Tóm tắt ý nghĩa của định luật tuần hoàn. Ý nghĩa của định luật tuần hoàn và bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học D

Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev trở thành cột mốc quan trọng nhất trong sự phát triển của khoa học nguyên tử-phân tử. Nhờ có cô, khái niệm hiện đại về nguyên tố hóa học đã được hình thành và những ý tưởng về các chất và hợp chất đơn giản đã được làm rõ.

Vai trò dự đoán của hệ thống tuần hoàn, do chính Mendeleev thể hiện, vào thế kỷ 20 được thể hiện trong việc đánh giá tính chất hóa học của các nguyên tố siêu urani.

Được phát triển vào thế kỷ 19. Trong khoa học hóa học, bảng tuần hoàn là sự hệ thống hóa sẵn có của các loại nguyên tử cho các ngành vật lý mới phát triển vào đầu thế kỷ 20. - Vật lý nguyên tử và vật lý hạt nhân. Trong quá trình nghiên cứu nguyên tử bằng phương pháp vật lý, người ta thấy rằng số thứ tự của một nguyên tố trong bảng tuần hoàn (số nguyên tử) là thước đo điện tích của hạt nhân nguyên tử của nguyên tố đó, số hàng ngang (chu kỳ) trong bảng xác định số lượng vỏ electron của nguyên tử và số hàng dọc xác định cấu trúc lượng tử của lớp vỏ trên, mà các nguyên tố trong dãy này có tính chất hóa học giống nhau.

Sự xuất hiện của hệ tuần hoàn đã mở ra một kỷ nguyên khoa học mới thực sự trong lịch sử hóa học và một số ngành khoa học liên quan - thay vì thông tin rải rác về các nguyên tố và hợp chất, một hệ thống mạch lạc đã xuất hiện, trên cơ sở đó có thể khái quát hóa, rút ra kết luận và dự đoán.

Định luật tuần hoàn là một định luật cơ bản của tự nhiên, được D.I. Mendeleev phát hiện vào năm 1869 khi so sánh tính chất của các nguyên tố hóa học được biết đến vào thời điểm đó và giá trị khối lượng nguyên tử của chúng. Các định nghĩa

Định luật tuần hoàn được D.I. Mendeleev xây dựng dưới dạng sau (1871): “Tính chất của các vật thể đơn giản, cũng như dạng và tính chất của các hợp chất của các nguyên tố, và do đó, tính chất của các vật thể đơn giản và phức tạp mà chúng tạo thành, phụ thuộc định kỳ vào trọng lượng nguyên tử của chúng”.

Với sự phát triển của vật lý nguyên tử và hóa học lượng tử, Định luật tuần hoàn đã nhận được sự biện minh chặt chẽ về mặt lý thuyết. Nhờ các tác phẩm kinh điển của J. Rydberg (1897), A. Van den Broek (1911), G. Moseley (1913), ý nghĩa vật lý của số sê-ri (nguyên tử) của một nguyên tố đã được hé lộ. Sau đó, một mô hình cơ học lượng tử đã được tạo ra để nghiên cứu sự thay đổi tuần hoàn trong cấu trúc điện tử của các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khi điện tích hạt nhân của chúng tăng lên (N. Bohr, W. Pauli, E. Schrödinger, W. Heisenberg, v.v.).

Hiện nay, Định luật tuần hoàn của D. I. Mendeleev có công thức như sau: “Tính chất của các nguyên tố hóa học, cũng như dạng và tính chất của các chất và hợp chất đơn giản mà chúng tạo thành, định kỳ phụ thuộc vào độ lớn điện tích của hạt nhân nguyên tử của chúng”.

Điểm đặc biệt của Định luật tuần hoàn trong số các định luật cơ bản khác là nó không có biểu thức dưới dạng phương trình toán học. Biểu thức đồ họa (dạng bảng) của định luật là Bảng tuần hoàn các nguyên tố được phát triển bởi Mendeleev.

Định luật tuần hoàn có tính phổ quát đối với Vũ trụ: như nhà hóa học nổi tiếng người Nga N.D. Zelinsky đã lưu ý một cách hình tượng, định luật tuần hoàn là “sự khám phá ra mối liên hệ tương hỗ của tất cả các nguyên tử trong vũ trụ”

Trong các nguyên tử đa electron, như trong nguyên tử hydro, trạng thái của mỗi electron có thể được đặc trưng bởi các số lượng tử. Lực đẩy electron-electron dẫn đến năng lượng của các electron có cùng giá trị n, nhưng có giá trị l khác nhau, trở nên khác nhau. Trình tự điền e cấp dưới được xác định theo nguyên lý năng lượng tối thiểu, nguyên lý Pauli và quy tắc Hund.
Nguyên lý năng lượng tối thiểu: việc lấp đầy AO bằng các electron xảy ra theo thứ tự tăng năng lượng của chúng. Sơ đồ năng lượng đã được thiết lập cho nhiều AO khác nhau trong nhiều nguyên tử trung tính ở trạng thái cơ bản (có năng lượng thấp nhất). quy tắc của Klechkovsky: CTCP năng lượng tăng tương ứng. với sự gia tăng n + l. Ở cùng một giá trị tổng, năng lượng của AO sẽ nhỏ hơn với giá trị n nhỏ hơn.
nguyên lý Pauli: trong một nguyên tử không phải m.b. 2 e có cùng giá trị của 4 số lượng tử. Bộ giá trị này xác định hoàn toàn trạng thái năng lượng của e.2 e nằm trên cùng AO được gọi là ghép đôi. Tổng số quỹ đạo trên mỗi en. thiệt hại từ dấu hiệu. n = n*2. Do đó, công suất electron tối đa = 2n*2.
quy tắc Hund xác định trình tự lấp đầy AO e trong một cấp độ con và nêu rõ: Đối với một giá trị l nhất định (trong vòng 1 cấp độ con), các electron được đặt ở trạng thái cơ bản sao cho giá trị của tổng spin của nguyên tử là tối đa ( ở cấp độ con phải có số lượng tối đa e chưa ghép đôi).
Phân phối e bằng cách phân rã AO được gọi là cấu hình e của nguyên tử. E-mail cấu hình có năng lượng thấp nhất ứng với trạng thái cơ bản của nguyên tử, các cấu hình còn lại ứng với trạng thái kích thích. EC của một nguyên tử được mô tả theo 2 cách: dưới dạng công thức điện tử và sơ đồ đồ họa điện tử. Khi viết công thức e, n và l được sử dụng. Cấp dưới được biểu thị bằng n và l (chữ cái). Số e ở cấp dưới đặc trưng cho chỉ số trên. Ví dụ: đối với trạng thái cơ bản của nguyên tử hydro: Trong trường hợp sơ đồ đồ họa điện tử, sự phân bố của e trên các cấp độ con được biểu diễn dưới dạng ô lượng tử. Quỹ đạo thường được mô tả là một hình vuông, về một con mèo. được đánh dấu bằng chỉ định cấp dưới. Các cấp độ con ở mỗi cấp độ d.b. hơi thay đổi về chiều cao (năng lượng khác nhau). Các electron được mô tả chống lại. mũi tên di chuột về giá trị spin.Xét đến cấu trúc EC của nguyên tử, người ta đều biết El. theo giá trị của số lượng tử quỹ đạo của cấp con được điền cuối cùng có thể được chia thành 4 nhóm: các phần tử s, p, d và f.
Những sai lệch so với quy tắc n+l được quan sát thấy ở một số trường hợp. các nguyên tố - điều này là do thực tế là khi số lượng tử chính tăng lên thì sự khác biệt giữa năng lượng của các cấp độ phụ giảm đi.

15. Nuclon, cấu tạo của hạt nhân, lực hạt nhân, đặc điểm của chúng.

Hạt nhân nguyên tử- phần trung tâm của nguyên tử, trong đó phần lớn khối lượng của nó tập trung (hơn 99,9%). Hạt nhân mang điện tích dương; điện tích của hạt nhân được xác định bởi nguyên tố hóa học chứa nguyên tử đó. Kích thước hạt nhân của các nguyên tử khác nhau là vài femtomet, nhỏ hơn 10 nghìn lần so với kích thước của chính nguyên tử.

Vật lý hạt nhân nghiên cứu hạt nhân nguyên tử.

Hạt nhân nguyên tử bao gồm các nucleon - proton tích điện dương và neutron trung tính, được kết nối với nhau thông qua tương tác mạnh. Proton và neutron có xung lượng góc (spin) riêng của chúng bằng [sn 1] và một mô men từ liên quan.

Lực hạt nhân là lực hút đối với bất kỳ cặp nucleon nào.

 Tương tác hạt nhân thuộc loại tương tác mạnh. Kết quả là, năng lượng hạt nhân do sự tương tác như vậy rất lớn và vượt quá năng lượng điện, ví dụ, trong nguyên tử hàng triệu lần.

 Lực hạt nhân có tầm ngắn, trong khi lực điện và lực từ giữa các hạt cơ bản có tầm xa. Nó có nghĩa là gì? Điều này có nghĩa là lực hạt nhân có phạm vi tác dụng hạn chế và bán kính này rất nhỏ (cỡ cm; hãy nhớ rằng kích thước của nguyên tử là cỡ cm). Vượt quá giới hạn của nó, tương tác giữa các nucleon giảm mạnh theo định luật hàm mũ. Ngược lại, tương tác điện từ giữa các hạt giảm dần theo khoảng cách theo định luật bình phương nghịch đảo - và được gọi là tầm xa.

 Lực hạt nhân không phụ thuộc vào điện tích, nghĩa là lực giữa các proton, giữa neutron và giữa proton với neutron là như nhau.

 Lực hạt nhân có tính chất gọi là bão hòa (lực tương tác trong phân tử có tính chất tương tự). Bản chất của tính chất này là mỗi nucleon trong hạt nhân có thể có một số lượng hữu hạn lân cận. Khi con số này đạt đến giới hạn, các nucleon khác dường như bị đẩy ra khỏi phạm vi lực hút hạt nhân của một nucleon nhất định. Do tính chất này và tác dụng ngắn của lực hạt nhân, thể tích của hạt nhân tăng tỷ lệ với số lượng nucleon trong đó. Đây là một tình huống rất quan trọng và nó có thể được sử dụng khi xây dựng mô hình hạt nhân.

 Mọi tương tác giữa các hạt trong vật lý đều do một trường nào đó gây ra. Ví dụ, tương tác điện từ được gây ra bởi một trường điện từ và các hạt - photon - tương ứng với trường này trong lý thuyết lượng tử. Từ quan điểm của các photon, sự tương tác giữa các hạt tích điện (ví dụ, giữa các electron) được coi là sự trao đổi ảo (có thể) của các photon: một electron, như thể nó, phát ra một photon, và electron kia, một photon lân cận, hấp thụ nó và ngược lại. Sự trao đổi photon như vậy được gọi là ảo, không phải thực, vì định luật bảo toàn năng lượng ngăn cản việc thực hiện nó trên thực tế. Khái niệm trao đổi hạt được đưa ra từ những cân nhắc thuần túy hình thức: các mối quan hệ cơ học lượng tử đặc trưng cho các tương tác được xây dựng như thể các photon được trao đổi giữa các hạt.

16. Năng lượng liên kết, công thức bán thực nghiệm về liên kết.

Năng lượng truyền thông(đối với một trạng thái nhất định của hệ) - sự chênh lệch giữa tổng năng lượng của trạng thái liên kết của một hệ gồm các vật thể hoặc hạt và năng lượng của trạng thái trong đó các vật thể hoặc hạt này ở xa nhau vô cùng và đứng yên:

trong đó là năng lượng liên kết của các thành phần trong hệ gồm các thành phần thứ i (hạt), là tổng năng lượng của thành phần thứ i ở trạng thái không liên kết (một hạt ở xa vô hạn ở trạng thái nghỉ), và là tổng năng lượng của hệ liên kết.

Đối với một hệ gồm các hạt ở xa vô hạn ở trạng thái đứng yên, năng lượng liên kết thường được coi bằng 0, tức là Khi một trạng thái liên kết được hình thành, năng lượng được giải phóng. Năng lượng liên kết bằng công tối thiểu phải tiêu tốn để phân hủy hệ thống thành các hạt cấu thành của nó và đặc trưng cho tính ổn định của hệ thống: năng lượng liên kết càng cao thì hệ thống càng ổn định.

Đối với các electron hóa trị (electron của lớp vỏ electron bên ngoài) của các nguyên tử trung tính ở trạng thái cơ bản, năng lượng liên kết trùng với năng lượng ion hóa, đối với các ion âm - có ái lực với electron.

Năng lượng liên kết hóa học của một phân tử hai nguyên tử tương ứng với năng lượng phân ly nhiệt của nó, vào khoảng hàng trăm kJ/mol.

Năng lượng liên kết của các hadron của hạt nhân nguyên tử được xác định bởi sự tương tác mạnh. Đối với hạt nhân nhẹ, nó là ~ 0,8 MEV mỗi nucleon.

Trong mô hình giọt nước, hạt nhân được coi là một giọt chất lỏng hạt nhân tích điện không nén được có bán kính R = r 0 A 1/3. Nghĩa là, năng lượng liên kết hạt nhân có tính đến năng lượng thể tích, bề mặt và Coulomb. Ngoài ra, năng lượng đối xứng và năng lượng ghép đôi vượt xa các khái niệm đơn thuần về giọt nước cũng được tính đến. Trong khuôn khổ mô hình này, có thể thu được công thức Weizsäcker bán thực nghiệm cho năng lượng liên kết của hạt nhân.

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

Số hạng đầu tiên trong năng lượng liên kết của hạt nhân tương tự như giọt chất lỏng tỷ lệ với số khối A và mô tả hằng số gần đúng của năng lượng liên kết riêng của hạt nhân.
Số hạng thứ hai - năng lượng bề mặt của hạt nhân làm giảm tổng năng lượng liên kết, vì các nucleon nằm trên bề mặt có ít liên kết hơn các hạt bên trong hạt nhân. Điều này tương tự như sức căng bề mặt.
Số hạng thứ ba trong năng lượng liên kết là do tương tác Coulomb của các proton. Trong mô hình giọt nước, người ta giả sử rằng điện tích của proton phân bố đều trong một quả cầu có bán kính R = r 0 A 1/3.
Số hạng thứ tư, năng lượng đối xứng của hạt nhân, phản ánh xu hướng ổn định của hạt nhân với N = Z.
Số hạng thứ năm, năng lượng ghép đôi, tính đến độ ổn định tăng lên của các trạng thái cơ bản của hạt nhân với số proton và/hoặc neutron chẵn.
Các hệ số a 1 , a 2 , a 3 , a 4 và a 5 có trong công thức được ước tính từ dữ liệu thực nghiệm về năng lượng liên kết hạt nhân, cho

a1 = 15,75 MeV; a2 = 17,8 MeV; a3 = 0,71 MeV; a4 = 94,8 MeV;

17. Phân rã alpha và beta, định luật phân rã phóng xạ.

phân rã beta- một loại phân rã phóng xạ gây ra bởi sự tương tác yếu và làm thay đổi điện tích của hạt nhân một lần. Trong trường hợp này, hạt nhân có thể phát ra hạt beta (electron hoặc positron). Trong trường hợp phát xạ điện tử, nó được gọi là "beta trừ" (), và trong trường hợp phát xạ positron, nó được gọi là "beta cộng với phân rã" (). Ngoài phân rã và phân rã, phân rã beta còn bao gồm cả việc bắt electron, khi hạt nhân bắt giữ một electron nguyên tử. Trong tất cả các loại phân rã beta, hạt nhân phát ra một neutrino electron (-phân rã, bắt electron) hoặc một phản neutrino (-phân rã).

Cơ chế phân rã

Trong phân rã, tương tác yếu biến neutron thành proton, và một electron và phản neutrino được phát ra:

Ở cấp độ cơ bản (thể hiện trong biểu đồ Feynman), điều này là do sự biến đổi của quark d thành quark u với sự phát xạ của boson W.

Trong giai đoạn phân rã, một proton biến thành neutron, positron và neutrino:

Như vậy, không giống như -phân rã, -phân rã không thể xảy ra khi không có năng lượng bên ngoài, vì khối lượng của

neutron có khối lượng lớn hơn proton. -phân rã chỉ có thể xảy ra bên trong hạt nhân khi giá trị tuyệt đối của năng lượng liên kết của hạt nhân con lớn hơn năng lượng liên kết của hạt nhân mẹ. Sự khác biệt giữa hai năng lượng này được sử dụng để biến đổi một proton thành neutron, positron và neutrino và thành động năng của các hạt tạo thành.

Trong mọi trường hợp khi phân rã β+ có thể xảy ra về mặt năng lượng (và proton là một phần của hạt nhân có vỏ electron), nó đi kèm với quá trình bắt electron, trong đó một electron của nguyên tử bị hạt nhân bắt giữ với sự phát xạ của một neutrino:

Nhưng nếu sự chênh lệch giữa khối lượng của nguyên tử ban đầu và nguyên tử cuối cùng nhỏ (nhỏ hơn hai lần khối lượng của electron, tức là 1022 keV), thì việc bắt giữ electron xảy ra mà không kèm theo quá trình phân rã positron cạnh tranh; cái sau trong trường hợp này bị cấm bởi định luật bảo toàn năng lượng.

Khi một proton và neutron là một phần của hạt nhân nguyên tử, các quá trình phân rã này sẽ biến đổi một nguyên tố hóa học này thành một nguyên tố hóa học khác. Ví dụ:

(phân rã),

(chụp điện tử).

Phân rã beta không làm thay đổi số lượng nucleon trong hạt nhân MỘT, nhưng chỉ thay đổi điện tích của nó Z. Bằng cách này, một tập hợp tất cả các hạt nhân có cùng MỘT; những cái này đường đẳng áp Các hạt nhân có thể biến đổi lẫn nhau thông qua phân rã beta. Trong số đó, một số hạt nhân (ít nhất một) có tính ổn định beta vì chúng đại diện cho khối lượng dư cực tiểu cục bộ: nếu hạt nhân như vậy có ( MỘT, Z) số, các hạt nhân lân cận ( MỘT, Z−1) và ( MỘT,Z+1) có khối lượng dư lớn hơn và có thể phân rã thông qua phân rã beta trong ( MỘT, Z) chứ không phải ngược lại. Cần lưu ý rằng hạt nhân ổn định beta có thể trải qua các loại phân rã phóng xạ khác (ví dụ như phân rã alpha). Hầu hết các đồng vị xuất hiện tự nhiên trên Trái đất đều ổn định beta, nhưng có một số trường hợp ngoại lệ có chu kỳ bán rã dài đến mức chúng không biến mất trong khoảng 4,5 tỷ năm kể từ quá trình tổng hợp hạt nhân. Ví dụ, 40 K, trải qua cả ba loại phân rã beta (beta trừ, beta cộng và bắt electron), có chu kỳ bán rã là 1,277 10 9 năm.

Phân rã Beta có thể được coi là sự chuyển tiếp giữa hai trạng thái cơ học lượng tử được điều khiển bởi một nhiễu loạn, do đó nó tuân theo quy luật vàng của Fermi.

Phân rã alpha, một loại phân rã phóng xạ của hạt nhân dẫn đến sự phát xạ hạt alpha. Trong trường hợp này, số khối giảm đi 4 và số nguyên tử giảm đi 2. Phân rã alpha chỉ được quan sát thấy ở hạt nhân nặng (Số nguyên tử phải lớn hơn 82, số khối phải lớn hơn 200). Hạt alpha trải qua quá trình chuyển đổi đường hầm xuyên qua hàng rào Coulomb trong hạt nhân, do đó phân rã alpha về cơ bản là một quá trình lượng tử. Do xác suất của hiệu ứng đường hầm phụ thuộc theo cấp số nhân vào chiều cao rào cản, nên thời gian bán hủy của hạt nhân có hoạt tính alpha tăng theo cấp số nhân khi năng lượng của hạt alpha giảm dần (thực tế này là nội dung của định luật Geiger-Nettol). Khi năng lượng của hạt alpha nhỏ hơn 2 MeV, thời gian tồn tại của hạt nhân hoạt động alpha vượt quá đáng kể thời gian tồn tại của Vũ trụ. Do đó, mặc dù hầu hết các đồng vị tự nhiên nặng hơn xeri về nguyên tắc đều có khả năng phân rã qua kênh này, nhưng chỉ một số ít trong số chúng thực sự ghi lại được sự phân rã như vậy.

Tốc độ phát xạ của hạt alpha là 9400(Nd-144)-23700(Po-212m) km/s. Nói chung, công thức phân rã alpha trông như thế này:

Ví dụ về phân rã alpha của đồng vị 238 U:

Phân rã alpha có thể được coi là trường hợp giới hạn của phân rã cụm.

18. Phản ứng hạt nhân, phản ứng phân hạch hạt nhân.

Phản ứng hạt nhân- quá trình hình thành hạt nhân hoặc hạt mới trong quá trình va chạm của hạt nhân hoặc hạt. Phản ứng hạt nhân được Rutherford quan sát lần đầu tiên vào năm 1919, bắn phá hạt nhân của các nguyên tử nitơ bằng các hạt α; nó được phát hiện bởi sự xuất hiện của các hạt ion hóa thứ cấp có phạm vi hoạt động trong khí lớn hơn phạm vi của các hạt α và đã được xác định. như proton. Sau đó, các bức ảnh về quá trình này được thu được bằng cách sử dụng buồng mây.

Theo cơ chế tương tác, phản ứng hạt nhân được chia thành hai loại:

§ Phản ứng hình thành hạt nhân hợp chất là một quá trình gồm hai giai đoạn xảy ra ở động năng không cao lắm của các hạt va chạm (lên tới khoảng 10 MeV).

§ phản ứng hạt nhân trực tiếp diễn ra trong thời gian hạt nhân cần thiết để hạt đi qua hạt nhân. Cơ chế này chủ yếu biểu hiện ở năng lượng cao của các hạt bắn phá.

Nếu sau va chạm hạt nhân và hạt ban đầu được bảo toàn và không sinh ra hạt nhân mới thì phản ứng là tán xạ đàn hồi trong trường lực hạt nhân, chỉ kèm theo sự phân bố lại động năng và động lượng của hạt và hạt nhân bia và là gọi điện sự tán xạ tiềm năng .

Phân hạch hạt nhân- quá trình tách một hạt nhân nguyên tử thành hai (ít gặp hơn là ba) hạt nhân có khối lượng tương tự nhau, gọi là các mảnh phân hạch. Do sự phân hạch, các sản phẩm phản ứng khác cũng có thể phát sinh: hạt nhân nhẹ (chủ yếu là hạt alpha), neutron và lượng tử gamma. Sự phân hạch có thể tự phát (tự phát) và cưỡng bức (là kết quả của sự tương tác với các hạt khác, chủ yếu là với neutron). Sự phân hạch của hạt nhân nặng là một quá trình tỏa nhiệt, do đó một lượng lớn năng lượng được giải phóng dưới dạng động năng của các sản phẩm phản ứng, cũng như bức xạ. Phản ứng phân hạch hạt nhân đóng vai trò là nguồn năng lượng trong các lò phản ứng hạt nhân và vũ khí hạt nhân.

Phản ứng phân hạch hạt nhân- quá trình tách một hạt nhân nguyên tử thành hai (ít gặp hơn là ba) hạt nhân có khối lượng tương tự nhau, gọi là các mảnh phân hạch. Do sự phân hạch, các sản phẩm phản ứng khác cũng có thể phát sinh: hạt nhân nhẹ (chủ yếu là hạt alpha), neutron và lượng tử gamma. Sự phân hạch có thể tự phát (tự phát) và cưỡng bức (là kết quả của sự tương tác với các hạt khác, chủ yếu là với neutron). Sự phân hạch của hạt nhân nặng là một quá trình tỏa năng lượng, do đó một lượng lớn năng lượng được giải phóng dưới dạng động năng của các sản phẩm phản ứng, cũng như bức xạ.

Phản ứng phân hạch hạt nhân đóng vai trò là nguồn năng lượng trong các lò phản ứng hạt nhân và vũ khí hạt nhân.

19. Phản ứng dây chuyền, đặc điểm của nó.

Phản ứng dây chuyền- phản ứng hóa học và hạt nhân trong đó sự xuất hiện của một hạt hoạt động (gốc tự do hoặc nguyên tử trong quá trình hóa học, neutron trong quá trình hạt nhân) gây ra một số lượng lớn (chuỗi) biến đổi liên tiếp của các phân tử hoặc hạt nhân không hoạt động. Các gốc tự do và nhiều nguyên tử, không giống như các phân tử, có các hóa trị không bão hòa tự do (electron chưa ghép cặp), dẫn đến sự tương tác của chúng với các phân tử ban đầu. Khi một gốc tự do (R) va chạm với một phân tử, một trong các liên kết hóa trị của phân tử này bị phá vỡ và do đó, do phản ứng, một gốc tự do mới được hình thành, từ đó phản ứng với một phân tử khác - một phản ứng dây chuyền xảy ra.

Phản ứng dây chuyền trong hóa học bao gồm các quá trình oxy hóa (cháy, nổ), nứt, trùng hợp và các quá trình khác, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất và dầu mỏ.

Trong phản ứng dây chuyền hạt nhân (được đặt tên tương tự với phản ứng hóa học), các hạt hoạt động là neutron, khởi đầu một trong các loại phản ứng hạt nhân - phản ứng phân hạch hạt nhân. Phản ứng dây chuyền hạt nhân là cơ sở của năng lượng hạt nhân và vũ khí hạt nhân.

20. Phản ứng nhiệt hạch.

Phản ứng nhiệt hạch- Sự hợp nhất của hai hạt nhân nguyên tử để tạo thành một hạt nhân mới nặng hơn do động năng chuyển động nhiệt của chúng.

Đối với phản ứng tổng hợp hạt nhân, hạt nhân ban đầu phải có động năng tương đối cao, vì chúng chịu lực đẩy tĩnh điện vì chúng tích điện dương.

Theo lý thuyết động học, động năng của các vi hạt chuyển động của một chất (nguyên tử, phân tử hoặc ion) có thể được biểu diễn dưới dạng nhiệt độ, và do đó, bằng cách làm nóng một chất, có thể đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Phản ứng hạt nhân của quá trình tổng hợp hạt nhân tự nhiên xảy ra ở các ngôi sao theo cách tương tự.

Phản ứng nhiệt hạch giữa hạt nhân của các nguyên tố nhẹ cho đến sắt xảy ra ngoại sinh năng lượng, điều này gắn liền với khả năng sử dụng chúng làm năng lượng, trong trường hợp giải quyết vấn đề kiểm soát phản ứng tổng hợp nhiệt hạch.

Trước hết, trong số đó cần lưu ý phản ứng giữa hai đồng vị (deuterium và tritium) của hydro, rất phổ biến trên Trái đất, do đó helium được hình thành và neutron được giải phóng. Phản ứng có thể được viết như sau:

+ năng lượng (17,6 MeV).

Năng lượng giải phóng (xuất phát từ việc helium-4 có liên kết hạt nhân rất mạnh) biến thành động năng, phần lớn trong số đó, 14,1 MeV, bị neutron mang đi như một hạt nhẹ hơn. Hạt nhân thu được được liên kết chặt chẽ, đó là lý do tại sao phản ứng tỏa năng lượng rất cao. Phản ứng này được đặc trưng bởi rào cản Coulomb thấp nhất và hiệu suất cao, vì vậy nó đặc biệt được quan tâm đối với phản ứng tổng hợp nhiệt hạch có kiểm soát.

Sự nhiệt hạch cũng được sử dụng trong vũ khí nhiệt hạch.

Thông tin liên quan.

Khả năng dự đoán khoa học về các nguyên tố chưa biết chỉ trở thành hiện thực sau khi phát hiện ra định luật tuần hoàn và bảng tuần hoàn các nguyên tố. D.I. Mendeleev dự đoán sự tồn tại của 11 yếu tố mới: ekaboron, ekasilicon, ekaaluminium, v.v. “Tọa độ” của nguyên tố trong hệ tuần hoàn (số sê-ri, nhóm và chu kỳ) giúp có thể dự đoán đại khái khối lượng nguyên tử, cũng như các tính chất quan trọng nhất của nguyên tố được dự đoán. Độ chính xác của những dự đoán này tăng lên đặc biệt khi yếu tố được dự đoán được bao quanh bởi các yếu tố đã biết và được nghiên cứu đầy đủ.

Nhờ đó, vào năm 1875 tại Pháp, L. de Boisbaudran đã phát hiện ra gali (eka-nhôm); năm 1879 L. Nilsson (Thụy Điển) phát hiện ra scandium (ekabor); năm 1886 ở Đức, K. Winkler phát hiện ra germanium (exasilicon).

Đối với các nguyên tố chưa được khám phá ở hàng thứ chín và thứ mười, phát biểu của D.I. Mendeleev thận trọng hơn vì tính chất của chúng được nghiên cứu rất sơ sài. Vì vậy, sau bismuth, lúc kết thúc tiết thứ sáu, còn lại hai dấu gạch ngang. Một loại tương ứng với chất tương tự Tellurium, loại còn lại thuộc về một halogen nặng chưa xác định. Trong thời kỳ thứ bảy, chỉ có hai nguyên tố được biết đến - thori và uranium. D.I. Mendeleev để lại một số ô có dấu gạch ngang, đáng lẽ phải thuộc về các thành phần của nhóm thứ nhất, thứ hai và thứ ba trước thorium. Một ô trống được để lại giữa thorium và uranium. Năm chỗ trống bị bỏ lại sau uranium, tức là Trong gần 100 năm, các nguyên tố transuranium đã được dự đoán trước.

Để xác nhận tính chính xác trong dự đoán của D.I. Mendeleev về các nguyên tố ở hàng thứ chín và thứ mười, chúng ta có thể đưa ra một ví dụ với polonium (số sê-ri 84). Dự đoán tính chất của nguyên tố này với số sê-ri 84, D. I. Mendeleev đã chỉ định nó là một chất tương tự của Tellurium và gọi nó là dwitellurium. Đối với nguyên tố này, ông giả định khối lượng nguyên tử là 212 và khả năng tạo thành oxit loại EO e. Nguyên tố này phải có mật độ 9,3 g/cm 3 và là kim loại màu xám dễ nóng chảy, kết tinh và ít bay hơi. Polonium, chỉ thu được ở dạng nguyên chất vào năm 1946, là một kim loại mềm, dễ nóng chảy, màu bạc với mật độ 9,3 g/cm3. Tính chất của nó rất giống với Tellurium.

Định luật tuần hoàn của D.I. Mendeleev, là một trong những định luật quan trọng nhất của tự nhiên, có tầm quan trọng đặc biệt. Phản ánh mối quan hệ tự nhiên tồn tại giữa các nguyên tố, các giai đoạn phát triển của vật chất từ đơn giản đến phức tạp, định luật này đánh dấu sự khởi đầu của hóa học hiện đại. Với khám phá của ông, hóa học không còn là một môn khoa học mô tả nữa.

Định luật tuần hoàn và hệ thống các nguyên tố của D.I. Mendeleev là một trong những phương pháp đáng tin cậy để hiểu thế giới. Bởi vì các yếu tố được thống nhất bởi các thuộc tính hoặc cấu trúc chung, điều này cho thấy các mô hình liên kết và phụ thuộc lẫn nhau của các hiện tượng.

Tất cả các nguyên tố cùng nhau tạo thành một dòng phát triển liên tục từ nguyên tố hydro đơn giản nhất đến nguyên tố thứ 118. Mô hình này lần đầu tiên được chú ý bởi D.I. Mendeleev, người có khả năng dự đoán sự tồn tại của các nguyên tố mới, từ đó cho thấy tính liên tục trong quá trình phát triển của vật chất.

Bằng cách so sánh tính chất của các nguyên tố và hợp chất của chúng trong các nhóm, người ta có thể dễ dàng phát hiện biểu hiện của quy luật chuyển đổi từ những thay đổi về lượng sang thay đổi về chất. Như vậy, trong bất kỳ thời kỳ nào cũng có sự chuyển đổi từ kim loại điển hình sang phi kim điển hình (halogen), nhưng sự chuyển đổi từ halogen sang nguyên tố đầu tiên của thời kỳ tiếp theo (kim loại kiềm) đi kèm với sự xuất hiện các tính chất rõ rệt. ngược lại với halogen này. Khám phá của D.I. Mendeleev đã đặt nền tảng chính xác và đáng tin cậy cho lý thuyết cấu trúc nguyên tử, có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của mọi kiến thức hiện đại về bản chất của vật chất.

Công trình của D. I. Mendeleev về việc tạo ra bảng tuần hoàn đã đặt nền móng cho một phương pháp dựa trên cơ sở khoa học nhằm tìm kiếm có chủ đích các nguyên tố hóa học mới. Ví dụ bao gồm vô số thành công của vật lý hạt nhân hiện đại. Trong nửa thế kỷ qua, các nguyên tố có số sê-ri 102-118 đã được tổng hợp. Việc nghiên cứu các tính chất cũng như sự sản xuất chúng sẽ không thể thực hiện được nếu không có kiến thức về mô hình mối quan hệ giữa các nguyên tố hóa học.

Bằng chứng của tuyên bố như vậy là kết quả nghiên cứu tổng hợp các nguyên tố 114, 116, 118.

Đồng vị của nguyên tố thứ 114 thu được nhờ tương tác giữa plutoni với đồng vị 48 Ca và đồng vị thứ 116 nhờ tương tác giữa curium với đồng vị 48 Ca:

Độ ổn định của các đồng vị thu được cao đến mức chúng không phân hạch một cách tự nhiên mà trải qua quá trình phân rã alpha, tức là. sự phân hạch của hạt nhân đồng thời phát ra các hạt alpha.

Dữ liệu thực nghiệm thu được hoàn toàn xác nhận các tính toán lý thuyết: khi các phân rã alpha liên tiếp xảy ra, hạt nhân của nguyên tố thứ 112 và 110 được hình thành, sau đó quá trình phân hạch tự phát bắt đầu:

Bằng cách so sánh các thuộc tính của các phần tử, chúng tôi tin chắc rằng chúng được kết nối với nhau bởi các đặc điểm cấu trúc chung. Do đó, bằng cách so sánh cấu trúc của lớp vỏ electron ngoài và trước ngoài, người ta có thể dự đoán với độ chính xác cao tất cả các loại hợp chất đặc trưng của một nguyên tố nhất định. Mối quan hệ rõ ràng như vậy được minh họa rất rõ ràng qua ví dụ về nguyên tố thứ 104 - rutherfordium. Các nhà hóa học dự đoán rằng nếu nguyên tố này là chất tương tự của hafnium (72 Hf), thì tetraclorua của nó sẽ có các tính chất gần giống như HfCl 4. Các nghiên cứu hóa học thực nghiệm không chỉ xác nhận dự đoán của các nhà hóa học mà còn xác nhận việc phát hiện ra nguyên tố siêu nặng mới 1(M Rf. Có thể thấy sự tương đồng tương tự ở các tính chất - Os (Z = 76) và Ds (Z = 110) - cả hai các nguyên tố tạo thành các oxit dễ bay hơi thuộc loại R0 4. Tất cả điều này nói về biểu hiện của quy luật tương quan, phụ thuộc lẫn nhau của các hiện tượng.

So sánh tính chất của các nguyên tố trong cùng một nhóm và trong các chu kỳ và so sánh chúng với cấu trúc của nguyên tử chỉ ra định luật chuyển từ số lượng sang chất lượng. Việc chuyển những thay đổi về lượng sang thay đổi về chất chỉ có thể thực hiện được bởi vìphủ nhận của phủ nhận. Trong những khoảng thời gian, khi điện tích hạt nhân tăng lên, sự chuyển đổi từ kim loại kiềm sang khí hiếm xảy ra. Thời kỳ tiếp theo bắt đầu lại với kim loại kiềm - một nguyên tố phủ nhận hoàn toàn tính chất của khí hiếm trước nó (ví dụ: He và Li; Ne và Na; Ar và Kr, v.v.).

Trong mỗi chu kì, điện tích hạt nhân của nguyên tố sau tăng thêm một so với điện tích của nguyên tố trước. Quá trình này được quan sát từ hydro đến nguyên tố thứ 118 và cho thấy sự phát triển liên tục của vật chất.

Cuối cùng, sự kết hợp các điện tích trái dấu (proton và electron) trong nguyên tử, sự biểu hiện tính chất kim loại và phi kim, sự tồn tại của oxit và hydroxit lưỡng tính là biểu hiện của định luật thống nhất và đấu tranh của các mặt đối lập.

Cũng cần lưu ý rằng việc khám phá ra định luật tuần hoàn là sự khởi đầu của nghiên cứu cơ bản liên quan đến các tính chất của vật chất.

Theo Niels Bohr, bảng tuần hoàn là “ngôi sao dẫn đường cho nghiên cứu trong các lĩnh vực hóa học, vật lý, khoáng vật học và công nghệ”.

Các nguyên tố 112, 114, 116, 118 được lấy tại Viện nghiên cứu hạt nhân chung (Dubna, Nga). Các nguyên tố 113 và 115 được các nhà vật lý Nga và Mỹ cùng nhau thu được. Tài liệu này được cung cấp bởi Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Nga Yu. Ts. Oganesyan.

Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn của các nguyên tố hóa học dưới ánh sáng của lý thuyết cấu trúc nguyên tử

Ngày 1 tháng 3 năm 1869Việc xây dựng định luật tuần hoàn của D.I. Mendeleev.

Tính chất của các chất đơn giản, cũng như dạng và tính chất của hợp chất của các nguyên tố, phụ thuộc định kỳ vào trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố.

Trở lại cuối thế kỷ 19, D.I. Mendeleev đã viết rằng, rõ ràng, nguyên tử bao gồm các hạt nhỏ hơn khác, và định luật tuần hoàn xác nhận điều này.

Công thức hiện đại của định luật tuần hoàn.

Tính chất của các nguyên tố hóa học và các hợp chất của chúng phụ thuộc định kỳ vào độ lớn điện tích của hạt nhân nguyên tử của chúng, được biểu thị bằng độ lặp lại định kỳ của cấu trúc của lớp vỏ electron hóa trị bên ngoài.

Định luật tuần hoàn dưới ánh sáng của lý thuyết cấu trúc nguyên tử

Ý tưởng	thuộc vật chất nghĩa	đặc điểm của khái niệm
Phí lõi	Bằng số thứ tự của phần tử	Đặc tính chính của một nguyên tố quyết định tính chất hóa học của nó, vì khi điện tích của hạt nhân tăng lên, số lượng electron trong nguyên tử cũng tăng lên, kể cả ở cấp độ bên ngoài. Do đó, tính chất thay đổi
Tính định kỳ		Với sự gia tăng điện tích hạt nhân, sự lặp lại định kỳ của cấu trúc ở cấp độ bên ngoài được quan sát thấy, do đó, các tính chất thay đổi theo định kỳ. (Các electron bên ngoài là hóa trị)

Bảng tuần hoàn dưới ánh sáng của lý thuyết cấu trúc nguyên tử

Ý tưởng	Vật lý. nghĩa	Đặc điểm của khái niệm
Số seri	Bằng số proton trong hạt nhân. Bằng số electron trong nguyên tử.
Giai đoạn	Số chu kì bằng số lớp electron	*Hàng ngang của các phần tử.* 1,2,3 – nhỏ; 4,5,6 – lớn; 7 – chưa hoàn thành. Chỉ có hai yếu tố trong giai đoạn 1 và không thể có nhiều hơn. Điều này được xác định bởi công thức N = 2n 2 Mỗi giai đoạn bắt đầu bằng kim loại kiềm và kết thúc bằng khí trơ. Hai phần tử đầu tiên của bất kỳ giai đoạn s nào đều là các phần tử, sáu phần tử p cuối cùng là các phần tử, giữa chúng d - và f là các phần tử. Trong khoảng thời gian từ trái qua phải: 1. 2. điện tích hạt nhân tăng 3. Lượng năng lượng cấp độ - liên tục 4. số lượng electron ở cấp độ bên ngoài tăng lên 5. bán kính nguyên tử – giảm 6. độ âm điện - tăng *Do đó, các electron bên ngoài được giữ chặt hơn, tính chất kim loại bị suy yếu và tính chất phi kim được tăng cường.* Trong những thời kỳ nhỏ, quá trình chuyển đổi này xảy ra thông qua 8 yếu tố, trong những thời kỳ lớn - qua 18 hoặc 32. Trong những khoảng thời gian nhỏ, hóa trị tăng từ 1 lên 7 một lần, trong những khoảng thời gian lớn - hai lần. Tại thời điểm xảy ra bước nhảy về thay đổi hóa trị cao nhất, khoảng thời gian được chia thành hai hàng. *Từ thời kỳ này sang thời kỳ khác, có sự thay đổi mạnh mẽ về tính chất của các nguyên tố khi một mức năng lượng mới xuất hiện.*
Nhóm	Số nhóm bằng số electron ở lớp ngoài cùng (đối với các nguyên tố thuộc phân nhóm chính)	*Hàng dọc của các phần tử.* Mỗi nhóm được chia thành hai nhóm nhỏ: chính và phụ. Nhóm con chính bao gồm các phần tử s - ir -, các phần tử phụ - d - và f -. Các nhóm con kết hợp các yếu tố giống nhau nhất. Trong nhóm, trong nhóm con chính từ trên xuống dưới: 1. liên quan khối lượng nguyên tử - tăng 2. số electron trên mỗi máy lẻ cấp độ - liên tục 3. điện tích hạt nhân tăng 4. đếm - về năng lượng. cấp độ – tăng 5. bán kính nguyên tử - tăng 6. độ âm điện giảm. *Do đó, các electron bên ngoài bị giữ yếu hơn và tính chất kim loại của các nguyên tố được tăng cường, trong khi tính chất phi kim bị suy yếu.* Các phần tử của một số nhóm con có tên: Nhóm 1a – kim loại kiềm 2a – kim loại kiềm thổ 6a – chalcogen 7a – halogen 8a - khí trơ (có mức bên ngoài hoàn chỉnh)

Kết luận:

1. Càng ít electron ở cấp độ bên ngoài và bán kính nguyên tử càng lớn thì độ âm điện càng thấp và càng dễ nhường các electron bên ngoài, do đó, tính chất kim loại càng rõ rệt.

Càng nhiều electron ở lớp ngoài và bán kính nguyên tử càng nhỏ thì độ âm điện càng lớn và càng dễ nhận electron, do đó tính chất phi kim càng mạnh.

2. Kim loại có đặc điểm là nhường electron, phi kim loại có đặc điểm là nhận electron.

Vị trí đặc biệt của hydro trong bảng tuần hoàn

Hydro trong bảng tuần hoàn chiếm hai ô (một trong số chúng được đặt trong ngoặc) - trong nhóm 1 và nhóm 7.

Hydro thuộc nhóm thứ nhất vì giống như các nguyên tố của nhóm thứ nhất, nó có một electron ở cấp độ bên ngoài.

Hydro thuộc nhóm thứ bảy bởi vì, giống như các nguyên tố thuộc nhóm thứ bảy, trước khi hoàn thành năng lượng

Ý NGHĨA CỦA LUẬT ĐỊNH KỲ

Hệ thống tuần hoàn D.I. Mendeleev trở thành cột mốc quan trọng trong sự phát triển của khoa học nguyên tử-phân tử. Nhờ có cô, khái niệm hiện đại về nguyên tố hóa học đã được hình thành và những ý tưởng về các chất và hợp chất đơn giản đã được làm rõ.

Luật này có sức mạnh dự đoán. Nó cho phép tiến hành tìm kiếm có chủ đích các phần tử mới, chưa được khám phá. Trọng lượng nguyên tử của nhiều nguyên tố, trước đây được xác định không đủ chính xác, đã phải được xác minh và làm rõ một cách chính xác vì các giá trị sai lầm của chúng mâu thuẫn với Định luật tuần hoàn.

Vai trò dự đoán của hệ thống tuần hoàn, được Mendeleev thể hiện, vào thế kỷ 20 được thể hiện trong việc đánh giá tính chất hóa học của các nguyên tố siêu urani.

Điểm mới cơ bản của Định luật tuần hoàn, được D.I. Mendeleev, như sau:

1. Một kết nối được thiết lập giữa các yếu tố có đặc tính khác nhau. Mối liên hệ này nằm ở chỗ tính chất của các nguyên tố thay đổi một cách trơn tru và gần như bằng nhau khi trọng lượng nguyên tử của chúng tăng lên, và sau đó những thay đổi này LẶP LẠI ĐỊNH KỲ.

2. Trong những trường hợp dường như thiếu một số liên kết trong chuỗi thay đổi tính chất của các nguyên tố, GAPS được cung cấp trong Bảng tuần hoàn phải chứa đầy các nguyên tố chưa được phát hiện. Hơn nữa, Định luật Tuần hoàn cho phép DỰ ĐOÁN tính chất của các nguyên tố này.

Kể từ khi Luật tuần hoàn ra đời, hóa học đã không còn là một môn khoa học mô tả nữa. Như nhà hóa học nổi tiếng người Nga N.D. đã lưu ý một cách hình tượng. Zelinsky, Định luật tuần hoàn là “sự khám phá ra mối liên hệ lẫn nhau của tất cả các nguyên tử trong vũ trụ”.

Những khám phá sâu hơn về hóa học và vật lý đã nhiều lần xác nhận ý nghĩa cơ bản của Định luật tuần hoàn. Các khí trơ đã được phát hiện, hoàn toàn phù hợp với Bảng tuần hoàn - điều này đặc biệt được thể hiện rõ ràng qua dạng dài của bảng. Số thứ tự của một nguyên tố hóa ra bằng điện tích hạt nhân của nguyên tử của nguyên tố này. Nhiều nguyên tố chưa biết trước đây đã được phát hiện nhờ tìm kiếm có mục tiêu chính xác những thuộc tính đã được dự đoán từ Bảng tuần hoàn.

Hệ thống tuần hoàn của Mendeleev là một loại bản đồ hướng dẫn trong việc nghiên cứu hóa học vô cơ và công việc nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Có rất nhiều khám phá quan trọng trong lịch sử phát triển của khoa học. Nhưng rất ít trong số đó có thể so sánh được với những gì Mendeleev đã làm. Định luật tuần hoàn của các nguyên tố hóa học đã trở thành cơ sở khoa học tự nhiên cho việc nghiên cứu vật chất, cấu trúc và sự tiến hóa của nó trong tự nhiên.

Các nhà khoa học Mỹ (G. Seaborg và những người khác), người đã tổng hợp nguyên tố số 101 vào năm 1955, đã đặt cho nó cái tên Mendelevium “... để ghi nhận sự ưu tiên của nhà hóa học vĩ đại người Nga, người đầu tiên sử dụng bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học . Để dự đoán tính chất hóa học của các nguyên tố chưa được khám phá.” Nguyên lý này là chìa khóa cho việc phát hiện ra hầu hết các nguyên tố siêu urani.

Năm 1964, tên Mendeleev được đưa vào Hội đồng danh dự khoa học của Đại học Bridgeport (Mỹ) trong số tên của những nhà khoa học vĩ đại nhất thế giới.

Cao đẳng Nông nghiệp Kolyvan
Khoa Nông học

Khoa Hóa học

Trừu tượng:
Ý nghĩa của định luật tuần hoàn D.I.Mendeleev.

Người hoàn thành: Sinh viên năm thứ nhất
Nhóm A-11 của Kalinkin V.V.
Người kiểm tra: giáo viên
Mogilina V.A.

Kolyvan 2010
Nội dung
Giới thiệu………………………………..3
Tóm tắt tiểu sử và hoạt động của D.I. Mendeleev……………….4
Lịch sử phát hiện ra Định luật tuần hoàn…………..5
Ý nghĩa của Định luật tuần hoàn đối với hóa học và khoa học tự nhiên……..6
Kết luận………………………..9
Danh sách tài liệu tham khảo………………………..10

Giới thiệu

Bằng cách tự mình làm việc, bạn sẽ làm được mọi thứ
cho người thân và cho chính mình,
và nếu không thành công trong công việc,
nếu bạn thất bại, điều đó không thành vấn đề, hãy thử lại.
D.I.Mendeleev

Mục tiêu: tìm hiểu ý nghĩa của định luật tuần hoàn.
Nhiệm vụ : 1) nghiên cứu lịch sử của định luật tuần hoàn; 2) tìm hiểu về vai trò của định luật tuần hoàn trong hóa học và khoa học tự nhiên; 3) rút ra kết luận.
Sự liên quan của chủ đề : chủ đề này rất thú vị và hấp dẫn vì việc phát hiện ra Định luật tuần hoàn vào năm 1869 không chỉ trở thành một trong những sự kiện lớn nhất trong lịch sử hóa học thế kỷ 19, mà còn, theo một nghĩa nào đó, là một trong những thành tựu nổi bật nhất của hóa học thế kỷ 19. tư duy của con người trong thiên niên kỷ qua.
Định luật tuần hoàn và bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học vẫn còn là một bí ẩn. Người ta vẫn chưa thể hiểu được những lý do vật lý sâu sắc về tính tuần hoàn, đặc biệt là lý do cho sự lặp lại định kỳ của các cấu hình điện tử tương tự của các nguyên tử, mặc dù rõ ràng là hiện tượng này có liên quan đến tính đối xứng động học phi không gian của các hệ nguyên tử.
Cuối cùng, chính lịch sử phát hiện ra Định luật tuần hoàn và sự hình thành Hệ thống tuần hoàn vẫn còn bí ẩn ở nhiều khía cạnh, mặc dù đã có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về nó. Các nhà nghiên cứu khác nhau đã đề xuất những phiên bản khác nhau về lịch sử phát hiện ra Định luật tuần hoàn.

Tóm tắt tiểu sử và hoạt động của D.I. Mendeleev
Mendeleev Dmitry Ivanovich (1834-1907) - một nhà hóa học xuất sắc người Nga, tác giả của Định luật tuần hoàn, sinh ra ở Tobolsk, nơi ông tốt nghiệp trung học, và năm 1850, ông được nhận vào Học viện sư phạm chính St. Vật lý và Toán học. Sau khi bảo vệ luận án của mình, Mendeleev được bổ nhiệm làm tư nhân vào năm 1857. Năm 1859, ông đi công tác nước ngoài tới Đức trong hai năm, nơi ông làm việc tại Heidelberg cùng với Bunsen và tham gia Đại hội Hóa học Quốc tế ở Karlsruhe. Sau khi trở về St. Petersburg, Mendeleev tiến hành các hoạt động giảng dạy và khoa học sâu rộng, năm 1865 ông bảo vệ luận án tiến sĩ, trong đó phác thảo luận án của ông. lý thuyết hydrat dung dịch và đưa ra ý tưởng về khả năng tồn tại của các hợp chất có thành phần thay đổi trong dung dịch.
Năm 1867, Mendeleev được bổ nhiệm làm giáo sư hóa học tại Đại học St. Petersburg. Sau khi đảm nhiệm khoa hóa học tại trường đại học thủ đô, ông trở thành trưởng khoa hóa học đại học ở Nga và là người khởi xướng thành lập Hiệp hội Hóa học Nga (1868). Năm 1868, Mendeleev bắt đầu viết cuốn sách giáo khoa “Cơ sở hóa học”. Ông viết rằng mục tiêu của ông là “giúp học sinh làm quen với những dữ liệu cơ bản và kết luận của hóa học trong một bài thuyết trình khoa học có thể tiếp cận công khai, chỉ ra tầm quan trọng của những kết luận này đối với việc hiểu cả bản chất của vật chất và các hiện tượng xảy ra xung quanh chúng ta, cũng như các ứng dụng.” hóa học đã nhận được trong nông nghiệp và công nghệ”. Trong khi viết phần thứ hai của cuốn sách vào tháng 2 năm 1869, Mendeleev đã xây dựng Định luật tuần hoàn và đề xuất hình thức hoàn hảo nhất để thực hiện nó dưới dạng bảng, mà ông gọi là “Trải nghiệm về một hệ thống các nguyên tố dựa trên trọng lượng nguyên tử của chúng và sự tương đồng hóa học.” Trong hai năm, Mendeleev đã nghiên cứu phát triển và đào sâu định luật mở và chuẩn bị một bài báo tổng quát “Hệ thống tự nhiên của các nguyên tố và ứng dụng của nó để chỉ ra tính chất của các nguyên tố chưa được khám phá”. Mendeleev dự đoán sự tồn tại của:

eka-nhôm (được phát hiện vào năm 1875 bởi người Pháp Lecoq de Boisbaudran và được đặt tên là gali),

ekabor (được phát hiện vào năm 1879 bởi người Thụy Điển L.F. Nilsson và được đặt tên là scandium)

ekasilicon (được phát hiện vào năm 1886 bởi K.A. Winkler người Đức và đặt tên là germanium).

Đến giữa những năm 80 của thế kỷ XIX. Định luật tuần hoàn đã được tất cả các nhà khoa học công nhận và được đưa vào kho vũ khí khoa học như một trong những định luật quan trọng nhất của tự nhiên.
Trong khi nghiên cứu các chất khí, Mendeleev (năm 1874) đã cải tiến phương trình trạng thái của các loại khí lý tưởng (phương trình Clapeyron-Mendeleev).
Năm 1877, Mendeleev đưa ra giả thuyết về nguồn gốc của dầu từ cacbua kim loại nặng và đề xuất nguyên lý chưng cất phân đoạn trong quá trình lọc dầu; năm 1888, ông đưa ra ý tưởng khí hóa than dưới lòng đất; năm 1891, ông phát triển phương pháp công nghệ sản xuất loại thuốc súng không khói mới.
Lịch sử phát hiện ra Định luật tuần hoàn
Phiên bản đầu tiên của Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học được Dmitri Ivanovich Mendeleev xuất bản vào năm 1869 - rất lâu trước khi cấu trúc của nguyên tử được nghiên cứu. Lúc này, Mendeleev dạy hóa học tại Đại học St. Petersburg. Chuẩn bị cho bài giảng và thu thập tài liệu cho sách giáo khoa “Cơ sở hóa học”, D. I. Mendeleev đã nghĩ về cách hệ thống hóa tài liệu sao cho thông tin về tính chất hóa học của các nguyên tố không giống như một tập hợp các dữ kiện khác nhau.
D. I. Mendeleev đóng vai trò là người hướng dẫn trong công việc này khối lượng nguyên tử(khối lượng nguyên tử) của các nguyên tố. Sau Đại hội các nhà hóa học thế giới năm 1860, trong đó D.I. Mendeleev cũng tham gia, vấn đề xác định chính xác trọng lượng nguyên tử liên tục là tâm điểm chú ý của nhiều nhà hóa học hàng đầu trên thế giới, trong đó có D.I. Mendeleev.
Bằng cách sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần về trọng lượng nguyên tử của chúng, D. I. Mendeleev đã khám phá ra một định luật cơ bản của tự nhiên, ngày nay được gọi là Định luật tuần hoàn:
Tính chất của các nguyên tố thay đổi định kỳ theo trọng lượng nguyên tử của chúng.
Công thức trên hoàn toàn không mâu thuẫn với công thức hiện đại, trong đó khái niệm “trọng lượng nguyên tử” được thay thế bằng khái niệm “điện tích hạt nhân”. Ngày nay chúng ta biết khối lượng nguyên tử tập trung chủ yếu ở hạt nhân nguyên tử. Hạt nhân bao gồm các proton và neutron. Với sự gia tăng số lượng proton, yếu tố quyết định điện tích của hạt nhân, số lượng neutron trong hạt nhân và do đó khối lượng nguyên tử của các nguyên tố cũng tăng lên.
Trước Mendeleev, người ta đã có nhiều nỗ lực nhằm hệ thống hóa các nguyên tố theo những đặc điểm khác nhau. Chủ yếu đoàn kết tương tự các nguyên tố theo tính chất hóa học của chúng. Ví dụ: Li, Na, K. Hoặc: Cl, Br, I. Những nguyên tố này và một số nguyên tố khác được kết hợp thành cái gọi là “bộ ba”. Một bảng gồm năm "bộ ba" như vậy đã được Dobereiner xuất bản vào năm 1829, nhưng nó chỉ bao gồm một phần nhỏ các nguyên tố được biết đến vào thời điểm đó.
Năm 1864, người Anh J. Newlands nhận thấy rằng nếu các nguyên tố được sắp xếp theo thứ tự trọng lượng nguyên tử tăng dần thì khoảng mỗi nguyên tố thứ tám là một kiểu lặp lại của nguyên tố đầu tiên - giống như nốt "C" (giống như bất kỳ nốt nào khác) là lặp lại trong quãng tám âm nhạc cứ sau 7 nốt (định luật quãng tám). Dưới đây là phiên bản của bảng Newlands trang 11 có từ năm 1865. Các nguyên tố có cùng trọng lượng nguyên tử (theo dữ liệu thời đó) được đặt dưới cùng một số. Người ta có thể thấy những khó khăn mà Newlands gặp phải - các mô hình mới nổi đã nhanh chóng bị phá hủy, vì hệ thống của ông không tính đến khả năng tồn tại của các nguyên tố chưa được khám phá.
Báo cáo của Newlands, “Định luật quãng tám và nguyên nhân của tỷ lệ hóa học giữa các trọng lượng nguyên tử” đã được thảo luận tại cuộc họp của Hiệp hội Hóa học Luân Đôn vào ngày 1 tháng 3 năm 1866, và một báo cáo ngắn về nó đã được công bố trên tạp chí Tin tức Hóa học. . Newlands đã tiến gần đến việc phát hiện ra Định luật tuần hoàn, nhưng ý tưởng về việc đánh số thứ tự các nguyên tố duy nhất được biết đến vào thời điểm đó không chỉ đơn giản là “phá vỡ” sự thay đổi trơn tru trong tính chất hóa học của chúng - ý tưởng này đã loại trừ khả năng tồn tại của những nguyên tố chưa được phát hiện, đơn giản là không có chỗ trong hệ thống của Newlands.

Ý nghĩa của định luật tuần hoàn đối với hóa học và khoa học tự nhiên
Điểm mới cơ bản của Định luật tuần hoàn, được D. I. Mendeleev phát hiện và xây dựng đúng ba năm sau đó, là như sau:
1. Một kết nối được thiết lập giữa các yếu tố có đặc tính khác nhau. Mối liên hệ này nằm ở chỗ tính chất của các nguyên tố thay đổi một cách trơn tru và gần như bằng nhau khi trọng lượng nguyên tử của chúng tăng lên, và sau đó những thay đổi này LẶP LẠI ĐỊNH KỲ.
2. Trong những trường hợp dường như thiếu một số liên kết trong chuỗi thay đổi tính chất của các nguyên tố, GAPS được cung cấp trong Bảng tuần hoàn phải chứa đầy các nguyên tố chưa được phát hiện. Hơn nữa, Định luật Tuần hoàn cho phép DỰ ĐOÁN tính chất của các nguyên tố này.
Phiên bản đầu tiên của Bảng tuần hoàn, do Mendeleev xuất bản năm 1869, trông có vẻ khác lạ đối với người đọc hiện đại (Hình 2 trang 11). Số nguyên tử vẫn chưa được xác định, các nhóm nguyên tố trong tương lai nằm theo chiều ngang (và các chu kỳ trong tương lai - theo chiều dọc), các khí hiếm vẫn chưa được phát hiện, các ký hiệu xa lạ của các nguyên tố vẫn chưa được tìm thấy, nhiều khối lượng nguyên tử khác biệt rõ rệt so với hiện đại. Tuy nhiên, điều quan trọng là chúng ta phải thấy rằng phiên bản đầu tiên của Bảng tuần hoàn D.I. Mendeleev đã bao gồm nhiều nguyên tố hơn những gì được phát hiện vào thời điểm đó! Ông để trống 4 ô trong bảng của mình cho những nguyên tố vẫn chưa được biết đến và thậm chí còn có thể ước tính chính xác trọng lượng nguyên tử của chúng. Đơn vị khối lượng nguyên tử (amu) vẫn chưa được chấp nhận và trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố được đo bằng “phần” có giá trị gần bằng khối lượng của nguyên tử hydro.
Các nguyên tố được D.I. Mendeleev tiên đoán và thực tế được phát hiện sau đó.
Trong tất cả những nỗ lực trước đây nhằm xác định mối quan hệ giữa các yếu tố, các nhà nghiên cứu khác đã tìm cách tạo ra hoàn thành một bức tranh không có chỗ cho những yếu tố chưa được khám phá. Ngược lại, D.I. Mendeleev coi phần quan trọng nhất trong Bảng tuần hoàn của mình là những ô vẫn trống (dấu chấm hỏi trong Hình 2 trang 11.). Điều này đã làm cho nó có thể dự đoán sự tồn tại của những phần tử còn chưa biết.
Điều đáng ngưỡng mộ là D. I. Mendeleev đã thực hiện khám phá của mình vào thời điểm mà trọng lượng nguyên tử của nhiều nguyên tố được xác định rất gần đúng và chỉ có 63 nguyên tố được biết đến - tức là hơn một nửa số nguyên tố mà chúng ta biết đến ngày nay.
Kiến thức sâu sắc về tính chất hóa học của các nguyên tố khác nhau cho phép Mendeleev không chỉ chỉ ra những nguyên tố chưa được phát hiện mà còn dự đoán tài sản của họ! Hãy xem D.I. Mendeleev đã dự đoán chính xác đến mức nào các tính chất của nguyên tố mà ông gọi là “eka-silicon” (trong Hình 2 trang 11 đây là nguyên tố germanium). 16 năm sau, lời tiên đoán của D.I. Mendeleev đã được xác nhận một cách xuất sắc.
vân vân.................