Ý nghĩa của hệ tuần hoàn và định luật tuần hoàn D.I.

Khám phá của D.I. Định luật tuần hoàn Mendeleev có tầm quan trọng lớn đối với sự phát triển của hóa học. Định luật này là cơ sở khoa học của hóa học. Tác giả đã hệ thống hóa được nguồn tài liệu phong phú nhưng rải rác được các thế hệ nhà hóa học tích lũy về tính chất của các nguyên tố và hợp chất của chúng, đồng thời làm rõ nhiều khái niệm, chẳng hạn như khái niệm “nguyên tố hóa học” và “chất đơn giản”. Ngoài ra, D.I. Mendeleev đã dự đoán sự tồn tại và mô tả với độ chính xác đáng kinh ngạc các đặc tính của nhiều nguyên tố chưa được biết đến vào thời điểm đó, chẳng hạn như scandium (eca-boron), gallium (eka-aluminium), germanium (eca-silicon). Trong một số trường hợp, dựa vào định luật tuần hoàn, nhà khoa học đã thay đổi khối lượng nguyên tử của các nguyên tố được chấp nhận lúc bấy giờ ( Zn, La, TÔI, ờ, Ce, Quần què,bạn), trước đây được xác định dựa trên những ý tưởng sai lầm về hóa trị của các nguyên tố và thành phần hợp chất của chúng. Trong một số trường hợp, Mendeleev sắp xếp các nguyên tố theo sự thay đổi tự nhiên về tính chất, cho thấy có thể có sự thiếu chính xác trong giá trị khối lượng nguyên tử của chúng ( os, tôi, Pt, Âu, tế, TÔI, Ni, có) và đối với một số trong số chúng, nhờ sự sàng lọc tiếp theo, khối lượng nguyên tử đã được hiệu chỉnh.

Định luật tuần hoàn và bảng tuần hoàn các nguyên tố đóng vai trò là cơ sở khoa học cho việc dự đoán trong hóa học. Kể từ khi bảng tuần hoàn được xuất bản, hơn 40 nguyên tố mới đã xuất hiện trong đó. Dựa trên định luật tuần hoàn, các nguyên tố transuranium được thu được một cách nhân tạo, bao gồm số 101, được gọi là mendelevium.

Định luật tuần hoàn đóng vai trò quyết định trong việc làm sáng tỏ cấu trúc phức tạp của nguyên tử. Chúng ta không được quên rằng luật được tác giả xây dựng vào năm 1869, tức là. gần 60 năm trước khi lý thuyết hiện đại về cấu trúc nguyên tử cuối cùng được hình thành. Và tất cả những khám phá của các nhà khoa học sau khi công bố định luật và hệ tuần hoàn các nguyên tố (chúng ta đã nói về chúng khi bắt đầu phần trình bày tài liệu) đều là sự xác nhận cho khám phá xuất sắc của nhà hóa học vĩ đại người Nga, sự uyên bác phi thường của ông. và trực giác.

VĂN HỌC

1. Glinka N. A. Hóa học đại cương / N. A. Glinka. L.: Hóa học, 1984. 702 tr.

2. Giáo trình hóa học đại cương/ed. N.V. Korovina. M.: Trường trung học, 1990. 446 tr.

3. Akhmetov N.S. Hóa học đại cương và vô cơ / N.S. Akhmetov. M.: Trường trung học, 1988. 639 tr.

4. Pavlov N.N. Hóa vô cơ / N.N. Pavlov. M.: Trường trung học, 1986. 336 tr.

5. Ramsden E.N. Sự khởi đầu của hóa học hiện đại / E.N. Ramsden. L.: Hóa học, 1989. 784 tr.

Cấu trúc nguyên tử

Hướng dẫn

trong môn học “Hóa học đại cương”

Biên soạn bởi: STANKEVICH Margarita Efimovna

Efanova Vera Vasilievna

Mikhailova Antonina Mikhailovna

Người đánh giá E.V. Tretyachenko

Biên tập viên O.A.Panina

Đã ký in Định dạng 60x84 1/16

Bùm. bù lại. điều kiện nướng tôi. Viện sĩ-ed.l.

Vòng tuần hoàn Đặt hàng miễn phí

Đại học Kỹ thuật bang Saratov

410054 Saratov, st. Politekhnicheskaya, 77

In tại RIC SSTU, 410054 Saratov, st. Politekhnicheskaya, 77

Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D. I. Mendeleev dựa trên ý tưởng về cấu trúc của nguyên tử. Tầm quan trọng của định luật tuần hoàn đối với sự phát triển của khoa học

Vé môn Hóa lớp 10.

Vé số 1

Định luật tuần hoàn và hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D. I. Mendeleev dựa trên ý tưởng về cấu trúc của nguyên tử. Tầm quan trọng của định luật tuần hoàn đối với sự phát triển của khoa học.

Năm 1869, D.I. Mendeleev, dựa trên phân tích tính chất của các chất và hợp chất đơn giản, đã xây dựng Định luật tuần hoàn:

Tính chất của các vật thể đơn giản... và các hợp chất của các nguyên tố phụ thuộc tuần hoàn vào độ lớn khối lượng nguyên tử của các nguyên tố.

Dựa trên định luật tuần hoàn, hệ thống các yếu tố định kỳ đã được biên soạn. Trong đó, các phần tử có tính chất tương tự nhau được kết hợp thành các cột - nhóm dọc. Trong một số trường hợp, khi đặt các nguyên tố vào Bảng tuần hoàn, cần phải phá vỡ trình tự khối lượng nguyên tử tăng dần để duy trì tính tuần hoàn lặp lại của các tính chất. Ví dụ, cần phải "hoán đổi" Tellurium và iốt, cũng như argon và kali.

Lý do là Mendeleev đề xuất định luật tuần hoàn vào thời điểm người ta chưa biết gì về cấu trúc của nguyên tử.

Sau khi mô hình hành tinh của nguyên tử được đề xuất vào thế kỷ 20, định luật tuần hoàn được xây dựng như sau:

Tính chất của các nguyên tố hóa học và hợp chất định kỳ phụ thuộc vào điện tích của hạt nhân nguyên tử.

Điện tích của hạt nhân bằng số lượng nguyên tố trong bảng tuần hoàn và số lượng electron ở lớp vỏ electron của nguyên tử.

Công thức này giải thích sự “vi phạm” Định luật tuần hoàn.

Trong Bảng tuần hoàn, số chu kỳ bằng số cấp điện tử trong nguyên tử, số nhóm của các nguyên tố thuộc phân nhóm chính bằng số electron ở cấp ngoài cùng.

Lý do cho sự thay đổi định kỳ về tính chất của các nguyên tố hóa học là do sự lấp đầy vỏ electron theo chu kỳ. Sau khi lấp đầy lớp vỏ tiếp theo, một giai đoạn mới bắt đầu. Sự thay đổi định kỳ của các nguyên tố thể hiện rõ nhất ở sự thay đổi thành phần và tính chất của các oxit.

Ý nghĩa khoa học của định luật tuần hoàn. Định luật tuần hoàn giúp hệ thống hóa tính chất của các nguyên tố hóa học và hợp chất của chúng. Khi biên soạn bảng tuần hoàn, Mendeleev đã dự đoán sự tồn tại của nhiều nguyên tố chưa được khám phá, để trống cho chúng và dự đoán nhiều tính chất của các nguyên tố chưa được khám phá, điều này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát hiện ra chúng.

6. ???

7. Định luật tuần hoàn và hệ tuần hoàn D.I. Mendeleev Cấu trúc của hệ thống tuần hoàn (chu kỳ, nhóm, nhóm con). Ý nghĩa của định luật tuần hoàn và hệ tuần hoàn.

Định luật tuần hoàn của D.I. Mendeleev Các tính chất của các vật thể đơn giản, cũng như dạng và tính chất của hợp chất của các nguyên tố, phụ thuộc định kỳ vào. giá trị khối lượng nguyên tử của các nguyên tố

Bảng tuần hoàn các nguyên tố. Chuỗi các nguyên tố trong đó các tính chất thay đổi tuần tự, chẳng hạn như chuỗi tám nguyên tố từ lithium đến neon hoặc từ natri đến argon, Mendeleev gọi là chu kỳ. Nếu chúng ta viết hai chu kỳ này bên dưới giai đoạn kia sao cho natri nằm dưới lithium và argon dưới neon, chúng ta sẽ có được sự sắp xếp các nguyên tố sau:

Với sự sắp xếp này, các cột dọc chứa các nguyên tố có tính chất tương tự nhau và có cùng hóa trị, ví dụ như lithium và natri, berili và magie, v.v.

Sau khi chia tất cả các nguyên tố thành các thời kỳ và đặt một thời kỳ này vào một thời kỳ khác sao cho các nguyên tố có tính chất và loại hợp chất giống nhau được hình thành nằm bên dưới nhau, Mendeleev đã biên soạn một bảng mà ông gọi là hệ thống tuần hoàn các nguyên tố theo nhóm và chuỗi.

Ý nghĩa của bảng tuần hoàn. Bảng tuần hoàn các nguyên tố có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển sau này của hóa học. Đây không chỉ là sự phân loại tự nhiên đầu tiên của các nguyên tố hóa học, cho thấy chúng tạo thành một hệ thống hài hòa và có mối liên hệ chặt chẽ với nhau mà còn là công cụ đắc lực cho những nghiên cứu sâu hơn.

8. Sự thay đổi có tính chu kỳ về tính chất của các nguyên tố hóa học. Bán kính nguyên tử và ion. Năng lượng ion hóa. Ái lực điện tử. Độ âm điện.

Sự phụ thuộc của bán kính nguyên tử vào điện tích hạt nhân của nguyên tử Z là tuần hoàn. Trong một chu kỳ, khi Z tăng, kích thước của nguyên tử có xu hướng giảm, điều này đặc biệt được quan sát thấy rõ trong các khoảng thời gian ngắn.

Khi bắt đầu xây dựng một lớp điện tử mới, ở xa hạt nhân hơn, tức là trong quá trình chuyển sang giai đoạn tiếp theo, bán kính nguyên tử sẽ tăng lên (ví dụ, so sánh bán kính của các nguyên tử flo và natri). Kết quả là, trong một nhóm con, với điện tích hạt nhân tăng dần, kích thước của các nguyên tử cũng tăng lên.

Việc mất các nguyên tử electron dẫn đến giảm kích thước hiệu dụng của nó^ và việc bổ sung các electron dư thừa dẫn đến tăng kích thước hiệu dụng của nó. Do đó, bán kính của ion (cation) tích điện dương luôn nhỏ hơn và bán kính của ion (anion) tích điện âm luôn lớn hơn bán kính của nguyên tử trung hòa điện tương ứng.

Trong một nhóm con, bán kính của các ion có cùng điện tích tăng khi điện tích hạt nhân tăng.Điều này được giải thích bằng sự gia tăng số lượng lớp điện tử và khoảng cách ngày càng tăng của các electron bên ngoài với hạt nhân.

Tính chất hóa học đặc trưng nhất của kim loại là khả năng nguyên tử của chúng dễ dàng nhường electron bên ngoài và biến thành các ion tích điện dương, trong khi phi kim thì ngược lại, có đặc điểm là có khả năng thêm electron để tạo thành ion âm. Để loại bỏ một electron khỏi nguyên tử và biến nó thành ion dương, cần phải tiêu tốn một năng lượng nào đó, gọi là năng lượng ion hóa.

Năng lượng ion hóa có thể được xác định bằng cách bắn phá các nguyên tử bằng các electron được gia tốc trong điện trường. Điện áp trường thấp nhất mà tại đó tốc độ của electron đủ để ion hóa các nguyên tử được gọi là thế ion hóa của các nguyên tử của một nguyên tố nhất định và được biểu thị bằng vôn.

Với việc tiêu tốn đủ năng lượng, hai, ba hoặc nhiều electron có thể bị loại bỏ khỏi một nguyên tử. Do đó, họ nói về thế năng ion hóa thứ nhất (năng lượng loại bỏ electron thứ nhất khỏi nguyên tử) và thế năng ion hóa thứ hai (năng lượng loại bỏ electron thứ hai)

Như đã lưu ý ở trên, các nguyên tử không chỉ có thể cho mà còn có thể nhận thêm electron. Năng lượng được giải phóng khi một electron gắn vào một nguyên tử tự do được gọi là ái lực với electron của nguyên tử. Ái lực điện tử, giống như năng lượng ion hóa, thường được biểu thị bằng vôn điện tử. Như vậy, ái lực điện tử của nguyên tử hydro là 0,75 eV, oxy - 1,47 eV, flo - 3,52 eV.

Ái lực điện tử của các nguyên tử kim loại thường gần bằng 0 hoặc âm; Từ đó suy ra rằng đối với các nguyên tử của hầu hết các kim loại, việc thêm electron là không có lợi về mặt năng lượng. Ái lực điện tử của các nguyên tử phi kim luôn dương và càng lớn thì vị trí phi kim càng gần với khí hiếm trong bảng tuần hoàn; điều này cho thấy sự gia tăng các đặc tính phi kim loại khi thời kỳ cuối kỳ đến gần.

(?)9. Liên kết hoá học. Các loại và đặc điểm cơ bản của liên kết hóa học. Điều kiện và cơ chế hình thành của nó. Phương pháp liên kết hóa trị. Hóa trị. Khái niệm về phương pháp quỹ đạo phân tử

Khi các nguyên tử tương tác với nhau, giữa chúng có thể nảy sinh liên kết hóa học, dẫn đến hình thành hệ thống đa nguyên tử ổn định - phân tử, phi phân tử, tinh thể. điều kiện hình thành liên kết hóa học là sự giảm thế năng của hệ nguyên tử tương tác.

Lý thuyết về cấu trúc hóa học. Cơ sở lý thuyết do A. M. Butlerov phát triển như sau:

Các nguyên tử trong phân tử được kết nối với nhau theo một trình tự nhất định. Việc thay đổi trình tự này dẫn đến hình thành chất mới có tính chất mới.

Sự kết hợp của các nguyên tử xảy ra theo hóa trị của chúng.

Tính chất của các chất không chỉ phụ thuộc vào thành phần của chúng mà còn phụ thuộc vào “cấu trúc hóa học” của chúng, tức là vào thứ tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử và bản chất ảnh hưởng lẫn nhau của chúng. Các nguyên tử được kết nối trực tiếp với nhau sẽ ảnh hưởng lẫn nhau mạnh mẽ nhất.

Ý tưởng về cơ chế hình thành liên kết hóa học, do Heitler và London phát triển bằng cách sử dụng ví dụ về phân tử hydro, đã được mở rộng sang các phân tử phức tạp hơn. Lý thuyết về liên kết hóa học được phát triển trên cơ sở này được gọi là phương pháp liên kết hóa trị (phương pháp BC). Phương pháp BC cung cấp lời giải thích lý thuyết về các tính chất quan trọng nhất của liên kết cộng hóa trị và giúp hiểu được cấu trúc của một số lượng lớn phân tử. Mặc dù, như chúng ta sẽ thấy dưới đây, phương pháp này hóa ra không phổ biến và trong một số trường hợp không thể mô tả chính xác cấu trúc và tính chất của các phân tử, nhưng nó vẫn đóng một vai trò lớn trong sự phát triển của lý thuyết cơ học lượng tử về hóa học. gắn kết và vẫn không mất đi tầm quan trọng của nó cho đến ngày nay. Hóa trị là một khái niệm phức tạp. Do đó, có một số định nghĩa về hóa trị, thể hiện các khía cạnh khác nhau của khái niệm này. Định nghĩa sau đây có thể được coi là tổng quát nhất: hóa trị của một nguyên tố là khả năng các nguyên tử của nó kết hợp với các nguyên tử khác theo những tỷ lệ nhất định.

Ban đầu, hóa trị của nguyên tử hydro được lấy làm đơn vị hóa trị. Hóa trị của một nguyên tố khác có thể được biểu thị bằng số lượng nguyên tử hydro tự thêm vào hoặc thay thế một nguyên tử của nguyên tố kia.

Chúng ta đã biết rằng trạng thái của các điện cực trong nguyên tử được cơ học lượng tử mô tả như một tập hợp các quỹ đạo điện tử nguyên tử (các đám mây điện tử nguyên tử); Mỗi quỹ đạo như vậy được đặc trưng bởi một tập hợp số lượng tử nguyên tử nhất định. Phương pháp MO dựa trên giả định rằng trạng thái của các electron trong phân tử cũng có thể được mô tả như một tập hợp các quỹ đạo điện tử phân tử (các đám mây điện tử phân tử), với mỗi quỹ đạo phân tử (MO) tương ứng với một tập hợp số lượng tử phân tử cụ thể. Như trong bất kỳ hệ đa electron nào khác, nguyên lý Pauli vẫn có hiệu lực trong phân tử (xem § 32), sao cho mỗi MO có thể chứa không quá hai electron, chúng phải có spin hướng ngược nhau.

Tầm quan trọng của định luật tuần hoàn đối với sự phát triển của khoa học

Dựa trên Định luật tuần hoàn, Mendeleev đã biên soạn bảng phân loại các nguyên tố hóa học - hệ thống tuần hoàn. Nó bao gồm 7 tiết và 8 nhóm.
Định luật tuần hoàn đánh dấu sự khởi đầu của giai đoạn phát triển hóa học hiện đại. Với khám phá này, người ta có thể dự đoán các nguyên tố mới và mô tả các đặc tính của chúng.
Với sự trợ giúp của Định luật tuần hoàn, khối lượng nguyên tử đã được hiệu chỉnh và hóa trị của một số nguyên tố được làm rõ; quy luật phản ánh mối liên hệ qua lại giữa các yếu tố và sự phụ thuộc lẫn nhau về tính chất của chúng. Định luật tuần hoàn đã xác nhận những quy luật tổng quát nhất về sự phát triển của tự nhiên và mở đường cho sự hiểu biết về cấu trúc của nguyên tử.

100 RUR tiền thưởng cho đơn hàng đầu tiên

Chọn loại công việc Bài tập cấp bằng Bài tập khóa học Tóm tắt Luận văn thạc sĩ Báo cáo thực hành Bài viết Báo cáo Đánh giá Bài kiểm tra Chuyên khảo Giải quyết vấn đề Kế hoạch kinh doanh Trả lời câu hỏi Công việc sáng tạo Tiểu luận Vẽ bài luận Dịch thuật Trình bày Đánh máy Khác Tăng tính độc đáo của văn bản Luận văn thạc sĩ Công việc trong phòng thí nghiệm Trợ giúp trực tuyến

Tìm hiểu giá

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. Hướng dẫn của D. I. Mendeleev trong công trình này là khối lượng nguyên tử (trọng lượng nguyên tử) của các nguyên tố. Bằng cách sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự tăng dần về trọng lượng nguyên tử của chúng, D. I. Mendeleev đã phát hiện 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 tuần hoàn theo trọng lượng nguyên tử của chúng.

Điểm mới cơ bản của Định luật tuần hoàn do D. I. Mendeleev phát hiện và xây dựng 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.

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.

Định luật tuần hoàn theo Mendeleev: “Tính chất của các vật thể đơn giản... và hợp chất của các nguyên tố phụ thuộc tuần hoàn vào độ lớn khối lượng nguyên tử của các nguyên tố đó”.

Dựa trên định luật tuần hoàn, hệ thống các yếu tố định kỳ đã được biên soạn. Trong đó, các phần tử có tính chất tương tự nhau được gộp thành các cột nhóm dọc. Trong một số trường hợp, khi đặt các nguyên tố vào Bảng tuần hoàn, cần phải phá vỡ trình tự khối lượng nguyên tử tăng dần để duy trì tính tuần hoàn lặp lại của các tính chất. Ví dụ, cần phải "trao đổi" Tellurium và iốt, cũng như argon và kali.

Tuy nhiên, ngay cả sau công trình khổng lồ và cẩn thận của các nhà hóa học để điều chỉnh trọng lượng nguyên tử, ở bốn vị trí trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố vẫn “vi phạm” trật tự sắp xếp chặt chẽ trong việc tăng khối lượng nguyên tử.

Vào thời D.I. Mendeleev, những sai lệch như vậy được coi là thiếu sót của Bảng tuần hoàn. Lý thuyết về cấu trúc nguyên tử đặt mọi thứ vào đúng vị trí của nó: các nguyên tố được định vị hoàn toàn chính xác - phù hợp với điện tích hạt nhân của chúng. Vậy làm thế nào chúng ta có thể giải thích rằng trọng lượng nguyên tử của argon lớn hơn trọng lượng nguyên tử của kali?

Trọng lượng nguyên tử của bất kỳ nguyên tố nào đều bằng trọng lượng nguyên tử trung bình của tất cả các đồng vị của nó, có tính đến độ phong phú của chúng trong tự nhiên. Tình cờ, trọng lượng nguyên tử của argon được xác định bởi đồng vị “nặng nhất” (nó được tìm thấy trong tự nhiên với số lượng lớn hơn). Ngược lại, ở kali, đồng vị “nhẹ hơn” của nó (nghĩa là đồng vị có số khối thấp hơn) chiếm ưu thế.

Lý do là Mendeleev đề xuất định luật tuần hoàn vào thời điểm người ta chưa biết gì về cấu trúc của nguyên tử. Sau khi mô hình hành tinh của nguyên tử được đề xuất vào thế kỷ 20, định luật tuần hoàn được xây dựng như sau:

“Tính chất của các nguyên tố hóa học và hợp chất phụ thuộc định kỳ vào điện tích của hạt nhân nguyên tử.”

Điện tích của hạt nhân bằng số lượng nguyên tố trong bảng tuần hoàn và số lượng electron ở lớp vỏ electron của nguyên tử. Công thức này giải thích sự “vi phạm” Định luật tuần hoàn. Trong Bảng tuần hoàn, số chu kỳ bằng số cấp điện tử trong nguyên tử, số nhóm của các nguyên tố thuộc phân nhóm chính bằng số electron ở cấp ngoài cùng.

Lý do cho sự thay đổi định kỳ về tính chất của các nguyên tố hóa học là do sự lấp đầy vỏ electron theo chu kỳ. Sau khi lấp đầy lớp vỏ tiếp theo, một giai đoạn mới bắt đầu. Những thay đổi định kỳ của các nguyên tố có thể thấy rõ ở những thay đổi về thành phần và tính chất của oxit.

Ý nghĩa khoa học của định luật tuần hoàn.

Định luật tuần hoàn giúp hệ thống hóa tính chất của các nguyên tố hóa học và hợp chất của chúng. Khi biên soạn bảng tuần hoàn, Mendeleev đã dự đoán sự tồn tại của nhiều nguyên tố chưa được khám phá, để trống cho chúng và dự đoán nhiều tính chất của các nguyên tố chưa được khám phá, điều này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát hiện ra chúng. Lần đầu tiên trong số này diễn ra sau đó bốn năm. Nguyên tố mà Mendeleev để lại vị trí và tính chất, trọng lượng nguyên tử mà ông dự đoán, đột nhiên xuất hiện! Nhà hóa học trẻ người Pháp Lecoq de Boisbaudran đã gửi thư tới Viện Hàn lâm Khoa học Paris. Nó nói rằng:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Nhưng điều tuyệt vời nhất vẫn chưa đến. Mendeleev dự đoán, trong khi vẫn chừa chỗ cho nguyên tố này, rằng mật độ của nó phải là 5,9. Và Boisbaudran khẳng định: nguyên tố mà ông phát hiện ra có mật độ 4,7. Mendeleev, người thậm chí chưa bao giờ nhìn thấy nguyên tố mới - điều này càng khiến mọi người ngạc nhiên hơn - đã tuyên bố rằng nhà hóa học người Pháp đã phạm sai lầm trong tính toán của mình. Nhưng Boisbaudran cũng tỏ ra cứng đầu: ông khẳng định mình đúng. Một lát sau, sau những phép đo bổ sung, người ta thấy rõ: Mendeleev đã đúng vô điều kiện. Boisbaudran đặt tên cho nguyên tố đầu tiên lấp đầy chỗ trống trên bàn gali để vinh danh quê hương nước Pháp. Và khi đó không ai nghĩ đến việc đặt cho ông cái tên đã tiên đoán sự tồn tại của nguyên tố này, người đã một lần và mãi mãi định trước con đường phát triển của hóa học. Các nhà khoa học thế kỷ 20 đã làm điều này. Một nguyên tố được các nhà vật lý Liên Xô phát hiện mang tên Mendeleev.

Nhưng công lao to lớn của Mendeleev không chỉ nằm ở việc khám phá ra những điều mới mẻ.

Mendeleev đã phát hiện ra một quy luật mới của tự nhiên. Thay vì các chất rời rạc, không liên kết với nhau, khoa học phải đối mặt với một hệ thống hài hòa duy nhất hợp nhất tất cả các yếu tố của Vũ trụ thành một tổng thể duy nhất; các nguyên tử bắt đầu được coi là:

1. được kết nối hữu cơ với nhau theo một mô hình chung,

2. phát hiện sự chuyển đổi từ những thay đổi về lượng trong trọng lượng nguyên tử sang những thay đổi về chất trong hóa học của chúng. cá tính,

3. chỉ ra rằng sự đối lập giữa tính chất kim loại và phi kim của nguyên tử không phải là tuyệt đối như người ta nghĩ trước đây mà chỉ là tương đối.

Việc phát hiện ra mối liên hệ lẫn nhau giữa tất cả các nguyên tố, giữa các tính chất vật lý và hóa học của chúng đã đặt ra một vấn đề khoa học và triết học có tầm quan trọng to lớn: mối liên hệ lẫn nhau này, sự thống nhất này phải được giải thích.

Nghiên cứu của Mendeleev đã cung cấp một nền tảng vững chắc và đáng tin cậy cho những nỗ lực giải thích cấu trúc của nguyên tử: sau khi phát hiện ra định luật tuần hoàn, người ta thấy rõ rằng nguyên tử của mọi nguyên tố phải được cấu tạo “theo một sơ đồ duy nhất”, rằng cấu trúc của chúng phải phản ánh tính chất tuần hoàn của các nguyên tố.

Chỉ có mô hình nguyên tử đó mới có quyền được công nhận và phát triển, điều này sẽ đưa khoa học đến gần hơn với việc tìm hiểu bí ẩn về vị trí của nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Các nhà khoa học vĩ đại nhất của thế kỷ chúng ta, khi giải được bài toán lớn này, đã tiết lộ cấu trúc của nguyên tử - do đó định luật Mendeleev có tác động rất lớn đến sự phát triển của mọi kiến thức hiện đại về bản chất của vật chất.

Tất cả những thành công của hóa học hiện đại, những thành công của vật lý nguyên tử và hạt nhân, bao gồm cả năng lượng hạt nhân và sự tổng hợp các nguyên tố nhân tạo, chỉ có thể thực hiện được nhờ định luật tuần hoàn. Đổi lại, những thành công của vật lý nguyên tử, sự xuất hiện của các phương pháp nghiên cứu mới và sự phát triển của cơ học lượng tử đã mở rộng và đào sâu bản chất của định luật tuần hoàn.

Trong thế kỷ qua, định luật Mendeleev - một quy luật thực sự của tự nhiên - không những không trở nên lỗi thời và không mất đi ý nghĩa của nó. Ngược lại, sự phát triển của khoa học đã cho thấy ý nghĩa của nó vẫn chưa được hiểu và hoàn thiện đầy đủ, nó rộng hơn nhiều so với những gì người tạo ra nó có thể tưởng tượng, hơn những gì các nhà khoa học cho đến gần đây vẫn nghĩ. Gần đây người ta đã chứng minh rằng không chỉ cấu trúc của lớp vỏ electron bên ngoài của nguyên tử mà cả cấu trúc tinh tế của hạt nhân nguyên tử cũng tuân theo định luật tuần hoàn. Rõ ràng, những mô hình chi phối thế giới phức tạp và phần lớn bị hiểu lầm của các hạt cơ bản cũng có tính chất tuần hoàn ở cốt lõi của chúng.

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.

Định luật tuần hoàn của D.I. Mendeleev có tầm quan trọng đặc biệt lớn. Ông đã đặt nền móng cho hóa học hiện đại và biến nó thành một ngành khoa học thống nhất, thống nhất. Các yếu tố bắt đầu được xem xét trong mối quan hệ, tùy thuộc vào vị trí của chúng trong bảng tuần hoàn. Hóa học đã không còn là một khoa học mô tả. Với việc khám phá ra định luật tuần hoàn, khả năng nhìn xa trông rộng của khoa học đã trở nên khả thi trong đó. Có thể dự đoán và mô tả các nguyên tố mới và hợp chất của chúng. Một ví dụ điển hình về điều này là dự đoán của D.I. Mendeleev về sự tồn tại của các nguyên tố chưa được khám phá vào thời của ông, trong đó có ba nguyên tố - Ga, Sc, Ge - ông đã đưa ra mô tả chính xác về tính chất của chúng.

Dựa trên định luật D.I. Mendeleev, tất cả các ô trống trong hệ thống của ông từ Z=1 đến Z=92 đều được lấp đầy và các nguyên tố siêu urani được phát hiện. Và ngày nay định luật này đóng vai trò là kim chỉ nam cho việc khám phá hoặc tạo ra các nguyên tố hóa học mới một cách nhân tạo. Do đó, theo định luật tuần hoàn, có thể lập luận rằng nếu nguyên tố Z=114 được tổng hợp thì nó sẽ là chất tương tự của chì (ekaslead), nếu nguyên tố Z=118 được tổng hợp thì nó sẽ là khí hiếm (ekaradon).

Nhà khoa học người Nga N.A. Morozov vào những năm 80 của thế kỷ 19 đã dự đoán sự tồn tại của các loại khí hiếm, sau đó được phát hiện. Trong bảng tuần hoàn, chúng hoàn thành các chu kỳ và tạo thành nhóm chính của nhóm VII. D.I. Mendeleev viết: “Trước định luật tuần hoàn, các nguyên tố chỉ đại diện cho những hiện tượng ngẫu nhiên rời rạc của tự nhiên; không có lý do gì để mong đợi bất kỳ cái mới nào, và những cái được tìm thấy lại là một điều mới lạ hoàn toàn bất ngờ. Định luật tuần hoàn là định luật đầu tiên cho phép người ta có thể nhìn thấy những nguyên tố chưa được khám phá ở một khoảng cách mà tầm nhìn không được định luật này hỗ trợ đã không thể đạt tới cho đến lúc đó.”

Định luật tuần hoàn đóng vai trò là cơ sở để điều chỉnh khối lượng nguyên tử của các nguyên tố. Khối lượng nguyên tử của 20 nguyên tố đã được D.I. Mendeleev hiệu chỉnh, sau đó các nguyên tố này chiếm vị trí trong bảng tuần hoàn.

Trên cơ sở định luật tuần hoàn và hệ tuần hoàn của D.I. Mendeleev, học thuyết về cấu trúc nguyên tử nhanh chóng phát triển. Nó tiết lộ ý nghĩa vật lý của định luật tuần hoàn và giải thích sự sắp xếp của các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Tính đúng đắn của học thuyết về cấu trúc nguyên tử luôn được xác minh bằng định luật tuần hoàn. Đây là một ví dụ khác. Năm 1921, N. Bohr đã chỉ ra rằng nguyên tố Z = 72, sự tồn tại của nguyên tố này đã được D. I. Mendeleev dự đoán vào năm 1870 (ekabor), phải có cấu trúc nguyên tử tương tự như nguyên tử zirconium (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2; và Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), và do đó nó nên được tìm kiếm trong số các khoáng vật zirconi. Theo lời khuyên này, năm 1922, nhà hóa học người Hungary D. Hevesy và nhà khoa học người Hà Lan D. Coster đã phát hiện ra nguyên tố Z=72 trong quặng zirconium của Na Uy, gọi nó là hafnium (từ tên Latin của Copenhagen, nơi phát hiện ra nguyên tố này). . Đây là thắng lợi lớn nhất của lý thuyết cấu trúc nguyên tử: dựa trên cấu trúc của nguyên tử, vị trí của một nguyên tố trong tự nhiên đã được dự đoán.

Việc nghiên cứu cấu trúc nguyên tử đã dẫn đến việc khám phá ra năng lượng nguyên tử và việc sử dụng nó cho nhu cầu của con người. Chúng ta có thể nói rằng định luật tuần hoàn là nguồn gốc cơ bản của mọi khám phá về hóa học và vật lý trong thế kỷ 20. Ông đóng một vai trò nổi bật trong sự phát triển của các ngành khoa học tự nhiên khác liên quan đến hóa học.

Luật và hệ thống định kỳ làm nền tảng cho giải pháp cho các vấn đề hiện đại trong khoa học và công nghiệp hóa học. Có tính đến hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học của D.I. Mendeleev, công việc đang được tiến hành để thu được vật liệu polymer và chất bán dẫn mới, hợp kim chịu nhiệt, các chất có đặc tính xác định, sử dụng năng lượng hạt nhân, sử dụng ruột Trái đất và Vũ trụ.

Bảng tuần hoàn các nguyên tố có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển sau này của hóa học.

Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907)

Đây không chỉ là sự phân loại tự nhiên đầu tiên của các nguyên tố hóa học, cho thấy chúng tạo thành một hệ thống hài hòa và có mối liên hệ chặt chẽ với nhau mà còn trở thành công cụ đắc lực cho các nghiên cứu tiếp theo.

Vào thời điểm Mendeleev biên soạn bảng của mình dựa trên định luật tuần hoàn mà ông đã khám phá ra, nhiều nguyên tố vẫn chưa được biết đến. Vì vậy, nguyên tố scandium ở thời kỳ thứ tư vẫn chưa được biết đến. Về khối lượng nguyên tử, titan đứng sau canxi, nhưng titan không thể xếp ngay sau canxi, vì nó sẽ rơi vào nhóm thứ ba, trong khi titan tạo thành oxit cao hơn và theo các tính chất khác, nó nên được xếp vào nhóm thứ tư . Vì vậy, Mendeleev đã bỏ qua một ô, tức là ông để lại khoảng trống giữa canxi và titan. Trên cơ sở tương tự, trong thời kỳ thứ tư, hai tế bào tự do còn lại giữa kẽm và asen, lúc này bị chiếm giữ bởi các nguyên tố gali và germani. Vẫn còn ghế trống ở các hàng khác. Mendeleev không chỉ bị thuyết phục rằng phải có những nguyên tố chưa được biết đến sẽ lấp đầy những không gian này, mà ông còn dự đoán trước tính chất của những nguyên tố đó dựa trên vị trí của chúng trong số những nguyên tố khác trong bảng tuần hoàn. Ông đã đặt tên ekabor cho một trong số chúng, trong tương lai nó sẽ chiếm vị trí giữa canxi và titan (vì tính chất của nó được cho là giống boron); hai loại còn lại, có khoảng trống trong bảng giữa kẽm và asen, được đặt tên là eka-nhôm và eca-silicon.

Trong 15 năm tiếp theo, những dự đoán của Mendeleev đã được xác nhận một cách xuất sắc: cả ba nguyên tố được mong đợi đều đã được phát hiện. Đầu tiên, nhà hóa học người Pháp Lecoq de Boisbaudran đã phát hiện ra gali, chất có tất cả các đặc tính của eka-nhôm; sau đó, ở Thụy Điển, L. F. Nilsson đã phát hiện ra scandium, chất có đặc tính của ekaboron, và cuối cùng, vài năm sau ở Đức, K. A. Winkler đã phát hiện ra một nguyên tố mà ông gọi là germanium, hóa ra giống hệt ekasilicon.

Để đánh giá độ chính xác đáng kinh ngạc trong tầm nhìn xa của Mendeleev, chúng ta hãy so sánh các đặc tính của eca-silicon được ông dự đoán vào năm 1871 với các đặc tính của germanium được phát hiện vào năm 1886:

Việc phát hiện ra gali, scandium và germani là thắng lợi vĩ đại nhất của định luật tuần hoàn.

Hệ thống tuần hoàn cũng có tầm quan trọng lớn trong việc thiết lập hóa trị và khối lượng nguyên tử của một số nguyên tố. Do đó, nguyên tố berili từ lâu đã được coi là chất tương tự của nhôm và oxit của nó được gán công thức. Dựa trên thành phần phần trăm và công thức dự kiến của oxit berili, khối lượng nguyên tử của nó được coi là 13,5. Bảng tuần hoàn đã chỉ ra rằng berili chỉ có một vị trí trong bảng, đó là ở trên magie, do đó oxit của nó phải có công thức , cho khối lượng nguyên tử của berili bằng 10. Kết luận này nhanh chóng được xác nhận bằng việc xác định khối lượng nguyên tử của berili từ mật độ hơi của clorua của nó.

Chính xác Và hiện nay, định luật tuần hoàn vẫn là sợi chỉ và nguyên lý chỉ đạo của hóa học. Trên cơ sở đó, các nguyên tố transuranium nằm trong bảng tuần hoàn sau uranium đã được tạo ra một cách nhân tạo trong những thập kỷ gần đây. Một trong số chúng - nguyên tố số 101, thu được lần đầu tiên vào năm 1955 - được đặt tên là mendelevium để vinh danh nhà khoa học vĩ đại người Nga.

Việc phát hiện ra định luật tuần hoàn và tạo ra hệ thống các nguyên tố hóa học có tầm quan trọng lớn không chỉ đối với hóa học mà còn đối với triết học, đối với toàn bộ sự hiểu biết của chúng ta về thế giới. Mendeleev đã chỉ ra rằng các nguyên tố hóa học tạo thành một hệ thống hài hòa, dựa trên quy luật cơ bản của tự nhiên. Đây là sự thể hiện quan điểm của phép biện chứng duy vật về mối quan hệ qua lại, phụ thuộc lẫn nhau của các hiện tượng tự nhiên. Tiết lộ mối quan hệ giữa tính chất của các nguyên tố hóa học và khối lượng nguyên tử của chúng, định luật tuần hoàn là sự xác nhận xuất sắc về một trong những quy luật phổ quát về sự phát triển của tự nhiên - quy luật chuyển đổi lượng thành chất.

Sự phát triển tiếp theo của khoa học khiến cho việc hiểu cấu trúc của vật chất trở nên khả thi, dựa trên định luật tuần hoàn, sâu sắc hơn nhiều so với thời kỳ Mendeleev còn sống.

Ngược lại, lý thuyết về cấu trúc nguyên tử được phát triển vào thế kỷ 20 đã mang lại cho định luật tuần hoàn và hệ tuần hoàn các nguyên tố một sự hiểu biết mới, sâu sắc hơn. Những lời tiên tri của Mendeleev đã được xác nhận một cách xuất sắc: “Định luật tuần hoàn không bị đe dọa hủy diệt mà chỉ hứa hẹn kiến trúc thượng tầng và sự phát triển”.

Bảng tuần hoàn các nguyên tố có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển sau này của hóa học.

Việc phát hiện ra gali, scandium và germani là thắng lợi vĩ đại nhất của định luật tuần hoàn.

Hệ thống tuần hoàn cũng có tầm quan trọng lớn trong việc thiết lập hóa trị và khối lượng nguyên tử của một số nguyên tố. Do đó, nguyên tố berili từ lâu đã được coi là chất tương tự của nhôm và oxit của nó được gán công thức. Dựa trên thành phần phần trăm và công thức dự kiến của oxit berili, khối lượng nguyên tử của nó được coi là 13,5. Bảng tuần hoàn đã chỉ ra rằng berili chỉ có một vị trí trong bảng, đó là ở trên magie, do đó oxit của nó phải có công thức cho khối lượng nguyên tử của berili bằng 10. Kết luận này nhanh chóng được xác nhận bằng việc xác định khối lượng nguyên tử của berili từ mật độ hơi của clorua của nó.

Chính xác<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.

Và hiện nay, định luật tuần hoàn vẫn là sợi chỉ và nguyên lý chỉ đạo của hóa học. Trên cơ sở đó, các nguyên tố transuranium nằm trong bảng tuần hoàn sau uranium đã được tạo ra một cách nhân tạo trong những thập kỷ gần đây. Một trong số chúng - nguyên tố số 101, thu được lần đầu tiên vào năm 1955 - được đặt tên là mendelevium để vinh danh nhà khoa học vĩ đại người Nga.

Điều kiện tiên quyết cho việc phát hiện ra Định luật Tuần hoàn là các quyết định của Đại hội các nhà hóa học quốc tế tại thành phố Karlsruhe vào năm 1860, khi khoa học nguyên tử-phân tử cuối cùng đã được thành lập và các định nghĩa thống nhất đầu tiên về các khái niệm phân tử và nguyên tử cũng vậy. là trọng lượng nguyên tử, mà ngày nay chúng ta gọi là khối lượng nguyên tử tương đối, đã được thực hiện.

D.I. Mendeleev trong khám phá của mình đã dựa vào những điểm xuất phát được xây dựng rõ ràng:

Đặc tính chung không thay đổi của nguyên tử của tất cả các nguyên tố hóa học là khối lượng nguyên tử của chúng;

Tính chất của các nguyên tố phụ thuộc vào khối lượng nguyên tử của chúng;

Hình thức phụ thuộc này là tuần hoàn.

Các điều kiện tiên quyết được thảo luận ở trên có thể được gọi là khách quan, nghĩa là không phụ thuộc vào tính cách của nhà khoa học, vì chúng được xác định bởi sự phát triển lịch sử của hóa học với tư cách là một khoa học.

III Định luật tuần hoàn và Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Mendeleev khám phá ra Định luật tuần hoàn.

Phiên bản đầu tiên của Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học được D. I. 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.

Hướng dẫn của D. I. Mendeleev trong công trình này là khối lượng nguyên tử (trọng 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”. Hạt nhân bao gồm các proton và neutron. Số lượng proton và neutron trong hạt nhân của hầu hết các nguyên tố là gần như nhau, do đó trọng lượng nguyên tử tăng gần giống như số lượng proton trong hạt nhân (điện tích hạt nhân Z) tăng.

Điểm mới cơ bản của Định luật tuần hoàn là như sau:

Trong tất cả những nỗ lực trước đây nhằm xác định mối quan hệ giữa các nguyên tố, các nhà nghiên cứu khác đã tìm cách tạo ra một bức tranh hoàn chỉnh trong đó không còn chỗ cho những nguyên 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 còn trống. Điều này giúp có thể dự đoán sự tồn tại của các nguyên tố vẫn chưa được biết đến.

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 chính xác tính chất của chúng! D.I. Mendeleev đã dự đoán chính xác tính chất của nguyên tố mà ông gọi là “eka-silicon”. 16 năm sau, nguyên tố này quả thực đã được nhà hóa học người Đức Winkler phát hiện và đặt tên là germanium.

So sánh các tính chất do D.I. Mendeleev dự đoán cho nguyên tố “eka-silicon” chưa được khám phá với các tính chất của nguyên tố germanium (Ge). Trong Bảng tuần hoàn hiện đại, germani chiếm vị trí của "eka-silicon".

Tài sản

Được D.I. Mendeleev dự đoán về "eka-silicon" vào năm 1870

Được xác định cho germanium Ge, được phát hiện vào năm 1886

Màu sắc, hình dáng

màu nâu

nâu nhạt

Trọng lượng nguyên tử

72,59

Mật độ (g/cm3)

5,5

5,35

Công thức oxit

XO2

GeO2

Công thức clorua

XCl4

GeCl4

Mật độ clorua (g/cm3)

1,9

1,84

Theo cách tương tự, các đặc tính của “eka-nhôm” (nguyên tố gali Ga, được phát hiện năm 1875) và “eka-boron” (nguyên tố scandium Sc, được phát hiện năm 1879) đã được D.I. Mendeleev xác nhận một cách xuất sắc.

Sau đó, các nhà khoa học trên khắp thế giới đã thấy rõ rằng Bảng tuần hoàn của D. I. Mendeleev không chỉ đơn giản là hệ thống hóa các nguyên tố mà còn là sự biểu đạt bằng đồ họa của định luật cơ bản của tự nhiên - Định luật tuần hoàn.

Cấu trúc của bảng tuần hoàn.

Dựa trên Định luật tuần hoàn của D.I. Mendeleev đã tạo ra Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, bao gồm 7 tiết và 8 nhóm (phiên bản ngắn hạn của bảng). Hiện nay, phiên bản dài hạn của Hệ thống tuần hoàn thường được sử dụng nhiều hơn (7 tiết, 8 nhóm, các nguyên tố lanthanide và Actinide được trình bày riêng).

Dấu chấm là các hàng ngang của bảng, chúng được chia thành nhỏ và lớn. Trong các chu kỳ nhỏ có 2 nguyên tố (chu kỳ 1) hoặc 8 nguyên tố (chu kỳ 2, 3), trong các chu kỳ lớn - 18 nguyên tố (chu kỳ 4, 5) hoặc 32 nguyên tố (chu kỳ 6, 5) thời kỳ 7). Mỗi thời kỳ bắt đầu bằng một kim loại điển hình và kết thúc bằng một phi kim (halogen) và một khí hiếm.

Các nhóm là các chuỗi nguyên tố theo chiều dọc, chúng được đánh số bằng các chữ số La Mã từ I đến VIII và các chữ cái tiếng Nga A và B. Phiên bản ngắn hạn của Hệ tuần hoàn bao gồm các nhóm con của các nguyên tố (chính và phụ).

Nhóm con là một tập hợp các phần tử tương tự về mặt hóa học vô điều kiện; thường các phần tử của một nhóm con có trạng thái oxy hóa cao nhất tương ứng với số nhóm.

Trong nhóm A, tính chất hóa học của các nguyên tố có thể thay đổi trong phạm vi rộng từ phi kim đến kim loại (ví dụ, trong phân nhóm chính của nhóm V, nitơ là phi kim và bismuth là kim loại).

Trong bảng tuần hoàn, các kim loại điển hình nằm ở nhóm IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) và IIIA (In, Tl). Phi kim nằm trong các nhóm VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) và IIIA (B). Một số nguyên tố thuộc nhóm A (beryllium Be, nhôm Al, germanium Ge, antimon Sb, polonium Po và các nguyên tố khác), cũng như nhiều nguyên tố thuộc nhóm B thể hiện cả tính chất kim loại và phi kim loại (hiện tượng lưỡng tính).

Đối với một số nhóm, tên nhóm được sử dụng: IA (Li-Fr) - kim loại kiềm, IIA (Ca-Ra) - kim loại kiềm thổ, VIA (O-Po) - chalcogens, VIIA (F-At) - halogen, VIIIA ( He-Rn ) - khí hiếm. Dạng bảng tuần hoàn được đề xuất bởi D.I. Mendeleev, được gọi là chu kỳ ngắn hay cổ điển. Hiện nay, một dạng khác của Bảng tuần hoàn được sử dụng rộng rãi hơn - dạng dài hạn.

Định luật tuần hoàn D.I. Mendeleev và Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học đã trở thành nền tảng của hóa học hiện đại. Khối lượng nguyên tử tương đối được đưa ra theo Bảng quốc tế năm 1983. Đối với các nguyên tố 104-108, số khối của các đồng vị tồn tại lâu nhất được cho trong ngoặc vuông. Tên và ký hiệu của các phần tử trong ngoặc đơn thường không được chấp nhận.

IV Định luật tuần hoàn và cấu trúc của nguyên tử.

Thông tin cơ bản về cấu trúc của nguyên tử.

Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà vật lý đã chứng minh rằng nguyên tử là một hạt phức tạp và bao gồm các hạt (cơ bản) đơn giản hơn. Được phát hiện:

tia cathode (nhà vật lý người Anh J. J. Thomson, 1897), các hạt của nó được gọi là electron e− (mang một điện tích âm);

tính phóng xạ tự nhiên của các nguyên tố (các nhà khoa học Pháp - nhà hóa học phóng xạ A. Becquerel và M. Sklodowska-Curie, nhà vật lý Pierre Curie, 1896) và sự tồn tại của hạt α (hạt nhân helium 4He2+);

sự hiện diện của một hạt nhân tích điện dương ở trung tâm nguyên tử (nhà vật lý và hóa học phóng xạ người Anh E. Rutherford, 1911);

sự biến đổi nhân tạo của nguyên tố này thành nguyên tố khác, ví dụ nitơ thành oxy (E. Rutherford, 1919). Từ hạt nhân nguyên tử của một nguyên tố (nitơ - trong thí nghiệm của Rutherford), khi va chạm với hạt α, hạt nhân của nguyên tử của một nguyên tố khác (oxy) và một hạt mới mang điện tích dương đơn vị và gọi là proton ( hạt nhân p+, 1H) được hình thành.

sự hiện diện trong hạt nhân nguyên tử của các hạt trung hòa điện - neutron n0 (nhà vật lý người Anh J. Chadwick, 1932).

Theo kết quả nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng nguyên tử của mỗi nguyên tố (trừ 1H) chứa proton, neutron và electron, với các proton và neutron tập trung ở hạt nhân nguyên tử và các electron ở ngoại vi của nó (trong lớp vỏ electron) .

Số proton trong hạt nhân bằng số electron ở lớp vỏ nguyên tử và tương ứng với số thứ tự của nguyên tố này trong Bảng tuần hoàn.

Lớp vỏ electron của nguyên tử là một hệ thống phức tạp. Nó được chia thành các lớp con với năng lượng khác nhau (mức năng lượng); lần lượt, các cấp độ được chia thành các cấp độ phụ và các cấp độ phụ bao gồm các quỹ đạo nguyên tử, có thể khác nhau về hình dạng và kích thước (ký hiệu bằng các chữ cái s, p, d, f, v.v.).

Vì vậy, đặc điểm chính của nguyên tử không phải là khối lượng nguyên tử mà là độ lớn điện tích dương của hạt nhân. Đây là một đặc tính tổng quát và chính xác hơn của một nguyên tử, và do đó là một nguyên tố. Tất cả các tính chất của nguyên tố và vị trí của nó trong bảng tuần hoàn phụ thuộc vào độ lớn điện tích dương của hạt nhân nguyên tử. Do đó, số nguyên tử của một nguyên tố hóa học trùng với điện tích hạt nhân nguyên tử của nó. Bảng tuần hoàn các nguyên tố là sự biểu diễn bằng đồ họa của định luật tuần hoàn và phản ánh cấu trúc nguyên tử của các nguyên tố.

Lý thuyết cấu trúc nguyên tử giải thích những thay đổi định kỳ về tính chất của các nguyên tố. Sự tăng điện tích dương của hạt nhân nguyên tử từ 1 lên 110 dẫn đến sự lặp lại định kỳ của các thành phần cấu trúc của mức năng lượng bên ngoài trong nguyên tử. Và vì tính chất của các nguyên tố chủ yếu phụ thuộc vào số lượng electron ở cấp độ bên ngoài nên chúng cũng lặp lại theo chu kỳ. Đây là ý nghĩa vật lý của định luật tuần hoàn.

Mỗi thời kỳ trong hệ thống tuần hoàn bắt đầu bằng các nguyên tố có nguyên tử ở cấp độ bên ngoài có một electron s (cấp bên ngoài không hoàn chỉnh) và do đó thể hiện các tính chất tương tự - chúng dễ dàng nhường các electron hóa trị, xác định tính chất kim loại của chúng. Đây là những kim loại kiềm - Li, Na, K, Rb, Cs.

Chu kỳ kết thúc với các nguyên tố có nguyên tử ở cấp độ bên ngoài chứa 2 (s2) electron (trong chu kỳ đầu tiên) hoặc 8 (s2p6) electron (trong tất cả các giai đoạn tiếp theo), nghĩa là chúng có cấp độ bên ngoài hoàn chỉnh. Đây là các khí hiếm He, Ne, Ar, Kr, Xe có tính chất trơ.