Αφηρημένη έννοια του περιοδικού νόμου. Η έννοια του Περιοδικού Νόμου και του Περιοδικού Πίνακα των Χημικών Στοιχείων Δ

Ο περιοδικός πίνακας του D.I. Mendeleev έγινε το πιο σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη της ατομικής-μοριακής επιστήμης. Χάρη σε αυτήν, διαμορφώθηκε η σύγχρονη έννοια ενός χημικού στοιχείου και διευκρινίστηκαν οι ιδέες για απλές ουσίες και ενώσεις.

Ο προγνωστικός ρόλος του περιοδικού συστήματος, που έδειξε ο ίδιος ο Mendeleev, τον 20ο αιώνα εκδηλώθηκε στην εκτίμηση των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων του υπερουρανίου.

Αναπτύχθηκε τον 19ο αιώνα. στην επιστήμη της χημείας, ο περιοδικός πίνακας ήταν μια έτοιμη συστηματοποίηση των τύπων ατόμων για νέους κλάδους της φυσικής που αναπτύχθηκαν στις αρχές του 20ου αιώνα. - ατομική φυσική και πυρηνική φυσική. Κατά τη διάρκεια της μελέτης του ατόμου χρησιμοποιώντας μεθόδους φυσικής, διαπιστώθηκε ότι ο σειριακός αριθμός ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα (ατομικός αριθμός) είναι ένα μέτρο του ηλεκτρικού φορτίου του ατομικού πυρήνα αυτού του στοιχείου, ο αριθμός της οριζόντιας σειράς (περίοδος) στον πίνακα καθορίζει τον αριθμό των κελυφών ηλεκτρονίων του ατόμου και ο αριθμός της κάθετης σειράς καθορίζει την κβαντική δομή του άνω κελύφους, στην οποία τα στοιχεία αυτής της σειράς οφείλουν την ομοιότητα των χημικών ιδιοτήτων.

Η εμφάνιση του περιοδικού συστήματος άνοιξε μια νέα, πραγματικά επιστημονική εποχή στην ιστορία της χημείας και ορισμένων συναφών επιστημών - αντί για διάσπαρτες πληροφορίες για στοιχεία και ενώσεις, εμφανίστηκε ένα συνεκτικό σύστημα, βάσει του οποίου κατέστη δυνατή η γενίκευση, βγάζει συμπεράσματα και προβλέπει.

Ο περιοδικός νόμος είναι ένας θεμελιώδης νόμος της φύσης, που ανακαλύφθηκε από τον D.I. Mendeleev το 1869 όταν συγκρίνει τις ιδιότητες των χημικών στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή και τις τιμές των ατομικών τους μαζών. Ορισμοί

Ο περιοδικός νόμος διατυπώθηκε από τον D.I. Mendeleev με την ακόλουθη μορφή (1871): «Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, και επομένως οι ιδιότητες των απλών και σύνθετων σωμάτων που σχηματίζουν, εξαρτώνται περιοδικά από το ατομικό τους βάρος»..

Με την ανάπτυξη της ατομικής φυσικής και της κβαντικής χημείας, ο Περιοδικός Νόμος έλαβε μια αυστηρή θεωρητική αιτιολόγηση. Χάρη στα κλασικά έργα των J. Rydberg (1897), A. Van den Broek (1911), G. Moseley (1913), αποκαλύφθηκε η φυσική έννοια του σειριακού (ατομικού) αριθμού ενός στοιχείου. Αργότερα δημιουργήθηκε ένα κβαντομηχανικό μοντέλο για την περιοδική αλλαγή στην ηλεκτρονική δομή των ατόμων χημικών στοιχείων καθώς αυξάνονται τα φορτία των πυρήνων τους (N. Bohr, W. Pauli, E. Schrödinger, W. Heisenberg κ.λπ.).

Επί του παρόντος, ο περιοδικός νόμος του D. I. Mendeleev έχει την ακόλουθη διατύπωση: «Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των απλών ουσιών και ενώσεων που σχηματίζουν, εξαρτώνται περιοδικά από το μέγεθος των φορτίων των πυρήνων των ατόμων τους»..

Η ιδιαιτερότητα του Περιοδικού Νόμου μεταξύ άλλων θεμελιωδών νόμων είναι ότι δεν έχει έκφραση με τη μορφή μαθηματικής εξίσωσης. Η γραφική (πίνακας) έκφραση του νόμου είναι ο Περιοδικός Πίνακας Στοιχείων που αναπτύχθηκε από τον Mendeleev.

Ο περιοδικός νόμος είναι παγκόσμιος για το Σύμπαν: όπως σημείωσε μεταφορικά ο διάσημος Ρώσος χημικός N.D. Zelinsky, ο περιοδικός νόμος ήταν «η ανακάλυψη της αμοιβαίας σύνδεσης όλων των ατόμων στο σύμπαν».

Στα άτομα πολλών ηλεκτρονίων, όπως και στο άτομο υδρογόνου, η κατάσταση κάθε ηλεκτρονίου μπορεί να χαρακτηριστεί με κβαντικούς αριθμούς. Η απώθηση ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου οδηγεί στο γεγονός ότι η ενέργεια των ηλεκτρονίων που έχουν την ίδια τιμή n, αλλά διαφορετικές τιμές l, γίνεται διαφορετική. Η ακολουθία πλήρωσης των υποεπιπέδων καθορίζεται από την αρχή της ελάχιστης ενέργειας, την αρχή Pauli και τον κανόνα του Hund.
Αρχή της ελάχιστης ενέργειας: η πλήρωση του ΑΟ με ηλεκτρόνια γίνεται με σειρά αύξησης της ενέργειάς τους. Έχει δημιουργηθεί ένα ενεργειακό διάγραμμα για διάφορα AO σε πολλά ουδέτερα άτομα που βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση (με τη χαμηλότερη ενέργεια). Ο κανόνας του Κλετσκόφσκι: Η ενέργεια της JSC αυξάνεται ανάλογα. με αύξηση n+l. Στην ίδια τιμή του αθροίσματος, η ενέργεια είναι μικρότερη για το ΑΟ με μικρότερη τιμή n.
Αρχή Pauli: σε άτομο όχι m.b. 2 e με την ίδια τιμή 4 κβαντικών αριθμών. Αυτό το σύνολο τιμών καθορίζει πλήρως την ενεργειακή κατάσταση του e. Τα 2 e που βρίσκονται στο ίδιο AO ονομάζονται ζευγαρωμένα. Συνολικός αριθμός τροχιακών ανά en. ζημιά από πινακίδα. n = n*2. Επομένως, μέγιστη χωρητικότητα ηλεκτρονίων = 2n*2.
Ο κανόνας του Hundκαθορίζει την ακολουθία πλήρωσης AO e σε ένα υποεπίπεδο και δηλώνει: Για μια δεδομένη τιμή του l (εντός 1 υποεπιπέδου), τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση με τέτοιο τρόπο ώστε η τιμή του συνολικού σπιν του ατόμου να είναι max ( στο υποεπίπεδο θα πρέπει να υπάρχει ένας μέγιστος αριθμός μη ζευγαρωμένων e).
Κατανομή του ε κατά αποφ. AO ονομάζεται η διαμόρφωση e του ατόμου. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ διαμόρφωσημε τη χαμηλότερη ενέργεια αντιστοιχεί στη θεμελιώδη κατάσταση του ατόμου, οι υπόλοιπες διαμορφώσεις ανήκουν σε διεγερμένες καταστάσεις. Η EC ενός ατόμου απεικονίζεται με 2 τρόπους: με τη μορφή ηλεκτρονικών τύπων και ηλεκτρονικών γραφικών διαγραμμάτων. Όταν γράφετε τύπους e, χρησιμοποιούνται n και l. Το υποεπίπεδο υποδεικνύεται με n και l (γράμμα). Ο αριθμός e στο υποεπίπεδο χαρακτηρίζει τον εκθέτη. Για παράδειγμα, για τη θεμελιώδη κατάσταση του ατόμου του υδρογόνου: Στην περίπτωση των διαγραμμάτων ηλεκτρονικών γραφικών, η κατανομή του e στα υποεπίπεδα αναπαρίσταται με τη μορφή κβαντικών κυττάρων. Το τροχιακό συνήθως απεικονίζεται ως τετράγωνο, περίπου μια γάτα. σημειώνονται με προσδιορισμό υποεπίπεδο. Υποεπίπεδα σε κάθε επίπεδο δ.β. ελαφρώς μετατοπισμένο σε ύψος (η ενέργεια είναι διαφορετική). Τα ηλεκτρόνια απεικονίζονται έναντι. βέλη σε αιώρηση στην τιμή σπιν Λαμβάνοντας υπόψη τη δομή του EC των ατόμων, όλα τα γνωστά Ελ. σύμφωνα με την τιμή του τροχιακού κβαντικού αριθμού του τελευταίου συμπληρωμένου υποεπίπεδου μπορεί να χωριστεί σε 4 ομάδες: στοιχεία s, p, d και f.
Σε ορισμένους παρατηρούνται αποκλίσεις από τον κανόνα n+l. στοιχεία - αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι καθώς αυξάνεται ο κύριος κβαντικός αριθμός, οι διαφορές μεταξύ των ενεργειών των υποεπιπέδων μειώνονται.

15. νουκλεόνια, δομή του πυρήνα, πυρηνικές δυνάμεις, χαρακτηριστικά τους.

Ατομικός πυρήνας- το κεντρικό τμήμα του ατόμου, στο οποίο συγκεντρώνεται το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του (πάνω από 99,9%). Ο πυρήνας είναι θετικά φορτισμένος· το φορτίο του πυρήνα καθορίζεται από το χημικό στοιχείο στο οποίο ανήκει το άτομο. Οι διαστάσεις των πυρήνων διαφόρων ατόμων είναι αρκετά φεμτόμετρα, που είναι περισσότερο από 10 χιλιάδες φορές μικρότερες από το μέγεθος του ίδιου του ατόμου.

Η πυρηνική φυσική μελετά τους ατομικούς πυρήνες.

Ο ατομικός πυρήνας αποτελείται από νουκλεόνια - θετικά φορτισμένα πρωτόνια και ουδέτερα νετρόνια, τα οποία συνδέονται μεταξύ τους μέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Το πρωτόνιο και το νετρόνιο έχουν τη δική τους γωνιακή ορμή (σπιν) ίση με [sn 1] και μια σχετική μαγνητική ροπή.

Οι πυρηνικές δυνάμεις είναι οι δυνάμεις έλξης για οποιοδήποτε ζεύγος νουκλεονίων.

 Η πυρηνική αλληλεπίδραση ανήκει στην κατηγορία της ισχυρής αλληλεπίδρασης. Ως αποτέλεσμα, η πυρηνική ενέργεια λόγω μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης είναι πολύ μεγάλη και υπερβαίνει την ηλεκτρική ενέργεια, ας πούμε, στα άτομα κατά εκατομμύρια φορές.

 Οι πυρηνικές δυνάμεις είναι μικρής εμβέλειας, ενώ οι ηλεκτρικές και μαγνητικές δυνάμεις μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων είναι μεγάλης εμβέλειας. Τι σημαίνει? Αυτό σημαίνει ότι οι πυρηνικές δυνάμεις έχουν περιορισμένο εύρος δράσης και αυτή η ακτίνα είναι πολύ μικρή (της τάξης των cm, θυμηθείτε ότι το μέγεθος ενός ατόμου είναι της τάξης των cm). Πέρα από τα όριά της, η αλληλεπίδραση των νουκλεονίων μειώνεται απότομα σύμφωνα με τον εκθετικό νόμο. Αντίθετα, η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων μειώνεται με την απόσταση σύμφωνα με τον νόμο του αντίστροφου τετραγώνου - και ονομάζεται μεγάλης εμβέλειας.

 Οι πυρηνικές δυνάμεις είναι ανεξάρτητες από φορτίο, δηλαδή οι δυνάμεις μεταξύ πρωτονίων, μεταξύ νετρονίων και μεταξύ πρωτονίου και νετρονίου είναι ίδιες.

 Οι πυρηνικές δυνάμεις έχουν τη λεγόμενη ιδιότητα κορεσμού (οι διατομικές δυνάμεις στα μόρια έχουν παρόμοια ιδιότητα). Η ουσία αυτής της ιδιότητας είναι ότι κάθε νουκλεόνιο στον πυρήνα μπορεί να έχει περιορισμένο αριθμό γειτόνων. Όταν αυτός ο αριθμός φτάσει στο όριο, άλλα νουκλεόνια εξαναγκάζονται, σαν να λέγαμε, έξω από το εύρος της πυρηνικής έλξης ενός δεδομένου νουκλεονίου. Ως αποτέλεσμα αυτής της ιδιότητας και της σύντομης δράσης των πυρηνικών δυνάμεων, ο όγκος του πυρήνα αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό των νουκλεονίων σε αυτόν. Αυτή είναι μια πολύ σημαντική περίσταση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί κατά την κατασκευή ενός μοντέλου πυρήνα.

 Κάθε αλληλεπίδραση μεταξύ σωματιδίων στη φυσική προκαλείται από κάποιο πεδίο. Για παράδειγμα, η ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση προκαλείται από ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και τα σωματίδια - φωτόνια - αντιστοιχούν σε αυτό το πεδίο στην κβαντική θεωρία. Από την άποψη των φωτονίων, η αλληλεπίδραση μεταξύ φορτισμένων σωματιδίων (για παράδειγμα, μεταξύ ηλεκτρονίων) θεωρείται ως μια εικονική (πιθανή) ανταλλαγή φωτονίων: το ένα ηλεκτρόνιο, όπως ήταν, εκπέμπει ένα φωτόνιο και το άλλο, γειτονικό, το απορροφά και το αντίστροφο. Μια τέτοια ανταλλαγή φωτονίων ονομάζεται εικονική, όχι πραγματική, αφού ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας εμποδίζει την πραγματική εφαρμογή της. Η έννοια της ανταλλαγής σωματιδίων εισάγεται από καθαρά τυπικούς λόγους: οι κβαντομηχανικές σχέσεις που χαρακτηρίζουν τις αλληλεπιδράσεις κατασκευάζονται σαν να ανταλλάσσονταν φωτόνια μεταξύ των σωματιδίων.

16. Ενέργεια δεσμού, ημιεμπειρικός τύπος δεσμού.

Ενέργεια επικοινωνίας(για μια δεδομένη κατάσταση του συστήματος) - η διαφορά μεταξύ της συνολικής ενέργειας της δεσμευμένης κατάστασης ενός συστήματος σωμάτων ή σωματιδίων και της ενέργειας της κατάστασης στην οποία αυτά τα σώματα ή σωματίδια απέχουν απείρως το ένα από το άλλο και βρίσκονται σε ηρεμία:

όπου είναι η ενέργεια δέσμευσης των συστατικών σε ένα σύστημα συστατικών i (σωματίδια), είναι η συνολική ενέργεια του i-ου συστατικού σε αδέσμευτη κατάσταση (ένα απείρως μακρινό σωματίδιο σε ηρεμία) και είναι η συνολική ενέργεια του δεσμευμένου συστήματος.

Για ένα σύστημα που αποτελείται από άπειρα μακρινά σωματίδια σε ηρεμία, η ενέργεια δέσμευσης θεωρείται συνήθως ίση με μηδέν, δηλ. Όταν σχηματίζεται μια δεσμευμένη κατάσταση, απελευθερώνεται ενέργεια. Η ενέργεια δέσμευσης είναι ίση με το ελάχιστο έργο που πρέπει να δαπανηθεί για να αποσυντεθεί το σύστημα στα συστατικά του σωματίδια και χαρακτηρίζει τη σταθερότητα του συστήματος: όσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια δέσμευσης, τόσο πιο σταθερό είναι το σύστημα.

Για τα ηλεκτρόνια σθένους (ηλεκτρόνια των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων) ουδέτερων ατόμων στη θεμελιώδη κατάσταση, η ενέργεια δέσμευσης συμπίπτει με την ενέργεια ιονισμού, για τα αρνητικά ιόντα - με τη συγγένεια ηλεκτρονίων.

Η ενέργεια του χημικού δεσμού ενός διατομικού μορίου αντιστοιχεί στην ενέργεια της θερμικής διάστασής του, η οποία είναι της τάξης των εκατοντάδων kJ/mol.

Η ενέργεια δέσμευσης των αδρονίων του ατομικού πυρήνα καθορίζεται από την ισχυρή αλληλεπίδραση. Για ελαφρούς πυρήνες είναι ~0,8 MEV ανά νουκλεόνιο.

Στο μοντέλο σταγονιδίων, ο πυρήνας θεωρείται ως μια σφαιρική σταγόνα ασυμπίεστου φορτισμένου πυρηνικού υγρού ακτίνας R = r 0 A 1/3. Δηλαδή, η πυρηνική δεσμευτική ενέργεια λαμβάνει υπόψη τον όγκο, την επιφάνεια και τις ενέργειες Coulomb. Επιπλέον, λαμβάνεται υπόψη η ενέργεια συμμετρίας και η ενέργεια σύζευξης που υπερβαίνουν τις έννοιες καθαρά σταγονιδίων. Στα πλαίσια αυτού του μοντέλου, είναι δυνατό να ληφθεί ο ημι-εμπειρικός τύπος Weizsäcker για την ενέργεια δέσμευσης του πυρήνα.

E St (A,Z) = a 1 A - a 2 A 2/3 - a 3 Z 2 /A 1/3 - a 4 (A/2 - Z) 2 /A + a 5 A -3/4.

Ο πρώτος όρος στην ενέργεια δέσμευσης ενός πυρήνα παρόμοια με μια σταγόνα υγρού είναι ανάλογος με τον αριθμό μάζας Α και περιγράφει την κατά προσέγγιση σταθερότητα της ειδικής ενέργειας δέσμευσης των πυρήνων.
Ο δεύτερος όρος - η επιφανειακή ενέργεια του πυρήνα μειώνει τη συνολική ενέργεια δέσμευσης, καθώς τα νουκλεόνια που βρίσκονται στην επιφάνεια έχουν λιγότερους δεσμούς από τα σωματίδια μέσα στον πυρήνα. Αυτό είναι ανάλογο με την επιφανειακή τάση.
Ο τρίτος όρος στην ενέργεια δέσμευσης οφείλεται στην αλληλεπίδραση Coulomb των πρωτονίων. Στο μοντέλο σταγονιδίων, θεωρείται ότι το ηλεκτρικό φορτίο των πρωτονίων κατανέμεται ομοιόμορφα μέσα σε μια σφαίρα ακτίνας R = r 0 A 1/3.
Ο τέταρτος όρος, η ενέργεια συμμετρίας του πυρήνα, αντανακλά την τάση προς τη σταθερότητα των πυρήνων με N = Z.
Ο πέμπτος όρος, η ενέργεια ζευγαρώματος, λαμβάνει υπόψη την αυξημένη σταθερότητα των θεμελιωδών καταστάσεων των πυρήνων με ζυγό αριθμό πρωτονίων ή/και νετρονίων.
Οι συντελεστές a 1 , a 2 , a 3 , a 4 και a 5 που περιλαμβάνονται στον τύπο εκτιμώνται από πειραματικά δεδομένα για τις ενέργειες πυρηνικής δέσμευσης, το οποίο δίνει

a 1 = 15,75 MeV; a 2 = 17,8 MeV; a 3 = 0,71 MeV; a 4 = 94,8 MeV;

17. Διασπάσεις άλφα και βήτα, ο νόμος της ραδιενεργής διάσπασης.

Βήτα διάσπαση- ένας τύπος ραδιενεργής διάσπασης που προκαλείται από ασθενή αλληλεπίδραση και αλλαγή του φορτίου του πυρήνα κατά ένα. Σε αυτή την περίπτωση, ο πυρήνας μπορεί να εκπέμπει ένα σωματίδιο βήτα (ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο). Στην περίπτωση εκπομπής ηλεκτρονίων ονομάζεται "βήτα μείον" (), και στην περίπτωση εκπομπής ποζιτρονίων ονομάζεται "βήτα συν διάσπαση" (). Εκτός από και -διασπάσεις, οι διασπάσεις βήτα περιλαμβάνουν επίσης σύλληψη ηλεκτρονίων, όταν ένας πυρήνας συλλαμβάνει ένα ατομικό ηλεκτρόνιο. Σε όλους τους τύπους διάσπασης βήτα, ο πυρήνας εκπέμπει ένα νετρίνο ηλεκτρονίων (-διάσπαση, σύλληψη ηλεκτρονίων) ή ένα αντινετρίνο (-διάσπαση).

Μηχανισμός αποσύνθεσης

Στη διάσπαση, η ασθενής αλληλεπίδραση μετατρέπει ένα νετρόνιο σε πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο εκπέμπονται:

Σε ένα θεμελιώδες επίπεδο (που φαίνεται στο διάγραμμα Feynman) αυτό οφείλεται στον μετασχηματισμό ενός κουάρκ d σε κουάρκ u με την εκπομπή ενός μποζονίου W.

Κατά τη διάσπαση, ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο, ποζιτρόνιο και νετρίνο:

Έτσι, σε αντίθεση με -φθορά, -φθοράδεν μπορεί να συμβεί απουσία εξωτερικής ενέργειας, αφού η μάζα του

ένα νετρόνιο έχει μεγαλύτερη μάζα από ένα πρωτόνιο. -φθοράμπορεί να συμβεί μόνο μέσα σε πυρήνες όπου η απόλυτη τιμή της ενέργειας δέσμευσης του θυγατρικού πυρήνα είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια δέσμευσης του μητρικού πυρήνα. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο ενεργειών χρησιμοποιείται για τη μετατροπή ενός πρωτονίου σε νετρόνιο, ποζιτρόνιο και νετρίνο και στην κινητική ενέργεια των σωματιδίων που προκύπτουν.

Σε όλες τις περιπτώσεις όπου η διάσπαση β+ είναι ενεργειακά δυνατή (και το πρωτόνιο είναι μέρος ενός πυρήνα με κελύφη ηλεκτρονίων), συνοδεύεται από μια διαδικασία δέσμευσης ηλεκτρονίων, στην οποία ένα ηλεκτρόνιο του ατόμου συλλαμβάνεται από τον πυρήνα με την εκπομπή ενός νετρίνο:

Αλλά εάν η διαφορά μεταξύ της μάζας του αρχικού και του τελικού ατόμου είναι μικρή (λιγότερη από τη διπλάσια μάζα του ηλεκτρονίου, δηλαδή 1022 keV), τότε η σύλληψη ηλεκτρονίων λαμβάνει χώρα χωρίς να συνοδεύεται από μια ανταγωνιστική διαδικασία διάσπασης ποζιτρονίων. το τελευταίο στην περίπτωση αυτή απαγορεύεται από το νόμο διατήρησης της ενέργειας.

Όταν ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο αποτελούν μέρος ενός ατομικού πυρήνα, αυτές οι διαδικασίες διάσπασης μετατρέπουν ένα χημικό στοιχείο σε ένα άλλο. Για παράδειγμα:

(φθορά),

(ηλεκτρονική σύλληψη).

Η διάσπαση βήτα δεν αλλάζει τον αριθμό των νουκλεονίων στον πυρήνα ΕΝΑ, αλλά αλλάζει μόνο τη φόρτισή του Ζ. Με αυτόν τον τρόπο, ένα σύνολο από όλα τα νουκλεΐδια με το ίδιο ΕΝΑ; αυτά τα ισοβαρήςΤα νουκλεΐδια μπορούν να μεταμορφωθούν το ένα στο άλλο μέσω της διάσπασης βήτα. Μεταξύ αυτών, ορισμένα νουκλίδια (τουλάχιστον ένα) είναι βήτα-σταθερά επειδή αντιπροσωπεύουν τοπικά ελάχιστα περίσσειας μάζας: εάν ένας τέτοιος πυρήνας έχει ( ΕΝΑ, Ζ) αριθμοί, γειτονικοί πυρήνες ( ΕΝΑ, Ζ−1) και ( ΕΝΑ,Ζ+1) έχουν μεγαλύτερη περίσσεια μάζα και μπορεί να διασπαστεί μέσω της διάσπασης βήτα σε ( ΕΝΑ, Ζ), αλλά όχι το αντίστροφο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ένας βήτα-σταθερός πυρήνας μπορεί να υποστεί άλλους τύπους ραδιενεργής διάσπασης (διάσπαση άλφα, για παράδειγμα). Τα περισσότερα φυσικά ισότοπα στη Γη είναι σταθερά βήτα, αλλά υπάρχουν μερικές εξαιρέσεις με ημιζωές τόσο μεγάλους που δεν έχουν εξαφανιστεί στα περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια από την πυρηνοσύνθεση. Για παράδειγμα, το 40 K, το οποίο βιώνει και τους τρεις τύπους διάσπασης βήτα (βήτα μείον, βήτα συν και σύλληψη ηλεκτρονίων), έχει χρόνο ημιζωής 1.277 10 9 χρόνια.

Η διάσπαση βήτα μπορεί να θεωρηθεί ως μια μετάβαση μεταξύ δύο κβαντομηχανικών καταστάσεων που οδηγείται από μια διαταραχή, επομένως υπακούει στον χρυσό κανόνα του Fermi.

Άλφα αποσύνθεση, ένας τύπος ραδιενεργού διάσπασης ενός πυρήνα που έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ενός σωματιδίου άλφα. Σε αυτή την περίπτωση, ο μαζικός αριθμός μειώνεται κατά 4 και ο ατομικός αριθμός κατά 2. Η διάσπαση άλφα παρατηρείται μόνο σε βαρείς πυρήνες (ο ατομικός αριθμός πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 82, ο αριθμός μάζας πρέπει να είναι μεγαλύτερος από 200). Το σωματίδιο άλφα υφίσταται μια μετάβαση σε σήραγγα μέσω του φράγματος Coulomb στον πυρήνα, επομένως η διάσπαση άλφα είναι μια ουσιαστικά κβαντική διαδικασία. Δεδομένου ότι η πιθανότητα του φαινομένου της σήραγγας εξαρτάται εκθετικά από το ύψος του φραγμού, ο χρόνος ημιζωής των άλφα-ενεργών πυρήνων αυξάνεται εκθετικά με τη μείωση της ενέργειας των σωματιδίων άλφα (αυτό το γεγονός είναι το περιεχόμενο του νόμου Geiger-Nettol). Όταν η ενέργεια των σωματιδίων άλφα είναι μικρότερη από 2 MeV, η διάρκεια ζωής των ενεργών πυρήνων άλφα υπερβαίνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής του Σύμπαντος. Επομένως, αν και τα περισσότερα φυσικά ισότοπα βαρύτερα από το δημήτριο είναι καταρχήν ικανά να διασπώνται μέσω αυτού του καναλιού, μόνο μερικά από αυτά έχουν πράγματι καταγράψει τέτοια διάσπαση.

Η ταχύτητα εκπομπής του σωματιδίου άλφα είναι 9400(Nd-144)-23700(Po-212m) km/s. Σε γενικές γραμμές, ο τύπος αποσύνθεσης άλφα μοιάζει με αυτό:

Παράδειγμα διάσπασης άλφα για το ισότοπο 238 U:

Η διάσπαση άλφα μπορεί να θεωρηθεί ως περιοριστική περίπτωση αποσύνθεσης συστάδων.

18. Πυρηνικές αντιδράσεις, αντιδράσεις πυρηνικής σχάσης.

Πυρηνική αντίδραση- η διαδικασία σχηματισμού νέων πυρήνων ή σωματιδίων κατά τη διάρκεια συγκρούσεων πυρήνων ή σωματιδίων. Η πυρηνική αντίδραση παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Ράδερφορντ το 1919, βομβαρδίζοντας τους πυρήνες των ατόμων αζώτου με σωματίδια α· ανιχνεύτηκε από την εμφάνιση δευτερογενών ιοντιζόντων σωματιδίων που είχαν εμβέλεια στο αέριο μεγαλύτερη από αυτή των α-σωματιδίων και αναγνωρίστηκαν ως πρωτόνια. Στη συνέχεια, λήφθηκαν φωτογραφίες αυτής της διαδικασίας χρησιμοποιώντας έναν θάλαμο νέφους.

Σύμφωνα με τον μηχανισμό αλληλεπίδρασης, οι πυρηνικές αντιδράσεις χωρίζονται σε δύο τύπους:

§ οι αντιδράσεις με το σχηματισμό ενός σύνθετου πυρήνα είναι μια διεργασία δύο σταδίων που συμβαίνει σε μια όχι πολύ υψηλή κινητική ενέργεια συγκρουόμενων σωματιδίων (έως περίπου 10 MeV).

§ άμεσες πυρηνικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια πυρηνική ώρααπαιτείται για να διασχίσει το σωματίδιο τον πυρήνα. Αυτός ο μηχανισμός εκδηλώνεται κυρίως σε υψηλές ενέργειες βομβαρδιστικών σωματιδίων.

Εάν μετά από μια σύγκρουση διατηρηθούν οι αρχικοί πυρήνες και τα σωματίδια και δεν γεννηθούν νέα, τότε η αντίδραση είναι ελαστική σκέδαση στο πεδίο των πυρηνικών δυνάμεων, συνοδεύεται μόνο από ανακατανομή της κινητικής ενέργειας και της ορμής του σωματιδίου και του πυρήνα στόχου και είναι που ονομάζεται πιθανή διασπορά .

Πυρηνική διάσπαση- η διαδικασία διάσπασης ενός ατομικού πυρήνα σε δύο (λιγότερο συχνά τρεις) πυρήνες με παρόμοιες μάζες, που ονομάζονται θραύσματα σχάσης. Ως αποτέλεσμα της σχάσης, μπορούν επίσης να προκύψουν άλλα προϊόντα αντίδρασης: ελαφροί πυρήνες (κυρίως σωματίδια άλφα), νετρόνια και γάμμα κβάντα. Η σχάση μπορεί να είναι αυθόρμητη (αυθόρμητη) και εξαναγκασμένη (ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με άλλα σωματίδια, κυρίως με νετρόνια). Η σχάση των βαρέων πυρήνων είναι μια εξώθερμη διαδικασία, ως αποτέλεσμα της οποίας απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή κινητικής ενέργειας προϊόντων αντίδρασης, καθώς και ακτινοβολίας. Η πυρηνική σχάση χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και πυρηνικά όπλα.

Αντίδραση πυρηνικής σχάσης- η διαδικασία διάσπασης ενός ατομικού πυρήνα σε δύο (λιγότερο συχνά τρεις) πυρήνες με παρόμοιες μάζες, που ονομάζονται θραύσματα σχάσης. Ως αποτέλεσμα της σχάσης, μπορούν επίσης να προκύψουν άλλα προϊόντα αντίδρασης: ελαφροί πυρήνες (κυρίως σωματίδια άλφα), νετρόνια και γάμμα κβάντα. Η σχάση μπορεί να είναι αυθόρμητη (αυθόρμητη) και εξαναγκασμένη (ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με άλλα σωματίδια, κυρίως με νετρόνια). Η σχάση βαρέων πυρήνων είναι μια εξωενεργειακή διαδικασία, ως αποτέλεσμα της οποίας απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας με τη μορφή κινητικής ενέργειας προϊόντων αντίδρασης, καθώς και ακτινοβολίας.

Η πυρηνική σχάση χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και πυρηνικά όπλα.

19. Αλυσιδωτή αντίδραση, τα χαρακτηριστικά της.

Αλυσιδωτή αντίδραση- μια χημική και πυρηνική αντίδραση κατά την οποία η εμφάνιση ενός ενεργού σωματιδίου (μιας ελεύθερης ρίζας ή ατόμου σε μια χημική διεργασία, ενός νετρονίου σε μια πυρηνική διεργασία) προκαλεί μεγάλο αριθμό (αλυσίδα) διαδοχικών μετασχηματισμών ανενεργών μορίων ή πυρήνων. Οι ελεύθερες ρίζες και πολλά άτομα, σε αντίθεση με τα μόρια, έχουν ελεύθερα ακόρεστα σθένη (μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο), γεγονός που οδηγεί στην αλληλεπίδρασή τους με τα αρχικά μόρια. Όταν μια ελεύθερη ρίζα (R) συγκρούεται με ένα μόριο, ένας από τους δεσμούς σθένους του τελευταίου σπάει και, έτσι, ως αποτέλεσμα της αντίδρασης, σχηματίζεται μια νέα ελεύθερη ρίζα, η οποία, με τη σειρά της, αντιδρά με ένα άλλο μόριο - εμφανίζεται μια αλυσιδωτή αντίδραση.

Οι αλυσιδωτές αντιδράσεις στη χημεία περιλαμβάνουν τις διαδικασίες οξείδωσης (καύση, έκρηξη), πυρόλυση, πολυμερισμό και άλλες, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως στη χημική βιομηχανία και στη βιομηχανία πετρελαίου.

Σε μια πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση (η οποία ονομάστηκε έτσι κατ' αναλογία με μια χημική), τα ενεργά σωματίδια είναι τα νετρόνια, τα οποία ξεκινούν έναν από τους τύπους πυρηνικών αντιδράσεων - την πυρηνική σχάση. Η πυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση είναι η βάση για την πυρηνική ενέργεια και τα πυρηνικά όπλα.

20. Θερμοπυρηνική αντίδραση.

Θερμοπυρηνική αντίδραση- η σύντηξη δύο ατομικών πυρήνων για να σχηματιστεί ένας νέος, βαρύτερος πυρήνας, λόγω της κινητικής ενέργειας της θερμικής τους κίνησης.

Για μια αντίδραση πυρηνικής σύντηξης, οι αρχικοί πυρήνες πρέπει να έχουν σχετικά υψηλή κινητική ενέργεια, καθώς παρουσιάζουν ηλεκτροστατική απώθηση αφού είναι θετικά φορτισμένοι.

Σύμφωνα με την κινητική θεωρία, η κινητική ενέργεια των κινούμενων μικροσωματιδίων μιας ουσίας (άτομα, μόρια ή ιόντα) μπορεί να αναπαρασταθεί ως θερμοκρασία και επομένως, με θέρμανση μιας ουσίας, μπορεί να επιτευχθεί μια αντίδραση πυρηνικής σύντηξης.

Οι πυρηνικές αντιδράσεις φυσικής πυρηνοσύνθεσης συμβαίνουν στα αστέρια με παρόμοιο τρόπο.

Οι αντιδράσεις σύντηξης μεταξύ των πυρήνων των ελαφρών στοιχείων μέχρι το σίδηρο συμβαίνουν εξωενεργειακά, γεγονός που σχετίζεται με τη δυνατότητα χρήσης τους σε ενέργεια, στην περίπτωση επίλυσης του προβλήματος του ελέγχου της θερμοπυρηνικής σύντηξης.

Πρώτα από όλα, μεταξύ αυτών πρέπει να σημειωθεί η πολύ συχνή στη Γη αντίδραση μεταξύ δύο ισοτόπων (δευτέριο και τρίτιο) υδρογόνου, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ήλιο και να απελευθερώνεται νετρόνιο. Η αντίδραση μπορεί να γραφτεί ως:

+ ενέργεια (17,6 MeV).

Η εκλυόμενη ενέργεια (που προκύπτει από το γεγονός ότι το ήλιο-4 έχει πολύ ισχυρούς πυρηνικούς δεσμούς) μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια, το μεγαλύτερο μέρος της οποίας, 14,1 MeV, μεταφέρεται από το νετρόνιο ως ελαφρύτερο σωματίδιο. Ο πυρήνας που προκύπτει είναι στενά συνδεδεμένος, γι' αυτό η αντίδραση είναι τόσο εξαιρετικά εξωενεργητική. Αυτή η αντίδραση χαρακτηρίζεται από το χαμηλότερο φράγμα Coulomb και την υψηλή απόδοση, επομένως έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη.

Η σύντηξη χρησιμοποιείται επίσης σε θερμοπυρηνικά όπλα.

Σχετική πληροφορία.

Η δυνατότητα επιστημονικής πρόβλεψης άγνωστων στοιχείων έγινε πραγματικότητα μόνο μετά την ανακάλυψη του περιοδικού νόμου και του περιοδικού πίνακα των στοιχείων. Ο D.I. Mendeleev προέβλεψε την ύπαρξη 11 νέα στοιχεία: εκαβόριο, εκαργίλιο, εκαργίλιο κ.λπ. Οι «συντεταγμένες» του στοιχείου στο περιοδικό σύστημα (αριθμός σειράς, ομάδα και περίοδος) επέτρεψαν την πρόβλεψη χονδρικής της ατομικής μάζας, καθώς και των πιο σημαντικών ιδιοτήτων του προβλεπόμενου στοιχείου. Η ακρίβεια αυτών των προβλέψεων αυξήθηκε ιδιαίτερα όταν το προβλεπόμενο στοιχείο περιβαλλόταν από γνωστά και επαρκώς μελετημένα στοιχεία.

Χάρη σε αυτό, το 1875 στη Γαλλία, ο L. de Boisbaudran ανακάλυψε το γάλλιο (eka-aluminium). το 1879 ο L. Nilsson (Σουηδία) ανακάλυψε το σκάνδιο (εκαμπόρ). το 1886 στη Γερμανία, ο K. Winkler ανακάλυψε το γερμάνιο (εξαπυρίτιο).

Όσον αφορά τα μη ανακαλυφθέντα στοιχεία της ένατης και της δέκατης σειράς, οι δηλώσεις του D.I. Mendeleev ήταν πιο προσεκτικές, επειδή οι ιδιότητές τους μελετήθηκαν εξαιρετικά κακώς. Έτσι, μετά το βισμούθιο, στο οποίο τελείωσε η έκτη περίοδος, έμειναν δύο παύλες. Το ένα αντιστοιχούσε σε ανάλογο τελλουρίου, το άλλο ανήκε σε άγνωστο βαρύ αλογόνο. Στην έβδομη περίοδο, μόνο δύο στοιχεία ήταν γνωστά - το θόριο και το ουράνιο. Ο D.I. Mendeleev άφησε πολλά κελιά με παύλες, τα οποία θα έπρεπε να ανήκουν στα στοιχεία της πρώτης, δεύτερης και τρίτης ομάδας που προηγούνται του θορίου. Ένα άδειο κελί έμεινε μεταξύ θορίου και ουρανίου. Πέντε κενές θέσεις έμειναν πίσω από το ουράνιο, δηλ. Για σχεδόν 100 χρόνια, είχαν προβλεφθεί στοιχεία υπερουρανίου.

Για να επιβεβαιώσουμε την ακρίβεια των προβλέψεων του D.I. Mendeleev σχετικά με στοιχεία της ένατης και δέκατης σειράς, μπορούμε να δώσουμε ένα παράδειγμα με το πολώνιο (αριθμός σειράς 84). Προβλέποντας τις ιδιότητες του στοιχείου με αύξοντα αριθμό 84, ο D. I. Mendeleev το όρισε ως ανάλογο του τελλουρίου και το ονόμασε dwitellurium. Για αυτό το στοιχείο, υπέθεσε ατομική μάζα 212 και την ικανότητα να σχηματίζει ένα οξείδιο τύπου EO e. Αυτό το στοιχείο πρέπει να έχει πυκνότητα 9,3 g/cm 3 και να είναι εύτηκτο, κρυσταλλικό και χαμηλής πτητικότητας γκρι μέταλλο. Το πολώνιο, το οποίο ελήφθη στην καθαρή του μορφή μόλις το 1946, είναι ένα μαλακό, εύτηκτο, ασημί χρώματος μέταλλο με πυκνότητα 9,3 g/cm 3 . Οι ιδιότητές του μοιάζουν πολύ με το τελλούριο.

Ο περιοδικός νόμος του D.I. Mendeleev, όντας ένας από τους σημαντικότερους νόμους της φύσης, είναι εξαιρετικής σημασίας. Αντικατοπτρίζοντας τη φυσική σχέση που υπάρχει μεταξύ των στοιχείων, τα στάδια ανάπτυξης της ύλης από απλό σε πολύπλοκο, αυτός ο νόμος σηματοδότησε την αρχή της σύγχρονης χημείας. Με την ανακάλυψή του, η χημεία έπαψε να είναι περιγραφική επιστήμη.

Ο περιοδικός νόμος και το σύστημα στοιχείων του D.I. Mendeleev είναι μια από τις αξιόπιστες μεθόδους κατανόησης του κόσμου. Δεδομένου ότι τα στοιχεία ενώνονται με κοινές ιδιότητες ή δομή, αυτό δείχνει τα πρότυπα διασύνδεσης και αλληλεξάρτησης των φαινομένων.

Όλα τα στοιχεία μαζί αποτελούν μια γραμμή συνεχούς ανάπτυξης από το απλούστερο υδρογόνο έως το 118ο στοιχείο. Αυτό το σχέδιο παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον D.I. Mendeleev, ο οποίος ήταν σε θέση να προβλέψει την ύπαρξη νέων στοιχείων, δείχνοντας έτσι τη συνέχεια της ανάπτυξης της ύλης.

Συγκρίνοντας τις ιδιότητες των στοιχείων και των ενώσεων τους μέσα σε ομάδες, μπορεί κανείς εύκολα να εντοπίσει την εκδήλωση του νόμου για τη μετάβαση των ποσοτικών αλλαγών σε ποιοτικές. Έτσι, μέσα σε οποιαδήποτε περίοδο υπάρχει μια μετάβαση από ένα τυπικό μέταλλο σε ένα τυπικό μη μέταλλο (αλογόνο), αλλά η μετάβαση από ένα αλογόνο στο πρώτο στοιχείο της επόμενης περιόδου (ένα αλκαλικό μέταλλο) συνοδεύεται από την εμφάνιση ιδιοτήτων απότομα απέναντι από αυτό το αλογόνο. Η ανακάλυψη του D.I. Mendeleev έθεσε μια ακριβή και αξιόπιστη βάση για τη θεωρία της ατομικής δομής, έχοντας τεράστιο αντίκτυπο στην ανάπτυξη όλης της σύγχρονης γνώσης για τη φύση της ύλης.

Η εργασία του D. I. Mendeleev για τη δημιουργία του περιοδικού πίνακα έθεσε τα θεμέλια για μια επιστημονικά βασισμένη μέθοδο στοχευμένης αναζήτησης νέων χημικών στοιχείων. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τις πολυάριθμες επιτυχίες της σύγχρονης πυρηνικής φυσικής. Τον τελευταίο μισό αιώνα, συντέθηκαν στοιχεία με αύξοντες αριθμούς 102-118. Η μελέτη των ιδιοτήτων τους, καθώς και η παραγωγή τους, θα ήταν αδύνατη χωρίς τη γνώση των προτύπων των σχέσεων μεταξύ των χημικών στοιχείων.

Η απόδειξη μιας τέτοιας δήλωσης είναι Αποτελέσματαέρευνα για τη σύνθεση των στοιχείων 114, 116, 118.

Το ισότοπο του 114ου στοιχείου προέκυψε από την αλληλεπίδραση του πλουτωνίου με το ισότοπο 48 Ca και το 116ο από την αλληλεπίδραση του κουρίου με το ισότοπο 48 Ca:

Η σταθερότητα των ισοτόπων που προκύπτουν είναι τόσο υψηλή που δεν διασπώνται αυθόρμητα, αλλά παρουσιάζουν διάσπαση άλφα, δηλ. σχάση του πυρήνα με ταυτόχρονη εκπομπή σωματιδίων άλφα.

Τα πειραματικά δεδομένα που ελήφθησαν επιβεβαιώνουν πλήρως τους θεωρητικούς υπολογισμούς: καθώς συμβαίνουν διαδοχικές διασπάσεις άλφα, σχηματίζονται πυρήνες του 112ου και του 110ου στοιχείου, μετά την οποία αρχίζει η αυθόρμητη σχάση:

Συγκρίνοντας τις ιδιότητες των στοιχείων, είμαστε πεπεισμένοι ότι συνδέονται μεταξύ τους με κοινά δομικά χαρακτηριστικά. Έτσι, συγκρίνοντας τη δομή του εξωτερικού και του προ-εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων, είναι δυνατό να προβλεφθούν με υψηλή ακρίβεια όλοι οι τύποι ενώσεων που είναι χαρακτηριστικοί ενός δεδομένου στοιχείου. Μια τέτοια σαφής σχέση απεικονίζεται πολύ καλά από το παράδειγμα του 104ου στοιχείου - το ρουθερφόρδιο. Οι χημικοί προέβλεψαν ότι εάν αυτό το στοιχείο είναι ανάλογο του αφνίου (72 Hf), τότε το τετραχλωριούχο του θα πρέπει να έχει περίπου τις ίδιες ιδιότητες με το HfCl 4. Πειραματικές χημικές μελέτες επιβεβαίωσαν όχι μόνο την πρόβλεψη των χημικών, αλλά και την ανακάλυψη ενός νέου υπερβαρύ στοιχείου 1 (M Rf. Η ίδια αναλογία μπορεί να φανεί στις ιδιότητες - Os (Z = 76) και Ds (Z = 110) - και οι δύο στοιχεία σχηματίζουν πτητικά οξείδια του τύπου R0 4. Όλα αυτά λένε για εκδήλωση του νόμου της αλληλεξάρτησης και της αλληλεξάρτησης των φαινομένων.

Η σύγκριση των ιδιοτήτων των στοιχείων τόσο εντός ομάδων όσο και σε περιόδους και η σύγκρισή τους με τη δομή του ατόμου υποδηλώνουν το νόμο μετάβαση από την ποσότητα στην ποιότητα.Η μετάβαση των ποσοτικών αλλαγών σε ποιοτικές είναι δυνατή μόνο διά μέσουάρνηση άρνησης.Μέσα σε περιόδους, καθώς το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται, συμβαίνει μια μετάβαση από ένα αλκαλικό μέταλλο σε ένα ευγενές αέριο. Η επόμενη περίοδος ξεκινά πάλι με ένα αλκαλικό μέταλλο - ένα στοιχείο που αναιρεί πλήρως τις ιδιότητες του ευγενούς αερίου που προηγούνται (για παράδειγμα, He και Li, Ne και Na, Ar και Kr, κ.λπ.).

Σε κάθε περίοδο, το φορτίο του πυρήνα του επόμενου στοιχείου αυξάνεται κατά ένα σε σχέση με το προηγούμενο. Αυτή η διαδικασία παρατηρείται από το υδρογόνο στο 118ο στοιχείο και υποδεικνύει η συνέχεια της ανάπτυξης της ύλης.

Τέλος, ο συνδυασμός αντίθετων φορτίων (πρωτονίου και ηλεκτρονίου) σε ένα άτομο, η εκδήλωση μεταλλικών και μη μεταλλικών ιδιοτήτων, η ύπαρξη αμφοτερικών οξειδίων και υδροξειδίων είναι εκδήλωση του νόμου ενότητα και πάλη των αντιθέτων.

Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου ήταν η αρχή μιας θεμελιώδους έρευνας σχετικά με τις ιδιότητες της ύλης.

Σύμφωνα με τον Niels Bohr, ο περιοδικός πίνακας είναι «ένας οδηγός για την έρευνα στους τομείς της χημείας, της φυσικής, της ορυκτολογίας και της τεχνολογίας».

Τα στοιχεία 112, 114, 116, 118 ελήφθησαν στο Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας (Dubna, Ρωσία). Τα στοιχεία 113 και 115 αποκτήθηκαν από κοινού από Ρώσους και Αμερικανούς φυσικούς. Το υλικό παρασχέθηκε ευγενικά από τον Ακαδημαϊκό της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών Yu. Ts. Oganesyan.

Ο περιοδικός νόμος και το περιοδικό σύστημα των χημικών στοιχείων υπό το πρίσμα της θεωρίας της ατομικής δομής

1 Μαρτίου 1869Διατύπωση του περιοδικού νόμου από τον Δ.Ι. Μεντελέεφ.

Οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, εξαρτώνται περιοδικά από τα ατομικά βάρη των στοιχείων.

Πίσω στα τέλη του 19ου αιώνα, ο D.I. Ο Mendeleev έγραψε ότι, προφανώς, το άτομο αποτελείται από άλλα μικρότερα σωματίδια και ο περιοδικός νόμος το επιβεβαιώνει.

Σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου.

Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ενώσεων τους εξαρτώνται περιοδικά από το μέγεθος του φορτίου των πυρήνων των ατόμων τους, που εκφράζεται στην περιοδική επαναληψιμότητα της δομής του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων σθένους.

Περιοδικός νόμος υπό το πρίσμα της θεωρίας της ατομικής δομής

Εννοια	φυσικός έννοια	χαρακτηριστικά της έννοιας
Βασική χρέωση	Ίσο με τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου	Το κύριο χαρακτηριστικό ενός στοιχείου καθορίζει τις χημικές του ιδιότητες, καθώς καθώς αυξάνεται το φορτίο του πυρήνα, ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο άτομο αυξάνεται, ακόμη και στο εξωτερικό επίπεδο. Κατά συνέπεια, οι ιδιότητες αλλάζουν
Περιοδικότης		Με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου, παρατηρείται περιοδική επαναληψιμότητα της δομής του εξωτερικού επιπέδου, επομένως, οι ιδιότητες αλλάζουν περιοδικά. (Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια είναι σθένος)

Ο περιοδικός πίνακας υπό το πρίσμα της θεωρίας της ατομικής δομής

Εννοια	Phys. έννοια	Χαρακτηριστικά της έννοιας
Σειριακός αριθμός	Ίσο με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Ίσο με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο.
Περίοδος	Ο αριθμός περιόδου είναι ίσος με τον αριθμό των φλοιών ηλεκτρονίων	*Οριζόντια σειρά στοιχείων.* 1,2,3 - μικρό; 4,5,6 - μεγάλο; 7 – ημιτελές. Υπάρχουν μόνο δύο στοιχεία στην 1η περίοδο και δεν μπορούν να υπάρχουν περισσότερα. Αυτό καθορίζεται από τον τύπο N = 2n 2 Κάθε περίοδος ξεκινά με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνει με ένα αδρανές αέριο. Τα δύο πρώτα στοιχεία οποιασδήποτε περιόδου s είναι στοιχεία, τα τελευταία έξι p είναι στοιχεία, μεταξύ τους d - και f είναι στοιχεία. Στην περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά: 1. 2. το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται 3. ποσότητα ενέργειας επίπεδα - συνεχώς 4. ο αριθμός των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο αυξάνεται 5. ακτίνα ατόμων – μειώνεται 6. ηλεκτραρνητικότητα – αυξάνεται Κατά συνέπεια, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια συγκρατούνται πιο σφιχτά, οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν και οι μη μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται Σε μικρές περιόδους αυτή η μετάβαση συμβαίνει μέσω 8 στοιχείων, σε μεγάλες περιόδους - μέσω 18 ή 32. Σε μικρές περιόδους, το σθένος αυξάνεται από 1 σε 7 μία φορά, σε μεγάλες περιόδους - δύο φορές. Στο σημείο όπου εμφανίζεται το άλμα της αλλαγής στο υψηλότερο σθένος, η περίοδος χωρίζεται σε δύο σειρές. Από περίοδο σε περίοδο παρατηρείται ένα απότομο άλμα στην αλλαγή των ιδιοτήτων των στοιχείων, καθώς εμφανίζεται ένα νέο ενεργειακό επίπεδο.
Ομάδα	Ο αριθμός της ομάδας είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο (για στοιχεία των κύριων υποομάδων)	*Κάθετη σειρά στοιχείων.* Κάθε ομάδα χωρίζεται σε δύο υποομάδες: κύρια και δευτερεύουσα. Η κύρια υποομάδα αποτελείται από στοιχεία s - ir - τα δευτερεύοντα - d - και f - στοιχεία. Οι υποομάδες συνδυάζουν τα στοιχεία που μοιάζουν περισσότερο μεταξύ τους. Στην ομάδα, στην κύρια υποομάδα από πάνω προς τα κάτω: 1. σχετίζεται ατομική μάζα – αυξάνεται 2. αριθμός ηλεκτρονίων ανά εξωτ. επίπεδο - συνεχώς 3. το πυρηνικό φορτίο αυξάνεται 4. μετρούν - σε ενέργεια. επίπεδα – αυξάνει 5. ακτίνα ατόμων - αυξάνεται 6. η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται. Κατά συνέπεια, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια διατηρούνται πιο αδύναμα και οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων ενισχύονται, ενώ οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν. Τα στοιχεία ορισμένων υποομάδων έχουν ονόματα: Ομάδα 1α – αλκαλιμέταλλα 2α – μέταλλα αλκαλικών γαιών 6α – χαλκογόνα 7α – αλογόνα 8α – αδρανή αέρια (έχουν ολοκληρωμένη εξωτερική στάθμη)

Συμπεράσματα:

1. Όσο λιγότερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό επίπεδο και όσο μεγαλύτερη είναι η ακτίνα του ατόμου, τόσο μικρότερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα και τόσο πιο εύκολο είναι να εγκαταλείψουμε τα εξωτερικά ηλεκτρόνια, επομένως τόσο πιο έντονες είναι οι μεταλλικές ιδιότητες.

Όσο περισσότερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό επίπεδο και όσο μικρότερη είναι η ακτίνα του ατόμου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα και τόσο πιο εύκολο είναι να δεχόμαστε ηλεκτρόνια, επομένως τόσο ισχυρότερες είναι οι μη μεταλλικές ιδιότητες.

2. Τα μέταλλα χαρακτηρίζονται από την παραίτηση ηλεκτρονίων, ενώ τα αμέταλλα χαρακτηρίζονται από τη λήψη ηλεκτρονίων.

Η ειδική θέση του υδρογόνου στον περιοδικό πίνακα

Το υδρογόνο στον περιοδικό πίνακα καταλαμβάνει δύο κελιά (σε ένα από αυτά περικλείεται σε παρενθέσεις) - στην ομάδα 1 και στην ομάδα 7.

Το υδρογόνο ανήκει στην πρώτη ομάδα γιατί, όπως και τα στοιχεία της πρώτης ομάδας, έχει ένα ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό επίπεδο.

Το υδρογόνο ανήκει στην έβδομη ομάδα γιατί, όπως και τα στοιχεία της έβδομης ομάδας, πριν από την ολοκλήρωση της ενέργειας

ΤΟ ΝΟΗΜΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΥ ΝΟΜΟΥ

Περιοδικό σύστημα D.I. Ο Mendeleev έγινε σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη της ατομικής-μοριακής επιστήμης. Χάρη σε αυτήν, διαμορφώθηκε η σύγχρονη έννοια ενός χημικού στοιχείου και διευκρινίστηκαν οι ιδέες για απλές ουσίες και ενώσεις.

Αυτός ο νόμος είχε προγνωστική δύναμη. Κατέστησε δυνατή τη διεξαγωγή στοχευμένης αναζήτησης νέων, μη ανακαλυφθέντων ακόμη στοιχείων. Τα ατομικά βάρη πολλών στοιχείων, που προηγουμένως προσδιορίστηκαν με ανεπαρκή ακρίβεια, υπόκεινταν σε επαλήθευση και διευκρίνιση ακριβώς επειδή οι εσφαλμένες τιμές τους έρχονταν σε σύγκρουση με τον Περιοδικό Νόμο.

Ο προγνωστικός ρόλος του περιοδικού συστήματος, που έδειξε ο Mendeleev, τον 20ο αιώνα εκδηλώθηκε στην εκτίμηση των χημικών ιδιοτήτων των υπερουρανικών στοιχείων.

Η θεμελιώδης καινοτομία του Περιοδικού Νόμου, που ανακάλυψε και διατύπωσε ο D.I. Mendeleev, είχε ως εξής:

1. Δημιουργήθηκε μια σύνδεση μεταξύ στοιχείων που ήταν ανόμοια στις ιδιότητες τους. Αυτή η σύνδεση έγκειται στο γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν ομαλά και περίπου εξίσου καθώς αυξάνεται το ατομικό τους βάρος και στη συνέχεια αυτές οι αλλαγές ΕΠΑΝΑΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ.

2. Σε εκείνες τις περιπτώσεις που φαινόταν ότι λείπει κάποιος σύνδεσμος στην ακολουθία αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων, παρέχονταν GAPS στον Περιοδικό Πίνακα που έπρεπε να συμπληρωθούν με στοιχεία που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Επιπλέον, ο Περιοδικός Νόμος κατέστησε δυνατή την ΠΡΟΒΛΕΨΗ των ιδιοτήτων αυτών των στοιχείων.

Από την έλευση του Περιοδικού Νόμου, η χημεία έπαψε να είναι περιγραφική επιστήμη. Όπως σημείωσε μεταφορικά ο διάσημος Ρώσος χημικός Ν.Δ. Zelinsky, Ο περιοδικός νόμος ήταν «η ανακάλυψη της αμοιβαίας σύνδεσης όλων των ατόμων στο σύμπαν».

Περαιτέρω ανακαλύψεις στη χημεία και τη φυσική έχουν επανειλημμένα επιβεβαιώσει τη θεμελιώδη έννοια του Περιοδικού Νόμου. Ανακαλύφθηκαν αδρανή αέρια, τα οποία ταιριάζουν απόλυτα στον Περιοδικό Πίνακα - αυτό φαίνεται ιδιαίτερα καθαρά από τη μακρά μορφή του πίνακα. Ο σειριακός αριθμός ενός στοιχείου αποδείχθηκε ότι είναι ίσος με το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου αυτού του στοιχείου. Πολλά προηγουμένως άγνωστα στοιχεία ανακαλύφθηκαν χάρη σε μια στοχευμένη αναζήτηση ακριβώς εκείνων των ιδιοτήτων που είχαν προβλεφθεί από τον Περιοδικό Πίνακα.

Το περιοδικό σύστημα του Mendeleev ήταν ένα είδος καθοδηγητικού χάρτη στη μελέτη της ανόργανης χημείας και στην ερευνητική εργασία σε αυτόν τον τομέα.

Υπάρχουν πολλές σημαντικές ανακαλύψεις στην ιστορία της ανάπτυξης της επιστήμης. Λίγοι όμως από αυτούς μπορούν να συγκριθούν με αυτό που έκανε ο Mendeleev. Ο περιοδικός νόμος των χημικών στοιχείων έχει γίνει η φυσική επιστημονική βάση για τη μελέτη της ύλης, τη δομή και την εξέλιξή της στη φύση.

Αμερικανοί επιστήμονες (G. Seaborg και άλλοι), που συνέθεσαν το στοιχείο Νο. 101 το 1955, του έδωσαν το όνομα Mendelevium «... σε αναγνώριση της προτεραιότητας του μεγάλου Ρώσου χημικού, ο οποίος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε τον περιοδικό πίνακα στοιχείων . Για να προβλέψουμε τις χημικές ιδιότητες των τότε μη ανακαλυφθέντων στοιχείων». Αυτή η αρχή ήταν το κλειδί για την ανακάλυψη σχεδόν όλων των στοιχείων υπερουρανίου.

Το 1964, το όνομα του Mendeleev συμπεριλήφθηκε στο Science Honor Board στο Πανεπιστήμιο του Bridgeport (ΗΠΑ) ανάμεσα στα ονόματα των μεγαλύτερων επιστημόνων του κόσμου.

Kolyvan Agricultural College
Γεωπονική Σχολή

Τμήμα Χημείας

Αφηρημένη:
Η έννοια του περιοδικού νόμου D.I.Mendeleev.

Συμπλήρωσε: φοιτητής 1ου έτους
Ομάδα A-11 του Kalinkin V.V.
Έλεγχος: δάσκαλος
Mogilina V.A.

Kolyvan 2010
Περιεχόμενο
Εισαγωγή…………………………………………………………………………………….3
Σύντομο βιογραφικό και δραστηριότητες του Δ.Ι. Μεντελέεφ…………………………4
Ιστορία της ανακάλυψης του Περιοδικού Νόμου…………………………………….5
Η σημασία του Περιοδικού Νόμου για τη χημεία και τις φυσικές επιστήμες……………6
Συμπέρασμα…………………………………………………………….9
Κατάλογος αναφορών………………………………………………………..10

Εισαγωγή

Δουλεύοντας μόνος σου, θα κάνεις τα πάντα
τόσο για τους αγαπημένους σου όσο και για τον εαυτό σου,
και αν δεν υπάρχει επιτυχία με τη δουλειά,
αν αποτύχετε, δεν πειράζει, προσπαθήστε ξανά.
D.I.Mendeleev

Στόχος: μάθετε για την έννοια του περιοδικού νόμου.
Καθήκοντα : 1) μελέτη της ιστορίας του περιοδικού νόμου. 2) μάθουν για το ρόλο του περιοδικού νόμου στη χημεία και τις φυσικές επιστήμες. 3) βγάλτε συμπεράσματα.
Συνάφεια του θέματος : αυτό το θέμα είναι πολύ ενδιαφέρον και ελκυστικό αφού η ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου το 1869 έγινε όχι μόνο ένα από τα μεγαλύτερα γεγονότα στην ιστορία της χημείας του 19ου αιώνα, αλλά επίσης, κατά μία έννοια, ένα από τα πιο σημαντικά επιτεύγματα του ανθρώπινη σκέψη της περασμένης χιλιετίας.
Ο περιοδικός νόμος και ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων παραμένουν ακόμα ένα μυστήριο. Δεν είναι ακόμα δυνατό να κατανοηθούν οι βαθιές φυσικές αιτίες της περιοδικότητας, ιδίως οι λόγοι για την περιοδική επανάληψη παρόμοιων ηλεκτρονικών διαμορφώσεων ατόμων, αν και είναι σαφές ότι αυτό το φαινόμενο σχετίζεται με τη μη χωρική δυναμική συμμετρία των ατομικών συστημάτων.
Τέλος, η ίδια η ιστορία της ανακάλυψης του Περιοδικού Νόμου και της δημιουργίας του Περιοδικού Συστήματος παραμένει μυστηριώδης από πολλές απόψεις, αν και έχει αφιερωθεί εκτενής βιβλιογραφία σε αυτήν. Διαφορετικοί ερευνητές έχουν προτείνει διαφορετικές εκδοχές της ιστορίας της ανακάλυψης του Περιοδικού Νόμου.

Σύντομο βιογραφικό και δραστηριότητες του Δ.Ι. Μεντελέεφ
Μεντελέεφ Ντμίτρι Ιβάνοβιτς (1834-1907) - ένας εξαιρετικός Ρώσος χημικός, συγγραφέας του Περιοδικού Νόμου, γεννήθηκε στο Τομπόλσκ, όπου αποφοίτησε από το γυμνάσιο και το 1850 έγινε δεκτός στο Κύριο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο της Αγίας Πετρούπολης στη Σχολή Φυσική και Μαθηματικά. Μετά την υπεράσπιση της διατριβής του, ο Mendeleev διορίστηκε ιδιωτικός δόκτωρ το 1857. Το 1859 πήγε για επαγγελματικό ταξίδι στο εξωτερικό στη Γερμανία για δύο χρόνια, όπου εργάστηκε στη Χαϊδελβέργη με τον Μπούνσεν και πήρε μέρος στο Διεθνές Χημικό Συνέδριο στην Καρλσρούη. Μετά την επιστροφή του στην Αγία Πετρούπολη, ο Mendeleev πραγματοποίησε εκτεταμένες επιστημονικές και διδακτικές δραστηριότητες· το 1865 υπερασπίστηκε τη διδακτορική του διατριβή, η οποία περιέγραφε θεωρία ένυδρουδιαλύματα και πρότεινε την ιδέα της δυνατότητας ύπαρξης ενώσεων μεταβλητής σύνθεσης σε διαλύματα.
Το 1867 ο Mendeleev διορίστηκε καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης. Έχοντας καταλάβει το τμήμα χημείας στο πανεπιστήμιο της πρωτεύουσας, έγινε επικεφαλής των πανεπιστημιακών χημικών στη Ρωσία και ο εμπνευστής της δημιουργίας της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας (1868). Το 1868, ο Mendeleev άρχισε να εργάζεται στο εγχειρίδιο "Βασικές αρχές της Χημείας". Έγραψε ότι στόχος του ήταν «να εξοικειώσει τους μαθητές με τα βασικά δεδομένα και τα συμπεράσματα της χημείας σε μια δημόσια προσβάσιμη επιστημονική παρουσίαση, να επισημάνει τη σημασία αυτών των συμπερασμάτων για την κατανόηση τόσο της φύσης της ύλης όσο και των φαινομένων που συμβαίνουν γύρω μας και των εφαρμογών που έχει λάβει η χημεία στη γεωργία και την τεχνολογία». Ενώ εργαζόταν στο δεύτερο μέρος του σχολικού βιβλίου τον Φεβρουάριο του 1869, ο Mendeleev διατύπωσε τον Περιοδικό Νόμο και πρότεινε την πιο τέλεια μορφή εφαρμογής του με τη μορφή πίνακα, τον οποίο ονόμασε «Εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και χημική ομοιότητα». Για δύο χρόνια, ο Mendeleev εργάστηκε για την ανάπτυξη και την εμβάθυνση του ανοιχτού νόμου και ετοίμασε ένα γενικό άρθρο «Το φυσικό σύστημα των στοιχείων και η εφαρμογή του στην ένδειξη των ιδιοτήτων των μη ανακαλυφθέντων στοιχείων». Ο Mendeleev προέβλεψε την ύπαρξη:

eka-aluminium (ανακαλύφθηκε το 1875 από τον Γάλλο Lecoq de Boisbaudran και ονομάστηκε γάλλιο),

ekabor (ανακαλύφθηκε το 1879 από τον Σουηδό L.F. Nilsson και ονομάστηκε scandium)

ekasilicon (ανακαλύφθηκε το 1886 από τον Γερμανό K.A. Winkler και ονομάστηκε germanium).

Στα μέσα της δεκαετίας του '80 του XIX αιώνα. Ο περιοδικός νόμος αναγνωρίστηκε από όλους τους επιστήμονες και μπήκε στο οπλοστάσιο της επιστήμης ως ένας από τους σημαντικότερους νόμους της φύσης.
Κατά τη μελέτη των αερίων, ο Mendeleev (το 1874) βελτίωσε την εξίσωση της κατάστασης για τα ιδανικά αέρια (εξίσωση Clapeyron-Mendeleev).
Το 1877, ο Mendeleev διατύπωσε μια υπόθεση σχετικά με την προέλευση του πετρελαίου από καρβίδια βαρέων μετάλλων και πρότεινε την αρχή της κλασματικής απόσταξης κατά τη διύλιση του πετρελαίου· το 1888, πρότεινε την ιδέα της υπόγειας αεριοποίησης του άνθρακα· το 1891, ανέπτυξε μια τεχνολογία για την παραγωγή ενός νέου τύπου άκαπνης πυρίτιδας.
Ιστορία της ανακάλυψης του Περιοδικού Νόμου
Η πρώτη έκδοση του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων δημοσιεύτηκε από τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ το 1869 - πολύ πριν μελετηθεί η δομή του ατόμου. Εκείνη την εποχή, ο Μεντελέεφ δίδασκε χημεία στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης. Προετοιμάζοντας για διαλέξεις και συλλέγοντας υλικό για το σχολικό του βιβλίο "Βασικές αρχές της Χημείας", ο D. I. Mendeleev σκέφτηκε πώς να συστηματοποιήσει το υλικό με τέτοιο τρόπο ώστε οι πληροφορίες σχετικά με τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων να μην μοιάζουν με ένα σύνολο ανόμοιων γεγονότων.
Ο D. I. Mendeleev χρησίμευσε ως οδηγός σε αυτό το έργο ατομικές μάζες(ατομικά βάρη) στοιχείων. Μετά το Παγκόσμιο Συνέδριο Χημικών το 1860, στο οποίο συμμετείχε και ο D.I. Mendeleev, το πρόβλημα του σωστού προσδιορισμού ατομικών βαρών βρισκόταν συνεχώς στο επίκεντρο της προσοχής πολλών κορυφαίων χημικών στον κόσμο, συμπεριλαμβανομένου του D.I. Mendeleev.
Τακτοποιώντας τα στοιχεία σε αύξουσα σειρά των ατομικών τους βαρών, ο D. I. Mendeleev ανακάλυψε έναν θεμελιώδη νόμο της φύσης, ο οποίος είναι τώρα γνωστός ως Περιοδικός Νόμος:
Οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν περιοδικά ανάλογα με το ατομικό τους βάρος.
Η παραπάνω διατύπωση δεν έρχεται καθόλου σε αντίθεση με τη σύγχρονη, στην οποία η έννοια του «ατομικού βάρους» αντικαθίσταται από την έννοια του «πυρηνικού φορτίου». Σήμερα γνωρίζουμε ότι η ατομική μάζα συγκεντρώνεται κυρίως στον πυρήνα του ατόμου. Ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Με την αύξηση του αριθμού των πρωτονίων, που καθορίζουν το φορτίο του πυρήνα, αυξάνεται και ο αριθμός των νετρονίων στους πυρήνες, άρα και η μάζα των ατόμων των στοιχείων.
Πριν από τον Mendeleev, έγιναν αρκετές προσπάθειες συστηματοποίησης στοιχείων σύμφωνα με διάφορα χαρακτηριστικά. Κυρίως ενωμένοι παρόμοιοςστοιχεία ανάλογα με τις χημικές τους ιδιότητες. Για παράδειγμα: Li, Na, K. Ή: Cl, Br, I. Αυτά και μερικά άλλα στοιχεία συνδυάστηκαν στις λεγόμενες «τριάδες». Ένας πίνακας πέντε τέτοιων «τριάδων» δημοσιεύτηκε από τον Dobereiner το 1829, αλλά περιλάμβανε μόνο ένα μικρό μέρος των στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή.
Το 1864, ο Άγγλος J. Newlands παρατήρησε ότι εάν τα στοιχεία είναι διατεταγμένα κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού βάρους, τότε περίπου κάθε όγδοο στοιχείο είναι ένα είδος επανάληψης του πρώτου - όπως ακριβώς είναι η νότα "C" (όπως κάθε άλλη νότα). επαναλαμβάνεται σε μουσικές οκτάβες κάθε 7 νότες (νόμος των οκτάβων). Παρακάτω είναι μια έκδοση του πίνακα Newlands σελ. 11 που χρονολογείται από το 1865. Στοιχεία που είχαν το ίδιο ατομικό βάρος (σύμφωνα με τα δεδομένα εκείνης της εποχής) τοποθετήθηκαν κάτω από τον ίδιο αριθμό. Μπορεί κανείς να δει τις δυσκολίες που αντιμετώπισε ο Newlands - τα αναδυόμενα μοτίβα καταστράφηκαν γρήγορα, αφού το σύστημά του δεν έλαβε υπόψη την πιθανότητα ύπαρξης στοιχείων που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί.
Η έκθεση του Newlands, «Ο νόμος των οκτάβων και οι αιτίες των χημικών αναλογιών μεταξύ των ατομικών βαρών», συζητήθηκε σε μια συνάντηση της Χημικής Εταιρείας του Λονδίνου την 1η Μαρτίου 1866, και μια σύντομη αναφορά σχετικά δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Chemical News. . Ο Newlands ήταν κοντά στην ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου, αλλά η ίδια η ιδέα της διαδοχικής αρίθμησης μόνο στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή δεν «έσπασε» απλώς την ομαλή αλλαγή στις χημικές τους ιδιότητες - αυτή η ιδέα απέκλεισε την πιθανότητα ύπαρξης στοιχεία που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί, για τα οποία απλά δεν υπήρχε θέση στο σύστημα του Newlands.

Η σημασία του Περιοδικού Νόμου για τη χημεία και τις φυσικές επιστήμες
Η θεμελιώδης καινοτομία του Περιοδικού Νόμου, που ανακαλύφθηκε και διατυπώθηκε από τον D. I. Mendeleev ακριβώς τρία χρόνια αργότερα, ήταν η εξής:
1. Δημιουργήθηκε μια σύνδεση μεταξύ στοιχείων που ήταν ανόμοια στις ιδιότητες τους. Αυτή η σύνδεση έγκειται στο γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν ομαλά και περίπου εξίσου καθώς αυξάνεται το ατομικό τους βάρος και στη συνέχεια αυτές οι αλλαγές ΕΠΑΝΑΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ.
2. Σε εκείνες τις περιπτώσεις που φαινόταν ότι λείπει κάποιος σύνδεσμος στην ακολουθία αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων, παρέχονταν GAPS στον Περιοδικό Πίνακα που έπρεπε να συμπληρωθούν με στοιχεία που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Επιπλέον, ο Περιοδικός Νόμος κατέστησε δυνατή την ΠΡΟΒΛΕΨΗ των ιδιοτήτων αυτών των στοιχείων.
Η πρώτη έκδοση του Περιοδικού Πίνακα, που δημοσιεύτηκε από τον Mendeleev το 1869, φαίνεται ασυνήθιστη στον σύγχρονο αναγνώστη (Εικ. 2, σελ. 11). Οι ατομικοί αριθμοί δεν έχουν ακόμη εκχωρηθεί, οι μελλοντικές ομάδες στοιχείων βρίσκονται οριζόντια (και οι μελλοντικές περίοδοι - κατακόρυφα), τα ευγενή αέρια δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί, συναντώνται άγνωστα σύμβολα στοιχείων, πολλές ατομικές μάζες διαφέρουν αισθητά από τις σύγχρονες. Ωστόσο, είναι σημαντικό για εμάς να δούμε ότι ήδη στην πρώτη έκδοση του Περιοδικού Πίνακα ο D.I. Mendeleev περιλάμβανε περισσότερα στοιχεία από όσα ανακαλύφθηκαν εκείνη την εποχή! Άφησε 4 κελιά του τραπεζιού του ελεύθερα για άγνωστα ακόμα στοιχεία και ήταν ακόμη σε θέση να υπολογίσει σωστά το ατομικό τους βάρος. Οι μονάδες ατομικής μάζας (amu) δεν είχαν γίνει ακόμη αποδεκτές και τα ατομικά βάρη των στοιχείων μετρήθηκαν σε «μερίδια» κοντά σε αξία με τη μάζα ενός ατόμου υδρογόνου.
Στοιχεία που προβλέφθηκαν από τον D.I. Mendeleev και ανακαλύφθηκαν στην πραγματικότητα αργότερα.
Σε όλες τις προηγούμενες προσπάθειες για τον προσδιορισμό της σχέσης μεταξύ των στοιχείων, άλλοι ερευνητές προσπάθησαν να δημιουργήσουν πεπερασμένοςμια εικόνα στην οποία δεν υπήρχε χώρος για στοιχεία που δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμη. Αντίθετα, ο D.I. Mendeleev θεωρούσε ότι το πιο σημαντικό μέρος του Περιοδικού του Πίνακα ήταν εκείνα τα κελιά που παρέμεναν άδεια (ερωτηματικά στο Σχ. 2 σελ. 11.). Αυτό το έκανε δυνατό προλέγωτην ύπαρξη αγνώστων ακόμη στοιχείων.
Είναι αξιοθαύμαστο ότι ο D. I. Mendeleev έκανε την ανακάλυψή του σε μια εποχή που τα ατομικά βάρη πολλών στοιχείων προσδιορίστηκαν πολύ κατά προσέγγιση, και μόνο 63 στοιχεία ήταν γνωστά - δηλαδή λίγο περισσότερα από τα μισά από αυτά που είναι γνωστά σε εμάς σήμερα.
Η βαθιά γνώση των χημικών ιδιοτήτων διαφόρων στοιχείων επέτρεψε στον Mendeleev όχι μόνο να επισημάνει στοιχεία που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί, αλλά και προλέγωτις περιουσίες τους! Κοιτάξτε με πόση ακρίβεια ο D.I. Mendeleev προέβλεψε τις ιδιότητες του στοιχείου που ονόμασε «εκα-πυρίτιο» (στο Σχ. 2 σελ. 11 αυτό είναι το στοιχείο γερμάνιο). 16 χρόνια αργότερα, η πρόβλεψη του D.I. Mendeleev επιβεβαιώθηκε έξοχα.
και τα λοιπά.................