeļejevs prognozēja kā ecabor Eb. Nilsons rakstīja: “Nav šaubu, ka skandijā ir atklāts ekabors... Tādējādi visskaidrāk apstiprinās krievu ķīmiķa apsvērumi, kas ne tikai ļāva prognozēt skandija un gallija esamību, bet arī paredzēt. tos iepriekš. svarīgākās īpašības". Skandijs tika nosaukts Nilsona dzimtenes Skandināvijas vārdā, un viņš to atklāja kompleksajā minerālā gadolinītā, kura sastāvs ir Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2. Vidējais skandija saturs zemes garozā (clarke) ir 2,2 - 10-3% no svara. klintis cirvju saturs skandijā ir atšķirīgs: ultrabāzē 5-10-4, pamata 2,4-10-3, vidēji 2,5-10-4, granītos un sienitos 3,10-4; nogulumiežu iežos (1-1,3).10-4. Skandijs koncentrējas zemes garozā magmatisko, hidrotermisko un supergēno (virsmas) procesu rezultātā. Ir zināmi divi skandija minerāli – tortveitīts un steretīts; tie ir ārkārtīgi reti. Skandijs ir mīksts metāls, tīrā stāvoklī to var viegli apstrādāt – kalt, velmēt, štancēt. Scandium izmantošanas joma ir ļoti ierobežota. Skandija oksīdu izmanto, lai izgatavotu ferītus atmiņas elementiem ātrdarbīgos datoros. Radioaktīvo 46Sc izmanto neitronu aktivācijas analīzē un medicīnā. Skandija sakausējumi, kuriem ir zems blīvums un augsta kušanas temperatūra, ir daudzsološi kā strukturālie materiāli raķešu un lidmašīnu konstrukcijās, un vairākus skandija savienojumus var izmantot fosfora, oksīda katodu, stikla un keramikas rūpniecībā. ķīmiskā rūpniecība (kā katalizatori) un citās jomās. 1886. gadā Freiburgas Kalnrūpniecības akadēmijas profesors, vācu ķīmiķis Klemenss Vinklers, analizējot reto minerālu argirodītu ar sastāvu Ag 8 GeS 6, atklāja vēl vienu Mendeļejeva paredzēto elementu. Vinklers atklājamo elementu germāniju nosauca par Ge par godu savai dzimtenei, taču tas nez kāpēc izraisīja asus ķīmiķu iebildumus. Viņi sāka apsūdzēt Vinkleru nacionālismā, Mendeļejeva atklājuma piesavināšanā, kurš elementam jau bija devis nosaukumu "ekasilīcijs" un simbolu Es. Vinklers, nomācies, vērsās pēc padoma pie paša Dmitrija Ivanoviča. Viņš paskaidroja, ka tas ir jaunā elementa atklājējs, kuram vajadzētu dot tam nosaukumu. Kopējais germānija saturs zemes garozā ir 7,10-4 masas%, t.i., vairāk nekā, piemēram, antimonā, sudrabā, bismuta. Tomēr paša germānija minerāli ir ārkārtīgi reti. Gandrīz visi tie ir sulfosāļi: germanīts Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, argirodīts Ag8GeS6, konfieldīts Ag8(Sn, Ce) S6 un citi. lieli skaitļi ieži un minerāli: krāsaino metālu sulfīdu rūdās, dzelzs rūdās, dažos oksīdu minerālos (hromītā, magnetītā, rutila uc), granītos, diabāzēs un bazaltos. Turklāt germānija ir gandrīz visos silikātos, dažās ogļu un naftas atradnēs. Germānija ir viens no vērtīgākajiem materiāliem mūsdienu pusvadītāju tehnoloģijās. To izmanto diožu, triožu, kristāla detektoru un jaudas taisngriežu izgatavošanai. Viena kristāla germānija tiek izmantota arī dozimetriskos instrumentos un instrumentos, kas mēra pastāvīgu un mainīgu magnētisko lauku stiprumu. Svarīga germānija pielietojuma joma ir infrasarkanā tehnoloģija, jo īpaši infrasarkanā starojuma detektoru ražošana, kas darbojas 8-14 mikronu reģionā. Daudzsološs priekš praktiska izmantošana daudzi sakausējumi, kas satur germānu, stikli uz GeO2 bāzes un citi germānija savienojumi.

Mendeļejevs nevarēja paredzēt cēlgāzu grupas pastāvēšanu, un sākumā tās neatrada vietu Periodiskajā sistēmā.

Angļu zinātnieku V. Remzija un Dž. Reilija atklājums argona Ar 1894. gadā nekavējoties izraisīja karstas diskusijas un šaubas par Periodisko likumu un Periodisko elementu tabulu. Mendeļejevs sākumā uzskatīja argonu par slāpekļa alotropu modifikāciju un tikai 1900. gadā neapstrīdamu faktu iespaidā piekrita ķīmisko elementu "nulles" grupas klātbūtnei Periodiskajā sistēmā, kuru aizņēma citas pēc argona atklātas cēlgāzes. . Tagad šī grupa ir pazīstama ar numuru VIIIA.

1905. gadā Mendeļejevs rakstīja: "Acīmredzot nākotne nedraud periodiskajam likumam ar iznīcību, bet tikai sola virsbūves un attīstību, lai gan mani kā krievu gribēja izdzēst, īpaši vāciešus."

Periodiskā likuma atklāšana paātrināja ķīmijas attīstību un jaunu ķīmisko elementu atklāšanu.

Liceja eksāmens, kurā vecais Deržavins svētīja jauno Puškinu. Skaitītāja lomu gadījās pildīt akadēmiķis Ju.F.Fritše, pazīstamais organiskās ķīmijas speciālists. Promocijas darbs D.I.Mendeļejevs absolvējis šef Pedagoģiskais institūts 1855. gadā. Promocijas darbs "Izomorfisms saistībā ar citām kristāliskās formas attiecībām ar sastāvu" kļuva par viņa pirmo lielo zinātnisko ...

Lielākoties par šķidrumu kapilaritātes un virsmas spraiguma jautājumu, un savu brīvo laiku viņš pavadīja jauno krievu zinātnieku lokā: S.P. Botkins, I.M. Sečenovs, I.A. Višņegradskis, A.P. Borodina un citi. 1861. gadā Mendeļejevs atgriezās Sanktpēterburgā, kur atsāka lekcijas par organisko ķīmiju universitātē un izdeva tam laikam ievērojamu mācību grāmatu: " Organiskā ķīmija", iekšā...

Laikā, kad tika atklāts periodiskais likums, bija zināmi 63 ķīmiskie elementi un aprakstītas to dažādo savienojumu īpašības.

D.I. priekšteču darbi. Mendeļejevs:

1. Bērzeliusa klasifikācija, kas nav zaudējusi savu aktualitāti arī mūsdienās (metāli, nemetāli)

2. Debereiner triādes (piemēram, litijs, nātrijs, kālijs)

4. Spirālveida ass Šankurturs

5. Meiera līkne

Dalība D.I. Mendeļejevs Starptautiskajā ķīmijas kongresā Karlrūē (1860), kur tika nostiprinātas atomisma idejas un jēdziens "atomsvars", kas tagad pazīstams kā "relatīvā atommasa".

Lielā krievu zinātnieka D.I. personiskās īpašības. Mendeļejevs.

Atjautīgais krievu ķīmiķis izcēlās ar enciklopēdiskām zināšanām, ķīmiskā eksperimenta skrupulozitāti, lielāko zinātnisko intuīciju, pārliecību par savas pozīcijas patiesumu un līdz ar to bezbailīgo risku šīs patiesības aizstāvēšanā. DI. Mendeļejevs bija lielisks un brīnišķīgs krievu zemes pilsonis.

D.I. Mendeļejevs visus viņam zināmos ķīmiskos elementus sakārtoja garā ķēdē to atomsvara augošā secībā un atzīmēja tajā segmentus - periodus, kuros elementu un to veidoto vielu īpašības mainījās līdzīgi, proti:

viens). Metāla īpašības ir vājinātas;

2) tika uzlabotas nemetāliskās īpašības;

3) Oksidācijas pakāpe augstākos oksīdos palielinājās no +1 līdz +7(+8);

4) Elementu oksidācijas pakāpe hidroksīdos, cietos sāļiem līdzīgos metālu savienojumos ar ūdeņradi palielinājās no +1 līdz +3, un pēc tam gaistošajos ūdeņraža savienojumos no -4 līdz -1;

5) oksīdi no bāzes līdz amfotēriem tika aizstāti ar skābiem;

6) Sārmu hidroksīdi caur amfoterskābēm tika aizstāti ar skābēm.

Viņa darba secinājums bija pirmais periodiskā likuma formulējums (1869. gada 1. marts): ķīmisko elementu un to veidoto vielu īpašības ir periodiski atkarīgas no to relatīvajām atomu masām.

Periodiskais likums un atoma uzbūve.

Mendeļejeva dotais periodiskā likuma formulējums bija neprecīzs un nepilnīgs, jo tas atspoguļoja zinātnes stāvokli laikā, kad atoma sarežģītā uzbūve vēl nebija zināma. Tāpēc mūsdienu periodiskā likuma formulējums izklausās citādi: ķīmisko elementu un to veidoto vielu īpašības ir periodiskā atkarībā no to atomu kodolu lādiņa.

Periodiskā sistēma un atoma uzbūve.

Periodiskā sistēma ir periodiskā likuma grafisks attēlojums.

Katrs apzīmējums periodiskajā sistēmā atspoguļo kādu elementu atomu struktūras pazīmi vai modeli:

Elementa, perioda, grupas skaitļa fiziskā nozīme;

Elementu un to veidoto vielu īpašību izmaiņu cēloņi horizontāli (periodos) un vertikāli (grupās).

Tajā pašā laika posmā metāliskās īpašības vājinās un nemetāliskās īpašības palielinās, jo:

1) Palielinās atomu kodolu lādiņi;

2) Palielinās elektronu skaits ārējā līmenī;

3) Enerģijas līmeņu skaits ir nemainīgs;

4) Atoma rādiuss samazinās

Tajā pašā grupā (galvenajā apakšgrupā) tiek uzlabotas metāliskās īpašības, vājinātas nemetāliskās īpašības, jo:

viens). Atomu kodolu lādiņi palielinās;

2). Elektronu skaits ārējā līmenī ir nemainīgs;

3). Palielinās enerģijas līmeņu skaits;

četri). Atoma rādiuss palielinās

Tā rezultātā tika dots periodiskā likuma cēloņsakarības formulējums: ķīmisko elementu un to veidoto vielu īpašības ir periodiski atkarīgas no izmaiņām to atomu ārējās elektroniskajās struktūrās.

Periodiskā likuma un periodiskās sistēmas nozīme:

1. Atļauts noteikt attiecības starp elementiem, apvienot tos pēc īpašībām;

2. Sakārtot ķīmiskos elementus dabiskā secībā;

3. Atvērtais periodiskums, t.i. atsevišķu elementu un to savienojumu vispārējo īpašību atkārtojamība;

4. Labot un precizēt atsevišķu elementu relatīvās atommasas (no 13 līdz 9 berilijam);

5. Labojiet un noskaidrojiet atsevišķu elementu oksidācijas pakāpes (berilijs no +3 līdz +2)

6. Paredzēt un aprakstīt īpašības, norādīt vēl neatklātu elementu (skandija, gallija, germānija) atklāšanas ceļu.

Izmantojot tabulu, mēs salīdzinām divas vadošās ķīmijas teorijas.

Sabiedrības filozofiskie pamati	Periodiskais D.I.Mendeļejeva likums	Organisko savienojumu teorija A.M. Butlerovs
1. 1. Atvēršanas laiks	1869. gads	1861. gads
II. Priekšnoteikumi. 1. Faktu materiālu uzkrāšana 2. 2. Priekšteču darbs 3. Ķīmiķu kongress Karlsrūē (1860) 4. Personiskās īpašības.	Laikā, kad tika atklāts periodiskais likums, bija zināmi 63 ķīmiskie elementi un aprakstītas to daudzo savienojumu īpašības.	Ir zināmi daudzi desmiti un simti tūkstošu organisko savienojumu, kas sastāv tikai no dažiem elementiem: oglekļa, ūdeņraža, skābekļa, retāk slāpekļa, fosfora un sēra.
- J. Berzellius (metāli un nemetāli) - I.V. Debereiner (triādes) - D.A.R. Newlands (oktāvas) - L. Meyer	- J. Berzellius, J. Liebig, J. Dumas (radikālā teorija); -J.Dumas, Ch.Gerard, O.Laurent (tipa teorija); - J. Berzellius ieviesa praksē terminu "izomerisms"; -F.Vēlers, N.N. Zinins, M. Bertelo, pats A. Butlerovs (sintēzes organisko vielu, vitalisma sabrukums); -F.A.Kukule (benzola struktūra)
DI. Mendeļejevs bija klāt kā novērotājs	A. M. Butlerovs nepiedalījās, bet aktīvi pētīja kongresa materiālus. Taču viņš piedalījās ārstu un dabaszinātnieku kongresā Špeijerā (1861), kur uzstājās ar referātu "Par organisko ķermeņu uzbūvi"
Abus autorus no citiem ķīmiķiem atšķīra ķīmisko zināšanu enciklopēdiskais raksturs, spēja analizēt un vispārināt faktus, zinātniskā prognozēšana, krievu mentalitāte un krievu patriotisms.
III. Prakses loma teorijas attīstībā	DI. Mendeļejevs prognozē un norāda zinātnei vēl nezināmo gallija, skandija un germānija atklāšanas veidus.	A.M. Butlerovs prognozē un izskaidro daudzu organisko savienojumu izomērismu. Viņš pats veic daudzas sintēzes

Tēmu viktorīna

Periodiskais likums un periodiskā elementu sistēma D.I. Mendeļejevs

1. Kā mainās atomu rādiusi periodā:

2. Kā mainās atomu rādiusi galvenajās apakšgrupās:

a) palielināt b) samazināt c) palikt nemainīgs

3. Kā noteikt enerģijas līmeņu skaitu elementa atomā:

a) pēc elementa kārtas numura b) pēc grupas numura

c) pēc rindas numura d) pēc perioda numura

4. Kā ir ķīmiskā elementa vieta periodiskajā sistēmā D.I. Mendeļejevs:

a) elektronu skaits ārējā līmenī b) neitronu skaits kodolā

c) atoma kodola lādiņš d) atoma masa

5. Cik enerģijas līmeņu ir skandija atomam: a) 1 b) 2 c) 3 d) 4

6. Kas nosaka ķīmisko elementu īpašības:

a) relatīvās atommasas vērtība b) elektronu skaits uz ārējā slāņa

c) atoma kodola lādiņš d) valences elektronu skaits

7. Kā tās mainās Ķīmiskās īpašības elementi šajā periodā:

a) tiek stiprināti metāliskie b) tiek stiprināti nemetāliskie

c) nemaina d) nemetāliski vājināt

8. Norādiet elementu, kas vada elementu periodiskās tabulas garo periodu: a) Cu (Nr. 29) b) Ag (Nr. 47) c) Rb (Nr. 37) d) Au (Nr. 79)

9. Kuram elementam ir visizteiktākās metāliskās īpašības:

a) Magnijs b) Alumīnijs c) Silīcijs

10. Kuram elementam ir visizteiktākās nemetāla īpašības:

a) Skābeklis b) Sērs c) Selēns

11. Kāds ir galvenais iemesls elementu īpašību maiņai periodos:

a) atomu masas palielināšanās

b) pakāpeniski palielinot elektronu skaitu ārējā enerģijas līmenī

c) elektronu skaita palielināšanās atomā

d) neitronu skaita palielināšanās kodolā

12. Kurš elements vada piektās grupas galveno apakšgrupu:

a) vanādijs b) slāpeklis c) fosfors d) arsēns

13. Kāds ir orbitāļu skaits d apakšlīmenī: a) 1 b) 3 c) 7 d) 5

14. Kāda ir atšķirība starp viena elementa izotopu atomiem:

a) protonu skaits b) neitronu skaits c) elektronu skaits d) kodola lādiņš

15. Kas ir orbitāle:

a) noteikts enerģijas līmenis, kurā atrodas elektrons

b) telpa ap kodolu, kurā atrodas elektrons

c) telpa ap kodolu, kurā ir vislielākā iespēja atrast elektronu

d) trajektorija, pa kuru pārvietojas elektrons

16. Kurā orbitālē elektronam ir lielākā enerģija: a) 1s b) 2s c) 3s d) 2p

17. Nosakiet, kāds ir elements 1s 2 2s 2 2p 1: a) Nr. 1 b) Nr. 3 c) Nr. 5 d) Nr. 7

18. Kāds ir neitronu skaits atomā +15 31 P a)31 b)16 c)15 e)46

19. Kādam elementam ir ārējā elektroniskā slāņa struktūra ... 3s 2 p 6:

a) neons b) hlors c) argons d) sērs

20. Pamatojoties uz elektronisko formulu, nosakiet, kādas īpašības piemīt elementam 1s 2 2s 2 2p 5:

a) metāls b) nemetāls c) amfoterisks elements d) inerts elements

21. Cik ķīmisko elementu sestajā periodā: a) 8 b) 18 c) 30 d) 32

22. Kāds ir slāpekļa masas skaits +7 N, kas satur 8 neitronus:

a)14 b)15 c)16 d)17

23. Elements, kura kodolā ir 26 protoni: a) S b) Cu c) Fe d) Ca

Atomu-molekulārās teorijas apstiprināšana 18.–19. gadsimtu mijā. kopā ar strauju zināmo ķīmisko elementu skaita pieaugumu. Tikai deviņpadsmitā gadsimta pirmajā desmitgadē Tika atklāti 14 jauni elementi. Angļu ķīmiķis G. Deivijs (1778–1829) viena gada laikā elektrolīzes ceļā ieguva sešus jaunus elementus – nātriju, kāliju, magniju, kalciju, stronciju un bāriju. Līdz 1830. gadam zināmo elementu skaits sasniedza 55.

Šāda daudzu elementu esamība, kuru īpašības ir ļoti dažādas, ķīmiķus mulsināja un prasīja elementu sistematizāciju. Daži zinātnieki, pamanījuši vairāku elementu līdzības, apvienoja tos atsevišķās grupās, taču manāmo īpašību izmaiņu iemesli netika noskaidroti. Periodiskais ķīmisko elementu likums- dabas pamatlikumu - atklāja izcilais krievu ķīmiķis D.I. Mendeļejevs 1869. gadā ķīmisko elementu sistematizācijas rezultātā atkarībā no to atomu svara: vienkāršu ķermeņu īpašības, kā arī elementu savienojumu formas un īpašības ir periodiski atkarīgas no elementu atomu svara lieluma.

Neskatoties uz Mendeļejeva atklājuma milzīgo nozīmi, tas bija tikai izcils empīrisks faktu vispārinājums, un to fiziskā nozīme ilgu laiku palika neizprotama. Iemesls bija tas, ka XIX gs nebija ne jausmas par atoma sarežģīto uzbūvi. Pats Mendeļejevs par to rakstīja: "Vienkāršu un sarežģītu ķermeņu periodiskā maināmība ir pakļauta kādam augstākam likumam, kura būtību un vēl jo vairāk iemeslu vēl nav iespējams aptvert. Visticamāk, tas slēpjas atomu un daļiņu iekšējās mehānikas pamatprincipi.

Dati par atoma kodola struktūru un elektronu sadalījumu atomos ļauj jaunā veidā aplūkot periodisko likumu, kas tā mūsdienu formulējumā skan: vienkāršu vielu īpašības, kā arī elementu savienojumu formas un īpašības ir periodiskā atkarībā no atomu kodola lādiņa (sērijas numurs).

Šāds likuma formulējums nav pretrunā ar Mendeļejeva doto formulējumu. Tas ir balstīts tikai uz jauniem datiem, kas piešķir likumam fizisko spēku un apstiprina tā pareizību. Piemēri, kas ilustrē ķīmisko elementu periodiskā likuma izpausmi, var būt vienkāršu vielu blīvuma cietā stāvoklī periodiska atkarība no elementa kārtas numura (kodola lādiņš) vai tādas atoma īpašības kā tā izmērs, jonizācijas enerģija. , elektronegativitāte, oksidācijas stāvoklis, kam ir periodiska atkarība no lādiņa atoma kodola ( rīsi. 4.3).

Periodiskā likuma attēlojuma tabulas forma ir ķīmisko elementu periodiskā tabula, ko Mendeļejevs izstrādāja 1869.–1871.

Rīsi. 4.3.Vienkāršu vielu blīvuma atkarība cietā stāvoklī no sērijas numura.

Periodiskajā ķīmisko elementu sistēmā visi šobrīd zināmie ķīmiskie elementi ir sakārtoti to atomu kodolu lādiņu augošā secībā, kas skaitliski vienāds ar elementa kārtas numuru, un veido 7 horizontālos periodus, no kuriem katrs, izņemot pirmo. , sākas ar sārmu metālu un beidzas ar inertu gāzi, turklāt septītais periods ir nepilnīgs. Pirmos trīs periodus, kas sastāv no vienas rindas, sauc par maziem, pārējos - par lieliem.

Vertikāli ķīmiskie elementi ir sakārtoti 8 vertikālās kolonnās-grupās, un katra grupa ir sadalīta divās apakšgrupās - galvenajā, kas sastāv no otrā un trešā perioda elementiem un līdzīgiem lielu periodu elementiem, un sekundārajā, kas sastāv no lielu periodu metāli. Atsevišķi tabulas apakšā ir izvietoti elementi ar kārtas numuriem 58–71, ko sauc par lantanīdiem, un elementi ar sērijas numuriem 90–103, ko sauc par aktinīdiem. Katrā ķīmisko elementu periodiskās sistēmas šūnā papildus elementa nosaukumam un sērijas numuram ir norādīta elementa relatīvās atommasas vērtība un parādīts elektronu sadalījums pa enerģijas līmeņiem ( rīsi. 4.4).

Rīsi. 4.4. Ķīmisko elementu periodiskās sistēmas fragments.

Pamatojoties uz ķīmisko elementu periodisko likumu un periodisko tabulu, Mendeļejevs nonāca pie secinājuma par jaunu elementu esamību, kuru īpašības viņš sīki aprakstīja un deva tiem nosacītos nosaukumus - ekabors, ekaalumīnijs un ekasilīcija. Mendeļejeva prognozes tika izcili apstiprinātas - tika atklāti visi trīs elementi un saņēma to valstu nosaukumus, kurās tika veikti atklājumi un tika atrasti minerāli, kas satur šos elementus: gallijs,skandijs,germānija. Tādējādi Mendeļejevs veica izcili liela apjoma eksperimentālo datu teorētisko analīzi, sintezēja savus rezultātus vispārīga likuma veidā un, pamatojoties uz to, izteica prognozes, kuras drīz vien tika apstiprinātas eksperimentāli. Šis darbs ir klasisks piemērs zinātniskai pieejai apkārtējās pasaules izpratnei.

Mendeļejeva periodiskais likums. Atklāja D. I. Mendeļejevs, strādājot pie mācību grāmatas "Ķīmijas pamati" (1868-1871). Sākotnēji tika izstrādāta tabula (1869. gada 1. martā) "Elementu sistēmas pieredze, pamatojoties uz to atomu svaru un ķīmisko līdzību" (sk. Periodiskā ķīmisko elementu sistēma). Klasika Mendeļejeva periodikas formulējums. Likumā teikts: "Elementu īpašības un līdz ar to arī to veidoto vienkāršo un sarežģīto ķermeņu īpašības ir periodiski atkarīgas no to atomu svara." Fiz. Periodiskais likums tika pamatots ar atoma kodolmodeļa attīstību (sk. Atom) un eksperimentējiet. skaitļu pierādījums. elementa kārtas skaitļa vienādība periodikā. tā atoma kodollādiņu sistēmai (Z) (1913). Rezultātā mūsdienu Periodiskā likuma formulējums: elementu īpašības, kā arī to veidotās vienkāršās un sarežģītās vielas ir periodiskā. atkarība no kodola lādiņa Z. Atoma kvantu teorijas ietvaros tika parādīts, ka, palielinoties Z, ekst. atomu elektronu apvalki, kas tieši nosaka ķīmiskās vielas specifiku. elementu īpašības.

Periodiskā likuma īpatnība ir tāda, ka tam nav lielumu. paklājs. izteiksmes vienādojuma formā. Periodiskā likuma vizuāls atspoguļojums ir periodisks. ķīmiskā sistēma. elementi. To īpašību izmaiņu periodiskumu skaidri ilustrē arī dažu fizikālu izmaiņu līknes. daudzumi, piemēram, jonizācijas potenciāls. atomu rādiusi un tilpumi.

Periodiskais likums ir universāls Visumam, saglabājot savu spēku visur, kur pastāv matērijas atomu struktūras. Taču tās specifiskās izpausmes nosaka apstākļi, kādos dec. ķīmiskās īpašības. elementi. Piemēram, uz Zemes šo īpašību specifika ir saistīta ar skābekļa un tā savienojumu pārpilnību, t.sk. oksīdi, kas jo īpaši lielā mērā veicināja paša periodiskuma īpašību identificēšanu.

Periodiskās sistēmas struktūra. Mūsdienu periodiskā sistēma ietver 109 ķīmiskos elementus (ir informācija par elementa ar Z=110 sintēzi 1988. gadā). No tiem dabā atrasti objekti 89; visi elementi aiz U jeb transurāniskie elementi (Z = 93 109), kā arī Tc (Z = 43), Pm (Z = 61) un At (Z = 85) tika mākslīgi sintezēti, izmantojot dekomp. kodolreakcijas. Elementi ar Z= 106 109 vēl nav saņēmuši nosaukumus, tāpēc tabulās nav tiem atbilstošu simbolu; elementam ar Z = 109 masas skaitļi maks. ilgi dzīvojošie izotopi.

Visā periodiskās sistēmas vēsturē ir publicētas vairāk nekā 500 dažādas tās attēla versijas. Tas bija saistīts ar mēģinājumiem rast racionālu risinājumu dažām pretrunīgām periodiskās sistēmas struktūras problēmām (H atrašanās vieta, cēlgāzes, lantanīdi un transurāna elementi utt.). Naib. izplatīties pēc. periodiskās sistēmas izteiksmes tabulu formas: 1) īsu ierosināja Mendeļejevs (mūsdienīgā formā tā novietota sējuma sākumā uz krāsainas mušlapas); 2) garo izstrādājis Mendeļejevs, 1905. gadā uzlabojis A. Verners (2. att.); 3) 1921. gadā H. Bora izdotā kāpņu telpa (3. att.). Pēdējās desmitgadēs īpaši plaši kā vizuāli un praktiski ērti tiek izmantotas īsās un garās formas. Visi uzskaitīti. veidlapām ir noteiktas priekšrocības un trūkumi. Taču diez vai var piedāvāt k.-l. universāls periodiskās sistēmas tēla variants, to-ry adekvāti atspoguļotu visu daudzveidību Sv. elementi un to ķīmiskās vielas izmaiņu specifika. uzvedību, pieaugot Z.

Fundam. Periodiskās sistēmas konstruēšanas princips ir tajā atšķirt periodus (horizontālās rindas) un elementu grupas (vertikālās kolonnas). Mūsdienu periodiskā sistēma sastāv no 7 periodiem (septītajam, vēl nepabeigtam, jābeidzas ar hipotētisku elementu ar Z \u003d 118) un 8 grupām. elementu kopums, kas sākas ar sārmu metālu (vai ūdeņradi pirmajā periodā) un beidzas ar cēlgāzi. Elementu skaits periodos dabiski palielinās, un, sākot no otrā, tie atkārtojas pa pāriem: 8, 8, 18, 18, 32, 32, ... (īpašs gadījums ir pirmais periods, kas satur tikai divus elementus). Elementu grupai nav skaidras definīcijas; formāli tā numurs atbilst maks. to veidojošo elementu oksidācijas pakāpes vērtība, taču šis nosacījums vairākos gadījumos nav izpildīts. Katra grupa ir sadalīta galvenajā (a) un sekundārajā (b) apakšgrupā; katrs no tiem satur ķīmijā līdzīgus elementus. St you, atomi to-ryh raksturo tāda pati struktūra ārējā. elektroniskie apvalki. Lielākajā daļā grupu a un b apakšgrupu elementi parāda noteiktu ķīmisko vielu. līdzība, prim. augstākos oksidācijas stāvokļos.

Periodiskās sistēmas struktūrā īpašu vietu ieņem VIII grupa. Visā darbības laikā laikā tam tika attiecināti tikai "triādes" elementi: Fe-Co-Ni un platīna metāli (Ru Rh Pd un Os-Ir-Pt), un visas cēlgāzes tika ievietotas savās. nulles grupa; tāpēc periodiskā sistēma ietvēra 9 grupas. Pēc 60. gadiem. tika saņemti paziņojumi. Xe, Kr un Rn, cēlgāzes sāka ievietot VIIIa apakšgrupā, un nulles grupa tika atcelta. Triādes elementi veidoja VIII6 apakšgrupu. Šāds VIII grupas "strukturālais dizains" tagad parādās gandrīz visās publicētajās periodiskās sistēmas izteiksmes versijās.

Atšķirt. Pirmā perioda iezīme ir tāda, ka tajā ir tikai 2 elementi: H un He. Ūdeņradis St-in - vienību specifikas dēļ. elements, kuram nav precīzi noteiktas vietas periodiskajā tabulā. Simbols H tiek ievietots vai nu apakšgrupā Ia, vai apakšgrupā VIIa, vai abās vienlaikus, iekļaujot simbolu iekavās vienā no apakšgrupām vai, visbeidzot, attēlojot to dekomp. fonti. Šie H izkārtojuma veidi ir balstīti uz to, ka tam ir noteiktas formas līdzības gan ar sārmu metāliem, gan halogēniem.

Rīsi. 2. Garās formas periodiskums. ķīmiskās sistēmas. elementi (mūsdienu versija). Rīsi. 3. Kāpņu forma periodiska. ķīmiskās sistēmas. elementi (H. Bohr, 1921).

Otrais periods (Li-Ne), kas satur 8 elementus, sākas ar sārmu metālu Li (vienotība, oksidācijas pakāpe + 1); tam seko Be metal (oksidācijas pakāpe + 2). metālisks Raksturs B (oksidācijas pakāpe +3) ir vāji izteikts, un pēc tam C ir tipisks nemetāls (oksidācijas pakāpe +4). Nākamajiem N, O, F un Ne-nemetāliem, un tikai N ir visaugstākais oksidācijas līmenis + 5, kas atbilst grupas numuram; O un F ir vieni no visaktīvākajiem nemetāliem.

Trešais periods (Na-Ar) ietver arī 8 elementus, ķīmisko vielu izmaiņu raksturs. st-in to-rykh daudzējādā ziņā ir līdzīgs otrajā periodā novērotajam. Tomēr Mg un Al ir vairāk "metāliski" nekā resp. Be un B. Atlikušie elementi ir Si, P, S, Cl un Ar ir nemetāli; tiem visiem ir oksidācijas pakāpe, kas vienāda ar grupas numuru, izņemot Ar. T. arr., otrajā un trešajā periodā, pieaugot Z, tiek novērota metāla pavājināšanās un nemetāla palielināšanās. elementu raksturs.

Visi pirmo trīs periodu elementi pieder pie apakšgrupām a. Saskaņā ar mūsdienu terminoloģija, Ia un IIa apakšgrupām piederošie elementi, saukti. I-elementi (krāsu tabulā to simboli doti sarkanā krāsā), apakšgrupām IIIa-VIIIa-p-elementi (oranžie simboli).

Ceturtais periods (K-Kr) satur 18 elementus. Pēc sārmu metāls Uz un schel.-zemi. Ca (s-elementi) seko 10 tā saukto sēriju. pārejas (Sc-Zn) vai d-elementi (simboli zilā krāsā), kas iekļautas b apakšgrupās. Lielākajai daļai pārejas elementu (visi ir metāli) ir visaugstākie oksidācijas pakāpes, kas vienādas ar grupas numuru, izņemot Fe-Co-Ni triādi, kur noteiktos apstākļos Fe oksidācijas pakāpe ir +6, bet Co un Ni ir maksimāli trīsvērtīgs. Elementi no Ga līdz Kr pieder pie apakšgrupām a (p-elementi), un to st-in izmaiņu raksturs daudzējādā ziņā ir līdzīgs otrā un trešā perioda elementu st-in izmaiņām attiecīgajos intervālos. no Z vērtībām. Kr, vairākas. salīdzinoši stabils Comm., DOS. ar F.

Piektais periods (Rb-Xe) tiek konstruēts līdzīgi kā ceturtais; tajā ir arī 10 pārejas jeb d elementu (Y-Cd) ieliktnis. St-in elementu izmaiņu pazīmes periodā: 1) Ru-Rh-Pd triādē rutēnijs uzrāda max, oksidācijas pakāpe 4-8; 2) visiem a apakšgrupas elementiem, ieskaitot Xe, ir visaugstākais oksidācijas līmenis, kas vienāds ar grupas numuru; 3) Man ir vājš metālisks. sv. T. arr., ceturtā un piektā perioda elementu īpašības, palielinoties Z, ir grūtāk maināmas nekā otrā un trešā perioda elementu īpašības, kas galvenokārt ir saistīts ar pārejas d-elementu klātbūtni.

Sestais periods (Cs-Rn) satur 32 elementus. Papildus desmit d-elementiem (La, Hf-Hg) tajā ietilpst 14 f-elementu saime (melni simboli, no Ce līdz Lu)-lantanīdi. Tie ir ļoti līdzīgi ķīmijā. St you (galvenokārt oksidācijas stāvoklī +3) un tāpēc ne m. b. ievietots dažādās sistēmas grupas. Periodiskās sistēmas īsajā formā visi lantanīdi ir iekļauti apakšgrupā IIIa (šūna La), un to kopums tiek atšifrēts zem tabulas. Šis paņēmiens nav bez trūkumiem, jo šķiet, ka 14 elementi ir ārpus sistēmas. Periodiskās sistēmas garajās un kāpņu formās lantanīdu specifika atspoguļojas tās struktūras vispārējā fonā. Dr. perioda elementu pazīmes: 1) triādē Os Ir Pt, tikai Os eksponē maks. oksidācijas pakāpe +8; 2) At ir izteiktāks salīdzinājumā ar I metālisku. raksturs; 3) Rn maks. reaģē no cēlgāzēm, bet spēcīga radioaktivitāte apgrūtina tā ķīmiskās vielas izpēti. sv.

Septītajam periodam, tāpat kā sestajam, vajadzētu būt 32 elementiem, taču tas vēl nav pabeigts. Fr un Ra elementi resp. Ia un IIa apakšgrupas, III apakšgrupas elementu Ac analogs6. Saskaņā ar G. Seaborga (1944) aktinīdu koncepciju Ac seko 14 aktinīdu f-elementu saime (Z = 90 103). Periodiskās sistēmas īsajā formā pēdējie ir iekļauti šūnā Ac un, tāpat kā lantanīdi, ir rakstīti kā atsevišķi. rinda zem tabulas. Šis paņēmiens paredzēja noteiktas ķīmiskās vielas klātbūtni. divu f-ģimeņu elementu līdzības. Tomēr detalizēts aktinīdu ķīmijas pētījums parādīja, ka tiem ir daudz plašāks oksidācijas pakāpju diapazons, tostarp, piemēram, +7 (Np, Pu, Am). Turklāt smagajiem aktinīdiem ir raksturīga zemāku oksidācijas pakāpju stabilizēšanās (+2 vai pat +1 Md).

Ķīmijas novērtējums. Ku (Z = 104) un Ns (Z = 105) raksturs, kas sintezēts atsevišķu ļoti īslaicīgu atomu skaitā, lika secināt, ka šie elementi ir attiecīgi analogi. Hf un Ta, t.i., d-elementi, un jāievieto IV6 un V6 apakšgrupās. Chem. elementu identificēšana ar Z = 106 109 netika veikta, taču var pieņemt, ka tie pieder pie septītā perioda pārejas elementiem. Datoraprēķini liecina, ka elementi ar Z = 113 118 pieder pie p-elementiem (apakšgrupas IIIa VIIIa).