Malo, ali izvanredno otkriće Mendeljejeva. Dmitrij Mendeljejev

Dana 19. listopada 1875., u izvješću na sastanku Fizičkog društva na Sveučilištu u Sankt Peterburgu, Dmitrij Mendeljejev iznio je ideju o balonu sa zatvorenom gondolom za proučavanje visinskih slojeva atmosfere. Dmitrij Mendeljejev bio je fantastično erudita i znanstvenik, istraživač u mnogim znanostima. Tijekom svog života Mendeljejev je napravio mnoga velika otkrića. Danas smo odlučili napraviti izbor od pet glavnih postignuća Dmitrija Mendeljejeva.

Izrada kontroliranog balona

Dmitrij Mendeljejev proučavao je plinove u kemiji. Mendeljejeva su zanimali i projekti stratosferskih balona i balona. Tako je 1875. izradio projekt stratosferskog balona obujma oko 3600 m3 sa zatvorenom gondolom, koja je podrazumijevala mogućnost dizanja u gornju atmosferu, a kasnije je projektirao kontrolirani balon s motorima.

Izrada periodnog sustava kemijskih elemenata

Jedno od glavnih postignuća Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva bilo je stvaranje periodnog sustava kemijskih elemenata. Ova tablica je klasifikacija kemijskih elemenata koja utvrđuje ovisnost različitih svojstava elemenata o naboju atomske jezgre. Tablica je grafički izraz periodičnog zakona, koji je sam Mendeljejev ustanovio. Također je poznato da je periodni sustav, koji je Mendeljejev razvio više u okviru kemije, bio gotova sistematizacija tipova atoma za nove grane fizike.

Otkriće kritične temperature

Drugo značajno postignuće Mendeljejeva bilo je otkriće "apsolutne točke vrelišta tekućina", odnosno kritične temperature. Mendeljejev je otkrio kritičnu temperaturu 1860. godine, postavivši u svojoj kući laboratorije, uz pomoć kojih je proučavao površinsku napetost tekućina pri različitim temperaturama. U termodinamici sama “kritična temperatura” označava vrijednost temperature u kritičnoj točki, odnosno na temperaturi iznad kritične točke plin se ne može kondenzirati ni pri kakvom tlaku.

Otkriće opće jednadžbe stanja idealnog plina

Jednadžba stanja idealnog plina je formula koja utvrđuje odnos između tlaka, molarnog volumena i apsolutne temperature idealnog plina. Ova se jednadžba naziva Clayperon-Mendeleev jednadžba upravo zato što su oba ova znanstvenika pridonijela otkriću jednadžbe. Ako je Clapeyronova jednadžba sadržavala neuniverzalnu plinsku konstantu, čija je vrijednost morala biti izmjerena za svaki plin, tada je Mendeljejev pronašao koeficijent proporcionalnosti onoga što je nazvao univerzalnom plinskom konstantom.

Predstavljamo vam još jedan članak iz naše serije "Životi izvanrednih umova".

Na sljedećem sastanku Ruskog kemijskog društva, održanom 6. ožujka 1869., Dmitrij Ivanovič Mendeljejev nije bio prisutan. Sasvim neočekivano je pozvan u jednu od nedavno otvorenih kemijskih tvornica. Stoga je njegov izvještaj "Odnos svojstava s atomskom težinom elemenata" pročitao njegov prijatelj, prvi urednik časopisa RHO Nikolaj Aleksandrovič Menšutkin. Okupljeni znanstvenici mirno su saslušali govornika, pristojno mu zapljeskali i polako se razišli. Sve je bilo kao da se ništa nije dogodilo, a svijet je nakon ove reportaže ostao onakav kakav je bio prije nje.

Sada čak i školarci znaju da je Mendeljejev u snu vidio svoj periodni sustav. I ne može se reći da ova informacija nije istinita. Barem je sam znanstvenik pričao kako je nakon tri dana mučnog razmišljanja zaspao. I odjednom: “Jasno vidim u snu stol na kojem su elementi raspoređeni kako treba. Probudio sam se, odmah zapisao na papir i opet zaspao. Samo je na jednom mjestu naknadno bila potrebna izmjena.” Kasnije, kada je značaj otkrića postao jasan svim obrazovanim ljudima, novinari željni senzacije pronijeli su glas o tome po cijelom svijetu. Tako se, kažu, dobivaju velike teorije: legao čovjek, zaspao, vidio nešto i probudio se kao veliki pronalazač. Naposljetku, na još jedan zahtjev da kaže kako je moguće u snu vidjeti tako korisnu stvar kao što je “Periodni sustav”, ovaj put od novinara “Petersburg Leafleta”, znanstvenik nije izdržao i eksplodirao: “ ...Ni novčića za redak (standardna novinska naknada, - V.Ch.)! Ne kao ti! Razmišljam o tome možda dvadeset i pet godina, a vi mislite: sjedio sam tamo, i odjednom cent po red, cent po red, i gotovo...!”

Ova priča o iznenadnom “oboljenju u snu” bila je samo jedna od rijetkih legendi koje su pučke, književne i novinske glasine povezivale s imenom velikog znanstvenika. Ukupno ih je bila velika masa.

Iako je Dmitrij Ivanovič rođen u kulturnoj obitelji s drevnim tradicijama, njegovo se prezime ne može nazvati drevnim. Njegov djed, seoski župnik Pavel Maksimovich, bio je Sokolov. I samo je jedan od četvorice sinova, Timotej, ostao u svom prezimenu, ostala trojica su, po običajima tadašnjeg klera, nakon završene bogoslovije dobili različita prezimena. Prvi, Aleksandar, po imenu sela u kojem mu je otac služio, postao je Tikhomandritsky, drugi, Vasily, po imenu župe - Pokrovski, a treći, Ivan, dobio je ime susjeda i stalnih župljana Sokolova - posjednika Mendelejeva. Nakon završene bogoslovne škole, Ivan je krenuo svjetovnom linijom, studirao je na filološkom odjelu peterburškog Glavnog pedagoškog instituta, koji je kasnije postao Državno sveučilište, nakon čega je imenovan "učiteljem filozofije, likovnih umjetnosti i političke ekonomije" u Tobolsku. Već tamo se oženio trgovčevom kćeri Marijom Dmitrijevnom Kornilijevom, koja mu je rodila 17 djece. Sedamnaesti, "posljednji", 27. siječnja 1834. bio je Dmitrij. Iako, ako drugačije računate, bio je deveti, budući da je osam umrlo u djetinjstvu.

U to je vrijeme obitelj Mendelejev dosegla vrhunac svog ekonomskog prosperiteta: Ivan Pavlovič je već bio direktor Tobolske gimnazije i škola okruga Tobolsk. Ali ovo blagostanje se odmah srušilo. Iste 1834. Dmitryjev otac je oslijepio zbog katarakte i otišao u mirovinu, čiji je iznos bio izuzetno mali.

Ovdje je dobro došla poduzetnička oštroumnost Mendelejevljeve majke, naslijeđena od oca. Obitelj je preselila u selo Aremzyanskoye, gdje je njezin brat imao malu tvornicu stakla. Brat je stalno živio u Moskvi i potpuno je povjerio upravljanje poduzećem Mariji. Godine 1841. Mitya je poslan u Tobolsku gimnaziju. Uz ovo razdoblje veže se još jedna poznata legenda koju često tješe gubitnici. Svi znaju da je Mitya Mendeleev, budući briljantni znanstvenik, zadržan u gimnaziji drugu godinu. To je doista bilo tako, samo što su ga ostavili ne zbog lošeg uspjeha, nego zato što su ga tamo poslali ne s 8 godina, kako se očekivalo, nego sa 7. Samo pod uvjetom da u prvom razredu uči dvije godine. u redu.

Godine 1847. umro je Ivan Pavlovič, a tada su sve brige oko opskrbe prilično velike obitelji u potpunosti pale na ramena Marije Dmitrijevne. Trudila se svoj djeci pružiti najbolje moguće obrazovanje, a kad je posljednji, Dima, završio srednju školu, završila je sve svoje “staklarske poslove”, prodala sve što je imala u Tobolsku i preselila se sa sinom u St. najmlađa kći. Gdje je, na njezinu upornu molbu, Dmitrij upisan na isti Pedagoški institut na kojem je diplomirao njegov otac, samo na Fakultetu fizike i matematike. Međutim, mladi je student veću prednost davao, kako se već moglo pretpostaviti, kemiji i mineralogiji, koje su predavali slavni profesori “djed ruske kemije” Aleksandar Voskresenski i Stepan Kutorga. Pod njihovim vodstvom 1854. objavio je svoj prvi ozbiljniji rad, “Kemijska analiza ortita iz Finske”.

Godinu dana kasnije, Mendeljejev je diplomirao na institutu sa zlatnom medaljom, dobio titulu “Viši učitelj” i napustio hladni Petrograd da bi predavao u toploj Odesi, gdje je godinu dana radio u Liceju Richelieu. No, ovdje nije toliko predavao koliko je radio na svom magistarskom radu na temu “Struktura silicijevih spojeva” koji je obranio 1856. godine. Disertacija je bila uspješna; kao rezultat obrane Mendeljejev je dobio magisterij i mjesto privatnog docenta na Sveučilištu u Sankt Peterburgu.

Godine 1859., "kako bi unaprijedio svoju znanost", mladi perspektivni kemičar poslan je u Heidelberg, u Njemačkoj, gdje je dvije godine proučavao odnos između kemijskih i fizikalnih svojstava tvari. U tom je području uspio, posebice, dokazati da postoji maksimalna temperatura pri kojoj svaka tvar može biti samo u plinovitom stanju. Vrativši se u Petrograd, ubrzo je napisao i objavio prekrasan udžbenik organske kemije, koji mu je donio znatnu slavu u prosvijećenim krugovima.

U proljeće 1863. oženio se pokćerkom slavnog pisca, autora “Malog grbavog konja” Pjotra Eršova, koji mu je, inače, predavao književnost u gimnaziji, Feozvom Nikitičnom Leščevom. Bila je 6 godina starija od svog supruga i rodila mu je troje djece. U isto vrijeme dobio je vrlo pristojnu nagradu Demidov za "Organsku kemiju", a malo kasnije preuzeo je mjesto redovnog izvanrednog profesora na Odsjeku za organsku kemiju na Sveučilištu u Sankt Peterburgu sa solidnom plaćom od 1200 rubalja godišnje. Istovremeno je dobio mjesto profesora i, kao profesor, stan u institutu. Tako su uglavnom otklonjeni svi financijski problemi koji su mučili mlade obitelji i znanstvenik se čista srca mogao posvetiti kemijskim istraživanjima.

Više od godinu dana proučavao je mješavinu alkohola i vode i na kraju došao do zaključka da je otopina najveće gustoće ona u kojoj se nalazi jedan C2H5OH na svake tri molekule H2O. Godine 1865. obranio je doktorsku disertaciju na temu “Rasprava o spoju alkohola s vodom”. Teče organski druga legenda koja tvrdi da je Mendeljejev izumio rusku votku. Legenda čak kaže da je “Dmitrij Ivanovič u svojoj disertaciji uvjerljivo dokazao da je optimalna jačina “vode koja daje život” 38 stupnjeva, što je carska vlast zaokružila na 40”. Ali koliko god puta ponovno čitali ovu disertaciju, nećemo pronaći niti jednu riječ o omiljenom piću ljudi. Zapravo, ruska je vlada uspostavila snagu od 40 stupnjeva radi lakšeg izračunavanja trošarina naplaćenih na svaki stupanj još 1843. godine, kada je Mendeljejev imao jedva 9 godina. A 38 stupnjeva bila je donja granica iznad koje su počele kazne za nekvalitetne proizvode.

Ubrzo nakon obrane, Mendeljejev je već postao redovni profesor na Sveučilištu. Tada je, dok je radio na novom udžbeniku anorganske kemije, počeo razmišljati o tome u kakvoj su vezi atomska težina kemijskih elemenata i njihova druga svojstva. Radi jasnoće, stvorio je zasebnu karticu za svaki element, na kojoj je zapisao kratke podatke o njemu. Znanstvenik je cijelo vrijeme sa sobom nosio paket ovih karata i često ih je prebirao, igrajući ih poput lukave kartaške igre pasijansa. Koju je razvio do veljače 1869.

Istina, nije baš išlo. Neki elementi nisu sasvim odgovarali mjestu na koje ih je znanstvenik smjestio. Osim toga, dobivena tablica imala je tri "rupe". Koju je Mendeljejev "napunio" s tri fiktivna elementa - "eka-bor", "eka-silicij" i "eka-aluminij". Sve je to omogućilo nekim njegovim kolegama da optuže kemičara da žonglira i savija znanost kako bi odgovarala njegovoj "smiješnoj teoriji". “Periodni sustav” koji je stvorio Mendeljejev pravi je zamah tek 1875. godine, kada je francuski kemičar Lecoq de Boisbaudran objavio svoje otkriće novog elementa - galija specifične težine 4,7. Mendeljejev je tada primijetio da ovaj element gotovo savršeno pristaje umjesto "eka-aluminija", s jedinom razlikom što je potonji imao izračunatu težinu od oko 5,9. Znanstvenik je o tome obavijestio svog francuskog kolegu, koji je proveo preciznije pokuse i otkrio da je stvarna težina galija 5,94. Nakon toga, imena oba kemičara zagrmjela su cijelim svijetom, a znanstvenici su požurili grozničavo razjašnjavati stare podatke, koji su sve više odgovarali onome što je tablica davala, i tražiti predviđene elemente. Godine 1879. otkriven je "eka-bor" - "skandij", a 1885. "eka-silicij" - "germanij". Svi su ti elementi točno odgovarali onome što im je predviđala nova teorija. Što je do tada već postalo općeprihvaćeno.

No, u pozadini tako impresivnog znanstvenog uspjeha, znanstvenikov osobni život doživio je sve očitiji fijasko. Odnosi sa suprugom, koji su prije bili nevažni, do kraja 1870-ih, Dmitrij Ivanovič bili su potpuno uznemireni. Ali na starom pepelu razbuktao se plamen prave ljubavne vatre. Krivac je bila kći kozaka iz Uryupinska, Anna Ivanovna Popova, koja je često bila u kući. Svaka joj čast, vrijedi reći da gospođa uopće nije nastojala uništiti jedinicu društva. Čim je Anna shvatila koliko su daleko otišli Dmitrijevi osjećaji, pokušala je sve preokrenuti, zbog čega je jednostavno otišla iz Sankt Peterburga u Italiju. Međutim, sve je bilo previše ozbiljno i, saznavši za bijeg svoje voljene, znanstvenik je brzo spakirao svoje stvari i požurio u potjeru. Mjesec dana kasnije vratio je Anu Ivanovnu u Sankt Peterburg i ubrzo su osnovali novu obitelj. Tijekom više od 20 godina braka Anna je mužu donijela još četvero djece.

Ne treba misliti da se Mendeljejev bavio samo kemijom. Naprotiv, sada je teško pronaći područje u kojem se nije dokazao kao briljantan stručnjak. Na Carskoj akademiji znanosti bio je upisan u "fizičku" sekciju. Među ruskim naftašima smatran je najvažnijim stručnjakom koji je predlagao projekte za prve naftovode i crpne stanice za naftu. Godine 1879. razvio je tehnološke sheme za prvi ruski pogon za proizvodnju strojnog ulja.

Godine 1875. Mendeljejev je izračunao dizajn stratosferskog balona sa zatvorenom kabinom za uspon u gornje slojeve atmosfere. A u ljeto 1887. i sam se kao aeronaut uzdigao iznad oblaka u košari balona punjenog vodikom kako bi promatrao pomrčinu Sunca. Bio je to pravi podvig, jer znanstvenik prije nije imao iskustva u aeronautici. Balonom je trebao upravljati profesionalni pilot Alexander Kovanko, no dan ranije je padala kiša, balon se smočio, postao težak i nije mogao podići dvoje ljudi. Nakon čega je znanstvenik ispustio Kovanka iz gondole, izjavivši da će se sam nositi s loptom. Pod njegovom kontrolom balon se popeo na visinu od gotovo 4 kilometra i preletio više od 100 kilometara, nakon čega je Mendeljejev potpuno uspješno sletio. Sam je o tom slučaju zapisao: “... Značajnu ulogu u mojoj odluci odigrao je... obzir da se na nas, profesore i uopće znanstvenike, obično posvuda misli, da govorimo, savjetujemo, a ne znamo. kako svladati praktične stvari, da i nama, kao Ščedrinovim generalima, uvijek treba čovjek za obavljanje poslova, inače će nam sve ispasti iz ruku. Htio sam pokazati da je ovo mišljenje, možda pravedno u nekim drugim aspektima, nepravedno u odnosu na prirodne znanstvenike koji cijeli život provode u laboratoriju, na izletima i općenito u proučavanju prirode. Svakako moramo biti u stanju svladati praksu, a činilo mi se da bi bilo korisno to pokazati kako bi svi jednog dana znali istinu umjesto predrasuda. Ovo je bila izvrsna prilika za to.” Za ovaj let znanstvenik je nagrađen posebnom medaljom Akademije za aerostatsku meteorologiju.

Sredinom 1870-ih Dmitrij Mendeljejev bio je u komisiji za ispitivanje fenomena medija. Danas bi se to reklo "komisija protiv pseudoznanosti". Zajedno s drugim poznatim znanstvenicima prilično je uspješno razotkrio spletke najrazličitijih medija.

Krajem 1870-ih, znanstvenik se zainteresirao za brodogradnju i izradio projekt “pokusnog bazena za ispitivanje brodova”. A kasnih 1890-ih bio je uključen u komisiju za izgradnju prvog arktičkog ledolomca na svijetu. Ledolomac "Ermak" porinut je 1898. godine.

Postavši 1892. gvardijan znanstvenik Opće komore za utege i mjere, dizajnirao je ultraprecizne vage za vaganje plinovitih i čvrstih tvari. Kao vrstan ekonomist, potkraj stoljeća savjetovao je ministra financija grofa Wittea po pitanju trošarina i novog carinskog zakona. Mendeljejev je u svojim djelima o demografiji napisao: “Najviši cilj politike najjasnije je izražen u razvoju uvjeta za reprodukciju ljudi.” Usput, prema njegovim proračunima, do sredine 20. stoljeća stanovništvo Rusije trebalo je biti 800 milijuna ljudi.

Konačno, još jedna raširena legenda tvrdi da je Mendeljejev bio majstor posla s koferima i da je u slobodno vrijeme volio izraditi nekoliko novih kofera. I premda nam od njega nije ostao ni jedan kofer, ova legenda ima neke osnove. Činjenica je da je u mladosti, u vrijeme stisnice s poslom i novcem, doista naučio osnove knjigoveštva i kartonaže te je često sam izrađivao mape i uveze za svoje potrebe. Jednom, kad sam već bio ozbiljan znanstvenik, napravio sam čak i malu, ali izdržljivu klupu od kartona, koja je preživjela do danas. Znanstvenik je kupio materijale za to u Gostinom dvoru. Tada je jednom iza sebe čuo prigušeni dijalog: “Tko je ovaj časni gospodin?” - „Zar stvarno ne znaš? Ovo je poznati majstor kofera Mendeljejev.” Znanstvenik je imao neopreznost ispričati svojim prijateljima ovu anegdotu, oni su je ispričali svojim poznanicima, a priča o “velikom koferašu” u nešto izmijenjenom obliku počela je kružiti stranicama novina i glavama obični ljudi.

Ali posljednja legenda - da veliki kemičar nije dobio Nobelovu nagradu zbog sukoba s obitelji Nobel - mogla bi se pokazati istinitom, iako za to nemamo nikakvih dokumentarnih dokaza. Znanstvenik je bio nominiran za nagradu tri godine zaredom - 1905., 1906. i 1907. godine. Prvi put ga je nadmašio njemački organski kemičar Adolf Bayer.

Godine 1906. Nobelov odbor već je dodijelio Mendeljejevu nagradu, ali je Kraljevska švedska akademija znanosti poništila tu odluku. I tu je, sasvim moguće, utjecalo lobiranje nećaka Alfreda Nobela bez djece i njegova glavnog nasljednika Emanuela, koji je tada bio na čelu najveće ruske naftne korporacije Partnerstvo braće Nobel. Poznato je da je Mendeljejev otvoreno kritizirao Nobelove i optuživao ih za predatorski odnos prema ruskoj nafti. Dakle, čisto teoretski, Emanuel, koji je imao određenu težinu u nobelovskim krugovima, mogao je utjecati na sudbinu nagrade. No, to se čini malo vjerojatnim: ruski Šveđanin Emanuel Nobel nije bio toliko osvetoljubiv. I samo postojanje nagrade ne samo njemu dugujemo. Budući da je oporuku u kojoj se to spominje sastavio ujak uz gruba kršenja i mogao ju je Emanuel osporiti u svoju korist. No, mladi Nobel ga je prepoznao, čime je obiteljska tvrtka, u kojoj je Alfred imao trećinu imovine, umalo dovedena na rub propasti.

Konačno je donesena čvrsta odluka da se Nobelova nagrada dodijeli ruskom kemičaru 1907. godine. No, prema oporuci, mogao ga je dobiti samo živući znanstvenik. A Dmitrij Ivanovič Mendeljejev preminuo je 20. siječnja 1907. godine.

Danas se po njemu nazivaju grad, mjesta, željezničke stanice, metro stanice, vulkan, planinski vrh, ledenjak, mjesečev krater, asteroid; instituti, škole, znanstvene i neznanstvene organizacije, društva, kongresi, časopisi , pogoni i tvornice nose njegovo ime. A 1955. američki znanstvenici uključili su njegovo ime u "periodni sustav" koji je on stvorio. Alfred Ghiorso, Burwell Harvey, Gregory Choppin i Stanley Thompson odlučili su nazvati 101 element koji su otkrili "Mendelejev" u čast legendarnog ruskog znanstvenika.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev ruski je znanstvenik, briljantni kemičar, fizičar, istraživač u području mjeriteljstva, hidrodinamike, geologije, duboki stručnjak u industriji, proizvođač instrumenata, ekonomist, aeronaut, učitelj, javna osoba i originalni mislilac.

Djetinjstvo i mladost

Veliki znanstvenik rođen je 1834. godine, 8. veljače, u Tobolsku. Otac Ivan Pavlovič bio je ravnatelj područnih škola i tobolske gimnazije, potjecao je iz obitelji svećenika Pavla Maksimoviča Sokolova, Rusa po nacionalnosti.

Ivan je promijenio prezime u djetinjstvu, dok je bio učenik Tverske bogoslovije. Vjerojatno je to učinjeno u čast njegovog kuma, zemljoposjednika Mendelejeva. Kasnije se više puta postavljalo pitanje nacionalnosti prezimena znanstvenika. Prema nekim izvorima svjedočila je židovskim korijenima, prema drugima njemačkim. Sam Dmitrij Mendeljejev je rekao da je njegovo prezime Ivanu dodijelio njegov učitelj iz sjemeništa. Mladić je napravio uspješnu razmjenu i time postao poznat među svojim kolegama. S dvije riječi - "raditi" - Ivan Pavlovich je uvršten u obrazovni zapis.

Majka Maria Dmitrievna (rođena Kornilieva) bavila se odgojem djece i domaćinstvom, a bila je na glasu kao inteligentna i inteligentna žena. Dmitrij je bio najmlađi u obitelji, posljednji od četrnaestero djece (prema drugim informacijama, posljednji od sedamnaestero djece). U dobi od 10 godina dječak je ostao bez oca, koji je oslijepio i ubrzo umro.

Dok je studirao u gimnaziji, Dmitrij nije pokazao nikakve sposobnosti, latinski mu je bio najteži. Majka mu je usadila ljubav prema znanosti, a sudjelovala je i u formiranju njegova karaktera. Maria Dmitrievna odvela je sina na studij u Petrograd.

Godine 1850. u Sankt Peterburgu mladić je ušao u Glavni pedagoški institut na odjelu za prirodne znanosti, fiziku i matematiku. Učitelji su mu bili profesori E. H. Lenz, A. A. Voskresensky i N. V. Ostrogradsky.

Dok je studirao na institutu (1850-1855), Mendeljejev je pokazao izvanredne sposobnosti. Kao student objavio je članak “O izomorfizmu” i niz kemijskih analiza.

Znanost

Godine 1855. Dmitrij je dobio diplomu sa zlatnom medaljom i uputnicu za Simferopolj. Ovdje radi kao viši profesor u gimnaziji. Izbijanjem Krimskog rata Mendeljejev se preselio u Odesu i dobio mjesto učitelja u Liceju.

1856. ponovno je u Petrogradu. Studira na fakultetu, brani disertaciju, predaje kemiju. U jesen brani drugu disertaciju i biva imenovan privatnim docentom na sveučilištu.

Godine 1859. Mendeljejev je poslan na poslovno putovanje u Njemačku. Radi na Sveučilištu u Heidelbergu, osniva laboratorij, proučava kapilarne tekućine. Ovdje je napisao članke “O temperaturi apsolutnog vrenja” i “O širenju tekućina”, te otkrio fenomen “kritične temperature”.

Godine 1861. znanstvenik se vratio u Sankt Peterburg. Izrađuje udžbenik "Organska kemija", za koji je nagrađen nagradom Demidov. Godine 1864. već je bio profesor, a dvije godine kasnije vodio je katedru, predavao je i radio na “Osnovama kemije”.

Godine 1869. uveo je periodni sustav elemenata, čijem je usavršavanju posvetio cijeli život. U tablici je Mendeljejev prikazao atomske mase devet elemenata, a kasnije je tablici dodao skupinu plemenitih plinova i ostavio mjesta za elemente koji su tek trebali biti otkriveni. U 90-ima je Dmitrij Mendeljejev pridonio otkriću fenomena radioaktivnosti. Periodički zakon uključivao je dokaze o povezanosti svojstava elemenata i njihovog atomskog volumena. Sada se uz svaku tablicu kemijskih elemenata nalazi fotografija pronalazača.

Godine 1865. – 1887. razvio je teoriju hidratacije otopina. Godine 1872. počeo je proučavati elastičnost plinova, a dvije godine kasnije izveo je jednadžbu idealnog plina. Među Mendelejevljevim postignućima ovog razdoblja bilo je stvaranje sheme frakcijske destilacije naftnih proizvoda, korištenje spremnika i cjevovoda. Uz pomoć Dmitrija Ivanoviča potpuno je prestalo spaljivanje crnog zlata u pećima. Znanstvenikov izraz "Spaljivanje nafte je kao spaljivanje peći novčanicama" postao je aforizam.

Drugo područje djelovanja znanstvenika bilo je geografsko istraživanje. Godine 1875. Dmitrij Ivanovič prisustvovao je Pariškom međunarodnom geografskom kongresu, gdje je predstavio svoj izum - diferencijalni barometar-visinomjer. Godine 1887. znanstvenik je sudjelovao u putovanju balonom u gornju atmosferu kako bi promatrao potpunu pomrčinu Sunca.

Godine 1890. svađa s visokim dužnosnikom natjerala je Mendeljejeva da napusti sveučilište. Godine 1892. jedan kemičar izumio je metodu za proizvodnju bezdimnog baruta. Istodobno je imenovan čuvarom Depoa eksemplarnih utega i mjera. Ovdje obnavlja prototipove funte i aršina i pravi izračune uspoređujući ruske i engleske standarde mjera.

Na inicijativu Mendeljejeva 1899. godine fakultativno je uveden metrički sustav mjera. 1905., 1906. i 1907. godine znanstvenik je nominiran kao kandidat za Nobelovu nagradu. Godine 1906. Nobelov odbor dodijelio je nagradu Mendeljejevu, ali Kraljevska švedska akademija znanosti nije potvrdila tu odluku.

Mendeljejev, koji je bio autor više od tisuću i pol djela, imao je ogroman znanstveni autoritet u svijetu. Za svoje zasluge znanstvenik je dobio brojne znanstvene titule, ruske i strane nagrade, bio je počasni član brojnih znanstvenih društava u zemlji i inozemstvu.

Osobni život

U mladosti se Dmitriju dogodio neugodan incident. Njegovo udvaranje djevojci Sonyi, koju je poznavao od djetinjstva, završilo je zarukama. No, razmažena ljepotica nikada nije otišla na krunu. Uoči vjenčanja, kada su pripreme već bile u punom jeku, Sonechka se odbila udati. Djevojčica je mislila da nema smisla ništa mijenjati ako je život već dobar.

Dmitrij je bio bolno zabrinut zbog prekida sa zaručnicom, ali život je tekao kao i obično. Od teških misli odvratio ga je put u inozemstvo, predavanja i vjerni prijatelji. Nakon što je obnovio vezu s Feozvom Nikitichnaya Leshcheva, koju je poznavao od ranije, počeo je izlaziti s njom. Djevojčica je bila 6 godina starija od Dmitrija, ali je izgledala mlado, pa je razlika u godinama bila neprimjetna.

Godine 1862. postali su muž i žena. Prva kći Masha rođena je 1863., ali je živjela samo nekoliko mjeseci. Godine 1865. rođen je sin Volodja, a tri godine kasnije kćerka Olja. Dmitrij Ivanovič bio je privržen djeci, ali im je posvetio malo vremena, budući da je njegov život bio posvećen znanstvenoj djelatnosti. U braku sklopljenom po principu "izdrži i zaljubi se", nije bio sretan.

Godine 1877. Dmitrij je upoznao Annu Ivanovnu Popovu, koja je za njega postala osoba sposobna podržati ga pametnom riječju u teškim vremenima. Pokazalo se da je djevojka kreativno nadarena osoba: studirala je klavir na konzervatoriju, a kasnije i na Umjetničkoj akademiji.

Dmitrij Ivanovič bio je domaćin omladinskih "Petaka", gdje je upoznao Annu. “Petaki” su se transformirali u književno-umjetničke “sredine”, čiji su stalni gost bili daroviti umjetnici i profesori. Među njima su bili Nikolaj Wagner, Nikolaj Beketov i drugi.

Vjenčanje Dmitrija i Ane dogodilo se 1881. Ubrzo im se rodila kći Lyuba, sin Ivan pojavio se 1883., blizanci Vasily i Maria - 1886. U drugom braku, osobni život znanstvenika bio je sretan. Kasnije je pjesnik postao zet Dmitrija Ivanoviča, oženivši se kćeri znanstvenika Lyubov.

Smrt

Početkom 1907. godine u Komori za mjere i utege održan je sastanak između Dmitrija Mendeljejeva i novog ministra industrije Dmitrija Filosofova. Nakon obilaska odjela, znanstvenik se razbolio od prehlade, koja je izazvala upalu pluća. Ali iako je bio jako bolestan, Dmitrij je nastavio raditi na rukopisu "Prema poznavanju Rusije", posljednje riječi koje je napisao bile su fraza:

“Zaključno, smatram potrebnim, barem u najopćenitijim crtama, izraziti...”

Smrt je nastupila u pet sati ujutro 2. veljače zbog srčane paralize. Grob Dmitrija Mendeljejeva nalazi se na groblju Volkov u Sankt Peterburgu.

Uspomena na Dmitrija Mendeljejeva ovjekovječena je brojnim spomenicima, dokumentarnim filmovima, knjigom “Dmitrij Mendeljejev. Autor velikog zakona."

Mnoge zanimljive biografske činjenice povezane su s imenom Dmitrija Mendeljejeva. Uz svoje aktivnosti kao znanstvenik, Dmitry Ivanovich bavio se industrijskim istraživanjem. U 70-ima je naftna industrija počela cvjetati u Sjedinjenim Državama, a pojavile su se tehnologije koje su pojeftinile proizvodnju naftnih derivata. Ruski proizvođači počeli su trpjeti gubitke na međunarodnom tržištu zbog nesposobnosti da se natječu cjenovno.
Godine 1876., na zahtjev ruskog Ministarstva financija i Ruskog tehničkog društva, koji su surađivali s vojnim odjelom, Mendeljejev je otišao u inozemstvo na izložbu tehničkih inovacija. Kemičar je na licu mjesta naučio inovativna načela za proizvodnju kerozina i drugih naftnih proizvoda. I koristeći naručena izvješća europskih željezničkih službi, Dmitrij Ivanovič pokušao je dešifrirati metodu izrade bezdimnog baruta, što mu je i uspjelo.

Mendeljejev je imao hobi - izradu kofera. Znanstvenik je sam sašio svoju odjeću.
Znanstveniku se pripisuje izum votke i aparata za mjesečinu. No zapravo je Dmitrij Ivanovič u temi svoje doktorske disertacije "Rasprava o spoju alkohola s vodom" proučavao pitanje smanjenja volumena miješanih tekućina. O votki u radu znanstvenika nije bilo ni riječi. A standard od 40° uspostavljen je u carskoj Rusiji još 1843. godine.
Smislio je odjeljke pod tlakom za putnike i pilote.
Postoji legenda da se otkriće Mendeljejeva periodnog sustava dogodilo u snu, ali to je mit koji je stvorio sam znanstvenik.
Sam je motao cigarete od skupog duhana. Rekao je da nikada neće prestati pušiti.

Otkrića

Stvorio je kontrolirani balon, koji je postao neprocjenjiv doprinos aeronautici.
Razvio je periodni sustav kemijskih elemenata, koji je postao grafički izraz zakona koji je uspostavio Mendeljejev tijekom svog rada na "Osnovama kemije".
Stvorio je piknometar, uređaj koji može odrediti gustoću tekućine.
Otkrio kritično vrelište tekućina.
Napravio je jednadžbu stanja za idealni plin, uspostavljajući odnos između apsolutne temperature idealnog plina, tlaka i molarnog volumena.
Otvorio je Glavnu komoru za mjere i utege - središnju ustanovu Ministarstva financija, koja je bila zadužena za verifikacijski odjel Ruskog Carstva, podređen odjelu za trgovinu.

Periodni sustav Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva i njegovo značenje za prirodnu znanost

Uvod

Pokazalo se da je D. I. Mendeljejevo otkriće uzoraka u strukturi materije vrlo važna prekretnica u razvoju svjetske znanosti i misli. Hipoteza da se sve tvari u Svemiru sastoje od samo nekoliko desetaka kemijskih elemenata činila se potpuno nevjerojatnom u 19. stoljeću, ali ju je dokazao Mendeljejevljev “Periodni sustav elemenata”.

Otkriće periodičkog zakona i razvoj periodnog sustava kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva bili su vrhunac razvoja kemije u 19. stoljeću. Dovedeno je u red ogromno znanje o svojstvima 63 tada poznata elementa.

Periodni sustav elemenata

D. I. Mendeljejev je vjerovao da je glavna karakteristika elemenata njihova atomska težina, a 1869. prvi je formulirao periodički zakon.

Svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodički su ovisna o atomskim težinama elemenata.

Mendeljejev je cijeli niz elemenata, raspoređenih prema rastućim atomskim masama, podijelio u razdoblja, unutar kojih se svojstva elemenata mijenjaju uzastopno, postavljajući razdoblja tako da ističu slične elemente.

No, usprkos golemom značenju takvog zaključka, periodički zakon i Mendeljejevljev sustav predstavljali su samo briljantnu generalizaciju činjenica, a njihovo fizičko značenje dugo je ostalo nejasno. Tek kao rezultat razvoja fizike 20. stoljeća - otkrića elektrona, radioaktivnosti, razvoja teorije o strukturi atoma - mladi, talentirani engleski fizičar G. Mosle ustanovio je da veličina naboja atomskih jezgri ovisi o veličini naboja atomskih jezgri. dosljedno raste od elementa do elementa za jedan. Ovim otkrićem Mosle je potvrdio briljantnu pretpostavku Mendeljejeva, koji se na tri mjesta periodnog sustava odmaknuo od rastućeg niza atomskih težina.

Tako je Mendeljejev pri sastavljanju stavio 27 Co ispred 28 Ni, 52 Ti ispred 5 J, 18 Ar ispred 19 K, unatoč tome što je to proturječilo formulaciji periodičkog zakona, odnosno rasporedu elemenata prema rastućim atomskim težinama.

Prema Mosleovom zakonu naboji jezgri od ovih elemenata odgovara njihovom položaju u tablici.

U vezi s otkrićem Mosleovog zakona, moderna formulacija periodičkog zakona je sljedeća:

svojstva elemenata, kao i oblici i svojstva njihovih spojeva, periodički su ovisna o naboju jezgre njihovih atoma.

Dakle, glavna karakteristika atoma nije atomska masa, već veličina pozitivnog naboja jezgre. Ovo je općenitija točna karakteristika atoma, a time i elementa. Sva svojstva elementa i njegov položaj u periodnom sustavu ovise o veličini pozitivnog naboja atomske jezgre. Tako, Serijski broj kemijskog elementa numerički se podudara s nabojem jezgre njegovog atoma. Periodni sustav elemenata je grafički prikaz periodnog zakona i odražava strukturu atoma elemenata.

Teorija strukture atoma objašnjava periodičke promjene svojstava elemenata. Povećanje pozitivnog naboja atomskih jezgri od 1 do 110 dovodi do periodičkog ponavljanja strukturnih elemenata vanjske energetske razine u atomima. A budući da svojstva elemenata uglavnom ovise o broju elektrona na vanjskoj razini; zatim se povremeno ponavljaju. Ovo je fizičko značenje periodičkog zakona.

Kao primjer, razmotrimo promjenu svojstava prvog i posljednjeg elementa perioda. Svaka perioda u periodnom sustavu počinje elementima atoma, koji na vanjskoj razini imaju jedan s-elektron (nepotpune vanjske razine) i stoga pokazuju slična svojstva - lako odustaju od valentnih elektrona, što određuje njihov metalni karakter. To su alkalijski metali - Li, Na, K, Rb, Cs.

Perioda završava elementima čiji atomi na vanjskoj razini sadrže 2 (s 2) elektrona (u prvoj periodi) ili 8 (s 1 p 6) elektrona (u svim sljedećim), odnosno imaju završenu vanjsku razinu. To su plemeniti plinovi He, Ne, Ar, Kr, Xe, koji imaju inertna svojstva.

Upravo zbog sličnosti u strukturi vanjske energetske razine slična su im fizikalna i kemijska svojstva.

U svakoj periodi, s povećanjem rednog broja elemenata, metalna svojstva postupno slabe, a nemetalna se povećavaju, a period završava inertnim plinom. U svakoj periodi, s povećanjem rednog broja elemenata, metalna svojstva postupno slabe, a nemetalna se povećavaju, a period završava inertnim plinom.

U svjetlu učenja o strukturi atoma postaje jasna podjela svih elemenata u sedam perioda koju je napravio D. I. Mendeljejev. Broj perioda odgovara broju energetskih razina atoma, odnosno položaj elemenata u periodnom sustavu određen je građom njihovih atoma. Ovisno o tome koja je podrazina ispunjena elektronima, svi elementi se dijele na četiri vrste.

1. s-elementi. S-podsloj vanjskog sloja (s 1 - s 2) je ispunjen. Ovo uključuje prva dva elementa svakog razdoblja.

2. p-elementi. P-podrazina vanjske razine je popunjena (p 1 -- p 6) - Ovo uključuje zadnjih šest elemenata svakog razdoblja, počevši od drugog.

3. d-elementi. D-podrazina posljednje razine (d1 - d 10) je popunjena, a na posljednjoj (vanjskoj) razini ostaju 1 ili 2 elektrona. To uključuje elemente utičnih dekada (10) velikih perioda, počevši od 4., koji se nalaze između s- i p-elemenata (također se nazivaju prijelazni elementi).

4. f-elementi. F-podrazina duboke (jedna trećina vanjske) razine je ispunjena (f 1 -f 14), a struktura vanjske elektroničke razine ostaje nepromijenjena. To su lantanidi i aktinoidi, smješteni u šestoj i sedmoj periodi.

Dakle, broj elemenata u periodima (2-8-18-32) odgovara maksimalnom mogućem broju elektrona na odgovarajućim energetskim razinama: u prvoj - dva, u drugoj - osam, u trećoj - osamnaest, a u četvrtom - trideset i dva elektrona. Podjela skupina na podskupine (glavne i sekundarne) temelji se na razlici u popunjenosti energetskih razina elektronima. Glavnu podskupinu čine s- i p-elementi, te sekundarna podskupina - d-elementi. Svaka skupina kombinira elemente čiji atomi imaju sličnu strukturu vanjske energetske razine. U ovom slučaju atomi elemenata glavnih podskupina sadrže na vanjskim (zadnjim) razinama broj elektrona jednak broju skupine. To su takozvani valentni elektroni.

Za elemente sporednih podskupina valentni elektroni nisu samo vanjski, već i pretposljednji (drugi vanjski) nivoi, što je glavna razlika u svojstvima elemenata glavne i sporednih podskupina.

Iz toga slijedi da broj skupine obično označava broj elektrona koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih veza. Ovo je fizičko značenje broja grupe.

Sa stajališta teorije strukture atoma lako se objašnjava povećanje metalnih svojstava elemenata u svakoj skupini s povećanjem naboja atomske jezgre. Uspoređujući npr. raspodjelu elektrona po razinama u atomima 9 F (1s 2 2s 2 2r 5) i 53J (1s 2 2s 2 2r 6 3s 2 Zr 6 3d 10 4s 2 4 R 6 4 d 10 5s 2 5p 5) može se primijetiti da imaju 7 elektrona u vanjskoj razini, što ukazuje na slična svojstva. Međutim, vanjski elektroni u atomu joda udaljeniji su od jezgre i stoga su manje čvrsto držani. Iz tog razloga atomi joda mogu donirati elektrone ili, drugim riječima, pokazivati metalna svojstva, što nije tipično za fluor.

Dakle, struktura atoma određuje dva obrasca:

a) promjena svojstava elemenata horizontalno - u periodi, slijeva nadesno, slabe metalna, a pojačavaju nemetalna svojstva;

b) promjena svojstava elemenata vertikalno - u skupini, s povećanjem rednog broja, metalna svojstva se povećavaju, a nemetalna svojstva slabe.

Tako: Povećanjem naboja jezgre atoma kemijskih elemenata periodički se mijenja struktura njihovih elektroničkih ljuski, što je razlog periodične promjene njihovih svojstava.

Struktura periodnog sustava D. I. Mendeljejeva.

Periodni sustav D. I. Mendeljejeva podijeljen je u sedam razdoblja - vodoravnih nizova elemenata poredanih u rastućem redoslijedu atomskog broja, i osam skupina - nizova elemenata s istom vrstom elektroničke konfiguracije atoma i sličnih kemijskih svojstava.

Prva tri razdoblja nazivaju se malim, ostalo - velikim. Prvo razdoblje uključuje dva elementa, drugo i treće razdoblje - po osam, četvrto i peto - po osamnaest, šesto - trideset i dva, sedmo (nepotpuno) - dvadeset i jedan element.

Svaka perioda (osim prve) počinje alkalijskim metalom, a završava plemenitim plinom.

Elementi razdoblja 2 i 3 nazivaju se tipični.

Mala razdoblja sastoje se od jednog reda, velika - od dva reda: parnog (gornjeg) i neparnog (donjeg). Metali se nalaze u ravnomjernim redovima velikih perioda, a svojstva elemenata lagano se mijenjaju s lijeva na desno. U neparnim redovima velikih perioda, svojstva elemenata se mijenjaju slijeva na desno, kao u elementima perioda 2 i 3.

U periodnom sustavu za svaki element naznačen je njegov simbol i redni broj, naziv elementa i njegova relativna atomska masa. Koordinate položaja elementa u sustavu su broj perioda i broj grupe.

Elementi s rednim brojevima 58-71, koji se nazivaju lantanidi, i elementi s brojevima 90-103 - aktinidi - odvojeno su smješteni na dnu tablice.

Skupine elemenata, označene rimskim brojevima, dijele se na glavne i sekundarne podskupine. Glavne podskupine sadrže 5 elemenata (ili više). Sekundarne podskupine uključuju elemente razdoblja počevši od četvrte.

Kemijska svojstva elemenata određena su građom njihovog atoma, odnosno građom elektronske ljuske atoma. Usporedba strukture elektroničkih ljuski s položajem elemenata u periodnom sustavu omogućuje nam da utvrdimo niz važnih obrazaca:

1. Broj perioda jednak je ukupnom broju energetskih razina ispunjenih elektronima u atomima određenog elementa.

2. U malim periodama i neparnim nizovima velikih perioda, s povećanjem pozitivnog naboja jezgri, povećava se broj elektrona u vanjskoj energetskoj razini. To je povezano sa slabljenjem metalnih i jačanjem nemetalnih svojstava elemenata slijeva nadesno.

Broj skupine označava broj elektrona koji mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih veza (valentni elektroni).

U podskupinama, s povećanjem pozitivnog naboja jezgri elementarnih atoma, njihova metalna svojstva jačaju, a nemetalna svojstva slabe.

Povijest nastanka periodnog sustava

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev napisao je u listopadu 1897. u članku “Periodični zakon kemijskih elemenata”:

- Nakon Lavoisierovih otkrića pojam kemijskih elemenata i jednostavnih tijela toliko je ojačao da je njihovo proučavanje postalo temelj svih kemijskih pojmova, a kao rezultat toga ušao je u cjelokupnu prirodnu znanost. Morali smo priznati da sve tvari dostupne istraživanju sadrže vrlo ograničen broj materijalno heterogenih elemenata koji ne prelaze jedni u druge i imaju samostalnu, težinsku bit, te da je cjelokupna raznolikost prirodnih tvari određena samo kombinacijom ovih nekoliko elemenata i razlika u njima samima ili u njihovim relativnim količinama, ili ako su kvaliteta i količina elemenata isti - razlikom u njihovom relativnom položaju, omjeru ili raspodjeli. U ovom slučaju, tvari koje sadrže samo jedan element treba nazvati "jednostavnim" tijelima, "složenim" - dva ili više. Ali za dati element mogu postojati mnoge modifikacije jednostavnih tijela koja mu odgovaraju, ovisno o distribuciji ("strukturi") njegovih dijelova ili atoma, tj. od one vrste izomerije koja se naziva "alotropija". Tako se ugljik kao element pojavljuje u obliku ugljena, grafita i dijamanta, koji (uzeti u čistom obliku) sagorijevanjem proizvode isti ugljikov dioksid iu istoj količini. Za same "elemente" ništa slično nije poznato. Ne podliježu modifikacijama niti međusobnim transformacijama i, prema suvremenim pogledima, predstavljaju nepromjenjivu bit promjenjive (kemijski, fizikalno i mehanički) tvari, koja je uključena u jednostavna i složena tijela.

Vrlo raširena ideja, u davnim vremenima pa sve do danas, o "jedinstvenoj ili primarnoj" materiji, od koje se sastoji sva raznolikost tvari, nije potvrđena iskustvom, a svi pokušaji usmjereni na to pokazali su se da pobijaju to. Alkemičari su vjerovali u transformaciju metala jednih u druge, to su dokazivali na razne načine, ali kada se provjerilo, sve se pokazalo ili obmanom (osobito u vezi s proizvodnjom zlata iz drugih metala), ili pogreškom i nepotpunošću eksperimentalno istraživanje. Međutim, ne može se ne primijetiti da ako se sutra pokaže da se metal A u cijelosti ili djelomično pretvara u drugi metal B, onda iz toga uopće neće slijediti da su jednostavna tijela sposobna pretvarati se jedno u drugo općenito, kao, na primjer, iz činjenice da se dugo vremena uranov oksid smatrao jednostavnim tijelom, ali se pokazalo da sadrži kisik i stvarni metalni uran - uopće ne treba donositi općenite zaključke, već se može samo suditi posebno bivši i moderni stupnjevi poznavanja urana kao samostalnog elementa. S ove točke gledišta treba promatrati i transformaciju meksičkog srebra dijelom u zlato (svibanj-lipanj 1897.), koju je najavio Emmens (Stephen - N. Emmeus), ako je valjanost opažanja opravdana i Argentaurum se ne okrene biti slično alkemijsko upozorenje iste vrste, koje se dogodilo više puta i također se skriva iza plašta tajnosti i monetarnog interesa. Da hladnoća i pritisak mogu pridonijeti promjeni strukture i svojstava odavno je poznato, barem na primjeru Fritzscheovog kositra, ali nema činjenica koje bi upućivale na to da te promjene sežu tako duboko i da ne dosežu strukturu čestica, nego na ono što se danas smatra atomima i elementima, i stoga će transformacija (čak i ako postupna) srebra u zlato, koju je potvrdio Emmens, ostati upitna i beznačajna čak i u odnosu na srebro i zlato, sve dok, prvo, "tajna" nije tako otkrio da iskustvo može reproducirati svatko, a drugo, dok se ne utvrdi obrnuti prijelaz (sa zagrijavanjem i smanjenjem tlaka?) zlata u srebro, odnosno dok se ne utvrdi njegova stvarna nemogućnost ili teškoća. Lako je razumjeti da je prijelaz alkoholnog ugljičnog dioksida u šećer težak, iako je obrnuto lako, jer je šećer nedvojbeno složeniji od alkohola i ugljičnog dioksida. I čini mi se vrlo malo vjerojatnim da prijelaz srebra u zlato, ako obrnuto, zlato se neće pretvoriti u srebro, jer je atomska težina i gustoća zlata gotovo dvostruko veća od srebra, iz čega bi se moglo zaključiti, na temelju sve poznato u kemiji, da ako su srebro i zlato nastali od istog materijala, onda je zlato složenije od srebra i trebalo bi ga lakše pretvoriti u srebro nego natrag. Stoga smatram da bi g. Emmens, da bi bio uvjerljiv, trebao ne samo otkriti „tajnu“, već i pokušati pokazati, ako je moguće, pretvaranje zlata u srebro, tim više što pri primanju drugog od skupog metala, 30 puta jeftiniji, monetarni interesi očito će biti u drugom planu, a interesi istine i istine očito će biti na prvom mjestu, ali sada stvar izgleda, po meni, s druge strane.

S ovom idejom kemijskih elemenata, oni se pokazuju kao nešto apstraktno, jer ih ne vidimo i ne poznajemo pojedinačno. Tako realistično znanje kao što je kemija iz ukupnosti svega do sada opaženog došlo je do takve gotovo idealističke ideje, i ako se ta ideja može braniti, onda samo kao predmet duboko ukorijenjenog uvjerenja, koje se do sada pokazalo potpuno opravdanim. u skladu s iskustvom i opažanjem. U tom smislu, pojam kemijskih elemenata ima duboko stvarnu osnovu u cijeloj znanosti o prirodi, budući da se, primjerice, ugljik nikada, baš nikada, nije transformirao u bilo koji drugi element, dok je jednostavno tijelo - ugljen - transformirano u grafita i dijamanta i možda će ga jednog dana biti moguće pretvoriti u tekuću ili plinovitu tvar, ako bude moguće pronaći uvjete za pojednostavljenje najsloženijih čestica ugljena. Glavni koncept s kojim je moguće početi objašnjavati zakonitost P. sastoji se upravo u temeljnoj razlici u idejama o elementima i o jednostavnim tijelima. Ugljik je element, nešto nepromjenjivo, sadržano i u ugljenu i u ugljičnom dioksidu ili u svijetlećem plinu, kao u dijamantu, i u masi promjenjivih organskih tvari, kako u vapnencu tako i u drvu. Ovo nije određeno tijelo, već teška (materijalna) tvar sa zbrojem svojstava. Kao što u vodenoj pari ili u snijegu nema određenog tijela - tekuće vode, nego postoji ista teška tvar sa zbrojem svojstava koja samo njoj pripadaju, tako i sva ugljična tvar sadrži materijalno homogeni ugljik: ne ugljen, nego upravo ugljik. Jednostavna tijela su tvari koje sadrže samo jedan element, a pojam o njima postaje transparentno jasan tek kada se prepozna ojačana ideja atoma i čestica ili molekula od kojih se sastoje homogene tvari; Štoviše, pojam elementa odgovara atomu, a jednostavnom tijelu - čestica. Jednostavna tijela, kao i sva tijela u prirodi, sastoje se od čestica: njihova jedina razlika od složenih tijela je u tome što čestice složenih tijela sadrže heterogene atome dva ili više elemenata, a čestice jednostavnih tijela sadrže homogene atome danog elementa. Sve dolje navedeno mora se odnositi upravo na elemente, tj. npr na ugljik, vodik i kisik, kao komponente šećera, drva, vode, ugljena, plina kisika, ozona itd., ali ne i na jednostavna tijela sastavljena od elemenata. Pritom se očito postavlja pitanje: kako pronaći ikakvu stvarnu legitimnost u odnosu na takve objekte kao elemente koji postoje samo kao ideje modernih kemičara i što se zapravo može očekivati kao posljedica istraživanja nekih apstrakcija? Stvarnost na takva pitanja odgovara potpuno jasno: apstrakcije, ako su istinite (sadrže elemente istine) i odgovaraju stvarnosti, mogu poslužiti kao predmet potpuno istog proučavanja kao i čisto materijalna konkretnost. Dakle, kemijski elementi, iako su suština apstrakcije, predmet su istraživanja na potpuno isti način kao jednostavna ili složena tijela koja se mogu zagrijavati, vagati i općenito podvrgnuti izravnom promatranju. Ovdje se radi o tome da kemijski elementi, na temelju eksperimentalnog proučavanja jednostavnih i složenih tijela koja tvore, otkrivaju njihova pojedinačna svojstva i karakteristike, čija ukupnost čini predmet istraživanja. Sada ćemo se osvrnuti na navođenje nekih značajki koje pripadaju kemijskim elementima kako bismo zatim P. pokazali zakonitost kemijskih elemenata.

Svojstva kemijskih elemenata treba podijeliti na kvalitativna i kvantitativna, barem su prva od njih bila predmet mjerenja. Među kvalitativnima je prije svega sposobnost stvaranja kiselina i baza. Klor može poslužiti kao primjer prvog, jer i s vodikom i s kisikom tvori očite kiseline koje mogu tvoriti soli s metalima i bazama, počevši od prototipa soli - kuhinjske soli. Natrijeva kuhinjska sol NaCl može poslužiti kao primjer elemenata koji proizvode samo baze, budući da ne proizvodi kisele okside s kisikom, tvoreći ili bazu (natrijev oksid) ili peroksid, koji ima karakteristike tipičnog vodikovog peroksida. Svi elementi su više ili manje kiseli ili bazični, s očitim prijelazima iz prvih u druge. Elektrokemičari (s Berzeliusom na čelu) izrazili su to kvalitativno svojstvo elemenata razlikovanjem onih sličnih natriju, na temelju toga što prvi tijekom razgradnje stvaraju struju na anodi, a drugi na katodi. Ista kvalitativna razlika između elemenata izražena je djelomično u razlikovanju metala i metaloida, budući da su osnovni elementi među onima koji tvore prave metale u obliku jednostavnih tijela, a kiseli elementi tvore metaloide u obliku jednostavnih tijela koja nemaju izgled i mehanička svojstva pravih metala. Ali u svim tim odnosima ne samo da je nemoguće izravno mjerenje, čime se može utvrditi redoslijed prijelaza s jednog svojstva na drugo, nego također nema oštrih razlika, tako da postoje elementi u jednom ili drugom odnosu koji su prijelazni ili oni to se može pripisati i otpustu. Dakle, aluminij je, po izgledu, očito metal koji je izvrstan vodič galvanske energije. struje, u svom jedinom oksidu Al 2 O 3 (aluminijev oksid) igra ili bazičnu ili kiselu ulogu, budući da se spaja s bazama (na primjer, Na 2 O, MgO, itd.) i s kiselim oksidima, na primjer, tvoreći sumpor -aluminijeve soli Al 2 (SO 4) 3 = Al 2 O 3 3 O 3; u oba slučaja ima slabo izražena svojstva. Sumpor, tvoreći nedvojbeni metaloid, sličan je u mnogim kemijskim aspektima teluru, koji je zbog vanjskih svojstava jednostavnog tijela uvijek bio klasificiran kao metal. Takvi slučajevi, vrlo brojni, daju svim kvalitativnim karakteristikama elemenata određeni stupanj nestabilnosti, iako služe da olakšaju i, da tako kažem, revitaliziraju cjelokupni sustav upoznavanja s elementima, ukazujući u njima na znakove individualnosti koje ga čine. moguće predvidjeti još neuočena svojstva jednostavnih i složenih tijela formiranih od elemenata. Ove složene individualne karakteristike elemenata dale su izniman interes za otkrivanje novih elemenata, ne dopuštajući ni na koji način predvidjeti zbroj fizičkih i kemijskih karakteristika karakterističnih za tvari koje oni formiraju. Sve što se moglo postići u proučavanju elemenata bilo je ograničeno na okupljanje najsličnijih u jednu skupinu, što je sve to upoznavanje učinilo sličnim taksonomiji biljaka ili životinja, t j . studija je bila ropska, deskriptivna i nije dopuštala nikakva predviđanja u vezi s elementima koji još nisu bili u rukama istraživača. Brojna druga svojstva, koja ćemo nazvati kvantitativnima, pojavila su se u svom pravom obliku za kemijske elemente tek od vremena Laurenta i Gerarda, tj. od 50-ih godina sadašnjeg stoljeća, kada je proučavana i generalizirana sposobnost međusobnog reagiranja sastava čestica i učvršćena ideja o dvovolumenskim česticama, tj. da u parovitom stanju, dok nema razgradnje, sve čestice (tj. količine tvari koje međusobno stupaju u kemijsku interakciju) svih tijela zauzimaju isti volumen kao što zauzimaju dva volumena vodika pri istoj temperaturi i istom tlaku . Ne ulazeći ovdje u prikaz i razvoj principa koji su osnaženi u ovoj danas općeprihvaćenoj ideji, dovoljno je reći da se razvojem unitarne ili parcijalne kemije u posljednjih 40 ili 50 godina pojavila tvrdoća koja je prije ne postoje, kako u određivanju atomskih težina elemenata tako i u određivanju sastava čestica jednostavnih i složenih tijela koje oni tvore, a razlog razlike u svojstvima i reakcijama običnog kisika O 2 i ozona O 3 postao je očit. , iako oba sadrže samo kisik, kao i razliku između naftnog plina (etilena) C 2 H 4 od tekućeg cetena C 16 H 32, iako oba sadrže 12 težinskih dijelova ugljika i 2 težinska dijela vodika. Tijekom ove značajne ere kemije, u njoj su se pojavile dvije više ili manje precizne kvantitativne karakteristike ili svojstva za svaki dobro ispitani element: težina atoma i vrsta (oblik) čestičnog sastava spojeva koji se njime tvore, iako ništa još ukazivao ili na međusobnu povezanost ovih karakteristika ili na njihov odnos s drugim, osobito kvalitativnim svojstvima elemenata. Karakteristika atomske težine elementa, tj. nedjeljiv, njegova najmanja relativna količina, koja je dio čestica svih njegovih spojeva, bila je posebno važna za proučavanje elemenata i činila je njihove pojedinačne karakteristike, do sada čisto empirijsko svojstvo, budući da se za određivanje atomske težine elementa potrebno je znati ne samo ekvivalentni ili relativni težinski sastav nekih od njegovih spojeva s elementima čija je atomska težina poznata iz drugih definicija, ili je konvencionalno prihvaćena kao poznata, nego i određena (reakcijama, gustoćama pare itd. ) djelomična težina i sastav barem jednog, ili još bolje, mnogih spojeva koje tvori. Ovaj eksperimentalni put toliko je složen, dug i zahtijeva tako potpuno pročišćen i pažljivo proučen materijal među spojevima elementa da su za mnoge, osobito za elemente rijetke u prirodi, u nedostatku posebno uvjerljivih razloga, ostale mnoge sumnje u vezi s prava vrijednost atomske težine, iako je utvrđen težinski sastav (ekvivalent) nekih njihovih veza; takvi su, primjerice, bili uran, vanadij, torij, berilij, cerij, itd. S obzirom na čisto empirijsku vrijednost težine atoma, nije bilo posebnog interesa za udubljivanje u ovu temu za elemente koji su rijetko podvrgnuti istraživanju, ipak , za veliku masu običnih elemenata, ljestvice atomske veličine već bi se mogle smatrati čvrsto utvrđenim početkom 60-ih, osobito nakon što je Cannizzaro čvrsto utvrdio za mnoge metale, na primjer. Ca, Ba, Zn, Fe, Cu, itd. njihova očita razlika od K, Na, Ag, itd., pokazujući da čestice npr. kloridni spojevi prvih sadrže dvostruko više klora od drugih, t.j. da Ca, Ba, Zn itd. dati CaCI 2, BaCI 2 itd., t j. dvoatomni (dvoekvivalentni ili dvovalentni), dok K, Na itd. monoatomski (monoekvivalentni), tj. obliku KCI, NaCI itd. Otprilike sredinom ovog stoljeća težina atoma elemenata već je služila kao jedan od znakova po kojima su se počeli uspoređivati slični elementi skupina.

Još jedna od najvažnijih kvantitativnih karakteristika elemenata je sastav čestica viših spojeva koje oni tvore. Ovdje ima više jednostavnosti i jasnoće, jer nas Daltonov zakon višestrukih omjera (ili jednostavnosti i cjelovitosti broja atoma koji čine čestice) već tjera da čekamo samo nekoliko brojeva i bilo ih je lakše razumjeti. Generalizacija je bila izražena u učenju o atomičnosti elemenata ili njihovoj valenciji. Vodik je jednoatomski element, jer daje jedan spoj HX s drugim jednoatomskim elementima, čijim se predstavnikom smatra klor, tvoreći HCl. Kisik je dvoatomski jer daje H 2 O ili se spaja s dva X, ako pod X mislimo na monoatomske elemente. Tako se dobiva HClO, Cl 2 O itd. U tom smislu, dušik se smatra troatomnim, budući da daje NH 3, NCl 3; ugljik je četveroatomski jer tvori CH 4, CO 2 itd. Slični elementi iste grupe, npr. halogeni također daju slične čestice spojeva, t.j. imaju istu atomičnost. Kroz sve to, proučavanje elemenata je jako napredovalo. Ali bilo je mnogo poteškoća raznih vrsta. Posebnu poteškoću predstavljali su kisikovi spojevi, kao dvoatomski element koji može zamijeniti i zadržati X2, pa je nastajanje Cl2O, HClO itd. postalo potpuno razumljivo. spojevi s monoatomskim elementima. Međutim, isti kisik ne proizvodi samo HClO, već i HClO 2, HClO 3 i HClO 4 (perklorna kiselina), baš kao ne samo H 2 O, već i H 2 O 2 (vodikov peroksid). Da bismo objasnili, morali smo priznati da je kisik, zbog svoje dvoatomnosti, s dva afiniteta (kako kažu), u stanju ugurati se u svaku česticu i stati između bilo koja dva atoma koja su u njoj uključena. Bilo je dosta poteškoća, ali zadržimo se na dvije, po mom mišljenju, najvažnije. Prvo, pokazalo se da postoji neka vrsta O 4 ruba za broj atoma kisika uključenih u česticu, a taj se rub ne može očekivati na temelju onoga što se pretpostavljalo. Štoviše, približavajući se rubu, rezultirajuće veze su često bile ne manje, nego jače, što više uopće nije moguće kada se razmišlja o stisnutim atomima kisika, jer što ih je više, vjerojatnije je bilo da su slabe veze. Doduše, HClO 4 je jači od HClO 3, ovaj potonji je jači od HClO 2 i HClO, dok je HCl opet kemijski vrlo jako tijelo. Faseta O 4 pojavljuje se u činjenici da su vodikovi spojevi različitih atomiciteta:

HCl, H2S, H3P i H4Si

Kiseline s višim kisikom odgovaraju:

HClO 4, H 2 SO 4, H 3 PO 4 i H 4 SiO 4,

koji podjednako sadrže četiri atoma kisika. Iz ovoga čak proizlazi neočekivani zaključak da je, uzimajući u obzir H kao jedno- i O kao dvoatomne elemente, sposobnost spajanja s kisikom suprotna od one s vodikom, tj. kako elementi povećavaju svoju sposobnost držanja vodikovih atoma ili povećavaju atomičnost, njihova sposobnost držanja kisika opada; klor je, da tako kažemo, jednoatoman u vodiku i poluatoman u kisiku, a fosfor ili njemu analogni dušik je troatoman u prvom smislu, a peteroatoman u drugom, kao što se može vidjeti u drugim spojevima, na primjer NH 4 CI, POCl 3 , PCl 5, itd. .P. Drugo, sve što znamo jasno ukazuje na duboku razliku u dodavanju kisika (istiskivanju, sudeći prema ideji atomičnosti elemenata) u slučaju kada nastaje vodikov peroksid, iz koga npr. , pojavljuje se. iz H 2 SO 4 (sumporna kiselina) sumporna kiselina H 2 SO 4, iako se H 2 O 2 razlikuje od H 2 O po potpuno istom atomu kisika kao H 2 SO 4 iz H 2 SO 3, i iako deoksidansi u oba slučaja pretvaraju najvišeg oksidacijskog stupnja u najniže. Razlika u odnosu na reakcije karakteristične za H 2 O 2 i H 2 SO 4 posebno je izražena zbog činjenice da sumporna kiselina ima svoj peroksid (persulfatna kiselina, čiji su analog, perkromnu kiselinu, nedavno proučavali Wiede i sadrži, prema njegovim podacima, H 2 CrO 5 ), koji ima sva svojstva vodikovog peroksida. To znači da postoji značajna razlika u načinu dodavanja kisika u oksidima poput soli i pravim peroksidima i stoga jednostavno stiskanje atoma kisika između ostalih nije dovoljno da izrazi sve slučajeve dodavanja kisika, a ako je izraženo, onda bi se najvjerojatnije trebao primijeniti na perokside, a ne na stvaranje, da tako kažemo, normalnih spojeva kisika koji se približavaju RH n O 4, gdje n, broj vodikovih atoma, ne prelazi 4, baš kao i broj kisika atoma u kiselinama koje sadrže jedan atom elementa R. Uzimajući u obzir ono što je rečeno i općenito značenje kroz R atom elemenata, cjelokupni skup informacija o oksidima sličnim soli dovodi do zaključka da je broj neovisnih oblika ili vrsta oksida je vrlo mala i ograničena je na sljedećih osam:

R202 ili RO, na pr. CaO, FeO.

Taj sklad i jednostavnost oksidacijskih oblika uopće ne proizlazi iz učenja o atomičnosti elemenata u uobičajenom obliku (pri određivanju atomičnosti spojem s H ili Cl) i stvar je izravne usporedbe samih spojeva kisika. Općenito, doktrina stalne i nepromjenjive atomičnosti elemenata sadrži poteškoće i nesavršenosti (nezasićeni spojevi poput CO, prezasićeni kao JCl 3, spojevi s kristalizacijskom vodom, itd.), ali je u dva aspekta i danas važna, naime , njime je postignuta jednostavnost i sklad u izražavanju sastava i strukture složenih organskih spojeva, au odnosu na izražavanje analogije srodnih elemenata, budući da je atomičnost, ma kako se ona promatrala (ili sastav čestice sličnih spojeva), u ovom slučaju ispada da je isti. Tako npr. halogenidi ili metali dane skupine koji su slični jedni drugima na mnoge druge načine (alkalije, na primjer) uvijek imaju istu atomičnost i tvore cijeli niz sličnih spojeva, tako da postojanje ove značajke već znači u određenoj mjeri, pokazatelj analogije.

Kako ne bismo komplicirali prikaz, ostavit ćemo nabrajanje ostalih kvalitativnih i kvantitativnih svojstava elemenata (na primjer, izomorfizam, toplina spajanja, prikaz, lom itd.) i izravno prijeći na prikaz P. zakona, za koje ćemo se zadržati: 1) na biti zakona, 2) na njegovoj povijesti i primjeni na proučavanje kemije, 3) na njegovom opravdanju pomoću novootkrivenih elemenata, 4) na njegovoj primjeni na određivanje vrijednost atomskih težina i 5) na neke nepotpunosti postojećih informacija.

Bit P. zakonitosti. Budući da je od svih svojstava kemijskih elemenata njihova atomska težina najpristupačnija za brojčanu točnost određivanja i za potpunu uvjerljivost, onda je najprirodniji ishod za utvrđivanje valjanosti kemijskih elemenata staviti težine atoma, tim više što u težinu (prema zakonu održanja mase) radi se o neuništivosti i najvažnijem svojstvu sve materije. Zakon je uvijek korespondencija varijabli, kao što je u algebri njihova funkcionalna ovisnost. Posljedično, imajući atomsku težinu za elemente kao jednu varijablu, da bismo pronašli zakon elemenata, trebamo uzeti druga svojstva elemenata kao drugu varijablu i tražiti funkcionalnu ovisnost. Uzimajući mnoga svojstva elemenata, npr. njihovu kiselost i bazičnost, njihovu sposobnost spajanja s vodikom ili kisikom, njihovu atomičnost ili sastav njihovih odgovarajućih spojeva, toplinu koja se oslobađa u formiranju odgovarajućih, npr. kloridnih spojeva, čak i njihovih fizikalnih svojstava u obliku jednostavnih ili složenih tijela sličnog sastava itd., može se primijetiti periodički niz ovisno o atomskoj težini. Kako bismo ovo razjasnili, prvo predstavljamo jednostavan popis svih trenutno dobro poznatih definicija atomske težine elemenata, vođen nedavnom kompilacijom F.W. Clarke (Smithsonian Miscellaneous Collections, 1075: “A recalculation of the atomic weights,” Washington, 1897, str. 34), budući da se sada treba smatrati najpouzdanijim i sadrži sve najbolje i najnovije definicije. U ovom slučaju prihvatit ćemo, zajedno s većinom kemičara, uvjetnu atomsku težinu kisika jednaku 16. Detaljno proučavanje "vjerojatnih" pogrešaka pokazuje da je za otprilike polovicu danih rezultata pogreška u brojevima manja od 0,1%, ali za ostale doseže nekoliko desetina, a za ostale možda i do postotka. Sve atomske težine navedene su po redoslijedu veličina.

Zaključak

Periodni sustav Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva bio je od goleme važnosti za prirodnu znanost i svu znanost općenito. Ona je dokazala da je čovjek sposoban proniknuti u tajne molekularne strukture materije, a potom i strukture atoma. Zahvaljujući uspjesima teorijske kemije, u industriji je napravljena cijela revolucija i stvoren je ogroman broj novih materijala. Odnos između anorganske i organske kemije konačno je pronađen - isti kemijski elementi otkriveni su i u prvoj i u drugoj.

Sredinom 19.st. Bilo je poznato oko 60 kemijskih elemenata. D. I. Mendeljejev je vjerovao da mora postojati zakon koji ujedinjuje sve kemijske elemente. Mendeljejev je vjerovao da je glavna karakteristika elementa njegova atomska masa. Stoga je sve poznate elemente posložio u jedan red po rastu atomske mase i formulirao zakon na sljedeći način:

Svojstva elemenata i njihovih spojeva periodički ovise o atomskoj masi elemenata. Moderna formulacija periodičkog zakona glasi ovako:

Svojstva elemenata i njihovih spojeva periodički ovise o naboju atomske jezgre, odnosno atomskom broju elementa.

Formulacija periodičkog zakona D. I. Mendeljejeva i moderna formulacija nisu u suprotnosti, jer za većinu elemenata, s povećanjem naboja jezgre, povećava se i relativna atomska masa. Postoji samo nekoliko iznimaka od ovog pravila. Na primjer, element broj 18 argon Ar ima nižu atomsku masu od elementa broj 19 kalij K. Teorija strukture atoma pokazala je da je periodni sustav D. I. Mendeljejeva klasifikacija kemijskih elemenata prema elektroničkim strukturama njihovih atoma.

U atomima elemenata perioda I (H i He) elektroni ispunjavaju jednu energetsku razinu (K); u atomima elemenata II perioda (od Li do Ne) elektroni ispunjavaju dvije energetske razine (K i L); u atomima elemenata III periode (od Na do Ar) postoje tri energetske razine (K, L i M); u ato raspon elemenata IV razdoblja (od K do Kg) - četiri energetske razine (K, L, M i N). Slično, u atomima elemenata periode V, elektroni ispunjavaju pet razina, itd. Broj ispunjenih energetskih razina (elektronskih slojeva) u atomima svih elemenata dane periode jednak je broju periode. U atomima svih poznatih elemenata elektroni ispunjavaju od 1 do 7 energetskih razina, pa se periodni sustav sastoji od sedam perioda. Svaka perioda počinje alkalijskim metalom (osim prve periode), čiji atomi imaju jedan s-elektron u vanjskom elektronskom sloju; elektronska struktura vanjskog sloja - ns 1(l - broj razdoblja). Svako razdoblje završava plemenitim plinom. U atomima svih plemenitih plinova (osim He) postoje dva s- i šest p elektrona; elektronska struktura vanjskog sloja p.s 2 pr 6 (p - broj perioda). Osam elektrona je najveći broj elektrona u vanjskom elektronskom sloju atoma.

Elementi 3 Li, Na, 19 K su u glavnoj podskupini I. skupine; njihovi atomi imaju 1 elektron u vanjskom sloju. Elementi 4 Be, 12 Mg, 20 Ca su u glavnoj podskupini skupine II; njihovi atomi imaju 2 elektrona na vanjskom sloju itd. Slijedom toga, broj elektrona na vanjskom sloju atoma elemenata glavnih podskupina (osim H i He) jednak je broju skupine u kojoj se elementi nalaze . Kako se atomski broj povećava, ukupni broj elektrona u atomima elemenata sukcesivno raste, a broj elektrona u vanjskom elektronskom sloju se periodički mijenja. Periodična promjena svojstava kemijskih elemenata i njihovih spojeva s povećanjem atomskog broja objašnjava se činjenicom da se struktura vanjskog elektronskog sloja u atomima elemenata periodički ponavlja.

– Povećava se naboj jezgri atoma.

– Broj elektronskih slojeva atoma se ne mijenja.

– Broj elektrona na vanjskom sloju atoma raste od 1 do 8

– Radijus atoma se smanjuje

– Povećava se čvrstoća veze između elektrona vanjskog sloja i jezgre.

– Povećava se energija ionizacije.

– Elektronski afinitet se povećava.

– Povećava se elektronegativnost.

– Smanjuje se metalnost elemenata.

– Povećava se nemetalnost elemenata.

Razmotrimo kako se neke karakteristike elemenata mijenjaju u glavnim podskupinama odozgo prema dolje:

– Povećava se broj elektronskih slojeva atoma.

– Broj elektrona na vanjskom sloju atoma je isti.

–Povećava se radijus atoma.–Smanjuje se jakost veze između elektrona vanjskog sloja i jezgre.

– Smanjuje se energija ionizacije – Smanjuje se afinitet elektrona.

– Smanjuje se elektronegativnost – Povećava se metalnost elemenata.

– Smanjuje se nemetalnost elemenata.

Ulaznica 6.

1. Osnovne karakteristike atoma: atomski (orbitalni, kovalentni), van der Waalsov i ionski radijus, energije ionizacije, afinitet prema elektronu, elektronegativnost, relativna elektronegativnost, obrasci njihovih promjena.

1. Atomski radijusi- karakteristike atoma koje omogućuju približno procjenu međuatomske (međujezgrene) udaljenosti u molekulama i kristalima. Prema konceptima kvantne mehanike, atomi nemaju jasne granice, ali vjerojatnost pronalaska elektrona povezanog s danom jezgrom na određenoj udaljenosti od te jezgre brzo se smanjuje s povećanjem udaljenosti. Stoga se atomu pripisuje određeni radijus, vjerujući da je velika većina gustoće elektrona (90-98%) sadržana u sferi tog radijusa. A.r. - vrijednosti su vrlo male, reda veličine 0,1 nm, međutim, čak i male razlike u njihovim veličinama mogu utjecati na strukturu kristala izgrađenih od njih, ravnotežnu konfiguraciju molekula itd. Eksperimentalni podaci pokazuju da u mnogim U slučajevima je najkraća udaljenost između dva atoma približno jednaka zbroju odgovarajućih atoma. - tzv načelo aditivnosti . Ovisno o vrsti veze između atoma postoje metalne, ionske, kovalentne i van der Waalsove A. r.

Metalik radius jednaka polovici najkraće udaljenosti između atoma u kristalnom. metalna konstrukcija. Njegova vrijednost ovisi o koordinaciji. brojevi K (broj najbližih susjeda atoma u strukturi). Najčešće strukture su metali s K = 12.

Ionski radijusi koriste se za približne procjene najkraćih međunuklearnih udaljenosti u ionskim kristalima, uz pretpostavku da su te udaljenosti jednake zbroju odgovarajućih ionskih radijusa atoma. Ionski radijusi prvi su put određeni 1920-ih. 20. stoljeće V. M. Goldshmidta, koji se oslanjao na refraktometriju. vrijednosti polumjera F - i O 2- .

Kovalentni radijus jednaka polovici duljine jedne kemikalije X-X veze, gdje je X atom nemetala. Za halogene, kovalentni A.r. - ovo je polovica međunuklearne udaljenosti u molekuli X 2, za S i Se - u X 8, za C - u kristalu dijamanta. Pomoću AR pravila aditivnosti predviđaju se duljine veza u višeatomnim molekulama.

Van der Waalsovi radijusi odrediti efektivne veličine atoma plemenitog plina. Ti su radijusi jednaki polovici međunuklearne udaljenosti između najbližih identičnih atoma koji nisu međusobno kemijski vezani. komunikacija, tj. koji pripadaju različitim molekulama. Vrijednosti van der Waalsovih polumjera nalaze se, koristeći AR princip aditivnosti, iz najkraćih kontakata susjednih molekula u kristalima. U prosjeku su ~0,08 nm veći od kovalentnih polumjera. Poznavanje van der Waalsovih polumjera omogućuje određivanje konformacije molekula i njihovo pakiranje u molekularne kristale.

Energija ionizacije atoma E ja– količina energije potrebna za odvajanje ē od nepobuđenog atoma. Krećući se slijeva nadesno kroz periodu, energija ionizacije postupno raste, a s povećanjem atomskog broja unutar skupine opada. Najmanji potencijal ionizacije imaju alkalijski metali, a najveći plemeniti plinovi. Za isti atom, druga, treća i sljedeće energije ionizacije uvijek rastu, budući da se elektron mora ukloniti iz pozitivno nabijenog iona.

E atom elektron afinitet A e - Eh, mačko. Otpušta se kada se ē doda atomu. Atomi halogena imaju najveći afinitet prema elektronu. Tipično, elektronski afinitet atoma različitih elemenata opada paralelno s povećanjem njihove ionizacijske energije.

Elektronegativnost – mjera sposobnosti atoma danog elementa da privuče k sebi gustoću elektrona u usporedbi s drugim elementima u spoju. može se predstaviti kao polovica zbroja molarne energije ionizacije i afiniteta prema elektronu: E/O = 1/2 ( E ja+ A e). Apsolutne vrijednosti elektronegativnosti atoma različitih elemenata koriste se vrlo rijetko. Češće se koristi relativna elektronegativnost , označen slovom c. U početku je ta vrijednost definirana kao omjer elektronegativnosti atoma određenog elementa i elektronegativnosti atoma litija. Budući da relativna elektronegativnost prvenstveno ovisi o energiji ionizacije atoma (energija afiniteta prema elektronu uvijek je mnogo niža), onda se u sustavu kemijskih elemenata mijenja približno jednako kao i energija ionizacije, odnosno raste dijagonalno od cezija prema fluoru.

Ispitna karta br.7