Betydningen av det periodiske systemet og den periodiske lov D.I.

Discovery av D.I. Mendeleevs periodiske lov er av stor betydning for utviklingen av kjemi. Loven var det vitenskapelige grunnlaget for kjemi. Forfatteren klarte å systematisere det rike, men spredte materialet akkumulert av generasjoner av kjemikere om egenskapene til elementer og deres forbindelser, og klargjøre mange konsepter, for eksempel begrepene "kjemisk element" og "enkel substans". I tillegg har D.I. Mendeleev spådde eksistensen og beskrev med forbløffende nøyaktighet egenskapene til mange elementer som var ukjente på den tiden, for eksempel scandium (eca-bor), gallium (eka-aluminium), germanium (eca-silisium). I en rekke tilfeller, basert på den periodiske loven, endret forskeren atommassene til grunnstoffer som ble akseptert på den tiden ( Zn, La, jeg, Eh, Ce, Th,U), som tidligere ble bestemt på grunnlag av feilaktige ideer om valensen til elementer og sammensetningen av deres forbindelser. I noen tilfeller arrangerte Mendeleev elementer i samsvar med en naturlig endring i egenskaper, noe som tyder på en mulig unøyaktighet i verdiene til deres atommasser ( Os, Ir, Pt, Au, Te, jeg, Ni, Co) og for noen av dem, som et resultat av påfølgende foredling, ble atommassene korrigert.

Den periodiske loven og det periodiske systemet for grunnstoffer tjener som det vitenskapelige grunnlaget for prediksjon i kjemi. Siden utgivelsen av det periodiske systemet har mer enn 40 nye elementer dukket opp i det. Basert på den periodiske loven ble transuranelementer kunstig oppnådd, inkludert nr. 101, kalt mendelevium.

Den periodiske loven spilte en avgjørende rolle for å belyse den komplekse strukturen til atomet. Vi må ikke glemme at loven ble utformet av forfatteren i 1869, d.v.s. nesten 60 år før den moderne teorien om atomstruktur endelig ble dannet. Og alle oppdagelsene av forskere som fulgte publiseringen av loven og det periodiske systemet med elementer (vi snakket om dem i begynnelsen av presentasjonen av materialet) tjente som bekreftelse på den strålende oppdagelsen av den store russiske kjemikeren, hans ekstraordinære lærdom og intuisjon.

LITTERATUR

1. Glinka N. A. Generell kjemi / N. A. Glinka. L.: Chemistry, 1984. 702 s.

2. Kurs i generell kjemi / red. N.V. Korovina. M.: Høyere skole, 1990. 446 s.

3. Akhmetov N.S. generell og uorganisk kjemi / N.S. Akhmetov. M.: Høyere skole, 1988. 639 s.

4. Pavlov N.N. Uorganisk kjemi / N.N. Pavlov. M.: Høyere skole, 1986. 336 s.

5. Ramsden E.N. Begynnelsen av moderne kjemi / E.N. Ramsden. L.: Chemistry, 1989. 784 s.

Atomstruktur

Retningslinjer

i kurset "Generell kjemi"

Satt sammen av: STANKEVICH Margarita Efimovna

Efanova Vera Vasilievna

Mikhailova Antonina Mikhailovna

Anmelder E.V. Tretyachenko

Redaktør O.A.Panina

Signert for utskrift Format 60x84 1/16

Bom. offset. Tilstand-bake l. Akademiker-red.l.

Sirkulasjon Bestill gratis

Saratov statlige tekniske universitet

410054 Saratov, st. Politekhnicheskaya, 77

Trykt på RIC SSTU, 410054 Saratov, st. Politekhnicheskaya, 77

Den periodiske loven og det periodiske systemet av kjemiske elementer av D. I. Mendeleev basert på ideer om strukturen til atomer. Betydningen av den periodiske lov for utviklingen av vitenskapen

Kjemibilletter til 10. klassekurs.

Billett nr. 1

Den periodiske loven og det periodiske systemet av kjemiske elementer av D. I. Mendeleev basert på ideer om strukturen til atomer. Betydningen av den periodiske lov for utviklingen av vitenskapen.

I 1869 formulerte D.I. Mendeleev, basert på en analyse av egenskapene til enkle stoffer og forbindelser, den periodiske loven:

Egenskapene til enkle legemer... og sammensetninger av grunnstoffer er periodisk avhengig av størrelsen på grunnstoffenes atommasser.

Basert på den periodiske loven ble det periodiske systemet av grunnstoffer satt sammen. I den ble elementer med lignende egenskaper kombinert i vertikale kolonner - grupper. I noen tilfeller, når du plasserer elementer i det periodiske systemet, var det nødvendig å forstyrre sekvensen av økende atommasser for å opprettholde periodisiteten til gjentakelsen av egenskaper. For eksempel var det nødvendig å "bytte" tellur og jod, samt argon og kalium.

Årsaken er at Mendeleev foreslo den periodiske loven på et tidspunkt da ingenting var kjent om atomets struktur.

Etter at den planetariske modellen av atomet ble foreslått på 1900-tallet, ble den periodiske loven formulert som følger:

Egenskapene til kjemiske elementer og forbindelser er periodisk avhengig av ladningene til atomkjerner.

Ladningen til kjernen er lik antallet av grunnstoffet i det periodiske systemet og antall elektroner i atomets elektronskall.

Denne formuleringen forklarte "bruddene" av den periodiske loven.

I det periodiske system er periodetallet lik antall elektroniske nivåer i atomet, gruppenummeret for grunnstoffer i hovedundergruppene er lik antall elektroner i det ytre nivået.

Årsaken til den periodiske endringen i egenskapene til kjemiske elementer er den periodiske fyllingen av elektronskall. Etter å ha fylt neste skall, begynner en ny periode. Den periodiske endringen av grunnstoffer er tydelig synlig i endringene i sammensetningen og egenskapene til oksidene.

Den vitenskapelige betydningen av den periodiske loven. Den periodiske loven gjorde det mulig å systematisere egenskapene til kjemiske elementer og deres forbindelser. Da han kompilerte det periodiske systemet, spådde Mendeleev eksistensen av mange uoppdagede elementer, og etterlot tomme celler for dem, og forutså mange egenskaper til uoppdagede elementer, noe som gjorde det lettere å oppdage dem.

6. ???

7. Periodisk lov og periodisk system D.I. Mendeleev Struktur av det periodiske systemet (periode, gruppe, undergruppe). Betydningen av den periodiske lov og det periodiske systemet.

Periodisk lov av D.I. Mendeleev Egenskapene til enkle legemer, så vel som formene og egenskapene til sammensetninger av elementer, er periodisk avhengig av. verdier av atomvekter av elementer

Periodisk system for grunnstoffer. Serier av elementer der egenskapene endres sekvensielt, for eksempel rekken av åtte elementer fra litium til neon eller fra natrium til argon, kalte Mendeleev perioder. Hvis vi skriver disse to periodene under hverandre slik at natrium er under litium og argon er under neon, får vi følgende oppstilling av elementer:

Med dette arrangementet faller elementer som er like i sine egenskaper og har samme valens, for eksempel litium og natrium, beryllium og magnesium, etc., inn i de vertikale kolonnene.

Etter å ha delt inn alle grunnstoffene i perioder og plassert en periode under en annen slik at elementer som ligner i egenskaper og type forbindelser som ble dannet ble plassert under hverandre, kompilerte Mendeleev en tabell som han kalte det periodiske systemet av grunnstoffer etter grupper og serier.

Betydningen av det periodiske system. Det periodiske system av grunnstoffer hadde stor innflytelse på den etterfølgende utviklingen av kjemi. Ikke bare var det den første naturlige klassifiseringen av kjemiske elementer, som viser at de danner et harmonisk system og er i nær forbindelse med hverandre, men det var også et kraftig verktøy for videre forskning.

8. Periodiske endringer i egenskapene til kjemiske elementer. Atomiske og ioniske radier. Ioniseringsenergi. Elektronaffinitet. Elektronegativitet.

Atomradiusens avhengighet av ladningen til kjernen til et atom Z er periodisk. Innen en periode, med økende Z, er det en tendens til å redusere størrelsen på atomet, noe som er spesielt tydelig observert i korte perioder

Med begynnelsen av konstruksjonen av et nytt elektronisk lag, mer fjernt fra kjernen, dvs. under overgangen til neste periode, øker atomradiusene (sammenlign for eksempel radiene til fluor- og natriumatomer). Som et resultat, innenfor en undergruppe, med økende kjernefysisk ladning, øker størrelsen på atomer.

Tapet av elektronatomer fører til en reduksjon i dens effektive størrelse^ og tillegg av overflødige elektroner fører til en økning. Derfor er radiusen til et positivt ladet ion (kation) alltid mindre, og radiusen til et negativt ladet ikke (anion) er alltid større enn radiusen til det tilsvarende elektrisk nøytrale atomet.

Innenfor en undergruppe øker radiene til ioner med samme ladning med økende kjerneladning. Dette mønsteret forklares av en økning i antall elektroniske lag og den voksende avstanden til ytre elektroner fra kjernen.

Den mest karakteristiske kjemiske egenskapen til metaller er atomenes evne til lett å gi fra seg eksterne elektroner og forvandle seg til positivt ladede ioner, mens ikke-metaller tvert imot er preget av evnen til å legge til elektroner for å danne negative ioner. For å fjerne et elektron fra et atom og transformere det til et positivt ion, er det nødvendig å bruke litt energi, kalt ioniseringsenergi.

Ioniseringsenergi kan bestemmes ved å bombardere atomer med elektroner akselerert i et elektrisk felt. Den laveste feltspenningen der elektronhastigheten blir tilstrekkelig til å ionisere atomer kalles ioniseringspotensialet til atomene til et gitt grunnstoff og uttrykkes i volt.

Med bruk av tilstrekkelig energi kan to, tre eller flere elektroner fjernes fra et atom. Derfor snakker de om det første ioniseringspotensialet (energien til fjerning av det første elektronet fra atomet) og det andre ioniseringspotensialet (energien til fjerning av det andre elektronet)

Som nevnt ovenfor kan atomer ikke bare donere, men også få elektroner. Energien som frigjøres når et elektron fester seg til et fritt atom kalles atomets elektronaffinitet. Elektronaffinitet, som ioniseringsenergi, uttrykkes vanligvis i elektronvolt. Dermed er elektronaffiniteten til hydrogenatomet 0,75 eV, oksygen - 1,47 eV, fluor - 3,52 eV.

Elektronaffinitetene til metallatomer er vanligvis nær null eller negative; Det følger av dette at for atomer av de fleste metaller er tilsetning av elektroner energetisk ugunstig. Elektronaffiniteten til ikke-metalliske atomer er alltid positiv og jo større, jo nærmere er ikke-metallet edelgassen i det periodiske system; dette indikerer en økning i ikke-metalliske egenskaper når slutten av perioden nærmer seg.

(?)9. Kjemisk binding. Grunnleggende typer og egenskaper ved kjemiske bindinger. Betingelser og mekanisme for dens dannelse. Valensbindingsmetode. Valence. Konseptet med den molekylære orbitalmetoden

Når atomer samhandler, kan det oppstå en kjemisk binding mellom dem, noe som fører til dannelsen av et stabilt polyatomisk system - et molekyl, en molekylær ikke, en krystall. betingelsen for dannelsen av en kjemisk binding er en reduksjon i den potensielle energien til systemet med samvirkende atomer.

Teori om kjemisk struktur. Grunnlaget for teorien utviklet av A. M. Butlerov er følgende:

Atomer i molekyler er koblet til hverandre i en bestemt rekkefølge. Endring av denne sekvensen fører til dannelsen av et nytt stoff med nye egenskaper.

Kombinasjonen av atomer skjer i samsvar med deres valens.

Egenskapene til stoffer avhenger ikke bare av sammensetningen deres, men også av deres "kjemiske struktur", det vil si rekkefølgen på forbindelsen til atomer i molekyler og arten av deres gjensidige påvirkning. Atomene som er direkte forbundet med hverandre påvirker hverandre sterkest.

Ideene om mekanismen for dannelse av kjemiske bindinger, utviklet av Heitler og London ved å bruke eksemplet med hydrogenmolekylet, ble utvidet til mer komplekse molekyler. Teorien om kjemiske bindinger utviklet på dette grunnlaget ble kalt valensbindingsmetoden (BC-metoden). BC-metoden ga en teoretisk forklaring på de viktigste egenskapene til kovalente bindinger og gjorde det mulig å forstå strukturen til et stort antall molekyler. Selv om, som vi vil se nedenfor, denne metoden ikke viste seg å være universell og i noen tilfeller ikke er i stand til å beskrive strukturen og egenskapene til molekyler korrekt, spilte den fortsatt en stor rolle i utviklingen av den kvantemekaniske teorien om kjemisk binding og har ikke mistet sin betydning til i dag. Valens er et komplekst konsept. Derfor er det flere definisjoner av valens, som uttrykker forskjellige aspekter ved dette konseptet. Følgende definisjon kan betraktes som den mest generelle: valensen til et element er atomenes evne til å kombinere med andre atomer i visse forhold.

Opprinnelig ble valensen til hydrogenatomet tatt som valensenheten. Valensen til et annet element kan uttrykkes ved antall hydrogenatomer som legger til seg selv eller erstatter ett atom av dette andre elementet.

Vi vet allerede at tilstanden til elektrodene i et atom beskrives av kvantemekanikk som et sett av atomelektronorbitaler (atomelektronskyer); Hver slik orbital er preget av et visst sett med atomare kvantetall. MO-metoden er basert på antakelsen om at elektronenes tilstand i et molekyl også kan beskrives som et sett av molekylære elektronorbitaler (molekylære elektronskyer), hvor hver molekylorbital (MO) tilsvarer et spesifikt sett med molekylære kvantetall. Som i ethvert annet multielektronsystem forblir Pauli-prinsippet gyldig i molekylet (se § 32), slik at hver MO ikke kan inneholde mer enn to elektroner, som må ha motsatt rettede spinn.

Betydningen av den periodiske lov for utviklingen av vitenskapen

Basert på den periodiske loven, kompilerte Mendeleev en klassifisering av kjemiske elementer - det periodiske systemet. Den består av 7 perioder og 8 grupper.
Den periodiske loven markerte begynnelsen på det moderne utviklingsstadiet av kjemi. Med oppdagelsen ble det mulig å forutsi nye grunnstoffer og beskrive deres egenskaper.
Ved hjelp av den periodiske lov ble atommasser korrigert og valensen til noen grunnstoffer ble avklart; loven gjenspeiler sammenkoblingen av elementer og den gjensidige avhengigheten av deres egenskaper. Den periodiske loven bekreftet de mest generelle lovene for utviklingen av naturen og åpnet veien for kunnskap om atomets struktur.

100 RUR bonus for første bestilling

Velg type arbeid Diplomarbeid Kursarbeid Abstrakt Masteroppgave Rapport om praksis Artikkel Rapport Gjennomgang Prøvearbeid Monografi Problemløsning Forretningsplan Svar på spørsmål Kreativt arbeid Essay Tegning Essays Oversettelse Presentasjoner Skriving Annet Øke det unike i teksten Masteroppgave Laboratoriearbeid på nett hjelp

Finn ut prisen

Den første versjonen av det periodiske system ble publisert av Dmitri Ivanovich Mendeleev i 1869 – lenge før strukturen til atomet ble studert. D. I. Mendeleevs veiledning i dette arbeidet var atommassene (atomvekter) til grunnstoffer. Ved å ordne elementene i økende rekkefølge etter deres atomvekter, oppdaget D. I. Mendeleev en grunnleggende naturlov, som nå er kjent som den periodiske loven: Egenskapene til elementer endres med jevne mellomrom i samsvar med deres atomvekt.

Den grunnleggende nyheten til den periodiske loven, oppdaget og formulert av D. I. Mendeleev, var som følger:

1. Det ble etablert en sammenheng mellom elementer som var forskjellige i egenskapene. Denne sammenhengen ligger i det faktum at elementenes egenskaper endres jevnt og omtrent likt ettersom atomvekten deres øker, og så gjentas disse endringene PERIODISK.

2. I de tilfellene hvor det så ut til at en kobling manglet i sekvensen av endringer i egenskapene til elementene, ble GAPS gitt i det periodiske systemet, som måtte fylles med elementer som ennå ikke var oppdaget. Dessuten gjorde den periodiske loven det mulig å forutsi egenskapene til disse elementene.

I alle tidligere forsøk på å fastslå forholdet mellom grunnstoffer, søkte andre forskere å skape et helhetsbilde der det ikke var plass til elementer som ennå ikke var oppdaget.

Det er beundringsverdig at D. I. Mendeleev gjorde sin oppdagelse i en tid da atomvektene til mange grunnstoffer ble bestemt svært omtrentlig, og bare 63 grunnstoffer i seg selv var kjent - det vil si litt mer enn halvparten av de som er kjent for oss i dag.

Periodisk lov ifølge Mendeleev: "Egenskapene til enkle legemer ... og sammensetninger av elementer er periodisk avhengig av størrelsen på atommassene til elementene."

Basert på den periodiske loven ble det periodiske systemet av grunnstoffer satt sammen. I den ble elementer med lignende egenskaper kombinert til vertikale gruppekolonner. I noen tilfeller, når du plasserer elementer i det periodiske systemet, var det nødvendig å forstyrre sekvensen av økende atommasser for å opprettholde periodisiteten til gjentakelsen av egenskaper. For eksempel var det nødvendig å "bytte" tellur og jod, samt argon og kalium.

Men selv etter kjemikernes enorme og omhyggelige arbeid med å korrigere atomvekter, "krenker" elementene fire steder i det periodiske systemet den strenge rekkefølgen for å øke atommassen.

I løpet av D.I. Mendeleevs tid ble slike avvik ansett som mangler ved det periodiske system. Teorien om atomstruktur satte alt på plass: elementene er plassert helt riktig - i samsvar med ladningene til kjernene deres. Hvordan kan vi da forklare at atomvekten til argon er større enn atomvekten til kalium?

Atomvekten til ethvert element er lik den gjennomsnittlige atomvekten til alle dets isotoper, tatt i betraktning deres overflod i naturen. Ved en tilfeldighet bestemmes atomvekten til argon av den "tyngste" isotopen (den finnes i naturen i større mengder). I kalium, tvert imot, dominerer dens "lettere" isotop (det vil si en isotop med et lavere massetall).

Årsaken er at Mendeleev foreslo den periodiske loven på et tidspunkt da ingenting var kjent om atomets struktur. Etter at den planetariske modellen av atomet ble foreslått på 1900-tallet, ble den periodiske loven formulert som følger:

"Egenskapene til kjemiske elementer og forbindelser er periodisk avhengig av ladningene til atomkjerner."

Ladningen til kjernen er lik antallet av grunnstoffet i det periodiske systemet og antall elektroner i atomets elektronskall. Denne formuleringen forklarte "bruddene" av den periodiske loven. I det periodiske system er periodetallet lik antall elektroniske nivåer i atomet, gruppenummeret for grunnstoffer i hovedundergruppene er lik antall elektroner i det ytre nivået.

Årsaken til den periodiske endringen i egenskapene til kjemiske elementer er den periodiske fyllingen av elektronskall. Etter å ha fylt neste skall, begynner en ny periode. Periodiske endringer i grunnstoffer er tydelig synlige i endringer i sammensetningen og egenskapene til oksider.

Den vitenskapelige betydningen av den periodiske loven.

Den periodiske loven gjorde det mulig å systematisere egenskapene til kjemiske elementer og deres forbindelser. Da han kompilerte det periodiske systemet, spådde Mendeleev eksistensen av mange uoppdagede elementer, og etterlot tomme celler for dem, og forutså mange egenskaper til uoppdagede elementer, noe som gjorde det lettere å oppdage dem. Den første av disse fulgte fire år senere. Elementet som Mendeleev forlot et sted og egenskaper, atomvekten han forutså, dukket plutselig opp! Den unge franske kjemikeren Lecoq de Boisbaudran sendte et brev til Paris Academy of Sciences. Det sto:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Men det mest fantastiske var ennå ikke kommet. Mendeleev spådde, mens det fortsatt var plass til dette elementet, at dens tetthet skulle være 5,9. Og Boisbaudran hevdet: elementet han oppdaget har en tetthet på 4,7. Mendeleev, som aldri engang hadde sett det nye grunnstoffet - noe som gjør det desto mer overraskende - erklærte at den franske kjemikeren hadde gjort en feil i sine beregninger. Men Boisbaudran viste seg også å være sta: han insisterte på at han var nøyaktig. Litt senere, etter ytterligere målinger, ble det klart: Mendeleev hadde ubetinget rett. Boisbaudran kåret det første elementet til å fylle den tomme plassen i bordet gallium til ære for hjemlandet Frankrike. Og ingen tenkte da på å gi ham navnet på mannen som spådde eksistensen av dette elementet, mannen som en gang for alle forhåndsbestemte veien for utvikling av kjemi. Forskere fra det tjuende århundre gjorde dette. Et element oppdaget av sovjetiske fysikere bærer navnet Mendeleev.

Men Mendeleevs store fortjeneste ligger ikke bare i oppdagelsen av nye ting.

Mendeleev oppdaget en ny naturlov. I stedet for forskjellige, usammenhengende stoffer, ble vitenskapen møtt med et enkelt harmonisk system som forente alle elementene i universet til en enkelt helhet.

1. organisk forbundet med hverandre ved et felles mønster,

2. oppdage overgangen av kvantitative endringer i atomvekt til kvalitative endringer i deres kjemikalier. individualiteter,

3. som indikerer at motsetningen mellom metalliske og ikke-metalliske egenskaper til atomer ikke er absolutt, som tidligere antatt, men bare relativ.

Oppdagelsen av den gjensidige forbindelsen mellom alle elementer, mellom deres fysiske og kjemiske egenskaper, utgjorde et vitenskapelig og filosofisk problem av enorm betydning: denne gjensidige forbindelsen, denne enheten må forklares.

Mendeleevs forskning ga et solid og pålitelig grunnlag for forsøk på å forklare strukturen til atomet: etter oppdagelsen av den periodiske loven ble det klart at atomene til alle elementer skulle bygges "i henhold til en enkelt plan", at deres struktur skulle gjenspeiler periodisiteten til elementenes egenskaper.

Bare den modellen av atomet kunne ha rett til anerkjennelse og utvikling, noe som ville bringe vitenskapen nærmere forståelsen av mysteriet rundt elementets plassering i det periodiske systemet. De største forskerne i vårt århundre, som løste dette store problemet, avslørte strukturen til atomet - dermed hadde Mendeleevs lov en enorm innflytelse på utviklingen av all moderne kunnskap om materiens natur.

Alle suksessene til moderne kjemi, suksessene til atom- og kjernefysikk, inkludert kjernekraft og syntese av kunstige elementer, ble bare mulig takket være den periodiske loven. På sin side har suksessene til atomfysikk, fremveksten av nye forskningsmetoder og utviklingen av kvantemekanikk utvidet og utdypet essensen av den periodiske loven.

I løpet av det siste århundret har Mendeleevs lov – en sann naturlov – ikke bare ikke blitt utdatert og ikke mistet sin betydning. Tvert imot har utviklingen av vitenskapen vist at dens betydning ennå ikke er fullt ut forstått og fullført, at den er mye bredere enn dens skaper kunne ha forestilt seg, enn forskerne trodde inntil nylig. Det har nylig blitt fastslått at ikke bare strukturen til de ytre elektronskallene til et atom, men også den fine strukturen til atomkjerner er underlagt periodisitetsloven. Tilsynelatende har de mønstrene som styrer den komplekse og i stor grad misforståtte verden av elementærpartikler også en periodisk karakter i kjernen.

Ytterligere oppdagelser innen kjemi og fysikk har gjentatte ganger bekreftet den grunnleggende betydningen av den periodiske loven. Det ble oppdaget inerte gasser, som passet perfekt inn i det periodiske system - dette vises spesielt tydelig av tabellens lange form. Serienummeret til et element viste seg å være lik ladningen til kjernen til et atom i dette elementet. Mange tidligere ukjente grunnstoffer ble oppdaget takket være et målrettet søk etter nøyaktig de egenskapene som ble forutsagt fra det periodiske systemet.

Den periodiske loven til D.I. Mendeleev er av usedvanlig stor betydning. Han la grunnlaget for moderne kjemi og gjorde det til en enkelt, integrert vitenskap. Elementer begynte å bli vurdert i forhold, avhengig av deres plass i det periodiske systemet. Kjemi har sluttet å være en beskrivende vitenskap. Med oppdagelsen av den periodiske loven ble vitenskapelig framsyn mulig i den. Det ble mulig å forutsi og beskrive nye grunnstoffer og deres forbindelser. Et strålende eksempel på dette er D.I. Mendeleevs spådom om eksistensen av elementer som ennå ikke ble oppdaget i sin tid, hvorav han for tre - Ga, Sc, Ge - ga en nøyaktig beskrivelse av egenskapene deres.

Basert på D.I. Mendeleevs lov ble alle de tomme cellene i systemet hans fra Z=1 til Z=92 fylt, og transuranelementer ble oppdaget. Og i dag fungerer denne loven som en rettesnor for oppdagelsen eller kunstig skapelse av nye kjemiske elementer. Altså, styrt av den periodiske loven, kan det hevdes at hvis grunnstoffet Z=114 syntetiseres, vil det være en analog av bly (ekaslead), hvis grunnstoffet Z=118 syntetiseres, vil det være en edelgass (ekaradon).

Russisk vitenskapsmann N.A. Morozov på 80-tallet av 1800-tallet spådde eksistensen av edelgasser, som deretter ble oppdaget. I det periodiske systemet fullfører de periodene og danner hovedundergruppen til gruppe VII. "Før den periodiske lov," skrev D.I. Mendeleev, "representerte elementene bare fragmentariske tilfeldige fenomener i naturen; det var ingen grunn til å forvente noen nye, og de som ble funnet igjen var en fullstendig uventet nyhet. Periodisk lov var den første som gjorde det mulig å se ennå uoppdagede grunnstoffer på en avstand som synet uten hjelp av denne loven ikke hadde nådd før da.»

Den periodiske loven tjente som grunnlag for å korrigere atommassene til grunnstoffer. Atommassene til 20 grunnstoffer ble korrigert av D.I. Mendeleev, hvoretter disse elementene tok plass i det periodiske systemet.

På grunnlag av den periodiske loven og det periodiske systemet til D.I. Mendeleev utviklet læren om atomets struktur seg raskt. Den avslørte den fysiske betydningen av den periodiske loven og forklarte arrangementet av elementer i det periodiske systemet. Riktigheten av læren om atomets struktur har alltid blitt bekreftet av den periodiske loven. Her er et annet eksempel. I 1921 viste N. Bohr at grunnstoffet Z = 72, hvis eksistens ble forutsagt av D. I. Mendeleev i 1870 (ekabor), skulle ha en atomstruktur som ligner på zirkoniumatomet (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2; a Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), og derfor bør det søkes blant zirkoniummineraler. Etter dette rådet, i 1922, oppdaget den ungarske kjemikeren D. Hevesy og den nederlandske forskeren D. Koster grunnstoffet Z=72 i norsk zirkoniummalm, og kalte det hafnium (fra det latinske navnet København, stedet hvor grunnstoffet ble oppdaget) . Dette var den største triumfen til teorien om atomstruktur: basert på strukturen til atomet ble plasseringen av et element i naturen forutsagt.

Studiet av strukturen til atomer førte til oppdagelsen av atomenergi og dens bruk for menneskelige behov. Vi kan si at den periodiske loven er den primære kilden til alle oppdagelsene av kjemi og fysikk på 1900-tallet. Han spilte en enestående rolle i utviklingen av andre naturvitenskaper relatert til kjemi.

Den periodiske loven og systemet ligger til grunn for løsningen av moderne problemer innen kjemisk vitenskap og industri. Tatt i betraktning det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. Mendeleev, arbeides det med å skaffe nye polymer- og halvledermaterialer, varmebestandige legeringer, stoffer med spesifiserte egenskaper, for å bruke kjernekraft, for å bruke jordens og universets tarmer.

Det periodiske system av grunnstoffer hadde stor innflytelse på den etterfølgende utviklingen av kjemi.

Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907)

Ikke bare var det den første naturlige klassifiseringen av kjemiske elementer, som viser at de danner et harmonisk system og er i nær forbindelse med hverandre, men det ble også et kraftig verktøy for videre forskning.

På det tidspunktet da Mendeleev kompilerte tabellen sin basert på den periodiske loven han oppdaget, var mange grunnstoffer fortsatt ukjente. Dermed var det fjerde perioden elementet scandium ukjent. Når det gjelder atommasse, kom titan etter kalsium, men titan kunne ikke plasseres umiddelbart etter kalsium, siden det ville falle inn i den tredje gruppen, mens titan danner et høyere oksid, og ifølge andre egenskaper bør det klassifiseres i den fjerde gruppen . Derfor hoppet Mendeleev over en celle, det vil si at han etterlot ledig plass mellom kalsium og titan. På samme grunnlag ble det i den fjerde perioden to frie celler igjen mellom sink og arsen, nå okkupert av grunnstoffene gallium og germanium. Det er fortsatt tomme seter på andre rader. Mendelejev var ikke bare overbevist om at det måtte være ukjente elementer som ville fylle disse områdene, men han forutså også egenskapene til slike elementer på forhånd basert på deres plassering blant andre elementer i det periodiske systemet. Han ga navnet ekabor til en av dem, som i fremtiden skulle ta en plass mellom kalsium og titan (siden egenskapene skulle ligne bor); de to andre, hvor det var mellomrom igjen i tabellen mellom sink og arsen, ble kalt eka-aluminium og eca-silisium.

I løpet av de neste 15 årene ble Mendeleevs spådommer bekreftet briljant: alle de tre forventede elementene ble oppdaget. Først oppdaget den franske kjemikeren Lecoq de Boisbaudran gallium, som har alle egenskapene til eka-aluminium; så, i Sverige, oppdaget L. F. Nilsson scandium, som hadde egenskapene til ekaboron, og til slutt, noen år senere i Tyskland, oppdaget K. A. Winkler et grunnstoff han kalte germanium, som viste seg å være identisk med ekasilisium.

For å bedømme den utrolige nøyaktigheten til Mendeleevs framsyn, la oss sammenligne egenskapene til eca-silisium forutsagt av ham i 1871 med egenskapene til germanium oppdaget i 1886:

Oppdagelsen av gallium, scandium og germanium var den periodiske lovens største triumf.

Det periodiske systemet var også av stor betydning for å etablere valensen og atommassene til noen grunnstoffer. Dermed har elementet beryllium lenge vært ansett som en analog av aluminium, og dets oksid ble tildelt formelen. Basert på den prosentvise sammensetningen og den forventede formelen for berylliumoksid, ble dens atommasse ansett for å være 13,5. Det periodiske systemet har vist at det bare er ett sted for beryllium i tabellen, nemlig over magnesium, så oksidet må ha formelen , som gir atommassen til beryllium lik ti. Denne konklusjonen ble snart bekreftet ved å bestemme atommassen til beryllium fra damptettheten til dets klorid.

Akkurat Og for tiden forblir den periodiske loven den ledende tråden og ledende prinsippet for kjemi. Det var på grunnlag av det at transuranelementer lokalisert i det periodiske systemet etter uran ble kunstig skapt de siste tiårene. En av dem - element nr. 101, først oppnådd i 1955 - ble kalt mendelevium til ære for den store russiske vitenskapsmannen.

Oppdagelsen av den periodiske loven og opprettelsen av et system av kjemiske elementer var av stor betydning ikke bare for kjemien, men også for filosofien, for hele vår forståelse av verden. Mendeleev viste at kjemiske elementer danner et harmonisk system, som er basert på en grunnleggende naturlov. Dette er et uttrykk for den materialistiske dialektikkens posisjon om naturfenomeners sammenkobling og gjensidige avhengighet. Ved å avsløre forholdet mellom egenskapene til kjemiske elementer og massen til deres atomer, var den periodiske loven en strålende bekreftelse på en av de universelle lovene for utviklingen av naturen - loven om overgangen av kvantitet til kvalitet.

Den påfølgende utviklingen av vitenskapen gjorde det mulig, basert på den periodiske loven, å forstå strukturen til materie mye dypere enn det som var mulig under Mendeleevs levetid.

Teorien om atomstruktur utviklet på 1900-tallet ga på sin side den periodiske loven og det periodiske systemet av grunnstoffer en ny, dypere belysning. De profetiske ordene til Mendeleev ble briljant bekreftet: "Den periodiske loven er ikke truet med ødeleggelse, men bare overbygning og utvikling er lovet."

Det periodiske system av grunnstoffer hadde stor innflytelse på den etterfølgende utviklingen av kjemi.

For å bedømme den utrolige nøyaktigheten til Mendeleevs framsyn, la oss sammenligne egenskapene til eca-silisium forutsagt av ham i 1871 med egenskapene til germanium oppdaget i 1886:

Oppdagelsen av gallium, scandium og germanium var den periodiske lovens største triumf.

Det periodiske systemet var også av stor betydning for å etablere valensen og atommassene til noen grunnstoffer. Dermed har elementet beryllium lenge vært ansett som en analog av aluminium, og dets oksid ble tildelt formelen. Basert på den prosentvise sammensetningen og den forventede formelen for berylliumoksid, ble dens atommasse ansett for å være 13,5. Periodesystemet har vist at det bare er ett sted for beryllium i tabellen, nemlig over magnesium, så oksidet må ha formelen, som gir atommassen til beryllium lik ti. Denne konklusjonen ble snart bekreftet ved å bestemme atommassen til beryllium fra damptettheten til dets klorid.

Nøyaktig<гак же периодическая система дала толчок к исправлению атомных масс некоторых элементов. Например, цезию раньше приписывали атомную массу 123,4. Менделев же, располагая элементы в таблицу, нашел, что по своим свойствам цезий должен стоять в главной подгруппе первой группы под рубидием и потому будет иметь атомную массу около 130. Современные определения показывают, что атомная масса цезия равна 132,9054.

Og for tiden forblir den periodiske loven den ledende tråden og ledende prinsippet for kjemi. Det var på grunnlag av det at transuranelementer lokalisert i det periodiske systemet etter uran ble kunstig skapt de siste tiårene. En av dem - element nr. 101, først oppnådd i 1955 - ble kalt mendelevium til ære for den store russiske vitenskapsmannen.

Den påfølgende utviklingen av vitenskapen gjorde det mulig, basert på den periodiske loven, å forstå strukturen til materie mye dypere enn det som var mulig under Mendeleevs levetid.

Forutsetningen for oppdagelsen av den periodiske loven var avgjørelsene fra den internasjonale kjemikerkongressen i byen Karlsruhe i 1860, da den atom-molekylære vitenskapen endelig ble etablert og de første enhetlige definisjonene av begrepene molekyl og atom, også som atomvekt, som vi nå kaller relativ atommasse, ble utført.

D.I. Mendeleev stolte i sin oppdagelse på klart formulerte utgangspunkter:

Den felles uforanderlige egenskapen til atomene til alle kjemiske elementer er deres atommasse;

Egenskapene til grunnstoffer avhenger av deres atommasser;

Formen for denne avhengigheten er periodisk.

Forutsetningene diskutert ovenfor kan kalles objektive, det vil si uavhengig av vitenskapsmannens personlighet, siden de ble bestemt av den historiske utviklingen av kjemi som vitenskap.

III Periodisk lov og periodisk system for kjemiske grunnstoffer.

Mendeleevs oppdagelse av den periodiske lov.

Den første versjonen av det periodiske system ble publisert av D. I. Mendeleev i 1869 – lenge før strukturen til atomet ble studert. På denne tiden underviste Mendeleev i kjemi ved St. Petersburg University. Forberedelse til forelesninger og innsamling av materiale til læreboken "Fundamentals of Chemistry", tenkte D. I. Mendeleev på hvordan man kunne systematisere materialet på en slik måte at informasjon om de kjemiske egenskapene til elementer ikke så ut som et sett med forskjellige fakta.

D. I. Mendeleevs veiledning i dette arbeidet var atommassene (atomvekter) til grunnstoffer. Etter verdenskongressen for kjemikere i 1860, hvor D.I. Mendeleev også deltok, var problemet med korrekt bestemmelse av atomvekter konstant i fokus for mange ledende kjemikere i verden, inkludert D.I.Ved å ordne elementene i økende rekkefølge etter deres atomvekter, oppdaget D. I. Mendeleev en grunnleggende naturlov, som nå er kjent som den periodiske loven:

Egenskapene til grunnstoffer endres med jevne mellomrom i henhold til deres atomvekt.

Formuleringen ovenfor motsier ikke i det hele tatt den moderne, der begrepet "atomvekt" er erstattet med begrepet "atomladning". Kjernen består av protoner og nøytroner. Antallet protoner og nøytroner i kjernene til de fleste grunnstoffer er omtrent det samme, så atomvekten øker på omtrent samme måte som antallet protoner i kjernen (kjerneladning Z) øker.

Den grunnleggende nyheten til den periodiske loven var som følger:

I alle tidligere forsøk på å fastslå forholdet mellom grunnstoffer, søkte andre forskere å skape et helhetsbilde der det ikke var plass til elementer som ennå ikke var oppdaget. Tvert imot anså D.I. Mendeleev den viktigste delen av hans periodiske system for å være de cellene som fortsatt var tomme. Dette gjorde det mulig å forutsi eksistensen av fortsatt ukjente grunnstoffer.

Dyp kunnskap om de kjemiske egenskapene til forskjellige grunnstoffer tillot Mendeleev ikke bare å peke ut elementer som ennå ikke var oppdaget, men også å forutsi egenskapene deres nøyaktig! D.I. Mendeleev forutså nøyaktig egenskapene til elementet han kalte "eka-silisium". 16 år senere ble dette grunnstoffet faktisk oppdaget av den tyske kjemikeren Winkler og kalt germanium.

Sammenligning av egenskapene spådd av D.I. Mendeleev for det ennå uoppdagede elementet "eka-silisium" med egenskapene til elementet germanium (Ge). I det moderne periodiske systemet inntar germanium plassen til "eka-silisium".

Eiendom

Spådd av D.I. Mendeleev for "eka-silisium" i 1870

Definert for germanium Ge, oppdaget i 1886

Farge, utseende

brun

lys brun

Atomvekt

72,59

Tetthet (g/cm3)

5,5

5,35

Oksydformel

XO2

GeO2

Kloridformel

XCl4

GeCl4

Kloridtetthet (g/cm3)

1,9

1,84

På samme måte ble egenskapene til "eka-aluminium" (grunnstoffet gallium Ga, oppdaget i 1875) og "eka-bor" (grunnstoffet scandium Sc, oppdaget i 1879) briljant bekreftet av D.I.

Etter dette ble det klart for forskere over hele verden at D. I. Mendeleevs periodiske system ikke bare systematiserer elementene, men er et grafisk uttrykk for den grunnleggende naturloven - den periodiske loven.

Strukturen til det periodiske systemet.

Basert på den periodiske loven til D.I. Mendeleev opprettet det periodiske systemet for kjemiske elementer, som besto av 7 perioder og 8 grupper (kortperiodeversjon av tabellen). For tiden brukes den langvarige versjonen av det periodiske systemet oftere (7 perioder, 8 grupper, elementene lantanider og aktinider er vist separat).

Perioder er horisontale rader i tabellen de er delt inn i små og store. I små perioder er det 2 elementer (1. periode) eller 8 elementer (2., 3. periode), i store perioder - 18 elementer (4., 5. periode) eller 32 elementer (6., 5. periode) 7. periode). Hver periode begynner med et typisk metall og slutter med et ikke-metall (halogen) og en edelgass.

Grupper er vertikale sekvenser av elementer, de er nummerert med romertall fra I til VIII og russiske bokstaver A og B. Den kortperiodiske versjonen av det periodiske systemet inkluderte undergrupper av grunnstoffer (hoved- og sekundær).

En undergruppe er et sett med elementer som er ubetingede kjemiske analoger; ofte har elementer i en undergruppe den høyeste oksidasjonstilstanden tilsvarende gruppenummeret.

I A-grupper kan de kjemiske egenskapene til grunnstoffene variere over et vidt spekter fra ikke-metallisk til metallisk (for eksempel i hovedundergruppen til gruppe V er nitrogen et ikke-metall, og vismut er et metall).

I det periodiske systemet er typiske metaller plassert i gruppe IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) og IIIA (In, Tl). Ikke-metaller er lokalisert i gruppene VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) og IIIA (B). Noen elementer av A-grupper (beryllium Be, aluminium Al, germanium Ge, antimon Sb, polonium Po og andre), samt mange elementer av B-grupper viser både metalliske og ikke-metalliske egenskaper (fenomenet amfoterisitet).

For noen grupper brukes gruppenavn: IA (Li-Fr) - alkalimetaller, IIA (Ca-Ra) - jordalkalimetaller, VIA (O-Po) - kalkogener, VIIA (F-At) - halogener, VIIIA ( He-Rn ) - edle gasser. Formen for det periodiske system foreslått av D.I. Mendeleev, ble kalt kort periode eller klassisk. For tiden brukes en annen form for det periodiske system mer - lang periode.

Periodisk lov D.I. Mendeleev og det periodiske systemet for kjemiske elementer ble grunnlaget for moderne kjemi. Relative atommasser er gitt i henhold til den internasjonale tabellen fra 1983. For grunnstoffene 104-108 er massetallene til de lengstlevende isotopene gitt i hakeparenteser. Navnene og symbolene på elementene oppgitt i parentes er ikke generelt akseptert.

IV Periodisk lov og atomets struktur.

Grunnleggende informasjon om strukturen til atomer.

På slutten av 1800- og begynnelsen av 1900-tallet beviste fysikere at atomet er en kompleks partikkel og består av enklere (elementær) partikler. Ble oppdaget:

katodestråler (engelsk fysiker J. J. Thomson, 1897), hvis partikler kalles elektroner e− (bærer en enkelt negativ ladning);

naturlig radioaktivitet av grunnstoffer (franske forskere - radiokjemikere A. Becquerel og M. Sklodowska-Curie, fysiker Pierre Curie, 1896) og eksistensen av α-partikler (heliumkjerner 4He2+);

tilstedeværelsen av en positivt ladet kjerne i sentrum av atomet (engelsk fysiker og radiokjemiker E. Rutherford, 1911);

den kunstige transformasjonen av ett grunnstoff til et annet, for eksempel nitrogen til oksygen (E. Rutherford, 1919). Fra kjernen til et atom av ett grunnstoff (nitrogen - i Rutherfords eksperiment), ved kollisjon med en α-partikkel, kjernen til et atom av et annet grunnstoff (oksygen) og en ny partikkel som bærer en enhets positiv ladning og kalles et proton ( p+, 1H kjerne) ble dannet.

tilstedeværelsen i kjernen av et atom av elektrisk nøytrale partikler - nøytroner n0 (engelsk fysiker J. Chadwick, 1932).

Som et resultat av forskningen ble det funnet at atomet til hvert element (unntatt 1H) inneholder protoner, nøytroner og elektroner, med protoner og nøytroner konsentrert i atomkjernen, og elektroner i periferien (i elektronskallet) .

Antall protoner i kjernen er lik antall elektroner i skallet til atomet og tilsvarer serienummeret til dette elementet i det periodiske systemet.

Elektronskallet til et atom er et komplekst system. Den er delt inn i underskall med forskjellige energier (energinivåer); nivåene er på sin side delt inn i undernivåer, og undernivåene inkluderer atomorbitaler, som kan variere i form og størrelse (angitt med bokstavene s, p, d, f osv.).

Så hovedkarakteristikken til et atom er ikke atommassen, men størrelsen på den positive ladningen til kjernen. Dette er en mer generell og nøyaktig egenskap ved et atom, og derfor et grunnstoff. Alle egenskapene til elementet og dets plassering i det periodiske systemet avhenger av størrelsen på den positive ladningen til atomkjernen. Dermed faller atomnummeret til et kjemisk element numerisk sammen med ladningen til kjernen til dets atom. Den periodiske tabell av elementer er en grafisk representasjon av den periodiske loven og gjenspeiler strukturen til grunnstoffenes atomer.

Teorien om atomstruktur forklarer de periodiske endringene i elementenes egenskaper. En økning i den positive ladningen til atomkjerner fra 1 til 110 fører til en periodisk repetisjon av de strukturelle elementene i det ytre energinivået i atomer. Og siden egenskapene til elementer hovedsakelig avhenger av antall elektroner på det ytre nivået, gjentas de også med jevne mellomrom. Dette er den fysiske betydningen av den periodiske loven.

Hver periode i det periodiske systemet begynner med grunnstoffer hvis atomer på det ytre nivået har ett s-elektron (ufullstendige ytre nivåer) og derfor viser lignende egenskaper - de gir lett fra seg valenselektroner, som bestemmer deres metalliske karakter. Disse er alkalimetaller - Li, Na, K, Rb, Cs.

Perioden avsluttes med elementer hvis atomer på det ytre nivået inneholder 2 (s2) elektroner (i den første perioden) eller 8 (s2p6) elektroner (i alle påfølgende perioder), det vil si at de har et fullført ytre nivå. Dette er edelgasser He, Ne, Ar, Kr, Xe, som har inerte egenskaper.