باز کردن مختصر جدول تناوبی سیستم تناوبی مندلیف. عناصر شیمیایی جدول تناوبی حقایق جدید آینده نگری درخشان

استقرار نظریه اتمی - مولکولی در اواخر قرن 19 - 19 با رشد سریع تعداد شناخته شده همراه بود. عناصر شیمیایی. تنها در دهه اول قرن نوزدهم، 14 عنصر جدید کشف شد. رکورددار در میان کاشفان شیمیدان انگلیسی هامفری دیوی بود که در یک سال با استفاده از الکترولیز 6 ماده ساده جدید (سدیم، پتاسیم، منیزیم، کلسیم، باریم، استرانسیوم) به دست آورد. و در سال 1830 تعداد عناصر شناخته شده به 55 رسید.

وجود چنین تعدادی از عناصر، ناهمگون از نظر خواص، شیمیدانان را متحیر کرده و مستلزم نظم و نظام مندی عناصر است. بسیاری از دانشمندان به دنبال الگوهای موجود در فهرست عناصر بودند و به پیشرفت هایی دست یافتند. ما می توانیم سه اثر مهم را برجسته کنیم که اولویت کشف قانون تناوبی توسط D.I. مندلیف.

مندلیف قانون تناوبی را در قالب اصول اساسی زیر تدوین کرد:

1. عناصری که بر اساس وزن اتمی مرتب شده اند نشان دهنده تناوب مشخصی از خواص هستند.
2. ما باید منتظر کشف اجسام ساده ناشناخته بسیار بیشتری باشیم، به عنوان مثال، عناصر مشابه Al و Si با وزن اتمی 65 - 75.
3. وزن اتمی یک عنصر را گاهی می توان با دانستن آنالوگ های آن تصحیح کرد.

برخی از قیاس ها با اندازه وزن اتم آنها آشکار می شود. اولین موضع حتی قبل از مندلیف شناخته شده بود، اما او بود که به آن خصلت یک قانون جهانی داد و بر اساس آن وجود عناصری را که هنوز کشف نشده بودند، پیش بینی کرد، وزن اتمی تعدادی از عناصر را تغییر داد و تعدادی را ترتیب داد. عناصر موجود در جدول برخلاف وزن اتمی آنها، اما مطابق با خواص آنها (عمدتاً از نظر ظرفیت). مقررات باقی مانده تنها توسط مندلیف کشف شد و نتایج منطقی قانون ادواری است. درستی این پیامدها توسط آزمایش‌های زیادی طی دو دهه بعد تأیید شد و این امکان را فراهم کرد که از قانون تناوبی به عنوان یک قانون سخت‌گیرانه طبیعت صحبت کنیم.

مندلیف با استفاده از این مفاد نسخه خود را از جدول تناوبی عناصر گردآوری کرد. اولین پیش نویس جدول عناصر در 17 فوریه (1 مارس، سبک جدید) 1869 ظاهر شد.

و در 6 مارس 1869، پروفسور منشوتکین اعلامیه رسمی در مورد کشف مندلیف در جلسه انجمن شیمی روسیه اعلام کرد.

این اعتراف در دهان دانشمند قرار گرفت: در خواب میزی می بینم که در آن همه عناصر به اندازه نیاز چیده شده اند. از خواب بیدار شدم و فوراً آن را روی یک تکه کاغذ نوشتم - فقط در یک مکان بعداً اصلاح لازم بود. چقدر همه چیز در افسانه ها ساده است! توسعه و تصحیح آن بیش از 30 سال از عمر این دانشمند طول کشید.

روند کشف قانون تناوبی آموزنده است و خود مندلیف در مورد آن چنین صحبت می کند: «این ایده به طور غیرارادی بوجود آمد که بین جرم و خواص شیمیاییباید ارتباطی وجود داشته باشد

و از آنجایی که جرم یک ماده، اگرچه مطلق نیست، بلکه فقط نسبی است، در نهایت به صورت وزن های اتمی بیان می شود، لازم است به دنبال مطابقت عملکردی بین خصوصیات فردی عناصر و وزن اتمی آنها باشیم. شما نمی توانید به دنبال چیزی بگردید، حتی قارچ یا نوعی اعتیاد، مگر با نگاه کردن و تلاش کردن.

بنابراین شروع به انتخاب کردم و روی کارتهای جداگانه عناصری با وزن اتمی و خواص اساسی آنها، عناصر مشابه و وزن اتمی مشابه نوشتم که به سرعت به این نتیجه رسیدم که خواص عناصر به طور دوره ای به وزن اتمی آنها وابسته است و در بسیاری از ابهامات شک کردم. من یک دقیقه در کلیت نتیجه گیری شک نکردم، زیرا امکان تصادف وجود ندارد.»

در اولین جدول تناوبی، به استثنای گازهای نجیب، تمام عناصر تا و از جمله کلسیم مانند جدول مدرن هستند. این را می توان از قسمتی از یک صفحه از مقاله D.I. مندلیف، حاوی جدول تناوبی عناصر.

بر اساس اصل افزایش وزن اتمی، عناصر بعدی بعد از کلسیم باید وانادیم، کروم و تیتانیوم باشند. اما مندلیف بعد از کلسیم علامت سوال گذاشت و سپس تیتانیوم را گذاشت و وزن اتمی آن را از 52 به 50 تغییر داد.

عنصر ناشناخته، که با علامت سوال نشان داده می شود، وزن اتمی A = 45، که میانگین حسابی بین وزن اتمی کلسیم و تیتانیوم است، اختصاص داده شد. سپس، بین روی و آرسنیک، مندلیف جایی برای دو عنصری که هنوز کشف نشده بودند، باقی گذاشت. علاوه بر این، او تلوریم را در مقابل ید قرار داد، اگرچه ید دوم وزن اتمی کمتری دارد. با این ترتیب عناصر، تمام ردیف های افقی جدول فقط حاوی عناصر مشابه بودند و تناوب تغییرات در ویژگی های عناصر به وضوح مشهود بود. در طی دو سال آینده، مندلیف به طور قابل توجهی سیستم عناصر را بهبود بخشید. در سال 1871، اولین نسخه از کتاب درسی دیمیتری ایوانوویچ "مبانی شیمی" منتشر شد که سیستم دوره ای را به شکل تقریباً مدرن ارائه می کرد.

در جدول، 8 گروه از عناصر تشکیل شده است، اعداد گروه نشان دهنده بالاترین ظرفیت عناصر سری هایی است که در این گروه ها گنجانده شده اند، و دوره ها به دوره های مدرن، به 12 سری تقسیم می شوند. اکنون هر دوره با یک فلز قلیایی فعال شروع می شود و با یک هالوژن غیر فلزی معمولی به پایان می رسد.نسخه دوم سیستم این امکان را برای مندلیف فراهم کرد تا وجود 4 عنصر را پیش بینی کند، بلکه 12 عنصر را به چالش بکشد و دنیای علمی را با شگفت انگیز پیش بینی کند. او ویژگی های سه عنصر ناشناخته را توصیف کرد که آنها را ekabor (ایکا در سانسکریت به معنای "یک و یکسان")، eka-aluminium و eka-سیلیکون نامید. (Gaul نام رومی باستان فرانسه است). این دانشمند موفق شد این عنصر را به شکل خالص آن جدا کرده و خواص آن را مطالعه کند. و مندلیف دید که خواص گالیوم با خواص eka-آلومینیوم که او پیش‌بینی کرد مطابقت دارد و به Lecoq de Boisbaudran گفت که چگالی گالیوم را به اشتباه اندازه‌گیری کرده است که باید به جای 4.7 گرم برابر با 5.9-6.0 گرم بر سانتی‌متر مکعب باشد. /cm3. در واقع، اندازه گیری های دقیق تر به مقدار صحیح 5.904 گرم بر سانتی متر مکعب منجر شد. شناخت نهایی قانون تناوبی D.I. مندلیف پس از سال 1886 به دست آمد، زمانی که شیمیدان آلمانی K. Winkler، با تجزیه و تحلیل سنگ معدن نقره، عنصری را به دست آورد که او آن را ژرمانیوم نامید. معلوم شد که کاسیلیکون است.

قانون تناوبی و سیستم تناوبی عناصر.

قانون تناوبی یکی از مهمترین قوانین شیمی است. مندلیف معتقد بود مشخصه اصلییک عنصر جرم اتمی آن است. بنابراین همه عناصر را به ترتیب افزایش جرم اتمی در یک ردیف قرار داد.

اگر تعدادی از عناصر را از Li تا F در نظر بگیریم، می بینیم که خواص فلزی عناصر ضعیف شده و خواص غیرفلزی افزایش می یابد. خواص عناصر در سری از Na تا Cl به طور مشابه تغییر می کند. علامت بعدی K، مانند Li و Na، یک فلز معمولی است.

بیشترین ظرفیت عناصر از I y Li به V y N (اکسیژن و فلوئور به ترتیب دارای ظرفیت ثابت II و I هستند) و از I y Na به VII y Cl افزایش می یابد. عنصر بعدی K، مانند Li و Na، دارای ظرفیت I است. در سری اکسیدها از Li2O تا N2O5 و هیدروکسیدها از LiOH تا HNO3، خواص اساسی ضعیف می شوند و خواص اسیدیتشدید می شوند. خواص اکسیدها به طور مشابه در سری از Na2O و NaOH به Cl2O7 و HClO4 تغییر می کند. اکسید پتاسیم K2O مانند اکسیدهای لیتیوم و سدیم Li2O و Na2O یک اکسید بازی است و هیدروکسید پتاسیم KOH مانند هیدروکسیدهای لیتیوم و سدیم LiOH و NaOH یک باز معمولی است.

شکل و خواص نافلزات به طور مشابه از CH4 به HF و از SiH4 به HCl تغییر می کند.

این ویژگی از خواص عناصر و ترکیبات آنها که با افزایش جرم اتمی عناصر مشاهده می شود، تغییر دوره ای نامیده می شود. خواص تمام عناصر شیمیایی با افزایش جرم اتمی به صورت دوره ای تغییر می کند.

این تغییر دوره ای را وابستگی دوره ای خواص عناصر و ترکیبات آنها به جرم اتمی می نامند.

بنابراین D.I. مندلیف قانونی را که کشف کرد به شرح زیر تدوین کرد:

· خواص عناصر و همچنین شکل ها و خواص ترکیبات عناصر به طور دوره ای به جرم اتمی عناصر وابسته است.

مندلیف دوره های عناصر را یکی زیر دیگری مرتب کرد و در نتیجه جدول تناوبی عناصر را تهیه کرد.

او گفت که جدول عناصر نه تنها ثمره کار خودش، بلکه ثمره تلاش بسیاری از شیمیدانان است که در میان آنها به ویژه به «تقویت‌کنندگان قانون تناوبی» اشاره کرد که عناصری را که او پیش‌بینی کرده بود، کشف کردند.

ایجاد یک جدول مدرن مستلزم سالها کار سخت هزاران و هزاران شیمیدان و فیزیکدان بود. اگر مندلیف امروز زنده بود، با نگاهی به جدول عناصر مدرن، می‌توانست سخنان شیمی‌دان انگلیسی جی دبلیو ملور، نویسنده دایره‌المعارف کلاسیک 16 جلدی در مورد مواد معدنی و غیرآلی را تکرار کند. شیمی نظری. او پس از پایان کار خود در سال 1937، پس از 15 سال کار، با سپاس در صفحه عنوان نوشت: «تقدیم به سربازان ارتش عظیمی از شیمیدانان. نامشان فراموش شد آثارشان ماندگار شد...

سیستم تناوبی یک طبقه بندی از عناصر شیمیایی است که وابستگی خواص مختلف عناصر را به بار هسته اتم مشخص می کند. سیستم بیان گرافیکی قانون تناوبی است. تا اکتبر 2009، 117 عنصر شیمیایی شناخته شده است (با شماره سریال 1 تا 116 و 118)، که 94 مورد در طبیعت یافت می شوند (برخی فقط در مقادیر کم). بقیه 23 به طور مصنوعی در نتیجه واکنش های هسته ای به دست آمد - این فرآیند تبدیل هسته های اتمی است که در طول تعامل آنها با ذرات بنیادی، پرتوهای گاما و با یکدیگر رخ می دهد، که معمولا منجر به آزاد شدن مقادیر عظیم انرژی می شود. 112 عنصر اول دارای نام های دائمی و بقیه دارای نام های موقت هستند.

کشف عنصر 112 (سنگین ترین عنصر رسمی) توسط اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی به رسمیت شناخته شده است.

پایدارترین ایزوتوپ شناخته شده این عنصر دارای نیمه عمر 34 ثانیه است. در آغاز ژوئن 2009، نام غیر رسمی ununbium را یدک می کشد؛ اولین بار در فوریه 1996 در شتاب دهنده یون سنگین در موسسه یون سنگین در دارمشتات سنتز شد. کاشفان شش ماه فرصت دارند تا نام رسمی جدیدی را برای اضافه کردن به جدول پیشنهاد دهند (آنها قبلاً Wickhausius، Helmholtzius، Venusius، Frischius، Strassmannius و Heisenbergius را پیشنهاد کرده اند). در حال حاضر، عناصر فرااورانی با اعداد 113-116 و 118 که در موسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای در دوبنا به دست آمده‌اند، شناخته شده‌اند، اما هنوز رسما به رسمیت شناخته نشده‌اند. 3 شکل از جدول تناوبی رایج تر از سایرین است: "کوتاه" (دوره کوتاه)، "طولانی" (طولانی مدت) و "فوق طولانی". در نسخه "فوق العاده طولانی"، هر نقطه دقیقاً یک خط را اشغال می کند. در نسخه طولانی، لانتانیدها (خانواده ای از 14 عنصر شیمیایی با شماره سریال 58-71، واقع در دوره VI سیستم) و اکتینیدها (خانواده ای از عناصر شیمیایی رادیواکتیو متشکل از اکتینیم و 14 عنصر مشابه آن در خواص شیمیایی آنها) از جدول کلی حذف شده و آن را فشرده تر می کند. در فرم "کوتاه" ضبط، علاوه بر این، دوره چهارم و بعدی هر کدام 2 خط را اشغال می کنند. نمادهای عناصر زیرگروه اصلی و فرعی نسبت به لبه های مختلف سلول ها در یک راستا قرار دارند. شکل کوتاه جدول، شامل هشت گروه از عناصر، به طور رسمی توسط IUPAC در سال 1989 کنار گذاشته شد. با وجود توصیه به استفاده از فرم بلند، فرم کوتاه همچنان ادامه داشت تعداد زیادیحتی پس از این زمان، کتاب های مرجع و راهنماهای روسی. از ادبیات خارجی مدرن، فرم کوتاه کاملاً حذف شده است و به جای آن از فرم بلند استفاده می شود. برخی از محققان این وضعیت را از جمله با فشردگی عقلانی ظاهری شکل کوتاه جدول و همچنین با تفکر کلیشه ای و عدم درک اطلاعات مدرن (بین المللی) مرتبط می دانند.

در سال 1969، تئودور سیبورگ یک جدول تناوبی گسترده از عناصر را پیشنهاد کرد. نیلز بور شکل نردبانی (هرمی) جدول تناوبی را توسعه داد.

روش های بسیار دیگری برای نمایش گرافیکی، به ندرت یا اصلاً استفاده نشده، اما بسیار اصلی وجود دارد قانون دوره ای. امروزه چندین صد نسخه از جدول وجود دارد و دانشمندان دائماً گزینه های جدیدی را ارائه می دهند.

قانون ادواری و دلیل آن

قانون تناوبی این امکان را فراهم می کند که حجم عظیمی از اطلاعات علمی در شیمی را نظام مند و تعمیم دهد. این عملکرد قانون معمولاً یکپارچه نامیده می شود. به ویژه به وضوح در ساختار علمی و مطالب آموزشیعلم شیمی.

آکادمیک A.E. Fersman گفت که این سیستم تمام شیمی را در یک ارتباط فضایی، زمانی، ژنتیکی و انرژی واحد متحد کرد.

نقش یکپارچه قانون تناوبی نیز در این واقعیت آشکار شد که برخی از داده ها در مورد عناصری که ظاهراً از آنها خارج شده بودند. الگوهای عمومی، هم توسط خود نویسنده و هم توسط پیروانش بررسی و روشن شد.

این با ویژگی های بریلیم اتفاق افتاد. قبل از کار مندلیف، به دلیل شباهت به اصطلاح مورب آلومینیوم، آنالوگ سه ظرفیتی آلومینیوم در نظر گرفته می شد. بنابراین، در دوره دوم دو عنصر سه ظرفیتی وجود داشت و نه یک عنصر دو ظرفیتی. در این مرحله بود که مندلیف به اشتباهی در تحقیق در مورد خواص بریلیم مشکوک شد؛ او کار شیمیدان روسی Avdeev را پیدا کرد که استدلال می کرد بریلیم دو ظرفیتی است و وزن اتمی آن 9 است. کار آودیف مورد توجه قرار نگرفت. دنیای علمی، نویسنده زود درگذشت، ظاهراً با ترکیبات بسیار سمی بریلیم مسموم شده بود. نتایج تحقیقات آودیف به لطف قانون تناوبی در علم ایجاد شد.

چنین تغییرات و اصلاحاتی در مقادیر وزن و ظرفیت اتمی توسط مندلیف برای نه عنصر دیگر (In، V، Th، U، La، Ce و سه لانتانید دیگر) انجام شد.

برای ده عنصر دیگر، فقط وزن اتمی تصحیح شد. و تمام این شفاف سازی ها متعاقباً به صورت تجربی تأیید شد.

عملکرد پیش بینی کننده (پیش بینی کننده) قانون تناوبی در کشف عناصر ناشناخته با شماره های سریال 21، 31 و 32 قابل توجه ترین تأیید را دریافت کرد.

وجود آنها ابتدا به طور شهودی پیش بینی شد، اما با تشکیل سیستم، مندلیف توانست خواص آنها را با دقت بالایی محاسبه کند. خوب داستان معروفکشف اسکاندیم، گالیم و ژرمانیوم پیروزی کشف مندلیف بود. او تمام پیش بینی های خود را بر اساس قانون جهانی طبیعت که خودش کشف کرده بود انجام داد.

مندلیف در مجموع دوازده عنصر را پیش بینی کرد. مندلیف از همان ابتدا اشاره کرد که قانون نه تنها خواص خود عناصر شیمیایی، بلکه بسیاری از ترکیبات آنها را نیز توصیف می کند. برای تایید این موضوع کافی است به مثال زیر اشاره کنیم. از سال 1929، زمانی که آکادمیک P. L. Kapitsa برای اولین بار رسانایی غیرفلزی ژرمانیوم را کشف کرد، توسعه مطالعه نیمه هادی ها در تمام کشورهای جهان آغاز شد.

بلافاصله مشخص شد که عناصر با چنین ویژگی هایی زیر گروه اصلی گروه IV را اشغال می کنند.

با گذشت زمان، این درک به دست آمد که خواص نیمه هادی باید تا حد زیادی توسط ترکیبات عناصر واقع در دوره هایی به همان اندازه دور از این گروه (مثلاً با فرمول کلینوع AzB).

این بلافاصله جستجو برای نیمه هادی های جدید عملا مهم را هدفمند و قابل پیش بینی کرد. تقریباً تمام وسایل الکترونیکی مدرن مبتنی بر چنین اتصالاتی هستند.

توجه به این نکته مهم است که پیش بینی ها در داخل جدول تناوبیحتی پس از شناسایی عمومی آن ساخته شد. در سال 1913

موزلی کشف کرد که طول موج اشعه ایکسکه از آنتی کاتدهای ساخته شده از عناصر مختلف به دست می آیند، به طور طبیعی بسته به شماره سریالی که به طور معمول به عناصر در جدول تناوبی اختصاص داده می شود، تغییر می کند. آزمایش تأیید کرد که شماره سریال یک عنصر معنای فیزیکی مستقیم دارد.

فقط بعداً شماره های سریال مربوط به مقدار بار مثبت هسته بودند. اما قانون موزلی این امکان را به وجود آورد که بلافاصله تعداد عناصر در دوره ها را به صورت تجربی تأیید کرد و همزمان مکان های هافنیوم (شماره 72) و رنیم (شماره 75) را که تا آن زمان هنوز کشف نشده بودند، پیش بینی کرد.

برای مدت طولانی بحث وجود داشت: تخصیص گازهای بی اثر به یک گروه صفر مستقل از عناصر یا در نظر گرفتن آنها به عنوان زیر گروه اصلی گروه هشتم.

بر اساس موقعیت عناصر در جدول تناوبی، شیمیدانان نظری به رهبری لینوس پاولینگ مدتهاست که در غیرفعال بودن کامل شیمیایی گازهای نجیب تردید دارند و مستقیماً به پایداری احتمالی فلوریدها و اکسیدهای آنها اشاره می کنند.

اما تنها در سال 1962، نیل بارتلت شیمیدان آمریکایی اولین کسی بود که واکنش هگزا فلوراید پلاتین را با اکسیژن در معمولی ترین شرایط انجام داد و زنون هگزافلوئوروپلاتینات XePtF^ را به دست آورد، و به دنبال آن ترکیبات گاز دیگری که اکنون به درستی نجیب نامیده می شوند تا بی اثر. .

در اینجا خواننده اطلاعاتی در مورد یکی از مهمترین قوانین کشف شده توسط انسان در زمینه علمی - قانون تناوبی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف - پیدا می کند. شما با اهمیت و تأثیر آن بر شیمی آشنا خواهید شد و در نظر خواهید گرفت مقررات عمومی، مشخصات و جزئیات قانون تناوبی، تاریخچه کشف و احکام اصلی.

قانون تناوبی چیست؟

قانون تناوبی است قانون طبیعیماهیت اساسی، که برای اولین بار توسط D.I. مندلیف در سال 1869 کشف شد، و خود کشف از طریق مقایسه خواص برخی عناصر شیمیایی و مقادیر جرم اتمی شناخته شده در آن زمان رخ داد.

مندلیف استدلال کرد که طبق قانون او، اجسام ساده و پیچیده و ترکیبات مختلف عناصر به نوع تناوبی آنها و وزن اتم آنها بستگی دارد.

قانون تناوبی در نوع خود بی نظیر است و این به این دلیل است که بر خلاف سایر قوانین اساسی طبیعت و جهان با معادلات ریاضی بیان نمی شود. از نظر گرافیکی، بیان خود را در جدول تناوبی عناصر شیمیایی پیدا می کند.

تاریخچه کشف

کشف قانون تناوبی در سال 1869 اتفاق افتاد، اما تلاش‌ها برای نظام‌بندی تمام عناصر x-th شناخته شده مدت‌ها قبل از آن آغاز شد.

اولین تلاش برای ایجاد چنین سیستمی توسط I. V. Debereiner در سال 1829 انجام شد. او تمام عناصر شیمیایی شناخته شده خود را به سه گانه طبقه بندی کرد که با نزدیکی نیمی از مجموع جرم های اتمی موجود در این گروه از سه جزء به یکدیگر مرتبط هستند. . پس از Debereiner، تلاش شد تا جدول منحصر به فردی از طبقه بندی عناصر توسط A. de Chancourtois ایجاد شود؛ او سیستم خود را "مارپیچ زمینی" نامید و پس از او اکتاو Newlands توسط جان نیولندز گردآوری شد. در سال 1864، تقریباً به طور همزمان، ویلیام اولدینگ و لوتار مایر جداول ایجاد شده مستقل از یکدیگر را منتشر کردند.

قانون ادواری در 8 مارس 1869 برای بررسی به جامعه علمی ارائه شد و این اتفاق در جلسه انجمن روسیه رخ داد. دیمیتری ایوانوویچ مندلیف کشف خود را در حضور همه اعلام کرد و در همان سال کتاب درسی مندلیف "مبانی شیمی" منتشر شد که در آن جدول تناوبی ایجاد شده توسط او برای اولین بار نشان داده شد. یک سال بعد، در سال 1870، او مقاله ای نوشت و آن را به انجمن شیمی روسیه ارائه کرد، جایی که مفهوم قانون دوره ای برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1871، مندلیف در مقاله معروف خود در مورد قانون تناوبی عناصر شیمیایی شرح جامعی از مفهوم خود ارائه کرد.

سهم ارزشمندی در توسعه علم شیمی

اهمیت قانون تناوبی برای جامعه علمی در سراسر جهان بسیار زیاد است. این به دلیل این واقعیت است که کشف آن انگیزه قدرتمندی برای توسعه شیمی و سایر علوم طبیعی، به عنوان مثال، فیزیک و زیست شناسی ایجاد کرد. رابطه بین عناصر و خصوصیات شیمیایی و فیزیکی کیفی آنها باز بود؛ این امر همچنین امکان درک ماهیت ساخت همه عناصر بر اساس یک اصل را فراهم کرد و باعث شکل‌گیری مدرن مفاهیم در مورد عناصر شیمیایی، برای عینیت بخشیدن به دانش شد. از مواد با ساختار پیچیده و ساده

استفاده از قانون تناوبی حل مشکل پیش بینی شیمیایی و تعیین دلیل رفتار عناصر شیمیایی شناخته شده را ممکن کرد. فیزیک اتمی، از جمله انرژی هسته ای، در نتیجه همین قانون ممکن شد. این علوم به نوبه خود امکان گسترش افق های جوهره این قانون و تعمیق درک آن را فراهم کردند.

خواص شیمیایی عناصر جدول تناوبی

در اصل، عناصر شیمیایی با ویژگی های ذاتی آنها در حالت یک اتم یا یون آزاد، حل شده یا هیدراته، در یک ماده ساده و به شکلی که ترکیبات متعدد آنها می توانند تشکیل دهند، به هم متصل می شوند. با این حال، این ویژگی ها معمولاً از دو پدیده تشکیل شده است: ویژگی های مشخصه یک اتم در حالت آزاد و یک ماده ساده. انواع مختلفی از این نوع خواص وجود دارد، اما مهمترین آنها عبارتند از:

یونیزاسیون اتمی و انرژی آن، بسته به موقعیت عنصر در جدول، عدد ترتیبی آن.
میل انرژی یک اتم و یک الکترون، که مانند یونیزاسیون اتمی، به مکان عنصر در جدول تناوبی.
الکترونگاتیوی یک اتم که مقدار ثابتی ندارد، اما بسته به عوامل مختلف می تواند تغییر کند.
شعاع اتم ها و یون ها - در اینجا، به عنوان یک قاعده، از داده های تجربی استفاده می شود که با ماهیت موجی الکترون ها در حالت حرکت همراه است.
اتمیزه کردن مواد ساده - توصیفی از قابلیت های واکنش پذیری یک عنصر.
حالت های اکسیداسیون یک ویژگی رسمی هستند، اما به عنوان یکی از مهمترین ویژگی های یک عنصر ظاهر می شوند.
پتانسیل اکسیداسیون برای مواد ساده اندازه گیری و نشانه ای از پتانسیل یک ماده برای عمل در محلول های آبی و همچنین سطح تجلی خواص اکسیداسیون و کاهش است.

تناوب عناصر نوع داخلی و ثانویه

قانون تناوبی درک دیگری از مؤلفه مهم طبیعت - تناوب درونی و ثانویه را ارائه می دهد. زمینه های تحصیلی فوق خواص اتمیدر واقع، بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که ممکن است فکر کنید. این به دلیل این واقعیت است که عناصر s, p, d جدول بسته به موقعیت خود در دوره (تناوب داخلی) و گروه (دوره ثانویه) ویژگی های کیفی خود را تغییر می دهند. به عنوان مثال، فرآیند داخلی انتقال عنصر s از گروه اول به عنصر هشتم به عنصر p با حداقل و حداکثر نقاط روی منحنی خط انرژی اتم یونیزه شده همراه است. این پدیده ناپایداری داخلی تناوب تغییرات در خواص یک اتم را با توجه به موقعیت آن در دوره نشان می دهد.

نتایج

اکنون خواننده درک و تعریف روشنی از چیستی قانون تناوبی مندلیف دارد، به اهمیت آن برای انسان و پیشرفت علوم مختلف پی می برد و ایده ای از مقررات مدرن آن و تاریخچه کشف آن دارد.

انشا

تاریخچه کشف و تأیید قانون تناوبی توسط D.I. مندلیف"

سن پترزبورگ 2007

معرفی

قانون تناوبی D.I. مندلیف یک قانون اساسی است که تغییر دوره ای را در خواص عناصر شیمیایی بسته به افزایش بار هسته اتم های آنها ایجاد می کند. افتتاح شده توسط D.I. مندلیف در فوریه 1869. هنگام مقایسه خواص همه عناصر شناخته شده در آن زمان و مقادیر جرم اتمی آنها (وزن). مندلیف برای اولین بار در نوامبر 1870 از اصطلاح "قانون تناوبی" استفاده کرد و در اکتبر 1871 فرمول نهایی قانون تناوبی را ارائه کرد: "... خواص عناصر و بنابراین خواص اجسام ساده و پیچیده ای که آنها تشکیل می دهند. به طور دوره ای به وزن اتمی خود وابسته هستند. بیان گرافیکی (جدولی) قانون تناوبی، سیستم تناوبی عناصر است که توسط مندلیف توسعه یافته است.

1. تلاش دانشمندان دیگر برای استخراج قانون تناوبی

سیستم تناوبی یا طبقه بندی دوره ای عناصر برای توسعه شیمی معدنی در نیمه دوم قرن نوزدهم اهمیت زیادی داشت. این اهمیت در حال حاضر بسیار زیاد است، زیرا خود سیستم، در نتیجه مطالعه مسائل ساختار ماده، به تدریج به درجه ای از عقلانیت دست یافت که تنها با دانستن وزن های اتمی نمی توان به آن دست یافت. گذار از نظم تجربی به قانون، هدف نهایی هر نظریه علمی است.

جستجو برای مبنای طبقه بندی طبیعی عناصر شیمیایی و سیستم بندی آنها مدت ها قبل از کشف قانون تناوبی آغاز شد. مشکلات پیش روی دانشمندان علوم طبیعی که اولین کسانی بودند که در این زمینه کار کردند، ناشی از کمبود داده های تجربی بود: اوایل XIX V. تعداد عناصر شیمیایی شناخته شده هنوز خیلی کم بود و مقادیر پذیرفته شده جرم اتمی بسیاری از عناصر نادرست بود.

جدا از تلاش های لاووازیه و مکتب او برای طبقه بندی عناصر بر اساس معیار قیاس در رفتار شیمیایی، اولین تلاش برای طبقه بندی دوره ای عناصر متعلق به دوبراینر است.

سه‌گانه‌های دوبراینر و اولین سیستم‌های عناصر

در سال 1829، شیمیدان آلمانی I. Döbereiner تلاش کرد تا عناصر را سیستماتیک کند. او متوجه شد که برخی از عناصر با ویژگی های مشابه را می توان در گروه های سه تایی ترکیب کرد که آنها را سه گانه نامید: Li–Na–K; Ca–Sr–Ba; S–Se–Te; P–As–Sb; Cl–Br–I.

اصل پیشنهاد قانون سه گانهدوبراینر این بود که جرم اتمی عنصر میانی سه گانه نزدیک به نصف مجموع (میانگین حسابی) جرم اتمی دو عنصر افراطی سه گانه است. اگرچه دوبراینر، به طور طبیعی، موفق به شکستن تمام عناصر شناخته شده به سه گانه نشد، اما قانون سه گانه به وضوح وجود رابطه ای بین جرم اتمی و خواص عناصر و ترکیبات آنها را نشان می دهد. تمام تلاش‌های بعدی برای سیستم‌سازی مبتنی بر قرار دادن عناصر مطابق با جرم اتمی آنها بود.

ایده های دوبراینر توسط L. Gmelin ایجاد شد که نشان داد رابطه بین خواص عناصر و جرم اتمی آنها بسیار پیچیده تر از سه گانه است. در سال 1843، Gmelin جدولی را منتشر کرد که در آن عناصر شیمیایی مشابه در گروه‌هایی به ترتیب وزن‌های متصل (معادل) مرتب شده بودند. عناصر از سه تایی و همچنین تترادها و پنتاها (گروه های چهار و پنج عنصری) تشکیل شده بودند و الکترونگاتیوی عناصر جدول به آرامی از بالا به پایین تغییر می کرد.

در دهه 1850 M. von Pettenkofer و J. Dumas به اصطلاح پیشنهاد کردند. سیستم های دیفرانسیل، با هدف شناسایی الگوهای کلی در تغییرات وزن اتمی عناصر، که توسط شیمیدانان آلمانی A. Strecker و G. Chermak به تفصیل توسعه داده شد.

در اوایل دهه 60 قرن نوزدهم. چندین اثر ظاهر شد که بلافاصله قبل از قانون تناوبی بود.

اسپیرال د شانکورتوا

A. de Chancourtois تمام عناصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان را در یک توالی افزایش جرم اتمی مرتب کرد و سری حاصل را در امتداد خطی که از قاعده آن با زاویه 45 درجه نسبت به صفحه سیلندر خارج می شود، به سطح استوانه اعمال کرد. پایه (به اصطلاح مارپیچ زمین). هنگام باز کردن سطح استوانه، مشخص شد که در خطوط عمودی موازی با محور سیلندر، عناصر شیمیایی با خواص مشابه وجود دارد. بنابراین، لیتیوم، سدیم، پتاسیم در یک عمودی سقوط کرد. بریلیم، منیزیم، کلسیم؛ اکسیژن، گوگرد، سلنیوم، تلوریم و غیره نقطه ضعف مارپیچ د شانکورتوا این واقعیت بود که در همان خط با افراد نزدیک به روش خود طبیعت شیمیاییعناصر همچنین عناصری با رفتار شیمیایی کاملاً متفاوت بودند. منگنز در گروه فلزات قلیایی قرار گرفت و تیتانیوم که هیچ وجه اشتراکی با آنها نداشت در گروه اکسیژن و گوگرد قرار گرفت.

جدول نیولندز

دانشمند انگلیسی J. Newlands در سال 1864 جدولی از عناصر را منتشر کرد که منعکس کننده پیشنهاد او بود قانون اکتاوها. نیولندز نشان داد که در یک سری از عناصر که به ترتیب وزن اتمی مرتب شده اند، خواص عنصر هشتم مشابه خواص عنصر اول است. نیولندز سعی کرد به این وابستگی، که در واقع برای عناصر سبک رخ می دهد، یک ویژگی جهانی بدهد. در جدول او، عناصر مشابه در ردیف های افقی قرار داشتند، اما در همان ردیف اغلب عناصر کاملاً متفاوت از نظر خصوصیات وجود داشت. علاوه بر این، نیولندز مجبور شد دو عنصر را در برخی سلول‌ها قرار دهد. در نهایت، جدول حاوی هیچ صندلی خالی نبود. در نتیجه قانون اکتاوها با شک و تردید شدید پذیرفته شد.

میزهای Odling و Meyer

در همان سال 1864، اولین جدول شیمیدان آلمانی ال. مایر ظاهر شد. این شامل 28 عنصر است که در شش ستون با توجه به ظرفیت آنها مرتب شده اند. مایر عمداً تعداد عناصر جدول را محدود کرد تا بر تغییر منظم (مشابه سه‌گانه‌های دوبراینر) در جرم اتمی در مجموعه‌ای از عناصر مشابه تأکید کند.

در سال 1870، مایر اثری حاوی جدول جدیدی با عنوان "ماهیت عناصر به عنوان تابعی از وزن اتمی آنها" منتشر کرد که از 9 ستون عمودی تشکیل شده بود. عناصر مشابه در ردیف های افقی جدول قرار داشتند. مایر تعدادی سلول را خالی گذاشت. این جدول با نموداری از وابستگی حجم اتمی یک عنصر به وزن اتمی همراه بود که دارای شکل دندانه اره ای مشخصی است که کاملاً بیانگر اصطلاح "تناوبی" است که قبلاً توسط مندلیف در آن زمان پیشنهاد شده بود.

2. آنچه قبل از روز کشف بزرگ انجام شد

پیش نیازهای کشف قانون تناوبی را باید در کتاب D.I. مندلیف (از این پس D.I.) "مبانی شیمی". فصل های اول قسمت دوم این کتاب توسط D.I. در آغاز سال 1869 نوشت. فصل اول به سدیم، دوم - به آنالوگ های آن، سوم - به ظرفیت گرمایی، فصل چهارم - به فلزات قلیایی خاکی اختصاص داشت. تا روزی که قانون تناوبی کشف شد (17 فوریه 1869)، او احتمالاً قبلاً مسئله رابطه بین عناصر قطبی متضاد مانند فلزات قلیایی و هالیدها را که از نظر اتمی (ظرفیت) به یکدیگر نزدیک بودند، طرح کرده بود. ) و همچنین سوال در مورد رابطه بین خود فلزات قلیایی از نظر وزن اتمی آنها. او همچنین به این مسئله نزدیک شد که دو گروه از عناصر قطبی-مقابل را با توجه به وزن اتمی اعضایشان کنار هم قرار داده و مقایسه کند که در واقع به معنای کنار گذاشتن اصل توزیع عناصر بر اساس اتمی آنها و حرکت به سمت اصل آنها بود. توزیع بر اساس وزن اتمی این انتقال مقدمه ای برای کشف قانون تناوبی نبود، بلکه آغاز خود کشف بود

در آغاز سال 1869، بخش قابل توجهی از عناصر به گروه‌ها و خانواده‌های طبیعی جداگانه بر اساس خواص شیمیایی مشترک ترکیب شدند. در کنار این، بخش دیگری از آنها پراکنده بودند، عناصر فردی منزوی که در گروه های خاصی متحد نشده بودند. موارد زیر به طور محکم در نظر گرفته شد:

- گروهی از فلزات قلیایی - لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم و سزیم.

- گروهی از فلزات قلیایی خاکی - کلسیم، استرانسیم و باریم.

- گروه اکسیژن - اکسیژن، گوگرد، سلنیوم و تلوریم؛

– گروه نیتروژن – نیتروژن، فسفر، آرسنیک و آنتیموان. علاوه بر این، بیسموت اغلب در اینجا اضافه می شد و وانادیوم به عنوان آنالوگ ناقص نیتروژن و آرسنیک در نظر گرفته می شد.

- گروه کربن - کربن، سیلیکون و قلع، و تیتانیوم و زیرکونیوم به عنوان آنالوگ های ناقص سیلیکون و قلع در نظر گرفته شدند.

- گروهی از هالوژن ها (هالوژن ها) - فلوئور، کلر، برم و ید؛

- گروه مس - مس و نقره؛

– گروه روی – روی و کادمیوم

- خانواده آهن - آهن، کبالت، نیکل، منگنز و کروم؛

– خانواده فلزات پلاتین – پلاتین، اسمیم، ایریدیوم، پالادیوم، روتنیم و رودیم.

وضعیت با عناصری که می‌توان آن‌ها را در گروه‌ها یا خانواده‌های مختلف طبقه‌بندی کرد، پیچیده‌تر بود:

- سرب، جیوه، منیزیم، طلا، بور، هیدروژن، آلومینیوم، تالیم، مولیبدن، تنگستن.

علاوه بر این، تعدادی از عناصر شناخته شده بودند که خواص آنها هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته بود:

- خانواده عناصر خاکی کمیاب - ایتریم، اربیوم، سریم، لانتانیم و دیدیمیم.

- نیوبیم و تانتالیوم؛

- بریلیم؛

3. روز کشف بزرگ

DI. دانشمندی همه کاره بود مدتها بود که علاقه زیادی به سوالات داشت و کشاورزی. او از نزدیک در فعالیت های Volny شرکت کرد جامعه اقتصادیدر سن پترزبورگ (VEO)، که او یکی از اعضای آن بود. VEO تولید پنیر آرتل را در تعدادی از استان های شمالی سازماندهی کرد. یکی از مبتکران این ابتکار N.V. ورشچاگین. در پایان سال 1868، یعنی. در حالی که D.I. موضوع را تمام کرد 2 از کتاب خود، ورشچاگین با درخواست برای فرستادن یکی از اعضای انجمن به منظور بررسی کار لبنیات پنیر آرتل در محل، به VEO مراجعه کرد. رضایت از این نوع سفر توسط D.I. در دسامبر 1868، او تعدادی از کارخانه های لبنی پنیر آرتل را در استان Tver مورد بررسی قرار داد. برای تکمیل معاینه به یک سفر کاری اضافی نیاز بود. حرکت دقیقاً برای 17 فوریه 1869 برنامه ریزی شده بود.

رابرت بویل در کار خود در سال 1668 فهرستی از عناصر شیمیایی تجزیه ناپذیر ارائه کرد. در آن زمان فقط پانزده نفر بودند. در عین حال، دانشمند ادعا نکرد که غیر از عناصری که فهرست کرده است دیگر وجود ندارند و سؤال کمیت آنها همچنان باز است.

صد سال بعد، شیمیدان فرانسوی Antoine Lavoisier فهرست جدیدی از عناصر شناخته شده برای علم تهیه کرد. ثبت او شامل 35 بود مواد شیمیایی، که 23 مورد متعاقباً به عنوان آن عناصر بسیار تجزیه ناپذیر شناخته شدند.

جستجو برای عناصر جدید توسط شیمیدانان در سراسر جهان انجام شد و با موفقیت پیشرفت کرد. شیمیدان روسی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف نقش تعیین کننده ای در این موضوع داشت: او بود که ایده امکان رابطه بین جرم اتمی عناصر و جایگاه آنها در "سلسله مراتب" را مطرح کرد. به قول خودش، «ما باید به دنبال تطابق بین خصوصیات فردی عناصر و وزن اتمی آنها باشیم».

با مقایسه عناصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان، مندلیف، پس از کار عظیم، سرانجام این وابستگی، یک ارتباط طبیعی کلی بین عناصر منفرد را کشف کرد، که در آن آنها به عنوان یک کل واحد ظاهر می شوند، جایی که خواص هر عنصر چیزی نیست که به خودی خود وجود داشته باشد. ، اما به صورت دوره ای و به طور منظم یک پدیده تکرار شونده است.

بنابراین در فوریه 1869 فرموله شد قانون دوره ای مندلیف. در همان سال در 15 اسفند گزارشی که توسط D.I. مندلیف با عنوان "رابطه خواص با وزن اتمی عناصر" توسط N.A. منشوتکین در نشست انجمن شیمی روسیه.

در همان سال، این نشریه در مجله آلمانی "Zeitschrift für Chemie" و در سال 1871 در مجله "Annalen der Chemie" انتشار مفصلی توسط D.I. مندلیف، اختصاص داده شده به کشف خود - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (الگوی دوره ای عناصر شیمیایی).

ایجاد جدول تناوبی

علیرغم این واقعیت که مندلیف این ایده را در مدت زمان نسبتاً کوتاهی شکل داد، اما نتوانست نتیجه گیری های خود را برای مدت طولانی رسمی کند. برای او مهم بود که ایده خود را در قالب یک تعمیم روشن، یک سیستم سختگیرانه و بصری ارائه دهد. همانطور که خود دی.آی یک بار گفته بود. مندلیف در گفتگو با پروفسور A.A. اینوسترانتسف: "همه چیز در ذهن من جمع شد، اما نمی توانم آن را در یک جدول بیان کنم."

به گفته زندگی نامه نویسان، پس از این گفتگو، دانشمند به مدت سه روز و سه شب بدون اینکه به رختخواب برود، روی ایجاد جدول کار کرد. او گزینه های مختلفی را طی کرد که در آن عناصر می توانستند با هم ترکیب شوند تا در یک جدول سازماندهی شوند. کار همچنین به دلیل این واقعیت پیچیده بود که در زمان ایجاد جدول تناوبی، همه عناصر شیمیایی برای علم شناخته شده نبودند.

در سال‌های 1869-1871، مندلیف به توسعه ایده‌های تناوبی که توسط جامعه علمی مطرح و پذیرفته شده بود، ادامه داد. یکی از مراحل معرفی مفهوم مکان یک عنصر در جدول تناوبی به عنوان مجموعه ای از خواص آن در مقایسه با ویژگی های عناصر دیگر بود.

بر این اساس و همچنین با تکیه بر نتایج به دست آمده در طول مطالعه توالی تغییرات اکسیدهای تشکیل دهنده شیشه بود که مندلیف مقادیر جرم اتمی 9 عنصر از جمله بریلیم، ایندیم، اورانیوم و اورانیوم را تصحیح کرد. دیگران.

در طول کار D.I. مندلیف به دنبال پر کردن خانه های خالی جدولی بود که جمع آوری کرده بود. در نتیجه، او در سال 1870 کشف عناصر ناشناخته برای علم در آن زمان را پیش بینی کرد. مندلیف جرم های اتمی را محاسبه کرد و خواص سه عنصری را که در آن زمان هنوز کشف نشده بود توصیف کرد:

"ekaaaluminium" - کشف شده در سال 1875، به نام گالیوم،
"ekabora" - کشف شده در سال 1879، به نام scandium،
"exasilicon" - کشف شده در سال 1885، به نام ژرمانیوم.

پیش‌بینی‌های بعدی او کشف هشت عنصر دیگر از جمله پلونیوم (کشف در 1898)، استاتین (کشف در 1942-1943)، تکنسیوم (کشف در 1937)، رنیم (کشف شده در سال 1925) و فرانسه (کشف در سال 1939) بود. .

در سال 1900، دیمیتری ایوانوویچ مندلیف و ویلیام رمزی به این نتیجه رسیدند که لازم است عناصر یک گروه ویژه و صفر در جدول تناوبی گنجانده شوند. امروزه این عناصر را گازهای نجیب می نامند (قبل از سال 1962 به این گازها گازهای نجیب می گفتند).

اصل سازماندهی جدول تناوبی

در جدول خود D.I. مندلیف عناصر شیمیایی را در ردیف‌هایی به ترتیب افزایش جرم مرتب کرد و طول ردیف‌ها را طوری انتخاب کرد که عناصر شیمیایی در یک ستون دارای خواص شیمیایی مشابهی باشند.

گازهای نجیب - هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون - تمایلی به واکنش با عناصر دیگر ندارند و فعالیت شیمیایی پایینی از خود نشان می دهند و بنابراین در ستون سمت راست قرار دارند.

در مقابل، عناصر ستون سمت چپ - لیتیوم، سدیم، پتاسیم و دیگران - به شدت با مواد دیگر واکنش نشان می دهند، فرآیند انفجاری است. عناصر در ستون های دیگر جدول به طور مشابه رفتار می کنند - در یک ستون این ویژگی ها مشابه هستند، اما هنگام جابجایی از یک ستون به ستون دیگر متفاوت هستند.

جدول تناوبی در اولین نسخه خود به سادگی وضعیت موجود در طبیعت را منعکس می کرد. در ابتدا، جدول به هیچ وجه توضیح نداد که چرا باید چنین باشد. و فقط با ظاهر مکانیک کوانتومیمعنای واقعی چیدمان عناصر در جدول تناوبی مشخص شد.

عناصر شیمیایی تا اورانیوم (شامل 92 پروتون و 92 الکترون) در طبیعت یافت می شود. با شروع با شماره 93 عناصر مصنوعی در شرایط آزمایشگاهی ایجاد می شوند.

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

اداره آموزش و پرورش اداره Tver

موسسه آموزشی شهرداری

"عصر (شیفت) مدرسه جامعشماره 2 اینچ Tver

مسابقه انشا دانش آموزی "کروگوزور"

چکیده با موضوع:

تاریخچه کشف قانون تناوبی و جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط دیمیتری ایوانوویچ مندلیف

دانشجوی گروه هشتم مؤسسه آموزشی شهری VSOSH شماره 2، Tver

سرپرست:

معلم شیمی بالاترین رده

موسسه آموزشی شهری VSOSH شماره 2، Tver

معرفی………………………........................................ ..........................................3

1. پیش نیازهای کشف قانون تناوبی ……..4

1.1. طبقه بندی………………………………………………………..4

1.2. سه‌گانه‌های دوبراینر و اولین سیستم‌های عناصر……………………….4

1.3. مارپیچ د شانکورتوا………………………………………………………………..5

1.5. جداول Odling و Meyer……………………………………………………………………………………………………………

2. کشف قانون ادواری…………………………

نتیجه…………………………………………………………………. 16

مراجع………………………………………………………….17

معرفی

قانون تناوبی و جدول تناوبی عناصر شیمیایی اساس شیمی مدرن است.

مندلیف نام شهرها، کارخانه ها، موسسات آموزشی، موسسات تحقیقاتی. به افتخار در روسیه تایید شده است مدال طلا- برای کارهای برجسته در شیمی اعطا می شود. نام این دانشمند به انجمن شیمی روسیه اختصاص داده شد. به افتخار، قرائت های منطقه ای مندلیف هر ساله در منطقه Tver برگزار می شود. حتی عنصر با شماره سریال 101 به افتخار دیمیتری ایوانوویچ نام مندلویوم داده شد.

شایستگی اصلی او کشف قانون تناوبی و ایجاد سیستم تناوبی عناصر شیمیایی بود که نام او را در علم جهان جاودانه کرد. این قانون و نظام تناوبی اساس همه چیز است پیشرفتهای بعدیآموزه های مربوط به اتم ها و عناصر، آنها پایه شیمی و فیزیک روزگار ما هستند.

هدف کار:پیش نیازهای ظهور قانون تناوبی و سیستم تناوبی عناصر شیمیایی را مطالعه کنید و سهم دیمیتری ایوانوویچ مندلیف را در این کشف ارزیابی کنید.

1. پیش نیازهای کشف قانون تناوبی

جستجو برای مبنای طبقه بندی طبیعی عناصر شیمیایی و سیستم بندی آنها مدت ها قبل از کشف قانون تناوبی آغاز شد. تا زمان کشف قانون تناوبی، 63 عنصر شیمیایی شناخته شده بود و ترکیب و خواص ترکیبات آنها شرح داده شد.

1.1 طبقه بندی

شیمیدان برجسته سوئدی همه عناصر را بر اساس تفاوت در خواص مواد و ترکیبات ساده ای که تشکیل می دادند، به فلزات و غیرفلزات تقسیم کرد. او تعیین کرد که فلزات مربوط به اکسیدها و بازهای اساسی و غیرفلزات مربوط به اکسیدها و اسیدهای اسیدی است.

جدول 1. طبقه بندی

1.2. سه‌گانه‌های دوبراینر و اولین سیستم‌های عناصر

در سال 1829، شیمیدان آلمانی، یوهان ولفگانگ دوبراینر، اولین تلاش مهم را برای نظام‌بندی عناصر انجام داد. او متوجه شد که برخی از عناصر با ویژگی‌های مشابه را می‌توان در گروه‌های سه تایی ترکیب کرد که آنها را سه‌گانه نامید.

ماهیت قانون پیشنهادی سه گانه دوبراینر این بود که جرم اتمی عنصر میانی سه گانه نزدیک به نصف مجموع (میانگین حسابی) جرم اتمی دو عنصر افراطی سه گانه است. علیرغم این واقعیت که سه گانه های دوبراینر تا حدی نمونه های اولیه گروه های مندلیف هستند، این ایده ها در کل هنوز بسیار ناقص هستند. عدم وجود منیزیم در خانواده منفرد کلسیم، استرانسیم و باریم یا اکسیژن در خانواده گوگرد، سلنیوم و تلوریم نتیجه محدودیت مصنوعی مجموعه عناصر مشابه تنها به اتحادیه های سه گانه است. از این نظر بسیار نشان‌دهنده شکست دوبراینر در جداسازی سه عنصر از چهار عنصر با ویژگی‌های مشابه است: P، As، Sb، Bi. دوبراینر به وضوح تشابهات عمیقی را در خواص شیمیایی فسفر و آرسنیک، آنتیموان و بیسموت مشاهده کرد، اما که قبلاً خود را به جستجوی سه گانه محدود کرده بود، نتوانست راه حل مناسبی را بیابد. نیم قرن بعد، لوتار مایر می‌گوید که اگر دوبراینر فقط برای مدت کوتاهی خود را از سه‌گانه‌هایش منحرف می‌کرد، بلافاصله شباهت همه این چهار عنصر را در یک زمان مشاهده می‌کرد.

اگرچه دوبراینر، به طور طبیعی، موفق به شکستن تمام عناصر شناخته شده به سه گانه نشد، اما قانون سه گانه به وضوح وجود رابطه ای بین جرم اتمی و خواص عناصر و ترکیبات آنها را نشان می دهد. تمام تلاش‌های بعدی برای سیستم‌سازی مبتنی بر قرار دادن عناصر مطابق با جرم اتمی آنها بود.

1.3. Spiral de Chancourtois (1862)

پروفسور مدرسه عالی پاریس، الکساندر بگیه د شانکورتوا، تمام عناصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان را در یک توالی افزایش جرم اتمی آنها مرتب کرد و سری به دست آمده را بر روی سطح استوانه در امتداد خطی که از قاعده آن بیرون می آمد با زاویه ای از آن اعمال کرد. 45 درجه به صفحه پایه (به اصطلاح مارپیچ زمین). هنگام باز کردن سطح استوانه، مشخص شد که در خطوط عمودی موازی با محور سیلندر، عناصر شیمیایی با خواص مشابه وجود دارد. بنابراین، لیتیوم، سدیم، پتاسیم در یک عمودی سقوط کرد. بریلیم، منیزیم، کلسیم؛ اکسیژن، گوگرد، سلنیوم، تلوریم، و غیره. نقطه ضعف مارپیچ د شانکورتوا این واقعیت بود که عناصری با رفتار شیمیایی کاملاً متفاوت با عناصری که از نظر ماهیت شیمیایی مشابه بودند در یک خط قرار داشتند. منگنز در گروه فلزات قلیایی قرار گرفت و تیتانیوم که هیچ وجه اشتراکی با آنها نداشت در گروه اکسیژن و گوگرد قرار گرفت. بنابراین، برای اولین بار، ایده تناوب بودن ویژگی های عناصر متولد شد، اما توجهی به آن نشد و به زودی فراموش شد.

اندکی پس از مارپیچ دو شانکورتوا، جان نیولندز دانشمند آمریکایی تلاش کرد تا خواص شیمیایی عناصر را با جرم اتمی آنها مقایسه کند. نیولندز با ترتیب دادن عناصر به ترتیب افزایش جرم اتمی متوجه شد که شباهت هایی در خواص بین هر عنصر هشتم ظاهر می شود. نیولندز الگوی یافت شده را قانون اکتاوها بر اساس قیاس با هفت بازه مقیاس موسیقی نامید. او در جدول خود عناصر شیمیایی را در گروه های عمودی هفت عنصری قرار داد و در عین حال متوجه شد که (با اندکی تغییر در ترتیب برخی عناصر) عناصر با خواص شیمیایی مشابه در یک خط افقی قرار می گیرند. البته جان نیولندز اولین کسی بود که مجموعه ای از عناصر را به ترتیب افزایش جرم اتمی ارائه کرد، عدد اتمی متناظر را به عناصر شیمیایی نسبت داد و به رابطه سیستماتیک بین این ترتیب و خواص فیزیکوشیمیایی عناصر توجه کرد. او نوشت که در چنین دنباله‌ای ویژگی‌های عناصر تکرار می‌شوند، وزن‌های معادل (جرم) آن‌ها 7 واحد یا با مقداری که مضربی از 7 است متفاوت است، یعنی گویی عنصر هشتم به ترتیب خواص را تکرار می‌کند. از اولین، همانطور که در موسیقی نت هشتم اول تکرار می شود.

نیولندز سعی کرد به این وابستگی، که در واقع برای عناصر سبک رخ می دهد، یک ویژگی جهانی بدهد. در جدول او، عناصر مشابه در ردیف های افقی قرار داشتند، اما در همان ردیف اغلب عناصر کاملاً متفاوت از نظر خصوصیات وجود داشت. انجمن شیمی لندن با بی تفاوتی از قانون اکتاوهای او استقبال کرد و به نیولندز پیشنهاد کرد که سعی کند عناصر را بر اساس حروف الفبا مرتب کند و هر الگوی را شناسایی کند.

1.5 جداول Odling و Meyer

همچنین در سال 1864، اولین جدول شیمیدان آلمانی لوتار مایر ظاهر شد. این شامل 28 عنصر است که در شش ستون با توجه به ظرفیت آنها مرتب شده اند. مایر عمداً تعداد عناصر جدول را محدود کرد تا بر تغییر منظم (مشابه سه‌گانه‌های دوبراینر) در جرم اتمی در مجموعه‌ای از عناصر مشابه تأکید کند.

شکل 3. جدول مایر از عناصر شیمیایی

در سال 1870، کار مایر حاوی جدول جدیدی با عنوان "ماهیت عناصر به عنوان تابعی از وزن اتمی آنها" منتشر شد که شامل 9 ستون عمودی بود. عناصر مشابه در ردیف های افقی جدول قرار داشتند. مایر تعدادی سلول را خالی گذاشت. جدول با نموداری از وابستگی حجم اتمی یک عنصر به وزن اتمی همراه بود که دارای شکل دندانه اره ای مشخص است و این اصطلاح را کاملاً نشان می دهد. « دوره ای », قبلاً در آن زمان توسط مندلیف پیشنهاد شده بود.

2. کشف قانون تناوبی

چندین داستان از افراد نزدیک در مورد چگونگی کشف قانون تناوبی وجود دارد. این داستان ها به صورت شفاهی توسط شاهدان عینی مخابره شد، سپس به مطبوعات رسوخ کرد و به نوعی افسانه تبدیل شد که به دلیل نبود اطلاعات مستند مربوطه، هنوز امکان تایید آن وجود ندارد. داستان یک استاد زمین شناسی در سن پترزبورگ جالب است. دانشگاه ()، دوست صمیمی. او که درست در همان روزهایی که قانون تناوبی را کشف کرد از آن بازدید کرد، نکات جالبی در مورد نحوه کار او در ایجاد سیستم عناصر خود ارائه می دهد، کسی که داستان را منتشر کرده است، می نویسد:

"در مورد فینال فرآیند خلاقشهود مندلیف، پروفسور ممتاز الکساندر الکساندرویچ اینوسترانتسف، با مهربانی چیزهای بسیار جالبی را به من گفت. یک بار که قبلاً دبیر دانشکده فیزیک و ریاضیات بود ، A.A. به دیدار مندلیف آمد که به عنوان یک دانشمند و دوست صمیمی با او در ارتباط معنوی دائمی بود. او می بیند: D.I. که ظاهراً در حالت غمگین و افسرده ای پشت میز ایستاده است.

داری چیکار میکنی دیمیتری ایوانوویچ؟

مندلیف شروع به صحبت در مورد چیزی کرد که بعداً در سیستم تناوبی عناصر تجسم یافت، اما در آن لحظه قانون و جدول هنوز شکل نگرفته بود: مندلیف با تلخی اضافه کرد: "همه چیز در سرم جمع شد، اما نمی توانم بیان کنم. آن را در یک جدول." کمی بعد اتفاق زیر افتاد. مندلیف سه روز و سه شب بدون اینکه به رختخواب برود پشت میزش کار کرد و سعی کرد نتایج ساخت ذهنی خود را در جدولی ترکیب کند، اما تلاش برای رسیدن به این هدف ناموفق بود. سرانجام مندلیف تحت تأثیر خستگی مفرط به رختخواب رفت و بلافاصله به خواب رفت. "در خوابم میزی را می بینم که در آن عناصر به اندازه نیاز چیده شده اند. از خواب بیدار شدم و فوراً آن را روی یک تکه کاغذ نوشتم - فقط در یک مکان بعداً اصلاح لازم بود.

در مرحله بعد، لازم است شهادت خود او را در "مبانی شیمی" در مورد نحوه استفاده از کارت هایی که در آنها اطلاعات مربوط به عناصر جداگانه نوشته شده است، در هنگام نهایی کردن طبقه بندی عناصر خود در نظر بگیریم. کارت‌ها دقیقاً برای شناسایی رابطه ناشناخته بین عناصر و نه برای طراحی نهایی آن مورد نیاز بودند. و مهمتر از همه، همانطور که در پیش نویس اولیه جدول نشان می دهد، کارت هایی که عناصر روی آنها نوشته شده بود در ابتدا به ترتیب گروه ها و ردیف ها (دوره ها) قرار نداشتند، بلکه فقط به ترتیب گروه ها قرار داشتند (دوره ها هنوز مشخص نشده بودند. در ابتدا کشف شد). گروه ها یکی زیر یکدیگر قرار گرفتند و این قرارگیری گروه ها بود که منجر به کشف این شد که ستون های عمودی (دوره ها) عناصر در مجاورت یکدیگر قرار دارند و یک سری پیوسته مشترک از عناصر را تشکیل می دهند که در آن خواص شیمیایی خاصی به طور دوره ای وجود دارد. تکرار کرد. این، به طور دقیق، کشف قانون تناوبی بود.

علاوه بر این، اگر نه تنها وجود گروه‌ها، بلکه دوره‌هایی از عناصر نیز قبلاً شناخته شده بود، دیگر نیازی به توسل به کارت‌هایی برای عناصر فردی نبود.

داستان سوم که باز هم به قول خودش گفته می شود، از یک دوست نزدیک - یک شیمیدان برجسته چک - می آید. این داستان توسط Brauner در سال 1907 منتشر شد. پس از مرگ دوست بزرگش؛ در سال 1930 در مجموعه ای از آثار شیمیدانان چکسلواکی تجدید چاپ شد. در طول جنگ جهانی دوم، این داستان توسط جرالد دروس در بیوگرافی بوگوسلاو براونر ارائه شد. به گفته براونر، او به او گفت که چگونه تالیف کتاب درسی شیمی، یعنی «مبانی شیمی» به کشف و تدوین قانون تناوبی کمک کرد.

براونر گفت: "وقتی شروع به نوشتن کتاب درسی خود کردم، احساس کردم که به سیستمی نیاز است که به من اجازه دهد عناصر شیمیایی را توزیع کنم. متوجه شدم که تمام سیستم های موجود مصنوعی هستند و بنابراین برای هدف من مناسب نیستند؛ من به دنبال ایجاد آن بودم. برای این منظور، نمادهای عناصر و وزن اتمی آنها را روی قطعات کوچک مقوا نوشتم و پس از آن شروع به گروه بندی آنها کردم. راه های مختلفبا توجه به شباهت آنها اما این روش مرا راضی نکرد تا اینکه مقواها را یکی پس از دیگری با توجه به افزایش وزن اتمی چیدم. وقتی ردیف اول را در جدول قرار دادم:

H=1، Li=7، Be=9، B=11، C=12، N=14، O=16، F=19،

من متوجه شده ام که عناصر زیر می توانند ردیف دوم را در زیر ردیف اول تشکیل دهند، اما از زیر لیتیوم شروع می شوند. بعد متوجه شدم که در این ردیف جدید:

Na=23، Mg=24، Al=27، Si=28، P=31، S=32، Cl=35.5

سدیم هر خاصیت لیتیوم را تکرار می کند. همین اتفاق برای عناصر زیر می افتد. همین تکرار در ردیف سوم، پس از مدت معینی اتفاق می‌افتد و در همه ردیف‌ها ادامه می‌یابد».

این داستانی است که از سخنان او نقل شده است. در ادامه در توضیح و بسط این داستان گفته می‌شود که وی عناصر مشابه را به گروه‌ها و با توجه به افزایش وزن‌های اتمی، به ردیف‌هایی که در آن‌ها ویژگی‌ها و ویژگی‌های عناصر به تدریج تغییر می‌کند، قرار داده است. در سمت چپ میز او عناصر "الکترو مثبت" و در سمت راست "الکترون منفی" وجود داشت. او قانون خود را با کلمات زیر اعلام کرد.

بنابراین، داستانی که او از سخنانش منتقل می کند، نه به کل کشف به عنوان یک کل و نه کل تاریخچه ایجاد سیستم طبیعی عناصر، بلکه فقط به مرحله نهایی این کشف مربوط می شود، زمانی که بر اساس او توانست قانون تناوبی مواد شیمیایی زیربنایی عناصر این سیستم را کشف و فرموله کند. به طور خلاصه، داستانی که براونر منتقل می کند، نه به تاریخ ترکیب یک سیستم از عناصر، بلکه به تاریخچه فرمول بندی قانون تناوبی بر اساس یک سیستم از قبل تدوین شده مربوط می شود.

نشانه ای از وجود نسخه چهارم در پسگفتار سرمقاله جلد دوم آثار منتخب منتشر شده در سال 1934 آمده است. و حاوی آثار مربوط به قانون تناوبی. می نویسد که در مجلد ذکر شده «فقط یک مقاله «Comment j» ai trouve la loi periodique به عنوان ماهیت بیوگرافی بیشتر گنجانده نشده است.» به دلایلی پیوندی به محل انتشار این مقاله ارائه نداده است. طبیعتاً علاقه زیادی ایجاد کرد، زیرا با قضاوت از نام آن می توان انتظار داشت که سرانجام به سؤال مورد علاقه همه شیمیدانان در مورد چگونگی کشف قانون تناوبی پاسخ دهد و این پاسخ از طرف شخص ثالث دریافت نشود. با کلمات، اما از جانب خود، اشاره به حذف این مقاله توسط پروفسور به عنوان ظاهراً زندگی نامه ای کاملاً بی اساس به نظر می رسید، به همین دلیل باید در مجموعه آثار قانون ادواری گنجانده می شد و در نتیجه جستجوی این مقاله، مشخص شد که در مجله فرانسوی شیمی محض و کاربردی در سال 1899، مقاله ای با عنوان جالب "Comment j"ai trouve le systeme periodique منتشر شده است. des element» («چگونه سیستم تناوبی عناصر را پیدا کردم»). در یادداشتی به این مقاله، سردبیران مجله گزارش می دهند که به مناسبت انتخاب دی.آی مندلیف در سال 1899 به او مراجعه کردند. عضو خارجی آکادمی علوم پاریس با درخواست نوشتن برای مجله در مورد سیستم دوره ای خود. این درخواست را با کمال میل برآورده کرد و اثر خود را که به زبان روسی نوشته شده بود برای یک مجله فرانسوی فرستاد. ترجمه این اثر به زبان فرانسه توسط خود ویراستاران انجام شده است.

نزدیکترین آشنایی با متن منتشر شده در فرانسویمقاله نشان می دهد که این کار جدید نیست، بلکه ترجمه ای دقیق از مقاله او "قانون تناوبی عناصر شیمیایی" است که او برای آن نوشته است. فرهنگ لغت دایره المعارفیبروکهاوس و افرون، و در جلد بیست و سوم این فرهنگ لغت در سال 1898 منتشر شد. بدیهی است که مترجم یا سردبیران مجله فرانسوی، برای افزایش علاقه، عنوانی را که خیلی خشک به نظر می رسید، تغییر دادند: «قانون تناوبی عناصر شیمیایی» به جالب: «چگونه سیستم تناوبی عناصر را پیدا کردم». در غیر این صورت، همه چیز بدون تغییر باقی ماند و من چیزی بیوگرافیک به مقاله خود اضافه نکردم.

اینها افسانه ها و داستان هایی در مورد چگونگی کشف جدول تناوبی عناصر شیمیایی است. تمام ابهامات ایجاد شده توسط آنها را می توان به لطف کشف و مطالعه مواد جدید مرتبط با تاریخچه این کشف بزرگ، رفع شده دانست.

شکل 4. "تجربه یک سیستم عناصر"

در 6 مارس 1869، در جلسه انجمن شیمی روسیه، در غیاب مندلیف (مندلیف در کارخانه های پنیر در منطقه Tver بود و احتمالاً در املاک خود "Boblovo" در منطقه مسکو توقف کرد)، یک پیام. در مورد کشف قانون تناوبی توسط او انجام شد که آن را برای شماره بعدی مقاله مجله خود ("مجله انجمن شیمی روسیه") دریافت کرد.

در سال 1871، در مقاله نهایی "قانون تناوبی عناصر شیمیایی"، مندلیف فرمول زیر را از قانون تناوبی ارائه کرد: "خواص عناصر، و بنابراین خواص اجسام ساده و پیچیده ای که تشکیل می دهند، به طور دوره ای به وزن اتمی." در همان زمان، مندلیف به جدول تناوبی خود شکلی داد که کلاسیک شد (به اصطلاح نسخه کوتاه).

مندلیف بر خلاف پیشینیان خود نه تنها جدولی تهیه کرد و به وجود الگوهای بدون شک در مقادیر عددی اوزان اتمی اشاره کرد، بلکه تصمیم گرفت این الگوها را نامگذاری کند. قانون عمومیطبیعت بر اساس این فرض که جرم اتمی ویژگی های یک عنصر را تعیین می کند، او وظیفه خود را بر عهده گرفت تا وزن اتمی پذیرفته شده برخی از عناصر را تغییر دهد و ویژگی های عناصر هنوز کشف نشده را به تفصیل شرح دهد.

شکل 5. جدول تناوبی عناصر شیمیایی

D.I. مندلیف سالها برای به رسمیت شناختن قانون تناوبی مبارزه کرد. ایده های او تنها پس از کشف عناصر پیش بینی شده توسط مندلیف به رسمیت شناخته شد: گالیم (پل لکوک د بویزباودران، 1875)، اسکاندیم (لارس نیلسون، 1879) و ژرمانیوم (کلمنس وینکلر، 1886) - به ترتیب کا-آلومینیوم، اکا-بورون و اکا-بورون. -سیلیکون از اواسط دهه 1880، قانون دوره ای سرانجام به عنوان یکی از قوانین شناخته شد مبانی نظریعلم شیمی.

نتیجه

قانون تناوبی نقش بزرگی در توسعه شیمی دیگر ایفا کرد علوم طبیعی. رابطه متقابل بین همه عناصر و خواص فیزیکی و شیمیایی آنها کشف شد. این علم طبیعی را با یک مشکل علمی و فلسفی با اهمیت بسیار ارائه کرد: این ارتباط متقابل باید توضیح داده شود. پس از کشف قانون تناوبی، مشخص شد که اتم های همه عناصر باید بر اساس یک اصل واحد ساخته شوند و ساختار آنها باید منعکس کننده تناوب خواص عناصر باشد. بنابراین، قانون تناوبی به حلقه مهمی در تکامل علم اتمی-مولکولی تبدیل شد و تأثیر قابل توجهی در توسعه نظریه ساختار اتمی داشت. او همچنین در فرمولاسیون مشارکت داشت مفهوم مدرن"عنصر شیمیایی" و روشن کردن ایده ها در مورد مواد ساده و پیچیده. پیشرفت در فیزیک اتمی، از جمله انرژی هسته ای و سنتز عناصر مصنوعی، تنها به لطف قانون تناوبی ممکن شد.

«نظریه‌های جدید و تعمیم‌های درخشان ظاهر خواهند شد و خواهند مرد. ایده های جدید جایگزین مفاهیم منسوخ شده ما در مورد اتم و الکترون خواهند شد. بزرگ‌ترین اکتشافات و آزمایش‌ها گذشته را باطل می‌کنند و افق‌های تازگی و گستردگی باورنکردنی را باز می‌کنند - همه این‌ها خواهند آمد و می‌روند، اما قانون تناوبی مندلیف همیشه زنده خواهد بود و جستجو را هدایت می‌کند.

کتابشناسی - فهرست کتب

2. . مبانی شیمی. - T. 2. – M. – L.: Goskhimizdat, 1947. - 389 p.

3. . سخنرانی های منتخب در مورد شیمی. - م.: بالاتر. مدرسه، 1968. - 224 ثانیه

4. . مطالب جدید در مورد تاریخچه کشف قانون تناوبی. - M.–L.: انتشارات Acad. علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1950. - 145 ثانیه

5. . تحلیل فلسفی اولین آثار در قانون تناوبی (). - م.: انتشارات آکادمی. علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1959. - 294 s.

6. . فلسفه اختراع و اختراع در فلسفه. - T.2. - م.: علم و مدرسه، 1922.- ص88.