Felfedezte az elemek periódusos rendszerét. Dmitrij Ivanovics Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus törvénye

Bevezetés

A periódusos törvény és D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszere a modern kémia alapja. Olyan tudományos törvényszerűségekre hivatkoznak, amelyek a természetben valóban létező jelenségeket tükrözik, ezért soha nem veszítik el jelentőségüket.

A periodikus törvény és az ennek alapján a természettudomány és a technika különböző területein tett felfedezések az emberi elme legnagyobb diadala, bizonyítéka a természet legtitkosabb titkaiba való egyre mélyebb behatolásnak, a természet sikeres átalakulásának az ember javára. .

Ritkán fordul elő, hogy egy tudományos felfedezés valami teljesen váratlan, szinte mindig előre látható, de a következő generációknak, akik minden kérdésre bevált választ adnak, gyakran nehéz felmérni, hogy ez milyen nehézségekbe került elődeiknek. DI. Mengyelejev.

Cél: A periódusos rendszer fogalmának és az elemek periodikus törvényének, a periódusos törvénynek és annak igazolásának jellemzése, a periódusos rendszer szerkezeteinek: részcsoportok, periódusok és csoportok jellemzése. Tanulmányozni a periodikus törvény és a periodikus elemrendszer felfedezésének történetét.

Feladatok: Tekintse át a periodikus törvény és a periódusrendszer felfedezésének történetét! Határozza meg a periodikus törvényt és a periódusos rendszert! Elemezze a periodikus törvényt és annak okát! A periódusos rendszer felépítése: alcsoportok, periódusok és csoportok.

A periodikus törvény és a kémiai elemek periodikus rendszerének felfedezésének története

Az atom-molekuláris elmélet érvényesülését a 19-19. század fordulóján az ismert kémiai elemek számának gyors növekedése kísérte. Csak a 19. század első évtizedében 14 új elemet fedeztek fel. A rekorder a felfedezők között Humphrey Davy angol kémikus volt, aki egy év alatt 6 új egyszerű anyagot (nátrium, kálium, magnézium, kalcium, bárium, stroncium) nyert elektrolízissel. 1830-ra pedig az ismert elemek száma elérte az 55-öt.

Ilyen sok, tulajdonságaikban heterogén elem létezése zavarba ejtette a kémikusokat, és megkövetelte az elemek rendezését és rendszerezését. Sok tudós keresett mintákat az elemek listájában, és elért némi előrelépést. Három legjelentősebb munka vitatta a periodikus törvény D.I. általi felfedezésének elsőbbségét. Mengyelejev.

1860-ban került sor az első Nemzetközi Kémiai Kongresszusra, amely után világossá vált, hogy a kémiai elem fő jellemzője az atomtömeg. B. de Chancourtua francia tudós 1862-ben rendezte először az elemeket atomtömegek növekvő sorrendjében, és egy henger körül spirálba helyezte őket. A spirál minden egyes menete 16 elemet tartalmazott, a hasonló elemek általában függőleges oszlopokba estek, bár jelentős eltéréseket észleltek. De Chancourtois munkásságát nem vették észre, de eredményesnek bizonyult az az ötlete, hogy az elemeket atomtömegek szerint növekvő sorrendbe rendezze.

Két évvel később pedig ettől a gondolattól vezérelve John Newlands angol kémikus táblázat formájában helyezte el az elemeket, és észrevette, hogy az elemek tulajdonságai hét számonként periodikusan ismétlődnek. Például a klór tulajdonságaiban hasonló a fluorhoz, a kálium a nátriumhoz, a szelén a kénhez stb. Newlands ezt a mintát "oktávok törvényének" nevezte, gyakorlatilag megelőzve a periódus fogalmát. Newlands azonban ragaszkodott ahhoz, hogy a periódus hossza (héttel egyenlő) változatlan maradjon, így táblázata nemcsak szabályos mintákat tartalmaz, hanem véletlenszerű párokat is (kobalt - klór, vas - kén és szén - higany).

De Lothar Meyer német tudós 1870-ben ábrázolta az elemek atomtérfogatának függését az atomtömegüktől, és határozott periodikus függést talált, és az időszak hossza nem esett egybe az oktávok törvényével, és változó volt.

Mindezekben a munkákban sok közös vonás van. De Chancourtois, Newlands és Meyer felfedezték az elemek tulajdonságaiban bekövetkező változások periodikusságának megnyilvánulását atomtömegük függvényében. De nem tudtak minden elemből egységes periodikus rendszert létrehozni, mivel sok elem nem találta meg a helyét az általuk felfedezett mintákban. Ezeknek a tudósoknak sem sikerült komoly következtetéseket levonniuk megfigyeléseikből, bár úgy érezték, hogy az elemek atomsúlya közötti számos összefüggés valamilyen általános törvény megnyilvánulása.

Ezt az általános törvényt a nagy orosz kémikus, Dmitrij Ivanovics Mengyelejev fedezte fel 1869-ben. Mengyelejev az időszakos törvényt a következő főbb rendelkezések formájában fogalmazta meg:

1. Az atomtömeg szerint elrendezett elemek a tulajdonságok külön periodicitását képviselik.

2. Sokkal több ismeretlen egyszerű test felfedezésére kell számítanunk, például Al-hoz és Si-hez hasonló, 65-75 atomtömegű elemek.

3. Egy elem atomtömegének értéke olykor analógiái ismeretében korrigálható.

Néhány analógiát az atomok tömegének nagysága tár fel. Az első álláspont már Mengyelejev előtt ismert volt, de ő adta neki az univerzális törvény jellegét, megjósolta ennek alapján a még fel nem fedezett elemek létezését, megváltoztatta számos elem atomsúlyát és elrendezve egyes elemeket a táblázatban. atomtömegükkel ellentétben, de tulajdonságaikkal teljes összhangban.(főleg vegyérték). A fennmaradó rendelkezéseket csak Mengyelejev fedezte fel, és logikus következményei a periodikus törvényből

E következmények helyességét a következő két évtizedben számos kísérlet igazolta, és lehetővé tette, hogy a periodikus törvényről mint szigorú természeti törvényről beszéljünk.

E rendelkezések felhasználásával Mengyelejev összeállította az elemek periódusos rendszerének saját verzióját. Az elemtáblázat első vázlata 1869. február 17-én (az új stílus szerint március 1-jén) jelent meg.

1869. március 6-án pedig Mensutkin professzor az Orosz Kémiai Társaság ülésén hivatalosan bejelentette Mengyelejev felfedezését.

A tudós szájába a következő vallomást adták: Álmomban egy asztalt látok, ahol minden elem szükség szerint van elrendezve. Felébredtem, azonnal felírtam egy papírra - csak egy helyen derült ki később a szükséges módosításról. Milyen egyszerű minden a legendákban! A fejlesztés és korrekció több mint 30 évig tartott a tudós életéből.

A periodikus törvény felfedezésének folyamata tanulságos, és maga Mengyelejev is így beszélt róla: „Akaratlanul is felmerült az a gondolat, hogy a tömeg és a kémiai tulajdonságok között összefüggésnek kell lennie. És mivel egy anyag tömege, bár nem abszolút, hanem csak relatív, végül az atomok tömegének formájában fejeződik ki, funkcionális összefüggést kell keresni az elemek egyedi tulajdonságai és atomsúlya között. Nem lehet bármit is keresni, legalábbis gombát vagy valamilyen függőséget, csak nézni és próbálkozni. Elkezdtem tehát külön-külön kártyákra válogatni az elemeket atomsúlyukkal és alapvető tulajdonságaikkal, hasonló elemeket és közeli atomtömegeket, amiből gyorsan arra a következtetésre jutottam, hogy az elemek tulajdonságai periodikus függésben vannak az atomtömegüktől, ráadásul kétséges. sok kétértelműség, egy percig sem kételkedtem a levont következtetés általánosságában, hiszen lehetetlen beismerni egy balesetet.

A legelső periódusos rendszerben a kalciumig bezárólag minden elem ugyanaz, mint a modern táblázatban, a nemesgázok kivételével. Ez látható D.I. cikkének oldalrészletéből. Mengyelejev, amely az elemek periodikus rendszerét tartalmazza.

Az atomtömeg növelésének elve alapján a kalcium után következő elemnek a vanádiumnak (A = 51), a krómnak (A = 52) és a titánnak (A = 52) kellett volna lennie. Mengyelejev azonban kérdőjelet tett a kalcium után, majd a titánt helyezte el, 52-ről 50-re változtatva az atomtömeget. Az A = 45 atomtömeget, amely a kalcium és a titán atomtömegének számtani átlaga, egy ismeretlen elemhez rendelték. kérdőjel jelzi. Aztán a cink és az arzén között Mengyelejev helyet hagyott két olyan elemnek, amelyeket még nem fedeztek fel egyszerre. Ráadásul a jód elé tellúrt helyezett, bár az utóbbinak kisebb az atomtömege. Az elemek ilyen elrendezése mellett a táblázat összes vízszintes sora csak hasonló elemeket tartalmazott, és egyértelműen megmutatkozott az elemek tulajdonságainak változásának periodikussága.

A következő két évben Mengyelejev jelentősen javította az elemrendszert. 1871-ben jelent meg Dmitrij Ivanovics „A kémia alapjai” című tankönyvének első kiadása, amelyben a periódusos rendszert szinte modern formában adják meg. A táblázatban 8 elemcsoportot alakítottak ki, a csoportszámok az ezekben a csoportokban szereplő sorozatok elemeinek legmagasabb vegyértékét jelzik, és az időszakok közelebb kerülnek a modernekhez, 12 sorozatra osztva. Most minden időszak egy aktív alkálifémmel kezdődik, és egy tipikus nemfémes halogénnel végződik.

A rendszer második változata lehetővé tette Mengyelejev számára, hogy nem 4, hanem 12 elem létezését jósolja meg, és a tudományos világot megkérdőjelezve elképesztő pontossággal írta le három ismeretlen elem tulajdonságait, amelyeket ekabornak nevezett (az eka szanszkritul azt jelenti: ugyanaz”), ekaaluminum és ekasilicon . Modern nevük: Se, Ga, Ge.

A Nyugat tudományos világa kezdetben szkeptikus volt a Mengyelejev-rendszerrel és annak előrejelzéseivel kapcsolatban, de minden megváltozott, amikor 1875-ben P. Lecoq de Boisbaudran francia kémikus a cinkérc spektrumait tanulmányozva felfedezte egy új elem nyomait, amelyet galliumnak nevezték hazája tiszteletére (Gallia (Franciaország ókori római neve)

A tudósnak sikerült elkülönítenie ezt az elemet tiszta formájában és tanulmányoznia tulajdonságait. Mengyelejev pedig látta, hogy a gallium tulajdonságai egybeesnek az ekaalumínium általa megjósolt tulajdonságaival, és közölte Lecoq de Boisbaudrannal, hogy rosszul mérte meg a gallium sűrűségét, amelynek 4,7 g/cm3 helyett 5,9-6,0 g/cm3-nek kell lennie. . A pontosabb mérések valóban a helyes 5,904 g/cm3 értéket eredményezték.

1879-ben L. Nilsson svéd kémikus, miközben a gadolinit ásványból nyert ritkaföldfém elemeket különítette el, egy új elemet izolált és szkandiumnak nevezte el. Ez a Mengyelejev által megjósolt ekabor.

D.I. periodikus törvényének végleges elismerése. Mengyelejev 1886 után érte el, amikor a német kémikus, K. Winkler ezüstércet elemezve kapott egy elemet, amelyet germániumnak nevezett. Kiderül, hogy exacilium.

Hasonló információk.

A jeles szovjet kémiatörténész, N. F. Figurovsky "Esszé a kémia általános történetéről. A klasszikus kémia fejlődése a 19. században" című könyvében (M., Nauka, 1979). a 63 kémiai elem felfedezésének fő periódusai az ősi időktől 1869-ig - az időszakos törvény Dmitrij Ivanovics Mengyelejev (1834-1907) általi létrehozásának évéig:

1. A legősibb időszak (Kr. e. 5. évezredtől i.sz. 1200-ig).

Ebbe a hosszú időszakba beletartozik egy személy megismerkedése az ókor 7 fémével - arany, ezüst, réz, ólom, ón, vas és higany. Ezen elemi anyagokon kívül az ókorban ismert volt a természetben szabad állapotban előforduló kén és szén.

2. Alkímiai időszak.

Ebben az időszakban (1200-tól 1600-ig) számos elem létezését állapították meg, amelyeket vagy a fémek transzmutációjának módjait kereső alkímiai kutatások során, vagy a kézműves kohászok fémgyártási és különféle ércfeldolgozási folyamatai során izoláltak. Ezek közé tartozik az arzén, az antimon, a bizmut, a cink, a foszfor.

3. A műszaki kémia megjelenésének és fejlődésének időszaka (XVII. század vége - 1751).

Akkoriban a különféle fémércek jellemzőinek gyakorlati tanulmányozása és a fémek izolálása során felmerülő nehézségek leküzdése, valamint az ásványtani expedíciók során történt felfedezések eredményeként a platina, a kobalt és a nikkel létezése jött létre.

4. A kémiai-analitikai korszak első szakasza a kémia fejlődésében (1760-1805). Ebben az időszakban minőségi és tömeg-mennyiségi elemzések segítségével számos elemet fedeztek fel, ezek egy részét csak "földek" formájában: magnézium, kalcium (mely különbséget tesz mész és magnézia között), mangán, bárium ( barit), molibdén, volfrám, tellúr, urán (oxid), cirkónium (föld), stroncium (föld), titán (oxid), króm, berillium (oxid), ittrium (föld), tantál (föld), cérium (föld) , fluor (hidrogén-fluorsav), palládium, ródium, ozmium és irídium.

5. A pneumatikus kémia szakasza. Ebben az időben (1760-1780) gáznemű elemeket fedeztek fel - hidrogént, nitrogént, oxigént és klórt (ez utóbbi összetett anyagnak számított - oxidált sósav 1809-ig).

6. Az elemek elektrolízissel történő szabad állapotú kinyerésének szakasza (G. Davy, 1807-1808)és kémiailag: kálium, nátrium, kalcium, stroncium, bárium és magnézium. Korábban azonban mindegyiket "gyúlékony" (maró) lúgok és alkáliföldfémek vagy lágy lúgok formájában ismerték.

7. A kémiai-analitikai korszak második szakasza a kémia fejlődésében (1805-1850). Akkoriban a kvantitatív elemzési módszerek fejlesztése és a kvalitatív elemzés szisztematikus menetének kidolgozása eredményeként a bór, lítium, kadmium, szelén, szilícium, bróm, alumínium, jód, tórium, vanádium, lantán (föld), erbium ( föld), terbiumot (földet) fedeztek fel. ), ruténiumot, nióbiumot.

8. Az elemek spektrális elemzéssel történő felfedezésének időszaka, közvetlenül ennek a módszernek a kidolgozását és gyakorlatba ültetését követően (1860-1863): cézium, rubídium, tallium és indium.

Mint tudják, a kémia történetében az első "Egyszerű testek táblázatát" A. Lavoisier állította össze 1787-ben. Az összes egyszerű anyagot négy csoportra osztották: "I. A természet mindhárom birodalmában bemutatott egyszerű anyagok, amelyek testelemeknek tekinthetők: 1) könnyű, 2) kalória, 3) oxigén, 4) nitrogén, 5) hidrogén II. Egyszerű nemfémes anyagok, amelyek oxidálnak és savakat adnak: 1) antimon, 2) foszfor, 3) szén , 4) sósav gyök, 5 ) fluorsav gyök, 6) bórsav gyök III. Egyszerű fémes anyagok, amelyek oxidálnak és savakat adnak: 1) antimon, 2) ezüst, 3) arzén, 4) bizmut, 5) kobalt, 6 ) réz, 7) ón, 8) vas, 9) mangán, 10) higany, 11) molibdén, 12) nikkel, 13) arany, 14) platina, 15) ólom, 16) volfrám, 17) cink IV. ) mész (mészföld), 2) magnézium (magnézium-szulfát bázis), 3) barit (nehézföld), 4) timföld (agyag, timsóföld), 5) szilícium-dioxid (kovaföld)".

Ez a táblázat képezte a Lavoisier által kidolgozott kémiai nómenklatúra alapját. D. Dalton bevezette a tudományba a kémiai elemek atomjainak legfontosabb mennyiségi jellemzőjét - az atomok relatív tömegét vagy az atomtömeget.

Amikor a kémiai elemek atomjainak tulajdonságaiban törvényszerűségeket kerestek, a tudósok mindenekelőtt az atomtömegek változásának természetére figyeltek. 1815-1816-ban. W. Prout angol kémikus (1785-1850) két névtelen cikket tett közzé az Annals of Philosophy folyóiratban, amelyben kifejezte és alátámasztotta azt a gondolatot, hogy minden kémiai elem atomtömege egész szám (azaz a hidrogén atomtömegének többszöröse, amelyet azután mértékegységnek vettünk): "Ha helyesek azok a nézetek, amelyekről úgy döntöttünk, hogy kifejtjük, akkor szinte azt gondolhatjuk, hogy a régiek ősanyaga a hidrogénben testesül meg...". Prout hipotézise nagyon csábító volt, és számos kísérleti tanulmány felállításához vezetett a kémiai elemek atomtömegének lehető legpontosabb meghatározására.

1829-ben I. Debereiner (1780-1849) német kémikus hasonló kémiai elemek atomtömegét hasonlította össze: lítium, kalcium, klór, kén, mangán, nátrium, stroncium, bróm, szelén, króm, kálium, bárium, jód, tellúr , Vas és megállapította, hogy a középső elem atomtömege egyenlő a szélső elemek atomtömegének felével. Az új triászok keresése vezette L. Gmelint (1788-1853) - a világhírű kémiai referenciakalauz szerzőjét - számos hasonló elemcsoport létrehozásához és azok eredeti osztályozásának megalkotásához.

A 60-as években. A 19. században a tudósok áttértek arra, hogy maguk hasonlítsák össze a kémiailag hasonló elemek csoportjait. Így A. Shancourtua (1820-1886), a párizsi bányászati ​​iskola professzora az összes kémiai elemet atomtömegük szerint növekvő sorrendbe rendezte a henger felületén, így egy "spirál" keletkezett. Ezzel az elrendezéssel a hasonló elemek gyakran ugyanarra a függőleges vonalra estek. 1865-ben D. Newlands (1838-1898) angol kémikus közzétett egy táblázatot, amely 62 kémiai elemet tartalmazott. Az elemeket atomtömegek szerint növekvő sorrendbe rendezték és számozták.

Newlands számozással hangsúlyozta, hogy minden hét elemben a kémiai elemek tulajdonságai ismétlődnek. Amikor 1866-ban a London Chemical Society-ben megvitatták Newlands új cikkét (ezt nem javasolták közzétenni), J. Foster professzor gúnyosan megkérdezte: "Megpróbáltad-e az elemeket nevük betűrendjébe rendezni, és észrevettél-e bármilyen újat minták?

1868-ban W. Olding (1829-1921) angol kémikus egy táblázatot javasolt, amely a szerző véleménye szerint szabályos kapcsolatot mutat be az összes elem között.

L. Mayer (1830-1895) német professzor 1864-ben 44 kémiai elemet tartalmazó táblázatot állított össze (az ismert 63-ból).

Ezt az időszakot értékelve DI Mengyelejev azt írta: "Nincs egyetlen általános természeti törvény, amely azonnal alapulna, elfogadását mindig sok előérzet előzi meg, és a törvény elismerése nem akkor következik be, amikor az teljes jelentésében teljes mértékben megvalósul. , de csak következményeinek kísérletekkel történő megerősítése után, amelyet a természettudósoknak megfontolásaik és véleményük legfőbb tekintélyének kell elismerniük.

1868-ban D. I. Mengyelejev elkezdett dolgozni a „Kémia alapjai” kurzuson. Az anyag leglogikusabb elrendezéséhez 63 kémiai elemet kellett valahogy osztályozni. A kémiai elemek periódusos rendszerének első változatát D. I. Mengyelejev javasolta 1869 márciusában.

Két héttel később, az Orosz Kémiai Társaság ülésén felolvasták Mengyelejev „A tulajdonságok kapcsolata az elemek atomtömegével” című jelentését, amelyben a kémiai elemek osztályozásának lehetséges elveit tárgyalták:

1) a hidrogénhez való viszonyuk szerint (a hidridek képletei); 2) az oxigénhez való viszonyuk szerint (magasabb oxigén-oxidok képletei); 3) vegyérték alapján; 4) atomtömeg szempontjából.

Továbbá a következő években (1869-1871) Mengyelejev tanulmányozta és újra ellenőrizte azokat a törvényszerűségeket és „ellentmondásokat”, amelyeket az „Elemrendszer” első változatában észleltek. Összefoglalva ezt a munkát, DI Mengyelejev a következőket írta: „Az atomtömeg növekedésével az elemek először egyre több változó tulajdonsággal rendelkeznek, majd ezek a tulajdonságok ismét megismétlődnek egy új sorrendben, egy új sorban, számos elemben és ugyanaz a sorrend Ezért a periodicitás törvénye a következőképpen fogalmazható meg: "Az elemek tulajdonságai, így az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai periodikus függésben vannak (vagyis helyesen ismétlődnek) az elemek tulajdonságaitól. atomsúly." kivételeket a természet nem tolerál... Egy törvény megerősítése csak akkor lehetséges, ha abból olyan következményeket vonnak le, amelyek enélkül lehetetlen és váratlanok, és e következmények igazolása és kísérleti igazolása. logikus a következmények, amelyek megmutathatják, hogy igaz-e vagy sem. Ide tartozik a fel nem fedezett elemek tulajdonságainak előrejelzése és számos elem atomsúlyának korrekciója. akkoriban kevés elemet vizsgáltak... Egy dologra van szükség - vagy a periódusos törvényt a végsőkig igaznak és a kémiai ismeretek új eszközének tekinteni, vagy elvetni.

1872-1874 között. Mengyelejev más problémákkal kezdett foglalkozni, és a periódusos törvényről szinte szó sem esett a kémiai irodalomban.

1875-ben L. de Boisbaudran francia kémikus arról számolt be, hogy a cinkkeverék tanulmányozása közben spektroszkópiai úton új elemet fedezett fel benne. Megkapta ennek az elemnek a sóit, és meghatározta tulajdonságait. Franciaország tiszteletére galliumnak nevezte el az új elemet (így nevezték Franciaországot az ókori rómaiak). Hasonlítsuk össze, mit jósolt D. I. Mengyelejev és mit talált L. de Boisbaudran:

L. de Boisbaudran első jelentésében a gallium fajsúlyát 4,7-nek találták. DIMENgyelejev rámutatott a hibájára. Egy alaposabb mérés azt mutatta, hogy a gallium fajsúlya 5,96 volt.

1879-ben a svéd vegyész, L. Nilsson (1840-1899) beszámolt egy új kémiai elem - a szkandium - felfedezéséről. L. Nilson a skandiumot a ritkaföldfémek közé sorolta. P.T.Kleve felhívta a figyelmet L. Nilsonra, hogy a szkandiumsók színtelenek, oxidja lúgokban oldhatatlan, és a szkandiumot D.I.Mengyelejev jósolta. Hasonlítsuk össze tulajdonságaikat.

K. Winkler (1838-1904) német professzor 1886 februárjában egy új ásványt elemezve felfedezett egy új elemet, és az antimon és az arzén analógjának tekintette. Volt egy vita. K. Winkler egyetértett abban, hogy az általa felfedezett elem a D. I. Mengyelejev által megjósolt ecasilicon. K. Winkler ezt az elemet germániumnak nevezte.

Tehát a kémikusok háromszor is megerősítették a Mengyelejev által megjósolt kémiai elemek létezését. Ráadásul éppen ezen elemek Mengyelejev által megjósolt tulajdonságai és a periódusos rendszerben elfoglalt helyzetük tette lehetővé a kísérletezők akaratlanul elkövetett hibák kijavítását. A kémia további fejlődése a Periodikus Törvény szilárd alapján történt, amely a XIX. század 80-as éveiben. minden tudós elismerte, mint a természet egyik legfontosabb törvényét. Így minden kémiai elem legfontosabb jellemzője a D. I. Mengyelejev periódusos rendszerében elfoglalt helye.

Itt az olvasó információkat talál az egyik legfontosabb törvényről, amelyet az ember valaha felfedezett a tudományos területen - Mengyelejev Dmitrij Ivanovics periodikus törvényéről. Megismerheti jelentését és hatását a kémiára, figyelembe veszi a periodikus törvény általános rendelkezéseit, jellemzőit és részleteit, a felfedezés történetét és a főbb rendelkezéseket.

Mi a periodikus törvény

A periodikus törvény egy alapvető természetű természeti törvény, amelyet először DI Mengyelejev fedezett fel 1869-ben, és maga a felfedezés néhány kémiai elem tulajdonságainak és az akkor ismert atomtömeg-értékek összehasonlításának köszönhető. .

Mengyelejev azzal érvelt, hogy törvénye szerint az egyszerű és összetett testek, valamint az elemek különféle vegyületei attól függnek, hogy függenek a periodikus típustól és az atom tömegétől.

A periodikus törvény a maga nemében egyedülálló, és ez annak köszönhető, hogy a természet és a világegyetem más alapvető törvényeitől eltérően nem matematikai egyenletekkel fejezik ki. Grafikailag a kémiai elemek periódusos rendszerében találja kifejezését.

A felfedezés története

A periodikus törvény felfedezésére 1869-ben került sor, de az összes ismert x elem rendszerezésére tett kísérletek már jóval ezt megelőzően megkezdődtek.

Egy ilyen rendszer létrehozására először I. V. Debereiner tett kísérletet 1829-ben. Az összes általa ismert kémiai elemet triádokba sorolta, amelyeket az ebbe a három komponensből álló csoportba tartozó atomtömegek felének közelsége kapcsolt össze. Debereiner nyomán A. de Chancourtua kísérletet tett az elemek egyedi osztályozási táblázatának létrehozására, rendszerét "földspirálnak" nevezte, majd a Newlands-oktávot John Newlands állította össze. 1864-ben, szinte egyidőben William Olding és Lothar Meyer egymástól függetlenül készített táblázatokat adott ki.

A periodikus törvényt 1869. március 8-án terjesztették a tudományos közösség elé felülvizsgálatra, és ez az Orosz X. Társaság ülésén történt. Mengyelejev Dmitrij Ivanovics mindenki előtt bejelentette felfedezését, és ugyanebben az évben megjelent Mengyelejev "A kémia alapjai" című tankönyve, ahol először mutatták be az általa készített periódusos rendszert. Egy évvel később, 1870-ben írt egy cikket és benyújtotta felülvizsgálatra az RCS-hez, ahol először használták a periodikus törvény fogalmát. 1871-ben Mengyelejev a kémiai elemek periodikus érvényességéről szóló híres cikkében kimerítő leírást adott kutatásairól.

Felbecsülhetetlen hozzájárulás a kémia fejlődéséhez

A periodikus törvény értéke hihetetlenül nagy a tudományos közösség számára szerte a világon. Ez annak köszönhető, hogy felfedezése erőteljes lökést adott mind a kémia, mind más természettudományok, például a fizika és a biológia fejlődésének. Az elemek kapcsolata minőségi kémiai és fizikai jellemzőikkel nyitott volt, és ez lehetővé tette az összes elem egy elv szerinti felépítésének lényegének megértését és a kémiai elemek fogalmának korszerű megfogalmazását, konkretizálását. összetett és egyszerű szerkezetű anyagok ismerete.

A periodikus törvény alkalmazása lehetővé tette a kémiai előrejelzés problémájának megoldását, az ismert kémiai elemek viselkedésének okának meghatározását. Ugyanennek a törvénynek köszönhetően vált lehetővé az atomfizika, beleértve az atomenergiát is. Ezek a tudományok viszont lehetővé tették e törvény lényegének horizontjának kiterjesztését és megértésének elmélyítését.

A periódusos rendszer elemeinek kémiai tulajdonságai

Valójában a kémiai elemek a bennük rejlő tulajdonságok révén kapcsolódnak egymáshoz mind szabad atom, mind ion állapotában, szolvatált vagy hidratált állapotban, egyszerű anyagban és abban a formában, ahogyan számos vegyületük kialakulhat. Az x-edik tulajdonság azonban általában két jelenségből áll: egy szabad állapotú atomra és egy egyszerű anyagra jellemző tulajdonságokból. Az ilyen tulajdonságok számos típust tartalmaznak, de a legfontosabbak a következők:

1. Atomi ionizáció és energiája, az elem táblázatbeli helyzetétől, sorszámától függően.
2. Az atom és az elektron energiaviszonya, amely az atomionizációhoz hasonlóan az elem periódusos rendszerben való elhelyezkedésétől függ.
3. Egy atom elektronegativitása, amelynek nincs állandó értéke, de különböző tényezők függvényében változhat.
4. Az atomok és ionok sugarai - itt általában empirikus adatokat használnak, amelyek a mozgási állapotban lévő elektronok hullámtermészetéhez kapcsolódnak.
5. Egyszerű anyagok porlasztása - egy elem reakcióképességének leírása.
6. Az oxidációs állapot formális jellemző, azonban az egyik legfontosabb jellemzőjeként jelenik meg egy elemnél.
7. Az egyszerű anyagok oxidációs potenciálja egy anyag vizes oldatokban való hatásképességének mérése és jelzése, valamint a redox tulajdonságok megnyilvánulási szintjének mértéke.

Belső és másodlagos típusú elemek periodikussága

A periodikus törvény a természet egy másik fontos összetevőjének megértését ad - a belső és másodlagos periodicitást. Az atomi tulajdonságok fent említett vizsgálati területei valójában sokkal összetettebbek, mint azt gondolnánk. Ennek az az oka, hogy a táblázat s, p, d elemei a periódusban (belső periodicitás) és csoportban (másodlagos periodicitás) elfoglalt helyüktől függően változtatják minőségi jellemzőiket. Például az s elemnek az első csoportból a nyolcadikba a p-elembe való átmenetének belső folyamatát minimum és maximum pontok kísérik az ionizált atom energiagörbéjén. Ez a jelenség az atom periódusban elfoglalt helyzetétől függően az atom tulajdonságaiban bekövetkező változások periodicitásának belső inkonstanciáját mutatja.

Eredmények

Az olvasó most már világosan érti és meghatározza, mi is az a Mengyelejev-féle periodikus törvény, felismeri jelentőségét az ember és a különböző tudományok fejlődése szempontjából, és van fogalma jelenlegi rendelkezéseiről és a felfedezés történetéről.

A kémiai elemek periódusos rendszerének Dmitrij Mengyelejev általi felfedezése 1869 márciusában igazi áttörést jelentett a kémiában. Az orosz tudósnak sikerült rendszereznie a kémiai elemekre vonatkozó ismereteket és táblázat formájában bemutatni, amelyet még most is az iskolásoknak kell tanulniuk a kémiaórákon. A periódusos rendszer lett az alapja ennek az összetett és érdekes tudománynak a gyors fejlődésének, felfedezésének történetét legendák és mítoszok övezik. Mindazok számára, akik szeretik a tudományt, érdekes lesz megtudni az igazságot arról, hogyan fedezte fel Mengyelejev a periodikus elemek táblázatát.

A periódusos rendszer története: hogyan kezdődött minden

Jóval Dmitrij Mengyelejev előtt történtek kísérletek az ismert kémiai elemek osztályozására és rendszerezésére. Elemrendszereiket olyan híres tudósok javasolták, mint Debereiner, Newlands, Meyer és mások. A kémiai elemekre és azok helyes atomtömegére vonatkozó adatok hiánya miatt azonban a javasolt rendszerek nem voltak teljesen megbízhatóak.

A periódusos rendszer felfedezésének története 1869-ben kezdődik, amikor az Orosz Kémiai Társaság ülésén egy orosz tudós beszélt kollégáinak felfedezéséről. A tudós által javasolt táblázatban a kémiai elemeket tulajdonságaik szerint rendezték el, molekulatömegük értékével.

A periódusos rendszer érdekessége volt az üres sejtek jelenléte is, amelyeket a jövőben a tudós által megjósolt felfedezett kémiai elemekkel (germánium, gallium, szkandium) töltöttek meg. A periódusos rendszer felfedezése után számos kiegészítés, módosítás történt rajta. Mengyelejev William Ramsay skót kémikussal együtt hozzáadta a táblázathoz az inert gázok egy csoportját (nulla csoport).

A jövőben Mengyelejev periódusos rendszerének története közvetlenül kapcsolódik egy másik tudomány - a fizika - felfedezéséhez. A periodikus elemek táblázatával kapcsolatos munka még mindig folyamatban van, a modern tudósok új kémiai elemeket adnak hozzá, amint felfedezik őket. Dmitrij Mengyelejev periodikus rendszerének jelentőségét nehéz túlbecsülni, mert ennek köszönhetően:

• A már felfedezett kémiai elemek tulajdonságaira vonatkozó ismereteket rendszerezték;
• Lehetővé vált új kémiai elemek felfedezésének előrejelzése;
• A fizika olyan ágai kezdtek fejlődni, mint az atomfizika és az atommag fizikája;

A kémiai elemek periodikus törvény szerinti ábrázolására számos lehetőség kínálkozik, de a leghíresebb és legáltalánosabb lehetőség a mindenki számára ismerős periódusos rendszer.

Mítoszok és tények a periódusos rendszer létrehozásáról

A periódusos rendszer felfedezésének történetében a leggyakoribb tévhit az, hogy a tudós álmában látta. Valójában maga Dmitrij Mengyelejev cáfolta ezt a mítoszt, és kijelentette, hogy évek óta gondolkodott a periodikus törvényen. A kémiai elemek rendszerezéséhez mindegyiket külön-külön kártyára írta, és ismételten kombinálta egymással, hasonló tulajdonságaik függvényében sorokba rendezve.

A tudós "prófétai" álmának mítosza azzal magyarázható, hogy Mengyelejev napokig dolgozott a kémiai elemek rendszerezésén, amit egy rövid alvás szakított meg. Azonban csak a tudós kemény munkája és természetes tehetsége hozta meg a régóta várt eredményt, és világhírnevet biztosított Dmitrij Mengyelejevnek.

Sok diák az iskolában és néha az egyetemen is kénytelen memorizálni, vagy legalább nagyjából eligazodni a periódusos rendszerben. Ehhez az embernek nemcsak jó memóriával kell rendelkeznie, hanem logikusan kell gondolkodnia, az elemeket külön csoportokba, osztályokba kell kapcsolni. A táblázat tanulmányozása azok számára a legkönnyebb, akik folyamatosan jó formában tartják agyukat a BrainApps edzéseken.

A Mengyelejev család egy házban élt a Tobol folyó meredek magas partján, Tobolszk városában, és itt született a leendő tudós. Abban az időben sok dekabrista szolgált száműzetésben Tobolszkban: Annenkov, Baryatinsky, Wolf, Kuchelbecker, Fonwiesen és mások ... Bátorságukkal és kemény munkájukkal másokat is megfertőztek. Nem törték meg őket a börtönök, a kényszermunka vagy a száműzetés. Mitya Mengyelejev látott ilyen embereket. A velük való kommunikáció során formálódott a szülőföld iránti szeretete, jövőjéért való felelőssége. A Mengyelejev család baráti és családi viszonyban volt a dekabristákkal. D. I. Mengyelejev ezt írta: „... tekintélyes és tisztelt dekabristák éltek itt: Fonvizen, Annenkov, Muravjov, közel a családunkhoz, különösen miután az egyik dekabrista, Nyikolaj Vasziljevics Basargin feleségül vette Olga Ivanovna nővéremet... Dekambrista családok, azokban napokban különleges nyomot hagytak Tobolszk életében, világi műveltséggel ruházták fel. A róluk szóló legenda még mindig Tobolszkban él.

Dmitrij Ivanovics 15 évesen végzett a gimnáziumban. Anyja, Maria Dmitrievna sok erőfeszítést tett azért, hogy a fiatalember folytathassa tanulmányait.

Rizs. 4. D. I. Mengyelejev anyja - Maria Dmitrievna.

Mengyelejev megpróbált bejutni a szentpétervári Orvosi-Sebészeti Akadémiára. Az anatómia azonban meghaladta egy befolyásolható fiatalember erejét, ezért Mengyelejevnek az orvostudományt pedagógiára kellett cserélnie. 1850-ben belépett a Főpedagógiai Intézetbe, ahol apja egykor tanult. Csak itt Mengyelejev érezte a tanulás ízlését, és hamarosan a legjobbak közé került.

21 évesen Mengyelejev ragyogóan letette a felvételi vizsgákat. Dmitrij Mengyelejev tanulmánya Szentpéterváron a Pedagógiai Intézetben kezdetben nem volt könnyű. Első évében a matematika kivételével minden tantárgyból elégtelen osztályzatot kapott. De az idősebb korosztályban a dolgok másképp mentek – Mengyelejev átlagos éves pontszáma négy és fél volt (az öt lehetségesből).

Az izomorfizmus jelenségéről szóló értekezését PhD-dolgozatként ismerték el. Tehetséges diák 1855-ben. az odesszai Richelieu Gymnasium tanárának nevezték ki. Itt készítette el a második tudományos munkát - "Specifikus kötetek". Ezt a munkát mesterdolgozatként mutatták be. 1857-ben megvédése után Mengyelejev megkapta a kémia mestere címet, a Szentpétervári Egyetem adjunktusa lett, ahol a szerves kémiáról tartott előadásokat. 1859-ben külföldre küldték.

Mengyelejev két évet töltött különböző franciaországi és németországi egyetemeken, de a legeredményesebb volt a szakdolgozat Heidelbergben az akkori vezető tudósokkal, Bunsennel és Kirchhoffal.

Kétségtelen, hogy a környezet természete, amelyben gyermekkorát töltötte, nagyban befolyásolta a tudós életét. Fiatalkorától idős koráig mindent és mindig a maga módján csinált. Kezdve a kis dolgokkal, és haladva a nagy dolgok felé. Dmitrij Ivanovics unokahúga, N. Ya. Kapustina-Gubkina így emlékezett vissza: „Kedvenc ételei voltak, amelyeket ő talált ki magának... Mindig széles szövetkabátot viselt, saját tervezésű öv nélkül... Dohányzott csavart cigarettát, maga sodorta őket...". Példaértékű birtokot hozott létre – és azonnal elhagyta. Figyelemre méltó kísérleteket végzett a folyadékok adhéziójával kapcsolatban, és azonnal örökre elhagyta ezt a tudományterületet. És micsoda botrányokat sodort a hatóságok elé! Még ifjúkorában, a Pedagógiai Intézetben végzett fiatalon kiabált az osztály igazgatójával, amiért magához Abraham Szergejevics Norovatov miniszterhez hívták. Viszont mi neki a szakosztály igazgatója - nem is számolt a zsinattal. Amikor hét év bűnbánatot szabott ki rá a válása alkalmából Feoza Nikitisnától, aki soha nem tudott megbékélni érdeklődési körének sajátosságaival, Dmitrij Ivanovics hat évvel a határidő előtt rávette a kronstadti papot, hogy vegye feleségül. újra. És mit ért a ballonos repülésének története, amikor erőszakkal lefoglalt egy katonai osztályhoz tartozó léggömböt, és kiűzte a kosárból Kovanko tábornokot, a tapasztalt repülőt... Dmitrij Ivanovics nem szenvedett a szerénységtől, ellenkezőleg - „A szerénység minden rossz anyja” – érvelt Mengyelejev.

Dmitrij Ivanovics személyiségének eredetiségét nemcsak a tudós viselkedésében, hanem egész megjelenésében is megfigyelték. Unokahúga, N. Ya. Kapustina-Gubkina a következő verbális portrét rajzolta a tudósról: „Hosszú, bolyhos hajú sörény magas, fehér homlok körül, nagyon kifejező és nagyon mozgékony... Tiszta kék, átható szemek... Benne, sokan találtak hasonlóságot Garibaldival... Amikor beszélt, mindig gesztikulált . Széles, gyors, ideges kézmozdulatai mindig megfeleltek hangulatának... Hangjának hangszíne halk volt, de hangzatos és érthető, de hangszíne sokat változott, és gyakran vált át az alacsony hangokról a magas, szinte tenor hangokra. Amikor arról beszélt, ami nem tetszett neki, akkor összeráncolta a homlokát, lehajolt, nyögött, nyikorgott... ". Mengyelejev kedvenc időtöltése hosszú éveken át a bőröndök és portrékeretek gyártása volt. Ezekhez a munkákhoz kelléket vásárolt Gostiny Dvorban.

Mengyelejev eredetisége már ifjúkora óta megkülönböztette a tömegtől... A pedagógiai intézetben tanult kék szemű szibériai, akinek egy fillérje sem volt a lelkének, professzor uraknak váratlanul olyan élességet kezdett mutatni, mint pl. dühe a munkában, hogy messze maga mögött hagyta minden bajtársát. Ekkor figyelt fel rá és szerette meg egy igazi államtanácsos, a közoktatás ismert alakja, tanár, tudós, kémiaprofesszor Alekszandr Abramovics Voskreszenszkij. Ezért 1867-ben Alekszandr Abramovics kedvenc tanítványát, a harminchárom éves Dmitrij Ivanovics Mengyelejevet ajánlotta az általános és szervetlen kémia professzori posztjára a Szentpétervári Egyetem Fizikai és Matematikai Karán. 1868 májusában megszületett a szeretett lánya, Olga a Mengyelejeveknek ...

Harminchárom a bravúr hagyományos kora: harminchárom évesen a kályhakönnyek eposzának megfelelően Ilja Muromets. De bár ebben az értelemben Dmitrij Ivanovics élete sem volt kivétel, ő maga alig érezte, hogy éles fordulat történik életében. A korábban tanított műszaki, szerves, vagy analitikus kémia szakok helyett egy új, általános kémia szakot kellett olvasni.

Természetesen a recézett könnyebb. Amikor azonban elkezdte korábbi tanfolyamait, az sem volt egyszerű. Az orosz juttatások vagy egyáltalán nem léteztek, vagy léteztek, de elavultak. A kémia új, fiatal dolog, és fiatalon minden hamar elavulttá válik. A külföldi tankönyveket, a legújabbakat magamnak kellett lefordítanom. Ő fordította: "Analitikai kémia" Gerardtól, "Kémiai technológia" Wagnertől. És a szerves kémiában és Európában semmi érdemlegeset nem találtak, hiába ülsz le és írsz magadról. És írt. Két hónap alatt egy teljesen új, új elveken alapuló tanfolyam, harminc nyomtatott lap. Hatvan nap napi kemény munka – napi tizenkét kész oldal. Egy napon volt – nem akarta olyan apróságtól függővé tenni a rutinját, mint a földgömb forgása a tengelye körül, harminc-negyven óráig sem állt fel az asztaltól.

Dmitrij Ivanovics nemcsak részegen tudott dolgozni, hanem részegen aludni is. Mengyelejev idegrendszere rendkívül érzékeny volt, érzései kiéleződtek – szinte minden memoáríró szó nélkül beszámol arról, hogy szokatlanul könnyű volt, állandóan sírva fakadt, bár lényegében kedves ember volt.

Lehetséges, hogy Dmitrij Ivanovics veleszületett személyiségjegyeit a családban való késői megjelenése magyarázza - ő volt az "utolsó gyermek", a tizenhetedik gyermek a sorban. A jelenlegi elképzelések szerint pedig a szülők életkorának növekedésével nő az utódok mutációinak lehetősége.

Első előadását az általános kémiáról a következőképpen kezdte:

„Mindent, amit észreveszünk, egyértelműen megkülönböztetünk anyagként vagy jelenségként. Az anyag teret foglal és súlya van, míg a jelenségek olyan dolgok, amelyek időben történnek. Minden anyag sokféle jelenséget fejt ki, és nincs egyetlen olyan jelenség sem, amely szubsztancia nélkül megy végbe. A különféle anyagok és jelenségek nem kerülhetik el mindenki figyelmét. Felfedezni a legitimitást, vagyis az egyszerűséget és a rendszerességet ebben a sokféleségben, azt jelenti, hogy tanulmányozzuk a természetet…”

A legitimitás, vagyis az egyszerűség és a helyesség felfedezése… Az anyagnak súlya van… Anyag… Súly… Anyag… Súly…

Állandóan ezen gondolkodott, bármit is csinált. És mit nem csinált! Dmitrij Ivanovicsnak mindenre volt elég ideje. Úgy tűnik, végre megkapta Oroszország legjobb vegyi osztályát, egy állami tulajdonú lakást, lehetőséget arra, hogy kényelmesen élhessen, anélkül, hogy extra pénzért rohangálna - tehát összpontosítson a fő dologra, és minden más oldalra kerül ... emelet, amelyen a kémia segítségével tanulmányozta a föld kimerülésének megfordításának lehetőségét. Az elsők között Oroszországban.

Másfél év eltelt, mint egy pillanat alatt, de az általános kémiában még mindig nem volt igazi rendszer. Ez nem jelenti azt, hogy Mengyelejev elég véletlenül olvasta a kurzusát. Azzal kezdte, ami mindenki számára ismerős - vízből, levegőből, szénből, sókból. A bennük lévő elemekből. A főbb törvényekből, amelyek szerint az anyagok kölcsönhatásba lépnek egymással.

Majd a klór kémiai rokonairól – fluorról, brómról, jódról – beszélt. Ez volt az utolsó előadás, melynek átiratát még sikerült eljuttatnia a nyomdába, ahol az általa megkezdett új könyv második kiadását gépelték.

Az első számot zsebformátumban 1869 januárjában nyomtatták. A címlapon ez állt: "A kémia alapjai D. Mengyelejev" . Nincs előszó. Az első, már megjelent szám és a második, amely a nyomdában volt, Dmitrij Ivanovics szerint a tanfolyam első részének, és még két számnak - a második résznek - kellett volna lennie.

Januárban és február első felében Mengyelejev előadásokat tartott a nátriumról és más alkálifémekről, írta a második rész megfelelő fejezetét. "A kémia alapjai" - és elakadt.

Jens Jakob Berzelius 1826-ban fejezte be 2000 anyag vizsgálatát, és ennek alapján három tucat kémiai elem atomtömegének meghatározását. Öt közülük nem megfelelő atomsúlyú volt – nátrium, kálium, ezüst, bór és szilícium. Berzelius tévedett, mert két helytelen feltételezést fogalmazott meg: egy oxidmolekulában csak egy fématom lehet, és hogy azonos térfogatú gázok azonos számú atomot tartalmaznak. Valójában egy oxidmolekula tartalmazhat két vagy több fématomot, és azonos térfogatú gázok, Avogadro törvénye szerint, azonos számú nem atomot, hanem molekulát tartalmaznak.

Egészen 1858-ig, amikor az olasz Stanislao Cannicaro, miután visszaállította honfitársa, Avogadro törvényét, több elem atomsúlyát kijavította, zavar uralkodott az atomsúlyok kérdésében.

Csak 1860-ban, a karlsruhei vegyi kongresszuson, heves vita után sikerült feloldani a zűrzavart, Avogadro törvénye végre visszaállt jogaiba, és végre tisztázták bármely kémiai elem atomsúlyának meghatározásának megingathatatlan alapjait.

Egy szerencsés véletlennek köszönhetően Mengyelejev 1860-ban külföldi üzleti úton volt, részt vett ezen a kongresszuson, és világos és határozott elképzelést kapott arról, hogy az atomsúly mára pontos és megbízható numerikus kifejezéssé vált. Visszatérve Oroszországhoz, Mengyelejev elkezdte tanulmányozni az elemek listáját, és felhívta a figyelmet az atomsúlyok növekvő sorrendjében elhelyezett elemek vegyértékváltozásának periodicitására: vegyérték. H – 1, Li – 1, Lenni – 2, B - 3, C - 4, mg – 2, N – 2, S - 2, F - 1, Na – 1, Al – 3, Si - 4 stb. Mengyelejev a vegyérték növekedése és csökkenése alapján periódusokra bontotta az elemeket; Az 1. periódus csak egy hidrogént tartalmazott, ezt követte két, egyenként 7 elemű periódus, majd 7-nél több elemet tartalmazó periódusok. D, I, Mengyelejev ezeket az adatokat nemcsak egy gráf felépítésére használta fel, mint azt Meyer és Chancourtua tette, hanem a Newlands-táblához hasonló táblázat elkészítéséhez is. Az elemek ilyen periódusos táblázata világosabb és vizuálisabb, mint egy gráf, és emellett D, I, Mengyelejev sikerült elkerülnie Newlands hibáját, aki ragaszkodott a periódusok egyenlőségéhez.

« Az 1860-as karlsruhei vegyészkongresszust, amelyen részt vettem, a periódustörvényről való gondolkodásom döntő momentumának tartom... Az elemek tulajdonságainak periodicitásának lehetőségét az atommag növekedésével. A súly lényegében már akkor belső volt bennem" , - jegyezte meg D.I. Mengyelejev.

1865-ben megvásárolta a Klin melletti Boblovo birtokot, és lehetőséget kapott arra, hogy a mezőgazdasági kémiával foglalkozzon, ami akkoriban nagyon tetszett, és minden nyáron ott pihenjen családjával.

D. I. Mengyelejev rendszerének „születésnapját” általában 1869. február 18-nak tekintik, amikor a táblázat első változatát összeállították.

Rizs. 5. D. I. Mengyelejev fotója a periodikus törvény felfedezésének évében.

63 kémiai elemet ismertek. Ezeknek az elemeknek nem minden tulajdonságát tanulmányozták kellőképpen, sőt némelyikük atomsúlyát is rosszul vagy pontatlanul határozták meg. Sok vagy kevés - 63 elem? Ha arra emlékszünk, hogy most 109 elemet ismerünk, akkor ez természetesen nem elég. De elég, ha észre tudjuk venni a tulajdonságaik változásának mintázatát. 30-40 ismert kémiai elemmel aligha lehetne bármit is felfedezni. Szükség volt bizonyos minimális nyitott elemekre. Éppen ezért lehet időszerűnek minősíteni Mengyelejev felfedezését.

Mengyelejev előtt a tudósok is igyekeztek minden ismert elemet egy bizonyos rendnek alárendelni, osztályozni, rendszerbe hozni. Lehetetlen azt mondani, hogy próbálkozásaik hasztalanok voltak: tartalmaztak némi igazságszemcsét. Mindannyian arra szorítkoztak, hogy a kémiai tulajdonságaikban hasonló elemeket csoportokba vonják, de nem találtak belső kapcsolatot e „természetes”, ahogy akkoriban mondták, csoportjaik között.

1849-ben a neves orosz kémikus, G. I. Hess érdeklődni kezdett az elemek osztályozása iránt. A tiszta kémia alapjai című tankönyvben a hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkező nemfémes elemek négy csoportját írta le:

I Te C N

Br Se B P

Cl S Si As

F O

Hess ezt írta: "Ez a besorolás még nagyon távol áll a természetestől, de még mindig nagyon hasonló elemeket és csoportokat kapcsol össze, és információink bővülésével ez javítható."

Sikertelen kísérletek történtek az atomtömegükön alapuló kémiai elemek rendszerének felépítésére, már a karlsruhei kongresszus előtt is, mindketten britek: 1853-ban Gladstone, 1857-ben Odling.

Az egyik osztályozási kísérletet 1862-ben a francia Alexander Emile Beguis de Chancourtois tette. . Az elemek rendszerét spirális vonal formájában ábrázolta a henger felületén. Minden körnek 16 eleme van. Hasonló elemek helyezkedtek el egymás alatt a henger generatrixán. Üzenetének közzétételekor a tudós nem kísérte el az általa épített grafikont, és egyik tudós sem figyelt de Chancourtois munkásságára.

Rizs. 6. "Tellurium csavar" de Chancourtua.

Sikeresebb volt a német kémikus, Julius Lothar Meyer. 1864-ben egy táblázatot javasolt, amelyben az összes ismert kémiai elemet hat csoportba sorolták vegyértékük szerint. Kinézetre Meyer asztala kicsit olyan volt, mint a leendő Mengyelejevé. Úgy tekintette, hogy egy elem tömegmennyiségei által elfoglalt térfogatok számszerűen megegyeznek az atomtömegükkel. Kiderült, hogy bármely elem minden ilyen súlya ugyanannyi atomot tartalmaz. Ez azt jelentette, hogy ezen elemek különböző atomjainak figyelembe vett térfogatának aránya. Ezért az elem meghatározott jellemzőjét ún atomtérfogat.

Grafikusan az elemek atomtérfogatainak atomtömegüktől való függését az alkálifémeknek (nátrium, kálium, cézium) megfelelő pontokon éles csúcsokban emelkedő hullámok sorozataként fejezzük ki. A csúcsra minden süllyedés és felemelkedés egy időszaknak felel meg az elemtáblázatban. Minden periódusban az atomtérfogat mellett egyes fizikai jellemzők értéke is természetesen előbb csökken, majd nő.

Rizs. 7. Az atomtérfogatok függése az elemek atomtömegétől, aszerint

L. Meyer.

A hidrogén, a legkisebb atomtömegű elem, az első helyen szerepelt az elemek listáján. Akkoriban szokás volt azt feltételezni, hogy a 101. periódus egy elemet tartalmaz. A Meyer-diagram 2. és 3. periódusa hét-hét elemet tartalmazott. Ezek az időszakok megismételték a Newlands-oktávokat. A következő két időszakban azonban az elemek száma meghaladta a hetet. Így Meyer megmutatta, mi volt Newlands hibája. Az oktávok törvényét nem lehetett szigorúan betartani a teljes elemjegyzékre, az utolsó periódusoknak hosszabbnak kellett lenniük, mint az elsők.

1860 után egy másik angol kémikus, John Alexander Reina Newlands megtette az első ilyen kísérletet. Egymás után állította össze a táblázatokat, amelyekben megpróbálta lefordítani ötletét. Az utolsó táblázat 1865-ös keltezésű. A tudós úgy gondolta, hogy a világon minden az általános harmóniának van kitéve. És a kémiában és a zenében ugyanannak kell lennie. Növekvő sorrendben az elemek atomsúlya oktávokra van osztva - nyolc függőleges sorba, egyenként hét elemből. Valójában sok kémiailag rokon elem ugyanabba a vízszintes vonalba került: az elsőben - halogének, a másodikban - alkálifémek és így tovább. De sajnos nagyon sok idegen is bekerült a sorokba, és ez elrontotta az összképet. A halogének között volt például kobalt nikkellel és három platinoid. Az alkáliföldfémek sorában - vanádium és ólom. A széncsaládba tartozik a volfrám és a higany. Ahhoz, hogy valamilyen módon egyesítse a rokon elemeket, Newlandsnek nyolc esetben kellett megsértenie az elemek atomsúly szerinti elrendezését. Ezen kívül nyolc hételemes csoport elkészítéséhez 56 elemre van szükség, és 62-t ismertek, és helyenként egy elem helyett kettőt tett egyszerre. Teljes káosznak bizonyult. Amikor Newlands jelentette az övét "Az oktávok törvénye" a London Chemical Society ülésén az egyik jelenlévő gúnyosan megjegyezte: a tiszteletreméltó előadó megpróbálta egyszerűen ábécé sorrendbe rendezni az elemeket, és felfedezni valami szabályszerűséget?

Mindezek az osztályozások nem tartalmazták a lényeget: nem tükrözték az elemek tulajdonságainak változásának általános, alapvető mintáját. Csak a rend látszatát keltették világukban.

Mengyelejev elődei, akik különféle okokból észrevették a kémiai elemek világában a nagy szabályszerűség sajátos megnyilvánulásait, nem tudtak felállni a nagy általánosításig és felismerni egy alapvető törvény létezését a világban. Mengyelejev nem sokat tudott elődei kísérleteiről, hogy a kémiai elemeket atomtömegük növelésének sorrendjében rendezzék, és az ebben az esetben felmerülő eseményekről. Például szinte semmilyen információja nem volt Chancourtois, Newlands és Meyer munkásságáról.

Newlandsszel ellentétben Mengyelejev nem annyira az atomsúlyt, mint inkább a kémiai tulajdonságokat, a kémiai egyéniséget tartotta a legfontosabbnak. Állandóan ezen gondolkodott. Anyag… Súly… Anyag… Súly… Nem született döntés.

És ekkor Dmitrij Ivanovics heves időzavarba került. És elég rosszul sült el: nem az volt, hogy „most vagy soha”, hanem vagy ma, vagy megint elhalasztották az ügyet több hétre.

Réges-régen megígérte a Szabad Gazdasági Társaságban, hogy februárban Tver tartományba megy, hogy megvizsgálja a helyi sajtüzemeket, és előadja nézeteit az ügy korszerű rendezésében. Az utazáshoz már az egyetemi hatóságok engedélyét is kérték. A "nyaralási bizonyítványt" - az akkori utazási igazolást pedig már javították is. És megkapta Khodnyev a Szabad Gazdasági Társaság titkárának utolsó búcsúlevelét. És nem maradt más hátra, mint indulni a megbeszélt útra. A vonat, amellyel Tverbe kellett utaznia, február 17-én, az esti órákban indult a moszkvai pályaudvarról.

„Reggel, még ágyban, változatlanul megivott egy bögre meleg tejet... Felkelve és megmosakodott, azonnal az irodájába ment, és megivott egy-kettőt, néha három nagyot, bögre formájában, egy csésze erős, nem túl édes tea” (unokahúga, N. Ya. Kapustina-Gubkina emlékirataiból).

Hodnyev február 17-i feljegyzésének hátoldalán egy csésze nyoma azt jelzi, hogy kora reggel, reggeli előtt kapták meg, valószínűleg egy hírnök hozta. Ez pedig azt jelzi, hogy Dmitrij Ivanovicsot éjjel-nappal nem hagyta el az elemrendszer gondolata: a csésze lenyomata mellett egy levél egy láthatatlan gondolatfolyamat látható nyomait őrzi, amely egy nagy tudományos felfedezéshez vezetett. A tudomány történetében ez a legritkább eset, ha nem az egyetlen.

A tárgyi bizonyítékok alapján így történt. Miután befejezte a bögréjét, és az első helyre tette, ami előkerült - Hodnyev levelére, azonnal megragadta a tollat, és az első előkerült papírra, ugyanarra a Hodnyev levelére felírta a fejében átvillanó gondolatot. . A lapon egymás alatt megjelentek a klór és a kálium szimbólumai... Aztán nátrium és bór, majd lítium, bárium, hidrogén... A toll vándorolt, ahogy a gondolat is. Végül vett egy normál nyolcad tiszta papírt - ez a lap is megmaradt -, és egymás alá, csökkenő sorrendben rajzolt rá szimbólumokat és atomsúlyokat: felül alkáliföldfémek, alattuk halogén, alattuk oxigén. csoport, alatta nitrogén, alatta széncsoport stb. Szabad szemmel is látszott, hogy milyen közeliek az atomsúlybeli különbségek a szomszédos rangok elemei között. Mengyelejev akkor nem tudhatta, hogy a "határozatlan zóna" között nyilvánvaló nem fémekÉs fémek elemeket tartalmaz - nemesgázok, amelynek felfedezése a jövőben jelentősen módosítja a periódusos rendszert.

Sietett, ezért időnként hibázott, elgépelt. A kén 32 helyett 36-nak tulajdonította az atomtömeget. Ha levonjuk belőlük a 65-öt (a cink atomtömege) 39-et (a kálium atomtömege), 27-et kapunk. De ez nem az apróságokról szól! Az intuíció magas hulláma vitte.

Bízott az intuícióban. Egészen tudatosan használta különféle élethelyzetekben. Anna Ivanovna, Mengyelejev felesége ezt írta: Ha ő

valami nehéz, fontos életkérdést kellett megoldani, gyorsan, gyorsan, könnyed járásával belépett, elmondta, hogy mi a baj, és megkért, hogy az első benyomásra mondjam el a véleményemet. „Csak ne gondolkozz, csak ne gondolkodj” – ismételte. Beszéltem, és ez volt a megoldás."

Azonban semmi sem működött. A felfirkált lap ismét rébusz lett. És telt az idő, este el kellett menni az állomásra. A fő, amit már érzett, érzett. De ennek az érzésnek világos logikai formát kellett adni. Elképzelhető, hogy kétségbeesésében vagy dühében rohant körbe az irodában, körülnézett mindent, ami benne volt, és kereste a módot a rendszer gyors összecsukására. Végül felkapott egy köteg kártyát, megnyitotta a jobb oldalon - ahol az egyszerű testek listája volt - az "Alapokat" és elkezdett egy soha nem látott kártyapaklit készíteni. Miután elkészített egy pakli vegyi kártyákat, egy példátlan pasziánsz játékba kezdett. A pasziánszot nyilván kérték! Az első hat sor botrány nélkül sorakozott fel. De aztán minden kezdett felbomlani.

Dmitrij Ivanovics újra és újra a tollát markolta, és lendületes kézírásával számoszlopokat rajzolt a lapra. És ismét tanácstalanul feladta ezt a foglalkozást, és elkezdett csavarni egy cigarettát, és úgy püfölni, hogy a feje teljesen beborult. Végre a szeme leereszkedett, a kanapéra vetette magát, és mélyen elaludt. Ez nem volt új számára. Ezúttal nem aludt sokáig – talán néhány órát, talán néhány percet. Erről nincs pontos információ. Abból ébredt fel, hogy álmában látta a pasziánszát, és nem abban a formában, ahogy az íróasztalon hagyta, hanem egy másik, harmonikusabb és logikusabb formában. Aztán felpattant, és új táblázatot kezdett rajzolni egy papírra.

Első különbsége az előző verzióhoz képest az volt, hogy az elemek most már nem csökkenő, hanem növekvő atomtömegek szerint sorakoztak. A második az, hogy a táblázat üres helyeit kérdőjelekkel és atomsúlyokkal töltötték ki.

Rizs. 8. Vázlatvázlat, amelyet D. I. Mengyelejev a periodikus törvény felfedezése során (a „kémiai pasziánsz” kibontása során) állított össze. 1869. február 17. (március 1.).

Dmitrij Ivanovics történetét, miszerint álmában látta az asztalát, sokáig anekdotaként kezelték. Babonának számított, ha álmokban bármi ésszerűt találni. A tudomány ma már nem állít vak gátat a tudatban és a tudatalattiban végbemenő folyamatok közé. Abban pedig nem lát semmi természetfelettit, hogy egy tudattalan folyamat eredményeként egy kép, amely nem a tudatos mérlegelés során öltött formát, kész formában került kiadásra.

Mengyelejev, aki meg volt győződve egy objektív törvény létezéséről, amelynek a különféle tulajdonságok minden eleme engedelmeskedik, alapvetően más utat járt be.

Spontán materialista lévén az elemek jellemzőjeként valami olyan anyagot keresett, amely tükrözi tulajdonságaik sokféleségét, az elemek atomsúlyát ilyen jellemzőnek tekintve, Mengyelejev az akkor ismert csoportokat az atomtömeg alapján hasonlította össze. tagjaik közül.

A halogéncsoportot (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) az alkálifémcsoport alá írva (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) és elhelyezve alattuk más hasonló elemekből álló csoportokat (atomtömegük növekvő sorrendjében) Mengyelejev megállapította, hogy e természetes csoportok tagjai egy közös szabályos elemsort alkotnak; ugyanakkor az ilyen sorozatot alkotó elemek kémiai tulajdonságai periodikusan ismétlődnek. Az összes akkor ismert 63 elem mindegyikének elhelyezésével "periodikus rendszer" Mengyelejev felfedezte, hogy a korábban kialakult természetes csoportok szervesen bekerültek ebbe a rendszerbe, elvesztették korábbi mesterséges megosztottságukat. Később Mengyelejev a következőképpen fogalmazta meg az általa felfedezett periodikus törvényt: Az egyszerű testek tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függenek az elemek atomtömegének értékétől.

A periódusos törvényt kifejező kémiai elemek táblázatának első változatát Mengyelejev adta ki külön lap formájában ún. "Egy elemrendszer tapasztalata atomsúlyuk és kémiai hasonlóságuk alapján" és 1869 márciusában kiküldte ezt a szórólapot. sok orosz és külföldi vegyész.

Rizs. 9. "Egy elemrendszer tapasztalata súlyuk és kémiai hasonlóságuk alapján."

Az első táblázat még mindig nagyon tökéletlen, távol áll a periódusos rendszer modern formájától. Ez a táblázat azonban a Mengyelejev által felfedezett szabályszerűség első grafikus szemléltetése volt: „Az atomsúlyuk szerint elrendezett elemek a tulajdonságok egyértelmű periodicitását jelentik” (Mengyelejev „Tulajdonságok kapcsolata az elemek atomtömegével”). Ez a cikk a tudós elmélkedéseinek eredménye a "rendszer tapasztalatai ..." című munkája során. A Mengyelejev által az elemek tulajdonságai és atomtömegük közötti összefüggésről szóló jelentés 1869. március 6-án (18-án) készült az Orosz Kémiai Társaság ülésén. Mengyelejev nem volt jelen ezen az ülésen. A hiányzó szerző helyett N. A. Menshutkin vegyész olvasta fel a jelentést. Az Orosz Kémiai Társaság jegyzőkönyvében egy száraz feljegyzés jelent meg a március 6-i ülésről: „N. Menshutkin D. Mengyelejev nevében számol be "elemek rendszerének tapasztalatáról atomsúlyuk és kémiai hasonlóságuk alapján". D. Mengyelejev távollétében ennek a kérdésnek a tárgyalását a következő ülésre halasztották.” N. Menshutkin beszéde megjelent az "Oroszországi Kémiai Társaság folyóiratában" ("Tulajdonságok kapcsolata az elemek atomsúlyával"). 1871 nyarán Mengyelejev munkájában foglalta össze számos, a periodikus törvény megállapításával kapcsolatos tanulmányát. "A kémiai elemek időszakos jogszerűsége" . A "Kémia alapjai" című klasszikus műben, amely Mengyelejev élete során 8 orosz nyelvű és több idegen nyelvű kiadáson ment keresztül, Mengyelejev először fejtette ki a szervetlen kémiát a periodikus törvény alapján.

A periódusos elemrendszer felépítésénél Mengyelejev nagy nehézségeken ment túl, mivel sok elemet még nem fedeztek fel, és az addig ismert 63 elem közül kilencre hibásan határozták meg az atomsúlyt. A táblázat elkészítésekor Mengyelejev korrigálta a berillium atomtömegét úgy, hogy a berilliumot nem az alumíniummal, mint általában a vegyészek, hanem a magnéziummal egy csoportba helyezte. 1870-71-ben Mengyelejev megváltoztatta az indium, az urán, a tórium, a cérium és más elemek atomtömegének értékeit, tulajdonságaik és a periódusos rendszerben elfoglalt helyük alapján. A periodikus törvény alapján a tellúrt a jód elé, a kobaltot a nikkel elé helyezte, így a tellúr a 2 vegyértékű elemekkel egy oszlopba, a jód pedig az 1 vegyértékű elemekkel egy oszlopba. , bár ezen elemek atomsúlya az ellenkezőjét követelte.

Mengyelejev három körülményt látott, amelyek véleménye szerint hozzájárultak a periodikus törvény felfedezéséhez:

Először is, a legtöbb kémiai elem atomtömegét többé-kevésbé pontosan meghatározták;

Másodszor, világos koncepció jelent meg a kémiai tulajdonságaikban hasonló elemcsoportokról (természetes csoportokról);

Harmadszor, 1869-re számos ritka elem kémiáját tanulmányozták, amelyek ismerete nélkül nehéz lett volna általánosításra jutni.

Végül a döntő lépés a törvény felfedezése felé az volt, hogy Mengyelejev az atomtömegek nagysága szerint összehasonlította az összes elemet egymással. Mengyelejev elődei összehasonlították az egymáshoz hasonló elemeket. Vagyis természetes csoportok elemei. Kiderült, hogy ezek a csoportok nem kapcsolódnak egymáshoz. Mengyelejev logikusan kombinálta őket táblázata szerkezetében.

Azonban a vegyészek óriási és gondos atomtömeg-korrekciós munkája után is a periódusos rendszer négy helyén az elemek „megsértik” a növekvő atomsúlyok szigorú elrendezési rendjét. Ezek elempárok:

18 Ar(39,948) – 19 K (39,098); 27 Co(58,933) – 28 Ni(58,69);

52 Te(127,60) – 53 I(126,904) 90 Th(232,038) – 91 Pa(231,0359).

D. I. Mengyelejev idejében az ilyen eltéréseket a periódusos rendszer hiányosságainak tekintették. Az atom szerkezetének elmélete mindent a helyére rakott: az elemek teljesen helyesen vannak elrendezve - atommagjuk töltéseinek megfelelően. Hogyan magyarázható tehát, hogy az argon atomtömege nagyobb, mint a kálium atomtömege?

Bármely elem atomtömege megegyezik az összes izotóp átlagos atomtömegével, figyelembe véve a természetben való bőségüket. Véletlenül az argon atomtömegét a "legnehezebb" izotóp határozza meg (a természetben nagyobb mennyiségben fordul elő). Ezzel szemben a káliumot "könnyebb" izotópja (azaz egy kisebb tömegszámú izotóp) uralja.

Mengyelejev a következőképpen írta le az alkotói folyamat menetét, amely a periodikus törvény felfedezése: „...akaratlanul is felmerült az a gondolat, hogy összefüggésnek kell lennie a tömeg és a kémiai tulajdonságok között. És mivel az anyag tömege, bár nem abszolút, hanem csak relatív, funkcionális összefüggést kell keresni az elemek egyedi tulajdonságai és atomsúlya között. Keresni valamit, akár gombát vagy valamilyen függőséget, lehetetlen másként, mint keresni és próbálkozni. Elkezdtem tehát külön-külön kártyákra válogatni az elemeket atomtömegükkel és alapvető tulajdonságaikkal, hasonló elemeket és közeli atomtömegeket, amiből gyorsan arra a következtetésre jutottam, hogy az elemek tulajdonságai periodikus függésben vannak az atomsúlyuktól, ráadásul kétséges. sok kétértelműség, egy percig sem kételkedtem a levont következtetés általánosságában, hiszen lehetetlen volt beismerni a balesetet.

A Periodikus Törvény alapvető jelentősége és újszerűsége a következő volt:

1. Összefüggés jött létre a tulajdonságaikban NEM HASONLÓ elemek között. Ez az összefüggés abban rejlik, hogy az elemek tulajdonságai simán és megközelítőleg azonos mértékben változnak atomtömegük növekedésével, majd ezek a változások IDŐSZAKOSAN ISMÉTELŐDŐK.

2. Azokban az esetekben, amikor úgy tűnt, hogy az elemek tulajdonságainak változási sorrendjében hiányzik valamilyen láncszem, a periódusos rendszer GAPS-t írt elő, amelyet még fel nem fedezett elemekkel kellett feltölteni.

Rizs. 10. D. I. Mengyelejev periódusos rendszerének első öt periódusa. Az inert gázokat még nem fedezték fel, ezért a táblázatban nem szerepelnek. További 4, a táblázat elkészítésekor ismeretlen elem kérdőjelekkel van megjelölve. Ezek közül három tulajdonságait D. I. Mengyelejev jósolta meg nagy pontossággal (a D. I. Mengyelejev korabeli periódusos rendszer része számunkra ismertebb formában).

A D. I. Mengyelejev által a még ismeretlen elemek tulajdonságainak előrejelzésére alkalmazott elv a 11. ábrán látható.

A periodicitás törvénye alapján és a dialektika törvényét a mennyiségi változások minőségivé való átmenetére gyakorlatilag alkalmazva Mengyelejev már 1869-ben rámutatott négy, még fel nem fedezett elem létezésére. A kémia történetében először jósolták meg új elemek létezését, és még az atomsúlyukat is hozzávetőlegesen határozták meg. 1870 végén. Mengyelejev rendszere alapján leírta a III. csoport még feltáratlan elemének tulajdonságait, és "ekaalumíniumnak" nevezte. A tudós azt is javasolta, hogy az új elemet spektrális elemzéssel fedezzék fel. Valójában 1875-ben P.E. Lecoq de Boisbaudran francia kémikus, aki spektroszkóppal tanulmányozta a cinkkeveréket, felfedezte benne Mengyelejev ekaalumíniumot. Az elem feltételezett tulajdonságainak pontos egybeesése a kísérletileg meghatározottakkal volt az első diadal és briliáns megerősítése a periodikus törvény előrejelző erejének. A Mengyelejev által megjósolt "ekaalumínium" és a Boisbaudran által felfedezett gallium tulajdonságainak leírását az 1. táblázat tartalmazza.

D. I. Mengyelejev jósolta

Telepítette: Lecoq de Boisbaudran (1875)

Ekaaluminum Ea Atomtömege kb 68 Egyszerű test, alacsonyan olvadónak kell lennie Sűrűsége közel 5,9 Atomtérfogat 11,5 Nem szabad levegőn oxidálódnia Vörösen forró hőségben le kell bontania a vizet Összetett képletek: ЕаСl3, Еа2О3, Еа2(SO4)3 Ea2(SO4)3*M2SO4*24H2O timsót kell alkotnia, de nehezebb, mint az alumínium Az Ea2O3 oxid könnyen redukálható, és az alumíniumnál illékonyabb fémet ad, ezért várható, hogy az EaCl3 spektrális analízissel felfedezhető lesz - illékony.

Atomtömege körülbelül 69,72 A tiszta gallium olvadáspontja 30 °C. A szilárd gallium sűrűsége 5,904, a folyékony galliumé 6,095 Atomtérfogat 11.7 Enyhén oxidálódik csak vörösen forró hőmérsékleten Magas hőmérsékleten lebontja a vizet Összetett képletek: GaCl3, Ga2O3, Ga2(SO4)3 timsót formál NH4Ga(SO4)2*12H2O A galliumot oxidból redukálják hidrogénáramban történő kalcinálással; spektrális elemzéssel fedezték fel Forráspont GaCl3 215-220°C

1879-ben L. Nilson svéd vegyész megtalálta a szkandium elemet, amely teljes mértékben megfelel a Mengyelejev által leírt ekabornak; 1886-ban a német kémikus, K. Winkler felfedezte a germánium elemet, amely az exasiliconnak felel meg; 1898-ban Pierre Curie és Maria Sklodowska Curie francia kémikusok felfedezték a polóniumot és a rádiumot. Mengyelejev Winklert, Lecoq de Boisbaudran-t és Nilssont "a periodikus törvény erősítőinek" tartotta.

Mengyelejev jóslatai is beigazolódtak: felfedezték a trimargánt - a jelenlegi réniumot, dicéziumot - franciumot stb.

Ezt követően a világ tudósai számára világossá vált, hogy D. I. Mengyelejev periódusos rendszere nemcsak az elemeket rendszerezi, hanem a természet alapvető törvényének - a periódusos törvénynek - grafikus kifejezése.

Ennek a törvénynek előrejelző ereje van. Lehetővé tette új, még fel nem fedezett elemek célzott keresését. Számos, korábban nem kellően pontosan meghatározott elem atomtömege éppen azért került ellenőrzésre és finomításra, mert hibás értékeik ütköztek a periódusos törvénybe.

D. I. Mengyelejev egy időben bosszúsan jegyezte meg: "... nem ismerjük a periodicitás okait." Nem sikerült megélnie ezt a rejtélyt.

Az egyik fontos érv az atomok összetett szerkezete mellett D. I. Mengyelejev periodikus törvényének felfedezése volt:

Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint a vegyületek tulajdonságai és formái periodikusan függenek a kémiai elemek atomtömegétől.

Amikor bebizonyosodott, hogy a rendszerben egy elem sorszáma numerikusan megegyezik az atommag töltésével, világossá vált a periodikus törvény fizikai lényege.

De miért változnak a kémiai elemek tulajdonságai periodikusan az atommag töltésének növekedésével? Miért így épül fel az elemrendszer, és miért nem másként, és miért tartalmaznak periódusai szigorúan meghatározott számú elemet? Ezekre a döntő kérdésekre nem érkezett válasz.

A logikai gondolkodás azt jósolta, hogy ha van kapcsolat az atomokból álló kémiai elemek között, akkor az atomokban van valami közös, ezért összetett szerkezettel kell rendelkezniük.

Az elemek periodikus rendszerének titka akkor derült ki teljesen, amikor sikerült megérteni az atom legbonyolultabb szerkezetét, külső elektronhéjainak szerkezetét, az elektronok mozgásának törvényeit a pozitív töltésű atommag körül, amelyben szinte az egész az atom tömege koncentrálódik.

Az anyag minden kémiai és fizikai tulajdonságát az atomok szerkezete határozza meg. A Mengyelejev által felfedezett periodikus törvény a természet egyetemes törvénye, mert az atom szerkezetének törvényén alapul.

A modern atomelmélet megalapítója Rutherford angol fizikus, aki meggyőző kísérletekkel kimutatta, hogy az atom szinte teljes tömege és pozitív töltésű anyaga térfogatának egy kis részében koncentrálódik. Az atomnak ezt a részét nevezte el mag. Az atommag pozitív töltését a körülötte keringő elektronok kompenzálják. Ebben az atommodellben az elektronok a Naprendszer bolygóira hasonlítanak, aminek következtében bolygónak nevezték. Később Rutherfordnak sikerült kísérleti adatokat felhasználnia az atommagok töltéseinek kiszámításához. Kiderült, hogy megegyeznek a D. I. Mengyelejev táblázatában szereplő elemek sorszámával. Rutherford és tanítványai munkája után Mengyelejev periodikus törvénye világosabb értelmet és kissé más megfogalmazást kapott:

Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint az elemek kombinációjának tulajdonságai és formái periodikusan függenek az elemek atommagjának töltésétől.

Így egy kémiai elem sorszáma a periódusos rendszerben kapott fizikai jelentést.

1913-ban G. Moseley Rutherford laboratóriumában számos kémiai elem röntgensugárzását tanulmányozta. Erre a célra megtervezte egy röntgencső anódját bizonyos elemekből álló anyagokból. Kiderült, hogy a katódot alkotó elemek sorozatszámának növekedésével a karakterisztikus röntgensugárzás hullámhossza nő. G. Moseley levezetett egy egyenletet a hullámhosszra és a Z sorozatszámra:

Ezt a matematikai kifejezést most Moseley-törvénynek hívják. Lehetővé teszi a vizsgált elem sorozatszámának meghatározását a mért röntgen hullámhosszból.

A legegyszerűbb atommag a hidrogénatom magja. Töltése egyenlő és ellentétes előjelű egy elektron töltésével, tömege pedig a legkisebb az összes atommag közül. A hidrogénatom magját elemi részecskeként ismerték fel, és 1920-ban Rutherford adta neki a nevet. proton . A proton tömege megközelítőleg egy atomtömeg egység.

A hidrogén kivételével azonban minden atom tömege számszerűen meghaladja az atommagok töltéseit. Már Rutherford feltételezte, hogy a protonokon kívül az atommagoknak bizonyos tömegű semleges részecskéket is tartalmazniuk kell. Ezeket a részecskéket Bothe és Becker fedezte fel 1932-ben. Chadwick meghatározta természetüket és elnevezte neutronok . A neutron egy töltetlen részecske, amelynek tömege majdnem megegyezik a proton tömegével, azaz szintén 1 AU. eszik.

1932-ben D. D. Ivanenko szovjet tudós és Heisenberg német fizikus egymástól függetlenül kidolgozta az atommag proton-neutron elméletét, amely szerint az atommagok protonokból és neutronokból állnak.

Tekintsük valamely elem, például nátrium atomjának szerkezetét a proton-neutron elmélet szempontjából. A nátrium sorszáma a periódusos rendszerben 11, tömegszáma 23. A sorszámnak megfelelően a nátrium atom magjának töltése + 11. Ezért a nátriumatomban 11 elektron található, a amelyek töltéseinek összege megegyezik az atommag pozitív töltésével. Ha a nátriumatom egy elektront veszít, akkor a pozitív töltés eggyel több lesz, mint az elektronok negatív töltéseinek összege (10), és a nátriumatom 1+ töltésű ionná válik. Az atommag töltése megegyezik a 11 a tömegű atommagban lévő 11 proton töltéseinek összegével. e.m. Mivel a nátrium tömegszáma 23 óra. e.m., akkor a 23 - 11 \u003d 12 különbség határozza meg a neutronok számát a nátriumatomban.

Protonokat és neutronokat nevezünk nukleonok . A nátrium atom magja 23 nukleonból áll, ebből 11 proton és 12 neutron. Az elem jelölésének bal felső sarkában az atommagban lévő nukleonok teljes számát, a bal alsó sarokban pedig a protonok számát írjuk, pl. Na.

Egy adott elem minden atomjának azonos a magtöltése, azaz azonos számú proton van az atommagban. Az elemek atommagjában lévő neutronok száma eltérő lehet. Azokat az atomokat, amelyek atommagjában azonos számú proton és különböző számú neutron található, nevezzük izotópok .

Azokat a különböző elemek atomjait, amelyek magjában ugyanannyi nukleon található, nevezzük izobárok .

A tudomány mindenekelőtt a nagy dán fizikusnak, Niels Bohrnak köszönheti az atom szerkezete és a periódusos rendszer szerkezete közötti valódi kapcsolat megteremtését. Ő volt az első, aki kifejtette az elemek tulajdonságainak periodikus változásának valódi alapelveit. Bohr azzal kezdte, hogy életképessé tette Rutherford atommodelljét.

Rutherford bolygómodellje az atomról azt a nyilvánvaló igazságot tükrözte, hogy az atom fő része a térfogat elhanyagolható részében - az atommagban - található, és az elektronok az atom többi térfogatában oszlanak el. Az atommag körüli pályán lévő elektron mozgásának természete azonban ellentmond az elektrodinamikai elektromos töltések mozgáselméletének.

Először is, az elektrodinamika törvényei szerint az atommag körül forgó elektronnak a sugárzás energiavesztesége következtében az atommagra kell esnie. Másodszor, az atommaghoz közeledve az elektron által kibocsátott hullámhosszoknak folyamatosan változniuk kell, folyamatos spektrumot alkotva. Az atomok azonban nem tűnnek el, ami azt jelenti, hogy az elektronok nem esnek az atommagra, és az atomok sugárzási spektruma sem folyamatos.

Ha a fémet párolgási hőmérsékletre melegítjük, akkor gőze izzani kezd, és minden fém gőzének saját színe van. A prizmával lebontott fémgőz sugárzása egyedi fényvonalakból álló spektrumot alkot. Az ilyen spektrumot vonalspektrumnak nevezzük. A spektrum minden vonalát az elektromágneses sugárzás bizonyos frekvenciája jellemzi.

1905-ben Einstein a fotoelektromos hatás jelenségét magyarázva azt javasolta, hogy a fény fotonok vagy energiakvantumok formájában terjed, amelyeknek nagyon határozott jelentése van minden atomtípusra.

1913-ban Bohr kvantumábrázolást vezetett be az atom Rutherford-féle planetáris modelljébe, és elmagyarázta az atomok vonalspektrumának eredetét. A hidrogénatom szerkezetére vonatkozó elmélete két posztulátumon alapul.

Első posztulátum:

Az elektron az atommag körül kering, energia kisugárzása nélkül, szigorúan meghatározott stacionárius pályákon, amelyek kielégítik a kvantumelméletet.

Mindegyik pályán az elektron bizonyos energiával rendelkezik. Minél távolabb van az atommagtól a pálya, annál több energiája van a rajta található elektronnak.

Egy tárgy középpont körüli mozgását a klasszikus mechanikában a szögimpulzus határozza meg m´v´r, ahol m a mozgó tárgy tömege, v a tárgy sebessége, r a kör sugara. A kvantummechanika szerint ennek az objektumnak az energiája csak bizonyos értékekkel rendelkezhet. Bohr úgy vélte, hogy a hidrogénatomban lévő elektron szögimpulzusa csak egész számú akciókvantumnak felel meg. Nyilvánvalóan ez az arány Bohr sejtése volt, később de Broglie francia fizikus vezette le matematikailag.

Így Bohr első posztulátumának matematikai kifejezése az egyenlőség:

(1)

Az (1) egyenletnek megfelelően az elektron pályájának minimális sugara, és ebből következően az elektron minimális potenciális energiája n egységnyi értékének felel meg. A hidrogénatom állapotát, amely megfelel az n=1 értéknek, normálnak vagy bázikusnak nevezzük. Gerjesztettnek nevezzük azt a hidrogénatomot, amelynek elektronja bármely más, n=2, 3, 4, ¼ értéknek megfelelő pályán van.

Az (1) egyenlet ismeretlenként tartalmazza az elektronsebességet és a pálya sugarát. Ha készítünk egy másik egyenletet, amelyben v és r is szerepel, akkor kiszámíthatjuk a hidrogénatomban lévő elektron ezen fontos jellemzőinek értékét. Egy ilyen egyenletet a "hidrogénatom atommag - elektron" rendszerben ható centrifugális és centripetális erők egyenlőségének figyelembevételével kapunk.

A centrifugális erő . A centripetális erő, amely meghatározza az elektron vonzását az atommaghoz, a Coulomb-törvény szerint. Figyelembe véve az elektron és az atommag töltéseinek egyenlőségét a hidrogénatomban, felírhatjuk:

(2)

Az (1) és (2) egyenletrendszert v és r vonatkozásában megoldva azt kapjuk, hogy:

(3)

A (3) és (4) egyenlet lehetővé teszi a pálya sugarainak és elektronsebességeinek kiszámítását bármely n értékre. N=1-nél a hidrogénatom első pályájának sugara, a Bohr-sugár 0,053 nm. Az elektron sebessége ezen a pályán 2200 km/s. a (3) és (4) egyenlet azt mutatja, hogy a hidrogénatom elektronpályáinak sugarai a természetes számok négyzeteként viszonyulnak egymáshoz, és az elektron sebessége n növekedésével csökken.

Második posztulátum:

Amikor az egyik pályáról a másikra mozog, az elektron elnyeli vagy kibocsát egy kvantum energiát.

Amikor egy atomot gerjesztünk, azaz amikor egy elektron az atommaghoz legközelebbi pályáról egy távolabbi pályára mozog, egy energiakvantum elnyelődik, és fordítva, ha egy elektron távoli pályáról egy közeli pályára mozog, akkor a kvantumenergia kibocsátott E 2 - E 1 \u003d hv. Miután megtalálta a pályák sugarát és a rajtuk lévő elektron energiáját, Bohr kiszámította a fotonok és a hozzájuk tartozó vonalak energiáját a hidrogén vonalspektrumában, ami megfelelt a kísérleti adatoknak.

A kvantumpályák sugarának nagyságát, az elektronok mozgási sebességét és energiájukat meghatározó n számot ún. főkvantumszám .

Sommerfeld tovább javította Bohr elméletét. Feltételezte, hogy egy atomban nem csak körkörös, hanem elliptikus elektronpályák is lehetnek, és ez alapján magyarázta meg a hidrogén spektrum finomszerkezetének eredetét.

Rizs. 12. A Bohr-atom elektronja nemcsak kör-, hanem elliptikus pályát is leír. Így néznek ki különböző értékek esetén l nál nél P =2, 3, 4.

Az atomszerkezet Bohr-Sommerfeld-elmélete azonban a klasszikus és a kvantummechanikai fogalmakat egyesítette, és így ellentmondásokra épült. A Bohr–Sommerfeld elmélet fő hátrányai a következők:

1. Az elmélet nem képes megmagyarázni az atomok spektrális jellemzőinek minden részletét.

2. Nem teszi lehetővé a kémiai kötés mennyiségi kiszámítását még egy olyan egyszerű molekulában sem, mint a hidrogénmolekula.

De az alapvető álláspont szilárdan megalakult: az elektronhéjak feltöltődése a kémiai elemek atomjaiban a harmadiktól kezdődik, M - a héjak nem szekvenciálisak, fokozatosan a teljes kapacitásig (vagyis úgy, ahogy az volt NAK NEK- És L - kagylók), de lépésenként. Más szóval, az elektronhéjak felépítése átmenetileg megszakad, mivel az elektronok olyan atomokban jelennek meg, amelyek más héjakhoz tartoznak.

Ezeket a betűket a következőképpen jelöljük: n , l , m l , Kisasszony – az atomfizika nyelvén pedig kvantumszámoknak nevezik. Történelmileg fokozatosan vezették be őket, és megjelenésük nagyrészt az atomspektrumok tanulmányozásával függ össze.

Így kiderül, hogy egy atomban bármely elektron állapota felírható egy speciális kóddal, amely négy kvantumszám kombinációja. Ezek nem csupán néhány absztrakt mennyiségek, amelyeket az elektronikus állapotok rögzítésére használnak. Éppen ellenkezőleg, mindegyiknek valódi fizikai tartalma van.

Szám P benne van az elektronhéj kapacitásának képletében (2 P 2), azaz a megadott kvantumszám P az elektronhéj számának felel meg; más szóval ez a szám határozza meg, hogy egy elektron egy adott elektronhéjhoz tartozik-e.

Szám P csak egész értékeket fogad el: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,…, amelyek rendre a következő héjaknak felelnek meg: K, L, M, N, O, P, Q.

Amennyiben P szerepel az elektron energiájának képletében, akkor azt mondják, hogy a fő kvantumszám határozza meg az elektron teljes energiáját egy atomban.

Az ábécénk másik betűjét - az orbitális (oldalsó) kvantumszámot - jelöljük l . Azért vezették be, hogy hangsúlyozzák egy adott héjhoz tartozó összes elektron nem egyenértékűségét.

Minden héj bizonyos alhéjakra van felosztva, és számuk megegyezik a héj számával. azaz K-shell ( P =1) egy részhéjból áll; L-héj ( P =2) - kettőből; M-shell ( P =3) - három alhéjból ...

És ennek a héjnak minden egyes alhéját egy bizonyos érték jellemzi l . Az orbitális kvantumszám is egész értékeket vesz fel, de nullától kezdve, azaz 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ... Így l mindig kevesebbet P . Könnyű megérteni, hogy mikor P =1 l =0; nál nél n =2 l =0 és 1; nál nél n = 3 l = 0, 1 és 2 stb. Szám l , úgymond geometrikus képe van. Hiszen az egyik vagy másik héjhoz tartozó elektronok pályája nemcsak kör alakú, hanem ellipszis alakú is lehet.

különböző jelentések l és jellemezze a különböző típusú pályákat.

A fizikusok szeretik a hagyományokat, és a régi betűjelöléseket részesítik előnyben az elektron-alhéjak jelölésére. s ( l =0), p ( l =1), d ( l =2), f ( l =3). Ezek a német szavak első betűi, amelyek az elektronátmenetek miatti spektrumvonalak sorozatának jellemzőit jellemzik: éles, fő, diffúz, fundamentális.

Most röviden felírhatja, hogy az elektronhéjak mely elektron-alhéjakat tartalmazzák (2. táblázat).

Ha tudni szeretné, hogy a különböző elektron-alhéjak hány elektront tudnak tartani, segítsen meghatározni a harmadik és negyedik kvantumszámot - m l és m s, amelyeket mágnesesnek és spinnek neveznek.

Mágneses kvantumszám l szorosan összefügg l és meghatározza egyrészt ezeknek a pályáknak az űrben való elhelyezkedésének irányát, másrészt adott esetben lehetséges számukat. l . Az atomelmélet egyes törvényeiből az következik, hogy adott l m kvantumszám l, 2-t vesz igénybe l +1 egész értékek: -tól - l a +-ra l , beleértve a nullát. Például azért l =3 ez az m sorozat l van: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, azaz összesen hét érték.

Miért m l mágnesnek hívják? Minden egyes elektron, amely az atommag körül kering, lényegében a tekercs egy fordulata, amelyen elektromos áram folyik át. Létezik mágneses tér, így az atom minden egyes pályája sík mágneses lapnak tekinthető. Ha külső mágneses mezőt találunk, minden elektronpálya kölcsönhatásba lép ezzel a mezővel, és hajlamos egy bizonyos pozíciót elfoglalni az atomban.

Az egyes pályákon lévő elektronok számát az m s spinkvantumszám értéke határozza meg.

Az atomok viselkedése erős, nem egyenletes mágneses térben azt mutatta, hogy az atomban minden elektron mágnesként viselkedik. Ez pedig azt jelzi, hogy az elektron a saját tengelye körül forog, mint egy bolygó keringő pályáján. Az elektronnak ezt a tulajdonságát "spin"-nek nevezik (angol fordításban - forogni). Az elektron forgási mozgása állandó és változatlan. Az elektron forgása teljesen szokatlan: nem lassítható, nem gyorsítható, nem állítható meg. Ugyanez vonatkozik a világ összes elektronjára.

De bár a spin az összes elektron közös tulajdonsága, ez az oka az atom elektronjai közötti különbségnek is.

Az atommag körül ugyanazon a pályán keringő két elektron azonos nagyságú spinnel rendelkezik, de saját forgási iránya eltérő lehet. Ebben az esetben a szögimpulzus és a forgás előjele megváltozik.

A kvantumszámítás a pályán lévő elektronban rejlő spinkvantumszámok két lehetséges értékéhez vezet: s=+ és s= - . Más értékek nem létezhetnek. Ezért egy atomban vagy csak egy vagy két elektron foroghat minden pályán. Nem lehet több.

Mindegyik elektron alhéj 2 (2 l + 1) - elektronok, nevezetesen (3. táblázat):

Innen egyszerű összeadással megkapjuk az egymást követő héjak kapacitását.

Elképesztő annak az alaptörvénynek az egyszerűsége, amelyre az atom szerkezetének kezdeti végtelen bonyolultságát redukáltuk. A külső héjában lévő elektronok összes szeszélyes viselkedése, amely minden tulajdonságát szabályozza, rendkívüli egyszerűséggel kifejezhető: Egy atomban nincs és nem is lehet két egyforma elektron. Ezt a törvényt a tudomány Pauli-elvként ismeri (a svájci elméleti fizikus után).

Az atomban lévő elektronok teljes számának ismeretében, amely megegyezik a Mengyelejev-rendszer sorozatszámával, "építhet" egy atomot: kiszámíthatja a külső elektronhéj szerkezetét - meghatározhatja, hány elektron van benne és mit kedvesek benne.

Ahogy nősz Z az atomok hasonló típusú elektronikus konfigurációi periodikusan ismétlődnek. Valójában ez is a periodikus törvény megfogalmazása, de az elektronok héjakon és részhéjakon való eloszlásának folyamatához kapcsolódik.

Ismerve az atom szerkezetének törvényét, most fel lehet építeni egy periodikus rendszert, és megmagyarázni, miért épül fel így. Csak egy apró terminológiai pontosításra van szükség: azokat az elemeket, amelyek atomjaiban az s-, p-, d-, f-alhéj felépítése történik, általában s-, p-, d-, f-elemeknek nevezzük.

Az atom képletét ilyen formában szokás írni: a fő kvantumszám a megfelelő szám, a másodlagos kvantumszám a betű, az elektronok száma a jobb felső sarokban van jelölve.

Az első periódus 1 s-elemet tartalmaz - hidrogént és héliumot. Az első periódus sematikus ábrázolása a következő: 1 s 2 . A második periódus a következőképpen ábrázolható: 2 s 2 2 p 6, azaz olyan elemeket tartalmaz, amelyekben 2 s-, 2 p-alhéj van kitöltve. A harmadik pedig (3 s-, 3p-alhéj épül be): 3 s 2 3p 6 . Nyilvánvalóan hasonló típusú elektronikus konfigurációk ismétlődnek.

A 4. periódus elején két 4 s-elem van, azaz az N-héj feltöltése korábban kezdődik, mint az M-héj építése. Még 10 üresedést tartalmaz, melyeket a következő tíz elemben (3 d-elem) töltenek be. Az M-héj feltöltése befejeződött, az N-héj feltöltése folytatódik (hat 4 p-elektronnal). Ebből következően a 4. periódus szerkezete a következő: 4 s 2 3 d 10 4 p 6 . Az ötödik időszakot ugyanúgy töltjük ki:

5 s 2 4 d 10 5 p 6 .

A hatodik periódusban 32 elem található. Sematikus ábrázolása a következő: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6 .

És végül a következő, 7. periódus: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6 . Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a 7. periódusnak még nem minden eleme ismert.

A héjak ilyen lépcsőzetes megtöltése szigorú fizikai szabályszerűség. Kiderült, hogy ahelyett, hogy a 3 d-os részhéj szintjeit foglalnák el, az elektronok számára előnyösebb (energia szempontjából), ha először a 4 s-os részhéj szintjeit töltik be. Ezek az energia "lengések" "jövedelmezőbbek - veszteségesebbek", és megmagyarázzák azt a helyzetet, hogy a kémiai elemekben az elektronhéjak kitöltése párkányokban történik.

A 20-as évek közepén. L. de Broglie francia fizikus egy merész gondolatot fogalmazott meg: minden anyagrészecske (beleértve az elektronokat is) nemcsak anyagi, hanem hullámtulajdonságokkal is rendelkezik. Hamarosan sikerült kimutatni, hogy az elektronok a fényhullámokhoz hasonlóan az akadályokat is megkerülik.

Mivel az elektron hullám, mozgása egy atomban a hullámegyenlet segítségével írható le. Egy ilyen egyenletet E. Schrödinger osztrák fizikus állított le 1926-ban. A matematikusok másodrendű parciális differenciálegyenletnek nevezik. A fizikusok számára ez a kvantummechanika alapegyenlete.

Így néz ki az egyenlet:

+++ y=0

ahol m az elektron tömege; r – az elektron távolsága az atommagtól; e az elektrontöltés; E az elektron teljes energiája, amely egyenlő a kinetikai és potenciális energiák összegével; Z az atom sorszáma (hidrogénatom esetén 1); h- "a cselekvés mennyisége"; x , y , z – elektron koordináták; y - hullámfüggvény (a valószínűség mértékét jellemző absztrakt absztrakt mennyiség).

Annak a valószínűsége, hogy egy elektron az atommag körüli térben egy bizonyos helyen található. Ha y \u003d 1, akkor ezért az elektronnak valóban ezen a helyen kell lennie; ha y = 0, akkor ott egyáltalán nincs elektron.

Az elektron megtalálásának valószínűsége a kvantummechanika központi eleme. Az y (psi)-függvény értéke (pontosabban az értékének négyzete) pedig azt fejezi ki, hogy egy elektron a tér egyik vagy másik pontjában van-e.

A kvantummechanikai atomban nincsenek meghatározott elektronpályák, amelyek az atom Bohr-modelljében olyan világosan körvonalazódnak. Az elektron olyan, mintha felhő formájában maszatolódott volna el a térben. De ennek a felhőnek más a sűrűsége: ahogy mondják, hol sűrű, hol üres. A nagyobb felhősűrűség nagyobb valószínűséggel talál egy elektront.

Az atom absztrakt kvantummechanikai modelljétől áttérhetünk Bohr vizuális és látható atommodelljére. Ehhez meg kell oldani a Schrödinger-egyenletet. Kiderült, hogy a hullámfüggvényhez három különböző mennyiség tartozik, amelyek csak egész számokat vehetnek fel. Ráadásul ezeknek a mennyiségeknek a változási sorrendje olyan, hogy nem lehetnek másak, mint kvantumszámok. Fő, orbitális és mágneses. De kifejezetten a különféle atomok spektrumának kijelölésére vezették be. Aztán nagyon szervesen áttértek az atom Bohr-modelljére. Ilyen a tudományos logika – még a legszigorúbb szkeptikus sem fogja aláásni.

Mindez azt jelenti, hogy a Schrödinger-egyenlet megoldása végső soron az atomok elektronhéjainak és részhéjainak kitöltési sorrendjének levezetéséhez vezet. Ez a kvantummechanikai atom fő előnye a Bohr atommal szemben. A bolygóatom számára ismert fogalmak pedig a kvantummechanika szemszögéből áttekinthetők. Azt mondhatjuk, hogy a pálya egy adott elektron valószínű pozícióinak halmaza egy atomban. Ez egy bizonyos hullámfüggvénynek felel meg. A modern atomfizikában és kémiában a „pálya” kifejezés helyett a „pálya” kifejezést használják.

Tehát a Schrödinger-egyenlet olyan, mint egy varázspálca, amely kiküszöböli a periódusos rendszer formális elméletében rejlő összes hiányosságot. A "formális"-ból "tényleges".

A valóságban ez messze nem így van. Mert az egyenletnek csak a hidrogénatomra van pontos megoldása, a legegyszerűbb atomra. A hélium atom és az azt követő atomok esetében lehetetlen pontosan megoldani a Schrödinger-egyenletet, mivel az elektronok közötti kölcsönhatási erők összeadódnak. A végeredményre gyakorolt ​​hatásukat figyelembe véve pedig elképzelhetetlen bonyolultságú matematikai probléma. Az emberi képességek számára hozzáférhetetlen; csak a másodpercenként több százezer műveletet végrehajtó, nagy sebességű elektronikus számítógépek hasonlíthatók össze vele. És akkor is csak azzal a feltétellel, hogy a számítási programot számos egyszerűsítéssel és közelítéssel kidolgozzák.

40 év alatt az ismert kémiai elemek listája 19-cel bővült. És mind a 19 elemet szintetizálták, mesterségesen készítették elő.

Az elemek szintézise felfogható úgy, hogy egy kisebb magtöltésű elemből egy nagyobb rendszámú elemet kisebb rendszámú elemből nyerünk. A megszerzési folyamatot pedig nukleáris reakciónak nevezik. Egyenlete ugyanúgy van felírva, mint egy közönséges kémiai reakció egyenlete. A reagensek a bal oldalon, a termékek a jobb oldalon vannak. A nukleáris reakcióban a reagensek a célpont és a bombázó részecske.

A periodikus rendszer szinte bármely eleme (szabad formában vagy kémiai vegyület formájában) célpontként szolgálhat.

A bombázó részecskék szerepét az a-részecskék, a neutronok, a protonok, a deuteronok (a hidrogén nehéz izotópjának magjai), valamint a különféle elemek - bór, szén, nitrogén, oxigén - úgynevezett többszörösen töltött nehéz ionjai játsszák. neon, argon és a periódusos rendszer egyéb elemei.

A nukleáris reakció bekövetkezéséhez a bombázó részecskének ütköznie kell a célatom magjával. Ha a részecske kellően nagy energiával rendelkezik, akkor olyan mélyen behatol a magba, hogy összeolvad vele. Mivel a neutron kivételével az összes fent felsorolt ​​részecske pozitív töltést hordoz, így az atommaggal egyesülve növelik a töltését. A Z értékének megváltoztatása pedig az elemek átalakulását jelenti: egy elem szintézisét új magtöltési értékkel.

Annak érdekében, hogy megtalálják a módját a bombázó részecskék felgyorsításának, hogy olyan nagy energiát adjanak, amely elegendő ahhoz, hogy egyesítsék őket az atommagokkal, egy speciális részecskegyorsítót, a ciklotront találták ki és konstruálták meg. Aztán egy speciális gyárat építettek új elemekből - egy nukleáris rektort. Közvetlen célja az atomenergia előállítása. De mivel mindig intenzív neutronáramok vannak benne, könnyen használhatók mesterséges szintézis céljaira. A neutronnak nincs töltése, ezért nem szükséges (és lehetetlen) gyorsítani. Éppen ellenkezőleg, a lassú neutronok hasznosabbnak bizonyulnak, mint a gyorsak.

A kémikusoknak össze kellett törniük az agyukat, és a találékonyság valódi csodáit kellett bemutatniuk, hogy kidolgozhassák azokat a módszereket, amelyek elhanyagolható mennyiségű új elemet különíthetnek el a célanyagtól. Megtanulni tanulmányozni az új elemek tulajdonságait, amikor csak néhány atom állt rendelkezésre...

Tudósok százai és ezrei munkájával 19 új sejtet töltöttek be a periódusos rendszerben. Négy a régi határain belül van: a hidrogén és az urán között. Tizenöt – az uránhoz. Így történt mindez...

A periódusos rendszerben 4 hely maradt sokáig üresen: a 43-as, 61-es, 85-ös és 87-es cellák.

Ez a 4 elem megfoghatatlan volt. A természetben való felkutatásukra irányuló tudósok erőfeszítései sikertelenek maradtak. A periódusos törvény segítségével a periódusos rendszer összes többi helye már régen be lett töltve - a hidrogéntől az uránig.

A tudományos folyóiratokban nemegyszer jelentek meg ennek a négy elemnek a felfedezéséről. De mindezen felfedezéseket nem erősítették meg: a pontos ellenőrzés minden alkalommal kimutatta, hogy hibát követtek el, és véletlenszerű jelentéktelen szennyeződéseket összetévesztettek egy új elemmel.

A hosszú és nehéz keresés végül az egyik megfoghatatlan elem természetében való felfedezéséhez vezetett. Kiderült, hogy a 87-es számú ecácézium az urán-235 természetes radioaktív izotóp bomlási láncában fordul elő. ez egy rövid élettartamú radioaktív elem.

Rizs. 13. A 87. számú elem kialakításának sémája - Franciaország. Egyes radioaktív izotópok kétféleképpen bomlhatnak le, például a- és b-bomlás révén egyaránt. Ezt a jelenséget radioaktív villának nevezik. Minden természetes radioaktív család tartalmaz villát.

A 87. elem megérdemli, hogy részletesebben elmondjuk. Most a kémiai enciklopédiákban olvashatjuk: a franciumot (87-es sorozatszám) 1939-ben fedezte fel Marguerite Perey francia tudós.

Hogyan sikerült Pereynek megragadnia a megfoghatatlan elemet? 1914-ben három osztrák radiokémikus - S. Meyer, W. Hess és F. Panet - elkezdte tanulmányozni a 227 tömegszámú aktinium izotóp radioaktív bomlását. Tudták, hogy az aktinourán családba tartozik és b-t bocsát ki. részecskék; ezért bomlásterméke a tórium. A tudósoknak azonban homályos gyanúja volt, hogy az aktinium-227 ritka esetekben a-részecskéket is bocsát ki. Más szóval, a radioaktív villa egyik példája látható itt. Egy ilyen átalakulás során a 87-es elem izotópjának kell kialakulnia, Meyer és munkatársai valójában a-részecskéket figyeltek meg. További tanulmányokra volt szükség, de azokat az első világháború megszakította.

Marguerite Perey ugyanezt az utat járta be. De rendelkezésére álltak érzékenyebb műszerek, új, továbbfejlesztett elemzési módszerek. tehát sikeres volt.

A francium a mesterségesen szintetizált elemek egyike. Ennek ellenére az elemet először a természetben fedezték fel. Ez a francium-223 izotópja. Felezési ideje mindössze 22 perc. Világossá válik, miért van olyan kevés Franciaország a Földön. Egyrészt törékenysége miatt nincs ideje észrevehető mennyiségben koncentrálni, másrészt magát a kialakulásának folyamatát is alacsony valószínűséggel jellemzi: az aktinium-227 magoknak mindössze 1,2%-a bomlik le a-kibocsátással. részecskék.

Ebben a tekintetben a franciumot jövedelmezőbb mesterségesen előállítani. Már 20 francium-izotópot kapott, és közülük a leghosszabb élettartamú a francium-223. nagyon kis mennyiségű franciumsókkal dolgozva a vegyészek be tudták bizonyítani, hogy tulajdonságai rendkívül hasonlóak a céziumhoz.

Az atommagok tulajdonságait tanulmányozva a fizikusok arra a következtetésre jutottak, hogy a 43, 61, 85 és 87 rendszámú elemek nem rendelkezhetnek stabil izotópokkal. Csak radioaktívak lehetnek, rövid felezési idejűek, és gyorsan el kell tűnniük. Ezért mindezeket az elemeket az ember mesterségesen hozta létre. Az új elemek létrehozásának útjait a periodikus törvény jelölte meg. A 43-as elem volt az első mesterségesen létrehozott elem.

A 43-as elem magjában 43 pozitív töltésnek kell lennie, és az atommag körül 43 elektronnak kell keringenie. Az ötödik periódus közepén lévő 43-as elem üres helyén a negyedik periódusban mangán, a hatodikban pedig rénium található. Ezért a 43-as elem kémiai tulajdonságainak hasonlónak kell lenniük a mangánéhoz és a réniumhoz. A 43-as cellától balra a 42-es molibdén, jobbra a 44-es ruténium található. Ezért a 43-as elem létrehozásához a 42 töltésű atom atommagjában a töltések számát még egy elemi töltéssel kell növelni. Ezért egy új 43 elem szintéziséhez molibdént kell nyersanyagként venni. A legkönnyebb elem, a hidrogén, egy pozitív töltéssel rendelkezik. Tehát arra számíthatunk, hogy a 43-as elem a molibdén és egy proton közötti magreakció eredményeként nyerhető.

Rizs. 14. A 43. számú elem - technécium - szintézisének vázlata.

A 43-as elem tulajdonságainak hasonlónak kell lenniük a mangán és a rénium tulajdonságaihoz, és ennek az elemnek a képződésének kimutatásához és bizonyításához hasonló kémiai reakciókat kell alkalmazni, mint amelyekkel a vegyészek meghatározzák a kis mennyiségű mangán és rénium jelenlétét.

A periodikus rendszer így teszi lehetővé a mesterséges elemek létrehozásának útját.

Pontosan ugyanígy hozták létre 1937-ben az első mesterséges kémiai elemet. A technécium jelentős nevet kapta – az első technikai, mesterséges úton előállított elem. Így szintetizálták a technéciumot. A molibdénlemezt intenzív bombázásnak vetették alá a hidrogén-deutérium nehéz izotópjának magjai, amelyek nagy sebességgel szétszóródtak a ciklotronban.

Nehéz hidrogén atommagok, amelyek nagyon nagy energiát kaptak, behatoltak a molibdén atommagokba. A ciklotronban történő besugárzás után a molibdén műanyagot savban feloldottuk. Az oldatból jelentéktelen mennyiségű új radioaktív anyagot izoláltak ugyanazokkal a reakciókkal, amelyek a mangán analitikai meghatározásához szükségesek (a 43-as elemhez hasonlóan). Ez egy új elem volt - a technécium. Pontosan megfelelnek az elem periódusos rendszerbeli helyzetének.

Most a technécium meglehetősen megfizethetővé vált: meglehetősen nagy mennyiségben képződik atomreaktorokban. A technéciumot alaposan tanulmányozták, és már használják a gyakorlatban.

A 61-es elem létrehozásának módja nagyon hasonló a technécium előállításához. A 61-es elemet csak 1945-ben izolálták az atomreaktorban az urán hasadása következtében keletkezett fragmentációs elemekből.

Rizs. 15. A 61. számú elem - prométium - szintézisének vázlata.

Az elem szimbolikus „prométhium” nevet kapott. Ezt a nevet nem egyszerű okból adták neki. A tudomány drámai útját szimbolizálja, amely ellopja a maghasadás energiáját a természetből, és ezt az energiát uralja (a legenda szerint Prométheusz titán tüzet lopott az égből, és odaadta az embereknek, ezért egy sziklához és egy hatalmas sashoz láncolták minden nap kínozta), de figyelmezteti az embereket egy szörnyű katonai veszélyre is.

A prométiumot ma már jelentős mennyiségben állítják elő: atomelemekben használják – egyenáramú forrásokban, amelyek sok éven át megszakítás nélkül működhetnek.

Hasonló módon állították elő a legnehezebb halogént, az ecaiod-ot, a 85-ös elemet, amelyet először a bizmut (83. számú) héliummagokkal (2. számú) bombázásával kaptak, amelyet ciklotronban nagy energiákra gyorsítottak. Az új elem neve asztatin (instabil). Radioaktív és gyorsan eltűnik. Kémiai tulajdonságairól is kiderült, hogy pontosan megfelelnek a periodikus törvénynek. Hasonló a jódhoz.

Rizs. 16. A 85. számú elem - asztatin - szintézisének vázlata.

A transzurán elemek mesterségesen szintetizált kémiai elemek, amelyek az urán utáni periodikus rendszerben helyezkednek el. Hányat szintetizálnak még belőlük a jövőben, miközben senki sem tud határozottan válaszolni.

Az urán volt az utolsó a kémiai elemek természetes sorozatában hosszú 70 éven keresztül.

És ez idő alatt a tudósokat természetesen aggasztja a kérdés: léteznek-e a természetben az uránnál nehezebb elemek? Dmitrij Ivanovics úgy vélte, hogy ha a transzurán elemek valaha is megtalálhatók a föld belsejében, akkor számukat korlátozni kell. A radioaktivitás felfedezése után az ilyen elemek hiányát a természetben azzal magyarázták, hogy felezési idejük rövid, és mindannyian lebomlanak, könnyebb elemekké alakultak, nagyon régen, a mi evolúciónk legkorábbi szakaszában. bolygó. De az urán, amely radioaktívnak bizonyult, olyan hosszú élettartamú volt, hogy korunkig fennmaradt. Miért nem tudott a természet ilyen bőkezű időt fordítani a létezésre, legalábbis a legközelebbi transzuránok számára? Számos jelentés érkezett a rendszeren belüli állítólagos új elemek felfedezéséről - a hidrogén és az urán között, de tudományos folyóiratokban szinte soha nem írtak a transzuránok felfedezéséről. A tudósok csak azzal érveltek, hogy mi volt az oka az urán periodikus rendszerének megszakadásának.

Csak a magfúzió tette lehetővé olyan érdekes körülmények megállapítását, amelyeket korábban még csak sejteni sem lehetett.

Az új kémiai elemek szintézisével foglalkozó első tanulmányok a transzuránok mesterséges előállítását célozták. Az első mesterséges transzurán elemről három évvel a technécium megjelenése előtt beszéltek. A stimuláló esemény a neutron felfedezése volt. egy töltés nélküli elemi részecske óriási áthatoló ereje volt, akadályok nélkül elérte az atommagot, és különféle elemek átalakulását idézte elő. A neutronok különféle anyagokból kezdtek tüzelni a célpontokra. A kiváló olasz fizikus, E. Fermi lett a kutatás úttörője ezen a területen.

A neutronokkal besugárzott urán ismeretlen aktivitást mutatott, rövid felezési idővel. Az urán-238 egy neutront elnyelve az urán-239 elem ismeretlen izotópjává alakul, amely b-radioaktív, és egy 93-as sorszámú elem izotópjává kell alakulnia. Hasonló következtetésre jutott E. Fermi és kollégái.

Valójában sok erőfeszítésbe került annak bizonyítása, hogy az ismeretlen tevékenység valóban megfelel az első transzurán elemnek. A kémiai műveletek arra a következtetésre jutottak: az új elem tulajdonságaiban hasonló a mangánhoz, vagyis a VII b-alcsoportba tartozik. Ez az érv lenyűgözőnek bizonyult: abban az időben (a 30-as években) szinte minden kémikus úgy gondolta, hogy ha léteznek transzurán elemek, akkor legalább az első hasonló lesz. d-elemek a korábbi időszakokból. Ez egy hiba volt, amely kétségtelenül befolyásolta az uránnál nehezebb elemek felfedezésének történetét.

Egyszóval, 1934-ben E. Fermi magabiztosan bejelentette nemcsak a 93-as elem szintézisét, amelynek az "ausónium" nevet adta, hanem a periódusos rendszerben a jobb szomszédja - "hesperium" (94. szám) szintézisét is. Ez utóbbi az auzónium b-bomlási terméke volt:

Voltak tudósok, akik még tovább "húzták" ezt a láncot. Köztük: O. Hahn, L. Meitner és F. Strassmann német kutatók. 1937-ben már a 97. számú elemről beszéltek, mintha valami valóságos dologról szólnának:

De egyik új elemet sem szerezték be észrevehető mennyiségben, nem izolálták szabad formában. Szintézisüket különféle közvetett jelek alapján ítélték meg.

Végül kiderült, hogy ezek az efemer anyagok, amelyeket a transzurán elemeknek tekintünk, valójában... a periódusos rendszer közepéhez tartozó elemek, vagyis régóta ismert kémiai elemek mesterséges radioaktív izotópjai. Ez akkor vált világossá, amikor O. Hahn és F. Strassmann 1938. december 22-én a 20. század egyik legnagyobb felfedezését tette. - az uránhasadás felfedezése lassú neutronok hatására. A tudósok cáfolhatatlanul megállapították, hogy a neutronokkal besugárzott urán bárium és lantán izotópjait tartalmazza. Csak akkor jöhettek létre, ha feltételezzük, hogy a neutronok mintegy szétesik az uránmagokat több kisebb töredékre.

Az osztódási mechanizmust L. Meitner és O. Frisch magyarázta. Az atommag úgynevezett cseppmodellje már létezett: az atommagot egy csepp folyadékhoz hasonlították. Ha elegendő energiát adunk a cseppnek, ha gerjesztjük, akkor kisebb cseppekre oszthatjuk. Ugyanígy a neutron által gerjesztett állapotba hozott mag is képes szétesni, kisebb részekre - a könnyebb elemek atommagjaira - szétválni.

1940-ben G. N. Flerov és K. A. Petrzhak szovjet tudósok bebizonyították, hogy az urán hasadása spontán módon is megtörténhet. Így fedezték fel a természetben előforduló új típusú radioaktív átalakulásokat, az urán spontán hasadását. Ez rendkívül fontos felfedezés volt.

Helytelen azonban az 1930-as években a transzuránokkal kapcsolatos kutatásokat hibásnak nyilvánítani.

Az uránnak két fő természetes izotópja van: az urán-238 (jelentősen túlsúlyban) és az urán-235. A második főleg lassú neutronok hatására hasad, míg az első egy neutront elnyelő, csak nehezebb izotóppal - urán-239 - alakul át, és ez az abszorpció minél intenzívebb, minél gyorsabban bombázzák a neutronokat. Ezért a transzuránok első szintetizálási kísérletei során a neutronok lassító hatása oda vezetett, hogy a természetes urántartalmú és -tartalmú céltárgy „burkolásakor” a hasadási folyamat érvényesült.

A neutront elnyelő urán-238-nak azonban létre kellett jönnie a transzurán elemek képződési láncának. Megbízható módszert kellett találni a 93-as elem atomjainak csapdába ejtésére a hasadási töredékek legbonyolultabb összevisszaságában. Viszonylag kisebb tömegű, az urán bombázása során ezeknek a töredékeknek nagy távolságokra kellett volna elrepülniük (hosszabb útjuk van), mint a 93-as elem nagyon nagy tömegű atomjai.

Ezek a megfontolások a Kaliforniai Egyetemen dolgozó amerikai fizikuson, E. Macmillanon alapultak kísérletei alapjául. 1939 tavaszán gondosan tanulmányozni kezdte az uránhasadási töredékek eloszlását a futások hosszában. Sikerült elválasztania a jelentéktelen úthosszúságú töredékek egy kis részét. Ebben a részben 2,3 nap felezési idejű és nagy sugárzási intenzitású radioaktív anyag nyomait találta. Ilyen aktivitást nem figyeltek meg más fragmensfrakciókban. Macmillannak sikerült kimutatnia, hogy ez az X anyag az urán-239 izotóp bomlásterméke:

F. Ableson vegyész csatlakozott a munkához. Kiderült, hogy egy 2,3 nap felezési idejű radioaktív anyag kémiailag elválasztható az urántól és a tóriumtól, és semmi köze a réniumhoz. Így összeomlott az a feltételezés, hogy a 93-as elemnek exkarnációnak kell lennie.

A neptunium sikeres szintézisét (az új elemet a Naprendszer egyik bolygójáról nevezték el) a Physical Review amerikai folyóirat jelentette be 1940 elején. Ezzel elkezdődött a transzurán elemek szintézisének korszaka, amely nagyon fontos Mengyelejev periodicitáselméletének továbbfejlesztése szempontjából.

Rizs. 17. A 93. számú elem - neptunium - szintézisének vázlata.

Még a transzurán elemek leghosszabb élettartamú izotópjainak periódusai is általában lényegesen alacsonyabbak a Föld koránál, ezért a természetben való létezésük gyakorlatilag kizárt. Így az uránon, a 92-es elemen található kémiai elemek természetes sorozatának megszakadásának oka egyértelmű.

A neptúniumot a plutónium követte. Magreakcióval szintetizálták:

1940-1941 tél G. Seaborg amerikai tudós és munkatársai (a későbbiekben még több új transzurán elemet szintetizáltak G. Seaborg laboratóriumában). A plutónium legfontosabb izotópjáról azonban kiderült, hogy felezési ideje 24 360 év. Ráadásul a plutónium-239 lassú neutronok hatására sokkal intenzívebben hasad, mint

Rizs. 18. A 94. számú elem – plutónium – szintézisének vázlata.

A 40-es években. még három, az uránnál nehezebb elemet szintetizáltak: americiumot (Amerika tiszteletére), kúriumot (M. és P. Curie tiszteletére) és berkeliumot (a kaliforniai Berkeley tiszteletére). Az atomreaktorokban a neutronokkal és a-részecskékkel bombázott plutónium-239, valamint az americium volt a célpont (besugárzása a berkélium szintéziséhez vezetett):

.

50-es évek a kalifornium (98. sz.) szintézisével kezdődött. Akkor kapták, amikor a hosszú életű kúrium-242 izotópot jelentős mennyiségben halmozták fel, és célpontot készítettek belőle. Nukleáris reakció: az új 98-as elem szintéziséhez vezetett.

A 99-es és 100-as elemek felé történő elmozduláshoz ügyelni kellett a berkelium és kalifornium tömegének felhalmozására. A belőlük készült célpontok a-részecskékkel való bombázása alapot adott új elemek szintetizálására. De a 97-es és 98-as elemek szintetizált izotópjainak felezési ideje (óra és perc) túl rövid volt, és ez akadályozta a szükséges mennyiségben történő felhalmozódásukat. Egy másik módot is javasoltak: a plutónium hosszú távú besugárzását intenzív neutronfluxussal. Az eredményekre azonban évekig kellett várni (a berkelium egyik izotópjának tiszta formájában történő kinyeréséhez a plutónium célpontot akár 6 évig is besugározták!). A szintézisidő jelentős csökkentésének egyetlen módja volt: a neutronnyaláb teljesítményének éles növelése. A laboratóriumokban ez nem volt lehetséges.

Termonukleáris robbanás érkezett a mentéshez. 1952. november 1-jén az amerikaiak felrobbantottak egy termonukleáris berendezést a Csendes-óceáni Eniwetok-atollon. A robbanás helyszínén több száz kilogramm talajt gyűjtöttek össze, mintákat vizsgáltak. Ennek eredményeként sikerült kimutatni a 99-es és 100-as izotópokat, amelyeket rendre einsteiniumnak (A. Einstein tiszteletére), illetve fermiumnak (E. Fermi tiszteletére) neveztek el.

A robbanás során kialakult neutronfluxus nagyon erősnek bizonyult, így az urán-238-as atommagok nagyon rövid idő alatt nagyszámú neutront tudtak elnyelni. Az uránnak ezek a szupernehéz izotópjai az egymást követő bomlási láncok eredményeként einsteinium és fermium izotópokká alakultak (19. ábra).

Rizs. 19. A 99. számú - einsteinium és No. 100 - fermium elemek szintézisének vázlata.

Mengyelejev a 101-es számú kémiai elemet nevezte el, amelyet 1955-ben G. Seaborg vezette amerikai fizikusok szintetizáltak. A szintézis szerzői az új elemet "a nagy orosz kémikus érdemeinek elismeréseként nevezték el, aki elsőként alkalmazta a periódusos rendszert". megjósolni a fel nem fedezett kémiai elemek tulajdonságait." A tudósoknak sikerült felhalmozniuk annyi einsteiniumot, hogy célpontot készítsenek belőle (az einsteinium mennyiségét milliárd atomban mérték); a-részecskékkel besugározva ki lehetett számítani a 101-es elem magjainak szintézisére (20. ábra):

Rizs. 20. A 101. számú elem - mendeleevium - szintézisének vázlata.

A kapott izotóp felezési ideje sokkal hosszabbnak bizonyult, mint azt a teoretikusok gondolták. És bár a szintézis eredményeként néhány mendeleevium atomot kaptak, kiderült, hogy kémiai tulajdonságaikat ugyanazokkal a módszerekkel lehet tanulmányozni, mint a korábbi transzuránoknál.

Méltó értékelést adott a periodikus törvényről William Razmay, aki úgy érvelt, hogy a periodikus törvény igazi iránytű a kutatók számára.

Jó néhány év telt el halála után, és a Mengyelejev-rendszer vált a legfontosabb láncszemévé a világról, amelyben élünk, az anyag fejlődéséről a világegyetemben, amióta Mengyelejev tudományos felfedezéseiben, és különösen a periodikus törvény felfedezésében tulajdonképpen a természeti jelenségek megismerésének dialektikus módszerét alkalmazta, amellyel kapcsolatban Friedrich Engels nagyra értékelte, aki a periodikus törvényt értékelve megállapította, hogy a tudós öntudatlanul is alkalmazta a hegeli törvényt a természeti jelenségekre. a mennyiség átmenete a minőségbe, ennek ellenére tudományos bravúrt végzett.

Lehetetlen tanulni a kémiát, csak ennek a mindenütt jelenlévő törvénynek az alapján. Milyen nevetségesen nézne ki egy kémia tankönyv a periódusos rendszer nélkül! Meg kell értened, hogy a különböző elemek hogyan kapcsolódnak egymáshoz, és miért kapcsolódnak ennyire. Csak ekkor válik a periódusos rendszer az elemek és vegyületeik tulajdonságaira vonatkozó információk leggazdagabb tárházává, olyan tárházává, amellyel kevéssé lehet összehasonlítani.

Egy tapasztalt vegyész, ha csak megnézi a rendszer bármely elemének helyét, sokat elmondhat róla: egy adott elem fém vagy nemfém; függetlenül attól, hogy hidrogén-hidridekkel alkot-e vegyületeket; milyen oxidok jellemzőek erre az elemre; milyen vegyértékeket mutathat kémiai vegyületekbe való belépéskor; ennek az elemnek mely vegyületei lesznek stabilak, és éppen ellenkezőleg, melyek törékenyek; mely vegyületekből és milyen módon a legkényelmesebb és legjövedelmezőbb ezt az elemet szabad formában beszerezni. És ha egy vegyész képes mindezt az információt kivonni a periódusos rendszerből, akkor ez azt jelenti, hogy jól elsajátította.

A periodikus rendszer az alapja annak, hogy új, szokatlan, előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagokat nyerjünk, olyan anyagokat, amelyeket a természet nem ismer. Most nagy számban jönnek létre. A félvezető anyagok szintézisének vezérfonala is lett. A tudósok számos példával azt találták, hogy a periódusos rendszerben bizonyos helyeket elfoglaló elemvegyületek (főleg annak III-V csoportjaiban) rendelkeznek vagy kellene a legjobb félvezető tulajdonságokkal.

Lehetetlen új ötvözetek beszerzésének feladatát kitűzni, figyelmen kívül hagyva a periodikus rendszert. Hiszen az ötvözetek szerkezetét és tulajdonságait a táblázatban szereplő fémek helyzete határozza meg. Jelenleg több ezer különféle ötvözet ismert.

Talán a modern kémia bármely ágában észrevehető a periodikus törvény tükörképe. De nemcsak a vegyészek hajtanak fejet nagysága előtt. Az új elemek szintetizálásának nehéz és lenyűgöző üzletében lehetetlen nélkülözni a periodikus törvényt. A csillagokban a kémiai elemek gigantikus szintézisének természetes folyamata megy végbe. A tudósok ezt a folyamatot nukleoszintézisnek nevezik.

A tudósoknak egyelőre fogalmuk sincs, milyen módokon, milyen egymást követő magreakciók eredményeként keletkeztek az általunk ismert kémiai elemek. A nukleoszintézisnek számos hipotézise létezik, de még nincs teljes elmélet. De bátran kijelenthetjük, hogy még a legfélénkebb feltételezések is lehetetlenek lennének az elemek eredetének módjairól, ha nem vesszük figyelembe az elemek szekvenciális elrendezését a periódusos rendszerben. A nukleoszintézis különböző reakcióinak hátterében a nukleáris periodicitás szabályszerűségei, az atommagok szerkezete és tulajdonságai állnak.

Sokáig tartana számba venni az emberi tudás és gyakorlat azon területeit, ahol a Nagy Törvény és az elemrendszer fontos szerepet játszik. És valójában nem is képzeljük el Mengyelejev periodicitáselméletének teljes skáláját. Sokszor még mindig felvillan a tudósok előtt a váratlan oldalaival.

Mengyelejev kétségtelenül a világ egyik legnagyobb vegyésze. Bár több mint száz év telt el törvénye óta, senki sem tudja, mikor lesz teljesen megértve a híres periódusos rendszer teljes tartalma.

Rizs. 21. Fotó: Dmitrij Ivanovics Mengyelejev.

Rizs. 22. Orosz Kémiai Társaság elnökletével

1. Petryanov I. V., Trifonov D. N. „A nagy törvény”

Moszkva, Pedagógia, 1984

2. Kedrov B. M. „D. I. Mengyelejev előrejelzései az atomisztikában”

Moszkva, Atomizdat, 1977

3. Agafoshin N. P. "Periodikus törvény és D. I. Mengyelejev elemeinek periodikus rendszere" Moszkva, "Felvilágosodás", 1973

4. "D. I. Mengyelejev a kortársak emlékirataiban "Moszkva", Atomizdat, 1973

5. Volkov V. A. Életrajzi kézikönyv "A világ kiemelkedő vegyészei", Moszkva, "Felsőiskola", 1991

6. Bogolyubova L. N. "Nagy kémikusok életrajzai" Moszkva, "Felvilágosodás", 1997

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. asztali enciklopédia "Mindent mindenről" Moszkva, "Mnemozina", 2001

8. Summ L. B. gyermekenciklopédia „Ismerem a világot. Kémia" Moszkva, "Olimp", 1998