Keemiliste elementide perioodilisuse tabeli avastamine ja

Talvel 1867-68 hakkas Mendelejev kirjutama õpikut “Keemia alused” ja tal tekkis kohe raskusi faktilise materjali süstematiseerimisel. 1869. aasta veebruari keskpaigaks jõudis ta õpiku ülesehituse üle mõtiskledes järk-järgult järeldusele, et lihtainete omadused (ja see on keemiliste elementide vabas olekus eksisteerimise vorm) ja elementide aatommassid on omavahel seotud teatud muster.

Mendelejev ei teadnud palju oma eelkäijate katsetest järjestada keemilisi elemente aatommasside suurenemise järjekorda ja juhtumitest, mis sel juhul tekkisid. Näiteks polnud tal peaaegu mingit teavet Chancourtoisi, Newlandsi ja Meyeri loomingu kohta.

Tema mõtete otsustav etapp saabus 1. märtsil 1869 (vanas moodi 14. veebruar). Päev varem kirjutas Mendelejev kümnepäevase puhkusetaotluse Tveri kubermangu artelli juustutööstustele: ta sai Vaba Majanduse Seltsi ühelt juhilt A. I. Hodnevilt kirja soovitustega juustutootmise uurimiseks.

Peterburis oli sel päeval pilves ilm ja oli pakane. Puud ülikooli aias, kust paistsid Mendelejevi korteri aknad, krigisesid tuules. Veel voodis olles jõi Dmitri Ivanovitš kruusi sooja piima, tõusis siis püsti, pesi nägu ja läks hommikusöögile. Ta oli imelises tujus.

Hommikusöögi ajal tuli Mendelejevil ootamatu idee: võrrelda erinevate keemiliste elementide sarnaseid aatommasse ja nende keemilisi omadusi.

Hodnevi kirja tagaküljele pani ta kaks korda mõtlemata üles üsna lähedase aatommassiga kloori Cl ja kaalium K sümbolid, vastavalt 35,5 ja 39 (erinevus on vaid 3,5 ühikut). Mendelejev visandas samale kirjale teiste elementide sümbolid, otsides nende hulgast sarnaseid "paradoksaalseid" paare: fluor F ja naatrium Na, broom Br ja rubiidium Rb, jood I ja tseesium Cs, mille massierinevus suureneb 4,0-lt 5,0-ni. ja seejärel kuni 6.0. Mendelejev ei saanud siis teada, et ilmselgete mittemetallide ja metallide vaheline "määramatu tsoon" sisaldab elemente - väärisgaase, mille avastamine muudaks perioodilist tabelit hiljem oluliselt.

Pärast hommikusööki lukustas Mendelejev end oma kabinetti. Ta võttis laualt välja virna visiitkaarte ja hakkas nende tagaküljele kirjutama elementide sümboleid ja nende peamisi keemilisi omadusi.

Mõne aja pärast kuulis majapidamine kontorist: "Oh, sarviline, ma tapan nad ära!" Need hüüatused tähendasid, et Dmitri Ivanovitšil oli loominguline inspiratsioon.

Mendelejev liigutas kaarte ühest horisontaalsest reast teise, juhindudes aatommassi väärtustest ja sama elemendi aatomitest moodustatud lihtsate ainete omadustest. Taas tulid talle appi põhjalikud teadmised anorgaanilisest keemiast. Järk-järgult hakkas kujunema tulevase keemiliste elementide perioodilise tabeli kuju.

Niisiis pani ta algul kaardi elemendiga berüllium Be (aatommass 14) kõrvuti elemendiga alumiinium Al (aatommass 27,4), pidades tolleaegse traditsiooni kohaselt berülliumi alumiiniumi analoogiks. Kuid siis, pärast keemiliste omaduste võrdlemist, asetas ta berülliumi magneesiumi Mg kohale. Kahtledes tollal üldtunnustatud berülliumi aatommassi väärtuses, muutis ta selle väärtuseks 9,4 ja muutis berülliumoksiidi valemi Be2O3 asemel BeO (nagu magneesiumoksiid MgO). Muide, berülliumi aatommassi “parandatud” väärtus kinnitati alles kümme aastat hiljem. Sama julgelt käitus ta ka teistel puhkudel.

Järk-järgult jõudis Dmitri Ivanovitš lõplikule järeldusele, et nende aatommasside kasvavas järjekorras paigutatud elementidel on füüsikaliste ja keemiliste omaduste selge perioodilisus.

Mendelejev töötas terve päeva elementide süsteemi kallal, katkestades korraks oma tütre Olgaga mängimise ning lõuna- ja õhtusöögi.

1869. aasta 1. märtsi õhtul kirjutas ta enda koostatud tabeli täielikult ümber ja saatis pealkirja all “Elementide süsteemi kogemus nende aatommassi ja keemilise sarnasuse alusel” trükikotta, tehes trükimasinatele märkmeid. ja pannes kuupäevaks “17. veebruar 1869” (vana stiil).

Nii avastati perioodiline seadus, mille kaasaegne sõnastus on järgmine: „Lihtainete omadused, aga ka elementide ühendite vormid ja omadused, sõltuvad perioodiliselt nende aatomite tuumade laengust. ”

Mendelejev oli sel ajal vaid 35-aastane.

Mendelejev saatis trükitud lehed elementide tabeliga paljudele kodu- ja välismaistele keemikutele ning alles pärast seda lahkus Peterburist juustuvabrikuid kontrollima.

Enne lahkumist jõudis ta siiski orgaanilisele keemikule ja tulevasele keemiaajaloolasele N. A. Menšutkinile üle anda artikli “Omaduste seos elementide aatommassiga” käsikirja - avaldamiseks ajakirjas Journal of the Russian Chemical Society ja suhtlemiseks seltsi eelseisval koosolekul.

18. märtsil 1869 tegi Mendelejevi nimel lühikese ettekande perioodilise seaduse kohta Menšutkin, kes oli tol ajal ettevõtte ametnik. Aruanne ei äratanud alguses keemikute tähelepanu ning Venemaa Keemia Seltsi president, akadeemik Nikolai Zinin (1812-1880) nentis, et Mendelejev ei tee seda, mida peaks tegema tõeline teadlane. Tõsi, kaks aastat hiljem, olles lugenud Dmitri Ivanovitši artiklit “Elementide loomulik süsteem ja selle rakendamine mõne elemendi omaduste näitamisel”, muutis Zinin meelt ja kirjutas Mendelejevile: “Väga, väga head, väga suurepärased ühendused, isegi lõbusad. Lugemiseks andku jumal teile edu oma järelduste eksperimentaalsel kinnitamisel. Teie siiralt pühendunud ja sügavalt lugupidav N. Zinin.

Pärast perioodilise seaduse avastamist oli Mendelejevil palju rohkem teha. Elementide omaduste perioodilise muutumise põhjus jäi teadmata ning Perioodilise Süsteemi enda struktuuri, kus omadused kordusid läbi seitsme elemendi kaheksandal, ei osatud seletada. Nendelt numbritelt eemaldati aga esimene saladuseloor: süsteemi teisel ja kolmandal perioodil oli siis täpselt seitse elementi.

Mendelejev ei paigutanud kõiki elemente aatommasside suurenemise järjekorda; mõnel juhul lähtus ta rohkem keemiliste omaduste sarnasusest. Seega on koobalt Co aatommass suurem kui nikli Ni oma ja telluurium Te on samuti suurem kui joodil I, kuid Mendelejev paigutas need järjestusse Co - Ni, Te - I ja mitte vastupidi. Vastasel juhul satuks telluur halogeenrühma ja jood muutuks seleeni Se sugulaseks.

Perioodilise seaduse avastamise juures on kõige olulisem veel avastamata keemiliste elementide olemasolu ennustamine. Alumiinium Al all jättis Mendelejev koha oma analoogile “eka-alumiinium”, boori B alla “eca-boorile” ja räni Si alla “eca-siliconile”. Nii nimetas Mendelejev veel avastamata keemilisi elemente. Ta andis neile isegi sümbolid El, Eb ja Es.

Elemendi "eksasilicon" kohta kirjutas Mendelejev: "Mulle tundub, et kõige huvitavam on puuduvatest metallidest see, mis kuulub IV süsiniku analoogide rühma, nimelt III rida kohe pärast räni ja seetõttu nimetame teda ekasiliitsiumiks." Tõepoolest, sellest seni avastamata elemendist pidi saama omamoodi “lukk”, mis ühendab kahte tüüpilist mittemetalli – süsiniku C ja räni Si – kahe tüüpilise metalliga – tina Sn ja plii Pb.

Mitte kõik välismaised keemikud ei mõistnud kohe Mendelejevi avastuse tähtsust. See muutis väljakujunenud ideede maailmas palju. Nii väitis Saksa füüsikaline keemik Wilhelm Ostwald, tulevane Nobeli preemia laureaat, et avastatud ei olnud seadus, vaid põhimõte, mille kohaselt klassifitseeritakse “millegi ebakindlaks”. Saksa keemik Robert Bunsen, kes avastas 1861. aastal kaks uut leeliselementi, rubiidium Rb ja tseesium Cs, kirjutas, et Mendelejev viis keemikud "puhaste abstraktsioonide kaugeleulatuvasse maailma".

Leipzigi ülikooli professor Hermann Kolbe nimetas Mendelejevi avastust 1870. aastal "spekulatiivseks". Kolbe paistis silma ebaviisakuse ja uute teoreetiliste seisukohtade tagasilükkamisega keemias. Eelkõige oli ta orgaaniliste ühendite struktuuri teooria vastane ja ründas omal ajal teravalt Jacob van't Hoffi artiklit "Keemia kosmoses". Van't Hoffist sai hiljem oma uurimistöö esimene Nobeli preemia laureaat. Kuid Kolbe tegi ettepaneku, et sellised uurijad nagu Van't Hoff "arvaksid tõeliste teadlaste hulgast välja ja arvaksid nad spiritistide leeri"!

Perioodiline seadus võitis iga aastaga üha rohkem poolehoidjaid ning selle avastaja pälvis üha enam tunnustust. Mendelejevi laborisse hakkas ilmuma kõrgeid külalisi, sealhulgas isegi mereväeosakonna juhataja suurvürst Konstantin Nikolajevitš.

Siit leiab lugeja teavet ühe kõige olulisema seaduse kohta, mille inimene teadusvaldkonnas kunagi avastas - Dmitri Ivanovitš Mendelejevi perioodilise seaduse kohta. Õpid tundma selle tähendust ja mõju keemiale, käsitletakse perioodilise seaduse üldsätteid, tunnuseid ja üksikasju, avastuse ajalugu ja põhisätteid.

Mis on perioodiline seadus

Perioodiline seadus on fundamentaalse olemusega loodusseadus, mille avastas esmakordselt D. I. Mendelejev aastal 1869 ja avastus ise toimus mõne keemilise elemendi omaduste ja tol ajal teadaolevate aatommassi väärtuste võrdlemise kaudu.

Mendelejev väitis, et tema seaduse kohaselt sõltuvad lihtsad ja keerulised kehad ning mitmesugused elementide ühendid nende perioodilisest tüübisõltuvusest ja aatomi massist.

Perioodiline seadus on oma laadilt ainulaadne ja see on tingitud asjaolust, et erinevalt teistest loodus- ja universumi põhiseadustest ei väljendata seda matemaatiliste võrranditega. Graafiliselt väljendub see keemiliste elementide perioodilises tabelis.

Avastamise ajalugu

Perioodilise seaduse avastamine toimus 1869. aastal, kuid katsed süstematiseerida kõiki teadaolevaid x-ndaid elemente algasid juba ammu enne seda.

Esimese katse sellise süsteemi loomiseks tegi I. V. Debereiner 1829. aastal. Ta klassifitseeris kõik talle teadaolevad keemilised elemendid triaadideks, mis on omavahel seotud sellesse kolme komponendi rühma kuuluvate aatommasside poole võrra. . Debereinerit järgides üritas A. de Chancourtois luua unikaalset elementide klassifikatsiooni tabelit. 1864. aastal avaldasid William Olding ja Lothar Meyer peaaegu samaaegselt üksteisest sõltumatult loodud tabeleid.

Perioodiline seadus esitati teadusringkondadele läbivaatamiseks 8. märtsil 1869 ja see juhtus Vene Seltsi koosolekul. Dmitri Ivanovitš Mendelejev teatas oma avastusest kõigi ees ja samal aastal ilmus Mendelejevi õpik “Keemia alused”, kus esimest korda näidati tema loodud perioodilisustabelit. Aasta hiljem, 1870. aastal, kirjutas ta artikli ja esitas selle Venemaa Keemia Seltsile, kus esmakordselt kasutati perioodilise seaduse mõistet. 1871. aastal kirjeldas Mendelejev oma kontseptsiooni põhjalikult oma kuulsas artiklis keemiliste elementide perioodilisuse seadusest.

Hindamatu panus keemia arengusse

Perioodilise seaduse tähtsus on kogu maailma teadusringkondade jaoks uskumatult suur. Selle põhjuseks on asjaolu, et selle avastamine andis võimsa tõuke nii keemia kui ka teiste loodusteaduste, näiteks füüsika ja bioloogia arengule. Elementide seos nende kvalitatiivsete keemiliste ja füüsikaliste omadustega oli avatud, see võimaldas mõista ka kõigi elementide ühe põhimõtte järgi ülesehituse olemust ning andis aluse tänapäevasele keemiliste elementide mõistete formuleerimisele, teadmiste konkretiseerimisele; keerulise ja lihtsa struktuuriga ainetest.

Perioodilise seaduse kasutamine võimaldas lahendada keemilise prognoosimise probleemi ja määrata teadaolevate keemiliste elementide käitumise põhjuse. Aatomifüüsika, sealhulgas tuumaenergia, sai võimalikuks selle sama seaduse tulemusena. Need teadused võimaldasid omakorda laiendada selle seaduse olemuse silmaringi ja süvendada selle mõistmist.

Perioodilise tabeli elementide keemilised omadused

Sisuliselt on keemilised elemendid omavahel seotud omadustega, mis on neile omane vaba aatomi või iooni olekus, solvateeritud või hüdraatunud, lihtsas aines ja kujul, mida nende arvukad ühendid võivad moodustada. Need omadused koosnevad aga tavaliselt kahest nähtusest: vabas olekus aatomile ja lihtainele iseloomulikest omadustest. Seda tüüpi omadusi on mitut tüüpi, kuid kõige olulisemad on järgmised:

Aatomi ionisatsioon ja selle energia, olenevalt elemendi asukohast tabelis, selle järjekorranumbrist.
Aatomi ja elektroni energiaafiinsus, mis sarnaselt aatomi ionisatsiooniga sõltub elemendi asukohast perioodilisustabelis.
Aatomi elektronegatiivsus, millel ei ole konstantset väärtust, kuid mis võib varieeruda sõltuvalt erinevatest teguritest.
Aatomite ja ioonide raadiused - siin kasutatakse reeglina empiirilisi andmeid, mis on seotud elektronide lainelise olemusega liikumisseisundis.
Lihtainete pihustamine – elemendi reaktsioonivõime kirjeldus.
Oksüdatsiooniastmed on formaalne omadus, kuid need esinevad elemendi ühe olulisema omadusena.
Lihtainete oksüdatsioonipotentsiaal on aine vesilahustes toimimisvõime mõõtmine ja indikaator, samuti redoks-omaduste avaldumise tase.

Sise- ja sekundaarsete tüüpide elementide perioodilisus

Perioodiline seadus annab arusaamise veel ühest olulisest looduse komponendist – sisemisest ja sekundaarsest perioodilisusest. Eespool nimetatud aatomiomaduste uurimise valdkonnad on tegelikult palju keerulisemad, kui arvata võiks. See on tingitud asjaolust, et tabeli elemendid s, p, d muudavad oma kvalitatiivseid omadusi sõltuvalt nende asukohast perioodis (sisemine perioodilisus) ja rühmas (sekundaarne perioodilisus). Näiteks elemendi s sisemise protsessiga üleminekul esimesest rühmast kaheksandasse p-elemendiks on ioniseeritud aatomi energiajoone kõveral kaasas miinimum- ja maksimumpunktid. See nähtus näitab aatomi omaduste muutumise perioodilisuse sisemist ebastabiilsust vastavalt selle positsioonile perioodis.

Tulemused

Nüüd on lugejal selge arusaam ja määratlus Mendelejevi perioodilisest seadusest, ta mõistab selle tähtsust inimesele ja erinevate teaduste arengule ning aimu selle tänapäevastest sätetest ja avastamise ajaloost.

Väljapaistva nõukogude keemiaajaloolase N. F. Figurovski raamatus “Essee keemia üldisest ajaloost 19. sajandil” (M., Nauka, 1979). 63 keemilise elemendi peamised avastamise perioodid on toodud iidsetest aegadest kuni 1869. aastani - Dmitri Ivanovitš Mendelejevi (1834-1907) perioodilise seaduse kehtestamise aastani:

1. Kõige iidsem periood (5. aastatuhandest eKr kuni 1200 pKr).

See pikk periood pärineb ajast, mil inimene tutvus 7 antiikaja metalli – kulla, hõbeda, vase, plii, tina, raua ja elavhõbedaga. Lisaks nendele elementaarsetele ainetele tunti iidsetel aegadel väävlit ja süsinikku, mis esinesid looduses vabas olekus.

2. Alkeemiline periood.

Sel perioodil (1200–1600) tuvastati mitme elemendi olemasolu, mis eraldati kas metallide transmuteerimise viiside alkeemiliste otsingute käigus või käsitööliste metallurgide metallitootmise ja mitmesuguste maakide töötlemise protsessides. Nende hulka kuuluvad arseen, antimon, vismut, tsink, fosfor.

3. Tehnilise keemia tekkimise ja arengu periood (17. sajandi lõpp - 1751).

Sel ajal tehti erinevate metallimaakide omaduste praktilise uurimise ja metallide eraldamisel tekkinud raskuste ületamise ning mineraloogiliste ekspeditsioonide käigus tehtud avastuste tulemusena kindlaks plaatina, koobalti ja nikli olemasolu.

4. Keemilis-analüütilise perioodi esimene etapp keemia arengus (1760-1805). Sel perioodil avastati kvalitatiivsete ja gravimeetriliste kvantitatiivsete analüüside abil mitmeid elemente, osa neist ainult “muldade” kujul: magneesium, kaltsium (mis teeb vahe lubja ja magneesiumi vahel), mangaan, baarium ( bariit), molübdeen, volfram, telluur, uraan (oksiid), tsirkoonium (muld), strontsium (muld), titaan (oksiid), kroom, berüllium (oksiid), ütrium (muld), tantaal (muld), tseerium (muld) , fluor (vesinikfluoriidhape), pallaadium, roodium, osmium ja iriidium.

5. Pneumaatilise keemia etapp. Sel ajal (1760-1780) avastati gaasilised elemendid - vesinik, lämmastik, hapnik ja kloor (viimast peeti kompleksaineks - kuni 1809. aastani oksüdeeritud vesinikkloriidhape).

6. Elektrolüüsi teel vabas olekus elementide saamise etapp (G. Davy, 1807-1808) ja keemiliselt: kaalium, naatrium, kaltsium, strontsium, baarium ja magneesium. Kõik need olid aga varem tuntud "tulekindlate" (söövitavate) leeliste ja leelismuldmetallide ehk pehmete leeliste kujul.

7. Keemilis-analüütilise perioodi teine etapp keemia arengus (1805-1850). Praegusel ajal on kvantitatiivse analüüsi meetodite täiustamise ja kvalitatiivse analüüsi süstemaatilise kursuse väljatöötamise tulemusena boor, liitium, kaadmium, seleen, räni, broom, alumiinium, jood, toorium, vanaadium, lantaan (muld) , avastati erbium (muld), terbium (muld), ruteenium, nioobium.

8. Elementide avastamise periood spektraalanalüüsi abil, mis järgneb vahetult selle meetodi väljatöötamisele ja praktikasse kasutuselevõtule (1860–1863): tseesium, rubiidium, tallium ja indium.

Teatavasti koostas keemia ajaloos esimese “Lihtkehade tabeli” A. Lavoisier 1787. Kõik lihtained jaotati nelja rühma: “I Lihtsad ained, mis on esindatud kõigis kolmes looduskuningriigis, mis võib pidada kehade elementideks: 1) valgus, 2) kalorsus, 3) hapnik, 4) lämmastik, 5) vesinikud, mis oksüdeerivad ja toodavad happeid: 1) antimon, 2) fosfor, 3. ) kivisüsi, 4) vesinikfluoriidhappe radikaal, 6) boorhappe radikaal III Lihtsad metallilised ained, mis oksüdeerivad ja toodavad happeid: 1) antimon, 2) hõbe, 3) arseen, 4) vismut, 5. ) koobalt, 6) vask, 7) tina, 8) raud, 9) mangaan, 10) elavhõbe, 11) molübdeen, 12) nikkel, 13) kuld, 14) plaatina, 15) plii, 16) volfram, 17) tsink IV) lubi (lubjarikas muld), 2) magneesium (magneesiumsulfaadi alus), 3) bariit (raskemuld), 4) alumiiniumoksiid (savi, maarjamuld), 5) ränidioksiid (ränimuld).

See tabel oli Lavoisieri väljatöötatud keemilise nomenklatuuri aluseks. D. Dalton tõi teadusesse keemiliste elementide aatomite kõige olulisema kvantitatiivse tunnuse – aatomite suhtelise massi ehk aatommassi.

Keemiliste elementide aatomite omaduste mustreid otsides pöörasid teadlased ennekõike tähelepanu aatommasside muutumise olemusele. Aastatel 1815-1816 Inglise keemik W. Prout (1785-1850) avaldas ajakirjas Annals of Philosophy kaks anonüümset artiklit, milles väljendati ja põhjendati mõtet, et kõigi keemiliste elementide aatommassid on täisarvud (st vesiniku aatommassi kordsed, mis siis eeldati, et see on võrdne ühikuga): "Kui seisukohad, mida oleme otsustanud väljendada, on õiged, siis võime peaaegu arvata, et iidsete inimeste põhiaine kehastus vesinikus...". Prouti hüpotees oli väga ahvatlev ja sundis läbi viima palju eksperimentaalseid uuringuid, et määrata võimalikult täpselt keemiliste elementide aatommassid.

1829. aastal võrdles saksa keemik I. Debereiner (1780-1849) sarnaste keemiliste elementide aatommassi: liitium, kaltsium, kloor, väävel, mangaan, naatrium, strontsium, broom, seleen, kroom, kaalium, baarium, jood, telluur , Raud leidis, et keskmise elemendi aatommass võrdub poolega äärmiste elementide aatommasside summast. Uute triaadide otsimine viis L. Gmelini (1788-1853) - maailmakuulsa keemia käsiraamatu autori - arvukate sarnaste elementide rühmade loomise ja nende ainulaadse klassifikatsiooni loomiseni.

60ndatel 19. sajandil hakkasid teadlased ise võrdlema keemiliselt sarnaste elementide rühmi. Nii paigutas Pariisi kaevanduskooli professor A. Chancourtois (1820-1886) kõik keemilised elemendid silindri pinnal nende aatommassi järgi kasvavas järjekorras nii, et moodustuks "heeliksjoon". Sellise paigutuse korral langesid sarnased elemendid sageli samale vertikaalsele joonele. 1865. aastal avaldas inglise keemik D. Newlands (1838-1898) tabeli, mis sisaldas 62 keemilist elementi. Elemendid paigutati ja nummerdati aatommassi suurenemise järjekorras.

Newlands kasutas nummerdamist, et rõhutada, et iga seitsme elemendi järel kordusid keemiliste elementide omadused. Arutades 1866. aastal Londoni keemiaühingus Newlandsi uut artiklit (seda ei soovitatud avaldada), küsis professor J. Foster sarkastiliselt: „Kas olete püüdnud seada elemente nende nimede tähestikulises järjekorras ja kas olete märganud uusi mustreid ?

1868. aastal pakkus inglise keemik W. Olding (1829-1921) välja tabeli, mis autori sõnul demonstreeris loomulikku seost kõigi elementide vahel.

1864. aastal koostas saksa professor L. Mayer (1830-1895) tabeli 44 keemilisest elemendist (63-st teadaolevast).

Seda perioodi hinnates kirjutas D. I. Mendelejev: "Ei ole ühtki üldist loodusseadust, mis eelneks alati paljudele eelaimdustele, ja seaduse tunnustamisele ei jõuta siis, kui see on täies tähenduses. kuid ainult siis, kui selle tagajärjed on kinnitatud katsetega, mida loodusteadlased peavad tunnistama oma kaalutluste ja arvamuste kõrgeimaks autoriteediks.

1868. aastal alustas D. I. Mendelejev tööd kursusega "Keemia alused". Materjali kõige loogilisemaks paigutuseks oli vaja 63 keemilist elementi kuidagi klassifitseerida. Keemiliste elementide perioodilise tabeli esimese variandi pakkus välja D. I. Mendelejev 1869. aasta märtsis.

Kaks nädalat hiljem loeti Vene Keemia Seltsi koosolekul Mendelejevi aruanne “Omaduste seos elementide aatommassiga”, milles arutati võimalikke keemiliste elementide klassifitseerimise põhimõtteid:

1) vastavalt nende suhtele vesinikuga (hüdriidide valemid); 2) seoses hapnikuga (kõrgemate hapnikuoksiidide valemid); 3) valentsi järgi; 4) aatommassi järgi.

Seejärel uuris Mendelejev järgmistel aastatel (1869–1871) neid mustreid ja ebakõlasid, mida täheldati „Elementide süsteemi” esimeses versioonis. Seda tööd kokku võttes kirjutas D. I. Mendelejev: "Aatommassi suurenedes on elementidel kõigepealt üha rohkem muutuvaid omadusi ja seejärel korratakse neid omadusi uuesti uues järjekorras, uues reas ja mitmes elemendis. sama jada, nagu eelmises seerias. Seetõttu võib perioodilisuse seaduse sõnastada järgmiselt: „Elementide omadused ja seega ka nende moodustatavate lihtsate ja keerukate kehade omadused on perioodiliselt sõltuvad (st õigesti korduvad). ). sellepärast järeldasin ma omalt poolt (1869-1871) perioodilist seadust sellest niisugused loogilised tagajärjed, mis võiksid näidata, kas see vastab tõele või mitte Paljude tol ajal vähe uuritud elementide aatommasside korrigeerimine... Tuleb teha üks asi – või tuleb perioodilisusseadust pidada täiesti tõeseks ja uueks keemiateadmise vahendiks või see tagasi lükata.

Aastatel 1872-1874. Mendelejev hakkas tegelema muude probleemidega ja keemiaalases kirjanduses ei olnud peaaegu üldse mainitud perioodilist seadust.

1875. aastal teatas prantsuse keemik L. de Boisbaudran, et tsingi segu uurides avastas ta spektroskoopiliselt selles uue elemendi. Ta hankis selle elemendi soolad ja määras selle omadused. Prantsusmaa auks pani ta uuele elemendile nimeks gallium (nagu nimetasid vanad roomlased Prantsusmaad). Võrrelgem seda, mida D.I Mendelejev ennustas ja mida L. de Boisbaudran leidis:

L. de Boisbaudrani esimeses aruandes leiti, et galliumi erikaal on 4,7. D.I. Mendelejev juhtis tähelepanu oma veale. Hoolikamate mõõtmiste korral osutus galliumi erikaaluks 5,96.

1879. aastal ilmus rootsi keemikult L. Nilssonilt (1840-1899) teade uue keemilise elemendi – skandiumi – avastamise kohta. L. Nilsson klassifitseeris skandiumi haruldaste muldmetallide elemendiks. P.T Kleve juhtis L. Nilssonile tähelepanu, et skandiumisoolad on värvitud, selle oksiid on leelistes lahustumatu ja et skandium on D.I. Võrdleme nende omadusi.

1886. aasta veebruaris uut mineraali analüüsides avastas saksa professor K. Winkler (1838-1904) uue elemendi ning pidas seda antimoni ja arseeni analoogiks. Tekkis diskussioon. K. Winkler nõustus, et tema avastatud element oli D.I. Mendelejevi ennustatud eca-räni. K. Winkler nimetas seda elementi germaaniumiks.

Niisiis kinnitasid keemikud kolm korda Mendelejevi ennustatud keemiliste elementide olemasolu. Veelgi enam, just nende elementide Mendelejevi ennustatud omadused ja nende positsioon perioodilises tabelis võimaldasid parandada eksperimendi läbiviijate tahtmatult tehtud vigu. Keemia edasine areng toimus perioodilise seaduse kindlal alusel, mis XIX sajandi 80. aastatel. tunnistasid kõik teadlased üheks olulisemaks loodusseaduseks. Seega on iga keemilise elemendi kõige olulisem omadus selle koht D.I. Mendelejevi perioodilises tabelis.

Robert Boyle esitas oma 1668. aasta töös lagunematute keemiliste elementide loetelu. Sel ajal oli neid vaid viisteist. Samas ei väitnud teadlane, et peale tema loetletud elementide enam ei eksisteerinud ja lahtiseks jäi küsimus nende koguse kohta.

Sada aastat hiljem koostas prantsuse keemik Antoine Lavoisier uue nimekirja teadusele tuntud elementidest. Tema registris oli 35 keemilist ainet, millest 23 tunnistati hiljem nendeks samadeks lagunematuteks elementideks.

Uute elementide otsimisega tegelesid keemikud üle kogu maailma ja see edenes üsna edukalt. Selles küsimuses mängis otsustavat rolli vene keemik Dmitri Ivanovitš Mendelejev: just tema tuli välja ideega seose võimalikkusest elementide aatommassi ja nende koha vahel "hierarhias". Tema enda sõnul "peame otsima ... vastavust elementide individuaalsete omaduste ja nende aatommasside vahel."

Võrreldes tol ajal tuntud keemilisi elemente, avastas Mendelejev pärast kolossaalset tööd lõpuks, et sõltuvus, üldine loomulik seos üksikute elementide vahel, milles nad esinevad ühtse tervikuna, kus iga elemendi omadused ei ole midagi iseenesest eksisteerivat. , kuid perioodiliselt ja regulaarselt korduv nähtus.

Nii see 1869. aasta veebruaris sõnastati Mendelejevi perioodiline seadus. Samal aastal, 6. märtsil, ilmus D.I. Mendelejevi pealkirjaga "Omaduste seos elementide aatommassiga" esitas N.A. Menšutkin Venemaa Keemia Seltsi koosolekul.

Samal aastal ilmus väljaanne Saksa ajakirjas "Zeitschrift für Chemie" ja 1871. aastal ajakirjas "Annalen der Chemie" üksikasjalik D.I. Mendelejev, mis on pühendatud oma avastusele - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (keemiliste elementide perioodiline muster).

Perioodilise tabeli koostamine

Hoolimata asjaolust, et Mendelejev kujundas idee üsna lühikese aja jooksul, ei suutnud ta pikka aega oma järeldusi vormistada. Tema jaoks oli oluline oma idee esitamine selge üldistuse, range ja visuaalse süsteemi kujul. Nagu D.I ise kunagi ütles. Mendelejev vestluses professor A.A. Inostrantsev: "Minu peas läks kõik kokku, aga ma ei saa seda tabelis väljendada."

Biograafide sõnul töötas teadlane pärast seda vestlust tabeli loomisel kolm päeva ja kolm ööd, ilma magama minemata. Ta käis läbi erinevaid võimalusi, mille puhul sai elemente kombineerida, et need tabelisse organiseerida. Töö tegi keeruliseks ka asjaolu, et perioodilisuse tabeli loomise ajal polnud teadusele veel kõik keemilised elemendid teada.

Aastatel 1869–1871 jätkas Mendelejev teadlaskonna poolt välja pakutud ja aktsepteeritud perioodilisuse ideede arendamist. Üheks sammuks oli elemendi koha kontseptsiooni juurutamine perioodilisustabelis kui selle omaduste kogum võrreldes teiste elementide omadustega.

Just selle põhjal ning tuginedes klaasimoodustavate oksiidide muutuste järjestuse uurimisel saadud tulemustele, korrigeeris Mendelejev 9 elemendi, sealhulgas berülliumi, indiumi, uraani ja aatommasside väärtusi. teised.

Töö ajal D.I. Mendelejev püüdis täita enda koostatud tabeli tühjad lahtrid. Selle tulemusena ennustas ta 1870. aastal tollal teadusele tundmatute elementide avastamist. Mendelejev arvutas välja aatommassid ja kirjeldas kolme tol ajal veel avastamata elemendi omadusi:

"ekaaalumiinium" – avastati 1875. aastal, nimeks gallium,
"ekabora" - avastati 1879. aastal, nimeks skandium,
"eksasilicon" – avastati 1885. aastal, nimeks germaanium.

Tema järgmised ennustused olid veel kaheksa elemendi avastamine, sealhulgas poloonium (avastati 1898), astatiin (avastati 1942–1943), tehneetsium (avastati 1937), reenium (avastati 1925) ja prantsusmaa (avastati 1939). .

1900. aastal jõudsid Dmitri Ivanovitš Mendelejev ja William Ramsay järeldusele, et perioodilisustabelisse on vaja lisada spetsiaalse nullrühma elemendid. Tänapäeval nimetatakse neid elemente väärisgaasideks (enne 1962. aastat nimetati neid gaase väärisgaasideks).

Perioodilise tabeli organiseerimise põhimõte

Oma tabelis D.I. Mendelejev paigutas keemilised elemendid ridadesse massi suurenemise järjekorras, valides ridade pikkuse nii, et ühes veerus olevad keemilised elemendid oleksid sarnaste keemiliste omadustega.

Väärisgaasid - heelium, neoon, argoon, krüptoon, ksenoon ja radoon ei reageeri teiste elementidega ja neil on madal keemiline aktiivsus ning need asuvad seetõttu parempoolses veerus.

Seevastu vasakpoolseima kolonni elemendid - liitium, naatrium, kaalium ja teised - reageerivad ägedalt teiste ainetega, protsess on plahvatusohtlik. Tabeli teiste veergude elemendid käituvad sarnaselt – veerus on need omadused sarnased, kuid erinevad ühest veerust teise liikumisel.

Perioodiline tabel oma esimeses versioonis peegeldas lihtsalt looduses valitsevat olukorda. Esialgu ei selgitatud tabelis kuidagi, miks see nii peaks olema. Alles kvantmehaanika tulekuga sai selgeks elementide paigutuse tõeline tähendus perioodilisustabelis.

Looduses leidub keemilisi elemente kuni uraanini (sisaldab 92 prootonit ja 92 elektroni). Alates numbrist 93 on laboritingimustes loodud kunstlikud elemendid.

30.09.2015

Maailma ajaloos on päris palju avastusi, tänu millele on teadus jõudnud uuele arengutasemele, tehes oma teadmistes järjekordse pöörde. Need revolutsioonilised saavutused muutsid täielikult või osaliselt suhtumist püstitatud probleemide lahendamisesse ning sundisid ka ulatuslikumalt avalikustama toimuva teaduslikku seisukohta.

Perioodilise seaduse avamise kuupäevaks loetakse 1896. aastat. Oma seaduses on D.I. Mendelejev sunnib meid vaatama elementide paigutust süsteemis erinevalt, tõestades, et elementide omadused, nende vormid, nende elementide ühendite omadused, nende moodustatavate ainete omadused, olgu need lihtsad või keerulised, sõltuvad aatomi mass. Peaaegu kohe avaldas ta oma esimese raamatu "Keemia alused", mis sisaldas ka perioodilisustabelit.

Seadusel oli palju eeldusi, see ei tekkinud tühjalt, selle tekkimisega oli seotud palju erinevate teadlaste tööd. Keemia areng 19. sajandi koidikul tekitas palju raskusi, kuna mõnda elementi polnud veel avastatud ja juba teadaolevate ainete aatommassid olid valed. Selle sajandi esimesi kümnendeid iseloomustasid sellised keemia põhiseaduste avastused, sealhulgas proportsioonide ja mahtude seadused, Dulong ja Petit jt.

Need avastused said aluseks erinevate eksperimentaalsete uuringute väljatöötamisele. Kuid ikkagi tekitas enamik lahkarvamusi õpetuste vahel aatommasside määratlemisel segadust, mille tõttu näiteks vesi oli sel ajal esindatud 4 valemiga. Vaidluste lahendamiseks otsustati kokku kutsuda kongress, kuhu kutsuti kuulsad keemikud. See toimus 1860. aastal, kus Canizzaro luges ette aatomi-molekulaarteooria kohta. Teadlastel õnnestus jõuda ühtsuseni ka aatomi, molekuli ja ekvivalendi mõistetes.

Lihtainete tabel, mille Lavoisier pakkus välja juba 1787. aastal, koosnes vaid 35 elemendist ja 19. sajandi lõpuks oli nende arv juba 63. Paljud teadlased püüdsid leida ka seost elementide omaduste vahel, et rohkem aatommassi õigesti arvutamine. Suurt edu saavutas selles suunas keemik Döbereiner, kes töötas välja kolmkõlade seaduse. J.B. Dumas ja M.I. Pettenekofer avastas edukalt homoloogilise seeria, väljendades ka eeldusi aatommasside vaheliste seoste õigsuse kohta.

Samal ajal kui mõned arvutasid aatomite kaalu, üritasid teised perioodilist süsteemi organiseerida. Keemik Odling pakub välja 57 elemendist tabeli, mis on jagatud 17 rühma, ja seejärel püüab keemik de Chancourt kujutada kõike geomeetrilises valemis. Koos tema kruvisüsteemiga ilmub ka Newlandsi tabel. Lisaks väärib uurijate hulgas äramärkimist Meyer, kes 1864. aastal avaldas raamatu, mille tabel koosneb 44 elemendist. Pärast D.I. Mendelejev avaldas oma perioodilise seaduse ja süsteemi, keemik Maillet väitis pikka aega oma avastuse prioriteetsust.

Kõik need eeldused olid avastuse aluseks, ütles Mendelejev ise paarkümmend aastat pärast avastamist, et on süsteemile mõelnud peaaegu 20 aastat. Kõik põhilised järeldused ja seadusesätted tegi ta oma töödes 1871. aasta lõpuks. Ta tegi kindlaks, et aatommasside arvväärtused on kindlas mustris ja elementide omadused on vaid vaheandmed, mis sõltuvad kahest naaberelemendist ülal ja all ning samaaegselt kahest perioodi elemendist paremal ja vasakul.

Seejärel D.I. Mendelejev pidi oma avastust tõestama rohkem kui ühe aasta. Selle äratundmine jõudis alles palju hiljem, kui edukalt avastati germaanium, skandium ja gallium. 19. sajandi lõpuks tunnistas enamik teadlasi seda seadust üheks peamiseks loodusseaduseks. Aja jooksul, 20. sajandi alguses, toimusid perioodilisustabelis väikesed muudatused, tekkis nullrühm inertgaasidega ja haruldased muldmetallid paiknesid ühes rakus.