Elementlerin Periyodik Tablosunu keşfetti. Dmitry Ivanovich Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik yasası

Tanıtım

Periyodik yasa ve D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin Periyodik sistemi, modern kimyanın temelidir. Doğada gerçekten var olan ve bu nedenle önemini asla kaybetmeyecek fenomenleri yansıtan bu tür bilimsel düzenliliklere atıfta bulunurlar.

Periyodik yasa ve buna dayalı olarak doğa bilimleri ve teknolojinin çeşitli alanlarında yapılan keşifler, insan aklının en büyük zaferi, doğanın en gizli sırlarına daha derinden nüfuz etmenin kanıtı, doğanın insan yararına başarılı bir şekilde dönüştürülmesidir. .

"Bilimsel bir keşfin tamamen beklenmedik bir şey olduğu nadiren olur, neredeyse her zaman beklenir, ancak tüm sorulara kanıtlanmış cevapları kullanan sonraki nesiller, bunun seleflerine ne gibi zorluklara mal olduğunu değerlendirmekte genellikle zorlanır." DI. Mendeleyev.

Amaç: Periyodik sistem kavramını ve periyodik element kanununu, periyodik kanunu ve gerekçesini karakterize etmek, periyodik sistemin yapılarını karakterize etmek: alt gruplar, periyotlar ve gruplar. Periyodik yasanın keşfinin tarihini ve periyodik elementler sistemini incelemek.

Görevler: Periyodik yasanın ve periyodik sistemin keşfinin tarihini düşünün. Periyodik yasayı ve periyodik sistemi tanımlar. Periyodik kanunu ve mantığını analiz eder. Periyodik sistemin yapısı: alt gruplar, periyotlar ve gruplar.

Periyodik yasanın keşfinin tarihi ve periyodik kimyasal elementler sistemi

19. ve 19. yüzyılların başında atomik-moleküler teorinin iddiasına, bilinen kimyasal elementlerin sayısında hızlı bir artış eşlik etti. Yalnızca 19. yüzyılın ilk on yılında 14 yeni element keşfedildi. Kaşifler arasında rekor sahibi, bir yılda elektroliz kullanarak 6 yeni basit madde (sodyum, potasyum, magnezyum, kalsiyum, baryum, stronsiyum) elde eden İngiliz kimyager Humphrey Davy idi. Ve 1830'da bilinen elementlerin sayısı 55'e ulaştı.

Özelliklerinde heterojen olan bu kadar çok sayıda elementin varlığı, şaşkın kimyagerler ve elementlerin gerekli sıralanması ve sistemleştirilmesi. Birçok bilim insanı, elementler listesindeki kalıpları arıyor ve biraz ilerleme kaydetti. D.I. tarafından periyodik yasanın keşfinin önceliğine meydan okuyan en önemli üç çalışma vardır. Mendeleyev.

1860 yılında, ilk Uluslararası Kimya Kongresi gerçekleşti ve bundan sonra bir kimyasal elementin temel özelliğinin atom ağırlığı olduğu anlaşıldı. Fransız bilim adamı B. de Chancourtua ilk kez 1862'de elementleri artan atom ağırlıklarına göre sıraladı ve bir silindirin etrafına sarmal olarak yerleştirdi. Spiralin her dönüşü 16 element içeriyordu, benzer elementler kural olarak dikey sütunlara düştü, ancak önemli farklılıklar not edildi. De Chancourtois'in çalışması fark edilmedi, ancak elementleri artan atom ağırlıklarına göre sıralama fikri verimli oldu.

Ve iki yıl sonra, İngiliz kimyager John Newlands, bu fikirden hareketle elementleri bir tablo şeklinde yerleştirdi ve elementlerin özelliklerinin her yedi sayıda bir periyodik olarak tekrarlandığını fark etti. Örneğin, klor, florin özelliklerine benzer, potasyum sodyuma benzer, selenyum kükürte benzer, vb. Newlands bu kalıba "oktavlar yasası" adını verdi ve pratikte bir dönem kavramının önündeydi. Ancak Newlands, periyodun uzunluğunun (yediye eşit) değişmediği konusunda ısrar etti, bu nedenle tablosu sadece düzenli kalıpları değil, aynı zamanda rastgele çiftleri de (kobalt - klor, demir - kükürt ve karbon - cıva) içeriyor.

Ancak 1870'de Alman bilim adamı Lothar Meyer, elementlerin atom hacminin atom ağırlıklarına bağımlılığını çizdi ve belirgin bir periyodik bağımlılık buldu ve periyodun uzunluğu oktavlar yasasıyla çakışmadı ve bir değişkendi.

Bütün bu eserlerin ortak noktaları çoktur. De Chancourtois, Newlands ve Meyer, atom ağırlıklarına bağlı olarak elementlerin özelliklerindeki değişimin periyodikliğinin tezahürünü keşfettiler. Ancak birçok element keşfettikleri modellerde yerini bulamadığından, tüm elementlerin birleşik bir periyodik sistemini oluşturamadılar. Bu bilim adamları, elementlerin atom ağırlıkları arasındaki sayısız ilişkinin bazı genel yasaların bir tezahürü olduğunu düşünmelerine rağmen, gözlemlerinden ciddi sonuçlar çıkarmayı da başaramadılar.

Bu genel yasa, 1869'da büyük Rus kimyager Dmitri Ivanovich Mendeleev tarafından keşfedildi. Mendeleev, periyodik yasayı aşağıdaki ana hükümler şeklinde formüle etti:

1. Atom ağırlığına göre düzenlenmiş elementler, özelliklerin belirgin bir periyodikliğini temsil eder.

2. Daha birçok bilinmeyen basit cismin keşfedilmesini beklemeliyiz, örneğin atom ağırlığı 65 - 75 olan Al ve Si'ye benzer elementler.

3. Bir elementin atom ağırlığının değeri bazen onun analojileri bilinerek düzeltilebilir.

Bazı analojiler, atomlarının ağırlığının büyüklüğü ile ortaya çıkar. İlk pozisyon Mendeleev'den bile önce biliniyordu, ancak ona evrensel bir yasanın karakterini veren, temelinde henüz keşfedilmemiş elementlerin varlığını tahmin eden, bir dizi elementin atom ağırlıklarını değiştiren ve bazı elementleri tabloya yerleştiren oydu. atom ağırlıklarının aksine, ancak özelliklerine tam olarak uygun (esas olarak değerlik). Kalan hükümler sadece Mendeleev tarafından keşfedilmiştir ve periyodik yasanın mantıksal sonuçlarıdır.

Bu sonuçların doğruluğu, sonraki yirmi yılda birçok deneyle doğrulandı ve periyodik yasadan katı bir doğa yasası olarak bahsetmeyi mümkün kıldı.

Bu hükümleri kullanarak Mendeleev, periyodik element tablosu versiyonunu derledi. Element tablosunun ilk taslağı 17 Şubat'ta (yeni stile göre 1 Mart), 1869'da ortaya çıktı.

Ve 6 Mart 1869'da Profesör Menshutkin, Mendeleev'in keşfinin Rus Kimya Derneği toplantısında resmi bir duyurusunu yaptı.

Bilim adamının ağzından şu itiraf geçmiştir: Rüyada tüm unsurların gerektiği gibi dizildiği bir masa görüyorum. Uyandım, hemen bir kağıda yazdım - sadece bir yerde daha sonra gerekli değişiklik olduğu ortaya çıktı. Efsanelerde her şey ne kadar basit! Geliştirme ve düzeltme, bilim adamının yaşamının 30 yıldan fazla sürdü.

Periyodik yasayı keşfetme süreci öğreticidir ve Mendeleev'in kendisi bunun hakkında şu şekilde konuştu: “Kütle ve kimyasal özellikler arasında bir bağlantı olması gerektiği fikri istemeden ortaya çıktı. Ve bir maddenin kütlesi, mutlak olmasa da, yalnızca göreli olmasına rağmen, sonunda atomların ağırlıkları şeklinde ifade edildiğinden, elementlerin bireysel özellikleri ile atom ağırlıkları arasında işlevsel bir yazışma aramak gerekir. Bakmak ve denemek dışında bir şey, en azından mantar veya bir tür bağımlılık aramak imkansızdır. Böylece, atom ağırlıkları ve temel özellikleri, benzer elementler ve yakın atom ağırlıkları ile ayrı kartlara elementler yazarak seçmeye başladım, bu da hızlı bir şekilde elementlerin özelliklerinin atom ağırlıklarına periyodik olarak bağımlı olduğu sonucuna varmasına yol açtı, dahası, şüphe birçok belirsizlik, bir kazayı kabul etmek imkansız olduğu için, çıkarılan sonucun genelliğinden bir an için şüphe duymadım.

İlk periyodik tabloda, asil gazlar dışında, kalsiyum dahil tüm elementler modern tablodakiyle aynıdır. Bu, D.I.'nin bir makalesinden bir sayfa parçasından görülebilir. Mendeleev, periyodik elementler sistemini içerir.

Artan atom ağırlıkları ilkesine göre, kalsiyumdan sonraki elementler vanadyum (A = 51), krom (A = 52) ve titanyum (A = 52) olmalıdır. Ancak Mendeleev, kalsiyumdan sonra bir soru işareti koydu ve ardından atom ağırlığını 52'den 50'ye değiştirerek titanyumu yerleştirdi. Atom ağırlığı A = 45, kalsiyum ve titanyumun atom ağırlıkları arasındaki aritmetik ortalama, bilinmeyen bir elemente atandı. , soru işaretiyle gösterilir. Ardından, çinko ve arsenik arasında Mendeleev, aynı anda henüz keşfedilmemiş iki elemente yer bıraktı. Ek olarak, daha düşük atom ağırlığına sahip olmasına rağmen, tellürü iyotun önüne yerleştirdi. Böyle bir element düzenlemesi ile, tablodaki tüm yatay sıralar sadece benzer elementleri içeriyordu ve elementlerin özelliklerindeki değişikliklerin periyodikliği açıkça ortaya çıktı.

Önümüzdeki iki yıl içinde Mendeleev, element sistemini önemli ölçüde geliştirdi. 1871'de, Dmitry Ivanovich'in periyodik sistemin neredeyse modern bir biçimde verildiği "Kimyanın Temelleri" ders kitabının ilk baskısı yayınlandı. Tabloda 8 element grubu oluşturulmuş, grup numaraları bu gruplara dahil olan dizilerin elementlerinin en yüksek değerliklerini göstermekte ve periyotlar 12 diziye ayrılarak modern olanlara yakınlaşmaktadır. Artık her periyot aktif bir alkali metal ile başlar ve tipik bir metal olmayan halojen ile biter.

Sistemin ikinci versiyonu, Mendeleev'in 4 değil, 12 elementin varlığını tahmin etmesini ve bilim dünyasına meydan okuyarak, ekabor (Sanskritçe'de eka) olarak adlandırdığı üç bilinmeyen elementin özelliklerini şaşırtıcı bir doğrulukla tanımlamasını mümkün kıldı. aynı şey”), ekaalüminyum ve ekasilicon . Modern isimleri Se, Ga, Ge'dir.

Batı'nın bilim dünyası başlangıçta Mendeleev sistemi ve tahminleri hakkında şüpheciydi, ancak 1875'te Fransız kimyager P. Lecoq de Boisbaudran çinko cevheri spektrumlarını inceleyerek yeni bir elementin izlerini keşfettiğinde her şey değişti. anavatanının onuruna galyum denir (Gallia (Fransa için Antik Roma adı)

Bilim adamı bu elementi saf haliyle izole etmeyi ve özelliklerini incelemeyi başardı. Ve Mendeleev, galyum özelliklerinin, kendisi tarafından tahmin edilen ekaalüminyum özellikleriyle örtüştüğünü gördü ve Lecoq de Boisbaudran'a galyum yoğunluğunu yanlış ölçtüğünü bildirdi; bu, 4.7 g/cm3 yerine 5.9-6.0 g/cm3'e eşit olması gerekiyordu. . Gerçekten de, daha doğru ölçümler 5.904 g/cm3'lük doğru değere yol açtı.

1879'da İsveçli kimyager L. Nilsson, mineral gadolinitten elde edilen nadir toprak elementlerini ayırırken yeni bir element izole etti ve ona skandiyum adını verdi. Bu, Mendeleev'in öngördüğü ekabor olarak çıkıyor.

D.I.'nin periyodik yasasının nihai olarak tanınması. Mendeleev, 1886'dan sonra, Alman kimyager K. Winkler, gümüş cevherini analiz ettiğinde, germanyum adını verdiği bir element aldığında başardı. Bir exacilium olduğu ortaya çıkıyor.

Benzer bilgiler.

Ünlü Sovyet kimya tarihçisi N.F. Figurovsky'nin kitabında "Genel Kimya Tarihi Üzerine Bir Deneme. 19. Yüzyılda Klasik Kimyanın Gelişimi" (M., Nauka, 1979). Antik çağlardan 1869'a kadar 63 kimyasal elementin keşfinin ana dönemleri - Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907) tarafından Periyodik Kanun'un kuruluş yılı verilmiştir:

1. En eski dönem (MÖ 5. binyıldan MS 1200'e kadar).

Bu uzun süre, bir kişinin 7 antik metal - altın, gümüş, bakır, kurşun, kalay, demir ve cıva ile tanışmasını içerir. Bu temel maddelere ek olarak, antik çağda doğada serbest halde bulunan kükürt ve karbon da biliniyordu.

2. Simya dönemi.

Bu dönemde (1200'den 1600'e kadar), ya metalleri dönüştürmek için simya araştırmaları sürecinde ya da zanaatkar metalürjistler tarafından metal üretimi ve çeşitli cevherlerin işlenmesi süreçlerinde izole edilmiş birkaç elementin varlığı kuruldu. Bunlar arsenik, antimon, bizmut, çinko, fosfor içerir.

3. Teknik kimyanın ortaya çıkış ve gelişme dönemi (17. yüzyılın sonu - 1751).

O zamanlar, çeşitli metal cevherlerinin özelliklerinin pratik bir çalışması ve metallerin izolasyonunda ortaya çıkan zorlukların üstesinden gelmenin yanı sıra mineralojik keşifler sürecindeki keşiflerin bir sonucu olarak, platin, kobalt ve nikelin varlığı. kurulmuş.

4. Kimyanın gelişiminde kimyasal-analitik dönemin ilk aşaması (1760-1805). Bu dönemde, kalitatif ve ağırlık kantitatif analizlerin yardımıyla, bazıları sadece "toprak" şeklinde bir dizi element keşfedildi: magnezyum, kalsiyum (kireç ve magnezyum arasındaki farkı belirleyen), manganez, baryum ( barit), molibden, tungsten, tellür, uranyum (oksit), zirkonyum (toprak), stronsiyum (toprak), titanyum (oksit), krom, berilyum (oksit), itriyum (toprak), tantal (toprak), seryum (toprak) , flor (hidroflorik asit), paladyum, rodyum, osmiyum ve iridyum.

5. Pnömatik kimyanın aşaması.Şu anda (1760-1780), gaz halindeki elementler keşfedildi - hidrojen, azot, oksijen ve klor (ikincisi karmaşık bir madde olarak kabul edildi - 1809'a kadar oksitlenmiş hidroklorik asit).

6. Elektroliz yoluyla serbest halde element elde etme aşaması (G. Davy, 1807-1808) ve kimyasal olarak: potasyum, sodyum, kalsiyum, stronsiyum, baryum ve magnezyum. Ancak bunların tümü daha önce "yanıcı" (kostik) alkaliler ve alkali topraklar veya yumuşak alkaliler biçiminde biliniyordu.

7. Kimyanın gelişiminde kimyasal-analitik dönemin ikinci aşaması (1805-1850). O zaman, kantitatif analiz yöntemlerini geliştirmenin ve sistematik bir kalitatif analiz seyri geliştirmenin bir sonucu olarak, bor, lityum, kadmiyum, selenyum, silikon, brom, alüminyum, iyot, toryum, vanadyum, lantan (toprak), erbiyum ( toprak), terbiyum (toprak) keşfedildi. ), rutenyum, niyobyum.

8. Bu yöntemin geliştirilip uygulamaya konulmasının hemen ardından (1860-1863) spektral analiz yoluyla elementlerin keşfedildiği dönem: sezyum, rubidyum, talyum ve indiyum.

Bildiğiniz gibi, kimya tarihindeki ilk "Basit Cisimler Tablosu" 1787'de A. Lavoisier tarafından derlendi. Tüm basit maddeler dört gruba ayrıldı: "I. Doğanın üç krallığında da sunulan basit maddeler, 1) hafif, 2) kalorik, 3) oksijen, 4) azot, 5) hidrojen II. Oksitlenen ve asit veren basit metalik olmayan maddeler: 1) antimon, 2) fosfor, 3) kömür , 4) muriatik asit radikali, 5 ) hidroflorik asit radikali, 6) borik asit radikali III. Oksitlenen ve asit veren basit metalik maddeler: 1) antimon, 2) gümüş, 3) arsenik, 4) bizmut, 5) kobalt, 6 ) bakır, 7) kalay, 8) demir, 9) manganez, 10) cıva, 11) molibden, 12) nikel, 13) altın, 14) platin, 15) kurşun, 16) tungsten, 17) çinko IV. ) kireç (kireçli toprak), 2) magnezya (magnezyum sülfat bazı), 3) barit (ağır toprak), 4) alümina (kil, şap toprağı), 5) silika (silisli toprak)".

Bu tablo, Lavoisier tarafından geliştirilen kimyasal isimlendirmenin temelini oluşturdu. D. Dalton, kimyasal elementlerin atomlarının en önemli nicel özelliğini bilime tanıttı - atomların göreli ağırlığı veya atom ağırlığı.

Bilim adamları, kimyasal elementlerin atomlarının özelliklerinde düzenlilikler ararken, her şeyden önce atom ağırlıklarındaki değişimin doğasına dikkat ettiler. 1815-1816'da. İngiliz kimyager W. Prout (1785-1850), Annals of Philosophy'de, tüm kimyasal elementlerin atom ağırlıklarının tam sayılar (yani, hidrojenin atom ağırlığının katları) olduğu fikrinin ifade edildiği ve doğrulandığı iki anonim makale yayınladı. bu daha sonra birime eşit alındı): "Eğer ifade etmeye karar verdiğimiz görüşler doğruysa, o zaman neredeyse eskilerin ilkel maddesinin hidrojende cisimleştiğini düşünebiliriz ...". Prout'un hipotezi çok cazipti ve kimyasal elementlerin atom ağırlıklarını olabildiğince doğru bir şekilde belirlemek için birçok deneysel çalışmanın kurulmasına yol açtı.

1829'da Alman kimyager I. Debereiner (1780-1849) benzer kimyasal elementlerin atom ağırlıklarını karşılaştırdı: Lityum, Kalsiyum, Klor, Kükürt, Manganez, Sodyum, Stronsiyum, Brom, Selenyum, Krom, Potasyum, Baryum, İyot, Tellür , Demir ve orta elementin atom ağırlığının uç elementlerin atom ağırlıklarının toplamının yarısına eşit olduğunu buldu. Yeni üçlü arayışı, dünyaca ünlü kimya referans kılavuzunun yazarı L. Gmelin'i (1788-1853), benzer elementlerden oluşan çok sayıda grubun oluşturulmasına ve bunların kendine özgü sınıflandırmalarının yaratılmasına yol açtı.

60'larda. 19. yüzyılda, bilim adamları kimyasal olarak benzer element gruplarını karşılaştırmaya geçtiler. Böylece, Paris Maden Okulu'nda profesör olan A. Shancourtua (1820-1886), silindir yüzeyindeki tüm kimyasal elementleri atom ağırlıklarına göre artan sıraya göre bir "sarmal" elde edecek şekilde düzenlemiştir. Bu düzenleme ile benzer elemanlar genellikle aynı dikey çizgiye düşer. 1865 yılında İngiliz kimyager D. Newlands (1838-1898) 62 kimyasal element içeren bir tablo yayınladı. Elementler artan atom ağırlıklarına göre sıralanmış ve numaralandırılmıştır.

Newlands, her yedi elementte bir, kimyasal elementlerin özelliklerinin tekrarlandığını vurgulamak için numaralandırmayı kullandı. Profesör J. Foster 1866'da London Chemical Society'de Newlands'ın yeni bir makalesini tartışırken (yayınlanması önerilmezdi), Profesör J. Foster alaycı bir şekilde sordu: desenler?

1868'de İngiliz kimyager W. Olding (1829-1921), yazarın görüşüne göre tüm elementler arasında düzenli bir ilişki gösteren bir tablo önerdi.

1864'te Alman profesör L. Mayer (1830-1895), 44 kimyasal elementten (bilinen 63 tanesinden) oluşan bir tablo derledi.

Bu dönemi değerlendiren DI Mendeleev, "Hemen dayandırılacak tek bir genel doğa yasası yoktur, onaylanmasından önce birçok önsezi gelir ve yasanın tanınması, tüm anlamıyla tam olarak gerçekleştirildiğinde gelmez. ancak, ancak doğa bilimcilerin, değerlendirmelerinin ve görüşlerinin en yüksek otoritesi olarak kabul etmeleri gereken deneylerle sonuçlarının onaylanmasından sonra.

1868'de D.I.Mendeleev "Kimyanın Temelleri" kursunda çalışmaya başladı. Malzemenin en mantıklı düzenlenmesi için 63 kimyasal elementi bir şekilde sınıflandırmak gerekiyordu. Periyodik Kimyasal Element Tablosunun ilk versiyonu, Mart 1869'da D.I. Mendeleev tarafından önerildi.

İki hafta sonra, Rus Kimya Derneği'nin bir toplantısında, Mendeleev'in kimyasal elementlerin sınıflandırılması için olası ilkelerin tartışıldığı "Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi" raporu okundu:

1) hidrojenle ilişkilerine göre (hidrit formülleri); 2) oksijenle olan ilişkilerine göre (yüksek oksijen oksit formülleri); 3) değerlik ile; 4) atom ağırlığı açısından.

Ayrıca, sonraki yıllarda (1869-1871), Mendeleev "Elementler Sistemi"nin ilk versiyonunda fark edilen bu düzenlilikleri ve "tutarsızlıkları" inceledi ve yeniden kontrol etti. Bu çalışmayı özetleyen DI Mendeleev şöyle yazdı: "Atom ağırlığı arttıkça, elementler önce daha fazla değişebilir özelliklere sahip olur ve daha sonra bu özellikler yeni bir düzende, yeni bir satırda ve bir dizi elementte tekrarlanır. Bu nedenle, Periyodiklik Yasası şu şekilde formüle edilebilir: "Elementlerin özellikleri ve dolayısıyla onlar tarafından oluşturulan basit ve karmaşık cisimlerin özellikleri, periyodik bir bağımlılık içindedir (yani, doğru bir şekilde tekrar ederler). atom ağırlığı." istisnalar doğa tarafından hoş görülmez... Bir yasanın olumlanması, ancak ondan, o olmadan imkansız ve beklenmedik olan sonuçların çıkarılması ve bu sonuçların gerekçelendirilmesi ve deneysel doğrulama ile mümkündür. doğru olup olmadığını gösterebilecek sonuçlar. Bunlar, keşfedilmemiş elementlerin özelliklerini tahmin etmeyi ve birçok elementin atom ağırlıklarını düzeltmeyi içerir. o zamanlar incelenen çok az element vardı ... Bir şeye ihtiyaç var - ya periyodik yasanın sonuna kadar doğru olduğunu ve yeni bir kimyasal bilgi aracı oluşturduğunu düşünmek ya da reddetmek.

1872-1874 yılları arasında. Mendeleev başka problemlerle uğraşmaya başladı ve kimya literatüründe Periyodik Kanundan neredeyse hiç bahsedilmedi.

1875'te Fransız kimyager L. de Boisbaudran, çinko blende çalışırken spektroskopik olarak çinkoda yeni bir element keşfettiğini bildirdi. Bu elementin tuzlarını aldı ve özelliklerini belirledi. Fransa'nın onuruna, yeni element galyum adını verdi (Fransa'ya eski Romalılar tarafından çağrıldığı gibi). D.I. Mendeleev'in öngördüklerini ve L. de Boisbaudran'ın bulduklarını karşılaştıralım:

L. de Boisbaudran'ın ilk raporunda galyumun özgül ağırlığı 4.7 olarak bulundu. DIMendeleev ona hatasını işaret etti. Daha dikkatli bir ölçüm, galyum özgül ağırlığının 5,96 olduğunu gösterdi.

1879'da İsveçli kimyager L. Nilsson (1840-1899) yeni bir kimyasal element - skandiyum keşfini bildirdi. L. Nilson, skandiyumu nadir bir toprak elementi olarak sınıflandırdı. P.T.Kleve, L.Nilson'a skandiyum tuzlarının renksiz olduğuna, oksitinin alkalilerde çözünmediğine ve skandyumun D.I.Mendeleev tarafından tahmin edilen ekabor olduğuna dikkat çekti. Özelliklerini karşılaştıralım.

Şubat 1886'da yeni bir minerali inceleyen Alman profesör K. Winkler (1838-1904) yeni bir element keşfetti ve onu antimon ve arsenik analoğu olarak kabul etti. Bir tartışma oldu. K. Winkler, keşfettiği elementin D. I. Mendeleev tarafından tahmin edilen ecasilicon olduğu konusunda hemfikirdi. K. Winkler bu elemente germanyum adını verdi.

Böylece kimyagerler, Mendeleev'in tahmin ettiği kimyasal elementlerin varlığını üç kez doğruladı. Ayrıca, deneycilerin farkında olmadan yaptıkları hataları düzeltmeyi mümkün kılan, Mendeleev'in öngördüğü bu elementlerin özellikleri ve Periyodik sistemdeki konumlarıydı. Kimyanın daha da gelişmesi, XIX yüzyılın 80'lerinde olan Periyodik Yasanın sağlam bir temeli üzerinde gerçekleşti. tüm bilim adamları tarafından doğanın en önemli yasalarından biri olarak kabul edilmiştir. Bu nedenle, herhangi bir kimyasal elementin en önemli özelliği, D.I. Mendeleev'in Periyodik sistemindeki yeridir.

Burada okuyucu, bilim alanında insan tarafından şimdiye kadar keşfedilen en önemli yasalardan biri - Mendeleev Dmitry Ivanovich'in periyodik yasası hakkında bilgi bulacaktır. Anlamı ve kimya üzerindeki etkisi, genel hükümler, periyodik yasanın özellikleri ve detayları, keşif tarihi ve ana hükümleri ile tanışacaksınız.

periyodik yasa nedir

Periyodik yasa, ilk olarak 1869'da DI Mendeleev tarafından keşfedilen temel bir doğanın doğal yasasıdır ve keşfin kendisi, bazı kimyasal elementlerin özelliklerinin ve o sırada bilinen atomik kütle değerlerinin karşılaştırılmasından kaynaklanmıştır. .

Mendeleev, yasasına göre, basit ve karmaşık cisimlerin ve çeşitli element bileşiklerinin, periyodik tiplerine bağımlılıklarına ve atomlarının ağırlığına bağlı olduğunu savundu.

Periyodik yasa kendi türünde benzersizdir ve bunun nedeni, doğanın ve evrenin diğer temel yasalarından farklı olarak matematiksel denklemlerle ifade edilmemesidir. Grafiksel olarak, ifadesini kimyasal elementlerin periyodik tablosunda bulur.

keşif geçmişi

Periyodik yasanın keşfi 1869'da gerçekleşti, ancak bilinen tüm x öğelerini sistematize etme girişimleri bundan çok önce başladı.

Böyle bir sistem yaratmaya yönelik ilk girişim, 1829'da I. V. Debereiner tarafından yapıldı. Kendisi tarafından bilinen tüm kimyasal elementleri, bu üç bileşen grubuna dahil olan atom kütlelerinin toplamının yarısının yakınlığıyla birbirine bağlı üçlüler halinde sınıflandırdı. Debereiner'i takiben, A. de Chancourtua tarafından elementlerin benzersiz bir sınıflandırma tablosu oluşturma girişiminde bulunuldu, sistemine "dünya spirali" adını verdi ve ondan sonra Newlands oktavı John Newlands tarafından derlendi. 1864'te, neredeyse aynı anda, William Olding ve Lothar Meyer, bağımsız olarak oluşturulmuş tablolar yayınladı.

Periyodik yasa, 8 Mart 1869'da inceleme için bilim camiasına sunuldu ve bu, Rus X-th Society toplantısında gerçekleşti. Mendeleev Dmitry Ivanovich keşfini herkesin önünde duyurdu ve aynı yıl Mendeleev'in oluşturduğu periyodik tablonun ilk kez gösterildiği "Kimyanın Temelleri" ders kitabı yayınlandı. Bir yıl sonra, 1870'de bir makale yazdı ve incelemesi için periyodik yasa kavramının ilk kez kullanıldığı RCS'ye gönderdi. 1871'de Mendeleev, kimyasal elementlerin periyodik geçerliliği hakkındaki ünlü makalesinde araştırmasının kapsamlı bir tanımını verdi.

Kimyanın gelişimine paha biçilmez bir katkı

Periyodik yasanın değeri, dünyadaki bilim topluluğu için inanılmaz derecede büyüktür. Bunun nedeni, keşfinin hem kimyanın hem de fizik ve biyoloji gibi diğer doğa bilimlerinin gelişimine güçlü bir ivme kazandırmasıdır. Elementlerin kalitatif kimyasal ve fiziksel özellikleri ile ilişkisi açıktı ve bu aynı zamanda tüm elementlerin yapısının özünü tek bir prensibe göre anlamayı mümkün kıldı ve kimyasal element kavramlarının modern formülasyonunu, somutlaştırmak için ortaya çıkardı. karmaşık ve basit yapıya sahip maddeler hakkında bilgi.

Periyodik yasanın kullanılması, bilinen kimyasal elementlerin davranışının nedenini belirlemek için kimyasal tahmin problemini çözmeyi mümkün kıldı. Nükleer enerji de dahil olmak üzere atom fiziği, aynı yasanın bir sonucu olarak mümkün oldu. Buna karşılık, bu bilimler, bu yasanın özünün ufkunu genişletmeyi ve anlayışına girmeyi mümkün kıldı.

Periyodik sistem elementlerinin kimyasal özellikleri

Aslında, kimyasal elementler, hem serbest bir atom hem de bir iyon, çözünmüş veya hidratlanmış, basit bir maddede ve sayısız bileşiklerinin oluşturabileceği biçimde kendilerinde bulunan özelliklerle birbirine bağlıdır. Bununla birlikte, x'inci özellikler genellikle iki olgudan oluşur: serbest haldeki bir atomun karakteristik özellikleri ve basit bir madde. Bu tür özellikler, türlerinin çoğunu içerir, ancak en önemlileri şunlardır:

1. Atomik iyonlaşma ve enerjisi, elementin tablodaki konumuna bağlı olarak sıra numarası.
2. Atomun iyonlaşması gibi, atom ve elektronun enerji ilişkisi, elementin periyodik tablodaki konumuna bağlıdır.
3. Bir atomun sabit bir değeri olmayan ancak çeşitli faktörlere bağlı olarak değişebilen elektronegatifliği.
4. Atomların ve iyonların yarıçapları - burada, kural olarak, hareket halindeki elektronların dalga doğası ile ilişkili olan ampirik veriler kullanılır.
5. Basit maddelerin atomizasyonu - bir elementin reaktivite yeteneğinin tanımı.
6. Oksidasyon durumları, bir elementin en önemli özelliklerinden biri olarak görünen resmi bir özelliktir.
7. Basit maddeler için oksidasyon potansiyeli, bir maddenin sulu çözeltilerde hareket etme potansiyelinin yanı sıra redoks özelliklerinin tezahür seviyesinin bir ölçümü ve göstergesidir.

Dahili ve ikincil tipteki elemanların periyodikliği

Periyodik yasa, doğanın bir başka önemli bileşeninin - iç ve ikincil periyodikliğin - anlaşılmasını sağlar. Atomik özelliklerin yukarıda belirtilen çalışma alanları aslında düşünüldüğünden çok daha karmaşıktır. Bunun nedeni, tablodaki s, p, d öğelerinin periyot (iç periyodiklik) ve gruptaki (ikincil periyodiklik) konumlarına bağlı olarak niteliksel özelliklerini değiştirmesidir. Örneğin, s elementinin birinci gruptan sekizinci elemente p-elementine geçişinin iç sürecine, iyonize atomun enerji eğrisindeki minimum ve maksimum noktalar eşlik eder. Bu fenomen, bir atomun özelliklerindeki değişikliklerin periyot içindeki konumuna göre periyodikliğinin içsel tutarsızlığını gösterir.

Sonuçlar

Artık okuyucu, Mendeleev'in periyodik yasasının ne olduğunu net bir şekilde anlıyor ve tanımlıyor, insan için önemini ve çeşitli bilimlerin gelişimini anlıyor ve mevcut hükümleri ve keşif tarihi hakkında bir fikre sahip.

Dmitri Mendeleev tarafından Mart 1869'da kimyasal elementlerin periyodik tablosunun keşfi kimyada gerçek bir atılımdı. Rus bilim adamı, kimyasal elementler hakkındaki bilgileri sistematik hale getirmeyi ve bunları şu anda okul çocuklarının kimya derslerinde çalışması gereken bir tablo şeklinde sunmayı başardı. Periyodik tablo, bu karmaşık ve ilginç bilimin hızlı gelişiminin temeli oldu ve keşfinin tarihi, efsaneler ve mitlerle kaplandı. Bilime düşkün olan herkes için Mendeleev'in periyodik elementler tablosunu nasıl keşfettiği hakkındaki gerçeği bilmek ilginç olacak.

Periyodik tablonun tarihi: her şey nasıl başladı

Bilinen kimyasal elementleri sınıflandırma ve sistematize etme girişimleri Dmitri Mendeleev'den çok önce yapıldı. Element sistemleri Debereiner, Newlands, Meyer ve diğerleri gibi ünlü bilim adamları tarafından önerildi. Bununla birlikte, kimyasal elementler ve doğru atom kütleleri hakkında veri eksikliğinden dolayı, önerilen sistemler tamamen güvenilir değildi.

Periyodik tablonun keşfinin tarihi, Rus Kimya Derneği toplantısında bir Rus bilim adamının meslektaşlarına keşfini anlattığı 1869'da başlar. Bilim adamı tarafından önerilen tabloda, kimyasal elementler, moleküler ağırlıklarının değeri ile sağlanan özelliklerine bağlı olarak düzenlenmiştir.

Periyodik tablonun ilginç bir özelliği, gelecekte bilim adamı tarafından tahmin edilen keşfedilen kimyasal elementlerle (germanyum, galyum, skandiyum) doldurulan boş hücrelerin varlığıydı. Periyodik tablonun keşfinden sonra birçok kez eklemeler ve değişiklikler yapılmıştır. İskoç kimyager William Ramsay ile birlikte Mendeleev, masaya bir grup inert gaz (sıfır grup) ekledi.

Gelecekte, Mendeleev'in periyodik tablosunun tarihi, başka bir bilim - fizikteki keşiflerle doğrudan ilişkiliydi. Modern bilim adamlarının keşfedildikçe yeni kimyasal elementler eklemesiyle birlikte, periyodik elementler tablosu üzerindeki çalışmalar halen devam etmektedir. Dmitri Mendeleev'in periyodik sisteminin önemini abartmak zordur, çünkü onun sayesinde:

• Halihazırda keşfedilmiş kimyasal elementlerin özellikleri hakkında bilgi sistematize edildi;
• Yeni kimyasal elementlerin keşfini tahmin etmek mümkün oldu;
• Atom fiziği ve çekirdek fiziği gibi fizik dalları gelişmeye başladı;

Periyodik yasaya göre kimyasal elementleri tasvir etmek için birçok seçenek vardır, ancak en ünlü ve yaygın seçenek, herkesin aşina olduğu periyodik tablodur.

Periyodik tablonun oluşumuyla ilgili mitler ve gerçekler

Periyodik tablonun keşfi tarihindeki en yaygın yanılgı, bilim insanının onu bir rüyada görmüş olmasıdır. Aslında, Dmitri Mendeleev kendisi bu efsaneyi yalanladı ve uzun yıllardır periyodik yasayı düşündüğünü belirtti. Kimyasal elementleri sistematize etmek için her birini ayrı bir karta yazdı ve benzer özelliklerine göre sıralar halinde düzenleyerek tekrar tekrar birbirleriyle birleştirdi.

Bilim adamının "peygamberlik" rüyasının efsanesi, Mendeleev'in kimyasal elementlerin sistematizasyonu üzerinde günlerce kısa bir uykuyla kesintiye uğramasıyla açıklanabilir. Ancak, bilim insanının yalnızca sıkı çalışması ve doğal yeteneği uzun zamandır beklenen sonucu verdi ve Dmitri Mendeleev'e dünya çapında ün kazandırdı.

Okuldaki ve bazen de üniversitedeki birçok öğrenci periyodik tabloyu ezberlemek veya en azından kabaca gezinmek zorunda kalıyor. Bunu yapmak için, bir kişinin yalnızca iyi bir hafızaya sahip olması değil, aynı zamanda öğeleri ayrı gruplara ve sınıflara bağlayarak mantıklı düşünmesi gerekir. BrainApps'te eğitim alarak beynini sürekli iyi durumda tutan kişiler için tabloyu incelemek en kolay yoldur.

Mendeleev ailesi, Tobolsk şehrinde Tobol Nehri'nin dik yüksek kıyısında bir evde yaşıyordu ve geleceğin bilim adamı burada doğdu. O zaman, birçok Decembrist Tobolsk'ta sürgüne hizmet ediyordu: Annenkov, Baryatinsky, Wolf, Kuchelbecker, Fonwiesen ve diğerleri ... Cesaretlerini ve çalışkanlıklarını başkalarına bulaştırdılar. Hapishaneler, ağır çalışma veya sürgün tarafından kırılmadılar. Mitya Mendeleev böyle insanları gördü. Onlarla iletişimde, Anavatan sevgisi, geleceği için sorumluluk oluştu. Mendeleev ailesi, Decembristlerle arkadaşça ve aile şartlarındaydı. D. I. Mendeleev şunları yazdı: “... saygın ve saygın Decembristler burada yaşadılar: Fonvizen, Annenkov, Muravyov, ailemize yakın, özellikle Aralıkçılardan biri olan Nikolai Vasilievich Basargin, kız kardeşim Olga Ivanovna ile evlendikten sonra ... Decembrist aileleri , bunlarda günler Tobolsk hayatına özel bir baskı verdiler, ona laik bir eğitim verdiler. Onlarla ilgili efsane hala Tobolsk'ta yaşıyor.

15 yaşında Dmitry Ivanovich spor salonundan mezun oldu. Annesi Maria Dmitrievna, genç adamın eğitimine devam etmesi için çok çaba sarf etti.

Pirinç. 4. D. I. Mendeleev'in annesi - Maria Dmitrievna.

Mendeleev, St. Petersburg'daki Tıp-Cerrahi Akademisine girmeye çalıştı. Bununla birlikte, anatomi, etkilenebilir bir genç adamın gücünün ötesindeydi, bu yüzden Mendeleev tıbbı pedagojiye değiştirmek zorunda kaldı. 1850'de babasının bir zamanlar okuduğu Ana Pedagoji Enstitüsü'ne girdi. Sadece burada Mendeleev çalışma için bir tat hissetti ve kısa sürede en iyilerinden biri oldu.

21 yaşında Mendeleev giriş sınavlarını zekice geçti. Petersburg'daki Pedagoji Enstitüsü'nde Dmitri Mendeleev'in çalışması ilk başta kolay değildi. İlk yılında matematik dışındaki tüm derslerden yetersiz notlar almayı başardı. Ancak son yıllarda işler farklı gitti - Mendeleev'in ortalama yıllık puanı dört buçuktu (mümkün olan beş üzerinden).

İzomorfizm olgusu üzerine tezi doktora tezi olarak kabul edildi. 1855'te yetenekli bir öğrenci. Odessa'daki Richelieu Gymnasium'a öğretmen olarak atandı. Burada ikinci bilimsel çalışmayı hazırladı - "Spesifik Ciltler". Bu çalışma yüksek lisans tezi olarak sunuldu. 1857'de savunmasından sonra, Mendeleev Kimya Yüksek Lisansı unvanını aldı, organik kimya üzerine ders verdiği St. Petersburg Üniversitesi'nde yardımcı doçent oldu. 1859'da yurt dışına gönderildi.

Mendeleev, Fransa ve Almanya'daki çeşitli üniversitelerde iki yıl geçirdi, ancak Heidelberg'de o zamanın önde gelen bilim adamları olan Bunsen ve Kirchhoff ile yaptığı tez çalışması en verimli olanıydı.

Kuşkusuz, çocukluğunu geçirdiği ortamın doğası bilim adamının hayatını büyük ölçüde etkilemiştir. Gençliğinden yaşlılığına kadar her şeyi ve her zaman kendi yolunda yaptı. Küçük şeylerle başlayıp büyük şeylere doğru ilerliyoruz. Dmitry Ivanovich'in yeğeni N. Ya Kapustina-Gubkina şöyle hatırladı: “Kendisi için icat ettiği en sevdiği yemekleri vardı ... Her zaman kendi tasarımı kemeri olmayan geniş bir kumaş ceket giydi ... Sigara içti bükülmüş sigaralar, onları kendi kendine yuvarlayarak ... ". Örnek bir mülk yarattı - ve hemen terk etti. Sıvıların yapışması üzerine dikkat çekici deneyler yaptı ve hemen bu bilim alanını sonsuza dek terk etti. Ve yetkililere ne skandallar getirdi! Pedagoji Enstitüsü'nün acemi bir mezunu olan gençliğinde bile, bakan Abraham Sergeevich Norovatov'un kendisine çağrıldığı bölüm müdürüne bağırdı. Ancak, onun için bölüm müdürü nedir - sinodu bile hesaba katmadı. Çıkarlarının özelliğiyle asla uzlaşmayan Feoza Nikitishna'dan boşanması nedeniyle yedi yıl hapis cezasına çarptırıldığında, vade tarihinden altı yıl önce Dmitry Ivanovich, Kronstadt'taki rahibi onunla evlenmeye ikna etti. Tekrar. Ve askeri departmana ait bir balonu zorla ele geçirdiğinde, deneyimli bir havacı olan General Kovanko'yu sepetten çıkardığında balon uçuşunun hikayesi neydi? Mendeleev, “Alçakgönüllülük tüm kötülüklerin anasıdır” dedi.

Dmitry Ivanovich'in kişiliğinin özgünlüğü, yalnızca bilim insanının davranışında değil, aynı zamanda tüm görünümünde de gözlendi. Yeğeni N. Ya. Kapustina-Gubkina, bilim adamının aşağıdaki sözlü portresini çizdi: “Yüksek beyaz bir alnın etrafındaki uzun kabarık saçlı bir yele, çok etkileyici ve çok hareketli ... Açık mavi, delici gözler ... Garibaldi'ye benziyordu... Konuşurken hep el kol hareketi yapardı. Ellerinin geniş, hızlı, gergin hareketleri her zaman ruh haline karşılık geliyordu ... Sesinin tınısı alçaktı, ancak tiz ve anlaşılırdı, ancak tonu çok değişti ve genellikle düşük notalardan yüksek, neredeyse tenör notalara geçti .. Sevmediği şeylerden bahsettiğinde, kaşlarını çattı, eğildi, inledi, gıcırdıyordu ... ". Mendeleev'in uzun yıllardır en sevdiği eğlence, portreler için bavul ve çerçeve üretimiydi. Gostiny Dvor'da bu işler için malzeme satın aldı.

Mendeleev'in özgünlüğü onu gençliğinden genel kitleden ayırdı ... Pedagoji Enstitüsü'nde okurken, ruhu için bir kuruş olmayan mavi gözlü Sibirya, beklenmedik bir şekilde beyefendi profesörler için böyle bir keskinlik göstermeye başladı, işte öyle bir öfke ki, tüm yoldaşlarını çok geride bıraktı. O zaman gerçek bir devlet konseyi üyesi, halk eğitiminde tanınmış bir isim, bir öğretmen, bilim adamı, kimya profesörü Alexander Abramovich Voskresensky tarafından fark edildi ve sevildi. Bu nedenle, 1867'de Alexander Abramovich, en sevdiği öğrencisi otuz üç yaşındaki Dmitry Ivanovich Mendeleev'i St. Petersburg Üniversitesi Fizik ve Matematik Fakültesi'nde genel ve inorganik kimya profesörü görevine tavsiye etti. Mayıs 1868'de sevgili kızı Olga, Mendeleev'lerde doğdu ...

Otuz üç, bir başarının geleneksel yaşıdır: sobadan gözyaşları destanı Ilya Muromets'e göre otuz üç yaşında. Ancak bu anlamda Dmitry İvanoviç'in hayatı bir istisna olmasa da, hayatında keskin bir dönüşün olduğunu pek hissedemiyordu. Daha önce öğrettiği teknik, organik veya analitik kimya dersleri yerine yeni bir ders, genel kimya okumaya başlaması gerekiyordu.

Tabii ki, tırtıllı daha kolay. Ancak eski kurslarına başladığında bu da kolay olmadı. Rus faydaları ya hiç yoktu ya da vardı, ancak modası geçmişti. Kimya yeni, genç bir şeydir ve gençlikte her şey hızla modası geçmiş olur. En son çıkan yabancı ders kitapları benim tarafımdan çevrilmek zorunda kaldı. Gerard'ın "Analitik Kimya"sını, Wagner'in "Kimyasal Teknolojisi"ni tercüme etti. Ve organik kimyada ve Avrupa'da, oturup kendiniz yazmanıza rağmen, buna değer hiçbir şey bulunamadı. Ve yazdı. İki ayda, yeni ilkelere dayalı tamamen yeni bir kurs, otuz basılı sayfa. Altmış gün günlük ağır çalışma - günde on iki tamamlanmış sayfa. Bir gündü - dünyanın kendi ekseni etrafında dönüşü gibi önemsiz bir şeye bağlı olarak rutinini kurmak istemedi, otuz veya kırk saat boyunca masadan kalkmadı.

Dmitry İvanoviç sadece sarhoş olarak çalışamaz, aynı zamanda sarhoş bir şekilde uyuyabilirdi. Mendeleev'in sinir sistemi son derece hassastı, duyguları keskinleşti - neredeyse tüm anı yazarları, bir kelime söylemeden, alışılmadık derecede kolay olduğunu, özünde kibar bir insan olmasına rağmen sürekli bir ağlamaya başladığını bildirdi.

Dmitry İvanoviç'in doğuştan gelen kişilik özelliklerinin ailede geç ortaya çıkmasıyla açıklanması mümkündür - o, on yedinci çocuk olan "son çocuk" idi. Ve mevcut fikirlere göre, ebeveynlerin yaşı arttıkça yavrularda mutasyon olasılığı da artmaktadır.

Genel kimya üzerine ilk dersine şöyle başladı:

“Fark ettiğimiz her şeyi, bir madde veya bir fenomen olarak açıkça ayırt ederiz. Madde uzayda yer kaplar ve ağırlığı vardır, fenomenler ise zaman içinde meydana gelen şeylerdir. Her madde çeşitli fenomenler uygular ve madde olmadan gerçekleşen tek bir fenomen yoktur. Çeşitli maddeler ve fenomenler herkesin dikkatinden kaçamaz. Bu çeşitlilikte meşruiyeti, yani sadeliği ve düzenliliği keşfetmek, doğayı incelemek demektir..."

Meşruiyeti, yani sadeliği ve doğruluğu keşfetmek için… Maddenin ağırlığı vardır… Maddenin… Ağırlık… Madde… Ağırlık…

Ne yaparsa yapsın, her zaman bunu düşündü. Ve ne yapmadı! Dmitry İvanoviç'in her şey için yeterli zamanı vardı. Sonunda Rusya'daki en iyi kimya departmanını, devlete ait bir daireyi, ekstra para için etrafta koşmadan rahatça yaşama fırsatını almış gibi görünüyor - bu yüzden asıl şeye odaklanın ve diğer her şey yan tarafta ... kimya yardımıyla dünyanın tükenmesini tersine çevirme olasılığını incelediği zemin. Rusya'da ilklerden biri.

Bir buçuk yıl bir an gibi geçti ama genel kimyada hala gerçek bir sistem yoktu. Bu, Mendeleyev'in dersini gelişigüzel okuduğu anlamına gelmez. Herkesin bildiği şeyle başladı - sudan, havadan, kömürden, tuzlardan. İçerdikleri elementlerden. Hangi maddelerin birbirleriyle etkileşime girdiğine göre ana yasalardan.

Sonra klorun kimyasal akrabalarından bahsetti - flor, brom, iyot. Bu, transkriptini hâlâ matbaaya göndermeyi başardığı, başladığı yeni kitabın ikinci baskısının daktilo edildiği son dersti.

Cep formatındaki ilk sayı Ocak 1869'da basıldı. Başlık sayfası şunları okudu: "Kimyanın Temelleri D. Mendeleev" . Önsöz yok. Dmitry Ivanovich'e göre, zaten yayınlanmış olan birinci sayı ve matbaadaki ikinci sayı, kursun ilk kısmı ve iki sayı daha - ikinci kısım - olması gerekiyordu.

Ocak ayında ve Şubat ayının ilk yarısında Mendeleev, sodyum ve diğer alkali metaller üzerine dersler verdi, ikinci bölümün ilgili bölümünü yazdı. "Kimyanın Temelleri" - ve sıkışmış.

1826'da Jens Jakob Berzelius, 2000 madde çalışmasını ve bu temelde üç düzine kimyasal elementin atom ağırlığının belirlenmesini tamamladı. Bunlardan beşinin atom ağırlıkları yanlıştı: sodyum, potasyum, gümüş, bor ve silikon. Berzelius yanılıyordu çünkü iki yanlış varsayımda bulundu: bir oksit molekülünde yalnızca bir metal atomu olabileceği ve eşit hacimdeki gazların eşit sayıda atom içerdiği. Aslında, bir oksit molekülü iki veya daha fazla metal atomu içerebilir ve Avogadro yasasına göre eşit hacimde gaz, eşit sayıda atom değil molekül içerir.

1858 yılına kadar, İtalyan Stanislao Cannicaro, hemşehrisi Avogadro'nun yasasını eski haline getirip çeşitli elementlerin atom ağırlıklarını düzelttiğinde, atom ağırlıkları konusunda kafa karışıklığı hüküm sürdü.

Sadece 1860'ta Karlsruhe'deki kimya kongresinde, hararetli tartışmalardan sonra, kafa karışıklığı çözüldü, Avogadro yasası nihayet haklarına kavuştu ve herhangi bir kimyasal elementin atom ağırlığını belirlemek için sarsılmaz temeller nihayet açıklığa kavuşturuldu.

Mutlu bir tesadüf eseri, Mendeleyev 1860 yılında yurt dışına bir iş gezisindeydi, bu kongreye katıldı ve atom ağırlığının artık doğru ve güvenilir bir sayısal ifade haline geldiği konusunda açık ve net bir fikir aldı. Rusya'ya dönen Mendeleev, elementlerin listesini incelemeye başladı ve artan atom ağırlıklarına göre düzenlenmiş elementler için değerlik değişiminin periyodikliğine dikkat çekti: değerlik H – 1, Li – 1, olmak – 2, B - 3, C - 4, mg – 2, n – 2, S - 2, F - 1, Na – 1, Al – 3, Si - 4, vb. Değerlikteki artış ve azalıştan yola çıkarak Mendeleyev elementleri periyotlara ayırmıştır; 1. periyot sadece bir hidrojeni, ardından her biri 7 elementli iki periyodu, ardından 7'den fazla elementi içeren periyotları içeriyordu. D, I, Mendeleev bu verileri Meyer ve Chancourtua'nın yaptığı gibi yalnızca bir grafik oluşturmak için değil, aynı zamanda Newlands tablosuna benzer bir tablo oluşturmak için kullandı. Böyle bir periyodik element tablosu, bir grafikten daha net ve daha görseldir ve ayrıca D, I, Mendeleev, periyotların eşitliği konusunda ısrar eden Newlands'ın hatasından kaçınmayı başardı.

« Katıldığım Karlsruhe'deki 1860 kimyager kongresini, periyodik yasa hakkındaki düşüncemin belirleyici anı olarak görüyorum ... Atomun artmasıyla elementlerin özelliklerinin periyodikliğinin olasılığı fikri ağırlık, özünde, o zaman zaten içimdeydi " , - kaydetti D.I. Mendeleyev.

1865'te Klin yakınlarındaki Boblovo arazisini satın aldı ve o zamanlar çok sevdiği tarım kimyası ile uğraşma ve her yaz ailesiyle orada dinlenme fırsatı buldu.

D.I. Mendeleev'in sisteminin “doğum günü” genellikle tablonun ilk versiyonunun derlendiği 18 Şubat 1869 olarak kabul edilir.

Pirinç. 5. Periyodik yasanın keşfedildiği yılda D. I. Mendeleev'in fotoğrafı.

63 kimyasal element biliniyordu. Bu elementlerin tüm özellikleri yeterince incelenmemiş, hatta bazılarının atom ağırlıkları bile yanlış veya hatalı tespit edilmiştir. Çok mu yoksa az mı - 63 element? Şimdi 109 elementi bildiğimizi hatırlıyorsak, elbette bu yeterli değil. Ancak, özelliklerindeki değişiklik modelini fark edebilmek oldukça yeterlidir. Bilinen 30 veya 40 kimyasal elementle hiçbir şey keşfetmek pek mümkün olmazdı. Belli bir minimum açık elemana ihtiyaç vardı. Bu nedenle Mendeleev'in keşfini zamanında olarak nitelendirebiliriz.

Mendeleyev'den önce bilim adamları da bilinen tüm unsurları belli bir düzene sokmaya, sınıflandırmaya, bir sistem haline getirmeye çalıştılar. Girişimlerinin yararsız olduğunu söylemek imkansız: İçlerinde bazı gerçekler vardı. Hepsi kendilerini kimyasal özelliklere benzer elementleri gruplar halinde birleştirmekle sınırladılar, ancak o zamanlar dedikleri gibi bu “doğal” grupları arasında bir iç bağlantı bulamadılar.

1849'da önde gelen Rus kimyager G. I. Hess, elementlerin sınıflandırılmasıyla ilgilenmeye başladı. Temel Kimya ders kitabında, benzer kimyasal özelliklere sahip dört metal olmayan element grubunu tanımladı:

Ben Te C N

Br Se BP

Cl S Si As

F Ö

Hess şöyle yazdı: "Bu sınıflandırma hala doğal olmaktan çok uzak, ancak yine de çok benzer öğeleri ve grupları birbirine bağlıyor ve bilgilerimizin genişletilmesiyle geliştirilebilir."

Atom ağırlıklarına dayalı bir kimyasal elementler sistemi oluşturmaya yönelik başarısız girişimler Karlsruhe'deki kongreden önce, her ikisi de İngilizler tarafından yapıldı: 1853'te Gladstone tarafından, 1857'de Odling tarafından.

Sınıflandırma girişimlerinden biri 1862 yılında Fransız Alexander Emile Beguis de Chancourtois tarafından yapılmıştır. . Elemanlar sistemini silindirin yüzeyinde spiral bir çizgi şeklinde temsil etti. Her turda 16 element vardır. Benzer elemanlar silindirin generatrisinde alt alta yerleştirilmiştir. Bilim adamı mesajını yayınlarken kendi oluşturduğu bir grafikle ona eşlik etmemiş ve bilim adamlarının hiçbiri de Chancourtois'in çalışmasına dikkat etmemiştir.

Pirinç. 6. Chancourtua'nın "Tellür vidası".

Alman kimyager Julius Lothar Meyer daha başarılıydı. 1864'te bilinen tüm kimyasal elementlerin değerliklerine göre altı gruba ayrıldığı bir tablo önerdi. Görünüşte Meyer'in masası, gelecekteki Mendeleev'in masasına benziyordu. Sayısal olarak atom ağırlıklarına eşit bir elementin ağırlık miktarlarının kapladığı hacimleri düşündü. Aynı zamanda, herhangi bir elementin bu tür her ağırlığının aynı sayıda atom içerdiği ortaya çıktı. Bu, bu elementlerin çeşitli atomlarının dikkate alınan hacimlerinin oranı anlamına geliyordu. Bu nedenle, elemanın belirtilen özelliği denir atom hacmi.

Grafiksel olarak, elementlerin atom hacimlerinin atom ağırlıklarına bağımlılığı, alkali metallere (sodyum, potasyum, sezyum) karşılık gelen noktalarda keskin tepelerde yükselen bir dizi dalga olarak ifade edilir. Zirveye her iniş ve çıkış, elementler tablosundaki bir periyoda karşılık gelir. Her periyotta atom hacminin yanı sıra bazı fiziksel özelliklerin değerleri de doğal olarak önce azalır sonra artar.

Pirinç. 7. Atom hacimlerinin elementlerin atom kütlelerine bağımlılığı,

L. Meyer.

En küçük atom ağırlığına sahip element olan hidrojen, elementler listesinde ilk sırada yer aldı. O zaman, 101. periyodun bir element içerdiğini varsaymak gelenekseldi. Meyer haritasının 2. ve 3. periyotlarının her biri yedi element içeriyordu. Bu dönemler Newlands oktavlarını çoğalttı. Ancak sonraki iki dönemde eleman sayısı yediyi geçmiştir. Böylece Meyer, Newlands'ın hatasının ne olduğunu gösterdi. Oktavlar yasası, tüm elementler listesi için katı bir şekilde gözlemlenemezdi, son periyotların ilk periyotlardan daha uzun olması gerekiyordu.

1860'tan sonra, bir başka İngiliz kimyager olan John Alexander Reina Newlands, bu türden ilk girişimi yaptı. Birbiri ardına fikrini tercüme etmeye çalıştığı tablolar derledi. Son tablo 1865 tarihlidir. Bilim adamı, dünyadaki her şeyin genel uyuma tabi olduğuna inanıyordu. Ve kimyada ve müzikte aynı olmalıdır. Artan düzende, elementlerin atom ağırlıkları oktavlara bölünür - her biri yedi element olmak üzere sekiz dikey sıraya. Gerçekten de, kimyasal olarak ilgili birçok element aynı yatay çizgide sona erdi: ilk - halojenlerde, ikinci - alkali metallerde, vb. Ama ne yazık ki, pek çok yabancı da saflara girdi ve bu tüm resmi bozdu. Halojenler arasında örneğin nikelli kobalt ve üç platinoid vardı. Alkali topraklar doğrultusunda - vanadyum ve kurşun. Karbon ailesi tungsten ve cıva içerir. İlgili elementleri bir şekilde birleştirmek için Newlands, sekiz durumda elementlerin atom ağırlıkları sırasına göre düzenlenmesini ihlal etmek zorunda kaldı. Ayrıca yedi elementten oluşan sekiz grup yapmak için 56 elemente ihtiyaç vardır ve 62 element bilinmektedir ve bazı yerlerde bir elementin yerine iki elementi aynı anda koymuştur. Tam bir karmaşa olduğu ortaya çıktı. Newlands haber verdiğinde "Oktavlar Yasası" Londra Kimya Derneği'nin bir toplantısında, orada bulunanlardan biri alaycı bir şekilde şunu söyledi: Saygıdeğer konuşmacı, elementleri basitçe alfabetik olarak düzenlemeye ve bir düzenlilik keşfetmeye çalıştı mı?

Tüm bu sınıflandırmalar ana şeyi içermiyordu: elementlerin özelliklerindeki genel, temel değişiklik modelini yansıtmadılar. Kendi dünyalarında sadece düzenin görüntüsünü yarattılar.

Kimyasal elementler dünyasındaki büyük düzenliliğin belirli tezahürlerini çeşitli nedenlerle fark eden Mendeleev'in öncülleri, büyük bir genellemeye yükselemedi ve dünyada temel bir yasanın varlığını fark edemedi. Mendeleev, seleflerinin kimyasal elementleri artan atom kütlelerine göre düzenleme girişimleri ve bu durumda ortaya çıkan olaylar hakkında fazla bir şey bilmiyordu. Örneğin, Chancourtois, Newlands ve Meyer'in çalışmaları hakkında neredeyse hiçbir bilgisi yoktu.

Newlands'ın aksine, Mendeleev ana şeyi kimyasal özellikler, kimyasal bireysellik kadar atom ağırlığı olarak görmedi. Sürekli bunu düşündü. Madde… Ağırlık… Madde… Ağırlık… Karar çıkmadı.

Ve sonra Dmitry Ivanovich şiddetli bir zaman sıkıntısı yaşadı. Ve oldukça kötü çıktı: “şimdi ya da asla” değildi, ama ya bugün ya da dava birkaç hafta ertelendi.

Uzun zaman önce Hür Ekonomi Derneği'nde Şubat ayında Tver eyaletine giderek yerel peynir mandıralarını teftiş etme ve bu konuyu modern bir şekilde sahneleme konusundaki görüşlerini sunma sözü verdi. Gezi için üniversite yetkililerinin izni zaten istenmişti. Ve "tatil sertifikası" - o zamanki seyahat sertifikası - zaten düzeltilmişti. Ve Hür Ekonomik Toplum Sekreteri Khodnev'in son ayrılık notu aldı. Ve belirlenen yolculuğa çıkmaktan başka bir şey kalmamıştı. Tver'e gideceği tren 17 Şubat akşamı Moskova İstasyonu'ndan hareket etti.

“Sabahları hala yataktayken, her zaman bir bardak ılık süt içti… Kalkıp yıkandı, hemen ofisine gitti ve bir veya iki, bazen üç büyük, bir kupa şeklinde içti, bir fincan güçlü, çok tatlı olmayan çay” (yeğeni N.Ya. Kapustina-Gubkina'nın anılarından).

Khodnev'in 17 Şubat tarihli notunun arka yüzünde korunmuş bir fincan izi, muhtemelen bir haberci tarafından sabah erkenden, kahvaltıdan önce alındığını gösteriyor. Ve bu da, bir elementler sistemi düşüncesinin gece gündüz Dmitry Ivanovich'i terk etmediğini gösterir: Bir yaprak, büyük bir bilimsel keşfe yol açan görünmez bir düşünce sürecinin görünür izlerini bir fincan damgasının yanında tutar. Bilim tarihinde, bu tek değilse de en nadir görülen durumdur.

Fiziksel kanıtlara bakılırsa, böyle oldu. Kupasını bitirip karşısına çıkan ilk yere koyduktan sonra - Khodnev'in mektubunda, hemen kalemini aldı ve karşısına çıkan ilk kağıda, aynı Khodnev'in mektubuna kafasından geçen düşünceyi yazdı. . Kağıtta alt alta klor ve potasyum sembolleri belirdi... Sonra sodyum ve bor, sonra lityum, baryum, hidrojen... Kalem, düşünce gibi gezindi. Sonunda, normal sekizde bir temiz kağıt aldı - bu sayfa da hayatta kaldı - ve üzerine, alt alta, azalan sırayla, sembol ve atom ağırlıkları satırları çizdi: üstte alkalin topraklar, altlarında halojenler, altlarında bir oksijen grup, altında nitrojen, altında bir grup karbon vb. Atom ağırlıklarındaki farklılıkların komşu sıraların unsurları arasında ne kadar yakın olduğu çıplak gözle açıktı. Mendeleev daha sonra bariz olan arasındaki "belirsiz bölge" olduğunu bilemezdi. metal olmayanlar Ve metalleröğeleri içerir - soy gazlar gelecekte keşfi Periyodik Tabloyu önemli ölçüde değiştirecektir.

Acelesi vardı, bu yüzden ara sıra hatalar yaptı, yazım hataları yaptı. Kükürt, atom ağırlığını 32 yerine 36'ya bağladı. Onlardan 65 (çinkonun atom ağırlığı) 39 (potasyumun atom ağırlığı) çıkarıldığında 27 oldu. Ama mesele küçük şeyler değil! Yüksek bir sezgi dalgası tarafından taşındı.

Sezgiye inanıyordu. Hayatın çeşitli durumlarında oldukça bilinçli bir şekilde kullandı. Mendeleev'in karısı Anna Ivanovna şunları yazdı: eğer o

Bazı zor, önemli yaşam sorunlarının çözülmesi gerekiyordu, çabucak, çabucak, hafif yürüyüşüyle ​​içeri girdi, sorunun ne olduğunu söyledi ve ilk izlenim hakkındaki fikrimi söylememi istedi. "Düşünme, sadece düşünme," diye tekrarladı. Konuştum ve çözüm buydu."

Ancak hiçbir şey işe yaramadı. Karalanmış sayfa tekrar bir bilmeceye dönüştü. Ve zaman geçti, akşam istasyona gitmek gerekiyordu. Zaten hissettiği ana şey, hissetti. Ancak bu duyguya açık bir mantıksal biçim verilmesi gerekiyordu. Çaresizlik ya da öfkeyle ofiste nasıl koşturduğunu, içindeki her şeye baktığını, sistemi hızlı bir şekilde katlamanın bir yolunu aradığını hayal edebilirsiniz. Sonunda, sağ sayfada açılan bir kart destesi aldı - basit gövdelerin bir listesinin bulunduğu - "Temel Bilgileri" ve benzeri görülmemiş bir kart destesi yapmaya başladı. Bir deste kimyasal kart yaptıktan sonra benzeri görülmemiş bir solitaire oyunu oynamaya başladı. Solitaire açıkça istendi! İlk altı satır herhangi bir skandal olmadan sıralandı. Ama sonra her şey çözülmeye başladı.

Dmitri İvanoviç tekrar tekrar kalemini tuttu ve aceleci el yazısıyla kağıda sayı sütunları çizdi. Ve yine şaşkınlık içinde bu mesleği bıraktı ve bir sigarayı büküp, başı tamamen bulutlanacak şekilde tüttürmeye başladı. Sonunda gözleri dolmaya başladı, kendini kanepeye attı ve derin bir uykuya daldı. Bu onun için yeni değildi. Bu sefer uzun süre uyumadı - belki birkaç saat, belki birkaç dakika. Bu konuda kesin bir bilgi yok. Solitaire'ini bir rüyada gördüğü gerçeğinden uyandı, masanın üzerinde bıraktığı biçimde değil, başka, daha uyumlu ve mantıklı. Sonra ayağa fırladı ve bir kağıda yeni bir masa çizmeye başladı.

Önceki versiyondan ilk farkı, elementlerin artık azalan değil, artan atom ağırlıklarına göre sıralanmasıydı. İkincisi, tablo içindeki boşlukların soru işaretleri ve atom ağırlıkları ile doldurulmasıdır.

Pirinç. 8. D. I. Mendeleev tarafından periyodik yasanın keşfi sırasında ("kimyasal solitaire" ortaya çıkarken) derlenen taslak taslak. 17 Şubat (1 Mart), 1869.

Dmitry Ivanovich'in rüyasında masasını gördüğü hikayesi uzun süre anekdot olarak ele alındı. Rüyalarda mantıklı bir şey bulmak batıl inanç olarak kabul edildi. Günümüzde bilim, bilinç ve bilinçaltında meydana gelen süreçler arasına artık kör bir engel koymuyor. Ve bilinçli müzakere sürecinde şekillenmeyen bir resmin, bilinçsiz bir süreç sonucunda bitmiş bir biçimde yayınlanmasında doğaüstü bir şey görmez.

Çeşitli özelliklerin tüm unsurlarının uyduğu nesnel bir yasanın varlığına ikna olan Mendeleev, temelde farklı bir yol izledi.

Kendiliğinden bir materyalist olarak, elementlerin tüm özelliklerini yansıtan, elementlerin atom ağırlığını böyle bir özellik olarak alarak, elementlerin bir özelliği olarak maddi bir şey arıyordu, Mendeleev o sırada bilinen grupları atom ağırlığına göre karşılaştırdı. üyelerinden.

Alkali metal grubu (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) altına halojen grubu (F = 19, Cl = 35.5, Br = 80, J = 127) yazılarak ve bunların altında benzer elementlerin diğer gruplarını (atom ağırlıklarına göre artan sırada), Mendeleev bu doğal grupların üyelerinin ortak bir düzenli element dizisini oluşturduğunu belirledi; aynı zamanda böyle bir diziyi oluşturan elementlerin kimyasal özellikleri periyodik olarak tekrarlanır. O zaman bilinen 63 elementin hepsini toplamda yerleştirerek "periyodik sistem" Mendeleev, daha önce kurulmuş doğal grupların, eski yapay dağınıklıklarını yitirerek bu sisteme organik olarak girdiğini keşfetti. Daha sonra Mendeleev, keşfettiği periyodik yasayı şu şekilde formüle etti: Basit cisimlerin özellikleri ile elementlerin bileşiklerinin formları ve özellikleri, elementlerin atom ağırlıklarının değerlerine periyodik olarak bağımlıdır.

Periyodik yasayı ifade eden kimyasal elementler tablosunun ilk versiyonu Mendeleev tarafından ayrı bir sayfa şeklinde yayınlandı. "Atomik ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayanan bir elementler sisteminin deneyimi" ve bu broşürü Mart 1869'da gönderdi. birçok Rus ve yabancı kimyager.

Pirinç. 9. "Ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayalı bir elementler sistemi deneyimi."

İlk tablo hala çok kusurlu, periyodik sistemin modern biçiminden uzak. Ancak bu tablo Mendeleev tarafından keşfedilen düzenliliğin ilk grafik gösterimi olduğu ortaya çıktı: “Atom ağırlıklarına göre düzenlenmiş elementler, özelliklerin net bir periyodikliğini temsil eder” (“Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi” Mendeleev tarafından). Bu makale, bilim insanının "Sistemin Deneyimi ..." konusundaki çalışmaları sırasındaki yansımalarının sonucuydu. Mendeleev tarafından elementlerin özellikleri ile atom ağırlıkları arasında keşfedilen ilişki hakkındaki rapor, 6 (18) Mart 1869'da Rus Kimya Derneği'nin bir toplantısında yapıldı. Mendeleyev bu toplantıda yoktu. Rapor, eksik yazar yerine kimyager N. A. Menshutkin tarafından okundu. Rus Kimya Derneği'nin tutanaklarında, 6 Mart'taki toplantıyla ilgili kuru bir not çıktı: “N. Menshutkin, D. Mendeleev adına "atom ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayanan bir elementler sisteminin deneyimini" rapor ediyor. D. Mendeleev'in yokluğunda bu konunun tartışılması bir sonraki toplantıya ertelendi.” N. Menshutkin'in konuşması "Rus Kimya Derneği Dergisi" nde yayınlandı ("Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi"). 1871 yazında Mendeleyev, periyodik yasanın kurulmasıyla ilgili sayısız çalışmasını eserinde özetledi. "Kimyasal Elementler için Periyodik Yasallık" . Mendeleev'in yaşamı boyunca Rusça'da 8 baskı ve yabancı dillerde birkaç baskıdan geçen klasik "Kimyanın Temelleri" adlı çalışmasında Mendeleev, inorganik kimyayı ilk kez periyodik yasa temelinde açıkladı.

Periyodik elementler sistemini kurarken, Mendeleev büyük zorlukların üstesinden geldi, çünkü birçok element henüz keşfedilmemişti ve o zamana kadar bilinen 63 elementten dokuzunun atom ağırlıkları yanlış belirlendi. Tabloyu oluşturan Mendeleev, berilyumu kimyagerlerin genellikle yaptığı gibi alüminyum ile aynı gruba değil, magnezyum ile aynı gruba yerleştirerek berilyumun atom ağırlığını düzeltti. 1870-71'de Mendeleev, özelliklerine ve periyodik sistemdeki belirtilen yere göre indiyum, uranyum, toryum, seryum ve diğer elementlerin atom ağırlıklarının değerlerini değiştirdi. Periyodik yasaya dayanarak, tellürü iyotun önüne ve kobalt nikelin önüne yerleştirdi, böylece tellür değerlik 2 olan elementlerle aynı sütuna ve iyot, değerlik 1 olan elementlerle aynı sütuna düşecekti. , bu elementlerin atom ağırlıkları tam tersini talep etse de.

Mendeleev, kendi görüşüne göre, periyodik yasanın keşfine katkıda bulunan üç koşul gördü:

İlk olarak, çoğu kimyasal elementin atom ağırlıkları aşağı yukarı doğru bir şekilde belirlendi;

İkinci olarak, kimyasal özelliklerde (doğal gruplar) benzer element grupları hakkında net bir kavram ortaya çıktı;

Üçüncüsü, 1869'da, herhangi bir genellemeye varmanın zor olacağı bilgisi olmaksızın, pek çok nadir elementin kimyası incelenmiştir.

Son olarak, yasanın keşfine yönelik belirleyici adım, Mendeleev'in tüm elementleri atom ağırlıklarının büyüklüğüne göre birbirleriyle karşılaştırmasıydı. Mendeleyev'in öncülleri birbirine benzeyen öğeleri karşılaştırdı. Yani, doğal grupların unsurları. Bu grupların ilgisiz olduğu ortaya çıktı. Mendeleev bunları mantıksal olarak masasının yapısında birleştirdi.

Bununla birlikte, kimyagerlerin atom ağırlıklarını düzeltmek için büyük ve dikkatli çalışmalarından sonra bile, Periyodik Tablonun dört yerinde elementler, artan atom ağırlıklarındaki katı düzenleme sırasını "ihlal eder". Bunlar eleman çiftleridir:

18 Ar(39.948) – 19K (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. Mendeleev zamanında, bu tür sapmalar Periyodik sistemin eksiklikleri olarak kabul edildi. Atomun yapısı teorisi, her şeyi yerine koydu: elementler, çekirdeklerinin yüklerine göre oldukça doğru bir şekilde düzenlenmiştir. O halde argonun atom ağırlığının potasyumun atom ağırlığından daha büyük olduğu nasıl açıklanabilir?

Herhangi bir elementin atom ağırlığı, doğadaki bollukları dikkate alındığında, tüm izotoplarının ortalama atom ağırlığına eşittir. Şans eseri, argonun atom ağırlığı en "ağır" izotop tarafından belirlenir (doğada daha büyük miktarlarda bulunur). Potasyum, aksine, "daha hafif" izotopu (yani, daha düşük kütle numaralı bir izotop) tarafından yönetilir.

Mendeleyev, periyodik yasanın keşfi olan yaratıcı sürecin gidişatını şöyle tanımladı: “... Ve maddenin kütlesi mutlak olmasa da, sadece göreli olduğundan, elementlerin bireysel özellikleri ile atom ağırlıkları arasında işlevsel bir yazışma aramak gerekir. Bir şey aramak, mantar veya bir tür bağımlılık bile, bakıp denemekten başka bir şey değildir. Böylece, atom ağırlıkları ve temel özellikleri, benzer elementler ve yakın atom ağırlıkları ile ayrı kartlara elementler yazarak seçmeye başladım, bu da hızlı bir şekilde elementlerin özelliklerinin atom ağırlıklarına periyodik olarak bağımlı olduğu sonucuna varmasına yol açtı, dahası, şüphe birçok belirsizlik, bir kazayı kabul etmek imkansız olduğu için, çıkarılan sonucun genelliğinden bir an için şüphe duymadım.

Periyodik Kanunun temel önemi ve yeniliği şu şekildeydi:

1. Özelliklerinde BENZER OLMAYAN elementler arasında bağlantı kuruldu. Bu ilişki, elementlerin özelliklerinin atom ağırlıklarındaki bir artışla düzgün ve yaklaşık olarak eşit bir şekilde değişmesi ve daha sonra bu değişikliklerin PERİYODİK OLARAK TEKRARLANMASI gerçeğinde yatmaktadır.

2. Elementlerin özelliklerindeki değişiklik dizisinde bazı bağlantıların eksik olduğu izleniminin yaratıldığı durumlarda, Periyodik Tablo, henüz keşfedilmemiş elementlerle doldurulması gereken GAPS için sağlanmıştır.

Pirinç. 10. D. I. Mendeleev'in Periyodik tablosunun ilk beş periyodu. İnert gazlar henüz keşfedilmemiştir, bu nedenle tabloda gösterilmemiştir. Tablo oluşturulduğunda bilinmeyen diğer 4 öğe soru işaretleri ile işaretlenmiştir. Üçünün özellikleri, D. I. Mendeleev tarafından yüksek doğrulukla tahmin edildi (D. I. Mendeleev zamanlarının Periyodik Tablosunun bir parçası, bizim için daha tanıdık bir biçimde).

Henüz bilinmeyen elementlerin özelliklerini tahmin etmek için D. I. Mendeleev tarafından kullanılan prensip Şekil 11'de gösterilmiştir.

Mendeleev, periyodiklik yasasına dayanarak ve nicel değişikliklerin nitel değişikliklere geçişinde diyalektik yasasını pratik olarak uygulayarak, 1869'da henüz keşfedilmemiş dört elementin varlığına dikkat çekti. Kimya tarihinde ilk kez yeni elementlerin varlığı tahmin edilmiş ve hatta atom ağırlıkları kabaca belirlenmiştir. 1870'in sonunda. Mendeleev, kendi sistemine dayanarak, grup III'ün henüz keşfedilmemiş elementinin özelliklerini "ekaalüminyum" olarak tanımladı. Bilim adamı ayrıca yeni elementin spektral analiz kullanılarak keşfedileceğini öne sürdü. Gerçekten de, 1875'te Fransız kimyager P.E. Lecoq de Boisbaudran, bir spektroskopla çinko blendi inceleyerek, içinde Mendeleev ekaalüminyumu keşfetti. Elementin varsayılan özelliklerinin deneysel olarak belirlenmiş olanlarla tam olarak örtüşmesi, ilk zafer ve periyodik yasanın öngörme gücünün parlak bir teyidiydi. Mendeleev tarafından tahmin edilen "ecaalüminyum" özelliklerinin ve Boisbaudran tarafından keşfedilen galyumun özelliklerinin açıklamaları Tablo 1'de verilmiştir.

D.I. Mendeleev tarafından tahmin edildi

Lecoq de Boisbaudran tarafından kuruldu (1875)

Ekaalüminyum Ea Atom ağırlığı yaklaşık 68 Basit gövde, düşük eriyebilir olmalıdır 5,9'a yakın yoğunluk Atom hacmi 11.5 Havada oksitlenmemelidir Kızgın ısıda suyu ayrıştırmalı Bileşik formüller: ЕаСl3, Еа2О3, Еа2(SO4)3 Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O şap oluşturmalıdır, ancak alüminyumdan daha zordur Ea2O3 oksit kolayca indirgenmeli ve alüminyumdan daha uçucu bir metal vermelidir ve bu nedenle EaCl3'ün spektral analiz ile keşfedilmesi beklenebilir - uçucu.

Atom ağırlığı yaklaşık 69.72 Saf galyumun erime noktası 30 derece C'dir. Katı galyumun yoğunluğu 5.904 ve sıvı galyumun yoğunluğu 6.095'tir. Atom hacmi 11.7 Sadece çok yüksek sıcaklıklarda hafifçe oksitlenir Suyu yüksek sıcaklıkta ayrıştırır Bileşik formülleri: GaCl3, Ga2O3, Ga2(SO4)3 Formlar şap NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Galyum, bir hidrojen akımı içinde kalsinasyon yoluyla oksitten indirgenir; spektral analiz kullanılarak keşfedildi Kaynama noktası GaCl3 215-220 derece C

1879'da İsveçli kimyager L. Nilson, Mendeleev tarafından açıklanan ekabor'a tam olarak karşılık gelen skandiyum elementini buldu; 1886'da Alman kimyager K. Winkler, exasilicon'a karşılık gelen germanyum elementini keşfetti; 1898'de Fransız kimyagerler Pierre Curie ve Maria Sklodowska Curie, polonyum ve radyumu keşfettiler. Mendeleev, Winkler, Lecoq de Boisbaudran ve Nilsson'u "periyodik yasanın güçlendiricileri" olarak görüyordu.

Mendeleev tarafından yapılan tahminler de doğrulandı: trimargan keşfedildi - mevcut renyum, disezyum - fransiyum, vb.

Bundan sonra, dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, D. I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunun sadece elementleri sistematize etmekle kalmayıp, aynı zamanda doğanın temel yasasının - Periyodik Yasanın grafik bir ifadesidir.

Bu yasanın tahmin gücü vardır. Henüz keşfedilmemiş yeni elementler için hedefli bir arama yapılmasına izin verdi. Daha önce yeterince doğru tespit edilemeyen birçok elementin atom ağırlıkları, hatalı değerlerinin Periyodik Kanunla çelişmesi nedeniyle tam olarak doğrulama ve arıtmaya tabi tutulmuştur.

Bir zamanlar, D. I. Mendeleev üzüntüyle şunları söyledi: "... periyodikliğin nedenlerini bilmiyoruz." Bu gizemi çözmek için yaşamayı başaramadı.

Atomların karmaşık yapısı lehine önemli argümanlardan biri, D. I. Mendeleev'in periyodik yasasının keşfiydi:

Basit maddelerin özellikleri ve ayrıca bileşiklerin özellikleri ve biçimleri, kimyasal elementlerin atomik kütlelerine periyodik olarak bağımlıdır.

Sistemdeki bir elementin sıra sayısının, atomunun çekirdeğinin yüküne sayısal olarak eşit olduğu kanıtlandığında, periyodik yasanın fiziksel özü ortaya çıktı.

Fakat çekirdeğin yükü arttıkça kimyasal elementlerin özellikleri neden periyodik olarak değişiyor? Öğeler sistemi neden başka türlü değil de bu şekilde inşa edilmiştir ve neden periyotları kesin olarak tanımlanmış sayıda öğe içerir? Bu kritik soruların cevapları yoktu.

Mantıksal akıl yürütme, atomlardan oluşan kimyasal elementler arasında bir ilişki varsa, o zaman atomların ortak bir yanı olduğunu ve bu nedenle karmaşık bir yapıya sahip olmaları gerektiğini öngördü.

Periyodik element sisteminin sırrı, atomun en karmaşık yapısını, dış elektron kabuklarının yapısını, elektronların neredeyse tamamının pozitif yüklü bir çekirdek etrafındaki hareket yasalarını anlamak mümkün olduğunda tamamen çözüldü. atomun kütlesi yoğunlaşmıştır.

Maddenin tüm kimyasal ve fiziksel özellikleri atomların yapısı tarafından belirlenir. Mendeleev tarafından keşfedilen periyodik yasa, evrensel bir doğa yasasıdır, çünkü atomun yapısı yasasına dayanır.

Modern atom teorisinin kurucusu İngiliz fizikçi Rutherford'dur; deneyler, atomun neredeyse tüm kütlesinin ve pozitif yüklü maddesinin hacminin küçük bir bölümünde yoğunlaştığını göstermiştir. Atomun bu kısmına adını verdi. çekirdek. Çekirdeğin pozitif yükü, etrafında dönen elektronlar tarafından dengelenir. Bu atom modelinde elektronlar, güneş sisteminin gezegenlerine benzer, bunun sonucunda buna gezegen denir. Daha sonra Rutherford, çekirdeklerin yüklerini hesaplamak için deneysel verileri kullanmayı başardı. D. I. Mendeleev tablosundaki elemanların seri numaralarına eşit oldukları ortaya çıktı. Rutherford ve öğrencilerinin çalışmasından sonra, Mendeleev'in periyodik yasası daha net bir anlam ve biraz farklı bir formülasyon aldı:

Basit maddelerin özellikleri ve elementlerin kombinasyonlarının özellikleri ve biçimleri, elementlerin atomlarının çekirdeğinin yüküne periyodik olarak bağlıdır.

Böylece periyodik sistemdeki bir kimyasal elementin seri numarası fiziksel bir anlam kazandı.

1913'te G. Moseley, Rutherford'un laboratuvarında bir dizi kimyasal elementin X-ışını emisyonunu inceledi. Bu amaçla, belirli elementlerden oluşan malzemelerden bir X-ışını tüpünün anotunu tasarladı. Katodu oluşturan elementlerin seri sayısındaki artışla karakteristik X-ışını radyasyonunun dalga boylarının arttığı ortaya çıktı. G. Moseley dalga boyu ve seri numarası Z ile ilgili bir denklem türetmiştir:

Bu matematiksel ifade şimdi Moseley Yasası olarak adlandırılıyor. Ölçülen X-ışını dalga boyundan incelenen elemanın seri numarasını belirlemeyi mümkün kılar.

En basit atom çekirdeği, hidrojen atomunun çekirdeğidir. Yükü bir elektronun yüküne eşit ve zıt işaretlidir ve kütlesi tüm çekirdeklerin en küçüğüdür. Hidrojen atomunun çekirdeği temel bir parçacık olarak kabul edildi ve 1920'de Rutherford ona adını verdi. proton . Bir protonun kütlesi yaklaşık olarak bir atomik kütle birimidir.

Bununla birlikte, hidrojen hariç tüm atomların kütlesi, atom çekirdeğinin yüklerini sayısal olarak aşmaktadır. Zaten Rutherford, çekirdeklerin protonlara ek olarak belirli bir kütleye sahip bazı nötr parçacıklar içermesi gerektiğini varsaymıştı. Bu parçacıklar 1932'de Bothe ve Becker tarafından keşfedildi. Chadwick onların doğasını kurdu ve isimlendirdi. nötronlar . Bir nötron, kütlesi neredeyse bir protonun kütlesine eşit, yani ayrıca 1 AU olan yüksüz bir parçacıktır. yemek.

1932'de Sovyet bilim adamı D. D. Ivanenko ve Alman fizikçi Heisenberg, atom çekirdeğinin proton ve nötronlardan oluştuğuna göre bağımsız olarak çekirdeğin proton-nötron teorisini geliştirdi.

Proton-nötron teorisi açısından, örneğin sodyum gibi bir elementin atomunun yapısını düşünün. Periyodik sistemdeki sodyumun seri numarası 11, kütle numarası 23'tür. Seri numarasına göre sodyum atomunun çekirdeğinin yükü + 11'dir. Dolayısıyla sodyum atomunda 11 elektron vardır. yüklerinin toplamı çekirdeğin pozitif yüküne eşittir. Sodyum atomu bir elektron kaybederse, pozitif yük elektronların (10) negatif yüklerinin toplamından bir fazla olacak ve sodyum atomu 1+ yüklü bir iyon haline gelecektir. Bir atomun çekirdeğinin yükü, kütlesi 11 a olan çekirdekteki 11 protonun yüklerinin toplamına eşittir. e. m Sodyumun kütle numarası 23 am olduğundan. em, sonra 23 - 11 \u003d 12 farkı sodyum atomundaki nötron sayısını belirler.

Protonlar ve nötronlar denir nükleonlar . Sodyum atomunun çekirdeği, 11'i proton ve 12'si nötron olan 23 nükleondan oluşur. Çekirdekteki toplam nükleon sayısı, element tanımının sol üst köşesine, proton sayısı ise sol alt köşeye yazılır, örneğin Na.

Belirli bir elementin tüm atomları aynı nükleer yüke, yani çekirdekte aynı sayıda protona sahiptir. Elementlerin atomlarının çekirdeğindeki nötron sayısı farklı olabilir. Çekirdeklerinde proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan atomlara denir. izotoplar .

Çekirdeği aynı sayıda nükleon içeren farklı elementlerin atomlarına denir izobarlar .

Bilim, atomun yapısı ile periyodik sistemin yapısı arasında gerçek bir bağlantı kurulmasını her şeyden önce büyük Danimarkalı fizikçi Niels Bohr'a borçludur. Ayrıca elementlerin özelliklerindeki periyodik değişimin gerçek ilkelerini ilk açıklayan kişiydi. Bohr işe Rutherford'un atom modelini uygulanabilir kılmakla başladı.

Rutherford'un gezegensel atom modeli, atomun ana bölümünün, hacmin ihmal edilebilir bir bölümünde - atom çekirdeğinde yer aldığı ve elektronların, atom hacminin geri kalanında dağıtıldığı açık gerçeğini yansıtıyordu. Bununla birlikte, bir atomun çekirdeği etrafındaki yörüngedeki bir elektronun hareketinin doğası, elektrodinamiğin elektrik yüklerinin hareket teorisiyle çelişir.

İlk olarak, elektrodinamik yasalarına göre, bir çekirdeğin etrafında dönen bir elektron, radyasyon için enerji kaybının bir sonucu olarak çekirdeğe düşmelidir. İkincisi, çekirdeğe yaklaşırken, elektronun yaydığı dalga boyları sürekli değişerek sürekli bir spektrum oluşturmalıdır. Ancak atomlar kaybolmaz, bu da elektronların çekirdeğe düşmediği ve atomların radyasyon spektrumunun sürekli olmadığı anlamına gelir.

Metal buharlaşma sıcaklığına ısıtılırsa, buharı parlamaya başlar ve her metalin buharının kendi rengi vardır. Bir prizma tarafından ayrıştırılan bir metal buharının radyasyonu, ayrı ışık çizgilerinden oluşan bir spektrum oluşturur. Böyle bir spektruma çizgi spektrumu denir. Spektrumun her çizgisi, belirli bir elektromanyetik radyasyon frekansı ile karakterize edilir.

1905'te Einstein, fotoelektrik etki fenomenini açıklayarak, ışığın, her bir atom türü için çok kesin bir anlamı olan fotonlar veya enerji kuantumları biçiminde yayıldığını öne sürdü.

1913'te Bohr, Rutherford'un atomun gezegensel modeline bir kuantum temsili getirdi ve atomların çizgi spektrumlarının kökenini açıkladı. Hidrojen atomunun yapısıyla ilgili teorisi, iki önermeye dayanmaktadır.

İlk varsayım:

Elektron, kuantum teorisini karşılayan kesin olarak tanımlanmış sabit yörüngeler boyunca enerji yaymadan çekirdeğin etrafında döner.

Bu yörüngelerin her birinde elektron belirli bir enerjiye sahiptir. Yörünge çekirdekten ne kadar uzaktaysa, üzerinde bulunan elektronun enerjisi o kadar fazladır.

Klasik mekanikte bir cismin merkez etrafındaki hareketi açısal momentum tarafından belirlenir. m'v'r, burada m hareketli nesnenin kütlesidir, v nesnenin hızıdır, r dairenin yarıçapıdır. Kuantum mekaniğine göre, bu cismin enerjisi ancak belirli değerlere sahip olabilir. Bohr, bir hidrojen atomundaki bir elektronun açısal momentumunun, yalnızca bir tam sayı etki kuantumuna eşit olabileceğine inanıyordu. Görünüşe göre, bu oran Bohr'un varsayımıydı, daha sonra Fransız fizikçi de Broglie tarafından matematiksel olarak türetildi.

Böylece, Bohr'un ilk postülatının matematiksel ifadesi eşitliktir:

(1)

(1) denklemine göre, elektron yörüngesinin minimum yarıçapı ve dolayısıyla elektronun minimum potansiyel enerjisi, n'nin birliğe eşit değerine karşılık gelir. Hidrojen atomunun n=1 değerine tekabül eden durumuna normal veya bazik denir. Elektronu n=2, 3, 4, ¼ değerlerine karşılık gelen başka herhangi bir yörüngede olan bir hidrojen atomuna uyarılmış denir.

Denklem (1) elektron hızını ve yörüngenin yarıçapını bilinmeyenler olarak içerir. v ve r'yi içerecek başka bir denklem yaparsak, hidrojen atomundaki elektronun bu önemli özelliklerinin değerlerini hesaplayabiliriz. Böyle bir denklem, "bir hidrojen atomunun çekirdeği - elektron" sisteminde hareket eden merkezkaç ve merkezcil kuvvetlerin eşitliği dikkate alınarak elde edilir.

Merkezkaç kuvvetidir. Coulomb yasasına göre bir elektronun çekirdeğe olan çekimini belirleyen merkezcil kuvvet . Hidrojen atomundaki elektron ve çekirdeğin yüklerinin eşitliğini dikkate alarak şunları yazabiliriz:

(2)

(1) ve (2) denklem sistemini v ve r'ye göre çözerek şunları buluruz:

(3)

Denklemler (3) ve (4), herhangi bir n değeri için yörünge yarıçaplarını ve elektron hızlarını hesaplamayı mümkün kılar. n=1'de hidrojen atomunun ilk yörüngesinin yarıçapı olan Bohr yarıçapı 0.053 nm'ye eşittir. Elektronun bu yörüngedeki hızı 2200 km/s'dir. (3) ve (4) denklemleri, hidrojen atomunun elektron yörüngelerinin yarıçaplarının, doğal sayıların kareleri gibi birbiriyle ilişkili olduğunu ve artan n ile elektronun hızının azaldığını göstermektedir.

İkinci varsayım:

Bir yörüngeden diğerine geçerken, bir elektron bir kuantum enerjiyi emer veya yayar.

Bir atom uyarıldığında, yani bir elektron çekirdeğe en yakın yörüngeden daha uzak bir yörüngeye hareket ettiğinde, bir enerji kuantumu emilir ve tersine, bir elektron uzak bir yörüngeden yakın bir yörüngeye hareket ettiğinde, kuantum enerjisi yayılan E 2 - E 1 \u003d hv. Bohr, yörüngelerin yarıçaplarını ve üzerlerindeki elektronun enerjisini bulduktan sonra, deneysel verilere karşılık gelen hidrojenin çizgi spektrumunda fotonların ve bunlara karşılık gelen çizgilerin enerjisini hesapladı.

Kuantum yörüngelerinin yarıçaplarının boyutunu, elektronların hareket hızını ve enerjilerini belirleyen n sayısına denir. Ana kuantum sayısı .

Sommerfeld, Bohr'un teorisini daha da geliştirdi. Bir atomda sadece dairesel değil, aynı zamanda elektronların eliptik yörüngelerinin de olabileceğini öne sürdü ve buna dayanarak hidrojen spektrumunun ince yapısının kökenini açıkladı.

Pirinç. 12. Bohr atomundaki bir elektron, yalnızca dairesel değil, aynı zamanda eliptik yörüngeleri de tanımlar. İşte farklı değerler için nasıl göründükleri ben de P =2, 3, 4.

Bununla birlikte, atomun yapısına ilişkin Bohr-Sommerfeld teorisi, klasik ve kuantum mekaniği kavramlarını birleştirdi ve bu nedenle çelişkiler üzerine inşa edildi. Bohr-Sommerfeld teorisinin başlıca dezavantajları şunlardır:

1. Teori, atomların spektral özelliklerinin tüm ayrıntılarını açıklayamaz.

2. Hidrojen molekülü gibi basit bir molekülde bile kimyasal bağı nicel olarak hesaplamayı mümkün kılmaz.

Ancak temel pozisyon kesin olarak belirlendi: kimyasal elementlerin atomlarındaki elektron kabuklarının doldurulması üçüncüden başlayarak gerçekleşir, m - mermiler sıralı değil, kademeli olarak tam kapasiteye (yani, olduğu gibi) İLE- Ve L - kabuklar), ancak kademeli olarak. Başka bir deyişle, elektronların diğer kabuklara ait atomlarda görünmesi nedeniyle elektron kabuklarının yapımı geçici olarak kesintiye uğrar.

Bu harfler şu şekilde belirlenmiştir: n , ben , ben , Hanım – ve atom fiziğinin dilinde kuantum sayıları denir. Tarihsel olarak, yavaş yavaş tanıtıldılar ve ortaya çıkmaları büyük ölçüde atomik spektrumların incelenmesiyle ilişkilendirildi.

Böylece, bir atomdaki herhangi bir elektronun durumunun, dört kuantum sayısının birleşiminden oluşan özel bir kodla yazılabileceği ortaya çıktı. Bunlar sadece elektronik durumları kaydetmek için kullanılan bazı soyut miktarlar değildir. Aksine, hepsinin gerçek bir fiziksel içeriği var.

Numara P elektron kabuğunun kapasitansı formülüne dahil edilmiştir (2 P 2), yani verilen kuantum sayısı P elektron kabuğunun sayısına karşılık gelir; başka bir deyişle, bu sayı bir elektronun belirli bir elektron kabuğuna ait olup olmadığını belirler.

Numara P yalnızca tamsayı değerlerini kabul eder: sırasıyla K, L, M, N, O, P, Q kabuklarına karşılık gelen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,….

kadarıyla P Bir elektronun enerjisi formülüne dahil edilirse, ana kuantum sayısının bir atomdaki bir elektronun toplam enerjisini belirlediğini söylerler.

Alfabemizin bir başka harfi - yörünge (yan) kuantum sayısı - olarak gösterilir. ben . Belirli bir kabuğa ait tüm elektronların eşdeğer olmadığını vurgulamak için tanıtıldı.

Her kabuk belirli alt kabuklara bölünmüştür ve bunların sayısı kabuğun sayısına eşittir. yani K-kabuk ( P =1) bir alt kabuktan oluşur; L-kabuk ( P =2) - ikiden; M kabuğu ( P =3) - üç alt kabuktan ...

Ve bu kabuğun her bir alt kabuğu belirli bir değerle karakterize edilir. ben . Yörünge kuantum sayısı da tamsayı değerleri alır, ancak sıfırdan başlar, yani 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ... Böylece, ben her zaman daha az P . Bunu anlamak kolaydır, ne zaman P =1 ben =0; de n =2 ben =0 ve 1; de n = 3 ben = 0, 1 ve 2 vb. Sayı ben , tabiri caizse geometrik bir görüntüye sahiptir. Sonuçta, bir kabuğa veya diğerine ait elektronların yörüngeleri sadece dairesel değil, aynı zamanda eliptik olabilir.

Farklı anlamlar ben ve farklı yörünge türlerini karakterize eder.

Fizikçiler gelenekleri severler ve elektron alt kabuklarını belirtmek için eski harflerle adlandırmaları tercih ederler. s ( ben =0), P ( ben =1), D ( ben =2), F ( ben =3). Bunlar, elektron geçişleri nedeniyle spektral çizgiler serisinin özelliklerini karakterize eden Almanca kelimelerin ilk harfleridir: keskin, ana, dağınık, temel.

Şimdi elektron kabuklarında hangi elektron alt kabuklarının bulunduğunu kısaca yazabilirsiniz (Tablo 2).

Çeşitli elektron alt kabuklarının kaç elektron içerdiğini bilmek, manyetik ve spin olarak adlandırılan üçüncü ve dördüncü kuantum sayılarını - m l ve m s - belirlemeye yardımcı olur.

Manyetik kuantum sayısı m ben Yakından ilişkili ben ve bir yandan bu yörüngelerin uzaydaki konumlarının yönünü ve diğer yandan belirli bir süre için sayılarını belirler. ben . Atom teorisinin bazı yasalarından, belirli bir ben kuantum sayısı m ben, 2 alır ben +1 tamsayı değerleri: itibaren - ben + ben , sıfır dahil. örneğin, için ben =3 bu m dizisidir ben elimizde: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, yani toplamda yedi değer var.

neden ben ben manyetik denir? Çekirdeğin etrafında yörüngede dönen her elektron, esasen içinden bir elektrik akımının aktığı sargının bir dönüşüdür. Bir manyetik alan vardır, bu nedenle atomdaki her yörünge düz bir manyetik levha olarak düşünülebilir. Harici bir manyetik alan bulunduğunda, her elektron yörüngesi bu alanla etkileşime girecek ve atomda belirli bir pozisyon işgal etme eğiliminde olacaktır.

Her yörüngedeki elektron sayısı, spin kuantum sayısı m s değeri ile belirlenir.

Atomların düzgün olmayan güçlü manyetik alanlardaki davranışı, atomdaki her elektronun bir mıknatıs gibi davrandığını göstermiştir. Bu da elektronun yörüngedeki bir gezegen gibi kendi ekseni etrafında döndüğünü gösterir. Elektronun bu özelliğine "spin" denir (İngilizce'den çevrilmiştir - döndürmek için). Bir elektronun dönme hareketi sabittir ve değişmez. Bir elektronun dönüşü tamamen olağandışıdır: yavaşlatılamaz, hızlandırılamaz veya durdurulamaz. Dünyadaki tüm elektronlar için aynıdır.

Ancak spin tüm elektronların ortak bir özelliği olmasına rağmen, aynı zamanda bir atomdaki elektronlar arasındaki farklılığın da nedenidir.

Çekirdeğin etrafında aynı yörüngede dönen iki elektron, büyüklük olarak aynı dönüşe sahiptir, ancak yine de kendi dönüş yönlerinde farklılık gösterebilirler. Bu durumda açısal momentumun işareti ve spinin işareti değişir.

Kuantum hesaplaması, yörüngedeki bir elektronda bulunan spin kuantum sayılarının iki olası değerine yol açar: s=+ ve s= - . Başka değerler olamaz. Bu nedenle, bir atomda, her yörüngede yalnızca bir veya iki elektron dönebilir. Daha fazlası olamaz.

Her elektron alt kabuğu 2(2) barındırabilir ben + 1) - elektronlar, yani (tablo 3):

Buradan basit ekleme ile ardışık kabukların kapasiteleri elde edilir.

Atomun yapısının başlangıçtaki sonsuz karmaşıklığının indirgendiği temel yasanın basitliği şaşırtıcıdır. Elektronların tüm özelliklerini yöneten dış kabuğundaki tüm tuhaf davranışları olağanüstü bir basitlikle ifade edilebilir: Bir atomda iki özdeş elektron yoktur ve olamaz. Bu yasa bilimde Pauli ilkesi olarak bilinir (İsviçreli teorik fizikçiden sonra).

Mendeleev sistemindeki seri numarasına eşit olan bir atomdaki toplam elektron sayısını bilerek, bir atom "oluşturabilirsiniz": dış elektron kabuğunun yapısını hesaplayabilirsiniz - içinde kaç elektron olduğunu ve ne olduğunu belirleyebilirsiniz. içinde oldukları türden.

sen büyüdükçe Z atomların benzer elektronik konfigürasyonları periyodik olarak tekrarlanır. Aslında, bu aynı zamanda periyodik yasanın bir formülasyonudur, ancak elektronların kabuklar ve alt kabuklar üzerindeki dağılım süreci ile ilgili olarak.

Atomun yapı yasasını bilerek, artık periyodik bir sistem kurabilir ve neden böyle yapıldığını açıklayabilirsiniz. Sadece küçük bir terminolojik açıklama gereklidir: atomlarında s-, p-, d-, f-alt kabuklarının inşası meydana gelen elementlere genellikle sırasıyla s-, p-, d-, f-elemanları denir.

Bir atomun formülünü bu biçimde yazmak gelenekseldir: ana kuantum sayısı karşılık gelen sayıdır, ikincil kuantum sayısı harftir, elektron sayısı sağ üstte işaretlenmiştir.

İlk periyot 1 s elementi içerir - hidrojen ve helyum. Birinci periyodun şematik gösterimi şu şekildedir: 1 s 2 . İkinci periyot şu şekilde temsil edilebilir: 2 s 2 2 p 6 , yani 2 s-, 2 p-alt kabukların doldurulduğu elemanları içerir. Ve üçüncüsü (3 s-, 3p alt kabukları yerleşiktir): 3 s 2 3p 6 . Açıktır ki, benzer tipte elektronik konfigürasyonlar tekrarlanmaktadır.

4. periyodun başında, iki adet 4 s-elemanı vardır, yani N-kabuğunun doldurulması M-kabuğunun inşası tamamlanmadan önce başlar. Sonraki on elemanda (3 d-eleman) doldurulan 10 boş pozisyon daha içerir. M kabuğunun doldurulması sona erdi, N kabuğunun doldurulması devam ediyor (altı 4 p-elektronla). Sonuç olarak 4. periyodun yapısı şu şekildedir: 4 s 2 3 d 10 4 p 6 . Beşinci dönem aynı şekilde doldurulur:

5 s 2 4 d 10 5 s 6 .

Altıncı periyotta 32 element vardır. Şematik gösterimi aşağıdaki gibidir: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6 .

Ve son olarak, sonraki 7. periyot: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6 . 7. periyodun tüm unsurlarının henüz bilinmediği unutulmamalıdır.

Kabukların bu şekilde kademeli olarak doldurulması katı bir fiziksel düzenliliktir. 3 d alt kabuğunun seviyelerini işgal etmek yerine, elektronların (enerji açısından) önce 4 s alt kabuğunun seviyelerini doldurmasının daha karlı olduğu ortaya çıktı. Bu enerji "salınımları" "daha karlı - daha kârsız" ve kimyasal elementlerde elektron kabuklarının doldurulmasının çıkıntılara gittiği durumu açıklıyor.

20'li yaşların ortalarında. Fransız fizikçi L. de Broglie cesur bir fikir dile getirdi: tüm maddi parçacıklar (elektronlar dahil) sadece materyal değil, aynı zamanda dalga özelliklerine de sahiptir. Çok geçmeden elektronların da ışık dalgaları gibi engellerin etrafından dolaşabileceğini göstermek mümkün oldu.

Elektron bir dalga olduğu için atomdaki hareketi dalga denklemi kullanılarak tanımlanabilir. Böyle bir denklem 1926'da Avusturyalı fizikçi E. Schrödinger tarafından türetildi. Matematikçiler buna ikinci dereceden kısmi diferansiyel denklem diyorlar. Fizikçiler için bu, kuantum mekaniğinin temel denklemidir.

İşte bu denklem neye benziyor:

+++ y=0

nerede m elektron kütlesidir; r – bir elektronun çekirdekten uzaklığı; e elektron yüküdür; E kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamına eşit olan elektronun toplam enerjisidir; Z atomun seri numarasıdır (bir hidrojen atomu için 1'e eşittir); H- "etki miktarı"; x , y , z – elektron koordinatları; y - dalga fonksiyonu (olasılık derecesini karakterize eden soyut soyut miktar).

Bir elektronun çekirdeğin etrafındaki uzayda belirli bir yerde bulunma olasılığının derecesi. Eğer y \u003d 1 ise, bu nedenle elektron gerçekten bu yerde olmalıdır; y = 0 ise, orada hiç elektron yoktur.

Bir elektron bulma olasılığı kavramı kuantum mekaniğinin merkezindedir. Ve y (psi) fonksiyonunun değeri (daha doğrusu değerinin karesi), bir elektronun uzayda bir veya başka bir noktada olma olasılığını ifade eder.

Kuantum mekanik atomunda, atomun Bohr modelinde çok açık bir şekilde özetlenen kesin elektron yörüngeleri yoktur. Elektron, uzayda bir bulut şeklinde bulaşmış gibidir. Ancak bu bulutun yoğunluğu farklıdır: Dedikleri gibi, yoğun olduğu ve boş olduğu yer. Daha yüksek bir bulut yoğunluğu, daha yüksek bir elektron bulma olasılığına karşılık gelir.

Atomun soyut kuantum-mekanik modelinden, Bohr'un atomun görsel ve görünür modeline geçilebilir. Bunu yapmak için Schrödinger denklemini çözmeniz gerekir. Dalga fonksiyonunun, yalnızca tamsayı değerleri alabilen üç farklı nicelikle ilişkili olduğu ortaya çıktı. Üstelik bu niceliklerdeki değişim dizisi, kuantum sayılarından başka bir şey olamayacak şekildedir. Ana, yörünge ve manyetik. Ancak bunlar özellikle çeşitli atomların spektrumlarını belirlemek için tanıtıldı. Daha sonra atomun Bohr modeline çok organik bir şekilde göç ettiler. Bilimsel mantık budur - en şiddetli şüpheci bile onu baltalamayacak.

Bütün bunlar, Schrödinger denkleminin çözümünün nihayetinde elektron kabuklarını ve atomların alt kabuklarını doldurma dizisinin türetilmesine yol açtığı anlamına gelir. Kuantum mekanik atomunun Bohr atomuna göre ana avantajı budur. Ve gezegen atomuna aşina olan kavramlar, kuantum mekaniği açısından gözden geçirilebilir. Yörüngenin, bir atomdaki belirli bir elektronun olası konumlarının belirli bir kümesi olduğunu söyleyebiliriz. Belirli bir dalga fonksiyonuna karşılık gelir. Modern atom fiziği ve kimyasında "yörünge" terimi yerine "yörünge" terimi kullanılır.

Dolayısıyla, Schrödinger denklemi, periyodik sistemin biçimsel teorisinde yer alan tüm eksiklikleri ortadan kaldıran sihirli bir değnek gibidir. "Resmi"yi "gerçek"e çevirir.

Gerçekte, bu durumdan çok uzak. Çünkü denklemin yalnızca atomların en basiti olan hidrojen atomu için kesin bir çözümü vardır. Helyum atomu ve sonrakiler için, elektronlar arasındaki etkileşim kuvvetleri eklendiğinden, Schrödinger denklemini tam olarak çözmek imkansızdır. Ve nihai sonuç üzerindeki etkilerini hesaba katmak, hayal edilemez karmaşıklıkta bir matematik problemidir. İnsan yeteneklerine erişilemez; sadece saniyede yüz binlerce işlem gerçekleştiren yüksek hızlı elektronik bilgisayarlar onunla karşılaştırılabilir. Ve o zaman bile, yalnızca hesaplama programının sayısız basitleştirme ve yaklaşıklıklarla geliştirilmesi şartıyla.

40 yıldır bilinen kimyasal elementlerin listesi 19 arttı ve 19 elementin tamamı sentezlendi, yapay olarak hazırlandı.

Elementlerin sentezi, daha düşük bir nükleer yüke sahip bir elementten, daha düşük bir atom numarasına sahip bir elementin daha yüksek bir atom numarasına sahip olması olarak anlaşılabilir. Ve elde etme sürecine nükleer reaksiyon denir. Denklemi, sıradan bir kimyasal reaksiyonun denklemi ile aynı şekilde yazılır. Reaktanlar solda, ürünler sağda. Bir nükleer reaksiyondaki reaktanlar, hedef ve bombardıman partikülüdür.

Periyodik sistemin hemen hemen her elemanı (serbest formda veya kimyasal bileşik formunda) bir hedef olarak hizmet edebilir.

Bombardıman parçacıklarının rolü, a-parçacıkları, nötronlar, protonlar, döteronlar (hidrojenin ağır izotopunun çekirdeği) ve ayrıca çeşitli elementlerin sözde çok yüklü ağır iyonları - bor, karbon, azot, oksijen, neon, argon ve periyodik sistemin diğer unsurları.

Nükleer bir reaksiyonun gerçekleşmesi için bombardıman partikülünün hedef atomun çekirdeği ile çarpışması gerekir. Parçacık yeterince yüksek bir enerjiye sahipse, çekirdeğe o kadar derine nüfuz edebilir ki, onunla birleşir. Nötron hariç yukarıda listelenen tüm parçacıklar pozitif yükler taşıdığından, çekirdekle birleşerek yükünü arttırırlar. Ve Z'nin değerini değiştirmek, elementlerin dönüşümü anlamına gelir: bir elementin nükleer yükün yeni bir değeriyle sentezi.

Bombardıman yapan parçacıkları hızlandırmanın bir yolunu bulmak, onları çekirdeklerle birleştirmek için yeterli yüksek enerjiyi vermek için özel bir parçacık hızlandırıcısı olan siklotron icat edildi ve inşa edildi. Sonra özel bir yeni element fabrikası kurdular - bir nükleer rektör. Doğrudan amacı nükleer enerji üretmektir. Ancak içinde her zaman yoğun nötron akışları bulunduğundan, yapay sentez amaçları için kullanımları kolaydır. Nötronun yükü yoktur ve bu nedenle hızlanması gerekli (ve imkansız) değildir. Aksine, yavaş nötronlar, hızlı olanlardan daha kullanışlıdır.

Kimyagerler, ihmal edilebilir miktarlarda yeni elementleri hedef maddeden ayırmanın yollarını geliştirmek için beyinlerini zorlamak ve gerçek mucizeler göstermek zorunda kaldılar. Sadece birkaç atomu mevcutken yeni elementlerin özelliklerini incelemeyi öğrenmek...

Yüzbinlerce bilim insanının çalışmasıyla periyodik sisteme 19 yeni hücre dolduruldu. Dördü eski sınırları içinde: hidrojen ve uranyum arasında. On beş - uranyum için. İşte her şey böyle oldu...

Periyodik sistemdeki 4 yer uzun süre boş kaldı: 43, 61, 85 ve 87 numaralı hücreler.

Bu 4 element zordu. Bilim adamlarının onları doğada aramaya yönelik çabaları başarısız kaldı. Periyodik yasanın yardımıyla, periyodik tablodaki diğer tüm yerler uzun zaman önce dolduruldu - hidrojenden uranyuma.

Bilimsel dergilerde bir kereden fazla bu dört elementin keşfine dair raporlar vardı. Ancak tüm bu keşifler doğrulanmadı: her seferinde kesin bir kontrol bir hata yapıldığını ve rastgele önemsiz safsızlıkların yeni bir elementle karıştırıldığını gösterdi.

Uzun ve zorlu bir araştırma sonunda doğada bulunması zor unsurlardan birinin keşfine yol açtı. 87 No'lu ekazezyumun, doğal radyoaktif izotop uranyum-235'in bozunma zincirinde meydana geldiği ortaya çıktı. kısa ömürlü bir radyoaktif elementtir.

Pirinç. 13. 87 No'lu öğenin oluşum şeması - Fransa. Bazı radyoaktif izotoplar, örneğin hem a- hem de b-bozunması yoluyla iki şekilde bozunabilir. Bu fenomene radyoaktif çatal denir. Tüm doğal radyoaktif ailelerde çatal bulunur.

Element 87 daha detaylı anlatılmayı hak ediyor. Şimdi kimya ansiklopedilerinde şunu okuyoruz: Fransiyum (87 seri numarası) 1939'da Fransız bilim adamı Marguerite Perey tarafından keşfedildi.

Perey, anlaşılması zor unsuru yakalamayı nasıl başardı? 1914'te üç Avusturyalı radyokimyacı - S. Meyer, W. Hess ve F. Panet - kütle numarası 227 olan aktinyum izotopunun radyoaktif bozunmasını incelemeye başladı. Aktinouranyum ailesine ait olduğu ve b- yayar olduğu biliniyordu. parçacıklar; dolayısıyla bozunma ürünü toryumdur. Bununla birlikte, bilim adamları, nadir durumlarda aktinyum-227'nin de a-parçacıkları yaydığına dair belirsiz şüphelere sahipti. Başka bir deyişle, radyoaktif çatalın örneklerinden biri burada görülmektedir. Böyle bir dönüşüm sırasında, element 87'nin bir izotopu oluşturulmalıdır.Meyer ve meslektaşları aslında a-parçacıklarını gözlemlediler. Daha ileri çalışmalar gerekliydi, ancak Birinci Dünya Savaşı tarafından kesintiye uğradılar.

Marguerite Perey de aynı yolu izledi. Ama onun emrinde daha hassas araçlar, yeni, gelişmiş analiz yöntemleri vardı. yani o başarılıydı.

Fransiyum yapay olarak sentezlenmiş elementlerden biridir. Ama yine de, element ilk olarak doğada keşfedildi. Fransiyum-223'ün bir izotopudur. Yarı ömrü sadece 22 dakikadır. Dünyada neden bu kadar az Fransa olduğu ortaya çıkıyor. Birincisi, kırılganlığı nedeniyle, göze çarpan herhangi bir miktarda konsantre olmak için zamanı yoktur ve ikincisi, oluşum sürecinin kendisi düşük bir olasılıkla karakterize edilir: aktinyum-227 çekirdeğinin sadece% 1,2'si a- emisyonu ile bozunur. parçacıklar.

Bu bağlamda, francium yapay olarak hazırlamak için daha karlı. Zaten 20 fransiyum izotopu aldı ve bunların en uzun ömürlüsü - francium-223. çok az miktarda fransiyum tuzları ile çalışan kimyagerler, özelliklerinin sezyuma son derece benzer olduğunu kanıtlayabildiler.

Atom çekirdeğinin özelliklerini inceleyen fizikçiler, atom numarası 43, 61, 85 ve 87 olan elementlerin kararlı izotoplara sahip olamayacağı sonucuna vardılar. Sadece radyoaktif olabilirler, yarı ömürleri kısadır ve hızla yok olmaları gerekir. Bu nedenle, tüm bu unsurlar insan tarafından yapay olarak yaratılmıştır. Yeni elementler yaratmanın yolları, periyodik yasa tarafından belirtildi. 43 numaralı element yapay olarak yaratılan ilk elementtir.

43. elementin çekirdeğinde 43 pozitif yük olmalı ve 43 elektron çekirdeğin etrafında dönmelidir. Beşinci periyodun ortasındaki 43 numaralı elementin boş alanı dördüncü periyodda manganez, altıncı periyodda renyum içerir. Bu nedenle, 43 elementinin kimyasal özellikleri, manganez ve renyumunkilere benzer olmalıdır. 43 hücresinin solunda molibden #42, sağında rutenyum #44 var. Bu nedenle 43. elementi yaratmak için 42 yüklü bir atomun çekirdeğindeki yük sayısını bir temel yük daha artırmak gerekir. Bu nedenle, yeni bir element 43'ün sentezi için, hammadde olarak molibden alınmalıdır. En hafif element olan hidrojenin bir pozitif yükü vardır. Dolayısıyla, 43 numaralı elementin molibden ile bir proton arasındaki nükleer reaksiyonun bir sonucu olarak elde edilebileceğini bekleyebiliriz.

Pirinç. 14. 43 numaralı elementin sentezi için şema - teknesyum.

43 numaralı elementin özellikleri, manganez ve renyumun özelliklerine benzer olmalıdır ve bu elementin oluşumunu tespit etmek ve kanıtlamak için, kimyagerlerin az miktarda manganez ve renyum varlığını belirlediğine benzer kimyasal reaksiyonlar kullanılmalıdır.

Periyodik sistem bu şekilde yapay elementlerin yaratılmasının yolunu çizmeyi mümkün kılar.

Aynı şekilde, ilk yapay kimyasal element 1937'de yaratıldı. Teknik, yapay yollarla yapılan ilk element olan teknesyumun önemli adını aldı. Teknesyum bu şekilde sentezlendi. Molibden plakası, siklotronda büyük bir hızla dağılan ağır hidrojen - döteryum izotopunun çekirdekleri tarafından yoğun bombardımana maruz bırakıldı.

Çok yüksek enerji alan ağır hidrojen çekirdekleri molibden çekirdeklerine nüfuz etti. Siklotronda ışınlamadan sonra molibden plastik asit içinde çözüldü. Manganezin analitik tayini için gerekli olan aynı reaksiyonlar kullanılarak çözeltiden önemsiz miktarda yeni bir radyoaktif madde izole edildi (element 43'e benzer). Bu yeni bir elementti - teknesyum. Elementin periyodik tablodaki konumuna tam olarak karşılık gelirler.

Şimdi teknetyum oldukça uygun hale geldi: nükleer reaktörlerde oldukça büyük miktarlarda oluşuyor. Teknesyum iyi çalışılmıştır ve halihazırda pratikte kullanılmaktadır.

Element 61'in oluşturulduğu yöntem, teknetyum elde etme yöntemine çok benzer. Element 61, sadece 1945'te bir nükleer reaktörde uranyum fisyonunun bir sonucu olarak oluşan parçalanma elementlerinden izole edildi.

Pirinç. 15. 61 numaralı elementin sentezi için şema - promethium.

Öğe, "promethium" sembolik adını aldı. Bu isim kendisine basit bir sebeple verilmemiştir. Doğadan nükleer fisyon enerjisini çalan ve bu enerjiye hakim olan dramatik bilim yolunu sembolize ediyor (efsaneye göre, titan Prometheus gökten ateşi çalıp insanlara verdi; bunun için bir kayaya ve dev bir kartal zincirlendi. ona her gün eziyet etti), ama aynı zamanda insanları korkunç bir askeri tehlikeye karşı uyarıyor.

Promethium artık önemli miktarlarda üretiliyor: uzun yıllar kesintisiz çalışabilen doğru akım kaynakları olan atom pillerinde kullanılıyor.

En ağır halojen, ecaiod, element 85 benzer şekilde sentezlendi.İlk olarak bizmutun (No.83) helyum çekirdekleri (No.2) ile bombardıman edilmesiyle elde edildi, bir siklotronda yüksek enerjilere hızlandırıldı. Yeni element astatin (kararsız) olarak adlandırılır. Radyoaktiftir ve hızla kaybolur. Kimyasal özelliklerinin de periyodik yasaya tam olarak karşılık geldiği ortaya çıktı. İyoda benzer.

Pirinç. 16. 85 - astatin elementinin sentezi için şema.

Transuranyum elementler, uranyumdan sonra periyodik sistemde yer alan yapay olarak sentezlenmiş kimyasal elementlerdir. Gelecekte daha kaç tanesi sentezlenecek, kimse kesin olarak cevaplayamaz.

Uranyum, 70 yıl boyunca doğal kimyasal elementler serisinin sonuncusuydu.

Ve tüm bu zaman boyunca, bilim adamları elbette şu soru hakkında endişeliydiler: doğada uranyumdan daha ağır elementler var mı? Dmitry Ivanovich, uranyumötesi elementlerin dünyanın bağırsaklarında bulunabiliyorsa, sayılarının sınırlı olması gerektiğine inanıyordu. Radyoaktivitenin keşfinden sonra, doğada bu tür elementlerin yokluğu, yarı ömürlerinin kısa olması ve hepsinin çok uzun zaman önce, evrimimizin ilk aşamalarında bozunarak daha hafif elementlere dönüşmesiyle açıklanmıştır. gezegen. Ancak radyoaktif olduğu ortaya çıkan uranyum o kadar uzun bir ömre sahipti ki günümüze kadar gelebildi. Neden, en azından en yakındaki transuranikler için doğa, varoluş için bu kadar cömert bir zaman bırakamadı? Sistemde, hidrojen ve uranyum arasında, sözde yeni elementlerin keşfine dair birçok rapor vardı, ancak neredeyse hiçbir zaman bilimsel dergilerde transuranların keşfi hakkında yazmadılar. Bilim adamları sadece uranyumdaki periyodik sistemdeki kırılmanın sebebinin ne olduğunu tartıştılar.

Sadece nükleer füzyon, daha önce şüphelenilemeyen ilginç koşulların oluşturulmasını mümkün kıldı.

Yeni kimyasal elementlerin sentezi üzerine yapılan ilk çalışmalar, transuranların yapay üretimine yönelikti. İlk yapay uranyumötesi element, teknetyum ortaya çıkmadan yaklaşık üç yıl önce konuşulmuştu. Uyarıcı olay, nötronun keşfiydi. Yüksüz bir temel parçacık, muazzam bir nüfuz gücüne sahipti, atom çekirdeğine hiçbir engelle karşılaşmadan ulaşabilir ve çeşitli elementlerin dönüşümlerine neden olabilir. Nötronlar çeşitli maddelerden hedeflere ateş etmeye başladı. Seçkin İtalyan fizikçi E. Fermi bu alandaki araştırmaların öncüsü oldu.

Nötronlarla ışınlanan uranyum, kısa bir yarı ömürle bilinmeyen aktivite gösterdi. Bir nötron absorbe eden Uranyum-238, b-radyoaktif olan ve seri numarası 93 olan bir elementin izotopuna dönüşmesi gereken uranyum-239 elementinin bilinmeyen bir izotopuna dönüşür. iş arkadaşları.

Aslında, bilinmeyen aktivitenin gerçekten ilk uranyumötesi elemente karşılık geldiğini kanıtlamak için çok çaba sarf edildi. Kimyasal işlemler, yeni elementin özelliklerinde manganez ile benzer olduğu, yani VII b-alt grubuna ait olduğu sonucuna varmıştır. Bu argümanın etkileyici olduğu ortaya çıktı: o zaman (30'larda), neredeyse tüm kimyagerler, uranyumötesi elementler varsa, en azından ilkinin benzer olacağına inanıyordu. D-Önceki dönemlerden öğeler. Bu, uranyumdan daha ağır elementlerin keşif tarihinin akışını kuşkusuz etkileyen bir hataydı.

Tek kelimeyle, 1934'te E. Fermi, yalnızca "ausonium" adını verdiği 93 numaralı elementin sentezini değil, aynı zamanda periyodik tablodaki sağ komşusu "hesperium" (No. 94) sentezini güvenle duyurdu. İkincisi, ausonyumun bir b-çürüme ürünüydü:

Bu zinciri daha da "çeken" bilim adamları vardı. Bunlar arasında: Alman araştırmacılar O. Hahn, L. Meitner ve F. Strassmann. 1937'de, sanki gerçek bir şeymiş gibi, 97 numaralı elementten bahsettiler:

Ancak yeni unsurların hiçbiri gözle görülür miktarlarda elde edilmedi, serbest biçimde izole edilmedi. Sentezleri çeşitli dolaylı işaretlerle değerlendirildi.

Nihayetinde, transuranyum elementler için alınan tüm bu geçici maddelerin aslında periyodik sistemin ortasına ait elementler, yani uzun zamandır bilinen kimyasal elementlerin yapay radyoaktif izotopları olduğu ortaya çıktı. Bu, O. Hahn ve F. Strassmann'ın 22 Aralık 1938'de 20. yüzyılın en büyük keşiflerinden birini yaptıklarında netlik kazandı. - yavaş nötronların etkisi altında uranyum fisyonunun keşfi. Bilim adamları, nötronlarla ışınlanmış uranyumun baryum ve lantan izotoplarını içerdiğini inkar edilemez bir şekilde belirlediler. Sadece nötronların uranyum çekirdeğini birkaç küçük parçaya ayırdığı varsayımı altında oluşturulabilirler.

Bölme mekanizması L. Meitner ve O. Frisch tarafından açıklanmıştır. Çekirdeğin sözde damla modeli zaten mevcuttu: atom çekirdeği bir sıvı damlasına benzetiliyordu. Damlaya yeterli enerji verilirse, uyarılırsa daha küçük damlalara bölünebilir. Aynı şekilde, bir nötron tarafından uyarılmış bir duruma getirilen çekirdek, parçalanma, daha küçük parçalara - daha hafif elementlerin atomlarının çekirdeğine - bölünme yeteneğine sahiptir.

1940'ta Sovyet bilim adamları G. N. Flerov ve K. A. Petrzhak, uranyum fisyonunun kendiliğinden gerçekleşebileceğini kanıtladılar. Böylece, doğada meydana gelen yeni bir tür radyoaktif dönüşüm, uranyumun kendiliğinden fisyonu keşfedildi. Bu son derece önemli bir keşifti.

Ancak 1930'larda uranyumötesi araştırmaların hatalı olduğunu söylemek yanlış olur.

Uranyumun iki ana doğal izotopu vardır: uranyum-238 (önemli ölçüde baskın) ve uranyum-235. İkincisi esas olarak yavaş nötronların etkisi altında bölünürken, birincisi bir nötronu emer, sadece daha ağır bir izotopa dönüşür - uranyum-239 ve bu absorpsiyon ne kadar yoğun olursa, bombardıman nötronları o kadar hızlı olur. Bu nedenle, transuranyumları sentezlemeye yönelik ilk girişimlerde, nötronları yavaşlatmanın etkisi, doğal uranyum içeren ve 'den yapılmış bir hedefi “bombalarken” fisyon sürecinin hakim olmasına yol açtı.

Ancak nötronu emen uranyum-238'in, uranyumötesi elementlerin oluşum zincirine yol açması kaçınılmazdı. 93 numaralı elementin atomlarını en karmaşık fisyon parçaları karmaşasında yakalamanın güvenilir bir yolunu bulmak gerekiyordu. Kütle olarak nispeten daha küçük olan bu parçalar, uranyum bombardımanı sürecinde, 93 numaralı elementin çok büyük atomlarından daha uzun mesafeler boyunca uçmuş (daha uzun bir yola sahip) olmalıdır.

Bu düşünceler, deneylerinin temeli olarak California Üniversitesi'nde çalışan Amerikalı fizikçi E. Macmillan'a dayanıyordu. 1939 baharında, uranyum fisyon parçalarının koşuların uzunluğu boyunca dağılımını dikkatlice incelemeye başladı. Önemsiz bir yol uzunluğuna sahip küçük bir parça parçasını ayırmayı başardı. Bu kısımda, yarı ömrü 2.3 gün olan ve yüksek radyasyon yoğunluğuna sahip radyoaktif bir maddenin izlerini buldu. Bu tür aktivite, diğer fragman fraksiyonlarında gözlenmedi. Macmillan, bu X maddesinin uranyum-239 izotopunun bir bozunma ürünü olduğunu gösterebildi:

Kimyager F. Ableson çalışmaya katıldı. Yarı ömrü 2.3 gün olan radyoaktif bir maddenin kimyasal olarak uranyum ve toryumdan ayrılabileceği ve renyumla hiçbir ilgisi olmadığı ortaya çıktı. Böylece, element 93'ün bir excarnation olması gerektiği varsayımı çöktü.

Neptünyumun başarılı sentezi (yeni elemente güneş sistemindeki bir gezegenin adı verildi) 1940'ın başında Amerikan dergisi Physical Review tarafından duyuruldu. Böylece, çok önemli olduğu ortaya çıkan transuranyum elementlerin sentezi dönemi başladı. Mendeleev'in periyodiklik teorisinin daha da geliştirilmesi için önemlidir.

Pirinç. 17. 93 - neptünyum elementinin sentezi için şema.

Transuranyum elementlerinin en uzun ömürlü izotoplarının periyotları bile, bir kural olarak, Dünya'nın yaşından önemli ölçüde daha düşüktür ve bu nedenle, doğadaki varlıkları artık pratik olarak dışlanmıştır. Böylece, uranyumdaki doğal kimyasal elementler serisindeki, element 92'deki kırılmanın nedeni açıktır.

Neptünyumu plütonyum izledi. Bir nükleer reaksiyonla sentezlendi:

kış 1940-1941 Amerikalı bilim adamı G. Seaborg ve çalışma arkadaşları tarafından (daha sonra G. Seaborg'un laboratuvarında birkaç yeni transuranyum elementi sentezlendi). Ancak plütonyumun en önemli izotopunun 24.360 yıllık yarı ömre sahip olduğu ortaya çıktı. Ek olarak, plütonyum-239 yavaş nötronların etkisi altında fisyonlardan çok daha yoğun bir şekilde

Pirinç. 18. 94 numaralı elementin sentezi için şema - plütonyum.

40'larda. uranyumdan daha ağır üç element daha sentezlendi: americium (Amerika'nın onuruna), curium (M. ve P. Curie'nin onuruna) ve berkelium (California'da Berkeley'in onuruna). Nükleer reaktörlerdeki hedef, nötronlar ve a-parçacıkları tarafından bombalanan plütonyum-239 ve amerikyumdu (ışınlaması berkelyum sentezine yol açtı):

.

50'ler kaliforniyum sentezi ile başladı (No. 98). Uzun ömürlü curium-242 izotopu önemli miktarlarda biriktirildiğinde ve ondan bir hedef yapıldığında elde edilmiştir. Nükleer reaksiyon: yeni element 98'in sentezine yol açtı.

99 ve 100 numaralı elementlere doğru ilerlemek için berkelyum ve kaliforniyumun ağırlık miktarlarını biriktirmeye özen gösterilmesi gerekiyordu. Bunlardan a-parçacıkları ile yapılan hedeflerin bombardımanı, yeni elementlerin sentezlenmesi için zemin sağladı. Ancak, 97 ve 98 numaralı elementlerin sentezlenen izotoplarının yarı ömürleri (saat ve dakika) çok kısaydı ve bu, bunların gerekli miktarlarda birikmesine engel oldu. Başka bir yol da önerildi: yoğun bir nötron akışı ile plütonyumun uzun süreli ışınlanması. Ancak sonuçların uzun yıllar beklenmesi gerekir (berkelium izotoplarından birini saf haliyle elde etmek için, plütonyum hedefi 6 yıl boyunca ışınlandı!). Sentez süresini önemli ölçüde azaltmanın tek bir yolu vardı: nötron ışınının gücünü keskin bir şekilde artırmak. Laboratuvarlarda bu mümkün değildi.

Bir termonükleer patlama kurtarmaya geldi. 1 Kasım 1952'de Amerikalılar, Pasifik Okyanusu'ndaki Eniwetok Atolü'nde bir termonükleer cihazı patlattı. Patlama yerinde birkaç yüz kilogram toprak toplandı, örnekler incelendi. Sonuç olarak, sırasıyla einsteinium (A. Einstein'ın onuruna) ve fermiyum (E. Fermi'nin onuruna) olarak adlandırılan 99 ve 100 numaralı elementlerin izotoplarını tespit etmek mümkün oldu.

Patlama sırasında oluşan nötron akışının çok güçlü olduğu ortaya çıktı, böylece uranyum-238 çekirdeği çok kısa sürede çok sayıda nötronu emebildi. Uranyumun bu süper ağır izotopları, ardışık bozunma zincirlerinin bir sonucu olarak, einsteinium ve fermiyum izotoplarına dönüştü (Şekil 19).

Pirinç. 19. 99 - einsteinium ve No. 100 - fermium elementlerinin sentezi için şema.

Mendeleev, 1955'te G. Seaborg liderliğindeki Amerikalı fizikçiler tarafından sentezlenen 101 numaralı kimyasal elementi adlandırdı. Sentezin yazarları, yeni elementi "periyodik sistemi ilk kullanan büyük Rus kimyagerinin esasını kabul ederek" adlandırdı. keşfedilmemiş kimyasal elementlerin özelliklerini tahmin etmek." Bilim adamları ondan bir hedef hazırlamak için yeterli einsteinium biriktirmeyi başardılar (einsteinium miktarı bir milyar atomda ölçüldü); a-parçacıkları ile ışınlayarak, element 101'in çekirdeğinin sentezini hesaplamak mümkün oldu (Şekil 20):

Pirinç. 20. 101 numaralı elementin sentezi için şema - mendeleevium.

Ortaya çıkan izotopun yarı ömrünün teorisyenlerin düşündüğünden çok daha uzun olduğu ortaya çıktı. Ve sentez sonucunda birkaç mendeleevium atomu elde edilmesine rağmen, kimyasal özelliklerini önceki transuranlar için kullanılan yöntemlerle aynı yöntemlerle incelemek mümkün oldu.

Periyodik yasanın değerli bir değerlendirmesi, periyodik yasanın araştırmacılar için gerçek bir pusula olduğunu savunan William Razmay tarafından verildi.

Ölümünün üzerinden birkaç yıl geçti ve Mendeleev sistemi, Mendeleev'in bilimsel keşiflerinden bu yana, yaşadığımız dünya, maddenin evrendeki evrimi hakkındaki bilgimizde en önemli halka haline geldi. Periyodik yasanın keşfinde, aslında doğanın bilgi fenomenlerinin diyalektik yöntemini uyguladı, bununla bağlantılı olarak, periyodik yasayı değerlendiren Friedrich Engels tarafından çok takdir edildi, bilim adamının bilinçsizce Hegel yasasını bile bilinçsizce uyguladığını kaydetti. niceliğin niteliğe geçişi, yine de bilimsel bir başarıya imza attı.

Her yerde hazır ve nazır olan bu yasaya dayanmadan kimya çalışmak imkansızdır. Periyodik tablo olmadan bir kimya ders kitabı ne kadar gülünç görünürdü! Farklı öğelerin nasıl ilişkili olduğunu ve neden bu kadar bağlantılı olduklarını anlamanız gerekir. Ancak o zaman periyodik sistem, elementlerin ve onların bileşiklerinin özellikleri hakkında en zengin bilgi deposu, çok az şeyle karşılaştırılabilecek bir depo haline gelecektir.

Deneyimli bir kimyager, sadece sistemdeki herhangi bir elementin kapladığı yere bakarak onun hakkında çok şey söyleyebilir: belirli bir element metaldir veya ametaldir; hidrojen - hidritlerle bileşikler oluşturup oluşturmadığı; hangi oksitler bu elementin özelliğidir; kimyasal bileşiklere girerken ne gibi değerler gösterebilir; bu elementin hangi bileşikleri kararlı olacak ve tam tersine kırılgan olacak; bu elementi serbest bir biçimde elde etmenin hangi bileşiklerden ve hangi şekilde en uygun ve en karlı olduğu. Ve eğer bir kimyager tüm bu bilgileri periyodik sistemden çıkarabiliyorsa, o zaman bu, onun bu konuda iyi bir şekilde ustalaştığı anlamına gelir.

Periyodik sistem, doğa tarafından bilinmeyen yeni, olağandışı, önceden belirlenmiş özelliklere sahip yeni malzemeler ve maddeler elde etmenin temelidir. Şimdi çok sayıda yaratılıyorlar. Aynı zamanda yarı iletken malzemelerin sentezi için yol gösterici bir iplik haline geldi. Pek çok örnek üzerinde bilim adamları, periyodik tabloda (esas olarak III-V gruplarında) belirli yerleri işgal eden element bileşiklerinin en iyi yarı iletken özelliklere sahip olduğunu veya olması gerektiğini bulmuşlardır.

Periyodik sistemi göz ardı ederek yeni alaşımlar elde etme görevini belirlemek imkansızdır. Sonuçta, alaşımların yapısı ve özellikleri, metallerin tablodaki konumu ile belirlenir. Şu anda binlerce farklı alaşım bilinmektedir.

Belki de modern kimyanın herhangi bir dalında periyodik yasanın bir yansıması görülebilir. Ama onun büyüklüğü karşısında sadece kimyacılar başlarını eğmezler. Yeni elementleri sentezlemenin zor ve büyüleyici işinde, periyodik yasa olmadan yapmak imkansızdır. Yıldızlarda kimyasal elementlerin devasa bir doğal sentez süreci gerçekleşir. Bilim adamları bu sürece nükleosentez diyorlar.

Şimdiye kadar bilim adamları, bildiğimiz kimyasal elementlerin hangi ardışık nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak oluştuğuna dair hiçbir fikre sahip değiller. Nükleosentezin birçok hipotezi vardır, ancak henüz tam bir teori yoktur. Ancak, periyodik sistemdeki elementlerin sıralı düzenini hesaba katmadan, elementlerin kökeninin yolları hakkında en ürkek varsayımların bile imkansız olacağını güvenle söyleyebiliriz. Nükleer periyodikliğin düzenlilikleri, atom çekirdeğinin yapısı ve özellikleri, çeşitli nükleosentez reaksiyonlarının temelini oluşturur.

Büyük Yasanın ve elementler sisteminin önemli bir rol oynadığı insan bilgisi ve pratiğinin bu alanlarını saymak uzun zaman alacaktır. Ve gerçekte, Mendeleev'in periyodiklik teorisinin tam ölçeğini hayal bile etmiyoruz. Çoğu zaman, beklenmedik yönleriyle bilim adamlarının önüne geçecek.

Mendeleev şüphesiz dünyanın en büyük kimyagerlerinden biridir. Kanununun üzerinden yüz yıldan fazla zaman geçmesine rağmen, ünlü periyodik tablonun tüm içeriğinin ne zaman tam olarak anlaşılacağını kimse bilmiyor.

Pirinç. 21. Fotoğraf Dmitry Ivanovich Mendeleev.

Pirinç. 22. Rusya Kimya Derneği başkanlığında

1. Petryanov I. V., Trifonov D. N. “Büyük Kanun”

Moskova, Pedagoji, 1984

2. Kedrov B. M. “Atomistikte D. I. Mendeleev'in Tahminleri”

Moskova, Atomizdat, 1977

3. Agafoshin N. P. "Periyodik yasa ve D. I. Mendeleev'in periyodik element sistemi" Moskova, "Aydınlanma", 1973

4. "D. I. Mendeleev, çağdaşların anılarında "Moskova", "Atomizdat", 1973

5. Volkov V. A. Biyografik referans kitabı "Dünyanın seçkin kimyagerleri", Moskova, "Yüksek Okul", 1991

6. Bogolyubova L.N. "Büyük kimyagerlerin biyografileri" Moskova, "Aydınlanma", 1997

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. masaüstü ansiklopedisi "Her şey hakkında her şey" Moskova, "Mnemozina", 2001

8. Summ L. B. çocuk ansiklopedisi “Dünyayı biliyorum. Kimya" Moskova, "Olimp", 1998