Kdo je izumil tabelo kemičnih elementov. Zgodovina nastanka in razvoja. In vse mu je uspelo postaviti na svoje mesto

Odpiranje periodnega sistema kemični elementi je postal eden pomembnih mejnikov v zgodovini razvoja kemije kot znanosti. Odkritelj mize je bil Rus znanstvenik Dmitry Mendelejev. Izjemen znanstvenik s širokim znanstvenim pogledom je uspel združiti vse ideje o naravi kemičnih elementov v en sam skladen koncept.

O zgodovini odpiranja mize periodični elementi, zanimiva dejstva povezane z odkritjem novih elementov in ljudskimi zgodbami, ki so obkrožale Mendelejeva in tabelo kemičnih elementov, ki jih je ustvaril, vam bo M24.RU povedal v tem članku.

Zgodovina odpiranja mize

Do sredine 19. stoletja je bilo odkritih 63 kemičnih elementov in znanstveniki po vsem svetu so večkrat poskušali združiti vse obstoječe elemente v en koncept. Predlagano je bilo, da se elementi razporedijo po naraščajoči atomski masi in jih razdelijo v skupine glede na podobne kemijske lastnosti.

Leta 1863 je kemik in glasbenik John Alexander Newland predlagal svojo teorijo, ki je predlagal razporeditev kemijskih elementov, podobno tisti, ki jo je odkril Mendelejev, vendar znanstvena skupnost znanstvenikovega dela ni jemala resno zaradi dejstva, da je avtor odnesel z iskanjem harmonije in povezovanjem glasbe s kemijo.

Leta 1869 je Mendelejev objavil svoj diagram periodnega sistema v Journal of the Russian Chemical Society in poslal obvestilo o odkritju vodilnim svetovnim znanstvenikom. Kasneje je kemik shemo več kot enkrat izpopolnil in izboljšal, dokler ni dobila običajnega videza.

Bistvo odkritja Mendelejeva je v tem, da z večanjem atomske mase kemijske lastnosti elementi se ne spreminjajo monotono, ampak periodično. Po določenem številu elementov z različnimi lastnostmi se lastnosti začnejo ponavljati. Tako je kalij podoben natriju, fluor je podoben kloru, zlato pa srebru in bakru.

Leta 1871 je Mendelejev ideje končno združil v periodični zakon. Znanstveniki so napovedali odkritje več novih kemičnih elementov in opisali njihove kemične lastnosti. Kasneje so bili kemikovi izračuni popolnoma potrjeni - galij, skandij in germanij so popolnoma ustrezali lastnostim, ki jim jih je pripisal Mendelejev.

Zgodbe o Mendelejevu

Gravura, ki prikazuje Mendelejeva. Foto: ITAR-TASS

O slavnem znanstveniku in njegovih odkritjih je bilo veliko zgodb. Ljudje v tistem času niso imeli veliko razumevanja za kemijo in so verjeli, da je študij kemije nekaj podobnega, kot če bi dojenčkom jedli juho in jim kradli. industrijsko merilo. Zato so Mendelejevove dejavnosti hitro pridobile množico govoric in legend.

Ena od legend pravi, da je Mendelejev v sanjah odkril tabelo kemičnih elementov. To pa ni edini primer, o svojem odkritju je spregovoril tudi August Kekule, ki je sanjal o formuli benzenskega obroča. Vendar se je Mendelejev kritikom le nasmejal. »O tem sem razmišljal morda dvajset let, vi pa rečete: sedel sem in nenadoma ... je storjeno!« je o svojem odkritju nekoč dejal znanstvenik.

Druga zgodba pripisuje Mendelejevu odkritje vodke. Leta 1865 je veliki znanstvenik zagovarjal svojo disertacijo na temo "Diskurz o kombinaciji alkohola z vodo", kar je takoj povzročilo novo legendo. Kemikovi sodobniki so se smejali, češ da znanstvenik »dobro ustvarja pod vplivom alkohola v kombinaciji z vodo«, naslednje generacije pa so Mendelejeva že imenovale odkritelj vodke.

Smejali so se tudi znanstvenikovemu življenjskemu slogu, predvsem pa dejstvu, da je Mendelejev opremil svoj laboratorij v duplu ogromnega hrasta.

Sodobniki so se norčevali tudi iz Mendelejevove strasti do kovčkov. Znanstvenik je bil med neprostovoljno nedejavnostjo v Simferopolu prisiljen krajšati čas s tkanjem kovčkov. Kasneje je samostojno izdeloval kartonske posode za potrebe laboratorija. Kljub očitno "amaterski" naravi tega hobija so Mendelejeva pogosto imenovali "mojster kovčkov".

Odkritje radija

Ena najbolj tragičnih in hkrati slavnih strani v zgodovini kemije in pojav novih elementov v periodnem sistemu je povezana z odkritjem radija. Nov kemični element sta odkrila zakonca Marie in Pierre Curie, ki sta ugotovila, da so odpadki, ki ostanejo po ločevanju urana iz uranove rude, bolj radioaktivni kot čisti uran.

Ker takrat nihče ni vedel, kaj je radioaktivnost, so govorice novemu elementu hitro pripisale zdravilne lastnosti in sposobnost, da ozdravi skoraj vse. znan znanosti bolezni. V sestavo je bil vključen radij prehrambeni izdelki, zobne paste, kreme za obraz. Bogati so nosili ure, katerih številčnice so bile pobarvane z barvo, ki je vsebovala radij. Radioaktivni element je bil priporočen kot sredstvo za izboljšanje moči in lajšanje stresa.

Takšna "proizvodnja" se je nadaljevala dvajset let - vse do tridesetih let dvajsetega stoletja, ko so znanstveniki odkrili prave lastnosti radioaktivnosti in ugotovili, kako uničujoč učinek ima sevanje na človeško telo.

Marie Curie je umrla leta 1934 zaradi radiacijske bolezni, ki jo je povzročila dolgotrajna izpostavljenost radiju.

Nebulium in Coronium

Periodni sistem ni le uredil kemičnih elementov v en sam harmoničen sistem, temveč je omogočil tudi napoved številnih odkritij novih elementov. Hkrati so bili nekateri kemični "elementi" priznani kot neobstoječi na podlagi tega, da se ne ujemajo s konceptom periodičnega zakona. Najbolj znana zgodba je »odkritje« novih elementov nebulija in koronijuma.

Pri raziskovanju sončno ozračje astronomi so odkrili spektralne črte, ki jih niso mogli identificirati z nobenim kemičnim elementom, znanim na zemlji. Znanstveniki so predlagali, da te črte pripadajo novemu elementu, ki se imenuje koronij (ker so bile črte odkrite med preučevanjem "korone" Sonca - zunanje plasti zvezdne atmosfere).

Nekaj ​​let pozneje so astronomi med preučevanjem spektrov plinskih meglic prišli do novega odkritja. Odkrite črte, ki jih spet ni bilo mogoče identificirati z ničemer zemeljskim, so pripisali drugemu kemičnemu elementu - nebuliju.

Odkritja so bila kritizirana, ker v Mendelejevem periodnem sistemu ni bilo več prostora za elemente z lastnostmi nebulija in koronijuma. Po preverjanju je bilo ugotovljeno, da je nebulij navaden zemeljski kisik, koronij pa visoko ionizirano železo.

Naj opozorimo, da so ga danes v moskovski Centralni hiši znanstvenikov Ruske akademije znanosti slovesno odprli znanstveniki iz Dubne pri Moskvi.

Gradivo je bilo ustvarjeno na podlagi informacij iz odprtih virov. Pripravil Vasilij Makagonov

Na gimnaziji je D.I. Mendelejev sprva študiral povprečno. V trimesečnih poročilih, ohranjenih v njegovem arhivu, je veliko zadovoljivih ocen, več pa jih je v nižjih in srednjih razredih. V srednji šoli se je D.I. Mendelejev začel zanimati za fizične in matematične vede, pa tudi za zgodovino in geografijo, zanimala pa ga je tudi zgradba vesolja. Postopoma so uspehi mladega dijaka rasli v njegovem maturitetnem spričevalu, ki ga je prejel 14. julija 1849. bili sta le dve zadovoljivi oceni: iz božjega prava (predmet, ki ga ni maral) in iz ruske književnosti (pri tem predmetu ni mogla biti dobra ocena, saj je Mendelejev malo vedel cerkvenoslovanski jezik). Gimnazija je v duši D.I. Mendelejeva pustila veliko svetlih spominov na učitelje: o Petru Pavloviču Eršovu - (avtorju pravljice "Mali grbavec"), ki je bil najprej mentor, nato direktor gimnazije v Tobolsku; o I.K.Rummelu - (učitelj fizike in matematike), ki mu je razkril načine razumevanja narave. Poletje 1850 minil v težavah. Sprva je D.I. Mendeleev predložil dokumente Medicinsko-kirurški akademiji, vendar ni opravil prvega preizkusa - prisotnosti v anatomskem gledališču. Mama mi je predlagala drugo pot – postati učiteljica. Toda sprejem v Glavni pedagoški inštitut je potekal leto kasneje in natančno leta 1850. sprejema ni bilo. Na srečo je peticija učinkovala, vpisan je bil v zavod na državni podpori. Že v drugem letniku se je Dmitrij Ivanovič začel zanimati za laboratorijske vaje in zanimiva predavanja.

Leta 1855 je D.I. Mendelejev briljantno diplomiral na inštitutu z zlato medaljo. Prejel je naziv višjega učitelja. 27. avgust 1855 Mendelejev je prejel dokumente, ki so ga imenovali za višjega učitelja v Simferopolu. Dmitrij Ivanovič veliko dela: poučuje matematiko, fiziko, biologijo, fizična geografija. V dveh letih je objavil 70 člankov v časopisu Ministrstva za javno prosveto.

Aprila 1859 so mladega znanstvenika Mendelejeva poslali v tujino, »da bi izboljšal svojo znanost«. Sreča se z ruskim kemikom N. N. Beketovom, s slavnim kemikom M. Berthelotom.

Leta 1860 je D. I. Mendelejev sodeloval na prvem mednarodnem kongresu kemikov v nemško mesto Karlsruhe.

Decembra 1861 je Mendelejev postal rektor univerze.

Mendelejev je videl tri okoliščine, ki so po njegovem mnenju prispevale k odkritju periodičnega zakona:

Prvič, atomske teže večine znanih kemičnih elementov so bile bolj ali manj natančno določene;

Drugič, pojavil se je jasen koncept o skupinah elementov s podobnimi kemijskimi lastnostmi (naravne skupine);

Tretjič, leta 1869 Proučevali so kemijo številnih redkih elementov, brez poznavanja katerih bi težko prišli do kakršne koli posplošitve.

Končno je bil odločilni korak k odkritju zakona ta, da je Mendelejev primerjal vse elemente glede na njihovo atomsko težo.

Septembra 1869 D.I. Mendelejev je pokazal, da so atomske prostornine preproste snovi so periodično odvisni od atomskih uteži, oktobra pa odkrili valence elementov v oksidih, ki tvorijo sol.

Poletje 1870 Mendelejev je ugotovil, da je treba spremeniti nepravilno določene atomske mase indija, cerija, itrija, torija in urana ter v zvezi s tem spremeniti postavitev teh elementov v sistemu. Tako se je izkazalo, da je uran zadnji element v naravni seriji in najtežji glede na atomsko težo.

Z odkrivanjem novih kemijskih elementov se je vedno bolj čutila potreba po njihovi sistematizaciji. Leta 1869 je D.I. Mendelejev ustvaril periodični sistem elementov in odkril zakon, ki je v njegovi osnovi. To odkritje je bilo teoretična sinteza celotnega prejšnjega razvoja 10. stoletja. : Mendelejev je primerjal fizikalne in kemijske lastnosti vseh 63 takrat znanih kemičnih elementov z njihovimi atomskimi utežmi in odkril razmerje med dvema najpomembnejšima kvantitativno izmerjenima lastnostma atomov, na katerih je bila zgrajena vsa kemija - atomsko težo in valenco.

Mnogo let pozneje je Mendelejev opisal svoj sistem takole: »To je najboljši povzetek mojih pogledov in razmišljanj o periodičnosti elementov, ki je najprej citiral kanonično formulacijo periodičnega zakona, ki je obstajala pred njegovo fizikalno utemeljitvijo.« elementov in s tem lastnosti preprostih in kompleksnih teles, ki jih tvorijo, so periodično odvisne od njihove atomske teže."

Manj kot šest let kasneje se je novica razširila po vsem svetu: leta 1875. Mladi francoski spektroskopist P. Lecoq de Boisbaudran je izoliral nov element iz minerala, ki so ga kopali v gorah Pirenejev. Boisbaudrana je na sled pripeljala šibka vijolična črta v spektru minerala, ki je ni bilo mogoče pripisati nobenemu od znanih kemičnih elementov. V čast svoji domovini, ki se je v starih časih imenovala Galija, je Boisbaudran novi element poimenoval galij. Galij je zelo redka kovina in Boisbaudran je bil vreden več dela ekstrahirajte ga v količinah, ki so malo večje od glave bucike. Predstavljajte si presenečenje Boisbaudrana, ko je prek Pariške akademije znanosti prejel pismo z ruskim žigom, v katerem je pisalo: v opisu lastnosti galija je vse pravilno, razen gostote: galij je težji od vode ne 4,7-krat, kot je trdil Boisbaudran, ampak 5. 9-krat. Je galij prvi odkril nekdo drug? Boisbaudran je ponovno določil gostoto galija tako, da je kovino podvrgel temeljitejšemu čiščenju. In izkazalo se je, da se je zmotil, in avtor pisma - to je bil seveda Mendelejev, ki galija ni nikoli videl - je imel prav: relativna gostota galija ni 4,7, ampak 5,9.

In 16 let po napovedi Mendelejeva je nemški kemik K. Winkler odkril nov element (1886) in ga poimenoval germanij. Mendelejevu samemu tokrat ni bilo treba poudarjati, da je ta novoodkriti element napovedal že prej. Winkler je opozoril, da germanij popolnoma ustreza Mendelejevemu eka-siliciju. Winkler je v svojem delu zapisal: »Težko je najti drug bolj osupljiv dokaz veljavnosti doktrine periodičnosti kot v novoodkritem elementu. To ni le potrditev drzne teorije, tukaj vidimo očitno širitev kemijskih obzorij, močan korak na področju znanja.«

Obstoj v naravi več kot desetih novih elementov, ki jih nihče ne pozna, je napovedal sam Mendelejev. Za ducat elementov je napovedal

Pravilna atomska teža. Vsa nadaljnja iskanja novih elementov v naravi so raziskovalci izvajali z uporabo periodičnega zakona in periodni sistem. Znanstvenikom niso le pomagali pri iskanju resnice, ampak so prispevali tudi k popravljanju napak in napačnih predstav v znanosti.

Napovedi Mendelejeva so se sijajno uresničile – odkriti so bili trije novi elementi: galij, skandij, germanij. Skrivnost berilija, ki je dolgo mučila znanstvenike, je razrešena. Končno je bila natančno določena njegova atomska teža in enkrat za vselej potrjeno mesto elementa poleg litija. Do 90. let 19. st. , po Mendelejevu, je "periodična zakonitost postala močnejša." V učbenikih za kemijo različne države so nedvomno že začeli vključevati Mendelejev periodni sistem. Veliko odkritje je prejelo univerzalno priznanje.

Usoda velikih odkritij je včasih zelo težka. Na svoji poti se srečujejo s preizkušnjami, ki včasih celo vržejo dvom o resničnosti odkritja. Tako je bilo s periodnim sistemom elementov.

Bilo je povezano z nepričakovano odkritje zbirka plinastih kemičnih elementov, imenovanih inertni ali žlahtni plini. Prvi med njimi je helij. Skoraj vse referenčne knjige in enciklopedije datirajo odkritje helija v leto 1868. in ta dogodek je povezan s francoskim astronomom J. Jansenom in angleškim astrofizikom N. Lockyerjem. Jansen je bil prisoten pri popolnem sončnem mrku v Indiji avgusta 1868. In njegova glavna zasluga je, da mu je po koncu mrka uspelo opazovati sončne prominence. Opazovali so jih le med mrkom. Lockyer je opazil tudi prominance. Ne da bi zapustil britansko otočje, sredi oktobra istega leta. Oba znanstvenika sta opise svojih opazovanj poslala pariški akademiji znanosti. A ker je London veliko bližje Parizu kot Kalkuta, sta pismi 26. oktobra skoraj istočasno prispeli do naslovnika. Ne o kakšnem novem elementu, ki naj bi bil prisoten na Soncu. V teh pismih ni bilo niti besede.

Znanstveniki so začeli podrobno preučevati spektre prominence. In kmalu so se pojavila poročila, da vsebujejo črto, ki ne more pripadati spektru nobenega od elementov, ki obstajajo na Zemlji. Januarja 1869 Italijanski astronom A. Secchi ga je označil kot. S tem posnetkom se je v zgodovino znanosti zapisala kot spektralna »celina«. 3. avgusta 1871 je fizik W. Thomson na letnem srečanju britanskih znanstvenikov javno spregovoril o novi sončni celici.

To je resnična zgodba o odkritju helija v Soncu. Dolgo časa nihče ni mogel reči, kaj je ta element in kakšne so njegove lastnosti. Nekateri znanstveniki so na splošno zavrnili obstoj helija na zemlji, saj bi lahko obstajal le v pogojih visoke temperature. Helij so na Zemlji odkrili šele leta 1895.

To je narava izvora D.I. Mendelejeva tabela.

In kako si lahko zapomnite vseh 118 elementov?

To je že dolgo težko vprašanje. Ubadali smo se s problemom, kako organizirati elemente najboljši umi. Nekateri ljudje so dobili harmonično sliko, drugi so dobili spiralne stopnice in druge figure. Že dolgo je bilo ugotovljeno, da se lastnosti elementov ponavljajo z naraščajočo atomsko maso; obstaja določena odvisnost in cikličnost. Eden od znanstvenikov je lahko ustvaril tabelo, vendar je valenco vzel za glavno lastnost in pri testiranju se je vse podrlo. In bil je tako blizu rešitve problema.

Kaj je "valenca"?

Sposobnost elementov za interakcijo in ustvarjanje snovi. Preprosto povedano, s koliko drugimi atomi lahko ta element tvori spojine. IN elektronski oblaki Okoli jedra so območja manjše gostote; v te luknje lahko letijo elektroni drugega elementa. In potem se med njima pojavi povezava. Dejavnost posameznega elementa je odvisna od števila takih "praznih" območij. Vendar ne pozabite, da v naših člankih poskušamo vse poenostaviti. Današnji kemiki ne marajo besede valenca, vendar si z njeno uporabo lažje zapomnimo, koliko potencialnih vezi lahko ustvari element.

Kaj pa kemik Mendelejev?

Na splošno Dmitrij Ivanovič v našem razumevanju ni bil kemik. Bil je znanstvenik, strokovnjak na različnih področjih, izumil je transport nafte po cevovodu. Menijo, da je izumil rusko vodko. To ne drži povsem. Pili so tudi pred njim. Pripisujejo mu optimalno moč pijače pri 40 stopinjah. Mendelejev je skoraj dvajset let iskal način za razvrščanje elementov, pri čemer je karte z njihovimi imeni razstavljal tako in drugače. Obstaja legenda, da je v sanjah sanjal o mizi. Ko že desetletja premišljujete o uganki, se vam o tem ne bo niti sanjalo.

In mu je uspelo vse postaviti na svoje mesto?

Da in ne. Dejstvo je, da je bilo leta 1869 znanih le 63 elementov in v tabeli so bili prazni prostori, nekateri elementi pa niso hoteli v svoje celice. Tabela se je izkazala za jasno, upoštevala je številne značilnosti in dokazala periodičnost lastnosti elementov. Poleg tega so z razvojem znanosti odkrili nove elemente. Zavzeli so mesta, ki jih je rezerviral znanstvenik, in imeli lastnosti, ki jih je napovedal. In za nekatere elemente je Mendelejev spremenil napačne atomske mase, na primer za uran. In izkazalo se je, da je imel prav!

In kako uporabiti takšno tabelo?

Od časa Mendelejeva se je spremenil, vendar je glavna ideja - periodičnost lastnosti - ostala nespremenjena. Vzdolž navpičnih stolpcev so skupine elementov, ki imajo podobne lastnosti, vzdolž vodoravnih stolpcev pa so same "obdobja". Od alkalijskih kovin do »žlahtnih plinov«. Presenetljivo je, da so si elementi z različnimi atomskimi masami tako podobni! Koliko jih je slišalo za natrij in kalij? Tvorijo podobne spojine, njihove kemijske lastnosti so skoraj enake, kljub temu, da se njihove atomske mase zelo razlikujejo. Ista zgodba je v desni tabeli: fluor in klor sta plina iste vrste.

Kako je lahko to ugotovil?

Vemo, da so lastnosti kemijskega elementa v celoti odvisne od zgradbe njegovega atoma, a pred 150 leti tega nismo vedeli. Vse to je rezultat iznajdljivosti in desetletja trdega dela.

Miza je nekoliko raztrgana, na dnu so luknje in ločeni bloki.

V naravi ni nič popolnega. Tudi spodnji bloki imajo svojo periodičnost, na primer zmanjšanje elektronska lupina in stopnjo ionizacije. Lantanidi in aktinidi so bili premaknjeni v spodnjo vrstico, da je tabela bolj kompaktna. Tudi ko tabela postane širša, obstaja periodičnost, ki se ponovi v sosednji vrstici.

pravzaprav nemški fizik Johann Wolfgang Dobereiner je že leta 1817 opazil posebnosti združevanja elementov. V tistih časih kemiki še niso povsem razumeli narave atomov, kot jo je leta 1808 opisal John Dalton. V njegovem " nov sistem kemijska filozofija," je pojasnil Dalton kemične reakcije, ob predpostavki, da je vsaka osnovna snov sestavljena iz določene vrste atoma.

Dalton je predlagal, da kemične reakcije proizvajajo nove snovi, ko se atomi ločijo ali združijo. Verjel je, da je vsak element sestavljen izključno iz ene vrste atoma, ki se od drugih razlikuje po teži. Atomi kisika so tehtali osemkrat več kot atomi vodika. Dalton je verjel, da so atomi ogljika šestkrat težji od vodika. Ko se elementi združijo, da ustvarijo nove snovi, je mogoče količino reagirajočih snovi izračunati z uporabo teh atomskih uteži.

Dalton se je zmotil glede nekaterih mas – kisik je dejansko 16-krat težji od vodika, ogljik pa 12-krat težji od vodika. Toda njegova teorija je idejo o atomih naredila uporabno in je navdihnila revolucijo v kemiji. Natančno merjenje atomske mase je v naslednjih desetletjih postalo velik problem za kemike.

Ko je razmišljal o teh lestvicah, je Dobereiner opazil, da nekateri nizi treh elementov (poimenoval jih je triade) kažejo zanimiv odnos. Brom je imel na primer atomsko maso nekje med maso klora in joda in vsi ti trije elementi so pokazali podobno kemično obnašanje. Litij, natrij in kalij so bili tudi triada.

Drugi kemiki so opazili povezave med atomskimi masami in , toda šele v šestdesetih letih 19. stoletja so bile atomske mase dovolj dobro razumljene in izmerjene za več globoko razumevanje. Angleški kemik John Newlands je opazil, da je razporeditev znanih elementov po naraščajoči atomski masi povzročila ponovitev kemijskih lastnosti vsakega osmega elementa. Ta model je v dokumentu iz leta 1865 poimenoval "zakon oktav". Toda Newlandsov model se po prvih dveh oktavah ni dobro obdržal, zaradi česar so kritiki predlagali, naj elemente razporedi po abecednem vrstnem redu. In kot je Mendelejev kmalu spoznal, je razmerje med lastnostmi elementov in atomske mase so bile malo bolj zapletene.

Organizacija kemijskih elementov

Mendelejev se je rodil v Tobolsku v Sibiriji leta 1834 kot sedemnajsti otrok svojih staršev. Živel je pestro življenje, zasledoval je različne interese in potoval po poti do uglednih ljudi. Ob prejemu visoko šolstvo Na Pedagoškem inštitutu v Sankt Peterburgu je skoraj umrl zaradi hude bolezni. Po diplomi je poučeval na srednjih šolah (to je bilo potrebno za prejemanje plače na zavodu), hkrati študiral matematiko in naravoslovje za magisterij.

Nato je deloval kot učitelj in predavatelj (in pisal znanstvena dela), dokler ni prejel štipendije za daljše raziskovanje v najboljših kemijski laboratoriji Evropi.

Ko se je vrnil v Sankt Peterburg, se je znašel brez službe, zato je napisal odličen vodnik v upanju, da bo dobil veliko denarno nagrado. Leta 1862 mu je to prineslo nagrado Demidov. Deloval je tudi kot urednik, prevajalec in svetovalec na različnih kemijskih področjih. Leta 1865 se je vrnil k raziskovanju, doktoriral in postal profesor na univerzi v Sankt Peterburgu.

Kmalu za tem je Mendelejev začel poučevati anorganska kemija. Med pripravami na obvladovanje tega (zanj) novega področja ni bil zadovoljen z razpoložljivimi učbeniki. Zato sem se odločil napisati svojega. Organizacija besedila je zahtevala organizacijo elementov, zato se mu je nenehno porajalo vprašanje njihove najboljše razporeditve.

Do začetka leta 1869 je Mendelejev naredil dovolj napredka, da je ugotovil, da nekatere skupine podobnih elementov izkazujejo redna povečanja atomskih mas; drugi elementi s približno enako atomsko maso so imeli podobne lastnosti. Izkazalo se je, da je razvrstitev elementov po njihovi atomski masi ključ do njihove klasifikacije.

Periodni sistem D. Menelejeva.

Po samih besedah ​​Mendelejeva je strukturiral svoje razmišljanje tako, da je vsakega od 63 takrat znanih elementov zapisal na ločeno kartico. Nato pa je skozi nekakšno igro kemične pasjanse našel vzorec, ki ga je iskal. Z razporeditvijo kart v navpične stolpce z atomskimi masami od nizke do visoke je v vsako vodoravno vrstico postavil elemente s podobnimi lastnostmi. Rodil se je Mendelejev periodni sistem. Osnutek ga je sestavil 1. marca, ga poslal v tisk in vključil v svoj učbenik, ki bo kmalu izšel. Delo je tudi hitro pripravil za predstavitev Ruskemu kemijskemu društvu.

"Elementi, razvrščeni po velikosti svojih atomskih mas, so jasni periodične lastnosti«, je zapisal Mendeleev v svojem delu. "Vse primerjave, ki sem jih naredil, so me pripeljale do zaključka, da velikost atomske mase določa naravo elementov."

Medtem se je nemški kemik Lothar Meyer prav tako ukvarjal z organizacijo elementov. Pripravil je tabelo podobno Mendelejevu, morda celo prej kot Mendelejev. Toda Mendelejev je objavil svojega prvega.

Vendar je bilo veliko bolj pomembno od zmage nad Meyerjem, kako je Periodic uporabil svojo tabelo za sklepanje o neodkritih elementih. Med pripravo mize je Mendelejev opazil, da nekaj kart manjka. Moral je pustiti prazne prostore, da so se znani elementi lahko pravilno zvrstili. V času njegovega življenja so tri prazne prostore zapolnili prej neznani elementi: galij, skandij in germanij.

Mendelejev ni samo napovedal obstoj teh elementov, ampak je tudi pravilno podrobno opisal njihove lastnosti. Galij, na primer, odkrit leta 1875, je imel atomsko maso 69,9 in šestkrat večjo gostoto vode. Mendelejev je ta element (poimenoval ga je eka-aluminij) napovedal le s to gostoto in atomsko maso 68. Njegove napovedi za eka-silicij so se zelo ujemale z germanijem (odkritim leta 1886) glede na atomsko maso (72 napovedano, 72,3 dejanska) in gostoto. Pravilno je napovedal tudi gostoto germanijevih spojin s kisikom in klorom.

Periodni sistem je postal preroški. Zdelo se je, da se bo na koncu te igre ta pasjansa elementov razkrila. Obenem je bil sam Mendelejev mojster v uporabi lastne mize.

Uspešne napovedi Mendelejeva so mu prinesle legendarni status mojstra kemičnih čarovnij. Toda zgodovinarji danes razpravljajo o tem, ali je odkritje napovedanih elementov utrdilo sprejetje njegovega periodičnega zakona. Sprejetje zakona je bilo morda bolj povezano z njegovo zmožnostjo pojasnjevanja kemične vezi. V vsakem primeru je Mendelejevova natančnost napovedovanja zagotovo pritegnila pozornost na odlike njegove tabele.

Do leta 1890 so kemiki na splošno sprejeli njegov zakon kot mejnik v kemijskem znanju. Leta 1900 prihodnost Nobelov nagrajenec v kemiji je William Ramsay to označil za "največjo posplošitev, ki je bila kdajkoli narejena v kemiji." In Mendelejev je to storil, ne da bi razumel, kako.

Zemljevid matematike

Velikokrat v zgodovini znanosti so se velike napovedi, ki temeljijo na novih enačbah, izkazale za pravilne. Nekako jih matematika razkrije naravne skrivnosti preden jih eksperimentatorji odkrijejo. En primer je antimaterija, drugi pa širjenje vesolja. V primeru Mendelejeva so se napovedi novih elementov pojavile brez kakršne koli ustvarjalne matematike. Toda v resnici je Mendelejev odkril globok matematični zemljevid narave, saj je njegova tabela odražala vrednost, matematična pravila, upravljanje atomske arhitekture.

V svoji knjigi je Mendelejev opozoril, da so lahko "notranje razlike v snovi, ki jo sestavljajo atomi" odgovorne za periodično ponavljajoče se lastnosti elementov. Vendar ni sledil temu razmišljanju. Pravzaprav je dolga leta razmišljal o tem, kako pomembna je atomska teorija za njegovo mizo.

Toda drugi so lahko prebrali interno sporočilo tabele. Leta 1888 je nemški kemik Johannes Wislitzen objavil, da periodičnost lastnosti elementov, razvrščenih po masi, kaže, da so atomi sestavljeni iz pravilnih skupin manjših delcev. Torej je periodični sistem v nekem smislu predvidel (in zagotovil dokaze) zapletenost notranja struktura atomov, medtem ko nihče ni imel niti najmanjšega pojma, kako atom dejansko izgleda in ali ima sploh kakšno notranjo strukturo.

Do Mendelejevove smrti leta 1907 so znanstveniki vedeli, da so atomi razdeljeni na dele: plus nekaj pozitivno nabitih komponent, zaradi česar so atomi električno nevtralni. Ključ do razporeditve teh delov je prišel leta 1911, ko je fizik Ernest Rutherford, ki je delal na Univerzi v Manchestru v Angliji, odkril atomsko jedro. Kmalu zatem je Henry Moseley v sodelovanju z Rutherfordom dokazal, da količina pozitivnega naboja v jedru (število protonov, ki jih vsebuje, ali njegovo "atomsko število") določa pravilen vrstni red elementov v periodnem sistemu.

Henry Moseley.

Atomska masa je bila tesno povezana z Moseleyevim atomskim številom - dovolj tesno, da se je vrstni red elementov po masi le na nekaj mestih razlikoval od vrstnega reda po številu. Mendelejev je vztrajal, da so te mase napačne in jih je treba ponovno izmeriti, in v nekaterih primerih je imel prav. Ostalo je nekaj neskladij, vendar se je Moseleyjevo atomsko število popolnoma prilegalo tabeli.

Približno v istem času je to ugotovil danski fizik Niels Bohr kvantna teorija določa razporeditev elektronov, ki obdajajo jedro, in da najbolj oddaljeni elektroni določajo kemijske lastnosti elementa.

Podobne razporeditve zunanjih elektronov se bodo periodično ponavljale, kar bo razložilo vzorce, ki jih je periodični sistem sprva razkril. Bohr je leta 1922 ustvaril svojo različico tabele, ki je temeljila na eksperimentalnih meritvah energij elektronov (skupaj z nekaterimi namigi iz periodičnega zakona).

Bohrova tabela je dodala elemente, odkrite od leta 1869, vendar je bil isti periodični red, ki ga je odkril Mendelejev. Ne da bi imel najmanjšo predstavo o , je Mendelejev ustvaril tabelo, ki odraža atomsko arhitekturo, ki jo je narekovala kvantna fizika.

Bohrova nova miza ni bila ne prva ne zadnja različica prvotnega Mendelejeva. Od takrat je bilo razvitih in objavljenih na stotine različic periodnega sistema. Sodobna oblika - vodoravna zasnova v nasprotju z Mendelejevo prvotno navpično različico - je postala široko priljubljena šele po drugi svetovni vojni, v veliki meri zahvaljujoč delu ameriškega kemika Glenna Seaborga.

Seaborg in njegovi sodelavci so sintetično ustvarili več novih elementov z atomska števila za uranom zadnji naravni element v tabeli. Seaborg je videl, da ti elementi, transuranovi (poleg treh elementov, ki so bili pred uranom), zahtevajo novo vrstico v tabeli, česar Mendelejev ni predvidel. Seaborgova tabela je dodala vrstico za tiste elemente pod podobno vrstico redkih zemelj, ki prav tako niso imela mesta v tabeli.

Seaborgovi prispevki h kemiji so mu prinesli čast, da je svoj element, seaborgium, poimenoval s številko 106. Je eden od več elementov, poimenovanih po znanih znanstvenikih. In na tem seznamu je seveda element 101, ki so ga odkrili Seaborg in njegovi sodelavci leta 1955 in ga poimenovali mendelevij – v čast kemika, ki si je poleg vseh drugih prislužil mesto v periodnem sistemu.

Obiščite naš novičarski kanal, če želite več takšnih zgodb.

Kako se je vse začelo?

Mnogi znani ugledni kemiki na prehodu iz 19. v 20. stoletje so že dolgo opazili, da so fizikalne in kemijske lastnosti številnih kemičnih elementov med seboj zelo podobne. Tako so na primer vsi kalij, litij in natrij aktivne kovine, ki pri interakciji z vodo tvorijo aktivne hidrokside teh kovin; Klor, fluor, brom so v svojih spojinah z vodikom pokazali enako valenco, enako I, in vse te spojine so močne kisline. Iz te podobnosti je že dolgo predlagan sklep, da je mogoče vse znane kemijske elemente združiti v skupine in tako, da imajo elementi vsake skupine določen niz fizikalnih in kemijskih lastnosti. Vendar pa so takšne skupine različni znanstveniki pogosto nepravilno sestavljali iz različnih elementov in dolgo časa so mnogi ignorirali eno glavnih značilnosti elementov – njihovo atomsko maso. Zanemarjen je bil, ker je bil in je drugačen za različne elemente, kar pomeni, da ga ni bilo mogoče uporabiti kot parameter za združevanje v skupine. Edina izjema je bil francoski kemik Alexandre Emile Chancourtois, poskušal je razporediti vse elemente v tridimenzionalni model vzdolž vijačnice, vendar njegovega dela znanstvena skupnost ni priznala, model pa se je izkazal za obsežnega in neprijetnega.

Za razliko od mnogih znanstvenikov je D.I. Mendelejev je atomsko maso (takrat še »atomsko težo«) vzel za ključni parameter pri klasifikaciji elementov. Dmitrij Ivanovič je v svoji različici razporedil elemente v naraščajočem vrstnem redu glede na njihovo atomsko težo in tu se je pojavil vzorec, da se v določenih intervalih elementov njihove lastnosti periodično ponavljajo. Res je bilo treba narediti izjeme: nekateri elementi so bili zamenjani in niso ustrezali povečanju atomskih mas (na primer telur in jod), vendar so ustrezali lastnostim elementov. Nadaljnji razvoj atomsko-molekularni nauk je upravičil tak napredek in pokazal veljavnost te ureditve. Več o tem si lahko preberete v članku “Kaj je odkritje Mendelejeva”

Kot lahko vidimo, razporeditev elementov v tej različici sploh ni enaka tisti, ki jo vidimo v sodobni obliki. Prvič, skupine in obdobja so zamenjana: skupine vodoravno, obdobja navpično, in drugič, skupin je v njem nekako preveč - devetnajst, namesto danes sprejetih osemnajst.

Vendar pa je le leto kasneje, leta 1870, Mendeleev oblikoval nova možnost tabela, ki nam je že bolj prepoznavna: podobni elementi so razporejeni navpično in tvorijo skupine, 6 obdobij pa se nahaja vodoravno. Posebej je treba omeniti, da je tako v prvi kot v drugi različici tabele mogoče videti pomembne dosežke, ki jih njegovi predhodniki niso imeli: miza je skrbno pustila mesta za elemente, ki jih je po mnenju Mendelejeva še treba odkriti. Ustrezna prosta mesta so označena z vprašajem in jih lahko vidite na zgornji sliki. Pozneje so bili dejansko odkriti ustrezni elementi: galij, germanij, skandij. Tako Dmitrij Ivanovič elementov ni samo sistematiziral v skupine in obdobja, ampak je tudi napovedal odkritje novih, še neznanih elementov.

Kasneje, po rešitvi mnogih perečih skrivnosti kemije tistega časa - odkritju novih elementov, izolaciji skupine žlahtnih plinov skupaj s sodelovanjem Williama Ramsaya, ugotovitvi dejstva, da didimij sploh ni neodvisen element, vendar je mešanica dveh drugih - vedno več novih in novih možnosti tabel, ki imajo včasih celo netabelarni videz. Vendar jih tukaj ne bomo predstavili vseh, ampak bomo predstavili le končno različico, ki je nastala v življenju velikega znanstvenika.

Prehod z atomskih uteži na jedrski naboj.

Na žalost Dmitrij Ivanovič ni dočakal planetarne teorije atomske zgradbe in ni dočakal zmagoslavja Rutherfordovih eksperimentov, čeprav so prav njegova odkritja nova doba v razvoju periodnega zakona in celotnega periodnega sistema. Naj vas spomnim, da je iz poskusov, ki jih je izvedel Ernest Rutherford, sledilo, da so atomi elementov sestavljeni iz pozitivno nabitega atomskega jedra in negativno nabitih elektronov, ki krožijo okoli jedra. Po določitvi nabojev atomskih jeder vseh takrat znanih elementov se je izkazalo, da se v periodnem sistemu nahajajo v skladu z nabojem jedra. In periodični zakon je dobil nov pomen, zdaj je začel zveneti takole:

"Lastnosti kemičnih elementov, pa tudi oblike in lastnosti preprostih snovi in ​​spojin, ki jih tvorijo, so periodično odvisne od velikosti nabojev jeder njihovih atomov."

Zdaj je postalo jasno, zakaj je nekatere lažje elemente Mendelejev postavil za njihove težje predhodnike - bistvo je v tem, da so tako razvrščeni glede na naboje njihovih jeder. Na primer, telur je težji od joda, vendar je naveden prej v tabeli, ker je naboj jedra njegovega atoma in število elektronov 52, medtem ko je jod 53. Lahko pogledate tabelo in ugotovite, za sebe.

Po odkritju zgradbe atoma in atomskega jedra je periodični sistem doživel še nekaj sprememb, dokler ni končno dosegel oblike, ki jo poznamo že iz šole, kratkoperiodično različico periodnega sistema.

V tej tabeli že poznamo vse: 7 obdobij, 10 vrstic, sekundarne in glavne podskupine. Tudi s časom odkrivanja novih elementov in polnjenja tabele z njimi je bilo treba elemente, kot sta aktinij in lantan, postaviti v ločene vrstice, vsi so bili poimenovani aktinidi oziroma lantanidi. Ta različica sistema je obstajala zelo dolgo - v svetovni znanstveni skupnosti skoraj do poznih 80-ih, zgodnjih 90-ih, pri nas pa še dlje - do 10. let tega stoletja.

Sodobna različica periodnega sistema.

Vendar se možnost, ki smo jo mnogi od nas prestali v šoli, izkaže za precej zmedeno, zmeda pa se izraža v delitvi podskupin na glavne in sekundarne, zapomniti si logiko prikaza lastnosti elementov pa postane precej težko. Seveda so se kljub temu mnogi učili z njegovo uporabo in postali doktorji kemijskih znanosti, a v sodobnem času jo je nadomestila nova različica - dolgotrajna. Ugotavljam, da je to posebno možnost odobril IUPAC (Mednarodna zveza za čisto in uporabno kemijo). Oglejmo si ga.

Osem skupin je nadomestilo osemnajst, med katerimi ni več delitve na glavne in sekundarne, vse skupine pa narekuje lokacija elektronov v atomski ovojnici. Hkrati smo se znebili dvovrstičnih in enovrstičnih pik; Zakaj je ta možnost priročna? Zdaj je bolj jasno vidna periodičnost lastnosti elementov. Številka skupine v bistvu označuje število elektronov v zunanji nivo, v zvezi s katerim se vse glavne podskupine stare različice nahajajo v prvi, drugi in trinajsti do osemnajsti skupini, vse “nekdanje sekundarne” skupine pa se nahajajo na sredini tabele. Tako je zdaj iz tabele jasno razvidno, da če je to prva skupina, potem so to alkalijske kovine in za vas ni bakra ali srebra, jasno pa je, da vse prehodne kovine jasno kažejo podobnost svojih lastnosti zaradi polnila d-podnivoja, ki manj vpliva na zunanje lastnosti, pa tudi lantanidi in aktinidi izkazujejo podobne lastnosti le zaradi različne f-podravni. Tako je celotna tabela razdeljena na naslednji bloki: s-blok, na katerem so zapolnjeni s-elektroni, d-blok, p-blok in f-blok, z zapolnjenimi d, p in f-elektroni.

Na žalost je pri nas ta možnost vključena v šolske knjige samo v zadnjih 2-3 letih, pa še to ne ves čas. In zaman. S čim je to povezano? No, prvič, s stagnirajočimi časi v drznih 90. letih, ko v državi sploh ni bilo razvoja, da ne omenjam izobraževalnega sektorja, in v 90. letih je svetovna kemijska skupnost prešla na to možnost. Drugič, z rahlo vztrajnostjo in težavami pri dojemanju vsega novega, ker so naši učitelji navajeni na staro, kratkotrajno različico tabele, kljub dejstvu, da je pri študiju kemije veliko bolj zapletena in manj priročna.

Razširjena različica periodnega sistema.

A čas ne miruje, znanost in tehnologija tudi ne. 118. element periodnega sistema je že odkrit, kar pomeni, da bomo kmalu morali odpreti naslednjo, osmo periodo sistema. Poleg tega se bo pojavila nova energijska podnivo: g-podnivo. Njene sestavne elemente bo treba premakniti navzdol po mizi, tako kot lantanide ali aktinoide, ali pa to tabelo še dvakrat razširiti, da ne bo več na list A4. Tukaj bom navedel samo povezavo do Wikipedije (glej Razširjeni periodni sistem) in ne bom več ponavljal opisa te možnosti. Kogar zanima, lahko sledi povezavi in ​​se seznani.

V tej različici niti f-elementi (lantanidi in aktinoidi) niti g-elementi (»elementi prihodnosti« od št. 121-128) niso postavljeni ločeno, temveč širijo tabelo za 32 celic. Tudi element Helij je umeščen v drugo skupino, saj je del s-bloka.

Na splošno je malo verjetno, da bodo prihodnji kemiki uporabili to možnost, najverjetneje bo periodni sistem nadomestila ena od alternativ, ki jih že predlagajo pogumni znanstveniki: sistem Benfey, Stewartova "Kemična galaksija" ali druga možnost; . Toda to se bo zgodilo šele, ko bomo dosegli drugi otok stabilnosti kemičnih elementov in najverjetneje bo za jasnost potrebnih več jedrska fizika, kot v kemiji, a za zdaj bo zadostoval dobri stari periodni sistem Dmitrija Ivanoviča.