Istorija otkrića periodnog zakona i periodnog sistema hemijskih elemenata. Istorija otkrića periodnog zakona i periodnog sistema hemijskih elemenata Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva Istorija stvaranja periodnog sistema hemijskih elemenata

Otkriće tabele periodičnih hemijskih elemenata bilo je jedna od važnih prekretnica u istoriji razvoja hemije kao nauke. Pronalazač stola bio je ruski naučnik Dmitrij Mendeljejev. Izvanredan naučnik sa širokim naučnim pogledom uspeo je da spoji sve ideje o prirodi hemijskih elemenata u jedan koherentan koncept.

M24.RU će vam reći o istoriji otkrića tabele periodičnih elemenata, zanimljivostima vezanim za otkriće novih elemenata i narodnim pričama koje su okruživale Mendeljejeva i tablici hemijskih elemenata koju je stvorio.

Istorija otvaranja stola

Do sredine 19. stoljeća otkrivena su 63 hemijska elementa, a naučnici širom svijeta u više navrata pokušavaju spojiti sve postojeće elemente u jedan koncept. Predloženo je da se elementi rasporede po rastućoj atomskoj masi i podijele u grupe prema sličnim kemijskim svojstvima.

Godine 1863., hemičar i muzičar John Alexander Newland predložio je svoju teoriju, koji je predložio raspored hemijskih elemenata sličan onom koji je otkrio Mendeljejev, ali naučna zajednica nije ozbiljno shvatila rad naučnika zbog činjenice da je autor bio zaveden. potragom za harmonijom i vezom muzike sa hemijom.

Godine 1869. Mendeljejev je objavio svoj dijagram periodnog sistema u časopisu Ruskog hemijskog društva i poslao obaveštenje o otkriću vodećim svetskim naučnicima. Nakon toga, kemičar je u više navrata usavršavao i poboljšavao shemu sve dok nije poprimila svoj uobičajeni izgled.

Suština Mendeljejevljevog otkrića je da se s povećanjem atomske mase hemijska svojstva elemenata mijenjaju ne monotono, već periodično. Nakon određenog broja elemenata s različitim svojstvima, svojstva se počinju ponavljati. Dakle, kalij je sličan natrijumu, fluor je sličan hloru, a zlato je slično srebru i bakru.

Godine 1871. Mendeljejev je konačno spojio ideje u periodični zakon. Naučnici su predvidjeli otkriće nekoliko novih hemijskih elemenata i opisali njihova hemijska svojstva. Nakon toga, proračuni kemičara potpuno su potvrđeni - galijum, skandij i germanijum u potpunosti su odgovarali svojstvima koja im je Mendeljejev pripisao.

Priče o Mendeljejevu

Bilo je mnogo priča o slavnom naučniku i njegovim otkrićima. Ljudi su u to vrijeme slabo razumjeli hemiju i vjerovali su da je studiranje hemije nešto poput jedenja supe od beba i krađe u industrijskim razmjerima. Stoga su aktivnosti Mendeljejeva brzo stekle masu glasina i legendi.

Jedna od legendi kaže da je Mendeljejev u snu otkrio tabelu hemijskih elemenata. Ovo nije jedini slučaj, o svom otkriću je govorio i August Kekule, koji je sanjao formulu benzenskog prstena. Međutim, Mendeljejev se samo nasmijao kritičarima. „Razmišljam o tome možda dvadeset godina, a ti kažeš: sedeo sam i odjednom... gotovo!“, rekao je jednom naučnik o svom otkriću.

Druga priča pripisuje Mendeljejevu otkriće votke. Godine 1865. veliki naučnik je odbranio svoju disertaciju na temu „Rasprava o kombinaciji alkohola sa vodom“, što je odmah dovelo do nove legende. Hemičarevi savremenici su se smejali, rekavši da naučnik „prilično dobro stvara pod dejstvom alkohola u kombinaciji sa vodom“, a sledeće generacije su Mendeljejeva već nazivale otkrićem votke.

Smijali su se i načinu života naučnika, a posebno činjenici da je Mendeljejev opremio svoju laboratoriju u šupljini ogromnog hrasta.

Savremenici su takođe ismijavali Mendeljejevu strast prema koferima. Naučnik je, tokom svoje nevoljne neaktivnosti u Simferopolju, bio primoran da krati vrijeme tkajući kofere. Kasnije je samostalno napravio kartonske kontejnere za potrebe laboratorija. Uprkos jasno „amaterskoj“ prirodi ovog hobija, Mendeljejeva su često nazivali „majstorom kofera“.

Otkriće radijuma

Jedna od najtragičnijih i istovremeno najpoznatijih stranica u istoriji hemije i pojave novih elemenata u periodnom sistemu povezana je sa otkrićem radijuma. Novi hemijski element otkrili su supružnici Marie i Pierre Curie, koji su otkrili da je otpad koji je ostao nakon odvajanja uranijuma iz uranijumske rude radioaktivniji od čistog uranijuma.

Budući da u to vrijeme niko nije znao šta je radioaktivnost, glasine su brzo pripisali novom elementu ljekovitost i sposobnost liječenja gotovo svih bolesti poznatih nauci. Radijum je bio uključen u prehrambene proizvode, paste za zube i kreme za lice. Bogati su nosili satove čiji su brojčanici bili ofarbani bojom koja sadrži radijum. Radioaktivni element je preporučen kao sredstvo za poboljšanje potencije i ublažavanje stresa.

Takva "proizvodnja" trajala je dvadeset godina - sve do 30-ih godina dvadesetog veka, kada su naučnici otkrili prava svojstva radioaktivnosti i otkrili koliko je razorno dejstvo zračenja na ljudski organizam.

Marie Curie je umrla 1934. od radijacijske bolesti uzrokovane dugotrajnim izlaganjem radijumu.

Nebulijum i koronijum

Periodični sistem ne samo da je sastavio hemijske elemente u jedan harmoničan sistem, već je omogućio i predviđanje mnogih otkrića novih elemenata. Istovremeno, neki hemijski „elementi“ su prepoznati kao nepostojeći na osnovu toga što se ne uklapaju u koncept periodičnog zakona. Najpoznatija priča je “otkriće” novih elemenata nebulijuma i koronijuma.

Proučavajući solarnu atmosferu, astronomi su otkrili spektralne linije koje nisu mogli identificirati ni sa jednim od kemijskih elemenata poznatih na Zemlji. Naučnici su sugerirali da ove linije pripadaju novom elementu, koji je nazvan koronijum (jer su linije otkrivene tokom proučavanja "korone" Sunca - vanjskog sloja atmosfere zvijezde).

Nekoliko godina kasnije, astronomi su došli do još jednog otkrića proučavajući spektre gasnih maglina. Otkrivene linije, koje se opet ne mogu poistovetiti ni sa čim zemaljskim, pripisane su još jednom hemijskom elementu - nebulijumu.

Otkrića su kritikovana jer u Mendeljejevom periodnom sistemu više nije bilo mesta za elemente sa svojstvima nebulijuma i koronija. Nakon provjere, otkriveno je da je nebulijum običan zemaljski kisik, a koronijum visoko ionizirano željezo.

Materijal je kreiran na osnovu informacija iz otvorenih izvora. Priredio Vasily Makagonov @vmakagonov

Devetnaesti vek u istoriji čovečanstva je vek u kome su reformisane mnoge nauke, uključujući i hemiju. U to vrijeme pojavio se Mendeljejevljev periodični sistem, a sa njim i periodični zakon. Upravo je on postao osnova moderne hemije. Periodični sistem D.I. Mendelejeva je sistematizacija elemenata koja uspostavlja ovisnost kemijskih i fizičkih svojstava o strukturi i naboju atoma tvari.

Priča

Početak periodičnog perioda dala je knjiga „Korelacija svojstava sa atomskom težinom elemenata“, napisana u trećoj četvrtini 17. veka. Prikazao je osnovne pojmove o poznatim hemijskim elementima (u to vreme ih je bilo samo 63). Osim toga, atomske mase mnogih od njih su pogrešno određene. To je uvelike ometalo otkriće D. I. Mendeljejeva.

Dmitrij Ivanovič je započeo svoj rad upoređivanjem svojstava elemenata. Prije svega, radio je na hloru i kalijumu, a tek onda prešao na rad sa alkalnim metalima. Naoružan posebnim karticama na kojima su prikazani hemijski elementi, više puta je pokušavao da sastavi ovaj "mozaik": položivši ga na svoj sto u potrazi za potrebnim kombinacijama i šibicama.

Nakon mnogo truda, Dmitrij Ivanovič je konačno pronašao obrazac koji je tražio i rasporedio elemente u periodične redove. Dobivši kao rezultat prazne ćelije između elemenata, naučnik je shvatio da ruskim istraživačima nisu poznati svi hemijski elementi i da je on taj koji ovom svetu mora dati znanje iz oblasti hemije koje mu još nije dao. prethodnici.

Svima je poznat mit da se periodični sistem Mendeljejevu pojavio u snu, a on je iz memorije sakupio elemente u jedan sistem. Ovo je, grubo rečeno, laž. Činjenica je da je Dmitrij Ivanovič radio dosta dugo i koncentriran na svoj posao, i to ga je jako iscrpilo. Dok je radio na sistemu elemenata, Mendeljejev je jednom zaspao. Kada se probudio, shvatio je da nije završio sto i radije je nastavio da popunjava prazne ćelije. Njegov poznanik, izvjesni Inostrantsev, univerzitetski nastavnik, odlučio je da je periodni sistem sanjao Mendeljejev i proširio ovu glasinu među svojim studentima. Ovako je nastala ova hipoteza.

poznat

Mendeljejevljevi hemijski elementi su odraz periodičnog zakona koji je stvorio Dmitrij Ivanovič još u trećoj četvrtini 19. veka (1869). Bilo je to 1869. godine na sastanku ruske hemijske zajednice pročitano obaveštenje Mendeljejeva o stvaranju određene strukture. I iste godine objavljena je knjiga „Osnove hemije“, u kojoj je po prvi put objavljen Mendeljejevljev periodični sistem hemijskih elemenata. A u knjizi "Prirodni sistem elemenata i njegova upotreba za ukazivanje na kvalitete neotkrivenih elemenata" D. I. Mendeljejev je prvi pomenuo koncept "periodičnih zakona".

Struktura i pravila za postavljanje elemenata

Prve korake u stvaranju periodičnog zakona poduzeo je Dmitrij Ivanovič još 1869-1871. godine, tada je naporno radio na utvrđivanju ovisnosti svojstava ovih elemenata od mase njihovog atoma. Moderna verzija se sastoji od elemenata sažetih u dvodimenzionalnoj tabeli.

Položaj elementa u tabeli ima određeno hemijsko i fizičko značenje. Po lokaciji elementa u tabeli možete saznati koja je njegova valencija i odrediti druge hemijske karakteristike. Dmitrij Ivanovič je pokušao uspostaviti vezu između elemenata, kako sličnih svojstava tako i različitih.

Klasifikaciju tada poznatih hemijskih elemenata zasnovao je na valenciji i atomskoj masi. Upoređujući relativna svojstva elemenata, Mendeljejev je pokušao da pronađe obrazac koji bi ujedinio sve poznate hemijske elemente u jedan sistem. Raspoređujući ih na osnovu povećanja atomskih masa, on je ipak postigao periodičnost u svakom od redova.

Dalji razvoj sistema

Periodični sistem, koji se pojavio 1969. godine, dorađen je više puta. Sa pojavom plemenitih plinova 1930-ih, bilo je moguće otkriti novu ovisnost elemenata - ne o masi, već o atomskom broju. Kasnije je bilo moguće utvrditi broj protona u atomskim jezgrama, a pokazalo se da se poklapa sa atomskim brojem elementa. Naučnici 20. veka proučavali su elektronsku energiju, a pokazalo se da i ona utiče na periodičnost. Ovo je uvelike promijenilo ideje o svojstvima elemenata. Ova tačka je odražena u kasnijim izdanjima Mendeljejevljevog periodnog sistema. Svako novo otkriće svojstava i karakteristika elemenata organski se uklapa u tabelu.

Karakteristike Mendeljejevljevog periodnog sistema

Periodični sistem je podijeljen na periode (7 redova raspoređenih vodoravno), koji su, pak, podijeljeni na velike i male. Period počinje alkalnim metalom i završava se elementom sa nemetalnim svojstvima.
Tabela Dmitrija Ivanoviča je vertikalno podijeljena u grupe (8 kolona). Svaka od njih u periodnom sistemu sastoji se od dvije podgrupe, i to glavne i sekundarne. Nakon duge rasprave, na prijedlog D. I. Mendelejeva i njegovog kolege U. Ramsaya, odlučeno je da se uvede tzv. nulta grupa. Uključuje inertne gasove (neon, helijum, argon, radon, ksenon, kripton). Godine 1911. od naučnika F. Soddyja je zatraženo da stave nerazlučive elemente, takozvane izotope, u periodni sistem - za njih su dodijeljene zasebne ćelije.

Uprkos ispravnosti i tačnosti periodnog sistema, naučna zajednica dugo nije želela da prizna ovo otkriće. Mnogi veliki naučnici ismijavali su rad D. I. Mendelejeva i vjerovali da je nemoguće predvidjeti svojstva elementa koji još nije otkriven. Ali nakon što su otkriveni navodni hemijski elementi (a to su bili, na primer, skandijum, galijum i germanijum), sistem Mendeljejeva i njegov periodični zakon postali su nauka o hemiji.

Sto u moderno doba

Mendeljejevljev periodni sistem elemenata je osnova većine hemijskih i fizičkih otkrića vezanih za atomsko-molekularnu nauku. Savremeni koncept elementa formiran je upravo zahvaljujući velikom naučniku. Pojava Mendeljejevljevog periodičnog sistema uvela je fundamentalne promjene u ideje o raznim jedinjenjima i jednostavnim supstancama. Stvaranje periodnog sistema od strane naučnika imalo je ogroman uticaj na razvoj hemije i svih nauka povezanih sa njom.

Uvod

Periodični zakon i periodni sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva su osnova moderne hemije. Oni se odnose na takve naučne zakone koji odražavaju pojave koje stvarno postoje u prirodi, i stoga nikada neće izgubiti svoj značaj.

Periodični zakon i otkrića na njegovoj osnovi u raznim oblastima prirodnih nauka i tehnike najveći su trijumf ljudskog uma, dokaz sve dubljeg prodiranja u najintimnije tajne prirode, uspješne transformacije prirode za dobrobit čovjeka. .

“Rijetko se dešava da se naučno otkriće pokaže kao nešto potpuno neočekivano, gotovo uvijek je očekivano, ali naredne generacije, koje koriste provjerene odgovore na sva pitanja, često teško procjenjuju koliko je teškoća koštalo svoje prethodnike.” DI. Mendeljejev.

Svrha: Okarakterisati pojam periodnog sistema i periodični zakon elemenata, periodični zakon i njegovo obrazloženje, okarakterisati strukture periodnog sistema: podgrupe, periode i grupe. Proučite istoriju otkrića periodnog zakona i periodnog sistema elemenata.

Ciljevi: Razmotriti istoriju otkrića periodnog zakona i periodnog sistema. Definišite periodični zakon i periodični sistem. Analizirati periodični zakon i njegovo obrazloženje. Struktura periodnog sistema: podgrupe, periodi i grupe.

Istorija otkrića periodnog zakona i periodnog sistema hemijskih elemenata

Uspostavljanje atomsko-molekularne teorije na prijelazu iz 19. u 19. stoljeće praćeno je naglim porastom broja poznatih hemijskih elemenata. Samo u prvoj deceniji 19. veka otkriveno je 14 novih elemenata. Rekorder među otkrivačima bio je engleski hemičar Humphry Davy, koji je u jednoj godini pomoću elektrolize dobio 6 novih jednostavnih supstanci (natrij, kalij, magnezij, kalcij, barij, stroncij). A do 1830. broj poznatih elemenata dostigao je 55.

Postojanje takvog broja elemenata, heterogenih po svojim svojstvima, zbunilo je hemičare i zahtevalo je redosled i sistematizaciju elemenata. Mnogi naučnici su tražili obrasce na listi elemenata i postigli određeni napredak. Možemo izdvojiti tri najznačajnija rada koja su dovela u pitanje prioritet otkrića periodnog zakona D.I. Mendeljejev.

Godine 1860. održan je prvi Međunarodni kemijski kongres, nakon čega je postalo jasno da je glavna karakteristika kemijskog elementa njegova atomska težina. Francuski naučnik B. De Chancourtois je 1862. godine prvi rasporedio elemente po rastućoj atomskoj težini i postavio ih u spiralu oko cilindra. Svaki zavoj spirale sadržavao je 16 elemenata, slični elementi su u pravilu padali u okomite stupove, iako su uočene i značajne razlike. De Chancourtoisov rad prošao je nezapaženo, ali se njegova ideja o sortiranju elemenata po redu povećanja atomske težine pokazala plodnom.

I dvije godine kasnije, vođen ovom idejom, engleski hemičar John Newlands je rasporedio elemente u tabelu i primijetio da se svojstva elemenata ponavljaju periodično svakih sedam brojeva. Na primjer, hlor je po svojstvima sličan fluoru, kalijum je sličan natrijumu, selen je sličan sumporu itd. Newlands je ovaj obrazac nazvao "zakonom oktava", gotovo anticipirajući koncept perioda. Ali Newlands je insistirao da je dužina perioda (jednaka sedam) konstantna, tako da njegova tabela sadrži ne samo ispravne obrasce, već i nasumične parove (kobalt - hlor, željezo - sumpor i ugljik - živa).

No, njemački naučnik Lothar Meyer je 1870. godine zacrtao zavisnost atomskog volumena elemenata od njihove atomske težine i otkrio jasnu periodičnu zavisnost, a dužina perioda nije se poklapala sa zakonom oktava i bila je promjenjiva vrijednost.

Svi ovi radovi imaju mnogo toga zajedničkog. De Chancourtois, Newlands i Meyer otkrili su manifestaciju periodičnih promjena u svojstvima elemenata ovisno o njihovoj atomskoj težini. Ali nisu bili u stanju da stvore jedinstven periodični sistem svih elemenata, pošto mnogi elementi nisu našli svoje mesto u obrascima koje su otkrili. Ovi naučnici takođe nisu uspeli da izvuku bilo kakve ozbiljne zaključke iz svojih zapažanja, iako su smatrali da su brojni odnosi između atomskih težina elemenata manifestacija nekog opšteg zakona.

Ovaj opšti zakon otkrio je veliki ruski hemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev 1869. Mendeljejev je formulisao periodični zakon u obliku sledećih osnovnih principa:

1. Elementi raspoređeni prema atomskoj težini predstavljaju jasnu periodičnost svojstava.

2. Treba očekivati ​​otkriće još mnogo nepoznatih jednostavnih tijela, na primjer, elemenata sličnih Al i Si atomske težine 65 - 75.

3. Atomska težina elementa se ponekad može korigovati poznavanjem njegovih analoga.

Neke analogije otkrivaju se veličinom težine njihovog atoma. Prvi stav bio je poznat i prije Mendeljejeva, ali mu je upravo on dao karakter univerzalnog zakona, predviđajući na osnovu njega postojanje elemenata koji još nisu bili otkriveni, mijenjajući atomske težine određenog broja elemenata i uređujući neke elemenata u tabeli suprotno njihovoj atomskoj težini, ali u potpunosti u skladu sa njihovim svojstvima (uglavnom prema valentnosti). Preostale odredbe otkrio je samo Mendeljejev i logične su posljedice periodičnog zakona

Ispravnost ovih posljedica potvrđena je mnogim eksperimentima u naredne dvije decenije i omogućila da se o periodičnom zakonu govori kao o strogom zakonu prirode.

Koristeći ove odredbe, Mendeljejev je sastavio svoju verziju periodnog sistema elemenata. Prvi nacrt tabele elemenata pojavio se 17. februara (1. marta, novi stil) 1869.

A 6. marta 1869. godine, profesor Menšutkin je zvanično objavio Mendeljejevljevo otkriće na sastanku Ruskog hemijskog društva.

U usta naučnika iznijeto je sljedeće priznanje: Vidim u snu sto gdje su svi elementi raspoređeni po potrebi. Probudio sam se i odmah to zapisao na komad papira - samo na jednom mjestu se kasnije ispostavilo da je ispravka neophodna.” Kako je sve jednostavno u legendama! Bilo je potrebno više od 30 godina života naučnika da se to razvije i ispravi.

Proces otkrivanja periodičnog zakona je poučan i sam Mendeljejev je o tome govorio ovako: „Nehotice se pojavila ideja da mora postojati veza između mase i hemijskih svojstava. A budući da se masa tvari, iako nije apsolutna, već samo relativna, u konačnici izražava u obliku atomskih težina, potrebno je tražiti funkcionalnu korespondenciju između pojedinačnih svojstava elemenata i njihovih atomskih težina. Ne možete tražiti ništa, čak ni gljive ili neku vrstu zavisnosti, osim gledanjem i pokušajem. Tako sam počeo da biram, zapisujući na odvojene kartice elemente sa njihovim atomskim težinama i osnovnim svojstvima, slične elemente i slične atomske težine, što je brzo dovelo do zaključka da svojstva elemenata periodično zavise od njihove atomske težine, i, sumnjajući u mnoge nejasnoće , nisam ni trenutka sumnjao u opštost izvedenog zaključka, jer je nemoguće dopustiti nesreće.”

U prvom periodnom sistemu, svi elementi do i uključujući kalcijum su isti kao u modernom sistemu, sa izuzetkom plemenitih gasova. To se može vidjeti iz fragmenta stranice iz članka D.I. Mendeljejeva, koji sadrži periodni sistem elemenata.

Ako polazimo od principa povećanja atomske težine, onda su sljedeći elementi nakon kalcija trebali biti vanadij (A = 51), hrom (A = 52) i titan (A = 52). Ali Mendeljejev je stavio znak pitanja iza kalcijuma, a zatim stavio titanijum, menjajući njegovu atomsku težinu sa 52 na 50. Nepoznatom elementu, označenom znakom pitanja, dodeljena je atomska težina A = 45, što je aritmetička sredina između atomskih težine kalcijuma i titanijuma. Zatim, između cinka i arsena, Mendeljejev je ostavio mjesta za dva elementa koja još nisu bila otkrivena. Osim toga, stavio je telur ispred joda, iako potonji ima manju atomsku težinu. Ovakvim rasporedom elemenata, svi horizontalni redovi u tabeli sadržavali su samo slične elemente, a periodičnost promjena svojstava elemenata bila je jasno vidljiva.

Tokom naredne dvije godine, Mendeljejev je značajno poboljšao sistem elemenata. Godine 1871. objavljeno je prvo izdanje udžbenika Dmitrija Ivanoviča "Osnove hemije", u kojem je periodični sistem predstavljen u gotovo modernom obliku. U tabeli je formirano 8 grupa elemenata, brojevi grupa ukazuju na najveću valencu elemenata onih serija koji su uključeni u ove grupe, a periodi postaju bliži modernim, podeljeni u 12 serija. Sada svaki period počinje aktivnim alkalnim metalom i završava se tipičnim nemetalom, halogenom.

Druga verzija sistema omogućila je Mendeljejevu da predvidi postojanje ne 4, već 12 elemenata i, izazivajući naučni svet, sa neverovatnom tačnošću opisao je svojstva tri nepoznata elementa, koja je nazvao ekaboron (eka na sanskrtu znači „ista stvar“), ekaaluminijum i ekasilicijum. Njihova moderna imena su Se, Ga, Ge.

Naučni svet Zapada je u početku bio skeptičan prema Mendeljejevskom sistemu i njegovim predviđanjima, ali se sve promenilo kada je 1875. godine francuski hemičar P. Lecoq de Boisbaudran, ispitujući spektre cinkove rude, otkrio tragove novog elementa, koji je nazvao galijum. u čast svoje domovine (Galijum - starorimsko ime za Francusku)

Naučnik je uspio izolovati ovaj element u njegovom čistom obliku i proučiti njegova svojstva. I Mendeljejev je uvideo da se svojstva galija poklapaju sa svojstvima eka-aluminijuma, koje je on predvideo, i rekao je Lecoqu de Boisbaudranu da je pogrešno izmerio gustinu galija, koja bi trebalo da bude jednaka 5,9-6,0 g/cm3 umesto 4,7 g /cm3. Zaista, pažljivija mjerenja dovela su do tačne vrijednosti od 5,904 g/cm3.

Švedski hemičar L. Nilsson je 1879. godine, dok je odvajao retke zemne elemente dobijene iz minerala gadolinita, izolovao novi element i nazvao ga skandij. Ispostavilo se da je ovo ekaboron koji je predvideo Mendeljejev.

Konačno priznanje periodnog zakona D.I. Mendeljejev je postignut nakon 1886. godine, kada je njemački hemičar K. Winkler, analizirajući srebrnu rudu, dobio element koji je nazvao germanijum. Ispostavilo se da je to ecasilicon.

Povezane informacije.

Porodica Mendeljejev živjela je u kući na strmoj, visokoj obali rijeke Tobol u Tobolsku, a budući naučnik je ovdje rođen. U to vrijeme u Tobolsku su bili na progonstvu mnogi decembristi: Anenkov, Barjatinski, Wolf, Kuchelbecker, Fonwiesen i drugi... Svojom hrabrošću i trudom zarazili su ljude oko sebe. Nisu ih slomili zatvor, teški rad ili progonstvo. Mitya Mendeleev je vidio takve ljude. U komunikaciji sa njima formirala se njegova ljubav prema domovini i odgovornost za njenu budućnost. Porodica Mendeljejev imala je prijateljske i porodične odnose sa decembristima. D. I. Mendeljejev je napisao: „...ovde su živeli poštovani i poštovani decembristi: Fonvizen, Anenkov, Muravjov, bliski našoj porodici, posebno nakon što se jedan od decembrista, Nikolaj Vasiljevič Basargin, oženio mojom sestrom Olgom Ivanovnom... Dekabrističke porodice, u tim dana dali su životu Tobolska poseban pečat i obdarili ga sekularnim odgojem. Legenda o njima i dalje živi u Tobolsku.”

Sa 15 godina Dmitrij Ivanovič je završio srednju školu. Njegova majka Marija Dmitrijevna uložila je mnogo napora da osigura da mladić nastavi školovanje.

Rice. 4. Majka D. I. Mendeljejeva - Marija Dmitrijevna.

Mendeljejev je pokušao da uđe na Medicinsko-hiruršku akademiju u Sankt Peterburgu. Međutim, pokazalo se da je anatomija izvan snage dojmljivog mladića, pa je Mendeljejev morao promijeniti medicinu u pedagogiju. Godine 1850. upisao je Glavni pedagoški zavod, gdje je svojevremeno studirao njegov otac. Tek ovdje je Mendeljejev osjetio ukus za učenje i ubrzo postao jedan od najboljih.

U dobi od 21 godine, Mendeljejev je briljantno položio prijemne ispite. Studije Dmitrija Mendeljejeva u Sankt Peterburgu na Pedagoškom institutu u početku nisu bile lake. Na prvoj godini uspio je dobiti nezadovoljavajuće ocjene iz svih predmeta osim matematike. Ali u starijim godinama stvari su išle drugačije - Mendeljejevljeva prosječna godišnja ocjena bila je četiri i po (od mogućih pet).

Njegova teza o fenomenu izomorfizma priznata je kao kandidatska disertacija. Talentovani student 1855. postavljen je za nastavnika Rišeljeove gimnazije u Odesi. Ovdje je pripremio svoj drugi naučni rad - “Specifični svesci”. Ovaj rad je predstavljen kao magistarski rad. Godine 1857 Nakon što ga je odbranio, Mendeljejev je dobio titulu magistra hemije i postao privatni docent na Univerzitetu u Sankt Peterburgu, gdje je predavao organsku hemiju. Godine 1859. poslan je u inostranstvo.

Mendeljejev je proveo dvije godine na raznim univerzitetima u Francuskoj i Njemačkoj, ali najproduktivniji je bio njegov rad na disertaciji u Hajdelbergu sa vodećim naučnicima tog vremena, Bunsenom i Kirchhofom.

Nesumnjivo je da je na naučnikov život u velikoj meri uticala priroda sredine u kojoj je proveo detinjstvo. Od mladosti do starosti radio je sve i uvijek na svoj način. Počevši od svakodnevnih sitnica pa do suštinskog. Nećakinja Dmitrija Ivanoviča, N. Ya. Kapustin-Gubkina, prisjetila se: „Imao je svoja omiljena jela, koja je izmislio za sebe... Uvijek je nosio široku platnenu jaknu bez pojasa u stilu koji je sam izmislio... Pušio je smotao cigarete, sam ih motao...” Stvorio je uzorno imanje - i odmah ga napustio. Izveo je izvanredne eksperimente na adheziji tečnosti i odmah napustio ovu oblast nauke zauvijek. I kakve je skandale bacio na nadređene! Još u mladosti, kao tek diplomac Pedagoškog zavoda, vikao je na direktora odjela, zbog čega je bio pozvan kod samog ministra, Abrahama Sergejeviča Norovatova. Međutim, šta ga briga za direktora odjela - nije ni uzeo u obzir sinod. Kada mu je izrekao sedmogodišnju kaznu zbog razvoda od Feoze Nikitišne, koja se nikada nije pomirila sa jedinstvenošću njegovih interesovanja, Dmitrij Ivanovič je, šest godina pre roka, nagovorio sveštenika u Kronštatu da se venča opet njega. A šta je vredela priča o njegovom letu balonom, kada je nasilno oteo balon vojnog resora, izbacivši iz koša iskusnog aeronauta generala Kovanka... Dmitrij Ivanovič nije patio od skromnosti, naprotiv - “ Skromnost je majka svih poroka”, rekao je Mendeljejev.

Originalnost ličnosti Dmitrija Ivanoviča uočena je ne samo u ponašanju naučnika, već iu njegovom cjelokupnom izgledu. Njegova nećakinja N. Ya. Kapustina-Gubkina nacrtala je sljedeći verbalni portret naučnika: „Griva duge pahuljaste kose oko visokog bijelog čela, vrlo izražajna i vrlo pokretljiva... Bistroplave, duševne oči... Mnogi su pronašli sličnosti u njemu sa Garibaldijem... Kada je pričao, uvek je gestikulirao. Široki, brzi, nervozni pokreti njegovih ruku uvek su odgovarali njegovom raspoloženju... Glas mu je bio tih, ali zvučan i razumljiv, ali mu je ton veoma varirao i često prelazio od niskih tonova do visokih, skoro tenorskih... pričao je o nečemu što mu se nije dopalo, pa se trgnuo, sagnuo, stenjao, cvilio...” Mendeljejevljeva omiljena slobodna aktivnost dugi niz godina bila je pravljenje kofera i okvira za portrete. Nabavio je zalihe za ove radove u Gostinom Dvoru.

Mendeljejevljeva originalnost izdvajala ga je iz gomile iz mladosti... Dok je studirao na pedagoškom institutu, plavooki Sibirac, koji nije imao ni pare od svog imena, neočekivano za gospodu profesore, počeo je da pokazuje takvu oštrinu uma , toliki bijes u poslu da je sve svoje kolege ostavio daleko iza sebe. Tada ga je primetio i zaljubio u njega stvarni državni savetnik, poznata ličnost u narodnom obrazovanju, učitelj, naučnik, profesor hemije, Aleksandar Abramovič Voskresenski. Stoga je 1867. godine Aleksandar Abramovič preporučio svog omiljenog učenika, tridesettrogodišnjeg Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva, na mjesto profesora opšte i neorganske hemije na Fakultetu za fiziku i matematiku Univerziteta u Sankt Peterburgu. U maju 1868. Mendeljejevi su rodili svoju voljenu kćer Olgu...

Trideset tri je tradicionalno doba podviga: u trideset trećoj, prema epu, Ilja Muromets je sišao sa šporeta. Ali iako u tom smislu život Dmitrija Ivanoviča nije bio izuzetak, on sam jedva da je mogao naslutiti da se u njegovom životu događa oštar preokret. Umjesto predmeta tehničke, ili organske, ili analitičke hemije koje je ranije predavao, morao je da počne da čita novi kurs, opštu hemiju.

Naravno, lakše je koristiti metodu sličica. Međutim, kada je započeo svoje prethodne kurseve, ni to nije bilo lako. Ruski priručnici ili uopće nisu postojali, ili su postojali, ali su zastarjeli. Hemija je nova, mlada stvar, a u mladosti sve brzo zastari. Strane udžbenike, najnovije, morao sam prevoditi. Preveo je “Analitičku hemiju” od Gerarda, “Hemijska tehnologija” od Wagnera. Ali ništa vrijedno nije pronađeno u organskoj hemiji u Evropi, čak i ako sjednete i pišete. I pisao je. Za dva mjeseca potpuno novi kurs po novim principima, tridesetak štampanih listova. Šezdeset dana svakodnevnog napornog rada - dvanaest gotovih stranica dnevno. Upravo na dan - nije želio da svoj raspored zavisi od takve sitnice kao što je rotacija globusa oko svoje ose, nije ustajao od stola trideset-četrdeset sati.

Dmitrij Ivanovič nije mogao samo pijan raditi, već i spavati pijan. Mendeljejevljev nervni sistem bio je izuzetno osjetljiv, njegova čula su bila pojačana - gotovo svi memoaristi, bez riječi, izvještavaju da je neobično lako, stalno vrisnuo, iako je, u suštini, bio ljubazna osoba.

Moguće je da su urođene crte ličnosti Dmitrija Ivanoviča objašnjene njegovim kasnim pojavljivanjem u porodici - bio je "posljednje dijete", sedamnaesto dijete. A prema sadašnjim konceptima, mogućnost mutacija u potomstvu raste sa starošću roditelja.

Svoje prvo predavanje iz opšte hemije započeo je ovako:

“Jasno razlikujemo sve što primijetimo kao supstancu ili kao fenomen. Materija zauzima prostor i ima težinu, ali fenomen je nešto što se dešava u vremenu. Svaka supstanca proizvodi različite fenomene, a ne postoji niti jedan fenomen koji se javlja bez supstance. Raznolikost supstanci i fenomena ne može izbjeći svačijoj pažnji. Otkriti zakonitost, odnosno jednostavnost i ispravnost u ovoj raznolikosti, znači proučavati prirodu..."

Otkriti zakonitost, odnosno jednostavnost i ispravnost... Supstanca ima težinu... Supstanca... Težina... Supstanca... Težina...

Neprestano je razmišljao o tome, šta god da je uradio. A šta nije uradio! Dmitrij Ivanovič je imao dovoljno vremena za sve. Čini se da je konačno dobio najbolji hemijski odjel u Rusiji, državni stan, mogućnost da živi udobno, bez trčanja za dodatnim novcem - pa se koncentrišite na glavno, a sve ostalo je sa strane... Kupio sam imanje od 400 desetina zemlje i godinu dana kasnije stavio pod hipoteku iskusnog Paula, koji je proučavao mogućnost poništavanja iscrpljivanja zemlje pomoću hemije. Jedan od prvih u Rusiji.

Godinu i po dana je prošlo u trenu, a pravog sistema u opštoj hemiji još nije bilo. To ne znači da je Mendeljejev predavao svoj kurs potpuno nasumično. Počeo je sa onim što je svima poznato - sa vodom, sa vazduhom, sa ugljem, sa solima. Od elemenata koje sadrže. Od glavnih zakona prema kojima tvari međusobno djeluju.

Zatim je govorio o hemijskim srodnicima hlora - fluoru, bromu, jodu. Ovo je bilo poslednje predavanje, čiji je transkript ipak uspeo da pošalje u štampariju, gde se kucao drugi broj nove knjige koju je započeo.

Prvi broj, u džepnom formatu, štampan je januara 1869. Na naslovnoj strani je pisalo: "Osnove hemije D. Mendeljejeva" . Nema predgovora. Prvi, već objavljen broj, i drugi, koji je bio u štampariji, trebalo je da sačinjavaju, prema planu Dmitrija Ivanoviča, prvi deo kursa i još dva broja - drugi deo.

U januaru i prvoj polovini februara Mendeljejev je držao predavanja o natrijumu i drugim alkalnim metalima, napisao je odgovarajuće poglavlje drugog dela. "Osnove hemije" - i zaglavio.

Godine 1826. Jens Jakob Berzelius je završio studiju od 2000 supstanci i na osnovu toga odredio atomsku težinu tri desetine hemijskih elemenata. Za njih pet, atomska težina je pogrešno određena - za natrijum, kalij, srebro, bor i silicijum. Berzelius je napravio grešku jer je primijenio dvije netačne pretpostavke: da molekul oksida može sadržavati samo jedan atom metala i da jednaka zapremina plinova sadrži jednak broj atoma. Zapravo, molekul oksida može sadržavati dva ili više atoma metala, a jednaka zapremina plinova, prema Avogadrovom zakonu, sadrži jednak broj ne atoma, već molekula.

Sve do 1858. godine, kada je Italijan Stanislao Cannizzaro, obnavljajući zakon svog sunarodnika Avogadra, ispravio atomske težine nekoliko elemenata, vladala je konfuzija u pitanju atomskih težina.

Tek 1860. godine, na kemijskom kongresu u Karlsruheu, nakon žučnih rasprava, zabuna je razriješena, Avogadrov zakon je konačno vraćen na svoje pravo i konačno su razjašnjeni nepokolebljivi temelji za određivanje atomske težine bilo kojeg kemijskog elementa.

Sretnim slučajem, Mendeljejev je bio na službenom putu u inostranstvu 1860. godine, prisustvovao je ovom kongresu i dobio jasnu i jasnu ideju da je atomska težina sada postala tačan i pouzdan numerički izraz. Vrativši se u Rusiju, Mendeljejev je počeo proučavati listu elemenata i skrenuo pažnju na periodičnost promjena valencije elemenata raspoređenih u rastućem redoslijedu atomskih težina: valencija H – 1, Li – 1, Budi – 2, B – 3, C – 4, Mg – 2, N – 2, S – 2, Ž – 1, N / A – 1, Al – 3, Si – 4 itd. Na osnovu povećanja i smanjenja valencije, Mendeljejev je podijelio elemente u periode; Prvi period je uključivao samo jedan vodonik, zatim dva perioda od po 7 elemenata, zatim periode koji sadrže više od 7 elemenata. D, I, Mendeljejev koristili su ove podatke ne samo da konstruišu graf, kao što su uradili Meyer i Chancourtois, već i da konstruišu tabelu sličnu Newlandsovoj tabeli. Takav periodni sistem elemenata je jasniji i vizuelniji od grafa, a osim toga, D, I, Mendeljejev su uspeli da izbegnu grešku Newlandsa, koji je insistirao na jednakosti perioda.

« Odlučujućim momentom svoje misli o periodičnom zakonu smatram 1860. - kongres hemičara u Karlsruheu, na kojem sam učestvovao... Ideja o mogućnosti periodičnosti u svojstvima elemenata sa povećanjem atomske težine , u suštini, već mi je interno predstavljen." , - napomenuo je D.I. Mendeljejev.

Godine 1865. kupio je imanje Boblovo kod Klina i dobio priliku da studira poljoprivrednu hemiju, koja ga je tada zanimala, i tamo se svakog ljeta odmara sa svojom porodicom.

„Rođendanom“ sistema D. I. Mendeljejeva obično se smatra 18. februar 1869. godine, kada je sastavljena prva verzija tabele.

Rice. 5. Fotografija D. I. Mendeljejeva u godini otkrića periodnog zakona.

Bila su poznata 63 hemijska elementa. Nisu sva svojstva ovih elemenata dovoljno dobro proučena; čak su i atomske težine nekih određene pogrešno ili netačno. Da li je to puno ili malo - 63 elementa? Ako se sjetimo da sada znamo 109 elemenata, onda, naravno, to nije dovoljno. Ali sasvim je dovoljno da se uoči obrazac promjena u njihovim svojstvima. Sa 30 ili 40 poznatih hemijskih elemenata, malo je verovatno da bi bilo šta otkriveno. Bio je potreban određeni minimum otvorenih elemenata. Zato se Mendeljejevljevo otkriće može okarakterisati kao pravovremeno.

Pre Mendeljejeva, naučnici su takođe pokušavali da sve poznate elemente podrede određenom redu, klasifikuju ih i kombinuju u sistem. Nemoguće je reći da su njihovi pokušaji bili beskorisni: sadržavali su zrnce istine. Svi su se ograničili na kombinovanje elemenata sličnih hemijskih svojstava u grupe, ali nisu našli unutrašnju vezu između ovih njihovih „prirodnih“, kako su tada rekli, grupa.

Godine 1849., istaknuti ruski hemičar G. I. Hess se zainteresovao za klasifikaciju elemenata. U udžbeniku “Osnove čiste hemije” opisao je četiri grupe nemetalnih elemenata sličnih hemijskih svojstava:

I Te C N

Br Se B P

Cl S Si As

F O

Hess je napisao: “Ova klasifikacija je još uvijek vrlo daleko od prirodne, ali ipak povezuje elemente i grupe koji su vrlo slični, a širenjem naših informacija može se poboljšati.”

Neuspešni pokušaji da se konstruiše sistem hemijskih elemenata na osnovu njihovih atomskih težina su učinjeni i pre kongresa u Karlsrueu, oba Britanci: 1853. Gledstonova, 1857. Odling.

Jedan od pokušaja klasifikacije napravio je 1862. godine Francuz Alexandre Emile Beguys de Chancourtois . Predstavljao je sistem elemenata u obliku spiralne linije na površini cilindra. Na svakom okretu ima 16 elemenata. Slični elementi nalazili su se jedan ispod drugog na generatrisi cilindra. Kada je objavio svoju poruku, naučnik je nije priložio grafom koji je napravio, a niko od naučnika nije obratio pažnju na de Chancourtoisov rad.

Rice. 6. “Vijak od telurija” od de Chancourtoisa.

Uspješniji je bio njemački hemičar Julius Lothar Meyer. Godine 1864. predložio je tabelu u kojoj su svi poznati hemijski elementi podeljeni u šest grupa, prema njihovoj valentnosti. Po izgledu, Meyerov stol je bio malo sličan budućem periodnom sistemu. Smatrao je da su zapremine koje zauzimaju masene količine elementa numerički jednake njihovoj atomskoj težini. Pokazalo se da svaka takva težinska količina bilo kojeg elementa sadrži isti broj atoma. To je značilo da je odnos razmatranih zapremina različitih atoma ovih elemenata. Stoga se ova karakteristika elementa naziva atomski volumen.

Grafički, zavisnost atomskih zapremina elemenata od njihove atomske težine izražava se kao niz talasa koji se dižu u oštrim vrhovima u tačkama koje odgovaraju alkalnim metalima (natrijum, kalijum, cezijum). Svako spuštanje i uspon do vrha odgovara periodu u tabeli elemenata. U svakom periodu, vrijednosti nekih fizičkih karakteristika, osim atomskog volumena, također se prirodno prvo smanjuju, a zatim povećavaju.

Rice. 7. Zavisnost atomskih zapremina od atomskih masa elemenata, prema

L. Meyer.

Vodonik, element sa najmanjom atomskom težinom, bio je prvi na listi elemenata. Tada je bilo opšte prihvaćeno da 101. period uključuje jedan element. Svaki 2. i 3. period Meyerovog grafikona uključivao je po sedam elemenata. Ovi periodi su duplirali Newlandsove oktave. Međutim, u naredna dva perioda broj elemenata je premašio sedam. Tako je Meyer pokazao gdje je Newlands pogriješio. Zakon oktava se nije mogao striktno pridržavati za čitavu listu elemenata, posljednje su periode morale biti duže od prve.

Nakon 1860. godine, prvi pokušaj ove vrste napravio je drugi engleski hemičar, John Alexander Reina Newlands. Jednu za drugom sastavljao je tabele u kojima je pokušavao da realizuje svoju ideju. Poslednja tabela datira iz 1865. Naučnik je vjerovao da je sve na svijetu podložno općem skladu. Mora biti isto i u hemiji i u muzici. Konstruirane u rastućem redoslijedu, atomske težine elemenata podijeljene su na oktave - u osam vertikalnih redova, po sedam elemenata u svakom. Zaista, mnogi elementi srodnih hemijskih svojstava završili su u jednoj horizontalnoj liniji: u prvoj - halogeni, u drugoj - alkalni metali, itd. Ali, nažalost, dosta stranaca je ušlo u redove i to je pokvarilo cijelu sliku. Među halogenima, na primjer, bilo je kobalta sa niklom i tri platinoida. Među zemnoalkalnim mineralima su vanadijum i olovo. Porodica ugljenika uključuje volfram i živu. Da bi nekako ujedinio srodne elemente, Newlands je morao poremetiti raspored elemenata po atomskim težinama u osam slučajeva. Osim toga, da biste napravili osam grupa od sedam elemenata, potrebno vam je 56 elemenata, ali 62 su bila poznata, a na nekim mjestima je zamijenio jedan element sa dva odjednom. Rezultat je bila potpuna proizvoljnost. Kada je Newlands prijavio svoje "Zakon oktava" Na sastanku Londonskog hemijskog društva, jedan od prisutnih je sarkastično primetio: nije li časni govornik pokušao jednostavno da rasporedi elemente po abecednom redu i otkrije neku vrstu šablona?

Sve ove klasifikacije nisu sadržavale glavnu stvar: nisu odražavale opći, temeljni obrazac promjena svojstava elemenata. Oni su stvorili samo privid reda u svom svijetu.

Mendeljejevljevi prethodnici, koji su uočili posebne manifestacije velikog obrasca u svijetu hemijskih elemenata, iz raznih razloga nisu bili u stanju da se uzdignu do velike generalizacije i shvate postojanje fundamentalnog zakona u svijetu. Mendeljejev nije znao mnogo o pokušajima njegovih prethodnika da rasporede hemijske elemente po rastućim atomskim masama i o incidentima koji su se pojavili u ovom slučaju. Na primjer, nije imao gotovo nikakve informacije o radu Chancourtoisa, Newlandsa i Meyera.

Za razliku od Newlandsa, Mendeljejev je smatrao glavnom ne toliko atomske težine koliko hemijska svojstva, hemijsku individualnost. Stalno je razmišljao o tome. Supstanca... Težina... Supstanca... Težina... Rešenja nisu došla.

A onda se Dmitrij Ivanovič našao u teškim vremenskim problemima. I ispalo je jako loše: ne toliko „sada ili nikad“, nego ili danas, ili je stvar ponovo odložena za nekoliko sedmica.

Davno je dao obećanje Slobodnom ekonomskom društvu da će u februaru otići u Tversku guberniju, pregledati tamošnje fabrike sira i izneti svoja razmišljanja o tome da se ovo pitanje postavi na moderan način. Za putovanje je već tražena dozvola univerzitetskih vlasti. A "potvrda o odmoru" - tadašnja putna potvrda - već je bila ispravljena. I posljednja oproštajna poruka od sekretara Slobodnog ekonomskog društva Khodneva je primljena. I nije preostalo ništa drugo nego krenuti na zakazano putovanje. Voz kojim je trebalo da putuje za Tver krenuo je sa stanice Moskovski 17. februara uveče.

“Ujutro, dok je još bio u krevetu, uvek je pio šolju toplog mleka... Ustao je i umio se, odmah je otišao u svoju kancelariju i tamo je popio jednu, dve, ponekad tri velike šolje u obliku šolje. jak, ne baš sladak čaj.” (iz memoara njegove nećakinje N.Ya. Kapustine-Gubkine).

Trag šolje, sačuvan na poleđini Hodnevove bilješke, od 17. februara, ukazuje da je primljena rano ujutro, prije doručka, vjerovatno od strane glasnika. A to, pak, ukazuje da misao o sistemu elemenata nije napuštala Dmitrija Ivanoviča ni danju ni noću: pored otiska čaše, list čuva vidljive tragove nevidljivog misaonog procesa koji je doveo do velikog naučnog otkrića. . U istoriji nauke ovo je rijedak slučaj, ako ne i jedini.

Sudeći po materijalnim dokazima, dogodilo se to. Nakon što je završio svoju šolju i stavio je na prvo mesto na koje je naišao - na Hodnevovom pismu, odmah je zgrabio olovku i na prvom komadu papira koji je naišao, na istom pismu od Hodneva, zapisao misao koja je bljesnula u njegovu glavu. Na listu papira pojavili su se, jedan ispod drugog, simboli hlora i kalijuma... Zatim natrijum i bor, pa litijum, barijum, vodonik... Pero je lutalo, kao i misao. Konačno, uzeo je normalan oktam praznog papira - i ovaj komad papira je sačuvan - i skicirao na njemu, jedan ispod drugog, u opadajućem redosledu, redove simbola i atomske težine: na vrhu su zemnoalkalne zemlje, ispod to su halogeni, ispod njih je grupa kiseonika, ispod nje je grupa azota, ispod nje je grupa ugljenika, itd. Oku je bilo očito koliko su velike razlike u atomskim težinama elemenata susjednih rangova. Mendeljejev tada nije mogao znati da je “neizvjesna zona” između očiglednog nemetali I metali sadrži elemente - plemenitih gasova, čije će otkriće naknadno značajno modificirati periodni sistem.

Žurio je, pa je svako malo pravio greške i greške. Sumporu je dodijeljena atomska težina 36, ​​umjesto 32. Oduzevši im 65 (atomska težina cinka) 39 (atomska težina kalijuma), dobio je 27. Ali nisu bitne male stvari! Nosio ga je visoki talas intuicije.

Vjerovao je u intuiciju. Koristio sam ga sasvim svjesno u raznim situacijama u svom životu. Ana Ivanovna, Mendeljejeva žena napisala je: „ Ako on

Trebalo je da se reši neko teško, važno životno pitanje, brzo je ušao svojim laganim hodom, rekao šta je u pitanju i tražio da mi kaže svoje mišljenje na osnovu prvog utiska. "Samo nemoj misliti, samo nemoj misliti", ponovio je. Govorio sam i ovo je bila odluka.”

Međutim, ništa nije uspjelo. Nažvrljani list ponovo se pretvorio u rebus. I vrijeme je prolazilo, uveče smo morali na stanicu. On je već osetio i osetio ono glavno. Ali ovom osjećaju je svakako trebalo dati jasnu logičku formu. Možete zamisliti kako je, u očaju ili bijesu, jurio po kancelariji, gledajući sve što se u njoj nalazi, tražeći način da brzo sastavi sistem. Konačno je zgrabio hrpu karata, otvorio svoje “Osnove” na desnoj stranici - gdje je bila lista jednostavnih tijela - i počeo da pravi špil karata bez presedana. Napravivši špil hemijskih karata, počeo je da igra neviđenu igru ​​pasijansa. Solitaire je očigledno bio izazov! Prvih šest redova se nižu bez skandala. Ali onda je sve počelo da se raspliće.

Iznova i iznova Dmitrij Ivanovič je hvatao olovku i svojim brzim rukopisom šarao stupce brojeva po listu papira. I opet je, u nedoumici, odustao od ove aktivnosti i počeo toliko motati cigaretu i puhati je da mu se glava potpuno zamutila. Konačno su mu oči počele da padaju, bacio se na sofu i čvrsto zaspao. To za njega nije bilo neobično. Ovaj put nije spavao dugo – možda nekoliko sati, ali možda nekoliko minuta. Ne postoje tačne informacije o tome. Probudio se iz činjenice da je svoju igru ​​pasijansa vidio u snu, i to ne u onom obliku u kojem ga je ostavio na stolu, već u drugom, skladnijem i logičnijem. I odmah je skočio na noge i počeo da crta novu tabelu na komadu papira.

Njegova prva razlika u odnosu na prethodnu verziju bila je u tome što su elementi sada raspoređeni ne po reduciranju, već prema rastu atomske težine. Drugi je da su prazni prostori unutar tabele bili ispunjeni upitnicima i atomskim težinama.

Rice. 8. Gruba skica koju je sastavio D. I. Mendeljejev tokom otkrića periodičnog zakona (tokom igranja „hemijskog solitera“). 17. februara (1. marta) 1869. godine.

Dugo se priča Dmitrija Ivanoviča da je u snu vidio svoj stol tretirana kao anegdota. Pronalaženje bilo čega racionalnog u snovima smatralo se praznovjerjem. Danas nauka više ne postavlja slijepu barijeru između procesa koji se odvijaju u svijesti i podsvijesti. I on ne vidi ništa natprirodno u činjenici da je slika koja nije nastala u procesu svjesnog promišljanja nastala u gotovom obliku kao rezultat nesvjesnog procesa.

Mendeljejev, uvjeren u postojanje objektivnog zakona kojem se pokoravaju svi elementi različitih svojstava, slijedio je suštinski drugačiji put.

Kao spontani materijalista, tražio je nešto materijalno kao karakteristiku elemenata, odražavajući svu raznolikost njihovih svojstava. Uzimajući atomsku težinu elemenata kao takvu karakteristiku, Mendeljejev je uporedio tada poznate grupe prema atomskoj težini elemenata. njihovim članovima.

Upisivanjem grupe halogena (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) pod grupu alkalnih metala (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) i stavljajući pod njih druge grupe sličnih elemenata (po rastućem redosledu njihovih atomskih težina), Mendeljejev je ustanovio da članovi ovih prirodnih grupa čine zajednički pravilni niz elemenata; Štaviše, hemijska svojstva elemenata koji čine takvu seriju povremeno se ponavljaju. Stavljajući sva 63 tada poznata elementa u zbir prema vrijednosti atomskih težina "periodični sistem" Mendeljejev je otkrio da su ranije uspostavljene prirodne grupe organski ušle u ovaj sistem, gubeći prethodno vještačko nejedinstvo. Kasnije je Mendeljejev formulirao periodični zakon koji je otkrio na sljedeći način: “ Svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodično ovise o vrijednostima atomskih težina elemenata.”

Mendeljejev je objavio prvu verziju tabele hemijskih elemenata koja izražava periodični zakon u obliku posebnog lista pod naslovom "Eksperiment na sistemu elemenata zasnovan na njihovoj atomskoj težini i hemijskoj sličnosti" i poslao ovaj letak u martu 1869. mnogim ruskim i stranim hemičarima.

Rice. 9. “Iskustvo sistema elemenata na osnovu njihove težine i hemijske sličnosti.”

Prva tablica je još uvijek vrlo nesavršena, daleko je od modernog oblika periodnog sistema. Ali ispostavilo se da je ova tabela bila prva grafička ilustracija obrasca koji je otkrio Mendeljejev: „Elementi raspoređeni prema njihovim atomskim težinama predstavljaju jasnu periodičnost svojstava“ („Odnos svojstava sa atomskom težinom elemenata“ od Mendeljejeva). Ovaj članak je rezultat razmišljanja naučnika dok je radio na “Sistemskom iskustvu...”. Izveštaj o odnosu koji je otkrio Mendeljejev između svojstava elemenata i njihove atomske težine sačinjen je 6 (18) marta 1869. godine na sastanku Ruskog hemijskog društva. Mendeljejev nije bio na ovom sastanku. Umjesto odsutnog autora, njegov izvještaj je pročitao hemičar N. A. Menshutkin. Suvoparni zapis o sastanku 6. marta pojavio se u zapisniku Ruskog hemijskog društva: „N. Menshutkin izvještava u ime D. Mendeljejeva „iskustvo sistema elemenata zasnovanog na njihovoj atomskoj težini i hemijskoj sličnosti“. Zbog odsustva D. Mendeljejeva, rasprava o ovom pitanju je odložena za naredni sastanak.” Govor N. Menshutkina objavljen je u časopisu Ruskog hemijskog društva („Odnos svojstava sa atomskom težinom elemenata“). U ljeto 1871. Mendeljejev je u svom radu sažeo svoje brojne studije vezane za uspostavljanje periodnog zakona. "Periodično važenje za hemijske elemente" . U klasičnom djelu „Osnove hemije“, koje je doživjelo 8 izdanja na ruskom i nekoliko izdanja na stranim jezicima za života Mendeljejeva, Mendeljejev je prvi put predstavio neorgansku hemiju na osnovu periodičnog zakona.

Kada je konstruisao periodični sistem elemenata, Mendeljejev je savladao velike poteškoće, jer mnogi elementi još nisu bili otkriveni, a od 63 elementa poznata do tada, devet je pogrešno odredilo atomske težine. Prilikom kreiranja tabele, Mendeljejev je korigovao atomsku težinu berilija, stavljajući berilij ne u istu grupu sa aluminijumom, kao što su hemičari obično radili, već u istu grupu sa magnezijumom. 1870-71. Mendeljejev je promijenio vrijednosti atomskih težina indija, uranijuma, torija, cerijuma i drugih elemenata, vodeći se njihovim svojstvima i odredio mjesto u periodnom sistemu. Na osnovu periodičnog zakona postavio je telur ispred joda i kobalt ispred nikla, tako da bi telur bio u istoj koloni sa elementima čija je valencija 2, a jod bi bio u istoj koloni sa elementima čija je valencija 1. , iako su atomske težine ovih elemenata zahtijevale suprotnu lokaciju.

Mendeljejev je vidio tri okolnosti koje su, po njegovom mišljenju, doprinijele otkrivanju periodičnog zakona:

Prvo, atomske težine većine hemijskih elemenata bile su manje-više tačno određene;

Drugo, pojavio se jasan koncept o grupama elemenata sa sličnim hemijskim svojstvima (prirodnim grupama);

Treće, do 1869. proučavana je hemija mnogih rijetkih elemenata, bez znanja o kojima bi bilo teško doći do bilo kakve generalizacije.

Konačno, odlučujući korak ka otkriću zakona bio je to što je Mendeljejev uporedio sve elemente prema njihovoj atomskoj težini. Mendeljejevljevi prethodnici su upoređivali elemente koji su bili slični jedni drugima. Odnosno, elementi prirodnih grupa. Ispostavilo se da ove grupe nisu povezane. Mendeljejev ih je logično kombinovao u strukturi svoje tabele.

Međutim, čak i nakon ogromnog i pažljivog rada hemičara na ispravljanju atomskih težina, na četiri mjesta periodnog sistema elementi „krše“ strogi redoslijed rasporeda u povećanju atomskih težina. Ovo su parovi elemenata:

18 Ar(39.948) – 19 K (39.098); 27 Co(58.933) – 28 Ni(58.69);

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

Za vrijeme D.I. Mendeljejeva takva odstupanja su se smatrala nedostacima periodnog sistema. Teorija strukture atoma sve je stavila na svoje mjesto: elementi su locirani apsolutno ispravno - u skladu s nabojima njihovih jezgara. Kako onda možemo objasniti da je atomska težina argona veća od atomske težine kalijuma?

Atomska težina bilo kojeg elementa jednaka je prosječnoj atomskoj težini svih njegovih izotopa, uzimajući u obzir njihovu zastupljenost u prirodi. Igrom slučaja, atomska težina argona određena je "najtežim" izotopom (u prirodi se nalazi u većim količinama). U kalijumu, naprotiv, prevladava njegov "lakši" izotop (to jest, izotop s manjim masenim brojem).

Mendeljejev je okarakterisao tok kreativnog procesa, koji predstavlja otkriće periodičnog zakona: „... nehotice se pojavila ideja da mora postojati veza između mase i hemijskih svojstava. A budući da je masa tvari, iako nije apsolutna, već samo relativna, potrebno je tražiti funkcionalnu korespondenciju između pojedinačnih svojstava elemenata i njihove atomske težine. Ne možete tražiti ništa, čak ni gljive ili neku vrstu zavisnosti, osim gledanjem i pokušajem. Tako sam počeo da biram, zapisujući na odvojene kartice elemente sa njihovim atomskim težinama i osnovnim svojstvima, slične elemente i slične atomske težine, što je brzo dovelo do zaključka da svojstva elemenata periodično zavise od njihove atomske težine, i, sumnjajući u mnoge nejasnoće , nisam ni trenutka sumnjao u općenitost zaključka, jer je bilo nemoguće priznati nesreću.”

Osnovni značaj i novina Periodnog zakona je bio sledeći:

1. Uspostavljena je veza između elemenata koji su bili različiti po svojim svojstvima. Ova veza leži u činjenici da se svojstva elemenata mijenjaju glatko i približno jednako kako se povećava njihova atomska težina, a zatim se te promjene PIODIČNO PONAVLJAJU.

2. U onim slučajevima kada se činilo da nedostaje neka karika u redoslijedu promjena svojstava elemenata, u periodnom sistemu su davani GAPS koji je trebalo popuniti elementima koji još nisu otkriveni.

Rice. 10. Prvih pet perioda periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Plemeniti gasovi još nisu otkriveni, pa nisu prikazani u tabeli. Još 4 nepoznata elementa u trenutku kreiranja tabele označena su upitnicima. Svojstva tri od njih predvidio je D. I. Mendeljejev sa velikom preciznošću (deo periodnog sistema vremena D. I. Mendeljejeva u nama poznatijem obliku).

Princip koji je D.I. Mendeljejev koristio za predviđanje svojstava još nepoznatih elemenata prikazan je na slici 11.

Na osnovu zakona periodičnosti i praktično primjenjujući zakon dijalektike o prelasku kvantitativnih promjena u kvalitativne, Mendeljejev je već 1869. godine ukazao na postojanje četiri elementa koja još nisu bila otkrivena. Po prvi put u istoriji hemije predviđeno je postojanje novih elemenata i čak približno određene njihove atomske težine. Krajem 1870 Mendeljejev je, na osnovu svog sistema, opisao svojstva još neotkrivenog elementa III grupe, nazivajući ga "eka-aluminijum". Naučnik je takođe sugerisao da će novi element biti otkriven korišćenjem spektralne analize. Zaista, 1875. godine francuski hemičar P.E. Lecoq de Boisbaudran, ispitujući cinkovu mješavinu spektroskopom, otkrio je u njoj Mendeljejev eka-aluminij. Tačna podudarnost očekivanih svojstava elementa sa eksperimentalno utvrđenim bio je prvi trijumf i briljantna potvrda prediktivne moći periodnog zakona. Opisi svojstava “eka-aluminijuma” koje je predvidio Mendeljejev i svojstva galija koje je otkrio Boisbaudran dati su u tabeli 1.

Predvidio D. I. Mendeljejev

Instalirao Lecoq de Boisbaudran (1875.)

Ekaaluminium Ea Atomska težina oko 68 Jednostavno tijelo, treba biti malo topljivo Gustina je blizu 5,9 Atomska zapremina 11.5 Ne bi trebalo da oksidira na vazduhu Trebalo bi razgraditi vodu na usijanoj vrućini Formule jedinjenja: EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 Trebalo bi da formira stipsu Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O, ali teže od aluminijuma Oksid Ea2O3 trebao bi se lako reducirati i proizvesti metal koji je isparljiviji od aluminija, te se stoga može očekivati ​​da će biti otkriven spektralnom analizom EaCl3 - isparljivog.

Atomska težina oko 69,72 Tačka topljenja čistog galijuma je 30 stepeni C Gustina čvrstog galijuma je 5,904, a tekućeg galijuma 6,095 Atomska zapremina 11.7 Blago oksidira samo na temperaturama crvene topline Razlaže vodu na visokim temperaturama Formule jedinjenja: GaSl3, Ga2O3, Ga2(SO4)3 Formira stipsu NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Galij se redukuje iz svog oksida kalcinacijom u struji vodonika; otkriveno spektralnom analizom Tačka ključanja GaCl3 215-220 stepeni C

Godine 1879 Švedski hemičar L. Nilsson pronašao je element skandij, koji u potpunosti odgovara ekaboronu koji je opisao Mendeljejev; 1886. nemački hemičar K. Winkler otkrio je element germanijum, koji odgovara ekasilicijumu; 1898. godine francuski hemičari Pierre Curie i Marie Skłodowska Curie otkrili su polonijum i radijum. Mendeljejev je smatrao Winklera, Lecoqa de Boisbaudrana i Nilssona „jačačima periodičnog zakona“.

Obistinila su se i Mendeljejevljeva predviđanja: otkriveni su trimargan – savremeni renijum, dicezijum – francijum itd.

Nakon toga, naučnicima širom svijeta postalo je jasno da Periodni sistem D. I. Mendeljejeva ne samo da sistematizuje elemente, već je grafički izraz osnovnog zakona prirode - Periodnog zakona.

Ovaj zakon ima moć predviđanja. Omogućio je ciljanu potragu za novim, još neotkrivenim elementima. Atomske težine mnogih elemenata, koje su prethodno bile nedovoljno precizno određene, bile su podvrgnute provjeri i pojašnjenju upravo zbog toga što su njihove pogrešne vrijednosti bile u suprotnosti s periodičnim zakonom.

Svojevremeno je D. I. Mendeljejev s razočaranjem primijetio: "...mi ne znamo razloge za periodičnost." Nije doživio da riješi ovu misteriju.

Jedan od važnih argumenata u prilog složene strukture atoma bilo je otkriće periodičnog zakona D. I. Mendeljejeva:

Svojstva jednostavnih supstanci, kao i svojstva i oblici jedinjenja, periodično zavise od atomskih masa hemijskih elemenata.

Kada je dokazano da je redni broj elementa u sistemu numerički jednak naboju jezgra njegovog atoma, fizička suština periodičnog zakona postala je jasna.

Ali zašto se svojstva kemijskih elemenata povremeno mijenjaju kako se nuklearni naboj povećava? Zašto je sistem elemenata izgrađen na ovaj način, a ne drugačije i zašto njegovi periodi sadrže strogo određen broj elemenata? Na ova najvažnija pitanja nije bilo odgovora.

Logičko rezonovanje predviđa da ako postoji veza između hemijskih elemenata koji se sastoje od atoma, onda atomi imaju nešto zajedničko i stoga moraju imati složenu strukturu.

Misterija periodnog sistema elemenata u potpunosti je riješena kada je bilo moguće razumjeti složenu strukturu atoma, strukturu njegovih vanjskih elektronskih omotača i zakone kretanja elektrona oko pozitivno nabijenog jezgra, u kojem je gotovo cijela masa atoma je koncentrisana.

Sva hemijska i fizička svojstva supstance određena su strukturom njenih atoma. Periodični zakon, koji je otkrio Mendeljejev, je univerzalni zakon prirode, jer je zasnovan na zakonu strukture atoma.

Osnivač moderne doktrine atoma je engleski fizičar Rutherford, koji je uvjerljivo pokazao da je gotovo sva masa i pozitivno nabijena materija atoma koncentrisana u malom dijelu njegovog volumena. On je ovaj dio nazvao atomom jezgro. Pozitivan naboj jezgra kompenzira se elektronima koji rotiraju oko njega. U ovom atomskom modelu elektroni liče na planete Sunčevog sistema, zbog čega su i dobili naziv planetarni. Nakon toga, Rutherford je mogao koristiti eksperimentalne podatke za izračunavanje nuklearnih naboja. Ispostavilo se da su jednaki serijskim brojevima elemenata u tabeli D. I. Mendeljejeva. Nakon rada Rutherforda i njegovih učenika, Mendeljejevljev periodični zakon dobio je jasnije značenje i malo drugačiju formulaciju:

Osobine jednostavnih supstanci, kao i svojstva i oblici spojeva elemenata, periodično zavise od naboja jezgra atoma elemenata.

Tako je redni broj hemijskog elementa u periodnom sistemu dobio fizičko značenje.

Godine 1913. G. Moseley je proučavao rendgensko zračenje brojnih hemijskih elemenata u Rutherfordovoj laboratoriji. U tu svrhu je konstruisao anodu rendgenske cijevi od materijala koji se sastoji od određenih elemenata. Pokazalo se da se talasne dužine karakterističnog rendgenskog zračenja povećavaju sa povećanjem serijskog broja elemenata koji čine katodu. G. Moseley je izveo jednačinu koja povezuje talasnu dužinu i serijski broj Z:

Ovaj matematički izraz sada se zove Moseleyjev zakon. Omogućava određivanje serijskog broja elementa koji se proučava na osnovu izmjerene talasne dužine rendgenskog zračenja.

Najjednostavnije atomsko jezgro je jezgro atoma vodika. Njegov naboj je jednak i suprotan po predznaku naboju elektrona, a njegova masa je najmanja od svih jezgara. Jezgro atoma vodika prepoznato je kao elementarna čestica, a 1920. godine Rutherford joj je dao ime proton . Masa protona je otprilike jedna jedinica atomske mase.

Međutim, masa svih atoma, osim vodonika, brojčano premašuje naboje atomskih jezgara. Rutherford je već pretpostavio da osim protona, jezgre treba da sadrže i neke neutralne čestice određene mase. Ove čestice su 1932. otkrili Bothe i Becker. Chadwick je utvrdio njihovu prirodu i nazvao neutroni . Neutron je nenaelektrisana čestica čija je masa skoro jednaka masi protona, tj. takođe 1 a. jesti.

Godine 1932. sovjetski naučnik D. D. Ivanenko i njemački fizičar Heisenberg samostalno su razvili protonsko-neutronsku teoriju jezgra, prema kojoj se jezgra atoma sastoje od protona i neutrona.

Razmotrimo strukturu atoma nekog elementa, na primjer, natrijuma, sa stanovišta protonsko-neutronske teorije. Atomski broj natrijuma u periodnom sistemu je 11, maseni broj 23. U skladu sa atomskim brojem, naelektrisanje jezgra atoma natrijuma je + 11. Dakle, atom natrijuma ima 11 elektrona, zbir njihovih naboja jednak je pozitivnom naboju jezgra. Ako atom natrija izgubi jedan elektron, tada će pozitivni naboj biti jedan veći od zbira negativnih naboja elektrona (10), a atom natrija će postati ion s nabojem od 1+. Naboj jezgra atoma jednak je zbiru naboja 11 protona koji se nalaze u jezgru, čija je masa 11 a. e.m. Pošto je maseni broj natrijuma 23 a. e.m., tada razlika 23 – 11= 12 određuje broj neutrona u atomu natrijuma.

Protoni i neutroni se nazivaju nukleoni . Jezgro atoma natrijuma sastoji se od 23 nukleona, od kojih je 11 protona i 12 neutrona. Ukupan broj nukleona u jezgru je napisan u gornjem lijevom kutu simbola elementa, a broj protona dolje lijevo, na primjer, Na.

Svi atomi datog elementa imaju isti nuklearni naboj, odnosno isti broj protona u jezgri. Broj neutrona u jezgrima atoma elemenata može varirati. Atomi koji imaju isti broj protona i različit broj neutrona u svojim jezgrima nazivaju se izotopi .

Zovu se atomi različitih elemenata čija jezgra sadrže isti broj nukleona izobare .

Nauka prije svega duguje velikom danskom fizičaru Nielsu Boru uspostavljanje stvarne veze između strukture atoma i strukture periodnog sistema. On je prvi objasnio prave principe periodičnih promjena svojstava elemenata. Bohr je počeo tako što je Rutherfordov model atoma učinio održivim.

Rutherfordov planetarni model atoma odražava očiglednu istinu da se glavni dio atoma nalazi u beznačajno malom dijelu volumena - atomskom jezgru, a elektroni su raspoređeni u ostatku volumena atoma. Međutim, priroda kretanja elektrona u orbiti oko jezgra atoma je u suprotnosti s teorijom kretanja električnih naboja u elektrodinamici.

Prvo, prema zakonima elektrodinamike, elektron koji rotira oko jezgre mora pasti na jezgro kao rezultat gubitka energije radijacijom. Drugo, kada se približavaju jezgru, talasne dužine koje emituje elektron moraju se neprekidno menjati, formirajući kontinuirani spektar. Međutim, atomi ne nestaju, što znači da elektroni ne padaju na jezgro, a emisioni spektar atoma nije kontinuiran.

Ako se metal zagrije na temperaturu isparavanja, njegova para će početi svijetliti, a para svakog metala ima svoju boju. Zračenje metalne pare razloženo prizmom formira spektar koji se sastoji od pojedinačnih svjetlećih linija. Takav spektar se naziva linijski spektar. Svaku liniju spektra karakterizira određena frekvencija elektromagnetnog zračenja.

Ajnštajn je 1905. godine, objašnjavajući fenomen fotoelektričnog efekta, sugerisao da se svetlost širi u obliku fotona ili energetskih kvanta, koji imaju vrlo specifično značenje za svaku vrstu atoma.

Bohr je 1913. uveo kvantni koncept u Rutherfordov planetarni model atoma i objasnio porijeklo linijskih spektra atoma. Njegova teorija strukture atoma vodika zasniva se na dva postulata.

Prvi postulat:

Elektron rotira oko jezgra, a da ne emituje energiju, po strogo određenim stacionarnim orbitama koje zadovoljavaju kvantnu teoriju.

U svakoj od ovih orbita, elektron ima određenu energiju. Što je orbita udaljenija od jezgra, to više energije ima elektron koji se nalazi na njoj.

Kretanje objekta oko centra u klasičnoj mehanici određeno je ugaonim momentom m´v´r, gdje je m masa objekta u pokretu, v je brzina objekta, r je polumjer kružnice. Prema kvantnoj mehanici, energija ovog objekta može imati samo određene vrijednosti. Bohr je vjerovao da ugaoni moment elektrona u atomu vodika može biti jednak cijelom broju kvanta djelovanja. Očigledno, ovaj odnos je bio Borova pretpostavka; kasnije ga je matematički izveo francuski fizičar de Broglie.

Dakle, matematički izraz Borovog prvog postulata je jednakost:

(1)

U skladu sa jednačinom (1), minimalni radijus orbite elektrona, a samim tim i minimalna potencijalna energija elektrona odgovara vrijednosti n jednakoj jedinici. Stanje atoma vodika, koje odgovara vrijednosti n=1, naziva se normalno ili bazično. Atom vodika čiji se elektron nalazi u bilo kojoj drugoj orbiti koja odgovara vrijednostima n = 2, 3, 4,¼ naziva se pobuđenim.

Jednačina (1) uključuje brzinu elektrona i orbitalni radijus kao nepoznanice. Ako kreirate drugu jednadžbu koja uključuje v i r, možete izračunati vrijednosti ovih važnih karakteristika elektrona u atomu vodika. Ova jednačina se dobija uzimanjem u obzir jednakosti centrifugalnih i centripetalnih sila koje deluju u sistemu „jezgro atoma vodonika – elektron“.

Centrifugalna sila je jednaka . Centripetalna sila, koja određuje privlačenje elektrona u jezgro, prema Coulombovom zakonu, je . Uzimajući u obzir jednakost naboja elektrona i jezgra u atomu vodika, možemo napisati:

(2)

Rješavajući sistem jednadžbi (1) i (2) za v i r, nalazimo:

(3)

Jednačine (3) i (4) omogućavaju izračunavanje polumjera orbita i brzina elektrona za bilo koju vrijednost n. Kada je n=1, radijus prve orbite atoma vodika je Borov radijus, jednak 0,053 nm. Brzina elektrona u ovoj orbiti je 2200 km/s. Jednačine (3) i (4) pokazuju da su polumjeri elektronskih orbita atoma vodika međusobno povezani kao kvadrati prirodnih brojeva, a brzina elektrona opada sa povećanjem n.

Drugi postulat:

Kada se kreće iz jedne orbite u drugu, elektron apsorbira ili emituje kvantum energije.

Kada je atom pobuđen, tj. kada se elektron kreće iz orbite bliže jezgru u neku udaljeniju, kvant energije se apsorbira i, obrnuto, kada se elektron kreće iz udaljene orbite u bližu, kvantna energija E 2 – E 1 = hv se emituje. Nakon što je pronašao polumjere orbita i energiju elektrona na njima, Bohr je izračunao energiju fotona i odgovarajuće linije u linijskom spektru vodika, što je odgovaralo eksperimentalnim podacima.

Broj n, koji određuje veličinu radijusa kvantnih orbita, brzinu kretanja elektrona i njihovu energiju, naziva se glavni kvantni broj .

Nakon toga, Sommerfeld je poboljšao Borovu teoriju. Predložio je da atom može imati ne samo kružne, već i eliptične orbite elektrona, te je na osnovu toga objasnio porijeklo fine strukture vodonikovog spektra.

Rice. 12. Elektron u Borovom atomu opisuje ne samo kružne, već i eliptične orbite. Evo kako izgledaju za različite vrijednosti l at P =2, 3, 4.

Međutim, Bohr-Sommerfeldova teorija strukture atoma kombinirala je klasične i kvantnomehaničke koncepte i, stoga, bila je izgrađena na kontradiktornostima. Glavni nedostaci Bohr-Sommerfeldove teorije su sljedeći:

1. Teorija nije u stanju da objasni sve detalje spektralnih karakteristika atoma.

2. Ne omogućava kvantitativno izračunavanje hemijske veze čak ni u tako jednostavnom molekulu kao što je molekul vodonika.

Ali temeljni stav je čvrsto utvrđen: punjenje elektronskih ljuski u atome hemijskih elemenata događa se počevši od trećeg, M -ljuske ne uzastopno, postepeno do punog kapaciteta (tj. kao što je bilo sa TO- I L - školjke), ali postupno. Drugim riječima, konstrukcija elektronskih ljuski privremeno je prekinuta zbog činjenice da se u atomima pojavljuju elektroni koji pripadaju drugim školjkama.

Ova slova su označena na sljedeći način: n , l , m l , gospođa – a jezikom atomske fizike nazivaju se kvantni brojevi. Istorijski gledano, oni su se uvodili postepeno, a njihov nastanak je u velikoj mjeri povezan s proučavanjem atomskih spektra.

Tako se ispostavilo da se stanje bilo kojeg elektrona u atomu može zapisati posebnim kodom, koji je kombinacija četiri kvantna broja. Ovo nisu samo neke apstraktne veličine koje se koriste za snimanje elektronskih stanja. Naprotiv, svi imaju pravi fizički sadržaj.

Broj P je uključen u formulu za kapacitet elektronske ljuske (2 P 2), odnosno ovaj kvantni broj P odgovara broju elektronske ljuske; drugim riječima, ovaj broj određuje da li elektron pripada datoj elektronskoj ljusci.

Broj P prihvata samo celobrojne vrednosti: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., koje odgovaraju ljuskama: K, L, M, N, O, P, Q.

Zbog P je uključen u formulu za energiju elektrona, onda kažu da glavni kvantni broj određuje ukupnu rezervu energije elektrona u atomu.

Drugo slovo naše abecede - orbitalni (bočni) kvantni broj - označava se kao l . Uveden je kako bi se naglasila nejednakost svih elektrona koji pripadaju datoj ljusci.

Svaka ljuska je podijeljena na određene podljuske, a njihov broj je jednak broju ljuske. Odnosno, K-ljuska ( P =1) sastoji se od jedne podljuske; L-ljuska ( P =2) – od dva; M-ljuska ( P =3) – iz tri podljuske...

I svaku podljusku ove ljuske karakterizira određena vrijednost l . Orbitalni kvantni broj takođe uzima celobrojne vrednosti, ali počevši od nule, tj. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... Dakle, l uvek manje P . Lako je to shvatiti kada P =1 l =0; at n =2 l =0 i 1; at n = 3 l = 0, 1 i 2, itd. Broj l , da tako kažem, ima geometrijsku sliku. Uostalom, orbite elektrona koji pripadaju jednoj ili drugoj ljusci mogu biti ne samo kružne, već i eliptične.

Različita značenja l i karakteriziraju različite vrste orbita.

Fizičari vole tradiciju i preferiraju stare oznake slova za označavanje elektronskih podljuska s ( l =0), str ( l =1), d ( l =2), f ( l =3). Ovo su prva slova njemačkih riječi koja karakteriziraju karakteristike niza spektralnih linija uzrokovanih prijelazima elektrona: oštre, glavne, zamagljene, fundamentalne.

Sada možemo ukratko zapisati koje se elektronske podljuske nalaze u elektronskim ljuskama (tabela 2).

Poznavanje koliko elektrona različite elektronske podljuske mogu primiti pomaže u određivanju trećeg i četvrtog kvantnog broja - m l i m s, koji se nazivaju magnetni i spin.

Magnetski kvantni broj m l blisko povezano sa l i određuje, s jedne strane, smjer položaja ovih orbita u prostoru, as druge, njihov broj mogući za datu l . Iz nekih pravilnosti atomske teorije proizilazi da je za dato l kvantni broj m l, traje 2 l +1 cjelobrojne vrijednosti: od – l do + l , uključujući nulu. Na primjer, za l =3 ovo je niz m l imamo: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, tj. ukupno sedam vrijednosti.

Zašto m l zove magnetna? Svaki elektron, koji rotira u orbiti oko jezgra, u suštini predstavlja jedan zavoj namotaja kroz koji teče električna struja. Pojavljuje se magnetsko polje, pa se svaka orbita u atomu može smatrati ravnim magnetnim slojem. Kada postoji vanjsko magnetsko polje, svaka orbita elektrona će stupiti u interakciju sa ovim poljem i težiti da zauzme određenu poziciju u atomu.

Broj elektrona u svakoj orbiti određen je vrijednošću spinskog kvantnog broja m s.

Ponašanje atoma u jakim nehomogenim magnetnim poljima pokazalo je da se svaki elektron u atomu ponaša kao magnet. A to ukazuje da se elektron rotira oko svoje ose, poput planete u orbiti. Ovo svojstvo elektrona naziva se "spin" (prevedeno sa engleskog kao "rotirati"). Rotaciono kretanje elektrona je konstantno i nepromenljivo. Rotacija elektrona je potpuno neobična: ne može se usporiti, ubrzati ili zaustaviti. To je isto za sve elektrone na svijetu.

Ali iako je spin zajedničko svojstvo svih elektrona, on takođe objašnjava razlike između elektrona u atomu.

Dva elektrona, koji rotiraju u istoj orbiti oko jezgra, imaju isti spin po veličini, a ipak se mogu razlikovati u smjeru vlastite rotacije. U ovom slučaju se mijenjaju predznak ugaonog momenta i predznak spina.

Kvantno izračunavanje dovodi do dvije moguće vrijednosti spin kvantnih brojeva svojstvenih elektronu u orbiti: s=+ i s= - . Ne može biti drugih značenja. Stoga, u atomu, samo jedan ili dva elektrona mogu rotirati u svakoj orbiti. Ne može biti više.

Svaka elektronska podljuska može primiti najviše 2(2 l + 1) - elektroni, odnosno (tabela 3):

Odavde se jednostavnim sabiranjem dobijaju kapaciteti uzastopnih školjki.

Zadivljujuća je jednostavnost osnovnog zakona na koji je svedena prvobitna beskonačna složenost strukture atoma. Svo hirovito ponašanje elektrona u njegovoj vanjskoj ljusci, koja kontrolira sva njegova svojstva, može se izraziti neobično jednostavno: U atomu ne postoje i ne mogu postojati dva identična elektrona. Ovaj zakon je u nauci poznat kao Paulijev princip (nazvan po švajcarskom teoretskom fizičaru).

Znajući ukupan broj elektrona u atomu, koji je jednak njegovom atomskom broju u sistemu Mendeljejeva, možete "izgraditi" atom: možete izračunati strukturu njegove vanjske elektronske ljuske - odrediti koliko je elektrona u njemu i šta vrsta elektrona koji se nalaze u njemu.

Kako rasteš Z slične vrste elektronskih konfiguracija atoma se periodično ponavljaju. U suštini, ovo je takođe formulacija periodičnog zakona, ali u odnosu na proces distribucije elektrona među školjkama i podljuskama.

Poznavajući zakon strukture atoma, sada možemo konstruisati periodni sistem i objasniti zašto je izgrađen na ovaj način. Potrebno je samo jedno malo terminološko pojašnjenje: oni elementi u atomima od kojih se grade s-, p-, d-, f-podljuske obično se nazivaju s-, p-, d-, f-elementi, respektivno.

Formula atoma se obično piše u sljedećem obliku: glavni kvantni broj je označen odgovarajućim brojem, sekundarni kvantni broj je označen slovom, a broj elektrona je označen u gornjem desnom uglu.

Prvi period sadrži 1 s-elementa - vodonik i helijum. Šematski zapis za prvi period je sljedeći: 1 s 2 . Drugi period se može prikazati na sljedeći način: 2 s 2 2 p 6, tj. uključuje elemente u kojima su popunjene 2 s-, 2 p-podljuske. I treći (u njemu su ugrađene 3 s-, 3p-podljuske): 3 s 2 3p 6. Očigledno se ponavljaju slične vrste elektronskih konfiguracija.

Na početku 4. perioda postoje dva 4 s-elementa, tj. punjenje N-ljuske počinje prije nego što je završena konstrukcija M-ljuske. Sadrži još 10 slobodnih mjesta, koja su popunjena sa deset sljedećih elemenata (3 d-elementa). Punjenje M-ljuske je završeno, punjenje N-ljuske se nastavlja (sa šest 4 p-elektrona). Dakle, struktura 4. perioda je sljedeća: 4 s 2 3 d 10 4 p 6. Na sličan način popunjava se peti period:

5 s 2 4 d 10 5 p 6 .

U šestom periodu ima 32 elementa. Njegova šematska oznaka je: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6.

I konačno, sljedeći, sedmi period: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6. Treba imati na umu da još nisu poznati svi elementi 7. perioda.

Ovo postepeno punjenje školjki je strogi fizički zakon. Ispostavilo se da je umjesto da zauzmu nivoe 3d podljuske, isplativije (sa energetske tačke gledišta) da elektroni prvo zauzmu nivoe 4s podljuske. Upravo ove energetske „ljuljačke“ „isplativije – manje isplativo“ objašnjavaju situaciju da se u hemijskim elementima punjenje elektronskih ljuski odvija postepeno.

Sredinom 20-ih. Francuski fizičar L. de Broglie izrazio je hrabru ideju: sve materijalne čestice (uključujući elektrone) imaju ne samo materijalne, već i valne osobine. Ubrzo je bilo moguće pokazati da se elektroni, poput svjetlosnih valova, također mogu savijati oko prepreka.

Pošto je elektron talas, njegovo kretanje u atomu može se opisati pomoću talasne jednadžbe. Ovu jednačinu izveo je 1926. austrijski fizičar E. Schrödinger. Matematičari to zovu parcijalna diferencijalna jednačina drugog reda. Za fizičare, ovo je osnovna jednadžba kvantne mehanike.

Ovako izgleda jednačina:

+++ y = 0,

Gdje m– masa elektrona; r – udaljenost elektrona od jezgra; e – naelektrisanje elektrona; E– ukupna energija elektrona, jednaka zbiru kinetičke i potencijalne energije; Z– redni broj atoma (za atom vodonika je 1); h– „kvant delovanja“; x , y , z – elektronske koordinate; y je talasna funkcija (apstraktna apstraktna veličina koja karakteriše stepen verovatnoće).

Stepen vjerovatnoće da se elektron nalazi na određenoj lokaciji u prostoru oko jezgra. Ako je y = 1, onda elektron zaista mora biti na ovom mjestu; ako je y = 0, onda tamo nema ni traga elektronu.

Ideja o vjerovatnoći pronalaska elektrona je centralna za kvantnu mehaniku. A vrijednost funkcije y (psi) (tačnije, kvadrat njene vrijednosti) izražava vjerovatnoću da se elektron nalazi u jednoj ili drugoj tački u prostoru.

U kvantnom mehaničkom atomu ne postoje određene elektronske orbite, tako jasno prikazane u Borovom modelu atoma. Čini se da je elektron rasprostranjen u svemiru u obliku oblaka. Ali gustina ovog oblaka je drugačija: kako kažu, gdje je gust, a gdje je prazan. Veća gustina oblaka odgovara većoj vjerovatnoći pronalaska elektrona.

Od apstraktnog kvantnomehaničkog modela atoma, može se prijeći na vizualni i vidljivi model Borovog atoma. Da biste to učinili, morate riješiti Schrödingerovu jednačinu. Ispostavilo se da je valna funkcija povezana s tri različite veličine, koje mogu poprimiti samo cjelobrojne vrijednosti. Štaviše, redoslijed promjena ovih veličina je takav da one ne mogu biti ništa drugo do kvantni brojevi. Glavni, orbitalni i magnetni. Ali oni su uvedeni posebno za označavanje spektra različitih atoma. Zatim su vrlo organski migrirali na Bohrov model atoma. Ovo je naučna logika - čak ni najozbiljniji skeptik je ne može potkopati.

Sve to znači da rješavanje Schrödingerove jednadžbe u konačnici dovodi do izvođenja sekvence punjenja elektronskih ljuski i podljuske atoma. To je glavna prednost kvantnog mehaničkog atoma u odnosu na Bohr atom. A koncepti poznati planetarnom atomu mogu se preispitati sa stanovišta kvantne mehanike. Možemo reći da je orbita određeni skup vjerovatnih položaja datog elektrona u atomu. Odgovara određenoj valnoj funkciji. Umjesto termina “orbita” u modernoj atomskoj fizici i hemiji koristi se termin “orbitala”.

Dakle, Schrödingerova jednadžba je poput čarobnog štapića koji eliminira sve nedostatke sadržane u formalnoj teoriji periodnog sistema. Transformiše "formalno" u "činjenično".

U stvarnosti to je daleko od slučaja. Jer jednadžba ima tačno rješenje samo za atom vodika, najjednostavniji od atoma. Za atom helijuma i naredne, nemoguće je precizno riješiti Schrödingerovu jednačinu, jer se dodaju sile interakcije između elektrona. A uzimanje u obzir njihovog utjecaja na konačni rezultat je matematički zadatak nezamislive složenosti. Nepristupačan je ljudskim sposobnostima; samo brzi elektronski računari, koji izvode stotine hiljada operacija u sekundi, mogu se porediti sa njim. Pa čak i tada samo pod uslovom da se program proračuna razvije uz brojna pojednostavljenja i aproksimacije.

Tokom 40 godina, lista poznatih hemijskih elemenata se povećala za 19. I svih 19 elemenata je sintetizovano, pripremljeno veštački.

Sinteza elemenata se može shvatiti kao dobijanje od elementa sa nižim nuklearnim nabojem, nižim atomskim brojem, elementom sa većim atomskim brojem. A sam proces proizvodnje naziva se nuklearna reakcija. Njegova jednadžba je napisana na isti način kao i jednadžba obične kemijske reakcije. Na lijevoj strani su tvari koje reagiraju, na desnoj su nastali proizvodi. Reaktanti u nuklearnoj reakciji su meta i bombardirajuća čestica.

Cilj može biti gotovo bilo koji element periodnog sistema (u slobodnom obliku ili u obliku hemijskog jedinjenja).

Ulogu bombardirajućih čestica imaju a-čestice, neutroni, protoni, deuteroni (jezgra teškog izotopa vodika), kao i tzv. neon, argon i drugi elementi periodnog sistema.

Da bi došlo do nuklearne reakcije, bombardirajuća čestica se mora sudariti s jezgrom ciljnog atoma. Ako čestica ima dovoljno veliku energiju, može prodrijeti tako duboko u jezgro da se s njim stopi. Pošto sve gore navedene čestice, osim neutrona, nose pozitivne naboje, kada se spoje sa jezgrom, povećavaju njegov naboj. A promjena vrijednosti Z znači transformaciju elemenata: sintezu elementa s novom vrijednošću nuklearnog naboja.

Da bi se pronašao način da se bombardirajuće čestice ubrzaju i daju im visoku energiju, dovoljnu da se spoje s jezgrima, izumljen je i konstruiran poseban akcelerator čestica - ciklotron. Zatim su izgradili posebnu fabriku za nove elemente - nuklearni rektor. Njegova direktna svrha je stvaranje nuklearne energije. Ali budući da u njemu uvijek postoje intenzivni tokovi neutrona, lako ih je koristiti u svrhe umjetne fuzije. Neutron nema naboj, pa ga stoga ne treba (i nemoguće je) ubrzati. Naprotiv, ispostavilo se da su spori neutroni korisniji od brzih.

Hemičari su morali da se namuče i pokažu prava čuda domišljatosti kako bi razvili načine da odvoje male količine novih elemenata od ciljane supstance. Naučite proučavati svojstva novih elemenata kada je bilo dostupno samo nekoliko atoma...

Radom stotina i hiljada naučnika popunjeno je 19 novih ćelija u periodnom sistemu. Četiri su unutar njegovih starih granica: između vodonika i uranijuma. Petnaest - za uranijum. Evo kako se sve odigralo...

4 mjesta u periodnom sistemu ostala su dugo prazna: ćelije br. 43, 61, 85 i 87.

Ova 4 elementa su bila neuhvatljiva. Napori naučnika u potrazi za njima u prirodi ostali su neuspješni. Uz pomoć periodičnog zakona, sva ostala mjesta u periodnom sistemu su odavno popunjena - od vodonika do uranijuma.

Više puta su se izvještaji o otkriću ova četiri elementa pojavili u naučnim časopisima. Ali sva ova otkrića nisu bila potvrđena: svaki put je precizna provjera pokazala da je napravljena greška i da su nasumične beznačajne nečistoće zamijenjene za novi element.

Duga i teška potraga je konačno dovela do otkrića jednog od neuhvatljivih elemenata prirode. Ispostavilo se da se ekscezij broj 87 javlja u lancu raspada prirodnog radioaktivnog izotopa uranijuma-235. Radi se o kratkotrajnom radioaktivnom elementu.

Rice. 13. Šema formiranja elementa br. 87 – Francuska. Neki radioaktivni izotopi mogu se raspasti na dva načina, na primjer, i kroz a- i b-raspad. Ovaj fenomen se naziva radioaktivna viljuška. Sve prirodne radioakcione porodice sadrže viljuške.

Element 87 zaslužuje da se o njemu detaljnije raspravlja. Sada u enciklopedijama hemije čitamo: francijum (redni broj 87) je 1939. godine otkrila francuska naučnica Margarita Perey.

Kako je Perey uspio uhvatiti neuhvatljivi element? Godine 1914. tri austrijska radiohemičara - S. Meyer, W. Hess i F. Paneth - počeli su proučavati radioaktivni raspad aktinijumskog izotopa masenog broja 227. Bilo je poznato da pripada porodici aktinouranija i da emituje b-čestice; stoga je njegov proizvod raspadanja torij. Međutim, naučnici su imali nejasne sumnje da aktinijum-227 u retkim slučajevima takođe emituje a-čestice. Drugim riječima, ovo je jedan primjer radioaktivne viljuške. Tokom takve transformacije trebalo bi da se formira izotop elementa 87. Meyer i njegove kolege su zaista posmatrali alfa čestice. Bila su potrebna dalja istraživanja, ali su prekinuta Prvim svjetskim ratom.

Margarita Perey je slijedila isti put. Ali imala je na raspolaganju osjetljivije instrumente i nove, poboljšane metode analize. Zato je bila uspješna.

Francijum je klasifikovan kao veštački sintetizovan element. Ali ipak, element je prvi put otkriven u prirodi. Ovo je izotop francijuma-223. Njegovo poluvrijeme je samo 22 minute. Postaje jasno zašto je tako malo Francuske na Zemlji. Prvo, zbog svoje krhkosti, nema vremena da se koncentriše u bilo kojoj primjetnoj količini, a drugo, sam proces njegovog formiranja karakterizira niska vjerovatnoća: samo 1,2% jezgara aktinijuma-227 se raspada uz emisiju a- čestice.

U tom smislu, isplativije je umjetno pripremiti francium. Već je dobijeno 20 izotopa francijuma, a najdugovječniji od njih je francij-223. Radeći s vrlo malim količinama francijevih soli, kemičari su uspjeli dokazati da su njegova svojstva izuzetno slična cezijumu.

Proučavajući svojstva atomskih jezgara, fizičari su došli do zaključka da stabilni izotopi ne mogu postojati za elemente s atomskim brojevima 43, 61, 85 i 87. Oni mogu biti samo radioaktivni, imaju kratko vrijeme poluraspada i moraju brzo nestati. Dakle, sve ove elemente je čovjek umjetno stvorio. Putevi stvaranja novih elemenata ukazivali su periodični zakon. Element 43 bio je prvi umjetno stvoren.

Jezgro elementa 43 treba da ima 43 pozitivna naboja i 43 elektrona koji kruže oko jezgra. Prazan prostor za element 43, koji se nalazi sredinom petog perioda, ima mangan u četvrtom periodu i renijum u šestom. Stoga bi hemijska svojstva elementa 43 trebala biti slična onima mangana i renija. Lijevo od ćelije 43 je molibden br. 42, desno je rutenijum br. 44. Stoga je za stvaranje elementa 43 potrebno povećati broj naboja u jezgri atoma koji ima 42 naboja za još jedno elementarno naelektrisanje. Stoga je za sintezu novog elementa 43 potrebno uzeti molibden kao polazni materijal. Najlakši element, vodonik, ima jedan pozitivan naboj. Dakle, može se očekivati ​​da se element 43 može dobiti iz nuklearne reakcije između molibdena i protona.

Rice. 14. Šema za sintezu elementa br. 43 – tehnecijum.

Svojstva elementa 43 trebala bi biti slična onima mangana i renija, a da bi se otkrilo i dokazalo nastajanje ovog elementa, potrebno je koristiti hemijske reakcije slične onima kojima hemičari utvrđuju prisustvo malih količina mangana i renijum.

Tako periodni sistem omogućava da se ucrta put za stvaranje veštačkih elemenata.

Na potpuno isti način, prvi vještački hemijski element stvoren je 1937. godine. Dobio je značajno ime tehnecij - prvi element proizveden tehnički, umjetno. Tako je izvedena sinteza tehnecijuma. Molibdenska ploča je bila podvrgnuta intenzivnom bombardovanju jezgrima teškog izotopa vodonika - deuterijuma, koje su u ciklotronu ubrzane do ogromne brzine.

Teška jezgra vodonika, koja su primila vrlo visoku energiju, prodrla su u jezgra molibdena. Nakon zračenja u ciklotronu, molibdenska plastika je otopljena u kiselini. Iz otopine je izolirana neznatna količina nove radioaktivne tvari pomoću istih reakcija koje su neophodne za analitičko određivanje mangana (analog elementa 43). To je bio novi element - tehnecijum. Oni tačno odgovaraju poziciji elementa u periodnom sistemu.

Sada je tehnecij postao prilično dostupan: formira se u prilično velikim količinama u nuklearnim reaktorima. Tehnecijum je dobro proučen i već je u praktičnoj upotrebi.

Metoda kojom je stvoren element 61 vrlo je slična metodi kojom se proizvodi tehnecij. Element 61 izolovan je tek 1945. godine od fragmentacionih elemenata koji su nastali u nuklearnom reaktoru kao rezultat fisije uranijuma.

Rice. 15. Šema za sintezu elementa br. 61 – prometijum.

Element je dobio simbolično ime "prometijum". Ovo ime mu nije dato olako. Simbolizira dramatičan put nauke koja krade energiju nuklearne fisije iz prirode i ovlada tom energijom (prema legendi, titan Prometej je ukrao vatru s neba i dao je ljudima; zbog toga je bio okovan za stijenu i ogroman orao ga je mučio dnevno), ali i upozorava ljude na strašnu ratnu opasnost.

Prometijum se sada dobija u znatnim količinama: koristi se u atomskim baterijama - izvorima jednosmerne struje koji mogu da rade bez prekida dugi niz godina.

Na sličan način sintetizovan je i najteži halogen, ekaiod, element 85. Prvo je dobijen bombardovanjem bizmuta (br. 83) jezgrima helijuma (br. 2), ubrzanim u ciklotronu do visokih energija. Novi element je nazvan astatin (nestabilan). Radioaktivan je i brzo nestaje. Takođe se pokazalo da njegova hemijska svojstva tačno odgovaraju periodičnom zakonu. Sličan je jodu.

Rice. 16. Šema za sintezu elementa br. 85 – astatina.

Transuranski elementi su umjetno sintetizirani kemijski elementi koji se nalaze u periodnom sistemu nakon uranijuma. Koliko će ih se još moći sintetizirati u budućnosti, još niko sa sigurnošću ne može odgovoriti.

Uranijum je bio poslednji element u prirodnom nizu hemijskih elemenata dugih 70 godina.

I sve to vrijeme, naučnike je prirodno brinulo pitanje: postoje li elementi teži od uranijuma u prirodi? Dmitrij Ivanovič je vjerovao da ako se elementi uranijuma ikada mogu otkriti u utrobi zemlje, onda njihov broj treba ograničiti. Nakon otkrića radioaktivnosti, odsustvo takvih elemenata u prirodi objašnjeno je činjenicom da je njihov poluživot kratak i da su se svi raspali i pretvorili u lakše elemente davno, u vrlo ranim fazama evolucije naše planete. . Ali uranijum, za koji se ispostavilo da je radioaktivan, imao je tako dug životni vek da je opstao do danas. Zašto priroda barem najbližim transuranima nije mogla dati jednako velikodušno vrijeme za postojanje? Bilo je mnogo izvještaja o otkriću navodno novih elemenata unutar sistema - između vodonika i uranijuma, ali gotovo nikada naučni časopisi nisu pisali o otkriću transuranija. Naučnici su se samo raspravljali o razlogu razbijanja periodnog sistema o uranijumu.

Samo je nuklearna fuzija omogućila utvrđivanje zanimljivih okolnosti za koje se ranije nije moglo ni sumnjati.

Prve studije o sintezi novih hemijskih elemenata bile su usmerene na veštačku proizvodnju transuranija. O prvom umjetnom transuranskom elementu govorilo se tri godine prije nego se pojavio tehnecij. Stimulirajući događaj bilo je otkriće neutrona. elementarna čestica, lišena naboja, imala je ogromnu prodornu moć, mogla je doći do atomskog jezgra bez nailaska na prepreke i izazvati transformacije raznih elemenata. Neutroni su počeli da se ispaljuju na mete napravljene od širokog spektra supstanci. Pionir istraživanja u ovoj oblasti bio je istaknuti italijanski fizičar E. Fermi.

Uran zračen neutronima pokazao je nepoznatu aktivnost s kratkim poluživotom. Uran-238, nakon što je apsorbirao neutron, pretvara se u nepoznati izotop elementa uranijum-239, koji je b-radioaktivan i trebao bi se pretvoriti u izotop elementa s atomskim brojem 93. Sličan zaključak je napravio E. Fermi i njegove kolege.

U stvari, bilo je potrebno mnogo truda da se dokaže da nepoznata aktivnost zapravo odgovara prvom elementu transuranija. Hemijske operacije dovele su do zaključka: novi element je po svojstvima sličan manganu, odnosno pripada VII b-podgrupi. Ovaj argument se pokazao impresivnim: u to vrijeme (30-ih godina) gotovo svi kemičari su vjerovali da ako postoje elementi transuranija, onda bi barem prvi od njih bio sličan d-elementi iz prethodnih perioda. Ovo je bila greška koja je nesumnjivo uticala na istoriju otkrića elemenata težih od uranijuma.

Ukratko, 1934. godine E. Fermi je samouvjereno najavio sintezu ne samo elementa 93, kojem je dao ime “ausonium”, već i njegovog desnog susjeda u periodnom sistemu, “hesperia” (br. 94). Potonji je bio proizvod b-raspada ausonijuma:

Bilo je naučnika koji su ovaj lanac „povukli“ još dalje. Među njima: njemački istraživači O. Hahn, L. Meitner i F. Strassmann. 1937. već su govorili o elementu br. 97 kao o nečem stvarnom:

Ali nijedan od novih elemenata nije dobiven u bilo kakvim primjetnim količinama ili izoliran u slobodnom obliku. Njihovu sintezu ocjenjivali su različiti indirektni znakovi.

Na kraju se ispostavilo da su sve te efemerne supstance, uzete za transuranijumske elemente, zapravo elementi koji pripadaju... sredini periodnog sistema, odnosno veštački radioaktivni izotopi odavno poznatih hemijskih elemenata. To je postalo jasno kada su O. Hahn i F. Strassmann napravili jedno od najvećih otkrića 20. vijeka 22. decembra 1938. godine. – otkriće fisije uranijuma pod uticajem sporih neutrona. Naučnici su nepobitno utvrdili da uranijum ozračen neutronima sadrži izotope barijuma i lantana. Oni bi se mogli formirati samo pod pretpostavkom da se čini da neutroni razbijaju jezgra uranijuma na nekoliko manjih fragmenata.

Mehanizam fisije objasnili su L. Meitner i O. Frisch. Takozvani model kapljica jezgra već je postojao: atomsko jezgro postalo je poput kapljice tekućine. Ako se kapljici da dovoljno energije i uzbuđena, može se podijeliti na manje kapi. Isto tako, jezgro dovedeno u pobuđeno stanje neutronom može se raspasti i podijeliti na manje dijelove - jezgre atoma lakših elemenata.

Godine 1940. sovjetski naučnici G.N. Flerov i K.A. Petrzhak dokazali su da se fisija uranijuma može dogoditi spontano. Tako je otkrivena nova vrsta radioaktivne transformacije pronađene u prirodi, spontana fisija uranijuma. Ovo je bilo izuzetno važno otkriće.

Međutim, pogrešno je proglašavati pogrešnim istraživanje o transuranijumima iz 1930-ih.

Uranijum ima dva glavna prirodna izotopa: uranijum-238 (značajno dominantan) i uranijum-235. Drugi se uglavnom fisionira pod uticajem sporih neutrona, dok se prvi, apsorbujući neutron, pretvara samo u teži izotop - uranijum-239, a ta je apsorpcija intenzivnija što su neutroni koji bombarduju brže. Stoga je u prvim pokušajima sintetiziranja transuranija, efekat moderacije neutrona doveo do toga da kada je meta napravljena od prirodnog uranijuma koja sadrži i bude „ispaljena“, prevladao je proces fisije.

Ali uranijum-238, koji je apsorbovao neutron, morao je da izazove lanac formiranja transuranijumskih elemenata. Bilo je potrebno pronaći pouzdan način da se atomi elementa 93 zarobe u složenu zbrku fisionih fragmenata. Relativno manje mase, ovi fragmenti tokom bombardovanja uranijuma trebali su letjeti na veće udaljenosti (imaju veću dužinu puta) od vrlo masivnih atoma elementa 93.

Američki fizičar E. MacMillan, koji je radio na Kalifornijskom univerzitetu, bazirao je svoje eksperimente na ovim razmatranjima. U proljeće 1939. počeo je pažljivo proučavati distribuciju fragmenata fisije uranijuma duž dužine puta. Uspio je odvojiti mali dio fragmenata sa malim rasponom. U tom dijelu otkrio je tragove radioaktivne tvari s poluraspadom od 2,3 dana i visokim intenzitetom zračenja. Takva aktivnost nije uočena u drugim frakcijama fragmenata. McMillan je uspio pokazati da je ova supstanca X produkt raspadanja izotopa uranijuma-239:

Hemičar F. Ableson se pridružio radu. Pokazalo se da se radioaktivna supstanca sa poluraspadom od 2,3 dana može hemijski odvojiti od uranijuma i torija i nema nikakve veze sa renijumom. Tako se urušila pretpostavka da bi element 93 trebao biti ekarenijum.

Uspješnu sintezu neptunija (novi element je dobio ime po planeti Sunčevog sistema) objavio je američki časopis “Physical Review” početkom 1940. godine. Tako je započela era sinteze transuranijumskih elemenata, koja se pokazala vrlo važno za dalji razvoj Mendeljejevljeve doktrine periodičnosti.

Rice. 17. Šema za sintezu elementa br. 93 - neptunijum.

Čak su i periodi najdugovječnijih izotopa transuranijumskih elemenata, u pravilu, znatno kraći od starosti Zemlje, pa je njihovo postojanje u prirodi trenutno praktički isključeno. Dakle, razlog prekida prirodnog niza hemijskih elemenata na uranijumu - element 92 je jasan.

Neptunijum je bio praćen plutonijumom. Sintetiziran je nuklearnom reakcijom:

zima 1940-1941 Američki naučnik G. Seaborg i njegove kolege (nekoliko novih transuranskih elemenata naknadno je sintetizirano u laboratoriju G. Seaborga). Ali pokazalo se da najvažniji izotop plutonijuma ima poluživot od 24.360 godina. Osim toga, plutonijum-239 fisije mnogo intenzivnije pod uticajem sporih neutrona nego

Rice. 18. Šema za sintezu elementa br. 94 - plutonijum.

U 40-im godinama sintetizirana su još tri elementa teža od uranijuma: americij (u čast Amerike), kurij (u čast M. i P. Curieja) i berkelijum (u čast Berkliju u Kaliforniji). Meta u nuklearnim reaktorima bio je plutonijum-239, bombardovan neutronima i a-česticama, i americij (njegovo zračenje je dovelo do sinteze berkelija):

.

50s počeo sa sintezom kalifornija (br. 98). Dobijen je kada je dugovječni izotop kurijum-242 akumuliran u značajnim količinama i od njega je napravljena meta. Nuklearna reakcija: dovela do sinteze novog elementa 98.

Da bi se krenulo prema elementima 99 i 100, trebalo je voditi računa o akumulaciji težine berkelijuma i kalifornija. Bombardiranje ciljeva napravljenih od njih a-česticama dalo je osnovu za sintezu novih elemenata. No, vrijeme poluraspada (sati i minute) sintetiziranih izotopa elemenata 97 i 98 bilo je prekratko, a to se pokazalo kao prepreka njihovom akumulaciji u potrebnim količinama. Predložen je i drugi način: dugotrajno zračenje plutonijuma intenzivnim neutronskim fluksom. Ali na rezultate bismo morali čekati dugi niz godina (da bismo dobili jedan od izotopa berkelijuma u čistom obliku, cilj plutonijuma je zračen 6 godina!). Postojao je samo jedan način da se značajno smanji vrijeme sinteze: da se naglo poveća snaga neutronskog snopa. Ispostavilo se da je to nemoguće u laboratorijama.

U pomoć je stigla termonuklearna eksplozija. 1. novembra 1952. Amerikanci su eksplodirali termonuklearni uređaj na atolu Eniwetak u Tihom okeanu. Sa mjesta eksplozije prikupljeno je nekoliko stotina kilograma zemlje i ispitani su uzorci. Kao rezultat toga, bilo je moguće otkriti izotope elemenata 99 i 100, koji su nazvani einsteinium (u čast A. Einsteina) i fermium (u čast E. Fermi).

Fluks neutrona nastao tokom eksplozije pokazao se veoma moćnim da su jezgra uranijuma-238 bila u stanju da apsorbuju veliki broj neutrona u veoma kratkom vremenskom periodu. Ovi superteški izotopi uranijuma, kao rezultat lanaca uzastopnih raspada, pretvorili su se u izotope einsteinijuma i fermija (slika 19).

Rice. 19. Šema sinteze elemenata br. 99 – einsteinium i br. 100 – fermijum.

Mendelejev je ime dato hemijskom elementu br. 101, koji su sintetizirali američki fizičari predvođeni G. Seaborgom 1955. Autori sinteze nazvali su novi element „u čast zasluga velikog ruskog hemičara, koji je prvi koristiti periodični sistem za predviđanje svojstava neotkrivenih hemijskih elemenata.” Naučnici su uspeli da akumuliraju dovoljno einsteinijuma da od njega pripreme metu (količina einsteinijuma je izmerena u milijardu atoma); Ozračenjem a-česticama bilo je moguće izračunati sintezu jezgara elementa 101 (slika 20):

Rice. 20. Šema za sintezu elementa br. 101 - mendeleev.

Pokazalo se da je poluživot rezultirajućeg izotopa mnogo duži nego što su teoretičari očekivali. I iako je kao rezultat sinteze dobiveno samo nekoliko atoma mendeleevija, pokazalo se da je moguće proučavati njihova kemijska svojstva korištenjem istih metoda koje su korištene za prethodne transuranije.

Dostojnu ocjenu periodičnog zakona dao je William Razmay, koji je tvrdio da je periodični zakon pravi kompas za istraživače.

Prošlo je dosta godina nakon njegove smrti i Mendeljejev sistem je postao najvažnija karika u našim saznanjima o svijetu u kojem živimo, o evoluciji materije u svemiru, budući da je Mendeljejev u svojim naučnim otkrićima, a posebno u otkriću periodični zakon, zapravo je primijenio dijalektičku metodu spoznavanja fenomena prirode, u vezi s čime ga je veoma hvalio Friedrich Engels, koji je, ocjenjujući periodični zakon, primijetio da je naučnik, iako nesvjesno primijenio Hegelov zakon o prelasku količine u kvaliteta, ipak ostvaren naučni podvig.”

Nemoguće je učiti hemiju osim na osnovu ovog sveprisutnog zakona. Kako bi smiješno izgledao udžbenik hemije bez periodnog sistema! Morate razumjeti kako su različiti elementi međusobno povezani i zašto su tako povezani. Tek tada će se periodni sistem pokazati kao bogato spremište informacija o svojstvima elemenata i njihovih spojeva, spremište s kojim se malo ko može porediti.

Iskusni hemičar, samim pogledom na mesto koje zauzima bilo koji element u sistemu, može reći mnogo o tome: da li je element metal ili nemetal; da li stvara spojeve sa vodonikom - hidride; koji su oksidi karakteristični za ovaj element; koje valencije može pokazati kada ulazi u hemijska jedinjenja; koji će spojevi ovog elementa biti stabilni, a koji će, naprotiv, biti krhki; Od kojih spojeva i na koji način je najpovoljnije i najisplativije dobiti ovaj element u slobodnom obliku. A ako je hemičar u stanju da izvuče sve ove informacije iz periodnog sistema, onda to znači da ga je dobro savladao.

Periodični sistem je osnova za dobijanje novih materijala i supstanci sa novim, neuobičajenim, unapred određenim svojstvima, materijama koje su nepoznate prirodi. Sada se stvaraju u velikim količinama. Takođe je postao nit vodilja za sintezu poluprovodničkih materijala. Koristeći mnoge primjere, naučnici su otkrili da spojevi elemenata koji zauzimaju određena mjesta u periodnom sistemu (uglavnom u njegovim grupama III – V) imaju ili bi trebali imati najbolja svojstva poluvodiča.

Nemoguće je postaviti zadatak dobijanja novih legura bez obzira na periodni sistem. Na kraju krajeva, struktura i svojstva legura određuju se položajem metala u tabeli. Trenutno su poznate hiljade različitih legura.

Možda se u bilo kojoj grani moderne hemije može uočiti odraz periodičnog zakona. Ali nisu samo hemičari ti koji pognute glave pred njegovom veličinom. U teškom i fascinantnom zadatku sinteze novih elemenata nemoguće je bez periodičnog zakona. U zvijezdama se događa gigantski prirodni proces sinteze kemijskih elemenata. Naučnici ovaj proces nazivaju nukleosinteza.

Naučnici do sada nemaju pojma na koje su točne načine, kao rezultat kakvih uzastopnih nuklearnih reakcija, nastali hemijski elementi koji su nam poznati. Postoje mnoge hipoteze o nukleosintezi, ali još nema potpune teorije. Ali možemo sa sigurnošću reći da bi čak i najsramežljivije pretpostavke o putevima nastanka elemenata bile nemoguće bez uzimanja u obzir sekvencijalnog rasporeda elemenata u periodnom sistemu. Zakoni nuklearne periodičnosti, struktura i svojstva atomskih jezgara su u osnovi različitih reakcija nukleosinteze.

Dugo bi trebalo da se nabroje one oblasti ljudskog znanja i prakse u kojima Veliki zakon i sistem elemenata igraju važnu ulogu. I, iskreno, mi čak i ne zamišljamo punu skalu Mendeljejevljeve doktrine periodičnosti. Mnogo puta će naučnicima pokazati svoje neočekivane aspekte.

Mendeljejev je nesumnjivo jedan od najvećih svjetskih hemičara. Iako je prošlo više od stotinu godina od njegovog zakona, niko ne zna kada će ceo sadržaj čuvenog periodnog sistema biti u potpunosti shvaćen.

Rice. 21. Fotografija Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva.

Rice. 22. Rusko hemijsko društvo pod predsedavanjem

1. Petrjanov I.V., Trifonov D.N. „Veliki zakon”

Moskva, „Pedagogija“, 1984

2. Kedrov B. M. “Predviđanja D. I. Mendeljejeva u atomizmu”

Moskva, Atomizdat, 1977

3. Agafoshin N. P. "Periodični zakon i periodični sistem elemenata D. I. Mendeljejeva" Moskva, "Prosvetljenje", 1973.

4. "D. I. Mendeljejev u memoarima svojih savremenika" Moskva, "Atomizdat", 1973.

5. Volkov V. A. biografski priručnik „Izvanredni hemičari sveta“ Moskva, „Viša škola“, 1991.

6. Bogoljubova L.N. "Biografije velikih hemičara" Moskva, "Prosvetljenje", 1997.

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. desktop enciklopedija “Sve o svemu” Moskva, “Mnemosyne”, 2001.

8. Summ L.B. dječija enciklopedija „Istražujem svijet. Hemija" Moskva, "Olimp", 1998

Sve materijalno što nas okružuje u prirodi, bilo da su to svemirski objekti, obični zemaljski objekti ili živi organizmi, sastoji se od supstanci. Ima ih mnogo varijanti. Još u davna vremena ljudi su primijetili da su u stanju ne samo promijeniti svoje fizičko stanje, već se i transformirati u druge tvari obdarene drugačijim svojstvima u odnosu na originalne. Ali ljudi nisu odmah shvatili zakone prema kojima se takve transformacije materije dešavaju. Da bi se to postiglo, bilo je potrebno ispravno identificirati osnovu tvari i klasificirati elemente koji postoje u prirodi. To je postalo moguće tek sredinom 19. stoljeća otkrićem periodičnog zakona. Istorija njegovog stvaranja D.I. Mendeljejevima je prethodio dugogodišnji rad, a formiranje ove vrste znanja olakšano je stoljetnim iskustvom cijelog čovječanstva.

Kada su postavljeni temelji hemije?

Majstori drevnih vremena bili su prilično uspješni u lijevanju i topljenju raznih metala, znajući mnoge tajne njihove transmutacije. Svoje znanje i iskustvo prenijeli su potomcima, koji su ih koristili sve do srednjeg vijeka. Vjerovalo se da je sasvim moguće pretvoriti osnovne metale u vrijedne, što je, zapravo, bio glavni zadatak hemičara do 16. stoljeća. U suštini, takva ideja je sadržavala i filozofske i mistične ideje starogrčkih naučnika da je sva materija izgrađena od određenih "primarnih elemenata" koji se mogu transformirati jedan u drugi. Uprkos očiglednoj primitivnosti ovog pristupa, on je igrao ulogu u istoriji otkrića periodičnog zakona.

Panacea i bijela tinktura

Tragajući za osnovnim principom, alhemičari su čvrsto vjerovali u postojanje dvije fantastične supstance. Jedan od njih bio je i legendarni kamen filozofa, koji se naziva i eliksir života ili panaceja. Vjerovalo se da takav lijek nije samo siguran način za pretvaranje žive, olova, srebra i drugih tvari u zlato, već je služio i kao čudesan univerzalni lijek koji liječi svaku ljudsku bolest. Drugi element, nazvan bijela tinktura, nije bio toliko efikasan, ali je bio obdaren sposobnošću pretvaranja drugih tvari u srebro.

Govoreći o pozadini otkrića periodičnog zakona, nemoguće je ne spomenuti znanje koje su akumulirali alhemičari. Oni su personificirali primjer simboličkog mišljenja. Predstavnici ove polumistične nauke stvorili su određeni hemijski model svijeta i procesa koji se u njemu odvijaju na kosmičkom nivou. Nastojeći da shvate suštinu svega, detaljno su bilježili laboratorijske tehnike, opremu i informacije o hemijskom staklu, sa velikom savjesnošću i marljivošću prenosili svoja iskustva kolegama i potomcima.

Potreba za klasifikacijom

Do 19. vijeka akumulirano je dovoljno informacija o najrazličitijim hemijskim elementima, što je izazvalo prirodnu potrebu i želju naučnika da ih sistematiziraju. Ali da bi se izvršila takva klasifikacija, bili su potrebni dodatni eksperimentalni podaci, kao i ne mistično, već stvarno znanje o strukturi supstanci i suštini osnove strukture materije, koja još nije postojala. Osim toga, dostupni podaci o značenju atomskih masa tada poznatih hemijskih elemenata, na osnovu kojih je izvršena sistematizacija, nisu bili naročito tačni.

Ali pokušaji svrstavanja među prirodnjake su u više navrata činjeni mnogo prije razumijevanja prave suštine stvari, koja sada čini osnovu moderne nauke. I mnogi naučnici su radili u tom pravcu. U kratkom opisu preduvjeta za otkriće Mendeljejevljevog periodičnog zakona, vrijedno je spomenuti primjere takvih kombinacija elemenata.

Trijade

Naučnici tog vremena smatrali su da svojstva koja su pokazivali širok spektar supstanci nesumnjivo zavise od veličine njihovih atomskih masa. Shvativši to, njemački hemičar Johann Döbereiner predložio je vlastiti sistem klasifikacije elemenata koji čine osnovu materije. To se dogodilo 1829. I ovaj događaj je bio prilično ozbiljan napredak nauke za taj period njenog razvoja, kao i važna faza u istoriji otkrića periodičnog zakona. Döbereiner je ujedinio poznate elemente u zajednice, dajući im naziv "trijada". Prema postojećem sistemu, ispostavilo se da je masa vanjskih elemenata jednaka prosjeku zbira atomskih masa člana grupe koja se nalazila između njih.

Pokušaji proširenja granica trozvuka

U pomenutom Döbereiner sistemu bilo je dovoljno nedostataka. Na primjer, u lancu barija, stroncijuma i kalcijuma nije bilo magnezija, sličnog po strukturi i svojstvima. A u zajednici telura, selena i sumpora nije bilo dovoljno kiseonika. Mnoge druge slične supstance se takođe ne mogu klasifikovati prema sistemu trijada.

Mnogi drugi hemičari pokušali su razviti ove ideje. Konkretno, njemački naučnik Leopold Gmelin nastojao je proširiti "zategnuti" okvir, proširujući grupe klasificiranih elemenata, raspoređujući ih po redoslijedu ekvivalentnih težina i elektronegativnosti elemenata. Njegove strukture nisu formirale samo trijade, već i tetrade i pentade, ali nemački hemičar nikada nije uspeo da shvati suštinu periodičnog zakona.

Spiral de Chancourtois

Još složeniju šemu za konstruisanje elemenata izmislio je Alexandre de Chancourtois. Postavio ih je na ravan umotanu u cilindar, raspoređujući ih vertikalno sa nagibom od 45° u redu povećanja atomske mase. Kao što se i očekivalo, tvari sličnih svojstava trebale su se nalaziti duž linija paralelnih s osi date volumetrijske geometrijske figure.

Ali u stvarnosti, idealna klasifikacija nije uspjela, jer su ponekad potpuno nepovezani elementi padali u jednu vertikalu. Na primjer, pored alkalnih metala, pokazalo se da mangan ima potpuno drugačije hemijsko ponašanje. A ista "kompanija" uključivala je sumpor, kiseonik i element titanijum, koji im nimalo nije sličan. Međutim, i slična shema je dala svoj doprinos, zauzevši svoje mjesto u historiji otkrića periodičnog zakona.

Drugi pokušaji stvaranja klasifikacija

Nakon opisanih, John Newlands je predložio svoj vlastiti sistem klasifikacije, napominjući da svaki osmi član rezultirajućeg niza pokazuje sličnost u svojstvima elemenata raspoređenih u skladu s povećanjem atomske mase. Naučniku je palo na pamet da uporedi otkriveni obrazac sa strukturom rasporeda muzičkih oktava. Istovremeno je svakom od elemenata dodijelio vlastiti serijski broj, raspoređujući ih u horizontalne redove. Ali takva shema se opet nije pokazala idealnom i ocijenjena je vrlo skeptično u naučnim krugovima.

Od 1964. do 1970. godine tablice koje organiziraju kemijske elemente također su kreirali Odling i Meyer. Ali takvi pokušaji su opet imali svojih nedostataka. Sve se to dogodilo uoči Mendeljejevljevog otkrića periodičnog zakona. A neki radovi s nesavršenim pokušajima klasifikacije objavljeni su i nakon što je svijetu predstavljena tabela koju mi ​​do danas koristimo.

Biografija Mendeljejeva

Briljantni ruski naučnik rođen je u gradu Tobolsku 1834. godine u porodici direktora gimnazije. Pored njega, u kući je bilo još šesnaest braće i sestara. Ne lišen pažnje, kao najmlađi od djece, Dmitrij Ivanovič od malih nogu zadivio je sve svojim izvanrednim sposobnostima. Njegovi roditelji su se, uprkos poteškoćama, trudili da mu pruže najbolje obrazovanje. Tako je Mendeljejev prvo završio gimnaziju u Tobolsku, a zatim i Pedagoški institut u glavnom gradu, zadržavajući duboko interesovanje za nauku u svojoj duši. I ne samo u hemiju, već i za fiziku, meteorologiju, geologiju, tehnologiju, izradu instrumenata, aeronautiku i druge.

Ubrzo je Mendeljejev odbranio disertaciju i postao vanredni profesor na Univerzitetu u Sankt Peterburgu, gdje je predavao organsku hemiju. 1865. godine svojim kolegama izlaže doktorsku disertaciju na temu „O kombinaciji alkohola s vodom“. Godina kada je periodični zakon otkriven je 1969. Ali ovom dostignuću je prethodilo 14 godina napornog rada.

O velikom otkriću

Uzimajući u obzir greške, nepreciznosti, kao i pozitivno iskustvo svojih kolega, Dmitrij Ivanovič je uspio sistematizirati kemijske elemente na najprikladniji način. Uočio je i periodičnu zavisnost svojstava jedinjenja i jednostavnih supstanci, njihovog oblika od vrednosti atomskih masa, što je navedeno u formulaciji periodnog zakona koju je dao Mendeljejev.

Ali takve progresivne ideje, nažalost, nisu odmah našle odgovor u srcima čak ni ruskih naučnika, koji su ovu inovaciju prihvatili vrlo oprezno. I među ličnostima strane nauke, posebno u Engleskoj i Nemačkoj, Mendeljejevljev zakon našao je svoje najvatrenije protivnike. Ali vrlo brzo se situacija promijenila. Šta je bio razlog? Briljantna hrabrost velikog ruskog naučnika nešto kasnije se pojavila u svetu kao dokaz njegove briljantne sposobnosti naučnog predviđanja.

Novi elementi u hemiji

Otkriće periodnog zakona i strukture periodnog sistema koji je stvorio omogućilo je ne samo sistematizaciju supstanci, već i niz predviđanja o prisutnosti u prirodi mnogih elemenata nepoznatih u to vrijeme. Zato je Mendeljejev uspeo da primeni ono što drugi naučnici pre njega nisu mogli.

Prošlo je samo pet godina, a nagađanja su počela da se potvrđuju. Francuz Lecoq de Boisbaudran otkrio je novi metal koji je nazvao galijum. Ispostavilo se da su njegova svojstva vrlo slična eka-aluminiju koje je u teoriji predvidio Mendeljejev. Saznavši za to, predstavnici naučnog svijeta tog vremena bili su zapanjeni. Ali neverovatnim činjenicama tu nije bio kraj. Tada je Šveđanin Nilsson otkrio skandij, čiji se hipotetički analog pokazao ekabor. A blizanac eka-silicijuma bio je germanijum, koji je otkrio Winkler. Od tada je Mendeljejevljev zakon počeo da se primenjuje i dobija sve više novih pristalica.

Nove činjenice briljantne predviđanja

Tvorac je bio toliko zanesen ljepotom svoje ideje da je preuzeo na sebe neke pretpostavke, čiju su valjanost kasnije najsjajnije potvrdila praktična naučna otkrića. Na primjer, Mendeljejev je rasporedio neke tvari u svojoj tablici uopće ne u skladu s povećanjem atomskih masa. On je predvideo da se periodičnost u dubljem smislu posmatra ne samo u vezi sa povećanjem atomske težine elemenata, već i iz drugog razloga. Veliki naučnik je pretpostavio da masa elementa zavisi od količine još nekih elementarnih čestica u njegovoj strukturi.

Tako je periodični zakon na neki način potaknuo predstavnike nauke da razmišljaju o komponentama atoma. I naučnici skorog 20. veka - veka grandioznih otkrića - bili su u više navrata ubeđeni da svojstva elemenata zavise od veličine naboja atomskih jezgara i strukture njihove elektronske ljuske.

Periodično pravo i modernost

Periodični sistem, iako je ostao nepromijenjen u svojoj srži, naknadno je dopunjavan i mijenjan mnogo puta. Formirao je takozvanu nultu grupu elemenata, koja uključuje inertne gasove. Uspješno je riješen i problem smještaja rijetkih zemljanih elemenata. Ali uprkos dodacima, značaj otkrića Mendeljejevljevog periodičnog zakona u njegovoj originalnoj verziji prilično je teško precijeniti.

Kasnije, sa fenomenom radioaktivnosti, razlozi uspjeha ovakve sistematizacije, kao i periodičnost svojstava elemenata različitih supstanci, potpuno su shvaćeni. Ubrzo su svoje mjesto u ovoj tabeli našli i izotopi radioaktivnih elemenata. Osnova za klasifikaciju brojnih članova ćelije bio je atomski broj. A sredinom 20. stoljeća konačno je opravdan redoslijed rasporeda elemenata u tabeli, u zavisnosti od popunjavanja orbitala atoma elektronima koji se kreću ogromnom brzinom oko jezgra.