Историјата на откривањето на периодичниот закон и периодичниот систем на хемиски елементи. Историјата на откривањето на периодичниот закон и периодичниот систем на хемиски елементи од Дмитриј Иванович Менделеев Историјата на создавањето на периодичниот систем на хемиски елементи

Откривањето на табелата на периодични хемиски елементи беше една од важните пресвртници во историјата на развојот на хемијата како наука. Откривачот на табелата беше рускиот научник Дмитриј Менделеев. Извонреден научник со широк научен поглед успеа да ги спои сите идеи за природата на хемиските елементи во единствен кохерентен концепт.

M24.RU ќе ви каже за историјата на откривањето на табелата со периодични елементи, интересни факти поврзани со откривањето на нови елементи и народни приказни што го опкружувале Менделеев и табелата со хемиски елементи што тој ги создал.

Историја на отворање на табела

До средината на 19 век биле откриени 63 хемиски елементи, а научниците ширум светот постојано правеле обиди да ги комбинираат сите постоечки елементи во еден концепт. Беше предложено да се постават елементите по редослед на зголемување на атомската маса и да се поделат во групи според слични хемиски својства.

Во 1863 година, хемичарот и музичар Џон Александар Њуланд ја предложил својата теорија, кој предложил распоред на хемиски елементи сличен на оној откриен од Менделеев, но работата на научникот не била сфатена сериозно од научната заедница поради фактот што авторот бил занесен. со потрагата по хармонија и поврзаноста на музиката со хемијата.

Во 1869 година, Менделеев го објавил својот дијаграм на периодниот систем во списанието на Руското хемиско друштво и испратил известување за откритието до водечките светски научници. Последователно, хемичарот постојано ја усовршуваше и подобруваше шемата додека не го добие својот вообичаен изглед.

Суштината на откритието на Менделеев е дека со зголемување на атомската маса, хемиските својства на елементите се менуваат не монотоно, туку периодично. По одреден број елементи со различни својства, својствата почнуваат да се повторуваат. Така, калиумот е сличен на натриумот, флуорот е сличен на хлорот, а златото е слично на среброто и бакарот.

Во 1871 година, Менделеев конечно ги комбинира идеите во периодичниот закон. Научниците предвидоа откривање на неколку нови хемиски елементи и ги опишаа нивните хемиски својства. Последователно, пресметките на хемичарот беа целосно потврдени - галиумот, скандиумот и германиумот целосно одговараа на својствата што им ги припишува Менделеев.

Приказни за Менделеев

Имаше многу приказни за познатиот научник и неговите откритија. Луѓето во тоа време имале малку разбирање за хемијата и верувале дека студирањето хемија е нешто како јадење супа од бебиња и крадење на индустриски размери. Затоа, активностите на Менделеев брзо се здобија со маса гласини и легенди.

Една од легендите вели дека Менделеев ја открил табелата со хемиски елементи во сон. Ова не е единствениот случај, за своето откритие проговори и Август Кекуле, кој сонувал за формулата на бензенскиот прстен. Сепак, Менделеев само им се насмеа на критичарите. „Размислувам за тоа можеби дваесет години, а вие велите: Седев таму и одеднаш... готов!“, рекол научникот еднаш за своето откритие.

Друга приказна му припишува на Менделеев за откривањето на вотката. Во 1865 година, големиот научник ја одбрани својата дисертација на тема „Дискурс за комбинацијата на алкохол со вода“, и тоа веднаш доведе до нова легенда. Современиците на хемичарот се насмеаја, велејќи дека научникот „создава доста добро под дејство на алкохол во комбинација со вода“, а следните генерации веќе го нарекоа Менделеев откривач на вотка.

Тие, исто така, се смееја на начинот на живот на научникот, а особено на фактот дека Менделеев ја опремил својата лабораторија во вдлабнатината на огромен даб.

Современиците, исто така, ја исмеваа страста на Менделеев за куфери. Научникот, за време на неговата неволна неактивност во Симферопол, бил принуден да го одземе времето ткаејќи куфери. Подоцна, тој самостојно направи картонски контејнери за потребите на лабораторијата. И покрај јасно „аматерската“ природа на ова хоби, Менделеев честопати беше нарекуван „господар на куфери“.

Откривање на радиум

Една од најтрагичните и во исто време најпознатите страници во историјата на хемијата и појавата на нови елементи во периодниот систем е поврзана со откривањето на радиумот. Новиот хемиски елемент го откриле сопружниците Марија и Пјер Кири, кои откриле дека отпадот што останал по одвојувањето на ураниумот од ураниумската руда бил повеќе радиоактивен од чистиот ураниум.

Бидејќи во тоа време никој не знаеше што е радиоактивност, гласините брзо му ги припишуваа лековитите својства и способноста да се излечат речиси сите болести познати на науката на новиот елемент. Радиумот бил вклучен во прехранбените производи, пастите за заби и кремите за лице. Богатите носеле часовници чии бројчаници биле обоени со боја која содржи радиум. Радиоактивниот елемент беше препорачан како средство за подобрување на потенцијата и ублажување на стресот.

Таквото „производство“ продолжи дваесет години - до 30-тите години на дваесеттиот век, кога научниците ги открија вистинските својства на радиоактивноста и открија колку е деструктивно дејството на зрачењето врз човечкото тело.

Марија Кири почина во 1934 година од радијациона болест предизвикана од долготрајна изложеност на радиум.

Небулиум и Корониум

Периодниот систем не само што ги нареди хемиските елементи во единствен хармоничен систем, туку овозможи и да се предвидат многу откритија на нови елементи. Во исто време, некои хемиски „елементи“ беа препознаени како непостоечки врз основа на тоа што тие не се вклопуваат во концептот на периодичниот закон. Најпознатата приказна е „откривањето“ на новите елементи небулиум и корониум.

Додека ја проучувале сончевата атмосфера, астрономите откриле спектрални линии кои не биле во можност да ги идентификуваат со ниту еден од хемиските елементи познати на земјата. Научниците сугерираа дека овие линии припаѓаат на нов елемент, кој беше наречен корониум (бидејќи линиите беа откриени за време на проучувањето на „короната“ на Сонцето - надворешниот слој на атмосферата на ѕвездата).

Неколку години подоцна, астрономите дошле до друго откритие додека ги проучувале спектрите на гасните маглини. Откриените линии, кои повторно не можеа да се идентификуваат со ништо копнено, му се припишуваат на друг хемиски елемент - небулиум.

Откритијата беа критикувани бидејќи повеќе немаше место во периодниот систем на Менделеев за елементи со својства на небулиум и корониум. По проверката, откриено е дека небулиумот е обичен копнеен кислород, а корониумот е високо јонизирано железо.

Материјалот е создаден врз основа на информации од отворени извори. Подготви Василиј Макагонов @vmakagonov

Деветнаесеттиот век во историјата на човештвото е век во кој беа реформирани многу науки, вклучително и хемијата. Во тоа време се појави периодичниот систем на Менделеев, а со тоа и периодичниот закон. Токму тој стана основа на модерната хемија. Периодичниот систем на Д.И. Менделеев е систематизација на елементи што ја утврдува зависноста на хемиските и физичките својства од структурата и полнежот на атомот на супстанцијата.

Приказна

Почетокот на периодичниот период го постави книгата „Корелација на својствата со атомската тежина на елементите“, напишана во третата четвртина на 17 век. Ги прикажуваше основните концепти на познатите хемиски елементи (во тоа време имаше само 63 од нив). Покрај тоа, атомските маси на многу од нив беа погрешно одредени. Ова во голема мера се меша со откривањето на Д.И. Менделеев.

Дмитриј Иванович ја започна својата работа со споредување на својствата на елементите. Пред сè, тој работеше на хлор и калиум, а дури потоа премина на работа со алкални метали. Вооружен со специјални картички на кои беа прикажани хемиски елементи, тој постојано се обидуваше да го состави овој „мозаик“: поставувајќи го на својата маса во потрага по потребните комбинации и натпревари.

По многу труд, Дмитриј Иванович конечно го најде моделот што го бараше и ги распореди елементите во периодични редови. Откако доби како резултат празни ќелии помеѓу елементите, научникот сфати дека не сите хемиски елементи им се познати на руските истражувачи и дека токму тој мора да му даде на овој свет знаење од областа на хемијата што сè уште не го дал неговиот претходници.

Секој го знае митот дека периодниот систем му се појавил на Менделеев во сон, а тој ги собрал елементите во единствен систем од меморијата. Ова е, грубо кажано, лага. Факт е дека Дмитриј Иванович работеше доста долго и се концентрираше на својата работа, а тоа многу го исцрпи. Додека работел на системот на елементи, Менделеев еднаш заспал. Кога се разбудил, сфатил дека не ја завршил масата и напротив продолжил да ги пополнува празните ќелии. Неговиот познаник, извесен Иностранцев, универзитетски професор, одлучил дека периодниот систем го сонувал Менделеев и ја раширил оваа гласина меѓу неговите студенти. Така се појави оваа хипотеза.

Слава

Хемиските елементи на Менделеев се одраз на периодичниот закон создаден од Дмитриј Иванович уште во третата четвртина на 19 век (1869). Беше во 1869 година кога известувањето на Менделеев за создавање на одредена структура беше прочитано на состанокот на руската хемиска заедница. И во истата година беше објавена книгата „Основи на хемијата“, во која за прв пат беше објавен периодичниот систем на хемиски елементи на Менделеев. И во книгата „Природниот систем на елементи и неговата употреба за укажување на квалитетите на неоткриените елементи“, Д.И. Менделеев прв го спомна концептот на „периодичен закон“.

Структура и правила за поставување на елементи

Првите чекори во создавањето на периодичниот закон ги направи Дмитриј Иванович уште во 1869-1871 година, во тоа време тој работеше напорно за да ја утврди зависноста на својствата на овие елементи од масата на нивниот атом. Модерната верзија се состои од елементи сумирани во дводимензионална табела.

Положбата на елементот во табелата носи одредено хемиско и физичко значење. Според локацијата на елементот во табелата, можете да дознаете каква е неговата валентност и да одредите други хемиски карактеристики. Дмитриј Иванович се обиде да воспостави врска помеѓу елементите, и слични по својства и различни.

Класификацијата на хемиските елементи познати во тоа време ја засновал на валентност и атомска маса. Со споредување на релативните својства на елементите, Менделеев се обидел да најде шема што ќе ги обедини сите познати хемиски елементи во еден систем. Со нивно распоредување врз основа на зголемување на атомските маси, тој сепак постигна периодичност во секој од редовите.

Понатамошен развој на системот

Периодниот систем, кој се појави во 1969 година, е рафиниран повеќе од еднаш. Со доаѓањето на благородните гасови во 1930-тите, беше можно да се открие нова зависност на елементите - не од масата, туку од атомскиот број. Подоцна, беше можно да се утврди бројот на протони во атомските јадра и се покажа дека се совпаѓа со атомскиот број на елементот. Научниците од 20 век ја проучувале електронската енергија и се покажало дека таа влијае и на периодичноста. Ова во голема мера ги промени идеите за својствата на елементите. Оваа точка беше рефлектирана во подоцнежните изданија на периодниот систем на Менделеев. Секое ново откритие за својствата и карактеристиките на елементите органски се вклопува во табелата.

Карактеристики на периодичниот систем на Менделеев

Периодниот систем е поделен на периоди (7 редови распоредени хоризонтално), кои, пак, се поделени на големи и мали. Периодот започнува со алкален метал и завршува со елемент со неметални својства.
Табелата на Дмитриј Иванович е вертикално поделена на групи (8 колони). Секоја од нив во периодниот систем се состои од две подгрупи, имено главните и секундарните. По многу дебата, на предлог на Д.И.Менделев и неговиот колега У.Ремзи, беше одлучено да се воведе таканаречената нулта група. Вклучува инертни гасови (неон, хелиум, аргон, радон, ксенон, криптон). Во 1911 година, од научниците Ф. Соди беше побарано да постават неразлични елементи, таканаречените изотопи, во периодниот систем - за нив беа распределени посебни ќелии.

И покрај исправноста и точноста на периодичниот систем, научната заедница не сакаше да го препознае ова откритие долго време. Многу големи научници ја исмеваа работата на Д.И. Менделеев и веруваа дека е невозможно да се предвидат својствата на елементот што сè уште не бил откриен. Но, откако беа откриени наводните хемиски елементи (а тоа беа, на пример, скандиум, галиум и германиум), системот на Менделеев и неговиот периодичен закон станаа наука за хемијата.

Табела во модерно време

Периодниот систем на елементи на Менделеев е основа на повеќето хемиски и физички откритија поврзани со атомско-молекуларната наука. Современиот концепт на елемент е формиран токму благодарение на големиот научник. Појавата на периодичниот систем на Менделеев воведе фундаментални промени во идеите за различни соединенија и едноставни супстанции. Создавањето на периодниот систем од страна на научниците имаше огромно влијание врз развојот на хемијата и сите науки поврзани со неа.

Вовед

Периодниот закон и Периодниот систем на хемиски елементи од Д.И. Менделеев се основата на модерната хемија. Тие се повикуваат на такви научни закони кои рефлектираат феномени кои всушност постојат во природата, и затоа никогаш нема да го изгубат своето значење.

Периодниот закон и откритијата направени врз негова основа во различни области на природната наука и технологија се најголемиот триумф на човечкиот ум, доказ за сè подлабоко навлегување во најинтимните тајни на природата, успешна трансформација на природата за доброто на човекот. .

„Ретко се случува некое научно откритие да испадне нешто сосема неочекувано, тоа е скоро секогаш очекувано, но следните генерации, кои користат докажани одговори на сите прашања, честопати им е тешко да проценат какви тешкотии ги чинело нивните претходници“. ДИ. Менделеев.

Цел: Да се ​​карактеризира концептот на периодичен систем и периодичниот закон на елементите, периодичниот закон и неговото образложение, да се карактеризираат структурите на периодичниот систем: подгрупи, периоди и групи. Проучете ја историјата на откривањето на периодичниот закон и периодичниот систем на елементи.

Цели: Размислете за историјата на откривањето на периодичниот закон и периодичниот систем. Дефинирајте го периодичниот закон и периодичниот систем. Анализирајте го периодичниот закон и неговото образложение. Структурата на периодниот систем: подгрупи, периоди и групи.

Историјата на откривањето на периодичниот закон и периодичниот систем на хемиски елементи

Воспоставувањето на атомско-молекуларната теорија на преминот од 19 до 19 век беше придружено со брзо зголемување на бројот на познати хемиски елементи. Само во првата деценија на 19 век биле откриени 14 нови елементи. Рекордер меѓу откривачите бил англискиот хемичар Хемфри Дејви, кој за една година користејќи електролиза добил 6 нови едноставни супстанции (натриум, калиум, магнезиум, калциум, бариум, стронциум). И до 1830 година, бројот на познати елементи достигна 55.

Постоењето на таков број на елементи, хетерогени по нивните својства, ги збунуваше хемичарите и бараше подредување и систематизирање на елементите. Многу научници бараа обрасци во списокот на елементи и постигнаа одреден напредок. Можеме да истакнеме три најзначајни дела кои го оспорија приоритетот на откривањето на периодичниот закон од Д.И. Менделеев.

Во 1860 година се одржа првиот Меѓународен хемиски конгрес, по што стана јасно дека главната карактеристика на хемискиот елемент е неговата атомска тежина. Францускиот научник Б. Де Шанкуртоа во 1862 година бил првиот што ги подредил елементите по редослед на зголемување на атомската тежина и ги подредил во спирала околу цилиндар. Секој вртење на спиралата содржеше 16 елементи, слични елементи, по правило, паѓаа во вертикални столбови, иако беа забележани и значителни разлики. Работата на Де Шанкуртоа остана незабележана, но неговата идеја за сортирање на елементите по редослед на зголемување на атомската тежина се покажа плодна.

И две години подоцна, воден од оваа идеја, англискиот хемичар Џон Њуландс ги подреди елементите во табела и забележа дека својствата на елементите се повторуваат периодично на секои седум броеви. На пример, хлорот е сличен по својства на флуорот, калиумот е сличен на натриумот, селенот е сличен на сулфурот итн. Њулендс ја нарече оваа шема „закон на октавите“, речиси предвидувајќи го концептот на период. Но, Њуландс инсистираше на тоа дека должината на периодот (еднаква на седум) е константна, така што неговата табела содржи не само точни обрасци, туку и случајни парови (кобалт - хлор, железо - сулфур и јаглерод - жива).

Но, германскиот научник Лотар Мајер во 1870 година ја нацртал зависноста на атомскиот волумен на елементите од нивната атомска тежина и открил јасна периодична зависност, а должината на периодот не се совпаѓа со законот за октави и била променлива вредност.

Сите овие дела имаат многу заедничко. Де Шанкуртоа, Њуландс и Мејер открија манифестација на периодични промени во својствата на елементите во зависност од нивната атомска тежина. Но, тие не беа во можност да создадат унифициран периодичен систем на сите елементи, бидејќи многу елементи не го најдоа своето место во обрасците што ги открија. Овие научници, исто така, не успеаја да извлечат сериозни заклучоци од нивните набљудувања, иако сметаа дека бројните односи меѓу атомските тежини на елементите се манифестација на некои општи закони.

Овој општ закон го откри големиот руски хемичар Дмитри Иванович Менделеев во 1869 година. Менделеев го формулираше периодичниот закон во форма на следните основни принципи:

1. Елементите подредени според атомската тежина претставуваат јасна периодичност на својствата.

2. Треба да очекуваме откривање на уште многу непознати едноставни тела, на пример, елементи слични на Al и Si со атомска тежина од 65 - 75.

3. Атомската тежина на елементот понекогаш може да се коригира со познавање на неговите аналози.

Некои аналогии се откриваат според големината на тежината на нивниот атом. Првата позиција беше позната уште пред Менделеев, но токму тој ѝ даде карактер на универзален закон, предвидувајќи врз негова основа постоење на елементи кои сè уште не беа откриени, менувајќи ги атомските тежини на голем број елементи и распоредувајќи некои елементи во табелата спротивни на нивните атомски тежини, но во целосна согласност со нивните својства (главно според валентни). Останатите одредби беа откриени само од Менделеев и се логични последици на периодичниот закон

Точноста на овие последици беше потврдена со многу експерименти во следните две децении и овозможија да се зборува за периодичниот закон како строг закон на природата.

Користејќи ги овие одредби, Менделеев составил своја верзија на периодниот систем на елементи. Првиот нацрт на табелата со елементи се појави на 17 февруари (1 март, нов стил) 1869 година.

И на 6 март 1869 година, професорот Меншуткин објави официјално соопштение за откритието на Менделеев на состанокот на Руското хемиско друштво.

Следното признание беше ставено во устата на научникот: Во сон гледам маса каде што сите елементи се распоредени по потреба. Се разбудив и веднаш го запишав на лист - само на едно место подоцна се покажа дека е потребна корекција“. Колку е едноставно сè во легендите! На научникот му беа потребни повеќе од 30 години од животот за да го развие и поправи.

Процесот на откривање на периодичниот закон е поучен и самиот Менделеев зборуваше за тоа вака: „Неволно се појави идејата дека мора да постои врска помеѓу масата и хемиските својства. И бидејќи масата на супстанцијата, иако не апсолутна, туку само релативна, на крајот се изразува во форма на атомски тежини, неопходно е да се бара функционална кореспонденција помеѓу индивидуалните својства на елементите и нивните атомски тежини. Не можете да барате ништо, дури ни печурки или некаква зависност, освен ако гледате и пробувате. Така почнав да избирам, пишувајќи на посебни картички елементи со нивните атомски тежини и основни својства, слични елементи и слични атомски тежини, што брзо доведе до заклучок дека својствата на елементите периодично зависат од нивната атомска тежина и, сомневајќи се во многу нејаснотии , ниту една минута не се посомневав во генералноста на донесениот заклучок, бидејќи е невозможно да се дозволат несреќи“.

Во првиот периоден систем, сите елементи до и вклучувајќи го калциумот се исти како во модерната табела, со исклучок на благородните гасови. Ова може да се види од фрагмент од страница од статија на Д.И. Менделеев, кој го содржи периодниот систем на елементи.

Ако тргнеме од принципот на зголемување на атомската тежина, тогаш следните елементи по калциумот требаше да бидат ванадиум (А = 51), хром (А = 52) и титаниум (А = 52). Но, Менделеев стави прашалник по калциумот, а потоа стави титаниум, менувајќи ја неговата атомска тежина од 52 на 50. На непознатиот елемент, означен со прашалник, му беше доделена атомска тежина A = 45, што е аритметичка средина помеѓу атомскиот тежина на калциум и титаниум. Потоа, меѓу цинкот и арсенот, Менделеев оставил простор за два елементи кои се уште не биле откриени. Освен тоа, пред јод ставил телуриум, иако овој има помала атомска тежина. Со овој распоред на елементите, сите хоризонтални редови во табелата содржеа само слични елементи, а периодичноста на промените во својствата на елементите беше јасно видлива.

Во текот на следните две години, Менделеев значително го подобри системот на елементи. Во 1871 година беше објавено првото издание на учебникот на Дмитриј Иванович „Основи на хемијата“, кој го претстави периодичниот систем во речиси модерна форма. Во табелата беа формирани 8 групи елементи, броевите на групите укажуваат на највисоката валентност на елементите од оние серии што се вклучени во овие групи, а периодите стануваат поблиски до модерните, поделени во 12 серии. Сега секој период започнува со активен алкален метал и завршува со типичен неметал, халоген.

Втората верзија на системот му овозможи на Менделеев да го предвиди постоењето на не 4, туку 12 елементи и, предизвикувајќи го научниот свет, со неверојатна точност ги опиша својствата на три непознати елементи, кои ги нарече екаборон (ека на санскрит значи „Истото нешто“), екаалуминиум и екасиликон. Нивните модерни имиња се Се, Га, Ге.

Научниот свет на Западот првично беше скептичен за системот на Менделеев и неговите предвидувања, но сè се смени кога во 1875 година францускиот хемичар П. во чест на неговата татковина (Галиум - античко римско име за Франција)

Научникот успеа да го изолира овој елемент во чиста форма и да ги проучи неговите својства. И Менделеев видел дека својствата на галиумот се совпаѓаат со својствата на ека-алуминиумот, што тој ги предвидел, и му рекол на Лекок де Боисбоудран дека погрешно ја измерил густината на галиумот, која треба да биде еднаква на 5,9-6,0 g/cm3 наместо 4,7 g /cm3. Навистина, повнимателните мерења доведоа до точната вредност од 5,904 g/cm3.

Во 1879 година, шведскиот хемичар Л. Нилсон, додека ги одвојувал ретките земјени елементи добиени од минералот гадолинит, изолирал нов елемент и го нарекол скандиум. Излегува дека ова е екаборон предвиден од Менделеев.

Конечно признавање на периодичниот закон на Д.И. Менделеев е постигнат по 1886 година, кога германскиот хемичар К. Винклер, анализирајќи ја сребрената руда, добил елемент што го нарекол германиум. Излегува дека е екасилиум.

Поврзани информации.

Семејството Менделеев живеело во куќа на стрмниот, висок брег на реката Тобол во Тоболск, а идниот научник е роден овде. Во тоа време, многу Декебристи служеа егзил во Тоболск: Аненков, Барјатински, Волф, Кучелбекер, Фонвизен и други... Тие ги заразуваа оние околу себе со својата храброст и труд. Тие не биле скршени од затвор, тешка работа или егзил. Митија Менделеев виде такви луѓе. Во комуникацијата со нив се формираше неговата љубов кон татковината и одговорноста за нејзината иднина. Семејството Менделеев имаше пријателски и семејни односи со Декебристите. Менделеев напиша: „... овде живееја преподобни и почитувани Декебристи: Фонвизен, Аненков, Муравјов, блиски до нашето семејство, особено откако еден од Декебристите, Николај Василевич Басаргин, се ожени со мојата сестра Олга Ивановна... Декебристи семејства , во тие денови му дадоа посебен отпечаток на животот на Тоболск и му дадоа секуларно воспитување. Легендата за нив сè уште живее во Тоболск“.

На 15-годишна возраст, Дмитриј Иванович дипломирал средно училиште. Неговата мајка Марија Дмитриевна вложи многу напори за да се погрижи младиот човек да го продолжи своето образование.

Ориз. 4. Мајка на Д.И. Менделеев - Марија Дмитриевна.

Менделеев се обиде да влезе во Медицинско-хируршката академија во Санкт Петербург. Сепак, се покажа дека анатомијата е над силата на впечатливиот млад човек, па Менделеев мораше да ја промени медицината во педагогија. Во 1850 година влегол во Главниот педагошки институт, каде што некогаш студирал неговиот татко. Само тука Менделеев почувствува вкус за учење и набрзо стана еден од најдобрите.

На 21-годишна возраст, Менделеев одлично ги положи приемните испити. Студиите на Дмитриј Менделеев во Санкт Петербург на Педагошкиот институт на почетокот не биле лесни. Во првата година успеал да добие незадоволителни оценки по сите предмети освен математика. Но, во постарите години, работите одеа поинаку - просечната годишна оценка на Менделеев беше четири и пол (од можни пет).

Неговата теза за феноменот изоморфизам беше препознаена како кандидатска дисертација. Талентиран студент во 1855 година. бил назначен за учител во гимназијата Ришелје во Одеса. Овде го подготви својот втор научен труд - „Специфични томови“. Ова дело беше претставено како магистерски труд. Во 1857 г Откако ја одбрани, Менделеев ја доби титулата магистер по хемија и стана приватен доцент на Универзитетот во Санкт Петербург, каде што држеше предавања за органска хемија. Во 1859 година бил испратен во странство.

Менделеев помина две години на различни универзитети во Франција и Германија, но најпродуктивна беше неговата дисертација во Хајделберг со водечките научници од тоа време, Бунсен и Кирхоф.

Несомнено, животот на научникот бил под големо влијание од природата на средината во која го поминал детството. Од младоста до староста правеше сè и секогаш на свој начин. Почнувајќи од секојдневните ситници и продолжувајќи до суштинското. Внуката на Дмитриј Иванович, Н.Ја. свиткани цигари, превртувајќи ги сам...“ Тој создаде примерен имот - и веднаш го напушти. Тој спроведе извонредни експерименти за адхезија на течности и веднаш засекогаш го напушти ова поле на науката. И какви скандали им фрлаше на претпоставените! Уште во младоста, како млад дипломец на Педагошкиот институт, тој му викаше на директорот на одделот, за што беше повикан кај самиот министер, Абрахам Сергеевич Нороватов. Сепак, што му е гајле за директорот на одделот - не го зеде ни синодот предвид. Кога му наложи седумгодишна покајание по повод неговиот развод од Феоза Никитишна, кој никогаш не се помирил со уникатноста на неговите интереси, Дмитриј Иванович, шест години пред датумот на породување, го убедил свештеникот во Кронштат да се ожени. повторно него. А колку вредеше приказната за неговиот лет со балон, кога насилно одзеде балон на воениот оддел, исфрлајќи го генералот Кованко, искусен аеронаут, од кошот... Дмитриј Иванович не страдаше од скромност, напротив - “ Скромноста е мајка на сите пороци“, тврди Менделеев.

Оригиналноста на личноста на Дмитриј Иванович беше забележана не само во однесувањето на научникот, туку и во целиот негов изглед. Неговата внука Н.Ја. во него со Гарибалди... Кога зборуваше, тој секогаш гестикулираше . Широките, брзи, нервозни движења на неговите раце секогаш одговараа на неговото расположение... Темброт на неговиот глас беше слаб, но звучен и разбирлив, но неговиот тон варираше многу и често се префрлаше од ниски ноти во високи, речиси тенорски... Кога зборуваше за нешто што не му се допаѓа, потоа се навива, се наведна, стенкаше, чкрипеше...“ Омилената активност на Менделеев долги години беше правење куфери и рамки за портрети. Тој купил материјали за овие дела во Гостини Двор.

Оригиналноста на Менделеев го издвојуваше од толпата уште од младоста... Додека студираше на педагошки институт, синоокиот Сибирец, кој немаше ниту денар на своето име, неочекувано за господата професори, почна да покажува таква острина на умот. , таков бес во работата што ги остави сите свои колеги далеку зад себе. Тогаш го забележа вистинскиот државен советник, позната личност во јавното образование, учител, научник, професор по хемија Александар Абрамович Воскресенски и се заљуби во него. Затоа, во 1867 година, Александар Абрамович го препорачал својот омилен студент, триесет и тригодишниот Дмитриј Иванович Менделеев, на позицијата професор по општа и неорганска хемија на Факултетот за физика и математика на Универзитетот во Санкт Петербург. Во мај 1868 година, Менделееви ја родиле својата сакана ќерка Олга...

Триесет и три години е традиционалното доба на подвигот: на триесет и три, според епот, Илја Муромец се симна од шпоретот. Но, иако во оваа смисла животот на Дмитриј Иванович не беше исклучок, тој самиот тешко можеше да почувствува дека се случува остар пресврт во неговиот живот. Наместо предметите по техничка, органска или аналитичка хемија што ги предавал претходно, тој морал да почне да чита нов курс, општа хемија.

Се разбира, полесно е да се користи методот на сликички. Меѓутоа, кога ги започна своите претходни курсеви, исто така не беше лесно. Руските прирачници или воопшто не постоеле, или постоеле, но биле застарени. Хемијата е нова, млада работа, а во младоста сè брзо застарува. Странските учебници, најновите, морав сам да ги преведувам. Ги превел „Аналитичка хемија“ од Жерар, „Хемиска технологија“ од Вагнер. Но, ништо достојно не се најде во органската хемија во Европа, дури и ако седнеш и пишуваш. И напиша. За два месеци комплетно нов курс заснован на нови принципи, триесет испечатени листови. Шеесет дена дневен прекумерен труд - дванаесет готови страници дневно. Токму на ден - не сакаше распоредот да го направи зависен од таква ситница како што е вртењето на земјината топка околу својата оска, не стана од масата триесет или четириесет часа.

Дмитриј Иванович не само што можеше да работи пијано, туку и да спие пијан. Нервниот систем на Менделеев беше исклучително чувствителен, неговите сетила беа зголемени - речиси сите мемоаристи, без да кажат збор, известуваат дека тој невообичаено лесно, постојано упаднал во крик, иако, во суштина, тој бил љубезен човек.

Можно е вродените црти на личноста на Дмитриј Иванович да се објаснат со неговото доцно појавување во семејството - тој беше „последното дете“, седумнаесеттото дете. И според сегашните концепти, можноста за мутации кај потомството се зголемува со возраста на родителите.

Тој го започна своето прво предавање за општа хемија вака:

„Јасно разликуваме се што забележуваме како супстанца или како феномен. Материјата зафаќа простор и има тежина, но феномен е нешто што се случува во времето. Секоја супстанција произведува различни појави и не постои ниту еден феномен што се јавува без супстанција. Разновидноста на супстанции и појави не може да избега од сечие внимание. Да се ​​открие законитоста, односно едноставноста и исправноста во оваа различност, значи да се проучува природата...“

Да се ​​открие законитоста, односно едноставноста и исправноста... Супстанцијата има тежина... Супстанција... Тежина... Супстанција... Тежина...

Непрестајно размислуваше за тоа, што и да правеше. А што не направи! Дмитриј Иванович имаше доволно време за сè. Се чини дека тој конечно го доби најдобриот хемиски оддел во Русија, државен стан, можност да живее удобно, без да трча наоколу за дополнителни пари - затоа концентрирајте се на главното, а се друго е на страна... Купив имот од 400 десиатини земја и една година подоцна го ставив искусниот Пол под хипотека, кој ја проучуваше можноста да се промени исцрпувањето на земјата користејќи хемија. Еден од првите во Русија.

За миг помина година и пол, а во општа хемија сè уште немаше вистински систем. Ова не значи дека Менделеев го предавал својот курс сосема случајно. Почна со она што на сите им е познато - со вода, со воздух, со јаглен, со соли. Од елементите што ги содржат. Од главните закони според кои супстанциите комуницираат едни со други.

Потоа зборуваше за хемиските роднини на хлорот - флуор, бром, јод. Ова беше последното предавање, чиј транскрипт сепак успеа да го испрати во печатницата, каде што се печатеше вториот број од новата книга што ја започна.

Првиот број, во џебен формат, беше отпечатен во јануари 1869 година. На насловната страница пишуваше: „Основи на хемијата од Д. Менделеев“ . Без предговори. Првиот, веќе објавен број, а вториот, кој беше во печатницата, требаше да го сочинуваат, според планот на Дмитриј Иванович, првиот дел од курсот и уште два броја - вториот дел.

Во јануари и првата половина на февруари, Менделеев одржа предавања за натриум и други алкални метали, напиша соодветното поглавје од вториот дел „Основи на хемијата“ - и се заглави.

Во 1826 година, Јенс Јакоб Берзелиус завршил студија за 2000 супстанции и, врз основа на тоа, ја утврдил атомската тежина на триесетина хемиски елементи. За пет од нив, атомската тежина е погрешно одредена - за натриум, калиум, сребро, бор и силициум. Берзелиус направи грешка затоа што примени две неточни претпоставки: дека молекула на оксид може да содржи само еден метален атом и дека еднаков волумен на гасови содржи еднаков број атоми. Всушност, молекулата на оксид може да содржи два или повеќе метални атоми, а еднаков волумен на гасови, според законот на Авогадро, содржи еднаков број не атоми, туку молекули.

Сè до 1858 година, кога Италијанецот Станислао Каницаро, враќајќи го законот на својот сонародник Авогадро, ги коригирал атомските тежини на неколку елементи, владеела конфузија во однос на атомските тежини.

Само во 1860 година, на хемискиот конгрес во Карлсруе, по жестоки дебати, конфузијата беше разоткриена, законот на Авогадро конечно беше вратен на своите права и конечно беа разјаснети непоколебливите основи за одредување на атомската тежина на секој хемиски елемент.

По среќна случајност, Менделеев бил на службено патување во странство во 1860 година, присуствувал на овој конгрес и добил јасна и јасна идеја дека атомската тежина сега станала точен и сигурен нумерички израз. Враќајќи се во Русија, Менделеев започна да го проучува списокот на елементи и го привлече вниманието на периодичноста на промените во валентноста на елементите распоредени по зголемен редослед на атомските тежини: валентност Х – 1, Ли – 1, Биди – 2, Б – 3, C – 4, Мг – 2, Н – 2, С – 2, F – 1, Na – 1, Ал – 3, Си - 4, итн. Врз основа на зголемувања и намалувања на валентноста, Менделеев ги подели елементите на периоди; Првиот период вклучуваше само еден водород, проследено со два периоди од по 7 елементи, потоа периоди со повеќе од 7 елементи. Д, јас, Менделеев ги користевме овие податоци не само за конструирање график, како што направија Мејер и Шанкуртоа, туку и за конструирање табела слична на табелата Њуландс. Таквата периодична табела на елементи е појасна и повизуелна од графиконот, а покрај тоа, Д, И, Менделеев успеаја да ја избегнат грешката на Њуландс, кој инсистираше на еднаквост на периодите.

« Пресуден момент на мојата мисла за периодичниот закон го сметам за 1860 година - конгресот на хемичарите во Карлсруе, на кој учествував... Идејата за можноста за периодичност во својствата на елементите со зголемена атомска тежина , во суштина, веќе ми беше претставен внатрешно“. , - забележа Д.И. Менделеев.

Во 1865 година, тој го купил имотот Боблово во близина на Клин и добил можност да студира земјоделска хемија, за која тогаш бил заинтересиран, и секое лето таму да се релаксира со своето семејство.

„Роденденот“ на системот на Д.И. Менделеев обично се смета за 18 февруари 1869 година, кога беше составена првата верзија на табелата.

Ориз. 5. Фотографија на Д.И. Менделеев во годината на откривањето на периодичниот закон.

Познати се 63 хемиски елементи. Не се доволно добро проучени сите својства на овие елементи; дури и атомските тежини на некои се погрешно или неточно одредени. Дали е многу или малку - 63 елементи? Ако се потсетиме дека сега знаеме 109 елементи, тогаш, се разбира, ова не е доволно. Но, сосема е доволно да се забележи моделот на промени во нивните својства. Со 30 или 40 познати хемиски елементи, малку е веројатно дека нешто ќе биде откриено. Потребен беше одреден минимум отворени елементи. Затоа откритието на Менделеев може да се окарактеризира како навремено.

Пред Менделеев, научниците исто така се обидоа да ги подредат сите познати елементи на одреден ред, да ги класифицираат и да ги комбинираат во систем. Невозможно е да се каже дека нивните обиди беа бескорисни: тие содржеа некои зрна вистина. Сите тие се ограничија на комбинирање на елементи со слични хемиски својства во групи, но не најдоа внатрешна врска помеѓу овие „природни“, како што рекоа тогаш, групи од нив.

Во 1849 година, истакнатиот руски хемичар Г. И. Хес се заинтересирал за класификацијата на елементите. Во учебникот „Основи на чиста хемија“, тој опиша четири групи неметални елементи со слични хемиски својства:

I Te C N

Бр Се Б П

Cl S Si As

Ф О

Хес напиша: „Оваа класификација е сè уште многу далеку од тоа да биде природна, но сè уште поврзува елементи и групи кои се многу слични, а со проширувањето на нашите информации може да се подобри“.

Неуспешни обиди за изградба на систем на хемиски елементи врз основа на нивните атомски тежини беа направени уште пред конгресот во Карлсруе, и од Британците: во 1853 година од Гладстон, во 1857 од Одлинг.

Еден од обидите за класификација бил направен во 1862 година од Французинот Alexandre Emile Beguys de Chancourtois. . Тој го претстави системот на елементи во форма на спирална линија на површината на цилиндарот. Има 16 елементи на секој свиок. Слични елементи се наоѓаа еден под друг на генератриксот на цилиндерот. Кога ја објавувал својата порака, научникот не ја придружувал со графикот што го конструирал, а ниту еден од научниците не обрнал внимание на работата на Де Шанкуртоа.

Ориз. 6. „Tellurium screw“ од де Шанкуртоа.

Поуспешен беше германскиот хемичар Јулиус Лотар Мајер. Во 1864 година, тој предложи табела во која сите познати хемиски елементи беа поделени во шест групи, според нивната валентност. По изглед, табелата на Мајер беше малку слична на идниот периодичен систем. Тој ги сметал волумените окупирани од тежинските количини на елементот нумерички еднакви на нивните атомски тежини. Се покажа дека секоја таква тежинска количина на кој било елемент содржи ист број на атоми. Ова значеше дека односот на разгледуваните волумени на различни атоми на овие елементи. Затоа, оваа карактеристика на елементот се нарекува атомски волумен.

Графички, зависноста на атомските волумени на елементите од нивните атомски тежини се изразува како низа бранови што се издигнуваат во остри врвови во точките што одговараат на алкалните метали (натриум, калиум, цезиум). Секое спуштање и издигнување до врвот одговара на период во табелата на елементи. Во секој период, вредностите на некои физички карактеристики, покрај атомскиот волумен, исто така природно прво се намалуваат, а потоа се зголемуваат.

Ориз. 7. Зависност на атомските волумени од атомските маси на елементите, според

Л. Мајер.

Водородот, елементот со најмала атомска тежина, беше прв на листата на елементи. Во тоа време беше општо прифатено дека 101-от период вклучува еден елемент. Вториот и третиот период на табелата Мејер вклучуваше по седум елементи. Овие периоди ги удвоија октавите на Њуланд. Сепак, во следните два периода бројот на елементи надмина седум. Така, Мејер покажа каде Њуландс погрешил. Законот за октави не можеше строго да се следи за целата листа на елементи; последните периоди требаше да бидат подолги од првиот.

По 1860 година, првиот обид од ваков вид бил направен од друг англиски хемичар, Џон Александар Реина Њуландс. Една по друга, тој составуваше табели во кои се обидуваше да ја реализира својата идеја. Последната табела е датирана од 1865 година. Научникот верувал дека сè во светот е предмет на општа хармонија. Мора да е исто и во хемијата и во музиката. Конструирани во зголемен редослед, атомските тежини на елементите се поделени на октави - во осум вертикални редови, по седум елементи во секоја. Навистина, многу елементи со сродни хемиски својства завршија во една хоризонтална линија: во првата - халогени, во втората - алкални метали итн. Но, за жал, доста странци влегоа во редовите и тоа ја расипа целата слика. Меѓу халогените, на пример, имаше кобалт со никел и три платиноиди. Меѓу минералите на алкалните земји се ванадиумот и оловото. Јаглеродното семејство вклучува волфрам и жива. Со цел некако да ги обедини поврзаните елементи, Њуландс мораше да го наруши распоредот на елементите по редослед на атомска тежина во осум случаи. Покрај тоа, за да се направат осум групи од седум елементи, потребни се 56 елементи, но 62 беа познати, а на некои места тој замени еден елемент со два одеднаш. Резултатот беше целосно самоволие. Кога Њуландс го пријавил својот „Законот на октавите“ На состанокот на Лондонското хемиско друштво, еден од присутните саркастично забележа: нели почитуваниот говорник се обидел да ги подреди елементите едноставно по азбучен ред и да открие некој вид на шема?

Сите овие класификации не ја содржеа главната работа: тие не ја одразуваа општата, основна шема на промени во својствата на елементите. Тие создадоа само изглед на ред во нивниот свет.

Претходниците на Менделеев, кои забележаа посебни манифестации на големиот модел во светот на хемиските елементи, од различни причини не беа во можност да се издигнат до голема генерализација и да го сфатат постоењето на основниот закон во светот. Менделеев не знаел многу за обидите на неговите претходници да распоредат хемиски елементи по редослед на зголемување на атомските маси и за инцидентите што се појавија во овој случај. На пример, тој немаше речиси никакви информации за работата на Шанкуртоа, Њуландс и Мајер.

За разлика од Њуландс, Менделеев ја сметаше главната работа не толку атомските тежини колку хемиските својства, хемиската индивидуалност. Постојано размислуваше за ова. Супстанција... Тежина... Супстанција... Тежина... Немаше решенија.

И тогаш Дмитриј Иванович се најде во тешка временска неволја. И се покажа многу лошо: не толку „сега или никогаш“, туку или денес, или прашањето беше одложено повторно неколку недели.

Тој одамна му вети на Слободното економско друштво дека ќе оди во провинцијата Твер во февруари, ќе ги испита тамошните фабрики за сирење и ќе ги претстави своите размислувања за поставување на оваа работа на модерен начин. За патувањето веќе била побарана дозвола од универзитетските власти. А „уверението за годишен одмор“ - тогашниот сертификат за патување - веќе беше коригиран. И последната разделна белешка од секретарот на Слободното економско друштво Ходнев е добиена. И не остана ништо друго освен да тргнеме на назначеното патување. Возот со кој требаше да патува за Твер тргна од станицата Московски на 17 февруари, во вечерните часови.

„Наутро, додека сè уште беше во кревет, тој секогаш пиеше кригла топло млеко... Откако стана и се изми, веднаш отиде во својата канцеларија и таму пиеше една, две, понекогаш и три големи чаши во облик на кригла. силен, не многу сладок чај“. (од мемоарите на неговата внука Н.Ја. Капустина-Губкина).

Трагата од чашата, зачувана на задната страна од белешката на Ходнев, од 17 февруари, укажува на тоа дека била примена рано наутро, пред појадокот, веројатно донесена од гласник. И ова, пак, укажува дека мислата за систем на елементи не го оставила Дмитриј Иванович ниту дење ниту ноќе: покрај отпечатокот на чашата, листот чува видливи траги од невидливиот мисловен процес што доведе до големото научно откритие. . Во историјата на науката ова е редок случај, ако не и единствен.

Судејќи според физичките докази, еве што се случило. Откако ја заврши својата кригла и ја стави на првото место на кое наиде - на писмото на Ходнев, тој веднаш го грабна пенкалото и на првото парче хартија на кое наиде, на истото писмо од Ходнев, ја запиша мислата што блесна во неговата глава. На листот хартија се појавија, еден под друг, симболите на хлорот и калиумот... Потоа натриум и бор, па литиум, бариум, водород... Пенкалото талкаше, како и мислата. Конечно, тој зеде нормален октам празна хартија - ова парче хартија исто така е зачувано - и на него, еден под друг, во опаѓачки редослед скицира редови на симболи и атомски тежини: на врвот се алкалните земји, долу. тие се халогените, под нив е кислородната група, под неа е азотната група, под неа е групата јаглерод итн. На око му беше очигледно колку се блиски разликите во атомските тежини на елементите од соседните редови. Менделеев тогаш не можеше да знае дека „неизвесната зона“ помеѓу очигледна неметалиИ металисодржи елементи - благородни гасови, чие откривање последователно значително ќе го измени Периодниот систем.

Брзаше, па одвреме-навреме правеше грешки и грешки. На сулфурот му беше доделена атомска тежина од 36, наместо 32. Одземајќи ги 65 (атомска тежина на цинк) 39 (атомска тежина на калиум), тој доби 27. Но, не се важни малите нешта! Го носеше висок бран на интуиција.

Тој веруваше во интуиција. Го користев сосема свесно во различни ситуации во мојот живот. Ана Ивановна, сопругата на Менделеев напиша: Ако тој

Мораше да се реши некое тешко, важно животно прашање, тој брзо влезе со лесното одење, кажа што е работата и побара да ми го каже мислењето врз основа на првиот впечаток. „Само не размислувај, само не размислувај“, повтори тој. Зборував и ова беше одлуката“.

Сепак, ништо не функционираше. Начкртаниот лист повторно се претвори во ребус. И времето помина, вечерта требаше да одиме до станицата. Тој веќе го почувствувал и почувствувал главното. Но, на ова чувство секако мораше да му се даде јасна логична форма. Можете да замислите како, во очај или бес, тој брзаше низ канцеларијата, гледајќи сè што има во неа, барајќи начин брзо да го склопи системот. Конечно, тој зграпчи куп карти, ги отвори своите „Основи“ на десната страница - каде што имаше список со едноставни тела - и почна да прави шпил карти без преседан. Откако направил шпил од хемиски карти, тој почнал да игра невидена игра на пасијанс. Пасијанс беше очигледно предизвик! Првите шест рангови се наредени без никакви скандали. Но, тогаш сè почна да се разоткрива.

Повторно и повторно Дмитриј Иванович го грабнуваше пенкалото и, со својот брз ракопис, чкрташе колони со бројки на листот хартија. И повторно, збунет, се откажа од оваа активност и почна да ја превртува цигарата и да пукне на неа толку многу што главата целосно му се замати. Конечно очите почнаа да му спуштаат, се фрли на софата и силно заспа. Ова не беше невообичаено за него. Овој пат не спиеше долго - можеби неколку часа, но можеби и неколку минути. Нема точни информации за ова. Се разбуди од тоа што во сон ја виде својата игра со пасијанс, и тоа не во формата во која ја остави на масата, туку во друга, похармонична и пологична. И тој веднаш скокна на нозе и почна да црта нова маса на парче хартија.

Неговата прва разлика од претходната верзија беше тоа што елементите сега беа подредени не по редослед на намалување, туку по редослед на зголемување на атомската тежина. Втората е дека празните места во табелата беа исполнети со прашалници и атомски тежини.

Ориз. 8. Груба скица составена од Д.И. Менделеев за време на откривањето на периодичниот закон (за време на играњето „хемиски пасијанс“). 17 февруари (1 март) 1869 година.

Долго време, приказната на Дмитриј Иванович дека ја видел својата маса во сон се третирала како анегдота. Да се ​​најде нешто рационално во соништата се сметало за суеверие. Во денешно време науката повеќе не става слепа бариера помеѓу процесите што се случуваат во свесното и потсвеста. И тој не гледа ништо натприродно во фактот дека сликата што не се појавила во процесот на свесно размислување била произведена во завршена форма како резултат на несвесен процес.

Менделеев, убеден во постоењето на објективен закон на кој му се покоруваат сите елементи со различни својства, тргна по фундаментално поинаков пат.

Бидејќи бил спонтан материјалист, тој барал нешто материјално како карактеристика на елементите, што ја одразува сета разновидност на нивните својства. Земајќи ја атомската тежина на елементите како таква карактеристика, Менделеев ги споредил тогаш познатите групи според атомската тежина на нивните членови.

Со запишување на групата халогени (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) под групата на алкални метали (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) и ставајќи го под нив други групи слични елементи (по зголемен редослед на нивната атомска тежина), Менделеев утврдил дека членовите на овие природни групи формираат заедничка правилна серија на елементи; Покрај тоа, хемиските својства на елементите што ја сочинуваат таквата серија периодично се повторуваат. Поставувајќи ги сите 63 елементи познати во тоа време во вкупниот број според вредноста на атомските тежини "периодичен систем" Менделеев открил дека претходно воспоставените природни групи органски влегле во овој систем, губејќи го своето претходно вештачко неединство. Подоцна, Менделеев го формулираше периодичниот закон што го откри на следниов начин: Својствата на едноставните тела, како и формите и својствата на соединенијата на елементите, периодично зависат од вредностите на атомските тежини на елементите.

Менделеев ја објави првата верзија на табелата со хемиски елементи што го изразува периодичниот закон во форма на посебен лист со наслов „Експеримент на систем на елементи заснован на нивната атомска тежина и хемиска сличност“ и го испрати овој леток во март 1869 година. на многу руски и странски хемичари.

Ориз. 9. „Искуство на систем на елементи врз основа на нивната тежина и хемиска сличност“.

Првата табела е сè уште многу несовршена, таа е далеку од модерната форма на периодниот систем. Но, оваа табела се покажа како прва графичка илустрација на шаблонот откриен од Менделеев: „Елементите подредени според нивната атомска тежина претставуваат јасна периодичност на својствата“ („Однос на својствата со атомската тежина на елементите“ од Менделеев). Оваа статија беше резултат на размислувањата на научникот додека работеше на „Системско искуство...“. Извештај за врската откриена од Менделеев помеѓу својствата на елементите и нивните атомски тежини беше направен на 6 март (18) 1869 година на состанокот на Руското хемиско друштво. Менделеев не беше на оваа средба. Наместо отсутниот автор, неговиот извештај го прочита хемичарот Н.А. Меншуткин. Сув запис за состанокот на 6 март се појави во записникот на Руското хемиско друштво: „Н. Меншуткин известува во име на Д. Менделеев „искуството на систем на елементи врз основа на нивната атомска тежина и хемиска сличност“. Поради отсуство на Д. Менделеев, расправата за ова прашање беше одложена за следниот состанок. Говорот на Н. Меншуткин беше објавен во списанието на Руското хемиско друштво („Однос на својствата со атомската тежина на елементите“). Во летото 1871 година, Менделеев ги сумираше своите бројни студии поврзани со воспоставувањето на периодичното право во неговата работа „Периодична важност за хемиски елементи“ . Во класичното дело „Основи на хемијата“, кое помина низ 8 изданија на руски и неколку изданија на странски јазици за време на животот на Менделеев, Менделеев прв ја претстави неорганската хемија врз основа на периодичниот закон.

Кога го конструирал периодичниот систем на елементи, Менделеев надминал големи тешкотии, бидејќи многу елементи сè уште не биле откриени, а од 63-те дотогаш познати елементи, девет имале погрешно одредена атомска тежина. При креирањето на табелата, Менделеев ја коригирал атомската тежина на берилиумот, ставајќи го берилиумот не во иста група со алуминиум, како што обично правеле хемичарите, туку во иста група со магнезиум. Во 1870-71 година, Менделеев ги смени вредностите на атомските тежини на индиум, ураниум, ториум, цериум и други елементи, водејќи се од нивните својства и одредено место во периодниот систем. Врз основа на периодичниот закон, тој поставил телуриум пред јод и кобалт пред никел, така што телуриумот би бил во иста колона со елементи чија валентност е 2, а јодот би бил во иста колона со елементи чија валентност е 1. , иако атомските тежини на овие елементи бараа спротивна локација.

Менделеев виде три околности кои, според него, придонесоа за откривање на периодичниот закон:

Прво, атомските тежини на повеќето хемиски елементи беа повеќе или помалку точно определени;

Второ, се појави јасен концепт за групи елементи со слични хемиски својства (природни групи);

Трето, до 1869 година била проучувана хемијата на многу ретки елементи, без знаење за кои би било тешко да се дојде до каква било генерализација.

Конечно, решавачкиот чекор кон откривањето на законот беше тоа што Менделеев ги спореди сите елементи според нивната атомска тежина. Претходниците на Менделеев споредувале елементи кои биле слични едни на други. Тоа е, елементи на природни групи. Се покажа дека овие групи не се поврзани. Менделеев логично ги комбинирал во структурата на својата маса.

Сепак, дури и по огромната и внимателна работа на хемичарите за корекција на атомските тежини, на четири места од Периодниот систем елементите го „нарушуваат“ строгиот редослед на распоред при зголемување на атомската тежина. Ова се парови на елементи:

18 Ар(39.948) – 19 К (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).

За време на Д.И. Менделеев, ваквите отстапувања се сметаа за недостатоци на Периодниот систем. Теоријата на атомската структура стави сè на свое место: елементите се наоѓаат апсолутно правилно - во согласност со полнежите на нивните јадра. Како тогаш можеме да објасниме дека атомската тежина на аргон е поголема од атомската тежина на калиумот?

Атомската тежина на кој било елемент е еднаква на просечната атомска тежина на сите негови изотопи, земајќи го предвид нивното изобилство во природата. Случајно, атомската тежина на аргон се одредува со „најтешкиот“ изотоп (во природата се наоѓа во поголеми количини). Во калиумот, напротив, преовладува неговиот „полесен“ изотоп (односно, изотоп со помал масен број).

Менделеев го карактеризира текот на креативниот процес, кој го претставува откривањето на периодичниот закон: „... неволно се појави идејата дека мора да постои врска помеѓу масата и хемиските својства. И бидејќи масата на супстанцијата, иако не е апсолутна, туку само релативна, неопходно е да се бара функционална кореспонденција помеѓу индивидуалните својства на елементите и нивните атомски тежини. Не можете да барате ништо, дури ни печурки или некаква зависност, освен ако гледате и пробувате. Така почнав да избирам, пишувајќи на посебни картички елементи со нивните атомски тежини и основни својства, слични елементи и слични атомски тежини, што брзо доведе до заклучок дека својствата на елементите периодично зависат од нивната атомска тежина и, сомневајќи се во многу нејаснотии , ниту една минута не се посомневав во генералноста на донесениот заклучок, бидејќи беше невозможно да се признае несреќа“.

Основната важност и новина на периодичниот закон беше следново:

1. Воспоставена е врска помеѓу елементи кои биле различни по нивните својства. Оваа врска лежи во фактот дека својствата на елементите се менуваат непречено и приближно подеднакво како што се зголемува нивната атомска тежина, а потоа овие промени се ПОВТОРУВААТ ПЕРИОДИЧНО.

2. Во оние случаи кога се чинеше дека недостасува некоја врска во низата на промени во својствата на елементите, во Периодниот систем беа дадени GAPS кои требаше да се пополнат со елементи кои сè уште не беа откриени.

Ориз. 10. Првите пет периоди од Периодниот систем на Д.И. Менделеев. Благородните гасови сè уште не се откриени, па затоа не се прикажани во табелата. Уште 4 непознати елементи во моментот на креирање на табелата се означени со прашалници. Својствата на три од нив беа предвидени од Д.И. Менделеев со голема точност (дел од Периодниот систем на времињата на Д.И. Менделеев во форма попозната за нас).

Принципот што Д.И. Менделеев го користел за да ги предвиди својствата на сè уште непознатите елементи е прикажан на Слика 11.

Врз основа на законот за периодичност и практично применувајќи го законот на дијалектиката за премин на квантитативните промени во квалитативни, Менделеев веќе во 1869 година го истакнал постоењето на четири елементи кои сè уште не биле откриени. За прв пат во историјата на хемијата беше предвидено постоење на нови елементи, а нивната атомска тежина беше дури приближно одредена. На крајот на 1870 г Менделеев, врз основа на неговиот систем, ги опиша својствата на сè уште неоткриениот елемент од групата III, нарекувајќи го „ека-алуминиум“. Научникот исто така сугерираше дека новиот елемент ќе биде откриен со помош на спектрална анализа. Навистина, во 1875 година, францускиот хемичар P.E. Lecoq de Boisbaudran, испитувајќи ја мешавината на цинк со спектроскоп, открил Менделеев ека-алуминиум во него. Точното совпаѓање на очекуваните својства на елементот со експериментално утврдените беше првиот триумф и брилијантна потврда на моќта на предвидување на периодичниот закон. Описите на својствата на „ека-алуминиумот“ предвидени од Менделеев и својствата на галиумот откриени од Бојсбаудран се дадени во Табела 1.

Предвидено од Д.И. Менделеев

Инсталиран од Lecoq de Boisbaudran (1875)

Екаалуминиум Еа Атомска тежина околу 68 Едноставно тело, треба да биде ниско топливо Густината е блиску до 5,9 Атомски волумен 11,5 Не треба да оксидира во воздухот Водата треба да се распаѓа на црвено-жешка топлина Формули на соединенија: EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 Треба да формира стипса Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O, но потешко од алуминиум Оксидот Ea2O3 треба лесно да се редуцира и да произведе метал поиспарлив од алуминиумот, и затоа може да се очекува да биде откриен со спектрална анализа на EaCl3 - испарлив.

Атомска тежина околу 69,72 Точката на топење на чистиот галиум е 30 степени Целзиусови Густината на цврстиот галиум е 5,904, а течниот галиум е 6,095 Атомски волумен 11,7 Малку оксидира само на црвени топлотни температури Ја разградува водата на високи температури Сложени формули: GaСl3, Ga2О3, Ga2(SO4)3 Формира стипса NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Галиумот се редуцира од неговиот оксид со калцинирање во проток на водород; откриени со помош на спектрална анализа Точка на вриење на GaCl3 215-220 степени С

Во 1879 г Шведскиот хемичар Л. Нилсон го пронашол елементот скандиум, кој целосно одговара на екаборонот опишан од Менделеев; во 1886 година, германскиот хемичар К. Винклер го открил елементот германиум, што одговара на екасилиум; во 1898 година, француските хемичари Пјер Кири и Мари Склодовска Кири откриле полониум и радиум. Менделеев ги сметал Винклер, Лекок де Боисбоудран и Нилсон за „зајакнувачи на периодичниот закон“.

Се остварија и предвидувањата на Менделеев: откриени се тримарган - модерен рениум, дицезиум - франциум итн.

По ова, на научниците ширум светот им стана јасно дека Периодниот систем на Д.И. Менделеев не само што ги систематизира елементите, туку е графички израз на основниот закон на природата - Периодниот закон.

Овој закон има предвидувачка моќ. Тоа овозможи да се спроведе насочена потрага по нови, сè уште не откриени елементи. Атомските тежини на многу елементи, претходно утврдени недоволно прецизно, беа предмет на проверка и разјаснување токму затоа што нивните погрешни вредности беа во конфликт со периодичниот закон.

Едно време, Д.И. Менделеев со разочарување забележа: „...не ги знаеме причините за периодичноста“. Тој не доживеа да ја реши оваа мистерија.

Еден од важните аргументи во корист на сложената структура на атомите беше откривањето на периодичниот закон на Д.И. Менделеев:

Својствата на едноставните супстанции, како и својствата и формите на соединенијата, периодично зависат од атомските маси на хемиските елементи.

Кога се докажа дека серискиот број на елементот во системот е нумерички еднаков на полнењето на јадрото на неговиот атом, стана јасна физичката суштина на периодичниот закон.

Но, зошто својствата на хемиските елементи периодично се менуваат како што се зголемува нуклеарното полнење? Зошто системот на елементи е изграден на овој начин, а не поинаку и зошто неговите периоди содржат строго дефиниран број на елементи? Немаше одговори на овие најважни прашања.

Логичкото размислување предвиде дека ако постои врска помеѓу хемиските елементи што се состојат од атоми, тогаш атомите имаат нешто заедничко и, според тоа, тие мора да имаат сложена структура.

Мистеријата на периодичниот систем на елементи беше целосно решена кога беше можно да се разбере сложената структура на атомот, структурата на неговите надворешни електронски обвивки и законите за движење на електроните околу позитивно наелектризираното јадро, во кое речиси целата маса на атомот е концентриран.

Сите хемиски и физички својства на супстанцијата се одредуваат според структурата на нејзините атоми. Периодичниот закон, откриен од Менделеев, е универзален закон на природата, бидејќи се заснова на законот за атомска структура.

Основач на модерната доктрина за атомот е англискиот физичар Радерфорд, кој убедливо покажа дека речиси целата маса и позитивно наелектризираната материја на атомот е концентрирана во мал дел од неговиот волумен. Тој го нарече овој дел од атомот јадро. Позитивниот полнеж на јадрото се компензира со електроните кои ротираат околу него. Во овој атомски модел електроните личат на планетите на Сончевиот систем, поради што го добил името планетарен. Последователно, Радерфорд можеше да користи експериментални податоци за да ги пресмета нуклеарните полнежи. Тие се покажаа еднакви на сериските броеви на елементите во табелата на Д.И. Менделеев. По работата на Радерфорд и неговите студенти, периодичниот закон на Менделеев доби појасно значење и малку поинаква формулација:

Својствата на едноставните супстанции, како и својствата и формите на соединенијата на елементите, периодично зависат од полнењето на јадрото на атомите на елементите.

Така, серискиот број на хемиски елемент во периодниот систем доби физичко значење.

Во 1913 година, Г. Мозели го проучувал зрачењето со Х-зраци на голем број хемиски елементи во лабораторијата на Радерфорд. За таа цел, тој ја конструирал анодата на рендгенската цевка од материјали составени од одредени елементи. Се покажа дека брановите должини на карактеристичното зрачење на Х-зраци се зголемуваат со зголемување на серискиот број на елементите што ја сочинуваат катодата. G. Moseley извел равенка која ја поврзува брановата должина и серискиот број Z:

Овој математички израз сега се нарекува Мозелевиот закон. Тоа овозможува да се одреди серискиот број на елементот што се проучува врз основа на измерената бранова должина на зрачењето со Х-зраци.

Наједноставното атомско јадро е јадрото на атомот на водород. Неговиот полнеж е еднаков и спротивен по знакот на полнежот на електронот, а неговата маса е најмала од сите јадра. Јадрото на атомот на водород беше препознаено како елементарна честичка, а во 1920 година Радерфорд му го даде името протон . Масата на протонот е приближно една единица атомска маса.

Сепак, масата на сите атоми, освен водородот, бројно ги надминува полнежите на атомските јадра. Радерфорд веќе претпоставуваше дека покрај протоните, јадрата треба да содржат и некои неутрални честички со одредена маса. Овие честички беа откриени во 1932 година од Боте и Бекер. Чедвик ја утврди нивната природа и именуваше неутрони . Неутронот е ненаелектризирана честичка со маса речиси еднаква на масата на протонот, т.е. исто така 1 а. јадете.

Во 1932 година, советскиот научник Д.

Да ја разгледаме структурата на атом на некој елемент, на пример, натриум, од гледна точка на теоријата на протон-неутрони. Атомскиот број на натриум во периодичниот систем е 11, масен број 23. Во согласност со атомскиот број, полнежот на јадрото на атом на натриум е + 11. Според тоа, атомот на натриум има 11 електрони, збирот на нивните полнежи е еднаков на позитивниот полнеж на јадрото. Ако атомот на натриум изгуби еден електрон, тогаш позитивниот полнеж ќе биде еден повеќе од збирот на негативните полнежи на електроните (10), а атомот на натриум ќе стане јон со полнеж 1+. Полнењето на јадрото на атомот е еднакво на збирот на полнежите од 11 протони лоцирани во јадрото, чија маса е 11 а. e.m. Бидејќи масовниот број на натриум е 23 a. e.m., тогаш разликата 23 – 11= 12 го одредува бројот на неутрони во атом на натриум.

Протоните и неутроните се нарекуваат нуклеони . Јадрото на атом на натриум се состои од 23 нуклеони, од кои 11 се протони, а 12 се неутрони. Вкупниот број на нуклеони во јадрото е запишан во горниот лев агол на симболот на елементот, а бројот на протони долу лево, на пример, Na.

Сите атоми на даден елемент имаат ист нуклеарен полнеж, односно ист број на протони во јадрото. Бројот на неутрони во јадрата на атомите на елементите може да варира. Се нарекуваат атомите кои имаат ист број на протони и различен број на неутрони во нивните јадра изотопи .

Се нарекуваат атоми на различни елементи чии јадра содржат ист број нуклеони изобари .

Науката пред сè му должи на големиот дански физичар Нилс Бор воспоставувањето вистинска врска помеѓу структурата на атомот и структурата на периодниот систем. Тој беше првиот што ги објасни вистинските принципи на периодични промени во својствата на елементите. Бор започна со тоа што го направи Радерфордовиот модел на атомот остварлив.

Планетарниот модел на атомот на Радерфорд ја одразува очигледната вистина дека главниот дел од атомот е содржан во незначително мал дел од волуменот - атомското јадро, а електроните се распоредени во остатокот од волуменот на атомот. Меѓутоа, природата на движењето на електронот во орбитата околу јадрото на атомот е во спротивност со теоријата за движење на електрични полнежи во електродинамиката.

Прво, според законите на електродинамиката, електрон што ротира околу јадрото мора да падне врз јадрото како резултат на загуба на енергија преку зрачење. Второ, кога се приближува до јадрото, брановите должини што ги емитува електронот мора постојано да се менуваат, формирајќи континуиран спектар. Сепак, атомите не исчезнуваат, што значи дека електроните не паѓаат на јадрото, а емисиониот спектар на атомите не е континуиран.

Ако металот се загрее до температурата на испарување, неговата пареа ќе почне да свети, а пареата на секој метал има своја боја. Зрачењето на металната пареа разложено со призма формира спектар кој се состои од поединечни светлечки линии. Таквиот спектар се нарекува линиски спектар. Секоја линија од спектарот се карактеризира со одредена фреквенција на електромагнетно зрачење.

Во 1905 година, Ајнштајн, објаснувајќи го феноменот на фотоелектричниот ефект, предложил дека светлината се шири во форма на фотони или енергетски кванти, кои имаат многу специфично значење за секој тип на атом.

Бор во 1913 година вовел квантен концепт во планетарниот модел на атомот на Радерфорд и го објаснил потеклото на линиските спектри на атомите. Неговата теорија за структурата на атомот на водород се заснова на два постулати.

Прв постулат:

Електронот ротира околу јадрото, без да емитува енергија, во строго дефинирани стационарни орбити кои ја задоволуваат квантната теорија.

Во секоја од овие орбити, електронот има одредена енергија. Колку е подалеку орбитата од јадрото, толку повеќе енергија има електронот кој се наоѓа на неа.

Движењето на објектот околу центар во класичната механика се определува со аголниот моментум m´v´r, каде што m е масата на предметот што се движи, v е брзината на објектот, r е радиусот на кругот. Според квантната механика, енергијата на овој објект може да има само одредени вредности. Бор верувал дека аголниот момент на електрон во атом на водород може да биде еднаков само на цел број на акциони кванти. Очигледно, оваа врска беше претпоставка на Бор; подоцна беше изведена математички од францускиот физичар де Броље.

Така, математичкиот израз на првиот Боров постулат е еднаквоста:

(1)

Во согласност со равенката (1), минималниот радиус на орбитата на електронот и, следствено, минималната потенцијална енергија на електронот одговара на вредност од n еднаква на единството. Состојбата на атомот на водород, која одговара на вредноста n=1, се нарекува нормална или основна. Водороден атом чиј електрон се наоѓа во која било друга орбита што одговара на вредностите n = 2, 3, 4, ¼ се нарекува возбуден.

Равенката (1) ја вклучува брзината на електронот и орбиталниот радиус како непознати. Ако креирате друга равенка која вклучува v и r, можете да ги пресметате вредностите на овие важни карактеристики на електронот во атомот на водород. Оваа равенка се добива со земање предвид на еднаквоста на центрифугалните и центрипеталните сили кои дејствуваат во системот „јадро на водороден атом – електрон“.

Центрифугалната сила е еднаква на . Центрипеталната сила, која ја одредува привлечноста на електронот кон јадрото, според законот на Кулон, е . Земајќи ја предвид еднаквоста на полнежите на електронот и јадрото во атомот на водород, можеме да напишеме:

(2)

Решавајќи го системот равенки (1) и (2) за v и r, наоѓаме:

(3)

Равенките (3) и (4) овозможуваат да се пресметаат радиусите на орбитите и брзините на електроните за која било вредност од n. Кога n=1, радиусот на првата орбита на атомот на водород е Боров радиус, еднаков на 0,053 nm. Брзината на електронот во оваа орбита е 2200 km/s. Равенките (3) и (4) покажуваат дека радиусите на електронските орбити на атомот на водород се поврзани едни со други како квадрати на природни броеви, а брзината на електронот се намалува со зголемување на n.

Втор постулат:

Кога се движи од една во друга орбита, електронот апсорбира или емитува квантум енергија.

Кога атомот е возбуден, т.е., кога електрон се движи од орбита поблиску до јадрото до пооддалечена, се апсорбира квантум на енергија и, обратно, кога електрон се движи од далечна орбита во блиска, квантна енергија E 2 – E 1 = hv се емитува. Откако ги пронашол радиусите на орбитите и енергијата на електронот на нив, Бор ја пресметал енергијата на фотоните и соодветните линии во линискиот спектар на водородот, што одговарало на експерименталните податоци.

Бројот n, кој ја одредува големината на радиусите на квантните орбити, брзината на движење на електроните и нивната енергија, се вика главен квантен број .

Последователно, Зомерфелд ја подобрил теоријата на Бор. Тој предложи дека атомот може да има не само кружни, туку и елиптични орбити на електрони, и врз основа на тоа го објасни потеклото на фината структура на водородниот спектар.

Ориз. 12. Електронот во атомот на Бор опишува не само кружни, туку и елиптични орбити. Еве како изгледаат за различни вредности лна П =2, 3, 4.

Меѓутоа, теоријата на Бор-Зомерфелд за структурата на атомот ги комбинирала класичните и квантните механички концепти и, на тој начин, била изградена на противречности. Главните недостатоци на теоријата Бор-Зомерфелд се како што следува:

1. Теоријата не е во состојба да ги објасни сите детали за спектралните карактеристики на атомите.

2. Не овозможува квантитативно да се пресмета хемиската врска дури и во толку едноставна молекула како што е молекулата на водород.

Но, основната позиција беше цврсто воспоставена: полнењето на електронските обвивки во атомите на хемиските елементи се случува почнувајќи од третото, М - школки не последователно, постепено до полн капацитет (т.е., како што беше со ДО- И Л - школки), но постепено. Со други зборови, изградбата на електронските обвивки е привремено прекината поради фактот што во атомите се појавуваат електрони кои припаѓаат на други обвивки.

Овие букви се означени на следниов начин: n , л , m l , Госпоѓица – а во јазикот на атомската физика се нарекуваат квантни броеви. Историски гледано, тие биле воведени постепено, а нивното појавување во голема мера е поврзано со проучувањето на атомските спектри.

Така, излегува дека состојбата на кој било електрон во атомот може да се запише со посебен код, кој е комбинација од четири квантни броеви. Ова не се само некои апстрактни количини што се користат за снимање на електронски состојби. Напротив, сите тие имаат вистинска физичка содржина.

Број П е вклучена во формулата за капацитетот на електронската обвивка (2 П 2), т.е. овој квантен број П одговара на бројот на електронската обвивка; со други зборови, овој број одредува дали електронот припаѓа на дадена електронска обвивка.

Број П прифаќа само цели вредности: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., што одговараат соодветно на школките: K, L, M, N, O, P, Q.

Затоа што П е вклучена во формулата за енергија на електроните, тогаш велат дека главниот квантен број ја одредува вкупната енергетска резерва на електронот во атомот.

Друга буква од нашата азбука - орбиталниот (страничен) квантен број - е означен како л . Воведен е за да се нагласи нееднаквоста на сите електрони кои припаѓаат на дадена обвивка.

Секоја школка е поделена на одредени подшколки, а нивниот број е еднаков на бројот на школка. Тоа е, К-школка ( П =1) се состои од една подшколка; L-школка ( П =2) – од два; М-школка ( П =3) – од три подшколки...

И секоја подшколка од оваа школка се карактеризира со одредена вредност л . Орбиталниот квантен број исто така зема целобројни вредности, но почнувајќи од нула, т.е. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... Така, л секогаш помалку П . Лесно е да се разбере дека кога П =1 л =0; на n =2 л =0 и 1; на n = 3 л = 0, 1 и 2 итн. Број л , така да се каже, има геометриска слика. На крајот на краиштата, орбитите на електроните кои припаѓаат на една или друга обвивка можат да бидат не само кружни, туку и елипсовидни.

Различни значења л и карактеризираат различни видови орбити.

Физичарите ги сакаат традициите и претпочитаат стари ознаки на букви за да назначат електронски подобвивки с ( л =0), стр ( л =1), г ( л =2), ѓ ( л =3). Ова се првите букви од германските зборови кои ги карактеризираат карактеристиките на низа спектрални линии предизвикани од електронски транзиции: остри, главни, заматени, фундаментални.

Сега можеме накратко да запишеме кои електронски подобвивки се содржани во електронските обвивки (Табела 2).

Знаењето колку електрони можат да сместат различни електронски подобвивки помага да се одредат третиот и четвртиот квантен број - m l и m s, кои се нарекуваат магнетни и спин.

Магнетен квантен број m лтесно поврзани со л и ја одредува, од една страна, насоката на локацијата на овие орбити во вселената, а од друга, нивниот можен број за дадена л . Од некои законитости на атомската теорија произлегува дека за дадено л квантен број m л, зема 2 л +1 целобројни вредности: од – л до + л , вклучувајќи нула. На пример, за л =3 ова е низата m л имаме: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, односно вкупно седум вредности.

Зошто м лнаречена магнетна? Секој електрон, кој ротира во орбитата околу јадрото, во суштина претставува едно вртење на намотката низ која тече електрична струја. Се појавува магнетно поле, така што секоја орбита во атом може да се смета како рамен магнетен лист. Кога има надворешно магнетно поле, секоја електронска орбита ќе комуницира со ова поле и ќе се стреми да заземе одредена позиција во атомот.

Бројот на електрони во секоја орбита се одредува со вредноста на спин квантниот број m s.

Однесувањето на атомите во силните нехомогени магнетни полиња покажа дека секој електрон во атомот се однесува како магнет. И ова покажува дека електронот ротира околу сопствената оска, како планета во орбитата. Ова својство на електронот се нарекува „спин“ (преведено од англиски како „ротирај“). Ротационото движење на електронот е константно и непроменливо. Ротацијата на електронот е сосема невообичаена: не може да се забави, забрза или запре. Тоа е исто за сите електрони во светот.

Но, иако спинот е заедничко својство на сите електрони, тој исто така ги зема предвид разликите помеѓу електроните во атомот.

Два електрони, кои ротираат во иста орбита околу јадрото, имаат ист спин по големина, а сепак можат да се разликуваат во насоката на нивната сопствена ротација. Во овој случај, знакот на аголниот моментум и знакот на центрифугата се менуваат.

Квантната пресметка води до две можни вредности на спин квантните броеви својствени за електрон во орбитата: s=+ и s= - . Не може да има други значења. Затоа, во атом, или само еден или два електрони можат да ротираат во секоја орбита. Не може да има повеќе.

Секоја електронска подобвивка може да прими максимум 2(2 л + 1) - електрони, имено (табела 3):

Оттука со едноставно собирање се добиваат капацитетите на последователни школки.

Едноставноста на основниот закон на кој беше намалена првобитната бесконечна сложеност на структурата на атомот е неверојатна. Целото чудно однесување на електроните во неговата надворешна обвивка, која ги контролира сите нејзини својства, може да се изрази невообичаено едноставно: Нема и не може да има два идентични електрони во атомот.Овој закон е познат во науката како Паули принцип (именуван по швајцарскиот теоретски физичар).

Знаејќи го вкупниот број на електрони во атомот, што е еднаков на неговиот атомски број во системот на Менделеев, можете да „изградите“ атом: можете да ја пресметате структурата на неговата надворешна електронска обвивка - да одредите колку електрони има во него и што вид на електрони тие се во него.

Како што растеш З слични типови на електронски конфигурации на атоми се повторуваат периодично.Во суштина, ова е исто така формулација на периодичниот закон, но во однос на процесот на дистрибуција на електрони меѓу школки и подобвивки.

Знаејќи го законот за атомска структура, сега можеме да конструираме периодична табела и да објасниме зошто е изграден на овој начин. Потребно е само едно мало терминолошко појаснување: оние елементи во чии атоми се јавува конструкција на s-, p-, d-, f-подобвивки обично се нарекуваат s-, p-, d-, f-елементи, соодветно.

Формулата на атомот обично се пишува во следнава форма: главниот квантен број е означен со соодветниот број, секундарниот квантен број е означен со буква, а бројот на електрони е означен горе десно.

Првиот период содржи 1 s-елемент - водород и хелиум. Шематската нотација за првиот период е следна: 1 s 2 . Вториот период може да се прикаже на следниов начин: 2 s 2 2 p 6, т.е. вклучува елементи во кои се пополнети 2 s-, 2 p-подшколки. И третиот (во него се вградени 3 s-, 3p-подшколки): 3 s 2 3p 6. Очигледно, слични типови на електронски конфигурации се повторуваат.

На почетокот на четвртиот период има два 4-елементи, т.е. полнењето на N-школка започнува порано отколку што ќе заврши изградбата на M-школка. Содржи уште 10 слободни места, кои се пополнети со десет последователни елементи (3 d-елементи). Пополнувањето на М-обвивката заврши, полнењето на N-обвивката продолжува (со шест 4 p-електрони). Според тоа, структурата на 4-тиот период е следна: 4 s 2 3 d 10 4 p 6. Петтиот период се пополнува слично:

5 с 2 4 г 10 5 стр 6 .

Во шестиот период има 32 елементи. Нејзината шематска нотација е: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6.

И конечно, следниот, 7-ми период: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6. Треба да се има предвид дека сè уште не се познати сите елементи од 7-миот период.

Ова постепено полнење на школките е строг физички закон. Излегува дека наместо да ги заземаат нивоата на 3 d подобвивка, попрофитабилно е (од енергетска гледна точка) електроните прво да ги окупираат нивоата на подобвивката 4 s. Токму овие енергетски „нишалки“ „попрофитабилни - помалку профитабилни“ ја објаснуваат ситуацијата дека во хемиските елементи полнењето на електронските обвивки се случува во чекори.

Во средината на 20-тите. Францускиот физичар L. de Broglie изрази смела идеја: сите материјални честички (вклучувајќи ги и електроните) имаат не само материјални, туку и бранови својства. Наскоро беше можно да се покаже дека електроните, како светлосните бранови, исто така може да се наведнуваат околу пречките.

Бидејќи електронот е бран, неговото движење во атом може да се опише со помош на брановата равенка. Оваа равенка е изведена во 1926 година од австрискиот физичар Е. Шредингер. Математичарите ја нарекуваат парцијална диференцијална равенка од втор ред. За физичарите, ова е основната равенка на квантната механика.

Вака изгледа равенката:

+++ y = 0,

Каде м– електронска маса; р – растојанието на електронот од јадрото; д – електронски полнеж; Е– вкупна електронска енергија, еднаква на збирот на кинетичката и потенцијалната енергија; З– сериски број на атомот (за атомот на водород е 1); ч– „квантум на дејство“; x , y , z – координати на електрони; y е брановата функција (апстрактна апстрактна количина што го карактеризира степенот на веројатност).

Степенот на веројатност дека електронот се наоѓа на одредена локација во просторот околу јадрото. Ако y = 1, тогаш електронот навистина мора да биде токму на ова место; ако y = 0, тогаш таму нема трага од електрон.

Идејата за веројатноста да се најде електрон е централна за квантната механика. И вредноста на функцијата y (psi) (поточно, квадратот на неговата вредност) ја изразува веројатноста електронот да се наоѓа во една или друга точка во просторот.

Во квантниот механички атом нема дефинитивни електронски орбити, толку јасно наведени во Боровиот модел на атомот. Се чини дека електронот е распространет во вселената во форма на облак. Но, густината на овој облак е различна: како што велат, каде е густ и каде е празен. Поголемата густина на облакот одговара на поголема веројатност да се најде електрон.

Од апстрактниот квантен механички модел на атомот, може да се премине на визуелниот и видлив модел на атомот Бор. За да го направите ова, треба да ја решите равенката на Шредингер. Излегува дека брановата функција е поврзана со три различни величини, кои можат да земат само цели броеви. Згора на тоа, низата на промени во овие величини е таква што тие не можат да бидат ништо друго освен квантни броеви. Главна, орбитална и магнетна. Но, тие беа воведени специјално за означување на спектрите на различни атоми. Потоа тие многу органски мигрирале до Боровиот модел на атомот. Ова е научна логика - дури и најстрогиот скептик не може да ја поткопа.

Сето ова значи дека решавањето на Шредингеровата равенка на крајот води до изведување на низата на пополнување на електронските обвивки и подобвивките на атомите. Ова е главната предност на квантниот механички атом во однос на атомот Бор. И концептите познати на планетарниот атом може да се преиспитаат од гледна точка на квантната механика. Можеме да кажеме дека орбитата е одреден сет на веројатни позиции на даден електрон во атом. Тоа одговара на одредена бранова функција. Наместо терминот „орбита“ во модерната атомска физика и хемија се користи терминот „орбитала“.

Значи, равенката на Шредингер е како магично стапче кое ги елиминира сите недостатоци содржани во формалната теорија на периодниот систем. Трансформира „формално“ во „фактично“.

Во реалноста тоа е далеку од случајот. Бидејќи равенката има точно решение само за атомот на водород, наједноставниот од атомите. За атомот на хелиум и за следните, невозможно е прецизно да се реши равенката на Шредингер, бидејќи се додаваат силите на интеракцијата помеѓу електроните. А да се земе предвид нивното влијание врз конечниот резултат е математичка задача со незамислива сложеност. Тоа е недостапно за човечките способности; само електронски компјутери со голема брзина, кои вршат стотици илјади операции во секунда, можат да се споредат со него. Па дури и тогаш само под услов програмата за пресметка да биде развиена со бројни поедноставувања и приближувања.

Во текот на 40 години, листата на познати хемиски елементи се зголеми за 19. А сите 19 елементи беа синтетизирани, подготвени вештачки.

Синтезата на елементи може да се сфати како добивање од елемент со помал нуклеарен полнеж, помал атомски број, елемент со поголем атомски број. И самиот процес на производство се нарекува нуклеарна реакција. Нејзината равенка е напишана на ист начин како равенката на обична хемиска реакција. На левата страна се супстанциите што реагираат, на десната се добиените производи. Реактантите во нуклеарната реакција се целта и честичката на бомбардирањето.

Целта може да биде речиси секој елемент од периодниот систем (во слободна форма или во форма на хемиско соединение).

Улогата на бомбардирање на честички ја играат а-честичките, неутроните, протоните, деутроните (јадра на тешкиот изотоп на водород), како и таканаречените мултиплицирани наелектризирани тешки јони од различни елементи - бор, јаглерод, азот, кислород, неон, аргон и други елементи на периодниот систем.

За да се случи нуклеарна реакција, честичката на бомбардирањето мора да се судри со јадрото на целниот атом. Ако честичката има доволно висока енергија, таа може да навлезе толку длабоко во јадрото што ќе се спои со неа. Бидејќи сите честички наведени погоре, освен неутронот, носат позитивни полнежи, кога ќе се спојат со јадрото, тие го зголемуваат неговото полнење. А промената на вредноста на Z значи трансформација на елементите: синтеза на елемент со нова вредност на нуклеарното полнење.

За да се најде начин да се забрзаат бомбардирачките честички и да им се даде висока енергија, доволна за нивно спојување со јадрата, бил измислен и конструиран специјален акцелератор на честички - циклотрон. Потоа изградија специјална фабрика за нови елементи - нуклеарен ректор. Неговата директна цел е да произведува нуклеарна енергија. Но, бидејќи во него секогаш постојат интензивни неутронски текови, тие се лесни за употреба за цели на вештачка фузија. Неутронот нема полнеж и затоа не треба (и е невозможно) да се забрза. Напротив, бавните неутрони се покорисни од брзите.

Хемичарите мораа да ги средат своите мозоци и да покажат вистински чуда на генијалност за да развијат начини за одвојување на мали количини на нови елементи од целната супстанција. Научете да ги проучувате својствата на новите елементи кога беа достапни само неколку атоми...

Преку работата на стотици и илјадници научници, 19 нови клетки беа пополнети во периодниот систем. Четири се во нејзините стари граници: помеѓу водород и ураниум. Петнаесет - за ураниум. Еве како се случи се...

4 места во периодниот систем останаа празни долго време: ќелиите бр. 43, 61, 85 и 87.

Овие 4 елементи беа неостварливи. Напорите на научниците насочени кон нивно пребарување во природата останаа неуспешни. Со помош на периодичниот закон, одамна се пополнети сите други места во периодниот систем - од водород до ураниум.

Повеќе од еднаш, извештаите за откривањето на овие четири елементи се појавија во научни списанија. Но, сите овие откритија не беа потврдени: секој пат кога точната проверка покажуваше дека е направена грешка и случајните незначителни нечистотии погрешно се сметаа за нов елемент.

Долгата и тешка потрага конечно доведе до откривање на еден од неостварливите елементи на природата. Се покажа дека ексцезиумот бр. 87 се јавува во синџирот на распаѓање на природниот радиоактивен изотоп ураниум-235. Тоа е краткотраен радиоактивен елемент.

Ориз. 13. Шема на формирање на елемент бр.87 – Франција. Некои радиоактивни изотопи може да се распаѓаат на два начина, на пример, преку а- и б-распаѓање. Овој феномен се нарекува радиоактивна вилушка. Сите фамилии на природни радиоакции содржат вилушки.

Елементот 87 заслужува да се дискутира подетално. Сега во хемиските енциклопедии читаме: франциум (сериски број 87) бил откриен во 1939 година од француската научничка Маргарита Пери.

Како Пери успеа да го фати недостижниот елемент? Во 1914 година, тројца австриски радиохемичари - С. Мејер, В. Хес и Ф. Панет - започнале да го проучуваат радиоактивното распаѓање на изотопот на актиниум со масен број 227. Беше познато дека припаѓа на семејството на актиноураниум и емитира б-честички; па оттука неговиот производ на распаѓање е ториум. Сепак, научниците имаа нејасни сомневања дека актиниум-227 во ретки случаи испушта и честички а. Со други зборови, ова е еден пример на радиоактивна вилушка. За време на таквата трансформација треба да се формира изотоп на елементот 87. Мејер и неговите колеги навистина набљудувале алфа честички. Беше потребно дополнително истражување, но тоа беше прекинато со Првата светска војна.

Маргарита Пери тргна по истиот пат. Но, таа имаше на располагање почувствителни инструменти и нови, подобрени методи на анализа. Затоа таа беше успешна.

Франциумот е класифициран како вештачки синтетизиран елемент. Но, сепак, елементот првпат бил откриен во природата. Ова е изотоп на франциум-223. Неговиот полуживот е само 22 минути. Станува јасно зошто има толку малку Франција на Земјата. Прво, поради неговата кршливост, нема време да се концентрира во некои забележливи количини, и второ, самиот процес на неговото формирање се карактеризира со мала веројатност: само 1,2% од јадрата на актиниум-227 се распаѓаат со емисија на а- честички.

Во овој поглед, попрофитабилно е да се подготви франциум вештачки. Веќе се добиени 20 изотопи на франциум, а најдолговечниот од нив е франциум-223. Работејќи со многу мали количини на соли на франциум, хемичарите успеаја да докажат дека неговите својства се исклучително слични на цезиумот.

Со проучување на својствата на атомските јадра, физичарите дошле до заклучок дека стабилните изотопи не можат да постојат за елементите со атомски броеви 43, 61, 85 и 87. Тие можат да бидат само радиоактивни, да имаат краток полуживот и мора брзо да исчезнат. Затоа, сите овие елементи се создадени вештачки од човекот. Патеките за создавање на нови елементи беа посочени со периодичниот закон. Елементот 43 беше првиот вештачки создаден.

Јадрото на елементот 43 треба да има 43 позитивни полнежи и 43 електрони кои орбитираат околу јадрото. Празниот простор за елементот 43, кој се наоѓа во средината на петтиот период, има манган во четвртиот период и рениум во шестиот. Затоа, хемиските својства на елементот 43 треба да бидат слични на оние на манган и рениум. Лево од ќелијата 43 е молибден бр. 42, десно е рутениум бр. 44. Затоа, за да се создаде елементот 43, потребно е да се зголеми бројот на полнежи во јадрото на атомот што има 42 полнења за уште едно елементарно полнење. Затоа, за да се синтетизира нов елемент 43, неопходно е да се земе молибден како почетен материјал. Најлесниот елемент, водородот, има еден позитивен полнеж. Значи, може да се очекува дека елементот 43 може да се добие од нуклеарна реакција помеѓу молибден и протон.

Ориз. 14. Шема за синтеза на елемент бр.43 – технициум.

Својствата на елементот 43 треба да бидат слични на оние на манганот и рениумот, а за да се открие и докаже формирањето на овој елемент, неопходно е да се користат хемиски реакции слични на оние со кои хемичарите одредуваат присуство на мали количини манган и рениум.

Така периодниот систем овозможува да се исцрта патеката за создавање на вештачки елементи.

На ист начин, првиот вештачки хемиски елемент е создаден во 1937 година. Го доби значајното име технициум - првиот елемент произведен технички, вештачки. Така се вршеше синтезата на технициум. Молибденската плоча била подложена на интензивно бомбардирање од јадра на тешкиот изотоп на водород - деутериум, кои биле забрзани во циклотрон до огромна брзина.

Тешките водородни јадра, кои добивале многу висока енергија, навлегле во јадрата на молибден. По зрачењето во циклотрон, молибденската пластика била растворена во киселина. Незначително количество нова радиоактивна супстанција беше изолирана од растворот со користење на истите реакции кои се неопходни за аналитичко определување на манган (аналог на елементот 43). Ова беше новиот елемент - технициум. Тие точно одговараат на положбата на елементот во периодниот систем.

Сега техниумот стана доста достапен: тој се формира во прилично големи количини во нуклеарните реактори. Технециумот е добро проучен и веќе е во практична употреба.

Методот со кој е создаден елементот 61 е многу сличен со методот со кој се произведува техниум. Елементот 61 бил изолиран дури во 1945 година од фрагментирани елементи формирани во нуклеарен реактор како резултат на фисија на ураниум.

Ориз. 15. Шема за синтеза на елемент бр.61 – прометиум.

Елементот го доби симболичното име „прометиум“. Ова име не му беше дадено лесно. Го симболизира драматичниот пат на науката која ја краде енергијата на нуклеарната фисија од природата и ја совладува оваа енергија (според легендата, титанот Прометеј украл оган од небото и им го дал на луѓето; поради тоа бил окован за карпа и огромен орел го мачел секојдневно), но исто така ги предупредува луѓето на страшната воена опасност.

Прометиумот сега се добива во значителни количини: се користи во атомски батерии - извори на директна струја кои можат да работат без прекин многу години.

На сличен начин е синтетизиран и најтешкиот халоген, екајод, елементот 85. Најпрво бил добиен со бомбардирање на бизмут (бр. 83) со јадра на хелиум (бр. 2), забрзан во циклотрон до високи енергии. Новиот елемент е наречен астатин (нестабилен). Тој е радиоактивен и брзо исчезнува. Неговите хемиски својства, исто така, се покажа дека одговараат точно на периодичниот закон. Тоа е слично на јод.

Ориз. 16. Шема за синтеза на елемент бр.85 – астатин.

Трансуранските елементи се вештачки синтетизирани хемиски елементи лоцирани во периодниот систем по ураниумот. Уште колку од нив ќе може да се синтетизираат во иднина, засега никој не може дефинитивно да одговори.

Ураниумот бил последниот елемент од природната серија хемиски елементи цели 70 долги години.

И сето ова време, научниците природно беа загрижени за прашањето: дали во природата постојат елементи потешки од ураниумот? Дмитриј Иванович веруваше дека ако некогаш може да се откријат ураниумски елементи во утробата на земјата, тогаш нивниот број треба да биде ограничен. По откривањето на радиоактивноста, отсуството на такви елементи во природата беше објаснето со тоа што нивниот полуживот е краток и сите тие се распаднаа и се претворија во полесни елементи одамна, во многу раните фази на еволуцијата на нашата планета. . Но, ураниумот, кој се покажа дека е радиоактивен, имал толку долг животен век што преживеал до ден-денес. Зошто природата не можеше да им даде подеднакво дарежливо време за егзистирање барем на најблиските транссурани? Имаше многу извештаи за откривање на наводно нови елементи во системот - помеѓу водород и ураниум, но речиси никогаш не пишувале научни списанија за откривање на трансураниуми. Научниците само се расправаа за причината за прекинот на периодниот систем на ураниум.

Само нуклеарната фузија овозможи да се утврдат интересни околности за кои претходно не можеше ниту да се посомнева.

Првите студии за синтеза на нови хемиски елементи беа насочени кон вештачко производство на трансураниуми. За првиот вештачки трансураниумски елемент се зборуваше три години пред да се појави технециумот. Стимулирачкиот настан беше откривањето на неутронот. елементарна честичка, без полнеж, имаше огромна продорна моќ, можеше да стигне до атомското јадро без да наиде на никакви пречки и да предизвика трансформации на различни елементи. Неутроните почнаа да се гаѓаат кон цели направени од широк спектар на супстанции. Пионер на истражување во оваа област беше извонредниот италијански физичар Е. Ферми.

Ураниумот озрачен со неутрони покажа непозната активност со краток полуживот. Ураниум-238, откако апсорбира неутрон, се претвора во непознат изотоп на елементот ураниум-239, кој е б-радиоактивен и треба да се претвори во изотоп на елемент со атомски број 93. Сличен заклучок дошле и Е. Ферми и неговите колеги.

Всушност, требаше многу напор да се докаже дека непознатата активност всушност одговара на првиот трансураниумски елемент. Хемиските операции доведоа до заклучок: новиот елемент е сличен по својствата на манганот, односно припаѓа на VII b-подгрупа. Овој аргумент се покажа како импресивен: во тоа време (во 30-тите години) скоро сите хемичари веруваа дека ако постоеја трансураниумски елементи, тогаш барем првиот од нив ќе биде сличен г-елементи од претходните периоди. Ова беше грешка што несомнено влијаеше на историјата на откривање на елементи потешки од ураниумот.

Накратко, во 1934 година, Е. Ферми самоуверено ја објави синтезата на не само елементот 93, на кој му го даде името „аусониум“, туку и неговиот десен сосед на периодниот систем, „хеспериа“ (бр. 94). Вториот беше производ на б-распаѓањето на аусониумот:

Имаше научници кои го „повлекоа“ овој ланец уште подалеку. Меѓу нив: германските истражувачи О. Хан, Л. Мајтнер и Ф. Штрасман. Во 1937 година тие веќе зборуваа за елементот бр. 97 како нешто реално:

Но, ниту еден од новите елементи не беше добиен во забележителни количини или изолиран во слободна форма. Нивната синтеза беше оценета со различни индиректни знаци.

На крајот, се покажа дека сите овие ефемерни супстанции, земени за трансураниумски елементи, се всушност елементи кои припаѓаат ... на средината на периодниот систем, односно вештачки радиоактивни изотопи на одамна познати хемиски елементи. Ова стана јасно кога О. Хан и Ф. Штрасман го направија едно од најголемите откритија на 20 век на 22 декември 1938 година. – откривање на фисија на ураниум под влијание на бавни неутрони. Научниците непобитно утврдиле дека ураниумот озрачен со неутрони содржи изотопи на бариум и лантан. Тие би можеле да се формираат само под претпоставка дека се чини дека неутроните ги разбиваат јадрата на ураниум на неколку помали фрагменти.

Механизмот на фисија беше објаснет од Л. Мајтнер и О. Фриш. Таканаречениот модел на капки на јадрото веќе постоеше: атомското јадро стана како капка течност. Ако на капката и се даде доволно енергија и возбудена, таа може да се подели на помали капки. Слично на тоа, јадрото доведено во возбудена состојба од неутрон може да се распадне и да се подели на помали делови - јадра на атоми на полесни елементи.

Во 1940 година, советските научници Г.Н.Флеров и К.А.Петржак докажаа дека фисијата на ураниумот може да се случи спонтано. Така, откриен е нов тип на радиоактивна трансформација пронајдена во природата, спонтана фисија на ураниум. Ова беше исклучително важно откритие.

Сепак, погрешно е да се прогласи за погрешно истражување на трансураниумите во 1930-тите.

Ураниумот има два главни природни изотопи: ураниум-238 (значително доминантен) и ураниум-235. Вториот главно се расцепува под влијание на бавни неутрони, додека првиот, апсорбирајќи неутрон, само се претвора во потежок изотоп - ураниум-239, а оваа апсорпција е поинтензивна, толку побрзо се бомбардираат неутроните. Затоа, во првите обиди да се синтетизираат трансураниуми, ефектот на умереноста на неутроните доведе до фактот дека кога целта направена од природен ураниум што содржи и беше „испукана“, преовладуваше процесот на фисија.

Но, ураниум-238, кој апсорбира неутрон, требаше да доведе до синџирот на формирање на трансураниумски елементи. Беше неопходно да се најде сигурен начин да се заробат атомите на елементот 93 во комплексен хаос од фрагменти од фисија. Релативно помали по маса, овие фрагменти за време на бомбардирањето на ураниум требало да летаат на поголеми растојанија (имаат подолга должина на патеката) од многу масивните атоми на елементот 93.

Американскиот физичар Е. Мекмилан, кој работел на Универзитетот во Калифорнија, ги базирал своите експерименти на овие размислувања. Во пролетта 1939 година, тој почна внимателно да ја проучува дистрибуцијата на фрагменти од фисија на ураниум по должината на патеката. Тој успеа да одвои мал дел од фрагменти со мал опсег. Токму во тој дел открил траги од радиоактивна супстанција со полуживот од 2,3 дена и висок интензитет на зрачење. Таквата активност не е забележана кај други фракции на фрагменти. Мекмилан можеше да покаже дека оваа супстанца Х е производ на распаѓање на изотопот ураниум-239:

Хемичарот Ф. Аблсон се приклучи на работата. Се испостави дека радиоактивна супстанција со полуживот од 2,3 дена може хемиски да се одвои од ураниумот и ториумот и нема никаква врска со рениумот. Така, претпоставката дека елементот 93 треба да биде екарениум пропадна.

Успешната синтеза на нептуниум (новиот елемент беше именуван по планетата на Сончевиот систем) беше објавена од американското списание „Physical Review“ на почетокот на 1940 година. Така започна ерата на синтеза на трансураниумски елементи, која се покажа како многу важно за понатамошниот развој на доктрината на периодичноста на Менделеев.

Ориз. 17. Шема за синтеза на елемент бр.93 - нептуниум.

Дури и периодите на најдолговечните изотопи на трансураниумските елементи, по правило, се значително пократки од староста на Земјата, и затоа нивното постоење во природата во моментов е практично исклучено. Така, причината за прекинот на природната серија на хемиски елементи на ураниум - елементот 92 е јасна.

Нептуниумот беше проследен со плутониум. Се синтетизираше со нуклеарна реакција:

зима 1940 - 1941 година Американскиот научник Г. Сиборг и неговите колеги (неколку нови трансураниумски елементи последователно беа синтетизирани во лабораторијата на Г. Сиборг). Но, најважниот изотоп на плутониум се покажа дека има полуживот од 24.360 години. Покрај тоа, плутониум-239 се расцепува многу поинтензивно под влијание на бавните неутрони отколку

Ориз. 18. Шема за синтеза на елемент бр.94 - плутониум.

Во 40-тите беа синтетизирани уште три елементи потешки од ураниумот: америциум (во чест на Америка), куриум (во чест на М. и П. Кири) и беркелиум (во чест на Беркли во Калифорнија). Целта во нуклеарните реактори беше плутониум-239, бомбардиран од неутрони и а-честички и америциум (неговото зрачење доведе до синтеза на беркелиум):

.

50-ти започна со синтеза на калифорниум (бр. 98). Добиен е кога долговечниот изотоп куриум-242 се акумулирал во значителни количини и од него била направена цел. Нуклеарна реакција: доведе до синтеза на нов елемент 98.

За да се придвижи кон елементите 99 и 100, требаше да се внимава да се акумулираат тежините на беркелиум и калифорниум. Бомбардирањето на цели направени од нив со а-честички обезбеди основа за синтетизирање на нови елементи. Но, полуживотот (часови и минути) на синтетизираните изотопи на елементите 97 и 98 беа премногу кратки, а тоа се покажа како пречка за нивно акумулирање во потребните количини. Беше предложен и друг начин: долгорочно зрачење на плутониум со интензивен неутронски флукс. Но, ќе треба да ги чекаме резултатите многу години (за да се добие еден од изотопите на беркелиум во неговата чиста форма, целта на плутониум беше озрачена 6 години!). Имаше само еден начин значително да се намали времето на синтеза: нагло да се зголеми моќта на неутронскиот зрак. Се покажа дека тоа е невозможно во лабораториите.

На помош дојде термонуклеарна експлозија. На 1 ноември 1952 година, Американците експлодираа термонуклеарна направа на атолот Ениветак во Тихиот Океан. Од местото на експлозијата беа собрани неколку стотици килограми земја и беа испитани примероци. Како резултат на тоа, беше можно да се откријат изотопи на елементите 99 и 100, именувани соодветно ајнштајн (во чест на А. Ајнштајн) и фермиум (во чест на Е. Ферми).

Неутронскиот флукс генериран за време на експлозијата се покажа како многу моќен што јадрата на ураниум-238 успеаја да апсорбираат голем број неутрони за многу краток временски период. Овие супертешки изотопи на ураниум, како резултат на синџири на последователни распаѓања, се претворија во изотопи на ајнштајниум и фермиум (Слика 19).

Ориз. 19. Шема на синтеза на елементи бр.99 – ајнштајн и бр.100 – фермиум.

Менделеевиум е името дадено на хемискиот елемент бр. 101, синтетизиран од американски физичари предводени од Г. Сиборг во 1955 година. Авторите на синтезата го нарекоа новиот елемент „во чест на заслугите на големиот руски хемичар, кој прв користете го периодичниот систем за да ги предвидите својствата на неоткриените хемиски елементи“. Научниците успеаја да акумулираат доволно ајнштајниум за да подготват цел од него (количината на ајнштајниум беше измерена во милијарда атоми); Со зрачењето со а-честички, беше можно да се пресмета синтезата на јадрата на елементот 101 (Слика 20):

Ориз. 20. Шема за синтеза на елемент бр.101 - менделеевиум.

Полуживотот на добиениот изотоп се покажа дека е многу подолг отколку што очекуваа теоретичарите. И иако само неколку атоми на менделевиум беа добиени како резултат на синтезата, се покажа дека е можно да се проучат нивните хемиски својства користејќи ги истите методи што се користеа за претходните трансураниуми.

Достојна оценка за периодичниот закон даде Вилијам Размај, кој тврдеше дека периодичниот закон е вистински компас за истражувачите.

Поминаа доста години по неговата смрт и системот Менделеев стана најважната алка во нашето знаење за светот во кој живееме, за еволуцијата на материјата во универзумот, бидејќи Менделеев во неговите научни откритија, а особено во откривањето на периодичниот закон, всушност го применил дијалектичкиот метод на познавање на феномените на природата, во врска со кој бил високо пофален од Фридрих Енгелс, кој оценувајќи го периодичниот закон, забележал дека научникот, иако несвесно го применил Хегеловиот закон за транзиција на количината во квалитет, сепак постигна научен подвиг“.

Невозможно е да се изучува хемија освен врз основа на овој сеприсутен закон. Колку смешно би изгледал учебник по хемија без периодниот систем! Треба да разберете како различните елементи се поврзани едни со други и зошто се толку поврзани. Само тогаш периодниот систем ќе испадне дека е богато складиште со информации за својствата на елементите и нивните соединенија, складиште со кое малку може да се спореди.

Искусниот хемичар, само гледајќи го местото што го зазема кој било елемент во системот, може да каже многу за тоа: дали елементот е метал или неметал; без разлика дали формира соединенија со водород - хидриди; кои оксиди се карактеристични за овој елемент; какви вредности може да покаже кога влегува во хемиски соединенија; кои соединенија на овој елемент ќе бидат стабилни, а кои, напротив, ќе бидат кревки; Од кои соединенија и на кој начин е најзгодно и профитабилно да се добие овој елемент во слободна форма. И ако хемичарот може да ги извлече сите овие информации од периодниот систем, тогаш тоа значи дека тој добро го совладал.

Периодниот систем е основа за добивање на нови материјали и супстанции со нови, необични, однапред одредени својства, супстанции кои се непознати за природата. Сега се создаваат во големи количини. Таа, исто така, стана водечка нишка за синтеза на полупроводнички материјали. Користејќи многу примери, научниците открија дека соединенијата на елементите кои заземаат одредени места во периодниот систем (главно во неговите групи III – V) имаат или треба да имаат најдобри полупроводнички својства.

Невозможно е да се постави задача за добивање на нови легури при игнорирање на периодниот систем. На крајот на краиштата, структурата и својствата на легурите се одредуваат според положбата на металите во табелата. Во моментов се познати илјадници различни легури.

Можеби во која било гранка на модерната хемија може да се забележи одраз на периодичниот закон. Но, не се само хемичарите кои ја наведнуваат главата пред неговата големина. Во тешката и фасцинантна задача да се синтетизираат нови елементи, невозможно е да се направи без периодичниот закон. Во ѕвездите се случува огромен природен процес на синтеза на хемиски елементи. Научниците овој процес го нарекуваат нуклеосинтеза.

Досега, научниците немаат поим на кои точни начини, како резултат на какви последователни нуклеарни реакции, биле формирани хемиските елементи кои ни се познати. Постојат многу хипотези за нуклеосинтеза, но сè уште нема целосна теорија. Но, можеме со сигурност да кажеме дека дури и најсрамежливите претпоставки за патеките на потеклото на елементите би биле невозможни без да се земе предвид последователниот распоред на елементите во периодниот систем. Законите на нуклеарната периодичност, структурата и својствата на атомските јадра се во основата на различни реакции на нуклеосинтеза.

Би било потребно долго време да се наведат оние области на човечкото знаење и практика каде што Големиот закон и системот на елементи играат важна улога. И, да ја кажеме вистината, не ни ја замислуваме целосната скала на доктрината на Менделеев за периодичноста. Многупати ќе им ги прикаже своите неочекувани аспекти на научниците.

Менделеев е несомнено еден од најголемите хемичари во светот. Иако поминаа повеќе од сто години од неговиот закон, никој не знае кога ќе биде целосно разбрана целата содржина на познатата периодична табела.

Ориз. 21. Фотографија на Дмитриј Иванович Менделеев.

Ориз. 22. Руско хемиско друштво под претседателство

1. Петрјанов И.В., Трифонов Д.Н. „Големиот закон“

Москва, „Педагогија“, 1984 година

2. Кедров Б. М. „Прогнози на Д. И. Менделеев во атомизмот“

Москва, Атомиздат, 1977 година

3. Агафошин Н.

4. „Д. И. Менделеев во мемоарите на неговите современици“ Москва, „Атомиздат“, 1973 година.

5. Волков В.А. биографска референтна книга „Исклучителни хемичари на светот“ Москва, „Виша школа“, 1991 година

6. Богољубова Л.Н. „Биографии на големи хемичари“ Москва, „Просветителство“, 1997 г.

7. Иванова Л. Ф., Егорова Е. Н. десктоп енциклопедија „Сè за сè“ Москва, „Мнемозина“, 2001

8. Детска енциклопедија Summ L.B. „Го истражувам светот. Хемија“ Москва, „Олимп“, 1998 година

Сè што е материјално што не опкружува во природата, било да е тоа вселенски објекти, обични земни предмети или живи организми, се состои од супстанции. Има многу варијанти од нив. Дури и во античко време, луѓето забележале дека можат не само да ја променат нивната физичка состојба, туку и да се трансформираат во други супстанции обдарени со различни својства во споредба со оригиналните. Но, луѓето веднаш не ги разбраа законите според кои се случуваат такви трансформации на материјата. За да се направи ова, неопходно беше правилно да се идентификува основата на супстанцијата и да се класифицираат елементите што постојат во природата. Ова стана возможно дури во средината на 19 век со откривањето на периодичниот закон. Историјата на неговото создавање Д.И. На Менделеевите им претходела долгогодишна работа, а формирањето на овој вид знаење го олеснило вековното искуство на целото човештво.

Кога биле поставени основите на хемијата?

Занаетчиите од античко време биле доста успешни во леењето и топењето на разни метали, знаејќи многу тајни на нивната трансмутација. Своето знаење и искуство им го пренеле на своите потомци, кои ги користеле до средниот век. Се веруваше дека е сосема можно да се трансформираат основните метали во вредни, што, всушност, беше главната задача на хемичарите до 16 век. Во суштина, таквата идеја ги содржела и филозофските и мистичните идеи на античките грчки научници дека целата материја е изградена од одредени „примарни елементи“ кои можат да се трансформираат еден во друг. И покрај очигледната примитивност на овој пристап, тој одигра улога во историјата на откривањето на периодичниот закон.

Панацеа и бела тинктура

Додека го бараа основниот принцип, алхемичарите цврсто веруваа во постоењето на две фантастични супстанции. Еден од нив бил легендарниот филозофски камен, наречен и еликсир на животот или лек. Се веруваше дека таквиот лек не е само небезбеден начин за трансформирање на живата, олово, сребро и други материи во злато, туку служел и како чудесен универзален лек кој лекува секоја човечка болест. Друг елемент, наречен бела тинктура, не бил толку ефикасен, но бил обдарен со способност да претвора други супстанции во сребро.

Кажувајќи ја позадината на откривањето на периодичниот закон, невозможно е да не се спомене знаењето акумулирано од алхемичарите. Тие персонифицираа пример за симболично размислување. Претставниците на оваа полумистична наука создадоа одреден хемиски модел на светот и процесите што се случуваат во него на космичко ниво. Обидувајќи се да ја разберат суштината на сите нешта, тие детално снимија лабораториски техники, опрема и информации за хемиски стакларија, со голема скрупулозност и трудољубивост во пренесувањето на своето искуство на колегите и на потомците.

Потреба за класификација

До 19 век, беа акумулирани доволно информации за широк спектар на хемиски елементи, што доведе до природна потреба и желба на научниците да ги систематизираат. Но, за да се спроведе таква класификација, беа потребни дополнителни експериментални податоци, како и не мистично, туку вистинско знаење за структурата на супстанциите и суштината на основата на структурата на материјата, која сè уште не постоела. Дополнително, расположливите информации за значењето на тогаш познатите атомски маси на хемиските елементи, врз основа на кои е извршена систематизацијата, не беа особено точни.

Но, обидите за класификација меѓу природните научници беа постојано направени долго пред разбирањето на вистинската суштина на нештата, што сега ја формира основата на модерната наука. И многу научници работеа во оваа насока. При накратко опишување на предусловите за откривање на периодичниот закон на Менделеев, вреди да се споменат примери на такви комбинации на елементи.

Тријади

Научниците од тоа време сметаа дека својствата што ги покажуваат широк спектар на супстанции несомнено зависат од големината на нивните атомски маси. Сфаќајќи го ова, германскиот хемичар Јохан Доберинер предложил сопствен систем на класификација на елементите кои ја формираат основата на материјата. Ова се случи во 1829 година. И овој настан беше доста сериозен напредок во науката за тој период од неговиот развој, како и важна фаза во историјата на откривањето на периодичното право. Döbereiner обединил познати елементи во заедници, давајќи им го името „тријада“. Според постоечкиот систем, масата на надворешните елементи се покажа еднаква на просекот од збирот на атомските маси на членот на групата што се наоѓаше меѓу нив.

Обиди за проширување на границите на тријади

Имаше доволно недостатоци во споменатиот систем Döbereiner. На пример, во синџирот на бариум, стронциум и калциум немаше магнезиум, сличен по структура и својства. И во заедницата на телуриум, селен и сулфур немаше доволно кислород. Многу други слични супстанции, исто така, не може да се класифицираат според системот на тријада.

Многу други хемичари се обиделе да ги развијат овие идеи. Конкретно, германскиот научник Леополд Гмелин се обиде да ја прошири „тесната“ рамка, проширувајќи ги групите на класифицирани елементи, распределувајќи ги по редослед на еквивалентни тежини и електронегативност на елементите. Нејзините структури формираа не само тријади, туку и тетради и пентади, но германскиот хемичар никогаш не успеа да ја сфати суштината на периодичниот закон.

Спирала де Шанкуртоа

Уште посложена шема за конструирање елементи била измислена од Александар де Шанкуртоа. Ги поставил на рамнина валана во цилиндар, распоредувајќи ги вертикално со наклон од 45° по редослед на зголемување на атомските маси. Како што се очекуваше, супстанциите со слични својства требаше да бидат лоцирани по линиите паралелни со оската на дадена волуметриска геометриска фигура.

Но, во реалноста, идеалната класификација не успеа, бидејќи понекогаш целосно неповрзани елементи спаѓаа во една вертикала. На пример, покрај алкалните метали, се покажа дека манганот има сосема поинакво хемиско однесување. И истата „компанија“ вклучуваше сулфур, кислород и елементот титаниум, кој воопшто не е сличен на нив. Сепак, слична шема, исто така, даде свој придонес, заземајќи го своето место во историјата на откривањето на периодичниот закон.

Други обиди за создавање класификации

Следејќи ги опишаните, Џон Њуландс предложил свој систем за класификација, забележувајќи дека секој осми член од добиената серија покажува сличност во својствата на елементите распоредени во согласност со зголемувањето на атомската маса. На научникот му текнало да ја спореди откриената шема со структурата на распоредот на музичките октави. Во исто време, на секој од елементите му додели свој сериски број, распоредувајќи ги во хоризонтални редови. Но, таквата шема повторно не се покажа како идеална и беше оценета многу скептично во научните кругови.

Од 1964 до 1970 г Одлинг и Мајер ги создадоа и табелите за организирање на хемиските елементи. Но, ваквите обиди повторно имаа свои недостатоци. Сето ова се случи во пресрет на откривањето на периодичниот закон од Менделеев. А некои дела со несовршени обиди за класификација беа објавени дури откако на светот му беше претставена табелата што ја користиме до денес.

Биографија на Менделеев

Брилијантниот руски научник е роден во градот Тоболск во 1834 година во семејство на директор на гимназија. Покрај него, во куќата имало уште шеснаесет браќа и сестри. Не лишено од внимание, како најмладиот од децата, Дмитриј Иванович уште од мали нозе ги воодушевуваше сите со своите извонредни способности. Неговите родители, и покрај тешкотиите, се труделе да му го дадат најдоброто образование. Така, Менделеев прво дипломирал гимназија во Тоболск, а потоа и Педагошкиот институт во главниот град, додека во душата одржувал длабок интерес за науката. И не само за хемијата, туку и за физиката, метеорологијата, геологијата, технологијата, изработката на инструменти, аеронаутиката и други.

Наскоро Менделеев ја одбранил својата дисертација и станал вонреден професор на Универзитетот во Санкт Петербург, каде што држел предавања за органска хемија. Во 1865 година, тој ја претстави својата докторска дисертација на своите колеги на тема „За комбинацијата на алкохол со вода“. Годината кога беше откриен периодичниот закон беше 1969 година. Но, на ова достигнување му претходеа 14 години напорна работа.

За големото откритие

Земајќи ги предвид грешките, неточностите, како и позитивното искуство на неговите колеги, Дмитриј Иванович успеа да ги систематизира хемиските елементи на најзгодно начин. Ја забележал и периодичната зависност на својствата на соединенијата и едноставните материи, нивната форма од вредноста на атомските маси, што е наведено во формулацијата на периодичниот закон даден од Менделеев.

Но, таквите прогресивни идеи, за жал, не најдоа веднаш одговор во срцата дури и на руските научници, кои многу претпазливо ја прифатија оваа иновација. И меѓу фигурите на странската наука, особено во Англија и Германија, законот на Менделеев ги најде своите најжестоки противници. Но, многу брзо ситуацијата се промени. Која беше причината? Брилијантната храброст на големиот руски научник некое време подоцна му се појави на светот како доказ за неговата брилијантна способност за научно предвидување.

Нови елементи во хемијата

Откривањето на периодичниот закон и структурата на периодниот систем создаден од него овозможија не само да се систематизираат супстанциите, туку и да се направат голем број предвидувања за присуството во природата на многу елементи непознати во тоа време. Затоа Менделеев успеал да го спроведе во пракса она што другите научници не можеле да го направат пред него.

Поминаа само пет години, а нагаѓањата почнаа да се потврдуваат. Французинот Лекок де Боисбодран откри нов метал, кој го нарече галиум. Неговите својства се покажаа многу слични на ека-алуминиумот предвиден од Менделеев во теорија. Откако дознаа за ова, претставниците на научниот свет од тоа време беа вчудоневидени. Но, неверојатните факти не завршија тука. Тогаш Швеѓанецот Нилсон откри скандиум, чиј хипотетички аналог се покажа како екабор. А близнакот на ека-силиконот беше германиум, откриен од Винклер. Оттогаш, законот на Менделеев почна да зазема и да добива се повеќе и повеќе нови поддржувачи.

Нови факти за брилијантна предвидливост

Креаторот бил толку понесен од убавината на својата идеја што си презел за право да направи некои претпоставки, чија валидност подоцна најблескаво ја потврдиле практичните научни откритија. На пример, Менделеев распоредил некои супстанции во својата табела воопшто не во согласност со зголемените атомски маси. Тој предвиде дека периодичноста во подлабока смисла се забележува не само во врска со зголемувањето на атомската тежина на елементите, туку и од друга причина. Големиот научник претпоставил дека масата на елементот зависи од количината на уште некои елементарни честички во неговата структура.

Така, периодичниот закон на некој начин ги поттикна претставниците на науката да размислуваат за компонентите на атомот. И научниците од блискиот 20 век - векот на грандиозните откритија - постојано беа убедени дека својствата на елементите зависат од големината на полнежите на атомските јадра и структурата на неговата електронска обвивка.

Периодично право и модерност

Периодниот систем, иако остана непроменет во неговото јадро, последователно беше дополнет и менуван многу пати. Ја формираше таканаречената нулта група на елементи, која вклучува инертни гасови. Успешно беше решен и проблемот со поставување на ретки земјени елементи. Но, и покрај дополнувањата, значењето на откривањето на периодичниот закон на Менделеев во неговата оригинална верзија е доста тешко да се прецени.

Подоцна, со феноменот на радиоактивност, целосно беа разбрани причините за успехот на таквата систематизација, како и периодичноста на својствата на елементите на различните супстанции. Наскоро, изотопи на радиоактивни елементи исто така го најдоа своето место во оваа табела. Основата за класификација на бројни клеточни членови беше атомскиот број. И во средината на 20 век, редоследот на распоредот на елементите во табелата конечно беше оправдан, во зависност од полнењето на орбиталите на атомите со електрони кои се движат со огромна брзина околу јадрото.