تاریخچه کشف قانون تناوبی مندلیف مختصر است. کشف قانون تناوبی توسط مندلیف. نیاز به طبقه بندی

در اینجا خواننده اطلاعاتی در مورد یکی از مهم ترین قوانینی که تاکنون وجود داشته است، پیدا خواهد کرد باز توسط انسان V زمینه علمی- قانون تناوبی مندلیف دیمیتری ایوانوویچ. شما با اهمیت و تأثیر آن بر شیمی آشنا خواهید شد و در نظر خواهید گرفت مقررات عمومی، مشخصات و جزئیات قانون دوره ای، تاریخچه کشف و مقدمات اصلی.

قانون تناوبی چیست؟

قانون تناوبی یک قانون طبیعی با ماهیت اساسی است که برای اولین بار توسط D.I. Mendeleev در سال 1869 کشف شد و خود کشف به دلیل مقایسه خواص برخی از آنها رخ داد. عناصر شیمیاییو مقادیر جرم اتمی شناخته شده در آن زمان.

مندلیف استدلال کرد که طبق قانون او، اجسام ساده و پیچیده و ترکیبات مختلف عناصر به نوع تناوبی آنها و وزن اتم آنها بستگی دارد.

قانون تناوبی در نوع خود منحصر به فرد است و این به این دلیل است که بر خلاف دیگران با معادلات ریاضی بیان نمی شود. قوانین اساسیطبیعت و کیهان از نظر گرافیکی، بیان خود را در جدول تناوبی عناصر شیمیایی پیدا می کند.

تاریخچه کشف

کشف قانون تناوبی در سال 1869 اتفاق افتاد، اما تلاش‌ها برای نظام‌بندی تمام عناصر x-th شناخته شده مدت‌ها قبل از آن آغاز شد.

اولین تلاش برای ایجاد چنین سیستمی توسط I. V. Debereiner در سال 1829 انجام شد. او تمام عناصر شیمیایی شناخته شده خود را به سه گانه طبقه بندی کرد که با نزدیکی نیمی از مجموع جرم های اتمی موجود در این گروه از سه جزء به یکدیگر مرتبط هستند. . به دنبال Debereiner، تلاش شد تا یک جدول منحصر به فرد طبقه بندی عناصر توسط A. de Chancourtois ایجاد شود، او سیستم خود را "مارپیچ زمینی" نامید و پس از او اکتاو Newlands توسط John Newlands گردآوری شد. در سال 1864، تقریباً به طور همزمان، ویلیام اولدینگ و لوتار مایر جداول ایجاد شده مستقل از یکدیگر را منتشر کردند.

قانون ادواری در 8 مارس 1869 برای بررسی به جامعه علمی ارائه شد و این اتفاق در جلسه انجمن روسیه رخ داد. دیمیتری ایوانوویچ مندلیف کشف خود را در حضور همه اعلام کرد و در همان سال کتاب درسی مندلیف "مبانی شیمی" منتشر شد که در آن جدول تناوبی ایجاد شده توسط او برای اولین بار نشان داده شد. یک سال بعد، در سال 1870، او مقاله ای نوشت و آن را به انجمن شیمی روسیه ارائه کرد، جایی که مفهوم قانون دوره ای برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1871، مندلیف در مقاله معروف خود در مورد قانون تناوبی عناصر شیمیایی شرح جامعی از مفهوم خود ارائه کرد.

سهم ارزشمندی در توسعه علم شیمی

اهمیت قانون تناوبی برای جامعه علمی در سراسر جهان بسیار زیاد است. این به دلیل این واقعیت است که کشف آن انگیزه قدرتمندی برای توسعه شیمی و سایر علوم طبیعی، به عنوان مثال، فیزیک و زیست شناسی ایجاد کرد. رابطه بین عناصر و خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آنها باز بود و همین امر درک ماهیت ساخت همه عناصر را بر اساس یک اصل ممکن کرد و باعث شکل‌گیری مدرن مفاهیم در مورد عناصر شیمیایی شد. از مواد با ساختار پیچیده و ساده

استفاده از قانون تناوبی حل مشکل پیش بینی شیمیایی و تعیین دلیل رفتار عناصر شیمیایی شناخته شده را ممکن کرد. فیزیک اتمی، از جمله انرژی هسته ای، در نتیجه همین قانون ممکن شد. این علوم به نوبه خود امکان گسترش افق های جوهره این قانون و تعمیق درک آن را فراهم کردند.

خواص شیمیایی عناصر جدول تناوبی

در اصل، عناصر شیمیایی با ویژگی های ذاتی آنها در حالت یک اتم یا یون آزاد، حل شده یا هیدراته، در یک ماده ساده و به شکلی که ترکیبات متعدد آنها می توانند تشکیل دهند، به هم متصل می شوند. با این حال، این ویژگی ها معمولاً از دو پدیده تشکیل شده است: ویژگی های مشخصه یک اتم در حالت آزاد و یک ماده ساده. انواع مختلفی از این نوع خواص وجود دارد، اما مهمترین آنها عبارتند از:

1. یونیزاسیون اتمی و انرژی آن، بسته به موقعیت عنصر در جدول، عدد ترتیبی آن.
2. میل انرژی یک اتم و یک الکترون که مانند یونیزاسیون اتمی به مکان عنصر در جدول تناوبی بستگی دارد.
3. الکترونگاتیوی یک اتم که مقدار ثابتی ندارد، اما بسته به عوامل مختلف می تواند تغییر کند.
4. شعاع اتم ها و یون ها - در اینجا، به عنوان یک قاعده، از داده های تجربی استفاده می شود که با ماهیت موجی الکترون ها در حالت حرکت همراه است.
5. اتمیزه کردن مواد ساده- شرح قابلیت های واکنش پذیری عنصر.
6. حالت های اکسیداسیون یک ویژگی رسمی هستند، اما به عنوان یکی از مهمترین ویژگی های یک عنصر ظاهر می شوند.
7. پتانسیل اکسیداسیون برای مواد ساده اندازه گیری و نشانه ای از پتانسیل یک ماده برای عمل در آن است محلول های آبیو همچنین سطح تجلی خواص ردوکس.

تناوب عناصر نوع داخلی و ثانویه

قانون تناوبی درک دیگری از مؤلفه مهم طبیعت - تناوب درونی و ثانویه را ارائه می دهد. حوزه های فوق الذکر مطالعه خواص اتمی در واقع بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که تصور می شود. این به این دلیل است که عناصر s، p، d جدول خود را تغییر می دهند ویژگی های کیفیبسته به موقعیت در دوره (دوره داخلی) و گروه (دوره ثانویه). به عنوان مثال، فرآیند داخلی انتقال عنصر s از گروه اول به عنصر هشتم به عنصر p با حداقل و حداکثر نقاط روی منحنی خط انرژی اتم یونیزه شده همراه است. این پدیده ناپایداری داخلی تناوب تغییرات در خواص یک اتم را با توجه به موقعیت آن در دوره نشان می دهد.

نتایج

اکنون خواننده درک و تعریف روشنی از قانون تناوبی مندلیف دارد و از اهمیت آن برای انسان و توسعه آگاه است. علوم مختلفو ایده ای در مورد آن دارد مقررات مدرنو تاریخچه کشف

رابرت بویل در کار خود در سال 1668 فهرستی از عناصر شیمیایی تجزیه ناپذیر ارائه کرد. در آن زمان فقط پانزده نفر بودند. در عین حال، دانشمند ادعا نکرد که غیر از عناصری که فهرست کرده است دیگر وجود ندارند و سؤال کمیت آنها همچنان باز است.

صد سال بعد، شیمیدان فرانسوی Antoine Lavoisier فهرست جدیدی از برای علم شناخته شده استعناصر ثبت نام او شامل 35 است مواد شیمیایی، که 23 مورد متعاقباً به عنوان آن عناصر بسیار تجزیه ناپذیر شناخته شدند.

جستجو برای عناصر جدید توسط شیمیدانان در سراسر جهان انجام شد و با موفقیت پیشرفت کرد. شیمیدان روسی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف نقش تعیین کننده ای در این موضوع داشت: او بود که ایده امکان رابطه بین جرم اتمی عناصر و جایگاه آنها در "سلسله مراتب" را مطرح کرد. به قول خودش، «ما باید به دنبال ... مکاتبات بین باشیم خواص فردیعناصر و وزن اتمی آنها."

با مقایسه عناصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان، مندلیف، پس از کار عظیم، سرانجام این وابستگی، ارتباط طبیعی کلی بین عناصر جداگانه، که در آن آنها به عنوان یک کل واحد ظاهر می شوند، که در آن ویژگی های هر عنصر چیزی نیست که به خودی خود وجود داشته باشد، بلکه یک پدیده به طور دوره ای و منظم تکرار می شود.

بنابراین در فوریه 1869 فرموله شد قانون دوره ای مندلیف. در همان سال در 15 اسفند گزارشی که توسط D.I. مندلیف با عنوان "رابطه خواص با وزن اتمی عناصر" توسط N.A. منشوتکین در نشست انجمن شیمی روسیه.

در همان سال، این نشریه در مجله آلمانی "Zeitschrift für Chemie" و در سال 1871 در مجله "Annalen der Chemie" انتشار مفصلی توسط D.I. مندلیف، اختصاص داده شده به کشف خود - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (الگوی دوره ای عناصر شیمیایی).

ایجاد جدول تناوبی

علیرغم اینکه این ایده مدتها پیش توسط مندلیف شکل گرفت کوتاه مدت، او برای مدت طولانی نتوانست نتیجه گیری های خود را فرموله کند. برای او مهم بود که ایده خود را در قالب یک تعمیم روشن، یک سیستم سختگیرانه و بصری ارائه دهد. همانطور که خود دی.آی. مندلیف در گفتگو با پروفسور A.A. اینوسترانتسف: "همه چیز در ذهن من جمع شد، اما نمی توانم آن را در یک جدول بیان کنم."

به گفته زندگی نامه نویسان، پس از این گفتگو، دانشمند به مدت سه روز و سه شب بدون اینکه به رختخواب برود، روی ایجاد جدول کار کرد. او گزینه های مختلفی را طی کرد که در آن عناصر می توانستند با هم ترکیب شوند تا در یک جدول سازماندهی شوند. کار با این واقعیت پیچیده بود که در زمان خلقت جدول تناوبیهمه عناصر شیمیایی برای علم شناخته شده نبودند.

در سال‌های 1869-1871، مندلیف به توسعه ایده‌های تناوبی که توسط جامعه علمی مطرح و پذیرفته شده بود، ادامه داد. یکی از مراحل معرفی مفهوم مکان یک عنصر در جدول تناوبی به عنوان مجموعه ای از خواص آن در مقایسه با ویژگی های عناصر دیگر بود.

بر این اساس و همچنین با تکیه بر نتایج به دست آمده در طول مطالعه توالی تغییرات اکسیدهای تشکیل دهنده شیشه، بود که مندلیف مقادیر جرم اتمی 9 عنصر از جمله بریلیم، ایندیم، اورانیوم و اورانیوم را تصحیح کرد. دیگران

در طول کار D.I. مندلیف به دنبال پر کردن خانه های خالی جدولی بود که جمع آوری کرده بود. در نتیجه، در سال 1870 کشف عناصر ناشناخته برای علم در آن زمان را پیش بینی کرد. مندلیف جرم های اتمی را محاسبه کرد و خواص سه عنصری را که در آن زمان هنوز کشف نشده بود توصیف کرد:

• "ekaaaluminium" - کشف شده در سال 1875، به نام گالیوم،
• "ekabora" - کشف شده در سال 1879، به نام scandium،
• "exasilicon" - کشف شده در سال 1885، به نام ژرمانیوم.

پیش‌بینی‌های بعدی او کشف هشت عنصر دیگر از جمله پلونیوم (کشف در 1898)، استاتین (کشف در 1942-1943)، تکنسیوم (کشف در 1937)، رنیم (کشف شده در سال 1925) و فرانسه (کشف در سال 1939) بود. .

در سال 1900، دیمیتری ایوانوویچ مندلیف و ویلیام رمزی به این نتیجه رسیدند که لازم است عناصر یک گروه ویژه و صفر در جدول تناوبی گنجانده شوند. امروزه این عناصر را گازهای نجیب می نامند (قبل از سال 1962 به این گازها گازهای نجیب می گفتند).

اصل سازماندهی جدول تناوبی

در جدول خود D.I. مندلیف عناصر شیمیایی را در ردیف‌هایی به ترتیب افزایش جرم مرتب کرد و طول ردیف‌ها را طوری انتخاب کرد که عناصر شیمیایی در یک ستون دارای خواص شیمیایی مشابهی باشند.

گازهای نجیب - هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون با اکراه با عناصر دیگر واکنش نشان می دهند و کم از خود نشان می دهند. فعالیت شیمیاییو بنابراین در ستون سمت راست قرار دارند.

در مقابل، عناصر ستون سمت چپ - لیتیوم، سدیم، پتاسیم و دیگران - به شدت با مواد دیگر واکنش نشان می دهند، فرآیند انفجاری است. عناصر در ستون های دیگر جدول به طور مشابه رفتار می کنند - در یک ستون این ویژگی ها مشابه هستند، اما هنگام جابجایی از یک ستون به ستون دیگر متفاوت هستند.

جدول تناوبی در اولین نسخه خود به سادگی وضعیت موجود در طبیعت را منعکس می کرد. در ابتدا، جدول به هیچ وجه توضیح نداد که چرا باید چنین باشد. و فقط با ظاهر مکانیک کوانتومیمعنای واقعی چیدمان عناصر در جدول تناوبی مشخص شد.

عناصر شیمیایی تا اورانیوم (شامل 92 پروتون و 92 الکترون) در طبیعت یافت می شود. از شماره 93 شروع می کنند عناصر مصنوعیدر شرایط آزمایشگاهی ایجاد شده است.

قانون تناوبی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف یکی از قوانین اساسی طبیعت است که وابستگی خواص عناصر شیمیایی و مواد ساده را با جرم اتمی آنها پیوند می دهد. در حال حاضر، قانون اصلاح شده است و وابستگی خواص با بار هسته اتم توضیح داده شده است.

این قانون توسط یک دانشمند روسی در سال 1869 کشف شد. مندلیف در گزارشی به کنگره انجمن شیمی روسیه آن را به جامعه علمی ارائه کرد (این گزارش توسط دانشمند دیگری تهیه شده بود، زیرا مندلیف به دستور انجمن آزاد اقتصادی سنت پترزبورگ مجبور به ترک فوری شد). در همان سال کتاب درسی "مبانی شیمی" توسط دیمیتری ایوانوویچ برای دانش آموزان منتشر شد. در آن، دانشمند خواص ترکیبات محبوب را توصیف کرد، و همچنین سعی کرد یک سیستم بندی منطقی از عناصر شیمیایی ارائه دهد. همچنین برای اولین بار جدولی با عناصر مرتب شده به صورت دوره ای به عنوان تفسیری گرافیکی از قانون تناوبی ارائه کرد. در تمام سال های بعد، مندلیف جدول خود را بهبود بخشید، به عنوان مثال، او ستونی از گازهای بی اثر را اضافه کرد که 25 سال بعد کشف شد.

جامعه علمی بلافاصله ایده های شیمیدان بزرگ روسی را حتی در روسیه نپذیرفت. اما پس از کشف سه عنصر جدید (گالیوم در سال 1875، اسکاندیم در سال 1879 و ژرمانیوم در سال 1886) که توسط مندلیف در گزارش معروف خود پیش بینی و توصیف شد، قانون تناوبی به رسمیت شناخته شد.

• یک قانون جهانی طبیعت است.
• جدولی که به صورت گرافیکی قانون را نشان می دهد، نه تنها شامل همه عناصر شناخته شده، بلکه آنهایی است که هنوز در حال کشف هستند.
• تمام اکتشافات جدید بر ارتباط قانون و جدول تأثیری نداشت. جدول در حال بهبود و تغییر است، اما ماهیت آن بدون تغییر باقی مانده است.
• این امکان را فراهم می کند که وزن اتمی و سایر خصوصیات برخی عناصر را روشن کند و وجود عناصر جدید را پیش بینی کند.
• شیمیدانان راهنمایی قابل اعتمادی در مورد چگونگی و مکان جستجوی عناصر جدید دریافت کردند. علاوه بر این، قانون اجازه می دهد تا با درجه ای از احتمال بالا، ویژگی های عناصر هنوز کشف نشده را از قبل تعیین کنید.
• نقش بزرگی در توسعه بازی کرد نه شیمی آلیدر قرن 19

تاریخچه کشف

افسانه زیبایی وجود دارد که مندلیف میز خود را در خواب دید و صبح از خواب بیدار شد و آن را نوشت. در واقع، این فقط یک افسانه است. خود دانشمند بارها گفته است که 20 سال از زندگی خود را وقف ایجاد و بهبود جدول تناوبی عناصر کرده است.

همه چیز با این واقعیت شروع شد که دیمیتری ایوانوویچ تصمیم گرفت کتاب درسی در مورد شیمی معدنی برای دانش آموزان بنویسد که در آن قصد داشت تمام دانش شناخته شده در آن لحظه را سیستماتیک کند. و طبیعتاً بر دستاوردها و اکتشافات پیشینیان تکیه می کرد. برای اولین بار توجه به رابطه بین وزن اتمی و خواص عناصر توسط شیمیدان آلمانی دوبراینر جلب شد که سعی کرد عناصر شناخته شده خود را به سه گانه با خواص و وزن مشابه تقسیم کند. یک قانون خاص. در هر سه عنصر میانیوزنی نزدیک به میانگین حسابی دو عنصر افراطی داشت. بنابراین دانشمند توانست پنج گروه را تشکیل دهد، به عنوان مثال، Li-Na-K. Cl–Br–I. اما اینها همه عناصر شناخته شده نبودند. علاوه بر این، این سه عنصر به وضوح فهرست عناصر با ویژگی‌های مشابه را کامل نمی‌کنند. تلاش‌هایی برای یافتن یک الگوی کلی بعدها توسط آلمانی‌ها Gmelin و von Pettenkofer، J. Dumas و de Chancourtois فرانسوی و Newlands و Odling انگلیسی انجام شد. دانشمند آلمانی مایر بیش از همه پیشرفت کرد، که در سال 1864 جدولی بسیار شبیه به جدول تناوبی تهیه کرد، اما فقط 28 عنصر داشت، در حالی که 63 عنصر قبلاً شناخته شده بود.

مندلیف برخلاف اسلاف خود موفق شد جدولی تهیه کنید که شامل تمام عناصر شناخته شده است که بر اساس یک سیستم خاص مرتب شده اند. در همان زمان، او تعدادی سلول را خالی گذاشت و وزن اتمی برخی عناصر را تقریباً محاسبه کرد و خواص آنها را توصیف کرد. علاوه بر این، دانشمند روسی شجاعت و آینده نگری را داشت که اعلام کند قانونی که کشف کرد یک قانون جهانی طبیعت است و آن را "قانون تناوبی" نامید. با گفتن «الف»، جلو رفت و وزن اتمی عناصری را که در جدول نمی گنجیدند تصحیح کرد. با بررسی دقیق تر، معلوم شد که اصلاحات او درست بوده است و کشف عناصر فرضی که او توصیف کرد، تأیید نهایی صحت قانون جدید شد: عمل صحت نظریه را ثابت کرد.

هر چیز مادی که در طبیعت ما را احاطه کرده باشد، چه باشد اشیاء فضایی، اشیاء معمولی زمینی یا موجودات زنده، از مواد تشکیل شده است. انواع زیادی از آنها وجود دارد. حتی در زمان های قدیم، مردم متوجه می شدند که نه تنها می توانند وضعیت فیزیکی خود را تغییر دهند، بلکه می توانند به مواد دیگری تبدیل شوند که دارای خواص متفاوتی نسبت به مواد اولیه هستند. اما مردم بلافاصله قوانینی را که بر اساس آن چنین دگرگونی های ماده رخ می دهد درک نکردند. برای این کار لازم بود که اساس ماده به درستی شناسایی و عناصر موجود در طبیعت طبقه بندی شود. این امر تنها در اواسط قرن نوزدهم با کشف قانون تناوبی ممکن شد. تاریخچه ایجاد آن D.I. پیش از ماندلیف ها سال ها کار انجام شد و شکل گیری این نوع دانش با تجربه چند صد ساله همه بشریت تسهیل شد.

پایه های علم شیمی چه زمانی گذاشته شد؟

صنعتگران دوران باستان در ریخته گری و ذوب فلزات مختلف کاملاً موفق بودند و اسرار زیادی از تغییر شکل آنها را می دانستند. آنها دانش و تجربه خود را به فرزندان خود منتقل کردند که تا قرون وسطی از آنها استفاده کردند. اعتقاد بر این بود که تبدیل فلزات پایه به فلزات با ارزش کاملاً امکان پذیر است که در واقع تا قرن شانزدهم وظیفه اصلی شیمیدانان بود. در اصل، چنین ایده ای همچنین حاوی ایده های فلسفی و عرفانی دانشمندان یونان باستان بود که همه مواد از "عناصر اولیه" خاصی ساخته شده اند که می توانند به یکدیگر تبدیل شوند. علیرغم بدوی ظاهری این رویکرد، در تاریخ کشف قانون تناوبی نقش داشت.

نوش جان و تنتور سفید

در حالی که کیمیاگران در جستجوی اصل اساسی بودند، به وجود دو ماده خارق العاده اعتقاد راسخ داشتند. یکی از آنها سنگ فلسفی افسانه ای بود که به آن اکسیر حیات یا نوش دارو نیز می گویند. اعتقاد بر این بود که چنین درمانی نه تنها راهی بی خطر برای تبدیل جیوه، سرب، نقره و سایر مواد به طلا است، بلکه به عنوان یک داروی جهانی معجزه آسا عمل می کند که هر بیماری انسانی را درمان می کند. عنصر دیگری به نام تنتور سفید چندان مؤثر نبود، اما دارای توانایی تبدیل مواد دیگر به نقره بود.

با بیان پیشینه کشف قانون تناوبی، نمی توان به دانش انباشته شده توسط کیمیاگران اشاره نکرد. آنها نمونه ای از تفکر نمادین را به تصویر می کشند. نمایندگان این علم نیمه عرفانی مدل شیمیایی خاصی از جهان و فرآیندهای رخ داده در آن در سطح کیهانی ایجاد کردند. آنها در تلاش برای درک ماهیت همه چیز، تکنیک های آزمایشگاهی، تجهیزات و اطلاعات مربوط به ظروف شیشه ای شیمیایی را با دقت و دقت فراوان در انتقال تجربیات خود به همکاران و فرزندانشان با جزئیات بسیار ثبت کردند.

نیاز به طبقه بندی

مقدار قابل توجهی از اطلاعات در مورد طیف گسترده ای از عناصر شیمیایی به قرن 19به اندازه کافی انباشته شده بود که نیاز و تمایل طبیعی دانشمندان را برای نظام‌بندی آنها ایجاد کرد. اما برای انجام چنین طبقه بندی، داده های تجربی اضافی مورد نیاز بود، و همچنین دانش نه عرفانی، بلکه واقعی در مورد ساختار مواد و جوهر اساس ساختار ماده، که هنوز وجود نداشت. علاوه بر این، اطلاعات موجود در مورد معنای توده های اتمی عناصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان، که بر اساس آن سیستم سازی انجام شد، دقیق نبود.

اما تلاش‌هایی برای طبقه‌بندی در میان دانشمندان علوم طبیعی بارها و بارها قبل از تحقق انجام شد ذات واقعیچیزهایی که اکنون اساس را تشکیل می دهند علم مدرن. و بسیاری از دانشمندان در این راستا کار کردند. در تشریح اجمالی پیش نیازهای کشف قانون تناوبی مندلیف، ذکر نمونه هایی از این گونه ترکیبات عناصر خالی از لطف نیست.

سه گانه

دانشمندان آن زمان احساس می کردند که خواصی که توسط طیف گسترده ای از مواد نشان داده می شود بدون شک به بزرگی جرم اتمی آنها بستگی دارد. شیمیدان آلمانی یوهان دوبراینر با درک این موضوع، سیستم خود را برای طبقه بندی عناصری که اساس ماده را تشکیل می دهند، پیشنهاد کرد. این اتفاق در سال 1829 رخ داد. و این رویداد یک پیشرفت کاملاً جدی در علم برای آن دوره از توسعه آن و همچنین مرحله مهمی در تاریخ کشف قانون تناوبی بود. دوبراینر عناصر شناخته شده را در جوامع متحد کرد و نام "سه گانه" را به آنها داد. طبق سیستم موجود، جرم عناصر بیرونی برابر با میانگین مجموع جرم‌های اتمی عضو گروهی بود که بین آنها قرار داشت.

تلاش برای گسترش مرزهای سه گانه

کاستی های کافی در سیستم دوبراینر ذکر شده وجود داشت. به عنوان مثال، در زنجیره باریم، استرانسیوم و کلسیم، منیزیم مشابه ساختار و خواص وجود نداشت. و در جامعه تلوریم، سلنیوم و گوگرد اکسیژن کافی وجود نداشت. بسیاری از مواد مشابه دیگر نیز نمی توانند بر اساس سیستم سه گانه طبقه بندی شوند.

بسیاری از شیمیدانان دیگر سعی کردند این ایده ها را توسعه دهند. به طور خاص، دانشمند آلمانی لئوپولد گملین، به دنبال گسترش چارچوب "سفید"، گسترش گروه های عناصر طبقه بندی شده، توزیع آنها به ترتیب وزن های معادل و الکترونگاتیوی عناصر بود. ساختارهای آن نه تنها سه‌گانه‌ها، بلکه تترادها و پنج‌گانه‌ها را نیز تشکیل می‌دادند، اما شیمیدان آلمانی هرگز نتوانست ماهیت قانون تناوبی را درک کند.

اسپیرال د شانکورتوا

حتی بیشتر مدار پیچیدهساخت عناصر توسط الکساندر د شانکورتوا اختراع شد. او آنها را روی صفحه ای که به صورت استوانه ای نورد شده بود قرار داد و آنها را به صورت عمودی با شیب 45 درجه به ترتیب افزایش جرم اتمی توزیع کرد. همانطور که انتظار می رود، در امتداد خطوط موازی با محور یک حجمی معین شکل هندسی، موادی با خواص مشابه باید مکان یابی می شدند.

اما در واقعیت ، یک طبقه بندی ایده آل کار نمی کند ، زیرا گاهی اوقات عناصر کاملاً نامرتبط در یک عمود قرار می گیرند. به عنوان مثال، در کنار فلزات قلیایی، منگنز رفتار شیمیایی کاملاً متفاوتی داشت. و همان "شرکت" شامل گوگرد، اکسیژن و عنصر تیتانیوم بود که اصلاً شبیه آنها نیست. با این حال، طرح مشابهی نیز سهم خود را داشت و جای خود را در تاریخ کشف قانون تناوبی گرفت.

تلاش های دیگر برای ایجاد طبقه بندی

به دنبال مواردی که شرح داده شد، جان نیولندز سیستم طبقه بندی خود را پیشنهاد کرد و اشاره کرد که هر هشتم عضو سری حاصل شباهت هایی را در خواص عناصر چیده شده مطابق با افزایش جرم اتمی نشان می دهد. به ذهن دانشمند رسید که الگوی کشف شده را با ساختار چینش اکتاوهای موسیقی مقایسه کند. در همان زمان، او به هر یک از عناصر شماره سریال خود را اختصاص داد و آنها را در ردیف های افقی مرتب کرد. اما چنین طرحی دوباره ایده آل نبود و در محافل علمی با شک و تردید ارزیابی شد.

از 1964 تا 1970 جداول سازماندهی عناصر شیمیایی نیز توسط Odling و Meyer ایجاد شد. اما این گونه تلاش ها باز هم اشکالاتی داشت. همه اینها در آستانه کشف قانون تناوبی توسط مندلیف اتفاق افتاد. و برخی از آثار با تلاش های ناقص در طبقه بندی حتی پس از ارائه جدولی که تا به امروز از آن استفاده می کنیم به جهانیان منتشر شد.

بیوگرافی مندلیف

دانشمند برجسته روسی در سال 1834 در شهر توبولسک در خانواده یک مدیر ورزشگاه متولد شد. علاوه بر او، شانزده برادر و خواهر دیگر نیز در خانه بودند. دیمیتری ایوانوویچ از توجه محروم نبود ، زیرا کوچکترین بچه ها ، دیمیتری ایوانوویچ از سنین بسیار پایین همه را با توانایی های خارق العاده خود شگفت زده کرد. پدر و مادرش با وجود سختی ها سعی کردند بهترین ها را به او بدهند آموزش بهتر. بنابراین، مندلیف ابتدا از یک سالن ورزشی در توبولسک و سپس از انستیتوی آموزشی در پایتخت فارغ التحصیل شد، در حالی که علاقه عمیقی به علم در روح خود داشت. و نه تنها به شیمی، بلکه به فیزیک، هواشناسی، زمین شناسی، فناوری، ساخت ابزار، هوانوردی و دیگران.

به زودی مندلیف از پایان نامه خود دفاع کرد و دانشیار دانشگاه سنت پترزبورگ شد و در آنجا در مورد شیمی آلی سخنرانی کرد. او در سال 1865 پایان نامه دکترای خود را با موضوع "در مورد ترکیب الکل با آب" به همکارانش ارائه کرد. سالی که قانون تناوبی کشف شد، سال 1969 بود. اما پیش از این دستاورد 14 سال کار سخت بود.

درباره کشف بزرگ

دیمیتری ایوانوویچ با در نظر گرفتن خطاها، نادرستی ها و همچنین تجربه مثبت همکارانش، توانست عناصر شیمیایی را به راحت ترین روش سیستماتیک کند. او همچنین متوجه وابستگی دوره ای خواص ترکیبات و مواد ساده، شکل آنها به مقدار جرم اتمی شد، که در فرمول قانون تناوبی مندلیف بیان شده است.

اما متأسفانه چنین ایده های مترقی بلافاصله در قلب دانشمندان روسی که این نوآوری را بسیار محتاطانه پذیرفتند، پاسخی پیدا نکرد. و در میان شخصیت های علوم خارجی، به ویژه در انگلستان و آلمان، قانون مندلیف سرسخت ترین مخالفان خود را پیدا کرد. اما خیلی زود اوضاع تغییر کرد. دلیلش چی بود؟ شجاعت درخشان دانشمند بزرگ روسی مدتی بعد به عنوان شاهدی بر توانایی درخشان او در آینده نگری علمی در جهان ظاهر شد.

عناصر جدید در شیمی

کشف قانون تناوبی و ساختار جدول تناوبی که توسط او ایجاد شد، نه تنها امکان نظام‌بندی مواد را فراهم کرد، بلکه پیش‌بینی‌هایی درباره حضور بسیاری از عناصر ناشناخته در طبیعت در آن زمان نیز انجام داد. به همین دلیل است که مندلیف موفق شد آنچه را که پیش از او دانشمندان دیگر قادر به انجام آن نبوده بودند، در عمل پیاده کند.

فقط پنج سال گذشت و حدس ها شروع به تأیید کردند. Lecoq de Boisbaudran فرانسوی فلز جدیدی کشف کرد که نام آن را گالیم گذاشت. مشخص شد که خواص آن بسیار شبیه به eka-aluminium پیش بینی شده توسط مندلیف در تئوری است. با اطلاع از این موضوع ، نمایندگان دنیای علمی آن زمان حیرت زده شدند. اما همین حقایق شگفت انگیزاصلا تمام نشده سپس نیلسون سوئدی اسکاندیم را کشف کرد که آنالوگ فرضی آن اکابور بود. و دوقلوی اکا سیلیسیم ژرمانیوم بود که توسط وینکلر کشف شد. از آن زمان، قانون مندلیف شروع به جا انداختن کرد و حامیان بیشتری پیدا کرد.

حقایق جدید آینده نگری درخشان

خالق آنچنان تحت تأثیر زیبایی ایده خود قرار گرفت که بر عهده خود فرضیاتی گذاشت که اعتبار آنها بعداً با درخشان ترین تجربه عملی تأیید شد. اکتشافات علمی. به عنوان مثال، مندلیف برخی از مواد را در جدول خود قرار داد که اصلاً مطابق با افزایش جرم اتمی نبودند. او پیش بینی کرد که تناوب به معنای عمیق تر نه تنها در ارتباط با افزایش وزن اتمی عناصر، بلکه به دلیل دیگری نیز مشاهده می شود. دانشمند بزرگ حدس زد که جرم یک عنصر به مقدار ذرات بنیادی بیشتری در ساختار آن بستگی دارد.

بنابراین، قانون تناوبی به نوعی نمایندگان علم را بر آن داشت تا در مورد اجزای اتم فکر کنند. و دانشمندان قرن بیستم به زودی - قرن اکتشافات بزرگ - بارها متقاعد شدند که خواص عناصر به بزرگی بارهای هسته اتم و ساختار پوسته الکترونیکی آن بستگی دارد.

قانون دوره ای و مدرنیته

جدول تناوبی، در حالی که در هسته خود بدون تغییر باقی ماند، متعاقباً بارها تکمیل و تغییر یافت. این به اصطلاح گروه صفر از عناصر را تشکیل داد که شامل گازهای بی اثر است. مشکل قرار دادن عناصر کمیاب خاکی نیز با موفقیت حل شد. اما علیرغم اضافات، اهمیت کشف قانون تناوبی مندلیف در نسخه اصلی آن بسیار دشوار است.

بعدها، با پدیده رادیواکتیویته، دلایل موفقیت چنین سیستم سازی و همچنین تناوب بودن خواص عناصر مواد مختلف کاملاً درک شد. به زودی ایزوتوپ های عناصر رادیواکتیو نیز جای خود را در این جدول پیدا کردند. مبنای طبقه بندی اعضای سلولی متعدد عدد اتمی بود. و در اواسط قرن بیستم، توالی آرایش عناصر در جدول، بسته به پر شدن مدارهای اتم ها با الکترون هایی که با سرعت بسیار زیاد در اطراف هسته حرکت می کنند، سرانجام توجیه شد.

در زمستان 1867-1868، مندلیف شروع به نوشتن کتاب درسی "مبانی شیمی" کرد و بلافاصله در نظام مند کردن مطالب واقعی با مشکلاتی مواجه شد. او در اواسط فوریه 1869، با تأمل در ساختار کتاب درسی، به تدریج به این نتیجه رسید که خواص مواد ساده (و این شکل وجود عناصر شیمیایی در حالت آزاد است) و جرم اتمی عناصر با یکدیگر مرتبط هستند. یک الگوی خاص

مندلیف از تلاش های پیشینیان خود برای چیدمان عناصر شیمیایی به ترتیب افزایش جرم اتمی و حوادثی که در این مورد به وجود آمد اطلاع چندانی نداشت. به عنوان مثال، او تقریباً هیچ اطلاعاتی در مورد کار Chancourtois، Newlands و Meyer نداشت.

مرحله تعیین کننده افکار او در 1 مارس 1869 (14 فوریه به سبک قدیمی) فرا رسید. یک روز قبل، مندلیف درخواست مرخصی به مدت ده روز برای بررسی کارخانه های لبنی پنیر آرتل در استان Tver نوشت: او نامه ای با توصیه هایی برای مطالعه تولید پنیر از A.I Khodnev، یکی از رهبران جامعه آزاد اقتصادی دریافت کرد.

آن روز در سن پترزبورگ هوا ابری و یخبندان بود. درختان باغ دانشگاه، جایی که پنجره های آپارتمان مندلیف مشرف بود، در باد می ترکیدند. در حالی که هنوز در رختخواب بود، دیمیتری ایوانوویچ یک لیوان شیر گرم نوشید، سپس بلند شد، صورت خود را شست و به صبحانه رفت. او در روحیه فوق العاده ای بود.

در هنگام صبحانه، مندلیف یک ایده غیرمنتظره داشت: مقایسه جرم اتمی مشابه عناصر شیمیایی مختلف و خواص شیمیایی آنها.

بدون دوبار فکر کردن، سمت عقبدر نامه های خودنف، او نمادهای کلر کلر و پتاسیم K را با جرم اتمی نسبتاً نزدیک، به ترتیب برابر با 35.5 و 39 یادداشت کرد (تفاوت فقط 3.5 واحد است). در همان نامه، مندلیف نمادهای عناصر دیگر را ترسیم کرد و به دنبال جفت‌های مشابه «پارادوکسیکال» در میان آنها بود: فلوئور F و سدیم سدیم، برم Br و روبیدیم Rb، ید I و سزیم Cs، که اختلاف جرم از 4.0 به 5.0 افزایش می‌یابد. و سپس تا 6.0. مندلیف در آن زمان نمی توانست بداند که "منطقه نامحدود" بین غیر فلزات و فلزات آشکار حاوی عناصر - گازهای نجیب است که کشف آنها متعاقباً جدول تناوبی را به طور قابل توجهی تغییر می دهد.

بعد از صبحانه، مندلیف خود را در دفترش حبس کرد. او یک بسته را بیرون آورد کارت ویزیتو شروع به نوشتن در سمت عقب آنها نمادهای عناصر و خواص شیمیایی اصلی آنها کرد.

پس از مدتی، خانواده صدایی را شنیدند که می آمد: "اوه، من آنها را شکست خواهم داد!" این تعجب ها به این معنی بود که دیمیتری ایوانوویچ الهام بخش خلاقانه ای داشت.

مندلیف با هدایت مقادیر جرم اتمی و خواص مواد ساده ای که توسط اتم های همان عنصر تشکیل شده است، کارت ها را از یک ردیف افقی به ردیف دیگر منتقل کرد. یک بار دیگر، دانش کامل از شیمی معدنی به کمک او آمد. به تدریج، شکل جدول تناوبی عناصر شیمیایی آینده شروع به ظهور کرد.

بنابراین، ابتدا یک کارت با عنصر بریلیوم بی ( جرم اتمی 14) در کنار کارت عنصر آلومینیوم Al (جرم اتمی 27.4)، طبق سنت آن زمان، بریلیم را با آنالوگ آلومینیوم اشتباه گرفت. با این حال، پس از مقایسه خواص شیمیایی، بریلیم را بر منیزیم منیزیم قرار داد. او با تردید به مقدار پذیرفته شده جرم اتمی بریلیم، آن را به 9.4 تغییر داد و فرمول اکسید بریلیم را از Be2O3 به BeO (مانند اکسید منیزیم MgO) تغییر داد. به هر حال، مقدار "تصحیح" جرم اتمی بریلیم تنها ده سال بعد تأیید شد. او در موارد دیگر نیز به همان جسارت عمل می کرد.

به تدریج، دمیتری ایوانوویچ به این نتیجه نهایی رسید که عناصری که به ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب شده اند، تناوب واضحی از فیزیکی و خواص شیمیایی.

مندلیف در طول روز روی سیستم عناصر کار می کرد و برای مدت کوتاهی با دخترش اولگا بازی می کرد و ناهار و شام می خورد.

در شامگاه اول مارس 1869، جدولی را که گردآوری کرده بود، کاملاً بازنویسی کرد و با عنوان «تجربه سیستمی از عناصر بر اساس وزن اتمی و شباهت شیمیایی آنها»، آن را به چاپخانه فرستاد و برای حروفچین ها یادداشت هایی تهیه کرد. و قرار دادن تاریخ "17 فوریه 1869" (سبک قدیمی).

اینگونه بود که قانون تناوبی کشف شد که فرمول مدرن آن به شرح زیر است: "خواص مواد ساده و همچنین شکل ها و خواص ترکیبات عناصر به طور دوره ای به بار هسته اتم های آنها وابسته است. ”

مندلیف در آن زمان تنها 35 سال داشت.

مندلیف برگه های چاپ شده با جدول عناصر را برای بسیاری از شیمیدانان داخلی و خارجی فرستاد و تنها پس از آن سن پترزبورگ را برای بازرسی کارخانه های پنیر ترک کرد.

قبل از ترک، او هنوز هم موفق شد نسخه خطی مقاله "رابطه خواص با وزن اتمی عناصر" را به N.A. Menshutkin، شیمیدان آلی و مورخ آینده شیمی - برای انتشار در مجله انجمن شیمی روسیه و برای ارتباط در جلسه آتی جامعه.

در 18 مارس 1869، منشوتکین، که در آن زمان منشی شرکت بود، از طرف مندلیف گزارش کوتاهی درباره قانون دوره ای ارائه کرد. این گزارش در ابتدا توجه زیادی از سوی شیمیدانان را جلب نکرد و رئیس انجمن شیمی روسیه، آکادمیک نیکولای زینین (1812-1880) اظهار داشت که مندلیف کاری را که یک محقق واقعی باید انجام دهد انجام نمی دهد. درست است، دو سال بعد، پس از خواندن مقاله دیمیتری ایوانوویچ "سیستم طبیعی عناصر و کاربرد آن برای نشان دادن خواص برخی عناصر"، زینین نظر خود را تغییر داد و به مندلیف نوشت: "ارتباطات بسیار، بسیار خوب، بسیار عالی، حتی سرگرم کننده. برای خواندن، خداوند به شما در تأیید تجربی نتیجه گیری های شما موفق باشد.

پس از کشف قانون تناوبی، مندلیف کارهای بیشتری برای انجام دادن داشت. دلیل تغییر دوره‌ای در خواص عناصر ناشناخته باقی ماند و ساختار خود سیستم تناوبی، که در آن ویژگی‌ها از طریق هفت عنصر در هشتم تکرار شدند، قابل توضیح نبود. با این حال، اولین پرده رمز و راز از این اعداد برداشته شد: در دوره دوم و سوم سیستم هر کدام دقیقاً هفت عنصر وجود داشت.

مندلیف همه عناصر را به ترتیب افزایش جرم اتمی قرار نداد. در برخی موارد او بیشتر با شباهت خواص شیمیایی هدایت می شد. بنابراین، جرم اتمی کبالت Co بزرگتر از نیکل نیکل است و تلوریم Te نیز از ید I بیشتر است، اما مندلیف آنها را به ترتیب Co - Ni، Te - I قرار داد و نه برعکس. در غیر این صورت، تلوریم در گروه هالوژن قرار می گیرد و ید یکی از بستگان سلنیوم Se می شود.

مهمترین نکته در کشف قانون تناوبی، پیش بینی وجود عناصر شیمیایی است که هنوز کشف نشده اند. در زیر آلومینیوم Al، مندلیف مکانی را برای آنالوگ خود "eka-aluminium"، در زیر بور B - برای "eca-boron"، و زیر سیلیکون Si - برای "eca-سیلیکون" باقی گذاشت. این همان چیزی است که مندلیف آن را عناصر شیمیایی هنوز کشف نشده می نامد. او حتی نمادهای El، Eb و Es را به آنها داد.

در مورد عنصر "exasilicon" ، مندلیف نوشت: "به نظر من جالب ترین فلزات بدون شک از دست رفته فلزی است که متعلق به گروه IV از آنالوگ های کربن است، یعنی به ردیف III بلافاصله پس از سیلیکون، و بنابراین ما او را اکاسیلیسیوم می نامیم." در واقع، این عنصر هنوز کشف نشده قرار بود به نوعی "قفل" تبدیل شود که دو غیرفلز معمولی - کربن C و سیلیکون Si - را با دو فلز معمولی - قلع Sn و سرب سرب متصل می کند.

همه شیمیدانان خارجی بلافاصله اهمیت کشف مندلیف را درک نکردند. در دنیای ایده های جا افتاده بسیار تغییر کرد. بنابراین، شیمیدان فیزیک آلمانی ویلهلم استوالد، برنده جایزه آینده جایزه نوبل، استدلال کرد که این قانون نبود که کشف شد، بلکه اصل طبقه بندی "چیزی نامطمئن" بود. شیمیدان آلمانی رابرت بونسن، که دو عنصر قلیایی جدید، روبیدیم Rb و سزیم Cs را در سال 1861 کشف کرد، نوشت که مندلیف شیمیدانان را به «دنیای دور از ذهن انتزاعات ناب» برد.

هرمان کولبه، استاد دانشگاه لایپزیگ، کشف مندلیف را در سال 1870 "نظری" خواند. کلبه با بی ادبی و رد دیدگاه های نظری جدید در شیمی متمایز بود. به ویژه او از مخالفان نظریه ساختار بود ترکیبات آلیو در یک زمان به شدت به مقاله Jacob van't Hoff "شیمی در فضا" حمله کرد. وانت هاف بعداً اولین نفر برای تحقیقات خود شد برنده جایزه نوبل. اما کولبه پیشنهاد کرد که محققانی مانند وانت هاف «دانشمندان واقعی را از صفوف حذف کنند و آنها را در اردوگاه معنوی گرایان ثبت نام کنند»!

هر سال قانون تناوبی همه چیز را تسخیر می کرد تعداد بزرگترحامیان، و کاشف آن به طور فزاینده ای شناخته می شود. بازدیدکنندگان عالی رتبه در آزمایشگاه مندلیف از جمله حتی ظاهر شدند گراند دوککنستانتین نیکولاویچ، مدیر بخش دریایی.