Mendelejevi väike, kuid tähelepanuväärne avastus. Dmitri Mendelejev

19. oktoobril 1875 esitas Dmitri Mendelejev Peterburi ülikooli Füüsika Seltsi koosolekul raportis idee survestatud gondliga õhupallist, et uurida kõrgel asuvaid atmosfäärikihte. Dmitri Mendelejev oli fantastiliselt erudeeritud inimene ja teadlane, paljude teaduste uurija. Mendelejev tegi oma elu jooksul palju suuri avastusi. Täna otsustasime teha valiku Dmitri Mendelejevi viiest põhisaavutusest.

Kontrollitava õhupalli loomine

Dmitri Mendelejev õppis gaase keemias. Mendelejevit huvitasid ka stratosfääri õhupallide ja õhupallide projektid. Nii töötas ta 1875. aastal välja umbes 3600 m3 õhupalli stratosfäärilise õhupalli projekti koos suletud gondliga, mis viitab võimalusele tõusta atmosfääri ülakihti, ja hiljem konstrueeris ta mootoritega juhitava õhupalli.

Keemiliste elementide perioodilise tabeli koostamine

Dmitri Ivanovitš Mendelejevi üks peamisi saavutusi oli keemiliste elementide perioodilise tabeli loomine. See tabel on keemiliste elementide klassifikatsioon, mis määrab elementide erinevate omaduste sõltuvuse aatomituuma laengust. Tabel on perioodilise seaduse graafiline väljend, mille kehtestas Mendelejev ise. Samuti on teada, et Mendelejevi poolt rohkem keemia raames välja töötatud perioodilisustabel oli aatomitüüpide valmis süstematiseerimine uute füüsikaharude jaoks.

Kriitilise temperatuuri avastamine

Mendelejevi teine ​​märkimisväärne saavutus on "vedelike absoluutse keemistemperatuuri" ehk kriitilise temperatuuri avastamine. Mendelejev avastas kriitilise temperatuuri 1860. aastal, rajades oma majja labori, mille abil uuris vedelike pindpinevusi erinevatel temperatuuridel. Termodünaamikas tähendab "kriitiline temperatuur" iseenesest temperatuuri kriitilises punktis, see tähendab, et kriitilisest punktist kõrgemal temperatuuril ei saa gaas ühelgi rõhul kondenseeruda.

Ideaalse gaasi üldise olekuvõrrandi avastamine

Ideaalse gaasi olekuvõrrand on valem, mis loob seose ideaalse gaasi rõhu, molaarmahu ja absoluutse temperatuuri vahel. Seda võrrandit nimetatakse Claiperoni-Mendelejevi võrrandiks just seetõttu, et mõlemad teadlased aitasid kaasa võrrandi avastamisele. Kui Clapeyroni võrrand sisaldas mitteuniversaalset gaasikonstandit, mille väärtust tuli mõõta iga gaasi puhul, siis Mendelejev leidis proportsionaalsusteguri, mida ta nimetas universaalseks gaasikonstandiks.

Tutvustame teie tähelepanu meie sarja "Life of Remarkable Minds" järgmisele artiklile.

Järgmisel Vene Keemia Seltsi koosolekul, mis toimus 6. märtsil 1869, Dmitri Ivanovitš Mendelejevit kohal ei olnud. Ta kutsuti ootamatult ühte hiljuti avatud keemiatehasesse. Seetõttu luges tema aruannet "Omaduste seos elementide aatommassiga" tema sõber, ajakirja RHO esimene toimetaja Nikolai Aleksandrovitš Menšutkin. Kokkutulnud teadlased kuulasid kõnelejat rahulikult, patsutasid teda viisakalt ja läksid aeglaselt laiali. Kõik oli nagu midagi poleks juhtunud ja maailm pärast seda aruannet jäi samaks, mis oli enne seda.

Nüüd teavad isegi koolilapsed, et Mendelejev nägi oma perioodilisustabelit unes. Ja ei saa öelda, et see teave ei vasta tõele. Vähemalt teadlane ise rääkis, kuidas ta pärast kolmepäevast valusat arutlemist magama jäi. Ja äkki: “Näen unes selgelt lauda, ​​kus elemendid on vastavalt vajadusele paigutatud. Ärkasin üles, kirjutasin kohe paberile ja jäin uuesti magama. Vaid ühes kohas osutus hiljem parandus vajalikuks. Hiljem, kui tehtud avastuse tähtsus kõigile haritud inimestele selgeks sai, helistasid sensatsioonihimulised ajakirjanikud sellest üle kogu maailma. Siin räägitakse, kuidas suured teooriad välja kukuvad: mees heitis pikali, jäi magama, nägi midagi ise ja ärkas juba suure avastajana. Lõpuks, vastuseks teisele palvele öelda, kuidas on võimalik unes näha sellist kasulikku asja nagu "Perioodiline tabel", seekord "Peterburi Listki" reporterilt, ei suutnud teadlane seda taluda, plahvatas: " ... Mitte sentigi rea eest ( standardne ajalehe tasu, - V.Ch.)! Mitte nagu sina! Olen sellele mõelnud võib-olla kakskümmend viis aastat ja sina mõtled: ma istusin ja järsku nikkel jooneks, nikkel jooneks ja ongi valmis...!

See äkilise "unise epifaania" lugu oli vaid üks väheseid legende, mida rahvas, kirjanikud ja ajalehtede kuulujutud seostasid suure teadlase nimega. Kokkuvõttes oli neid suur mass.

Kuigi Dmitri Ivanovitš sündis iidsete traditsioonidega kultuursesse perekonda, ei saa tema perekonnanime iidseks nimetada. Tema vanaisa, küla praost Pavel Maksimovitš, oli Sokolov. Ja neljast pojast Timothy jäi ainult üks perekonnanimele, ülejäänud kolmele pandi pärast seminari lõpetamist tolleaegsete vaimulike tavade kohaselt erinevad perekonnanimed. Esimesest Aleksanderist sai küla nimega, kus ta isa teenis, Tikhomandritski, teisest Vassili, koguduse nimega Pokrovski, ja kolmandale, Ivanile, anti sokolovide naabrite ja tavaliste koguduseliikmete nimi, mõisnik Mendelejev. Pärast teoloogiakooli lõpetamist läks Ivan ilmalikule liinile, õppis Peterburi Peapedagoogilise Instituudi filoloogiaosakonnas, millest hiljem sai Riiklik Ülikool, mille järel määrati ta "filosoofia, kaunite kunstide ja poliitökonoomia õpetajaks. "Tobolskis. Juba seal abiellus ta kaupmehe tütre Maria Dmitrievna Kornilyevaga, kes sünnitas talle 17 last. Seitsmeteistkümnes, "viimane laps", sai 27. jaanuaril 1834 just Dmitri. Kuigi, kui arvestada teisiti, siis oli ta üheksas, kuna kaheksa suri imikueas.

Selleks ajaks oli perekond Mendelejev jõudnud oma majandusliku heaolu haripunkti: Ivan Pavlovitš oli juba Tobolski rajooni Tobolski gümnaasiumi ja koolide direktor. Kuid see heaolu varises kohe kokku. Samal 1834. aastal jäi Dmitri isa katarakti tõttu pimedaks ja jäi pensionile, mille suurus oli äärmiselt väike.

Siin, muide, tuli kasuks Mendelejevi ema isalt päritud ettevõtlikkus. Ta kolis oma pere Aremzyanskoe külla, kus tema vennal oli väike klaasitehas. Tema vend elas alaliselt Moskvas ja ta usaldas ettevõtte juhtimise Mariale. 1841. aastal saadeti Mitya Tobolski gümnaasiumi. Selle perioodiga on seotud veel üks tuntud legend, mida sageli luuserid lohutavad. Kõik teavad, et Mitya Mendelejev, tulevikus hiilgav teadlane, jäeti gümnaasiumisse teiseks aastaks. See oli tõsi, ainult et nad jätsid ta maha mitte kehva õppeedukuse tõttu, vaid sellepärast, et nad ei saatnud ta sinna mitte 8-aastaselt, nagu pidi, vaid 7-aastaselt. Ainult tingimusel, et ta õpib esimeses klassis. kaks aastat järjest.

1847. aastal suri Ivan Pavlovitš ja siis langesid kõik üsna suure pere ülalpidamise eest hoolitsemine täielikult Maria Dmitrievna õlgadele. Ta püüdis anda kõigile lastele parimat võimalikku haridust ja kui viimane, Dima, gümnaasiumi lõpetas, tegi kõik oma “klaasitööd”, müüs kõik Tobolskis leiduva maha ning kolis koos poja ja noorimaga Peterburi. tütar. Kus Dmitri pandi tema järjekindlal palvel õppima samasse pedagoogilisse instituuti, mille lõpetas tema isa, ainult füüsika-matemaatikateaduskonda. Noor tudeng eelistas aga, nagu arvata võib, rohkem keemiat ja mineraloogiat, mida õpetasid kuulsad professorid "Vene keemia vanaisa" Aleksandr Voskresenski ja Stepan Kutorga. Nende juhendamisel avaldas ta 1854. aastal oma esimese tõsiseltvõetava teose "Soome ortiidi keemiline analüüs".

Aasta hiljem lõpetas Mendelejev instituudi kuldmedaliga, sai "vanemõpetaja" tiitli ja lahkus õpetama külmast Peterburist sooja Odessasse, kus töötas aasta Richelieu lütseumis. Siin ta aga ei õpetanud nii palju, kui tegi magistritööd teemal "Räniühendite struktuur", mille ta kaitses juba 1856. aastal. Doktoritöö oli edukas, kaitsmise tulemuste järgi sai Mendelejev Peterburi ülikoolis magistrikraadi ja Privatdozenti ametikoha.

1859. aastal saadeti noor paljutõotav keemik "teaduste täiustamiseks" Saksamaale Heidelbergi, kus ta uuris kahe aasta jooksul ainete keemiliste ja füüsikaliste omaduste seost. Selles valdkonnas õnnestus tal eelkõige tõestada, et on olemas maksimaalne temperatuur, mille juures mis tahes aine saab eksisteerida ainult gaasilises olekus. Naastes Peterburi, kirjutas ja andis ta peagi välja imelise orgaanilise keemia õpiku, mis tõi talle valgustatud ringkondades märkimisväärse kuulsuse.

1863. aasta kevadel abiellus ta kuulsa kirjaniku, raamatu "Väike küürakas hobune" autori Pjotr ​​Ershovi kasutütre Feozva Nikititšna Leštševaga, kes muide õpetas talle gümnaasiumis kirjandust. Ta oli oma abikaasast 6 aastat vanem ja tõi talle kolm last. Samal ajal anti talle väga korralik Demidovi preemia "Orgaanilise keemia" eest ja veidi hiljem asus ta Peterburi ülikooli orgaanilise keemia kateedri täiskohaga dotsendi ametikohale soliidselt. palk 1200 rubla aastas. Samal ajal sai ta instituudis üheaegselt professori koha ja - juba professorina - korteri. Seega eemaldati põhimõtteliselt kõik noori peresid piinanud materiaalsed probleemid ja teadlane võis puhta südamega keemiauuringutele pühenduda.

Rohkem kui aasta uuris ta alkoholi-vee segu ja jõudis lõpuks järeldusele, et kõige suurema tihedusega on lahus, milles kolme H2O molekuli kohta on üks C2H5OH. 1865. aastal kaitses ta doktoriväitekirja teemal "Diskursus alkoholi ja veega kombineerimisest". Sellest voolab orgaaniliselt teine ​​legend, mis väidab, et just Mendelejev leiutas vene viina. Legend ütleb isegi, et "oma väitekirjas tõestas Dmitri Ivanovitš veenvalt, et "eluandva vee" optimaalne tugevus on 38 kraadi, mille tsaarivalitsus ümardas 40-ni. Kuid ükskõik kui palju me seda lõputööd uuesti ka ei loeks, ei leia me sellest ühtegi sõna inimeste poolt armastatud joogi kohta. Tegelikult seadis Venemaa valitsus igalt kraadilt võetavate aktsiisimaksude arvutamise mugavuse huvides 40-kraadise kindluse juba 1843. aastal, kui Mendelejev oli vaevalt 9-aastane. Ja 38 kraadi oli alumine piir, mille ületamisel algasid karistused madala kvaliteediga toodete eest.

Varsti pärast kaitsmist oli Mendelejevist saanud ülikooli tavaprofessor. Just siis, töötades uue anorgaanilise keemia õpiku kallal, mõtles ta sellele, kuidas on omavahel seotud keemiliste elementide aatommass ja muud omadused. Selguse huvides käivitas ta iga elemendi jaoks eraldi kaardi, kuhu sisestas tema kohta lühikese teabe. Teadlane kandis nende kaartide pakki kogu aeg kaasas ja sorteeris neid sageli välja, laotades neid nagu kavalat kaardipasjanssi. Mille ta oli välja töötanud 1869. aasta veebruariks.

Tuleb tunnistada, et päris hästi see ei läinud. Mõned elemendid ei vastanud täpselt kohale, kuhu teadlane need asetas. Lisaks oli saadud tabelis kolm "auku". Mille Mendelejev "täitis" kolme fiktiivse elemendiga - "eka-boor", "eka-räni" ja "eka-alumiinium". Kõik see võimaldas mõnel tema kolleegil süüdistada keemikut žongleerimises ja teadusega tema "naeruväärse teooria" alla tõmbamises. Mendelejevi loodud "Perioodiline süsteem" "tulistas" tõeliselt alles 1875. aastal, kui prantsuse keemik Lecoq de Boisbaudran teatas uue elemendi - galliumi, mille erikaal on 4,7, avastamisest. Mendelejev märkas siis, et see element sobib peaaegu ideaalselt "eka-alumiiniumi" asemele, ainsa erinevusega, et viimase arvestuslik kaal oli umbes 5,9. Teadlane teatas sellest oma prantsuse kolleegile, kes tegi täpsemaid katseid ja sai teada, et galliumi tegelik kaal on 5,94. Pärast seda müristasid mõlema keemiku nimed üle maailma ning teadlased tormasid palavikuliselt vanu andmeid, mis aina enam vastasid tabeli andtule, täpsustama ja ennustatud elemente otsima. 1879. aastal avastati "eka-boor" - "skandium" ja 1885. aastal "eka-räni" - "germaanium". Kõik need elemendid vastasid täpselt sellele, mida uus teooria neile ennustas. Mis oli selleks ajaks juba üldtunnustatud.

Kuid sellise muljetavaldava teadusliku edu taustal tabas teadlase isiklikku elu järjest ilmsemat fiaskot. Suhted oma naisega ja enne seda polnud olulised, oli Dmitri Ivanovitš 1870. aastate lõpuks täiesti ärritunud. Kuid vanal tuhal lahvatas tõelise armutule leek. Milles süüdi oli Urjupinskist pärit kasaka tütar Anna Ivanovna Popova, kes oli sageli majas. Tema kiituseks tasub öelda, et daam ei püüdnud üldse ühiskonna rakku hävitada. Niipea, kui Anna taipas, kui kaugele Dmitri tunded olid läinud, püüdis ta kõik välja lülitada, mille pärast ta lihtsalt lahkus Peterburist Itaaliasse. Kõik oli aga liiga tõsine ja saanud oma armastatu lennust teada, pakkis teadlane kiiresti oma asjad ja asus taga ajama. Kuu aega hiljem tõi ta Anna Ivanovna tagasi Peterburi ja peagi lõid nad uue pere. Rohkem kui 20-aastase abielu jooksul tõi Anna oma mehele veel neli last.

Ärge arvake, et Mendelejev tegeles ainult keemiaga. Vastupidi, praegu on raske leida valdkonda, milles ta ei tõestaks end hiilgava spetsialistina. Keiserlikus Teaduste Akadeemias oli ta loetletud "füüsilise" jaotises. Vene naftameeste seas peeti teda kõige olulisemaks spetsialistiks, kes pakkus välja esimeste naftajuhtmete ja naftapumplate projekte. 1879. aastal töötas ta välja tehnoloogilised skeemid esimese Venemaa mootoriõli tootmise tehase jaoks.

1875. aastal arvutas Mendelejev välja rõhu all oleva kabiiniga stratosfääri õhupalli konstruktsiooni, mis tõstis atmosfääri ülemisse kihti. Ja 1887. aasta suvel tõusis ta ise aeronaudina vesinikuga täidetud õhupalli korvis pilvede kohale, et jälgida päikesevarjutust. See oli tõeline vägitegu, sest teadlasel polnud varem aeronautikas kogemusi. Õhupalli pidi juhtima elukutseline piloot Aleksandr Kovanko, kuid eelmisel päeval oli sadanud vihma, õhupall läks märjaks, raskeks ega suutnud kahte inimest tõsta. Pärast seda maandus teadlane Kovanko gondlist, teatades, et hakkab palliga ise hakkama. Tema kontrolli all tõusis õhupall ligi 4 kilomeetri kõrgusele ja lendas üle 100 kilomeetri, misjärel tegi Mendelejev täiesti eduka maandumise. Ta ise kirjutas selle juhtumi kohta: “... Minu otsuses mängis olulist rolli ... kaalutlus, et nad tavaliselt mõtlevad meist, professoritest ja teadlastest üldiselt, igal pool, mida me ütleme, nõustame, aga meie ei. ei tea, kuidas praktilisi asju juhtida, seda ja meil, nagu Štšedrini kindralitel, on alati vaja talupoega, kes seda tööd teeks, muidu kukub kõik käest. Tahtsin näidata, et see arvamus, ehkki mõnes muus osas võib-olla tõsi, on ebaõiglane loodusteadlaste suhtes, kes veedavad kogu oma elu laboris, ekskursioonidel ja üldiselt loodust uurides. Kindlasti peame suutma seda praktikat valdada ja mulle tundus, et kasulik on seda demonstreerida nii, et kõik teaksid kunagi eelarvamuste asemel tõde. Siin avanes selleks suurepärane võimalus. ” Selle lennu eest pälvis teadlane aerostaatilise meteoroloogia akadeemia erimedali.

1870. aastate keskel kuulus Dmitri Mendelejev mediumistlike nähtuste käsitlemise komisjoni. Nüüd nimetataks seda "pseudoteaduse vastu võitlemise komisjoniks". Koos teiste kuulsate teadlastega paljastas ta üsna edukalt erinevate meediumite mahhinatsioone.

1870. aastate lõpus hakkas teadlane huvi tundma laevaehituse vastu ja koostas "katsebasseini laevade katsetamiseks". Ja 1890. aastate lõpus kaasati ta maailma esimese Arktika jäämurdja ehitamise komisjoni. Jäämurdja "Ermak" lasti vette 1898. aastal.

Saades 1892. aastal Mõõtude ja Kaalude Peakoja teadlaseks-hooldajaks, kavandas ta ülitäpsed kaalud gaasiliste ja tahkete ainete kaalumiseks. Märkimisväärse majandusteadlasena nõustas ta sajandi lõpul rahandusministrit krahv Wittet aktsiiside ja uue tolliseaduse küsimustes. Mendelejev kirjutas oma demograafiateemalistes töödes: "Poliitika kõrgeim eesmärk väljendub kõige selgemalt inimeste paljunemise tingimuste väljatöötamises." Muide, tema arvutuste kohaselt pidi Venemaa rahvaarv olema 20. sajandi keskpaigaks 800 miljonit inimest.

Lõpuks väidab veel üks levinud legend, et Mendelejev oli kohvrimeister ja talle meeldis vabal ajal paar uut kohvrit luua. Ja kuigi temast ei jäänud meile ainsatki kohvrit, on sellel legendil siiski mingi alus. Tõsiasi on see, et nooruses, ajal, mil töö ja raha nappis, õppis ta tõesti raamatuköitmise ja kartongi tegemise põhitõed selgeks ning valmistas sageli enda vajadusteks kaustasid ja köiteid. Ta tegi isegi kuidagi, juba tõsine teadlane, väikese, kuid tugeva papist pingi, mis on säilinud tänapäevani. Teadlane ostis selleks materjalid Gostiny Dvoris. See oli siis, kui ta kuulis kord enda selja tagant summutatud dialoogi: "Kes on see auväärt härrasmees?" „Kas sa ei tea? See on kuulus kohvrimeister Mendelejev. Teadlasel oli ettevaatamatust rääkida sellest anekdoodist oma sõpradele, nad rääkisid oma tuttavatele ja lugu "suurest kohvrimeistrist" läks veidi muudetud kujul jalutama ajalehtede lehekülgedel ja läbi aegade. linnarahvas.

Kuid viimane legend – et suurele keemikule ei antud Nobeli preemiat konflikti tõttu Nobeli perekonnaga – võib osutuda tõeks, kuigi meil pole selle kohta dokumentaalseid tõendeid. Teadlane kandideeris auhinnale kolm aastat järjest – aastatel 1905, 1906 ja 1907. Esimest korda edestas teda saksa orgaaniline keemik Adolf Bayer.

1906. aastal oli Nobeli komitee juba Mendelejevi preemia välja andnud, kuid Rootsi Kuninglik Teaduste Akadeemia muutis selle otsuse ümber. Ja siin avaldas suure tõenäosusega mõju lastetu Alfred Nobeli vennapoja ja tema peamise pärija Emanueli lobitöö, kes juhtis siis Venemaa suurimat naftakorporatsiooni Nobel Brothers Partnership. On teada, et Mendelejev kritiseeris avalikult nobeleid ja süüdistas neid röövellikus suhtumises Venemaa naftasse. Seetõttu võis Nobeli ringkondades teatud kaaluga Emanuel puhteoreetiliselt preemia saatust mõjutada. See tundub aga ebatõenäoline: venerootslane Emanuel Nobel polnud nii kättemaksuhimuline. Ja temale võlgneme mitte vähemasti auhinna olemasolu. Kuna testamendi, milles teda mainiti, koostas onu raskete rikkumistega ja Emanuel oleks võinud selle vastu protestida. Noor Nobel tundis ta aga ära, mistõttu oleks perefirma, mille varadest kolmandik kuulus Alfredile, peaaegu hävingu äärele.

Lõpuks võeti vastu kindel otsus anda 1907. aastal Vene keemikule Nobeli preemia. Testamendi järgi võis selle aga anda vaid elavale teadlasele. JA Dmitri Ivanovitš Mendelejev suri 20. jaanuaril 1907. aastal.

Tänapäeval on tema järgi nimetatud linn, linnad, raudteejaamad, metroojaamad, vulkaan, mäetipp, liustik, kuukraater, asteroid; instituudid, koolid, teaduslikud ja mitteteaduslikud organisatsioonid, seltsid, kongressid, ajakirjad , tehased ja tehased kannavad tema nime. Ja 1955. aastal lisasid Ameerika teadlased tema nime tema loodud perioodilisse tabelisse. Nende avastatud Alfred Giorso, Burwell Harvey, Gregory Choppin ja Stanley Thompson otsustasid legendaarse vene teadlase auks nimetada 101 elementi Mendelejeviks.

Mendelejev Dmitri Ivanovitš on vene teadlane, geniaalne keemik, füüsik, metroloogia, hüdrodünaamika, geoloogia teadlane, tööstuse sügav tundja, instrumentide valmistaja, majandusteadlane, aeronaut, õpetaja, avaliku elu tegelane ja originaal mõtleja.

Lapsepõlv ja noorus

Suur teadlane sündis 1834. aastal, 8. veebruaril Tobolskis. Isa Ivan Pavlovitš oli rajoonikoolide ja Tobolski gümnaasiumi direktor, ta oli pärit preester Pavel Maksimovitš Sokolovi perekonnast, rahvuselt venelane.

Ivan muutis oma perekonnanime lapsepõlves, olles Tveri seminari õpilane. Arvatavasti tehti seda tema ristiisa, mõisnik Mendelejevi auks. Hiljem tõstatati korduvalt küsimus teadlase nime rahvusest. Mõnede allikate kohaselt tunnistas ta juudi, teiste sõnul saksa juurtest. Dmitri Mendelejev ise ütles, et Ivanile pani perekonnanime tema seminarist pärit õpetaja. Noormees tegi eduka vahetuse ja sai seeläbi klassikaaslaste seas tuntuks. Kahe sõna järgi - "muutust teha" - lisati Ivan Pavlovitš koolituslehele.

Ema Maria Dmitrievna (sünd. Kornilyeva) tegeles laste kasvatamise ja majapidamisega, tal oli intelligentse ja targa naise maine. Dmitri oli pere noorim, neljateistkümnest lapsest viimane (teistel andmetel seitsmeteistkümnest lapsest viimane). 10-aastaselt kaotas poiss oma isa, kes jäi pimedaks ja suri peagi.

Gümnaasiumis õppimise ajal ei näidanud Dmitri oma võimeid, ladina keel oli tema jaoks kõige raskem. Tema ema sisendas armastust teaduse vastu, ta osales ka tema iseloomu kujunemises. Maria Dmitrievna viis oma poja Peterburi õppima.

1850. aastal astus noormees Peterburis peapedagoogilisse instituuti füüsika ja matemaatika osakonna loodusteaduste osakonda. Tema õpetajateks olid professorid E. Kh. Lenz, A. A. Voskresenski ja N. V. Ostrogradski.

Instituudis õppides (1850-1855) demonstreerib Mendelejev erakordseid võimeid. Üliõpilasena avaldas ta artikli "Isomorfismist" ja hulga keemilisi analüüse.

Teadus

1855. aastal sai Dmitri kuldmedaliga diplomi ja saadeti Simferopolisse. Siin töötab ta gümnaasiumi vanemõpetajana. Krimmi sõja puhkedes kolis Mendelejev Odessasse ja sai lütseumis õpetajakoha.

1856. aastal oli ta taas Peterburis. Ta õpib ülikoolis, kaitseb väitekirja, õpetab keemiat. Sügisel kaitseb ta järjekordse väitekirja ja määratakse ülikooli eraisikuks.

1859. aastal saadeti Mendelejev tööreisile Saksamaale. Töötab Heidelbergi ülikoolis, varustab laborit, uurib kapillaarvedelikke. Siin kirjutas ta artiklid "Absoluutse keemistemperatuuri kohta" ja "Vedelike paisumisest" ning avastas "kriitilise temperatuuri" fenomeni.

1861. aastal naasis teadlane Peterburi. Loob õpiku "Orgaaniline keemia", mille eest pälvib Demidovi preemia. 1864. aastal oli ta juba professor ja kaks aastat hiljem juhtis kateedrit, õpetas ja töötas keemia aluste kallal.

1869. aastal esitas ta perioodilise elementide süsteemi, mille täiustamisele pühendas kogu oma elu. Tabelis esitas Mendelejev üheksa elemendi aatommassi, hiljem lisas koodi väärisgaasi rühma ja jättis ruumi elementidele, mis olid veel avastamata. 1990. aastatel aitas Dmitri Mendelejev kaasa radioaktiivsuse fenomeni avastamisele. Perioodiline seadus sisaldas tõendeid elementide omaduste ja nende aatomimahu vahelise seose kohta. Nüüd on iga keemiliste elementide tabeli kõrval foto avastajast.

Aastatel 1865–1887 töötas ta välja lahuste hüdraatide teooria. 1872. aastal hakkas ta uurima gaaside elastsust ja kaks aastat hiljem tuletas ideaalse gaasi võrrandi. Mendelejevi selle perioodi saavutuste hulgas on naftasaaduste fraktsioneeriva destilleerimise skeemi loomine, mahutite ja torustike kasutamine. Dmitri Ivanovitši abiga lõpetati musta kulla põletamine ahjudes täielikult. Teadlase lause “Õli põletamine on sama, mis rahatähtedega ahju kütta” on muutunud aforismiks.

Teine teadlase tegevusvaldkond oli geograafilised uuringud. 1875. aastal külastas Dmitri Ivanovitš Pariisi rahvusvahelist geograafilist kongressi, kus ta esitles kohtule oma leiutist, diferentsiaalbaromeetrit-kõrgusmõõturit. 1887. aastal osales teadlane õhupallireisil atmosfääri ülakihtidesse, et jälgida täielikku päikesevarjutust.

1890. aastal lahkus Mendelejevi ülikoolist tüli kõrge ametnikuga. 1892. aastal leiutab keemik meetodi suitsuvaba pulbri valmistamiseks. Samal ajal määrati ta Näidiskaalude ja Mõõtude Lao hooldajaks. Siin jätkab ta naela ja aršini prototüüpe, tegeleb arvutustega, võrreldes vene ja inglise mõõdustandardeid.

Mendelejevi algatusel võeti 1899. aastal valikuliselt kasutusele meetermõõdustik. Aastatel 1905, 1906 ja 1907 esitati teadlane Nobeli preemia kandidaadiks. 1906. aastal andis Nobeli komitee preemia Mendelejevile, kuid Rootsi Kuninglik Teaduste Akadeemia seda otsust ei kinnitanud.

Mendelejevil, kes on enam kui pooleteise tuhande teose autor, oli maailmas tohutu teaduslik autoriteet. Teenete eest pälvis teadlane arvukalt teaduslikke tiitleid, Venemaa ja välismaa auhindu, ta oli mitmete kodu- ja välismaiste teadusühingute auliige.

Isiklik elu

Tema nooruses juhtus Dmitriga ebameeldiv juhtum. Tüdruku Sonya kurameerimine, kellega ta oli tuttav lapsepõlvest saadik, lõppes kihlusega. Aga kroonile hellitatud kaunitar ei läinud. Pulmade eelõhtul, kui ettevalmistused olid juba täies hoos, keeldus Sonechka abiellumast. Neiu leidis, et pole mõtet midagi muuta, kui elu on juba nii hea.

Dmitri koges valusalt oma pruudiga pausi, kuid elu läks tavapäraselt. Rasketest mõtetest tõmbasid ta tähelepanu välisreis, loengud ja tõelised sõbrad. Suhete taastamine Feozva Nikitichnaya Leshchevaga, keda ta oli varem tundnud, hakkas temaga kohtuma. Tüdruk oli Dmitrist 6 aastat vanem, kuid nägi noor välja, nii et vanusevahe oli märkamatu.

1862. aastal said nad meheks ja naiseks. Esimene tütar Masha sündis 1863. aastal, kuid elas vaid paar kuud. 1865. aastal sündis poeg Volodya, kolm aastat hiljem tütar Olya. Dmitri Ivanovitš oli lastesse kiindunud, kuid pühendas neile vähe aega, kuna tema elu oli pühendatud teaduslikule tegevusele. Abielus, mis sõlmiti põhimõttel "ole kannatlik, armuge", ei olnud ta õnnelik.

1877. aastal kohtus Dmitri Anna Ivanovna Popovaga, kellest sai tema jaoks inimene, kes suutis teda rasketel aegadel targa sõnaga toetada. Tüdruk osutus loominguliselt andekaks inimeseks: ta õppis konservatooriumis, hiljem kunstiakadeemias klaverit.

Dmitri Ivanovitš juhtis noorte "Reede", kus ta kohtus Annaga. "Reeded" muudeti kirjanduslikeks ja kunstilisteks "keskkondadeks", mille püsiklientideks olid andekad kunstnikud ja professorid. Nende hulgas olid Nikolai Wagner, Nikolai Beketov jt.

Dmitri ja Anna abiellumine toimus 1881. aastal. Varsti sündis nende tütar Lyuba, poeg Ivan ilmus 1883. aastal, kaksikud Vassili ja Maria - 1886. aastal. Teises abielus arenes teadlase isiklik elu õnnelikult. Hiljem sai poeedist Dmitri Ivanovitši väimees, kes abiellus teadlase Ljubovi tütrega.

Surm

1907. aasta alguses toimus Kaalude ja Mõõtmete Kojas kohtumine Dmitri Mendelejevi ja uue tööstusministri Dmitri Filosofovi vahel. Pärast palatis ringi käimist haigestus teadlane külmetushaigusesse, mis põhjustas kopsupõletiku. Kuid isegi väga haigena jätkas Dmitri käsikirja “Venemaa tundmisele” kallal töötamist, mille viimased sõnad, milles ta kirjutas, olid fraas:

"Kokkuvõttes pean vajalikuks, vähemalt kõige üldisemalt, väljendada ...".

Surm saabus 2. veebruari hommikul kella viie ajal südamepuudulikkuse tõttu. Dmitri Mendelejevi haud asub Peterburis Volkovi kalmistul.

Dmitri Mendelejevi mälestust jäädvustavad mitmed mälestusmärgid, dokumentaalfilmid, raamat „Dmitri Mendelejev. Suure seaduse autor.

• Dmitri Mendelejevi nimega on seotud palju huvitavaid eluloofakte. Lisaks teadlase tegevusele tegeles Dmitri Ivanovitš tööstusluurega. 1970. aastatel hakkas USA-s õitsema naftatööstus, ilmusid tehnoloogiad, mis muutsid naftasaaduste tootmise odavamaks. Venemaa tootjad hakkasid rahvusvahelisel turul kandma kahjumit, kuna nad ei suutnud hinnaga konkureerida.
• 1876. aastal läks Mendelejev Venemaa rahandusministeeriumi ja sõjaosakonnaga koostööd teinud Vene tehnikaühingu palvel välismaale tehniliste uuenduste näitusele. Kohapeal õppis keemik uudseid põhimõtteid petrooleumi ja muude naftatoodete valmistamisel. Ja Euroopa raudteeteenistuste tellitud aruannete kohaselt üritas Dmitri Ivanovitš suitsuvaba pulbri valmistamise meetodit dešifreerida, mis tal õnnestus.

• Mendelejevil oli hobi – kohvrite valmistamine. Teadlane õmbles endale riided.
• Teadlasele omistatakse viina ja kuupaiste leiutamist. Kuid tegelikult uuris Dmitri Ivanovitš oma doktoritöö teemal "Arutelu alkoholi ja veega kombineerimisest" segavedelike mahu vähendamise küsimust. Teadlase töös polnud viinast isegi sõna. Ja standard 40 ° kehtestati Tsaari-Venemaal juba 1843. aastal.
• Leiutatud õhukindlad kambrid reisijatele ja pilootidele.
• On legend, et Mendelejevi perioodilise süsteemi avastamine juhtus unenäos, kuid see on teadlase enda loodud müüt.
• Ta rullis ise sigarette, kasutades kallist tubakat. Ta ütles, et ei jätaks kunagi suitsetamist maha.

Avastused

• Ta lõi juhitava õhupalli, millest sai hindamatu panus aeronautikasse.
• Ta töötas välja keemiliste elementide perioodilise tabeli, millest sai Mendelejevi keemia aluste töö käigus kehtestatud seaduse graafiline väljendus.
• Loodud püknomeeter - seade, mis suudab määrata vedeliku tihedust.
• Avastas vedelike kriitilise keemispunkti.
• Ta lõi ideaalse gaasi olekuvõrrandi, luues seose ideaalse gaasi absoluutse temperatuuri, rõhu ja molaarmahu vahel.
• Ta avas peamise kaalude ja mõõtude koja - rahandusministeeriumi keskasutuse, mis vastutas Vene impeeriumi kontrollimise osa eest ja allus kaubandusosakonnale.

Dmitri Ivanovitš Mendelejevi perioodiline süsteem ja selle tähtsus loodusteadustele

Sissejuhatus

D.I.Mendelejevi poolt aine struktuuri seaduspärasuste avastamine osutus väga oluliseks verstapostiks maailmateaduse ja mõtteviisi arengus. Hüpotees, et kõik universumis leiduvad ained koosnevad 19. sajandil vaid paarikümnest keemilisest elemendist, tundus täiesti uskumatu, kuid seda tõestas Mendelejevi elementide perioodiline tabel.

Perioodilise seaduse avastamine ja keemiliste elementide perioodilise süsteemi väljatöötamine D. I. Mendelejevi poolt oli 19. sajandi keemia arengu tipp. Korrastati tohutu hulk teadmisi selleks ajaks teadaoleva 63 elemendi omaduste kohta.

Perioodiline elementide süsteem

D. I. Mendelejev arvas, et elementide peamine omadus on nende aatomkaal, ja 1869. aastal sõnastas ta esmakordselt perioodilise seaduse.

Lihtkehade omadused, aga ka elementide ühendite vormid ja omadused on perioodilises sõltuvuses elementide aatommasside suurusest.

Mendelejev jagas kogu elementide rea, mis on järjestatud aatommasside suurenemise järjekorras, perioodideks, mille sees elementide omadused muutuvad järjestikku, paigutades perioodid nii, et sarnaseid elemente esile tuleks.

Vaatamata sellise järelduse suurele tähtsusele kujutas perioodiline seadus ja Mendelejevi süsteem aga vaid hiilgavat faktide üldistust ning nende füüsiline tähendus jäi pikaks ajaks arusaamatuks. Alles 20. sajandi füüsika arengu – elektroni avastamise, radioaktiivsuse, aatomi ehituse teooria arengu – tulemusena tegi noor, andekas inglise füüsik G. Moselet kindlaks, et laengute suurusjärk. Aatomituumade arv suureneb järjekindlalt elemendilt elemendile ühe võrra. Selle avastusega kinnitas Moselet Mendelejevi hiilgavat oletust, kes perioodilisustabeli kolmes kohas eemaldus kasvavast aatommasside järjestusest.

Niisiis pani Mendelejev selle koostamisel 27 Co enne 28 Ni, 52 Ti enne 5 J, 18 Ar enne 19 K, hoolimata asjaolust, et see oli vastuolus perioodilise seaduse sõnastusega, st elementide paigutusega suurenemise järjekorras. nende aatommassid.

Mosleti seaduse järgi tuumalaengud nendest elementidest vastas nende positsioonile tabelis.

Seoses Mosleti seaduse avastamisega on perioodilise seaduse tänapäevane sõnastus järgmine:

elementide omadused, aga ka nende ühendite vormid ja omadused on perioodilises sõltuvuses nende aatomite tuuma laengust.

Niisiis, aatomi peamine omadus ei ole aatommass, vaid tuuma positiivse laengu suurus. See on aatomi ja seega ka elemendi üldisem täpne kirjeldus. Kõik elemendi omadused ja asend perioodilises süsteemis sõltuvad aatomituuma positiivse laengu väärtusest. Sellel viisil, keemilise elemendi seerianumber langeb arvuliselt kokku selle aatomi tuuma laenguga. Perioodiline elementide süsteem on perioodilise seaduse graafiline kujutis ja peegeldab elementide aatomite struktuuri.

Aatomi ehituse teooria selgitab elementide omaduste perioodilist muutumist. Aatomituumade positiivse laengu suurenemine 1-lt 110-le toob kaasa aatomite välise energiataseme struktuuri elementide perioodilise kordumise. Ja kuna elementide omadused sõltuvad peamiselt elektronide arvust välistasandil; siis korratakse neid perioodiliselt. See on perioodilise seaduse füüsiline tähendus.

Näiteks kaaluge perioodide esimese ja viimase elemendi omaduste muutmist. Iga periood perioodilises süsteemis algab aatomite elementidega, millel on üks s-elektron välistasandil (mittetäielikud välistasandid) ja seetõttu on neil sarnased omadused - nad loobuvad kergesti valentselektronidest, mis määrab nende metallilise iseloomu. Need on leelismetallid - Li, Na, K, Rb, Cs.

Periood lõpeb elementidega, mille aatomid välistasandil sisaldavad 2 (s 2) elektroni (esimesel perioodil) või 8 (s 1 p 6) elektronid (kõigis järgnevates), see tähendab, et neil on lõpetatud väline tase. Need on väärisgaasid He, Ne, Ar, Kr, Xe, millel on inertsed omadused.

Just välise energiataseme struktuuri sarnasusest tulenevalt on nende füüsikalised ja keemilised omadused sarnased.

Igal perioodil elementide järjestikuse arvu suurenemisega metallilised omadused järk-järgult nõrgenevad ja mittemetallilised omadused suurenevad, periood lõpeb inertgaasiga. Igal perioodil elementide järjestikuse arvu suurenemisega metallilised omadused järk-järgult nõrgenevad ja mittemetallilised omadused suurenevad, periood lõpeb inertgaasiga.

Aatomi ehituse õpetuse valguses saab selgeks D. I. Mendelejevi tehtud kõigi elementide jaotus seitsmeks perioodiks. Perioodi number vastab aatomi energiatasemete arvule, see tähendab, et elementide asukoht perioodilises süsteemis on tingitud nende aatomite ehitusest. Sõltuvalt sellest, milline alamtase on täidetud elektronidega, jagatakse kõik elemendid nelja tüüpi.

1. s-elemendid. Välise tasandi s-alamtase on täidetud (s 1 - s 2). See hõlmab iga perioodi kahte esimest elementi.

2. p-elemendid. Välise taseme p-alatase on täidetud (p 1 - p 6) - See hõlmab iga perioodi kuut viimast elementi, alustades teisest.

3. d-elemendid. Viimase tasandi d-alamtase täitub (d1 - d 10), viimasele (välisele) tasemele jääb 1 või 2 elektroni. Nende hulka kuuluvad s- ja p-elementide vahel paiknevad suurte perioodide interkaleeritud aastakümnete (10) elemendid, alates 4. kuupäevast (neid nimetatakse ka üleminekuelementideks).

4. f-elemendid. Sügava (kolmandik sellest väljaspool) taseme f-alatase on täidetud (f 1 -f 14), samas kui välise elektroonilise nivoo struktuur jääb muutumatuks. Need on lantaniidid ja aktiniidid, mis on kuuendas ja seitsmendas perioodis.

Seega vastab elementide arv perioodides (2-8-18-32) maksimaalsele võimalikule elektronide arvule vastavatel energiatasemetel: esimesel - kaks, teisel - kaheksa, kolmandal - kaheksateist ja neljandal - kolmkümmend kaks elektroni. Rühmade jaotamine alarühmadeks (põhi- ja sekundaarseteks) põhineb energiatasemete elektronidega täitumise erinevusel. Peamine alarühm on s- ja p-elemendid ning sekundaarne alamrühm - d-elemendid. Iga rühm ühendab elemente, mille aatomitel on välise energiataseme sarnane struktuur. Sel juhul sisaldavad põhialarühmade elementide aatomid välistel (viimastel) tasanditel elektronide arvu, mis on võrdne rühma numbriga. Need on nn valentselektronid.

Sekundaarsete alamrühmade elementides on valentselektronid mitte ainult välimised, vaid ka eelviimased (väljastpoolt teine) tasemed, mis on põhi- ja sekundaarse alarühma elementide omaduste peamine erinevus.

Sellest järeldub, et rühma number näitab reeglina elektronide arvu, mis võivad osaleda keemiliste sidemete moodustamises. See on rühmanumbri füüsiline tähendus.

Aatomistruktuuri teooria seisukohast on iga rühma elementide metalliliste omaduste suurenemine koos aatomituuma laengu suurenemisega kergesti seletatav. Võrreldes näiteks elektronide jaotumist tasemete järgi aatomites 9 F (1s 2 2s 2 2p 5) ja 53J (1 s 2 2 2 2 p 6 3 s 2 sp 6 3d 10 4s 2 4 R 6 4 d 10 5s 2 5p 5) võib märkida, et neil on välistasandil 7 elektroni, mis viitab omaduste sarnasusele. Joodiaatomi välised elektronid asuvad aga tuumast kaugemal ja on seetõttu vähem tugevalt kinni. Sel põhjusel võivad joodiaatomid loovutada elektrone või teisisõnu avaldada metallilisi omadusi, mis ei ole fluorile tüüpilised.

Niisiis määrab aatomite struktuur kaks mustrit:

a) elementide omaduste muutus horisontaalselt - perioodil vasakult paremale nõrgenevad metallilised omadused ja paranevad mittemetallilised omadused;

b) elementide omaduste muutus piki vertikaali - seerianumbri suurenemisega rühmas metallilised omadused suurenevad ja mittemetallilised nõrgenevad.

Sellel viisil: keemiliste elementide aatomite tuuma laengu suurenedes muutub perioodiliselt nende elektronkihtide struktuur, mis on nende omaduste perioodilise muutumise põhjuseks.

D. I. Mendelejevi perioodilise süsteemi struktuur.

D. I. Mendelejevi perioodiline süsteem jaguneb seitsmeks perioodiks - elementide horisontaalsed jadad, mis on järjestatud seerianumbri kasvavas järjekorras, ja kaheksa rühma - elementide järjestused, millel on sama aatomite elektrooniline konfiguratsioon ja sarnased keemilised omadused.

Esimesed kolm perioodi nimetatakse väikesteks, ülejäänud - suurteks. Esimene periood sisaldab kahte elementi, teine ​​ja kolmas periood - kumbki kaheksa, neljas ja viies - kumbki kaheksateist, kuues - kolmkümmend kaks, seitsmes (mittetäielik) - kakskümmend üks elementi.

Iga periood (välja arvatud esimene) algab leelismetalliga ja lõpeb väärisgaasiga.

Perioodide 2 ja 3 elemente nimetatakse tüüpilisteks.

Väikesed perioodid koosnevad ühest reast, suured perioodid kahest reast: paaris (ülemine) ja paaritu (alumine). Metallid paiknevad suurte perioodide ühtlastes ridades ja elementide omadused muutuvad veidi vasakult paremale. Suurte perioodide paaritutel ridadel muutuvad elementide omadused vasakult paremale, nagu 2. ja 3. perioodi elementide puhul.

Perioodilises süsteemis on iga elemendi jaoks märgitud selle sümbol ja seerianumber, elemendi nimi ja suhteline aatommass. Elemendi asukoha koordinaadid süsteemis on perioodi number ja rühma number.

Elemendid seerianumbritega 58-71, mida nimetatakse lantaniidideks, ja elemendid numbritega 90-103 - aktiniidid - on paigutatud eraldi tabeli allossa.

Rooma numbritega tähistatud elementide rühmad jagunevad põhi- ja sekundaarseteks alamrühmadeks. Peamised alarühmad sisaldavad 5 elementi (või rohkem). Sekundaarsed alarühmad hõlmavad perioodide elemente alates neljandast.

Elementide keemilised omadused määrab nende aatomi struktuur või õigemini aatomite elektronkihi struktuur. Elektronkestade struktuuri võrdlemine elementide asukohaga perioodilises süsteemis võimaldab tuvastada mitmeid olulisi mustreid:

1. Perioodiarv võrdub elektronidega täidetud energiatasemete koguarvuga antud elemendi aatomites.

2. Väikestes perioodides ja suurte perioodide paaritutes seeriates koos tuumade positiivse laengu suurenemisega elektronide arv välisenergia tasemel suureneb. Sellega on seotud elementide metallilisuse nõrgenemine ja mittemetalliliste omaduste tugevnemine vasakult paremale.

Rühma number näitab elektronide arvu, mis võivad osaleda keemiliste sidemete (valentselektronide) moodustamises.

Alarühmades paranevad elementide aatomite tuumade positiivse laengu suurenemisega nende metallilised omadused ja nõrgenevad mittemetallilised omadused.

Perioodilise süsteemi loomise ajalugu

Dmitri Ivanovitš Mendelejev kirjutas oktoobris 1897 artiklis "Keemiliste elementide perioodiline seadus":

- Pärast Lavoisier’ avastusi tugevnes keemiliste elementide ja lihtkehade mõiste sedavõrd, et nende uurimine sai kõigi keemiliste ideede aluseks ning selle tulemusena jõudis see ka kogu loodusteadusesse. Pidin tunnistama, et kõik uurimiseks kättesaadavad ained sisaldavad väga piiratud arvul materiaalselt heterogeenseid elemente, mis ei muundu üksteiseks ja millel on iseseisev kaalukas olemus, ning et kogu looduslike ainete mitmekesisuse määrab ainult nende väheste kombinatsioon. elemendid ja erinevus kas iseeneses või nende suhtelises koguses. , või elementide sama kvaliteedi ja kogusega - erinevus nende omavahelises asendis, vahekorras või jaotuses. Samal ajal tuleks "lihtsaid" kehasid nimetada aineteks, mis sisaldavad ainult ühte elementi, "keerulisi" - kahte või enamat. Kuid antud elemendi jaoks võib olla palju sellele vastavaid lihtkehade modifikatsioone, olenevalt selle osade või aatomite jaotusest (“struktuurist”), s.t. sellisest isomeeriast, mida nimetatakse "allotroopiaks". Seega on süsinik elemendina söe, grafiidi ja teemandi olekus, mis (puhtal kujul) annavad põletamisel sama süsihappegaasi ja samas koguses. Midagi sellist ei tunta "elementide" endi järgi. Need ei allu modifikatsioonidele ega vastastikustele transformatsioonidele ning esindavad tänapäevaste vaadete kohaselt muutuva (keemiliselt, füüsikaliselt ja mehaaniliselt) aine muutumatut olemust, mis sisaldub nii lihtsates kui ka keerukates kehades.

Väga antiikajal ja kuni tänapäevani ei ole kogemustega kinnitust leidnud laialt levinud idee "üksik või esmane" aine, millest koosneb kogu ainete mitmekesisus, ja kõik katsed on suunatud sellele. on osutunud selle ümber lükkaks. Alkeemikud uskusid metallide muutumisse üksteiseks, nad tõestasid seda erineval viisil, kuid kontrollimisel osutus kõik kas pettuseks (eriti seoses kulla tootmisega teistest metallidest) või veaks ja ebatäielikkuseks. eksperimentaalsed uuringud. Siiski on võimatu mitte märgata, et kui homme selgub, et metall A muutub täielikult või osaliselt teiseks metalliks B, siis sellest ei tulene sugugi, et lihtsad kehad on üldse võimelised üksteiseks muutuma, kuna näiteks sellest, et pikka aega peeti uraanoksiidi lihtsaks kehaks, kuid see osutus hapnikku ja ehtsat metallilist uraani sisaldavat - üldist järeldust ei tohiks teha, kuid konkreetselt saab otsustada ainult Uraani kui iseseisva elemendi varasemad ja praegused tutvumisastmed. Sellest vaatenurgast tuleks vaadelda ka Emmensi (Stephen - N. Emmeus) väljakuulutatud Mehhiko hõbeda osaliselt kullaks muutumist (mai-juuni 1897), kui tähelepanekute paikapidavus on õigustatud ja Argentaurum ei selgu. olla samalaadne samalaadne alkeemiline teade, mida oli rohkem kui üks kord ja mis on samuti varjatud saladuse ja rahaliste huvidega. See, et külm ja rõhk võivad kaasa aidata struktuuri ja omaduste muutumisele, on vähemalt Fritzsche tina eeskujul teada juba ammu, kuid puuduvad faktid, mis viitaksid sellele, et need muutused nii sügavale ulatuksid ega jõuaks osakeste struktuurini, vaid mida praegu peetakse aatomiteks ja elementideks ning seetõttu jääb Emmensi väidetud hõbeda (ehkki järk-järgult) kullaks muutmine kaheldavaks ja tähtsusetuks isegi hõbeda ja kulla suhtes, kuni esiteks "saladus" avalikustatakse nii, et Kogemusi saab reprodutseerida igaüks ja teiseks kuni kulla vastupidine üleminek (hõõgumise ja rõhu langusega?) hõbedaks on kindlaks tehtud või kuni selle tegelik võimatus või raskus on kindlaks tehtud. On lihtne mõista, et süsihappealkoholi muundumine suhkruks on keeruline, kuigi vastupidine on lihtne, sest suhkur on vaieldamatult keerulisem kui alkohol ja süsihape. Ja mulle tundub väga ebatõenäoline, et hõbeda üleminek kullaks, kui vastupidi - kuld ei muutu hõbedaks, sest kulla aatomkaal ja tihedus on peaaegu kaks korda suurem kui hõbedal, millest kõigele teadaolevalt keemiast tuleb järeldada, et kui hõbe ja kuld pärinevad samast materjalist, siis kuld on keerulisem kui hõbe ja seda tuleks kergemini hõbedaks muuta kui vastupidi. Seetõttu arvan, et härra Emmens peaks veenvuse huvides mitte ainult "saladuse" paljastama, vaid ka proovima ja võimalusel isegi näitama kulla muutumist hõbedaks, eriti kuna kallist metallist teise hankides 30. kordades odavam, rahahuvid jäävad ilmselgelt kaugesse tulevikku ning tõe ja tõe huvid selgelt esikohale, aga nüüd paistab asi minu arust hoopis teisest küljest.

Sellise keemiliste elementide kontseptsiooniga osutuvad nad millekski abstraktseks, kuna me ei näe neid eraldi ega tunne neid. Nii realistlikud teadmised nagu keemia on jõudnud nii peaaegu idealistliku vaateni kõige seni vaadeldud terviku kaudu ja kui seda seisukohta saab kaitsta, siis ainult sügavalt juurdunud veendumusena, mis on seni osutunud täiuslikuks. kogemuste ja tähelepanekutega kokkuleppel. Selles mõttes on keemiliste elementide mõistel sügavalt reaalne alus kogu loodusteaduses, kuna näiteks süsinikku ei muudeta kusagil, mitte kunagi, mitte keegi ega muudeta mitte mingil moel mõneks muuks elemendiks, samas kui lihtne keha - kivisüsi. muudetakse grafiidiks ja teemandiks ning võib-olla on kunagi võimalik muuta see vedelaks või gaasiliseks aineks, kui on võimalik leida tingimused kivisöe kõige keerukamate osakeste lihtsustamiseks. Põhimõiste, millega P. legaalsust seletama hakata, seisneb just elementide ja lihtsate kehade ideede põhimõttelises erinevuses. Süsinik on element, midagi muutumatut, mis sisaldub nii kivisöes kui ka süsihappegaasis või valguses, nii teemandis kui ka muutuvate orgaaniliste ainete massis, nii lubjakivis kui ka puidus. See ei ole konkreetne keha, vaid kaalukas (materiaalne) aine, millel on omaduste summa. Nii nagu veeaurus või lumes puudub konkreetne keha - vedel vesi, vaid seal on sama kaalukas aine koos sellele ainuüksi kuuluvate omaduste summaga, nii sisaldab ka kõik süsihappegaasid materiaalselt homogeenset süsinikku: mitte kivisütt, vaid süsinikku. Lihtkehad on ained, mis sisaldavad ainult ühte mis tahes tüüpi elementi ja nende mõiste muutub läbipaistvaks ja selgeks alles siis, kui tunnustatakse aatomite ja osakeste või molekulide, mis moodustavad homogeenseid aineid, tugevdatud ideed; pealegi vastab aatom elemendi mõistele ja osake lihtsale kehale. Lihtkehad, nagu kõik looduskehad, koosnevad osakestest: nende ainus erinevus keerukatest kehadest seisneb selles, et keerukate kehade osakesed sisaldavad kahe või enama elemendi heterogeenseid aatomeid ja lihtkehade osakesed on antud elemendi homogeensed aatomid. Kõik järgnev peab viitama konkreetselt elementidele, s.t. nt. süsinikule, vesinikule ja hapnikule kui suhkru, puidu, vee, kivisöe, gaasilise hapniku, osooni jne komponentidele, kuid mitte elementidest moodustunud lihtsatele kehadele. Sel juhul kerkib ilmselgelt küsimus: kuidas leida tõelist legitiimsust sellistele subjektidele kui elementidele, mis eksisteerivad ainult kaasaegsete keemikute ideedena, ja mis on tegelikult teostatav mõne abstraktsiooni uurimise tulemusena? Reaalsus vastab sellistele küsimustele täieliku selgusega: kui abstraktsioonid on tõesed (sisaldavad tõe elemente) ja vastavad tegelikkusele, võivad olla täpselt sama uurimisobjektiks kui puhtmateriaalne konkreetsus. Nii et keemilised elemendid, kuigi need on abstraktsiooni põhiolemused, alluvad uurimisele täpselt samamoodi nagu lihtsaid või keerulisi kehasid, mida saab kuumutada, kaaluda ja üldiselt vahetult vaadelda. Asja olemus seisneb siin selles, et keemilised elemendid paljastavad nende moodustatud lihtsate ja keeruliste kehade eksperimentaalse uurimise põhjal nende individuaalsed omadused ja omadused, mille tervik moodustab uurimisobjekti. Nüüd loetleme mõned keemiliste elementide juurde kuuluvad tunnused, seejärel näitame P. keemiliste elementide seaduslikkust.

Keemiliste elementide omadused tuleb jagada kvalitatiivseteks ja kvantitatiivseteks, isegi kui esimesed neist ise kuuluvad mõõtmisele. Kvalitatiivsete hulka kuulub ennekõike omadus moodustada happeid ja aluseid. Kloor võib olla esimese mudelina, kuna see moodustab nii vesiniku kui ka hapnikuga ilmseid happeid, mis on võimelised andma sooli metallide ja alustega, alustades soolade prototüübist - lauasoolast. Keedussoola naatrium NaCl võib olla mudeliks elementideks, mis annavad ainult aluseid, kuna see ei anna hapnikuga happelisi oksiide, moodustades kas aluse (naatriumoksiid) või peroksiidi, millel on tüüpilise vesinikperoksiidi iseloomulikud omadused. Kõik elemendid on enam-vähem happelised või aluselised, selgete üleminekutega esimeselt teisele. Seda elementide kvalitatiivset omadust väljendasid elektrokeemikud (Berzeliusega eesotsas), eristades naatriumiga sarnaseid, lähtudes sellest, et esimesed on voolu toimel lagunedes anoodil ja teised katoodil. Sama kvalitatiivne erinevus elementide vahel väljendub osaliselt ka metallide ja metalloidide eristamises, kuna põhielemendid kuuluvad nende hulka, mis lihtsate kehade kujul annavad tõelisi metalle, happelised aga moodustavad metalloide lihtsate kehade kujul, mis ei oma tõeliste metallide välimust ja mehaanilisi omadusi. Kuid kõigis neis aspektides ei ole mitte ainult võimatu otsene mõõtmine, mis võimaldab kindlaks teha ühelt omaduselt teisele ülemineku järjestuse, vaid puuduvad ka teravad erinevused, nii et on elemente, mis on ühes või teises suhtes üleminekulised. , või need, mida saab seostada mõlemaga. Nii et alumiinium on välimuselt selge metall, suurepärane galvaanijuht. Al 2 O 3 (alumiiniumoksiid) mängib oma ainsas oksiidis kas aluselise või happelise rolli, kuna ühineb alustega (nt Na 2 O, MgO jne) ja happeoksiididega, moodustades näiteks väävlilise alumiiniumoksiidi sool A1 2 (SO 4) 3 \u003d Al 2 O 3 3O 3; mõlemal juhul on sellel nõrgalt väljendunud omadused. Väävel, moodustades kahtlemata metalloidi, on paljudes keemilistes omadustes sarnane telluuriga, mida lihtsa keha väliste omaduste järgi on alati klassifitseeritud metalliks. Sellised väga arvukad juhtumid annavad kõikidele elementide kvalitatiivsetele tunnustele teatava ebakindluse, ehkki need hõlbustavad ja nii-öelda taaselustavad kogu elementidega tutvumise süsteemi, osutades neis individuaalsuse tunnustele, mis muudab on võimalik ennustada elementidest moodustunud lihtsate ja keerukate kehade seni jälgimata omadusi. Need elementide keerulised individuaalsed omadused tekitasid uute elementide avastamise vastu erakordset huvi, mis ei võimaldanud kuidagi ette näha nende moodustatavatele ainetele omaste füüsikaliste ja keemiliste omaduste summat. Kõik, mis elementide uurimisel saavutati, piirdus koondumisega üheks kõige sarnasema rühmaks, mis võrdles kogu seda tutvust taimede või loomade süstemaatikaga, s.t. uuring oli orjalik, kirjeldav ja ei suutnud ennustada elemente, mis ei olnud veel teadlaste käes. Mitmed muud omadused, mida me nimetame kvantitatiivseteks, ilmnesid keemiliste elementide õigel kujul alles Laurenti ja Gerardi ajast, s.o. alates praeguse sajandi 50ndatest, mil osakeste koostise vastastikuse reageerimise võimet uuriti ja üldistati ning kahemahuliste osakeste ideed tugevdati, s.t. et auruolekus, kuni lagunemist ei toimu, on kõigi kehade kõik osakesed (st ainete kogused, mis astuvad üksteisega keemilisele vastasmõjule) sama ruumala, kui kaks ruumala vesinikku samal temperatuuril ja sama rõhk. Laskumata siinkohal selle nüüdseks üldtunnustatud ideega tugevdatud põhimõtete tutvustamisse ja arendamisse, piisab, kui öelda, et unitaar- või osakeemia arenguga viimase 40 või 50 aasta jooksul on ilmnenud kindlus, et varem. ei eksisteerinud nii elementide aatommasside määramisel kui ka nendest moodustunud lihtsate ja keerukate kehade osakeste koostise määramisel ning tavalise hapniku O 2 ja osooni O 3 omaduste ja reaktsioonide erinevuse põhjuseks sai ilmselge, kuigi mõlemad sisaldavad ainult hapnikku, nagu ka erinevus naftagaasi (etüleeni) C 2 H 4 ja vedela tseteeni C 16 H 32 vahel, kuigi mõlemad sisaldavad 12 massiosa süsinikku ja 2 massiosa vesinikku. Sellel olulisel keemiaajastul ilmnes iga põhjalikult uuritud elemendi kohta kaks enam-vähem täpset kvantitatiivset tunnust või omadust: aatomi kaal ja sellest moodustunud ühendite osakeste koostise tüüp (kuju). , kuigi miski ei viita veel nende märkide vastastikusele seosele ega korrelatsioonile elementide muude, eriti kvalitatiivsete omadustega. Elemendile omase aatomi kaal, s.o. selle jagamatu, väikseim suhteline kogus, mis on osa kõigi selle ühendite osakestest, oli elementide uurimisel eriti oluline ja moodustas nende individuaalsed omadused, kuigi puhtalt empiirilise iseloomuga, kuna aatommassi määramiseks elemendi kohta on vaja teada mitte ainult mõne selle ühendi ekvivalent- või suhtelist massikoostist elementidega, mille aatommass on teistest definitsioonidest teada või tinglikult aktsepteeritud kui teada, vaid ka määrata (reaktsioonide, aurutiheduse jne põhjal). .) ) vähemalt ühe ja eelistatavalt paljude selle moodustatud ühendite osakaal ja koostis. See kogemisviis on nii keeruline, pikk ja nõuab nii täielikult puhastatud ja hoolikalt uuritud materjali elemendi ühendite hulgast, et paljude jaoks, eriti looduses haruldaste elementide puhul, tekkis eriti mõjuvate põhjuste puudumisel palju kahtlusi. aatommassi tegelik väärtus, kuigi nende mõne ühendi massi koostis (ekvivalent) tehti kindlaks; nt uraani, vanaadiumi, tooriumi, berülliumi, tseeriumi jne kaalusid võis pidada juba 60ndate alguses kindlalt väljakujunenud, eriti pärast seda, kui Cannicaro on näiteks paljude metallide jaoks kindlalt paika pandud. Ca, Ba, Zn, Fe, Cu jne. nende selge erinevus K-st, Na-st, Ag-st jne, mis näitab, et näiteks osakesed. neist esimese kloriidiühendid sisaldavad kaks korda rohkem kloori kui teine, s.o. et Ca, Ba, Zn jne. anda CaCI 2, BaCI 2 jne, st. kaheaatomiline (kahe- või kahevalentne), samas kui K, Na jne. üheaatomiline (üksekvivalent), s.o. vormid KCI, NaCI jne. Praeguse sajandi keskpaiga paiku oli elementide aatomi kaal juba üheks märgiks, mille järgi hakati rühmade sarnaseid elemente võrdlema.

Teine elementide kõige olulisem kvantitatiivne tunnus on nende moodustatud kõrgemate ühendite osakeste koostis. Siin on rohkem lihtsust ja selgust, sest Daltoni mitmesuhte seadus (ehk osakesi moodustavate aatomite arvu lihtsus ja terviklikkus) paneb juba ootama vaid paari arvu ja neist oli lihtsam aru saada. Üldistus väljendus õpetuses elementide atomaalsusest või nende valentsusest. Vesinik on üheaatomiline element, kuna see annab HX-i ühe ühenduse teiste monaatomiliste elementidega, mille esindajaks peeti kloori, moodustades HCl. Hapnik on kaheaatomiline, kuna see annab H 2 O või ühineb üldse kahe X-ga, kui X all mõeldakse monatoomilisi elemente. Nii saadakse HclO, Cl 2 O jne. Selles mõttes peetakse lämmastikku kolmeaatomiliseks, kuna see annab NH 3, NCl 3; süsinik on tetraaatomiline, kuna see moodustab CH 4, CO 2 jne. Sama rühma sarnased elemendid, nt. halogeniidid, annavad sarnaseid ühendite osakesi, s.t. neil on sama aatomsus. Kõige selle kaudu on elementide uurimine kõvasti edasi arenenud. Kuid oli palju erinevaid raskusi. Hapnikuühendid valmistasid erilist raskust kaheaatomilise elemendina, mis on võimelised asendama ja säilitama X 2, mille tõttu on Cl 2 O, HClO jne teke täiesti mõistetav. ühendid monatoomiliste elementidega. Samas ei anna sama hapnik mitte ainult HClO, vaid ka HClO 2, HClO 3 ja HClO 4 (perkloorhape), täpselt nagu mitte ainult H 2 O, vaid ka H 2 O 2 (vesinikperoksiid). Selle selgitamiseks oli vaja tunnistada, et hapnik suudab oma kaheaatomilisuse tõttu, millel on kaks afiinsust (nagu öeldakse), igasse osakesesse pigistada ja seista kahe sinna siseneva aatomi vahel. Raskusi oli palju, kuid keskendume kahele, minu arvates kõige olulisemale. Esiteks näis, et osakeses sisalduvate hapnikuaatomite arvu jaoks on omamoodi O 4 serv ja seda serva ei saa eeldatu põhjal eeldada. Samal ajal saadi näole lähenedes ühendusi sageli mitte vähem, vaid vastupidavamalt, mida ei saa enam üldse lubada pigistatud hapnikuaatomite ideega, sest mida rohkem neid tõusis, seda tõenäolisem sellel pidid olema sidemete haprus. Samal ajal on HClO 4 tugevam kui HClO 3, viimane on tugevam kui HClO 2 ja HClO, samas kui HCl on jällegi keemiliselt väga tugev keha. O 4 tahk on see, et erineva aatomilisusega vesinikuühendid:

Hcl, H2S, H3P ja H4Si

kõrgemad hapnikuhapped vastavad:

HclO4, H2SO4, H3PO4 ja H4SiO4,

mis sisaldavad võrdselt nelja hapnikuaatomit. See viib isegi ootamatu järelduseni, et arvestades H - ühe- ja O - kaheaatomilisi elemente, on hapnikuga ühinemise võime vastupidine kui vesinikuga, s.t. kui elementide võime hoida oma vesinikuaatomeid või suureneb aatomisus, väheneb nende võime hoida hapnikku; kloor on nii-öelda vesinikus üheaatomiline ja hapnikus seitsmeaatomiline ning fosfor või sellele analoogne lämmastik on esimeses tähenduses kolmeaatomiline ja teises - viieaatomiline, mida nähakse ka teistes ühendid, näiteks NH4CI, POCl3, PCl5 jne. .P. Teiseks, kõik, mida me teame, viitab selgelt sügavale erinevusele hapniku lisamises (selle sissepressimine, otsustades elementide aatomi olemuse kontseptsiooni järgi) juhul, kui tekib vesinikperoksiid, millest alates tekib näiteks hapnik. H 2 SO 4-st (väävelhape) väävelhape H 2 SO 4, kuigi H 2 O 2 erineb H 2 O-st samamoodi nagu hapnikuaatom, H 2 SO 4 H 2 SO 3-st ja kuigi desoksüdeerijad mõlemal juhul teisendatakse kõrgeim oksüdatsiooniaste madalaimaks. Erinevus H 2 O 2 ja H 2 SO 4 omaste reaktsioonide osas paistab eriti silma põhjusel, et väävelhappel on oma peroksiid (perväävelhape, mille analoogi perkroomset uuris hiljuti Wiede ja mis sisaldab tema andmetel , H 2 CrO 5 ), millel on vesinikperoksiidi omaduste kombinatsioon. See tähendab, et "soolataolistes" oksiidides ja pärisperoksiidides on hapniku lisamise viis oluliselt erinev ning seetõttu ei piisa hapnikuaatomite lihtsalt teiste vahele pigistamisest kõigi hapniku lisamise juhtumite väljendamiseks ja kui väljendatuna, siis tuleks seda tõenäoliselt rakendada peroksiididele, mitte nii-öelda normaalsete hapnikuühendite moodustumisele, mis läheneb RH n O 4-le, kus n, vesinikuaatomite arv, ei ületa 4, samuti hapnikuaatomite arv hapetes, mis sisaldavad ühte elementide R aatomit. Võttes arvesse öeldut ja üldist tähendust elementide R aatomi kaudu, võib soolataoliste oksiidide kohta kogutud teabe põhjal järeldada, et sõltumatute vormide arv või tüüpi oksiidid on väga väikesed ja piirduvad järgmise kaheksaga:

R202 või RO, nt. CaO, FeO.

See oksüdatsioonivormide kooskõla ja lihtsus ei tulene sugugi õpetusest elementide aatomilisusest selle tavapärasel kujul (aatomilisuse määramisel ühendi järgi H või Cl-ga) ja on hapnikuühendite eneste vahetu võrdlemise küsimus. Üldiselt sisaldab doktriin elementide konstantse ja muutumatu aatomilisuse kohta raskusi ja puudusi (küllastumata ühendid, nagu CO, üleküllastunud ühendid, nagu JCl 3, kombineerituna kristallisatsiooniveega jne), kuid see on siiski väga oluline kahes osas. austab , nimelt sellega saavutati keeruliste orgaaniliste ühendite koostise ja struktuuri väljenduse lihtsus ja harmoonia ning seoses lähedaste elementide analoogia väljendamisega, kuna aatomilisus, olenemata sellest, mida seda peetakse (või koostise koostist). sarnaste ühendite osakesed), sel juhul osutub see samaks. Nii näiteks. mitmel muul viisil üksteisega sarnased halogeniidid või antud rühma metallid (näiteks leeliselised) osutuvad alati sama aatomilisusega ja moodustavad terve rea sarnaseid ühendeid, nii et selle tunnuse olemasolu on juba teatud määral analoogia näitaja.

Et esitlust mitte keerulisemaks muuta, jätame elementide muude kvalitatiivsete ja kvantitatiivsete omaduste loetlemise (näiteks isomorfism, ühendussoojused, kuvamine, murdumine jne) ning pöördume otse P. seaduse esitluse poole, mille puhul peatume: 1) seaduse olemusel, 2) selle ajalool ja rakendamisel keemia uurimisel, 3) selle põhjendamisel äsja avastatud elementide abil, 4) selle rakendamisel seaduse suuruse määramisel. aatomkaalud ja 5) olemasoleva teabe mõningane ebatäielikkus.

P. seaduslikkuse olemus. Kuna keemiliste elementide kõigist omadustest on nende aatommass kõige kättesaadavaim määramise arvulise täpsuse ja täieliku veenmise jaoks, on kõige loomulikum võtta keemiliste elementide seaduslikkuse leidmise tulemuseks aatomite massid, eriti kuna kaal (vastavalt masside jäävuse seadusele) on meil tegemist hävimatu ja mistahes mateeria kõige olulisema omadusega. Seadus on alati muutujate vastavus, nagu algebras nende funktsionaalne sõltuvus. Järelikult, kui elementide aatomkaal on üks muutuja, tuleks elementide seaduse leidmiseks võtta teise muutujana elementide muud omadused ja otsida funktsionaalset sõltuvust. Võttes arvesse elementide paljusid omadusi, nt. nende happesus ja aluselisus, võime ühineda vesiniku või hapnikuga, nende aatomilisus või vastavate ühendite koostis, vastavate moodustumise käigus eralduv soojus, näiteks. kloriidühendid, isegi nende füüsikalised omadused sarnase koostisega lihtsate või keerukate kehade kujul jne, võib märgata perioodilist järjestust, mis sõltub aatommassi suurusest. Selle selgitamiseks andkem esmalt lihtne loetelu kõigist praegu hästi tuntud elementide aatommassi määratlustest, juhindudes hiljutisest F.W. koodist. Clarke ("Smithsonian Miscellaneous Collections", 1075: "Aatommasside ümberarvutamine", Washington, 1897, lk 34), kuna seda tuleb nüüd pidada kõige usaldusväärsemaks ning see sisaldab kõiki parimaid ja uusimaid määratlusi. Sel juhul nõustume enamiku keemikutega hapniku tingimusliku aatommassiga 16. "Tõenäoliste" vigade üksikasjalik uurimine näitab, et umbes poolte tulemuste puhul on arvuviga väiksem kui 0,1%. , aga ülejäänutel ulatub see mitme kümnendikuni ja teistel võib-olla kuni protsendini. Kõik aatommassid on loetletud suurusjärgus.

Järeldus

Dmitri Ivanovitš Mendelejevi perioodiline süsteem oli loodusteaduste ja laiemalt kogu teaduse jaoks väga oluline. Ta tõestas, et inimene suudab tungida aine molekulaarstruktuuri ja hiljem aatomite struktuuri saladustesse. Tänu teoreetilise keemia edule viidi tööstuses läbi terve revolutsioon, loodi tohutul hulgal uusi materjale. Lõpuks leiti seos anorgaanilise ja orgaanilise keemia vahel – ja samad keemilised elemendid leiti esimeses ja teises.

XIX sajandi keskel. oli teada umbes 60 keemilist elementi. D. I. Mendelejev uskus, et peab olema seadus, mis ühendab kõik keemilised elemendid. Mendelejev uskus, et elemendi peamine omadus on selle aatommass. Seetõttu paigutas ta kõik teadaolevad elemendid ühte ritta, et suurendada nende aatommassi ja sõnastas seaduse järgmiselt:

Elementide ja nende ühendite omadused on perioodilises sõltuvuses elementide aatommassi väärtusest. Perioodilise seaduse kaasaegne sõnastus on järgmine:

Elementide ja nende ühendite omadused on perioodilises sõltuvuses aatomi tuuma laengust ehk elemendi seerianumbrist.

Perioodilise seaduse sõnastus D. I. Mendelejevi ja kaasaegne sõnastus ei ole üksteisega vastuolus, sest enamiku elementide puhul suureneb tuuma laengu suurenemisega ka suhteline aatommass. Sellest reeglist on ainult mõned erandid. Näiteks üksus nr 18 argoon Ar-il on väiksem aatommass kui elemendil 19 kaalium K. Aatomi ehituse teooria näitas, et D. I. Mendelejevi perioodiline süsteem on keemiliste elementide klassifikatsioon nende aatomite elektrooniliste struktuuride järgi.

Perioodi I elementide (H ja He) aatomites täidavad elektronid ühe energiataseme (K); II perioodi elementide aatomites (Li-st Ne-ni) täidavad elektronid kaks energiataset (K ja L); III perioodi elementide aatomites (Na-st Ar-ni) - kolm energiataset (K, L ja M); ato-s IV perioodi max elemendid (alates K kuni Kg) - neli energiataset (K, L, M ja N). Samamoodi täidavad V perioodi elementide aatomites elektronid viis taset jne. Täidetud energiatasemete (elektrooniliste kihtide) arv antud perioodi kõigi elementide aatomites on võrdne perioodi arvuga. Kõigi teadaolevate elementide aatomites täidavad elektronid 1 kuni 7 energiataset, seega koosneb perioodiline süsteem seitsmest perioodist. Iga periood algab leelismetalliga (v.a esimene periood), mille aatomites on välisel elektronkihil üks s-elektron; väliskihi elektrooniline struktuur - ns 1(l - perioodi number). Iga periood lõpeb väärisgaasiga. Kõikide väärisgaaside (välja arvatud He) aatomites välisel elektronkihil on kaks s- ja kuus p-elektroni; väliskihi elektrooniline struktuur ps 2 pr 6 (n - perioodi number). Kaheksa elektroni on maksimaalne elektronide arv aatomite välimises elektronkihis.

Elemendid 3 Li, Na, 19 K on I rühma põhialagrupis; nende aatomite väliskihil on 1 elektron. Elemendid 4 Be, 12 Mg, 20 Ca on II rühma põhialarühmas; nende aatomite väliskihil on 2 elektroni jne. Järelikult on põhialarühmade elementide (va H ja He) aatomite väliskihi elektronide arv võrdne selle rühma arvuga, milles elemendid on asuvad. Seerianumbri suurenemisega suureneb elektronide koguarv elementide aatomites järjestikku ja elektronide arv välisel elektronkihil muutub perioodiliselt. Keemiliste elementide ja nende ühendite omaduste perioodiline muutumine koos seerianumbri suurenemisega on seletatav asjaoluga, et elementide aatomite välise elektroonilise kihi struktuur kordub perioodiliselt.

-Aatomi tuumade laeng suureneb.

– Aatomite elektronkihtide arv ei muutu.

– Aatomite väliskihi elektronide arv suureneb 1-lt 8-le

- Aatomite raadius väheneb

– Väliskihi elektronide sideme tugevus südamikuga suureneb.

– Ionisatsioonienergia suureneb.

– Elektronide afiinsus suureneb.

– Elektronegatiivsus suureneb.

– Elementide metallilisus väheneb.

– Elementide mittemetallilisus suureneb.

Mõtle, kuidas mõned põhialarühmade elementide omadused ülevalt alla muutuvad:

– Aatomite elektronkihtide arv suureneb.

– Aatomite väliskihi elektronide arv on sama.

– Aatomite raadius suureneb – Väliskihi elektronide ja tuuma vahelise sideme tugevus väheneb.

– Ionisatsioonienergia väheneb – Elektronide afiinsus väheneb.

– Elektronegatiivsus väheneb – Elementide metallilisus suureneb.

– Väheneb elementide mittemetallilisus.

Pilet 6.

1. Aatomite põhiomadused: aatomi (orbitaal, kovalentne), van der Waalsi ja ioonraadiused, ionisatsioonienergiad, elektronide afiinsus, elektronegatiivsus, suhteline elektronegatiivsus, nende muutumise mustrid.

1. Aatomiraadiused- aatomite omadused, mis võimaldavad ligikaudselt hinnata aatomitevahelist (tuumadevahelist) kaugust molekulides ja kristallides. Kvantmehaanika kontseptsioonide kohaselt ei ole aatomitel selgeid piire, kuid tõenäosus leida antud tuumaga seotud elektron sellest tuumast teatud kaugusel väheneb kauguse suurenedes kiiresti. Seetõttu omistatakse aatomile teatud raadius, eeldades, et valdav enamus elektrontihedusest (90-98%) sisaldub selle raadiuse sfääris. A.r. - väärtused on väga väikesed, suurusjärgus 0,1 nm, kuid isegi väikesed erinevused nende suurustes võivad mõjutada nendest ehitatud kristallide struktuuri, molekulide tasakaalukonfiguratsiooni jne. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et paljudes juhtudel on kahe aatomi vaheline lühim vahemaa ligikaudu võrdne vastava A. r summaga. - nn. liitlikkuse põhimõte . Sõltuvalt aatomitevahelise sideme tüübist on olemas metalliline, ioonne, kovalentne ja van der Waals A. p.

metallist raadius võrdne poolega lühimast kaugusest kristallis olevate aatomite vahel. metallkonstruktsioon. Selle väärtus sõltub koordinaatidest. K arvu (aatomi lähimate naabrite arv struktuuris). Kõige sagedamini kohtab metallide struktuure, mille K = 12.

Ioonilised raadiused kasutatakse ioonkristallide lühimate tuumadevaheliste kauguste ligikaudseks hindamiseks, eeldades, et need kaugused on võrdsed vastavate ioonsete aatomiraadiuste summaga. Ioonraadiused määrati esmakordselt 1920. aastatel. 20. sajandil V. M. Goldshmidt, refraktomeetria põhjal. raadiuste F - ja O 2- väärtused.

kovalentne raadius võrdne poole ühe keemia pikkusega. X-X sidemed, kus X on mittemetalli aatom. Halogeenide puhul kovalentne A.r. - see on pool tuumadevahelisest kaugusest X 2 molekulis, S ja Se puhul - X 8, C puhul - teemantkristallis. AR liitivuse reeglit kasutades ennustatakse polüaatomiliste molekulide sideme pikkusi.

Van der Waalsi raadiused määrata väärisgaasi aatomite efektiivsed suurused. Need raadiused on võrdsed poolega tuumadevahelisest kaugusest lähimate identsete aatomite vahel, mis ei ole üksteisega keemiliselt seotud. suhtlemine, s.t. mis kuuluvad erinevatesse molekulidesse. Van der Waalsi raadiuste väärtused leitakse A.R. liitmispõhimõtet kasutades kristallide naabermolekulide lühimatest kontaktidest. Keskmiselt on need ~ 0, 08 nm suuremad kui kovalentsed raadiused. Van der Waalsi raadiuste tundmine võimaldab määrata molekulide konformatsiooni ja nende pakkimist molekulaarsetesse kristallidesse.

Aatomi E ionisatsioonienergia i on energia hulk, mis on vajalik ē eraldumiseks ergastamata aatomist. Mööda perioodi vasakult paremale liikudes ionisatsioonienergia järk-järgult suureneb, rühmasisese seerianumbri suurenemisel see väheneb. Leelismetallidel on minimaalne ionisatsioonipotentsiaal, väärisgaasidel maksimaalne. Sama aatomi puhul teise, kolmanda ja järgnevad ionisatsioonienergiad alati kasvavad, kuna elektron tuleb positiivselt laetud ioonist eraldada.

Aatomi E afiinsus elektroniga A e - E, kass. See paistab silma, kui ē on aatomi külge kinnitatud. Halogeeniaatomitel on suurim elektronafiinsus. Tavaliselt väheneb elektronide afiinsus erinevate elementide aatomite suhtes paralleelselt nende ionisatsioonienergia suurenemisega.

Elektronegatiivsus - antud elemendi aatomi võime mõõta elektrontihedust enda külge, võrreldes teiste ühendi elementidega. seda saab esitada poolena molaarsete ionisatsioonienergiate ja elektronide afiinsuse summast: E/O = 1/2 ( E mina + A e). Erinevate elementide aatomite elektronegatiivsuse absoluutväärtusi kasutatakse väga harva. Kasutatakse sagedamini suhteline elektronegatiivsus , mida tähistatakse tähega c . Algselt määratleti see väärtus antud elemendi aatomi elektronegatiivsuse ja liitiumi aatomi elektronegatiivsuse suhtena. Kuna suhteline elektronegatiivsus sõltub eelkõige aatomi ionisatsioonienergiast (elektroni afiinsusenergia on alati palju väiksem), siis keemiliste elementide süsteemis muutub see ligikaudu sama palju kui ionisatsioonienergia ehk suureneb diagonaalselt tseesiumist fluor.

Eksamipileti number 7