Mendelejevov periodický zákon, podstata a história objavu. História objavenia periodického zákona
Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár
Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.
Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/
1. Životopis
2. Majster kufrov
Bibliografia
Životopis
Dmitrij Ivanovič Mendelejev (1834-1907) - veľký ruský encyklopedista, vedec, chemik, fyzik, technológ, geológ a dokonca aj meteorológ. Mendelejev mal úžasne jasné chemické myslenie, vždy jasne chápal konečné ciele svojej tvorivej práce: predvídavosť a prospech. Napísal: „Najbližším predmetom chémie je štúdium homogénnych látok, z ktorých sú vyrobené všetky telesá sveta, ich vzájomných premien a javov, ktoré takéto premeny sprevádzajú.
Ruský vedec, člen korešpondent Petrohradskej akadémie vied (od roku 1876). Narodil sa v Tobolsku. Absolvoval Hlavný pedagogický inštitút v Petrohrade (1855). V rokoch 1855-1856 - učiteľ gymnázia na Richelieu Lyceum v Odese. V rokoch 1857-1890 vyučoval na Petrohradskej univerzite (od 1865 - profesor), súčasne v rokoch 1863-1872. - profesor na technologickom inštitúte v Petrohrade. V rokoch 1859-1861 bol na vedeckej ceste v Heidelbergu. V roku 1890 opustil univerzitu pre konflikt s ministrom školstva, ktorý počas študentských nepokojov odmietol prijať študentskú petíciu od Mendelejeva. Od roku 1892 - vedec-držiteľ Depa vzorových váh a váh, ktorý sa v roku 1893 z jeho iniciatívy premenil na Hlavnú komoru pre váhy a miery (od roku 1893 - vedúci).
Vedecké práce sa týkajú predovšetkým disciplíny nazývanej všeobecná chémia, ako aj fyziky, chemickej technológie, ekonómie, poľnohospodárstva, metrológie, geografie a meteorológie.
Skúmal (1854-1856) javy izomorfizmu, odhalil vzťah medzi kryštalickou formou a chemické zloženie zlúčenín, ako aj závislosť vlastností prvkov od veľkosti ich atómových objemov. Objavil (1860) „absolútny bod varu kvapalín“ alebo kritický.
Pri práci na diele „Základy chémie“ objavil (február 1869) jeden zo základných prírodných zákonov – Periodický zákon chemických prvkov.
Rozvinul (1869-1871) myšlienky periodicity, zaviedol pojem miesta prvku v periodickej tabuľke ako súbor jeho vlastností v porovnaní s vlastnosťami iných prvkov. Na tomto základe som opravil hodnoty atómových hmotností mnohých prvkov (berýlium, indium, urán atď.).
Predpovedal (1870) existenciu, vypočítal atómové hmotnosti a opísal vlastnosti troch dosiaľ neobjavených prvkov – „eka-hliník“ (objavený v roku 1875 a nazvaný gálium), „eka-bór“ (objavený v roku 1879 a pomenovaný skandium) a „eca-kremík“ (objavený v roku 1885 a pomenovaný ako germánium). Potom predpovedal existenciu ďalších ôsmich prvkov, vrátane „dwitellurium“ – polónium (objavené v roku 1898), „ekajód“ – astatín (objavený v rokoch 1942-1943), „dimangán“ – technécium (objavený v roku 1937), „ecacesia“ - Francúzsko (otvorené v roku 1939).
V roku 1900 Mendelejev a U. Ramsay dospeli k záveru, že do Periodickej tabuľky prvkov je potrebné zaradiť špeciálnu, nulovú skupinu vzácnych plynov. Okrem vznikajúcej potreby opraviť atómové hmotnosti prvkov, objasniť vzorce oxidov a mocnosť prvkov v zlúčeninách, periodický zákon nasmeroval ďalšiu prácu chemikov a fyzikov na štúdium štruktúry atómov, stanovenie príčin periodicity a fyzikálny význam zákona.
Mendelejev systematicky študoval roztoky a izomorfné zmesi. Navrhnutý (1859) pyknometer - zariadenie na stanovenie hustoty kvapaliny. Vytvoril (1865-1887) teóriu hydratácie roztokov. Rozvinuté predstavy o existencii zlúčenín rôzneho zloženia.
Pri štúdiu plynov zistil (1874) všeobecná rovnicaštát ideálny plyn, medzi ktoré patrí najmä závislosť stavu plynu od teploty, ktorú objavil (1834) fyzik B. P. E. Clapeyron (Clapeyron-Mendelejevova rovnica).
Navrhol (1877) hypotézu pôvodu ropy z karbidov ťažké kovy; navrhol princíp frakčnej destilácie pri rafinácii ropy.
Predložil (1880) myšlienku podzemného splyňovania uhlia.
Zaoberal sa chemickými problémami poľnohospodárstvo. Spolu s I.M.Čelcovom sa podieľal (1890-1892) na vývoji bezdymového pušného prachu. Vytvoril fyzikálnu teóriu váh, vyvinul dizajn vahadla, najpresnejšie metódy váženie.
Člen mnohých akadémií vied a vedeckých spoločností. Jeden zo zakladateľov Ruskej fyzikálnej a chemickej spoločnosti (1868). Na jeho počesť je pomenovaný prvok č. 101, mendelevium.
Akadémia vied ZSSR založila (1962) cenu a zlatú medailu pomenovanú po ňom. D.I. Mendelejevovi za najlepšie práce v chémii a chemickej technológii.
Mendelejev a periodický zákon.
Štyri roky pred otvorením periodického zákona D.I. Mendelejev konečne našiel pokoj v rodinných záležitostiach a dôveru vo svoje činy. V roku 1865 kúpil panstvo Boblovo pri Kline a dostal možnosť študovať poľnohospodársku chémiu, o ktorú sa vtedy zaujímal, a každé leto tam relaxovať s rodinou.
V roku 1867 sa Mendelejev stal vedúcim katedry všeobecnej a anorganickej chémie na Fyzikálnej a matematickej fakulte Petrohradskej univerzity a koncom roka mu pridelili dlho očakávaný univerzitný byt. V máji 1868 sa Mendelejevovcom narodila ich milovaná dcéra Oľga.
Život nebol k Mendelejevovi vždy láskavý: došlo k rozchodu s jeho snúbenicou, nepriateľstvu zo strany kolegov, neúspešnému manželstvu a potom rozvodu... Dva roky (1880 a 1881) boli v Mendelejevovom živote veľmi ťažké. V decembri 1880 ho petrohradská akadémia vied odmietla zvoliť za akademika: deväť akademikov hlasovalo za a desať akademikov proti. Zvlášť nevkusnú úlohu zohral tajomník akadémie, istý Veselovský. Úprimne povedal: "Nechceme univerzitné. Aj keď sú lepšie ako my, stále ich nepotrebujeme."
V roku 1881 sa s veľkými ťažkosťami rozpadlo Mendelejevovo manželstvo s jeho prvou manželkou, ktorá svojmu manželovi vôbec nerozumela a obviňovala ho z nedostatku pozornosti.
2. Majster kufrov
Mendelejevovou obľúbenou voľnočasovou aktivitou po mnoho rokov bola výroba kufrov a rámov na portréty. Na tieto práce nakúpil zásoby v Gostinom Dvore. Jedného dňa, keď si Mendelejev vyberal ten správny produkt, počul, ako sa jeden z kupujúcich za ním spýtal:
-"Kto je tento ctihodný pán?"
„Takýchto ľudí musíte poznať," odpovedal úradník s rešpektom v hlase. „Toto je pán kufrov Mendelejev."
V roku 1895 Mendelejev oslepol, no naďalej stál na čele Domu váh a mier. Nahlas mu čítali obchodné papiere, sekretárke diktoval príkazy a doma si ďalej naslepo balil kufre. Profesor I. V. Kostenich odstránil kataraktu dvoma operáciami a čoskoro sa zrak vrátil...
Vráťme sa však do roku 1867.
V zime 1867-68 začal Mendelejev písať učebnicu „Základy chémie“ a okamžite sa stretol s ťažkosťami pri systematizácii faktografických materiálov. V polovici februára 1869 pri uvažovaní o štruktúre učebnice postupne dospel k záveru, že vlastnosti jednoduché látky(a to je forma existencie chemických prvkov vo voľnom stave) a atómové hmotnosti prvkov sú spojené určitým vzorom.
Mendelejev nevedel veľa o pokusoch svojich predchodcov usporiadať chemické prvky podľa rastúcich atómových hmotností a o incidentoch, ktoré v tomto prípade nastali. Napríklad o diele Chancourtoisa, Newlandsa a Meyera nemal takmer žiadne informácie.
Rozhodujúce štádium jeho myšlienok prišlo 1. marca 1869 (14. februára starým štýlom). Mendelejev o deň skôr napísal žiadosť o dovolenku na desať dní na preskúmanie syrární artel v provincii Tver: dostal list s odporúčaniami na štúdium výroby syra od A. I. Chodneva, jedného z vodcov Slobodnej ekonomickej spoločnosti.
V Petrohrade v ten deň bolo zamračené a mráz. Stromy v univerzitnej záhrade, odkiaľ mali výhľad na okná Mendelejevovho bytu, vŕzgali vo vetre. Ešte v posteli vypil Dmitrij Ivanovič hrnček teplého mlieka, potom vstal, umyl si tvár a išiel na raňajky. Mal úžasnú náladu.
Nečakaná myšlienka.
Pri raňajkách dostal Mendelejev nečakaný nápad: porovnať podobné atómové hmotnosti rôznych chemických prvkov a ich chemické vlastnosti.
Bez toho, aby dvakrát premýšľal, na zadnú stranu Khodnevovho listu napísal symboly pre chlór Cl a draslík K s pomerne blízkymi atómovými hmotnosťami, rovnajúcimi sa 35,5 a 39 (rozdiel je iba 3,5 jednotiek). Na tom istom liste Mendelejev načrtol symboly iných prvkov a hľadal medzi nimi podobné „paradoxné“ páry: fluór F a sodík Na, bróm Br a rubídium Rb, jód I a cézium Cs, pre ktoré sa hmotnostný rozdiel zvyšuje zo 4,0 na 5,0 a potom až do 6.0. Mendelejev vtedy nemohol vedieť, že „neurčitá zóna“ medzi zjavnými nekovmi a kovmi obsahuje prvky – vzácne plyny, ktorých objav následne výrazne zmení periodickú tabuľku.
Po raňajkách sa Mendelejev zamkol vo svojej kancelárii. Vytiahol zo stola hromadu vizitiek a začal na ich zadnú stranu písať symboly prvkov a ich hlavné chemické vlastnosti.
Po nejakom čase domáci začuli zvuk vychádzajúci z kancelárie: "Ach! Rohatý. Wow, aký rohatý! Porazím ich. Zabijem ich!" Tieto výkriky znamenali, že Dmitrij Ivanovič mal tvorivú inšpiráciu.
Mendeleev presúval karty z jedného vodorovného radu do druhého, riadil sa hodnotami atómovej hmotnosti a vlastnosťami jednoduchých látok, tvorené atómami rovnaký prvok. Opäť mu prišla na pomoc dôkladná znalosť anorganickej chémie. Postupne začal vznikať tvar budúcej periodickej tabuľky chemických prvkov.
Najprv teda priložil kartičku s prvkom berýlium Be (atómová hmotnosť 14) ku karte s prvkom hliník Al (atómová hmotnosť 27,4), podľa vtedajšej tradície si berýlium pomýlil s analógom hliníka. Potom však po porovnaní chemických vlastností umiestnil berýlium nad horčík Mg. Pochybujúc o vtedy všeobecne akceptovanej hodnote atómovej hmotnosti berýlia, zmenil ju na 9,4 a zmenil vzorec oxidu berýlia z Be 2 O 3 na BeO (ako oxid horečnatý MgO). Mimochodom, „opravená“ hodnota atómovej hmotnosti berýlia bola potvrdená až o desať rokov neskôr. Rovnako odvážne si počínal aj pri iných príležitostiach.
Postupne Dmitrij Ivanovič dospel ku konečnému záveru, že prvky usporiadané v rastúcom poradí ich atómových hmotností vykazujú jasnú periodicitu fyzikálnych a chemické vlastnosti.
Mendelejev počas celého dňa pracoval na systéme prvkov, nakrátko sa prerušil, aby sa pohral so svojou dcérou Oľgou a dal si obed a večeru.
Večer 1. marca 1869 kompletne prepísal tabuľku, ktorú zostavil, a pod názvom „Skúsenosť so systémom prvkov založených na ich atómovej hmotnosti a chemickej podobnosti“ ju poslal do tlačiarne, kde si robil poznámky pre sadzačov. a uvedením dátumu „17. február 1869“ (toto je starý štýl).
Tak bol objavený periodický zákon, ktorého moderná formulácia je nasledovná:
Vlastnosti jednoduchých látok, ako aj formy a vlastnosti zlúčenín prvkov periodicky závisia od náboja jadier ich atómov.
Mendelejev mal v tom čase iba 35 rokov.
Mendelejev poslal vytlačené listy s tabuľkou prvkov mnohým domácim a zahraničným chemikom a až potom odišiel z Petrohradu na kontrolu syrární.
Pred odchodom ešte stihol odovzdať N.A. Menshutkinovi, organickému chemikovi a budúcemu historikovi chémie, rukopis článku „Vzťah vlastností s atómovou hmotnosťou prvkov“ - na publikovanie v časopise Journal of the Russian Chemical Society and pre komunikáciu na nadchádzajúcom stretnutí spoločnosti.
18. marca 1869 urobil Menshutkin, ktorý bol v tom čase úradníkom spoločnosti, v mene Mendelejeva krátku správu o periodickom zákone. Správa spočiatku nevzbudila veľkú pozornosť chemikov a prezident Ruskej chemickej spoločnosti, akademik Nikolaj Zinin (1812-1880) uviedol, že Mendelejev nerobí to, čo by skutočný výskumník mal robiť. Je pravda, že o dva roky neskôr, po prečítaní článku Dmitrija Ivanoviča „Prirodzený systém prvkov a jeho aplikácia na indikovanie vlastností niektorých prvkov“, Zinin zmenil názor a napísal Mendelejevovi: „Veľmi, veľmi dobré, veľmi vynikajúce spojenia, dokonca zábavné. čítať, Boh ti daj veľa šťastia pri experimentálnom potvrdzovaní tvojich záverov. Tvoj úprimne oddaný a hlboko rešpektujúci N. Zinin."
3. Čo je teda periodicita?
Ide o opakovateľnosť chemických vlastností jednoduchých látok a ich zlúčenín pri zmene atómového čísla prvku Z a výskyt maxima a minima v množstve vlastností v závislosti od hodnoty atómového čísla prvku.
Čo napríklad umožňuje spojiť všetky alkalické prvky do jednej skupiny? mendelejev periodický zákon chémia
V prvom rade opakovateľnosť v určitých intervaloch hodnôt Z elektronická konfigurácia. Atómy všetkých alkalických prvkov majú vo vonkajšom atómovom orbitále iba jeden elektrón, a preto vo svojich zlúčeninách vykazujú rovnaký oxidačný stav +I. Vzorce ich zlúčenín sú rovnaké: pre chloridy MCl, pre uhličitany - M2CO3, pre acetáty - CH3COOM atď. (písmeno M tu označuje alkalický prvok).
Po objavení Periodického zákona mal Mendelejev oveľa viac práce. Dôvod periodickej zmeny vlastností prvkov zostal neznámy a samotná štruktúra periodického systému, kde sa vlastnosti opakovali cez sedem prvkov na ôsmom, sa nedala vysvetliť. Prvý závoj tajomstva bol však z týchto čísel odstránený: v druhom a treťom období systému bolo vtedy len sedem prvkov.
Mendelejev nezoradil všetky prvky podľa rastúcich atómových hmotností; v niektorých prípadoch sa viac riadil podobnosťou chemických vlastností. Atómová hmotnosť kobaltu Co je teda väčšia ako hmotnosť niklu Ni a telúr Te je tiež väčší ako hmotnosť jódu I, ale Mendelejev ich zaradil do poradia Co - Ni, Te - I a nie naopak. Inak by telúr spadal do halogénovej skupiny a jód by sa stal príbuzným selénu Se.
Najdôležitejšou vecou pri objavovaní Periodického zákona je predpoveď existencie chemických prvkov, ktoré ešte neboli objavené. Pod hliníkom Al nechal Mendelejev miesto pre svoj analóg „eka-hliník“, pod bórom B - pre „eca-bór“ a pod kremíkom Si - pre „eca-kremík“. Mendelejev tak nazval doteraz neobjavené chemické prvky. Dokonca im dal symboly El, Eb a Es.
V súvislosti s prvkom „exasilikón“ Mendelejev napísal: „Zdá sa mi, že najzaujímavejší z nepochybne chýbajúcich kovov bude ten, ktorý patrí do IV skupiny uhlíkových analógov, konkrétne do radu III. Toto bude kov. bezprostredne po kremíku, a preto ho budeme nazývať ekasilicium.“ Tento doposiaľ neobjavený prvok sa totiž mal stať akýmsi „zámkom“ spájajúcim dva typické nekovy – uhlík C a kremík Si – s dvoma typickými kovmi – cínom Sn a olovom Pb.
Nie všetci zahraniční chemici okamžite ocenili význam Mendelejevovho objavu. Vo svete zabehnutých predstáv sa toho veľa zmenilo.
Nemecký fyzikálny chemik Wilhelm Ostwald, budúci laureát Nobelovej ceny, teda tvrdil, že to nebol zákon, ktorý bol objavený, ale princíp klasifikácie „niečoho neistého“. Nemecký chemik Robert Bunsen, ktorý v roku 1861 objavil dva nové alkalické prvky, rubídium Rb a cézium Cs, napísal, že Mendelejev priviedol chemikov „do pritiahnutého sveta čistých abstrakcií“.
Profesor univerzity v Lipsku Hermann Kolbe označil Mendelejevov objav v roku 1870 za „špekulatívny“.
Kolbe sa vyznačoval hrubosťou a odmietaním nových teoretických názorov v chémii. Bol najmä odporcom teórie štruktúry organických zlúčenín a svojho času ostro napadol článok Jacoba Van't Hoffa „Chémia vo vesmíre“. Van't Hoff sa neskôr stal prvým laureátom Nobelovej ceny za svoj výskum. Kolbe však navrhol, aby výskumníci ako Van’t Hoff „boli vylúčení z radov skutočných vedcov a zapísali ich do tábora spiritualistov“!
Každý rok si Periodický zákon podmanil všetko väčšie číslo priaznivcov a jeho objaviteľ je čoraz viac uznávaný.
V Mendelejevovom laboratóriu sa začali objavovať vysokopostavení návštevníci, dokonca aj veľkovojvoda Konstantin Nikolajevič, manažér námorného oddelenia.
Konečne nastal čas na triumf. V roku 1875 objavil francúzsky chemik Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran Mendelejevom predpovedaný „eka-hliník“ v minerále wurtzite – sulfide zinočnatém ZnS – a na počesť ho nazval gálium Ga (latinský názov pre Francúzsko je „Gallia“). svojej vlasti.
Napísal: „Myslím si, že nie je potrebné trvať na obrovskej dôležitosti potvrdenia teoretických záverov pána Mendelejeva.“
Všimnite si, že názov prvku tiež naznačuje meno samotného Boisbaudran. Latinské slovo „gallus“ znamená kohút a francúzske slovo pre kohúta je „le coq“. Toto slovo je aj v mene objaviteľa. To, čo mal Lecoq de Boisbaudran na mysli, keď pomenoval tento prvok – seba alebo svoju krajinu – to zrejme nikdy nebude jasné.
Mendeleev presne predpovedal vlastnosti eka-hliníka: jeho atómovú hmotnosť, hustotu kovu, vzorec oxidu El 2 O 3, chlorid ElCl 3, síran El 2 (SO 4) 3. Po objavení gália sa tieto vzorce začali písať ako Ga 2 O 3, GaCl 3 a Ga 2 (SO 4) 3.
Mendelejev predpovedal, že pôjde o veľmi taviteľný kov a skutočne sa ukázalo, že bod topenia gália je rovný 29,8 °C. Z hľadiska taviteľnosti je gálium na druhom mieste po ortuti Hg a céziu Cs.
V roku 1879 objavil švédsky chemik Lars Nilsson skandium, ktoré Mendelejev predpovedal ako ekabór Eb. Nilsson napísal: „Niet pochýb o tom, že ekabor bol objavený v Škandii.
To jasne potvrdzuje myšlienky ruského chemika, ktoré umožnili nielen predpovedať existenciu skandia a gália, ale aj vopred predvídať ich najdôležitejšie vlastnosti.
Scandium bolo pomenované po Nilssonovej domovine Škandinávie a objavil ho v komplexnom minerále gadolinite, ktorý má zloženie Be 2 (Y,Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2.
V roku 1886 profesor Baníckej akadémie vo Freiburgu, nemecký chemik Clemens Winkler, pri analýze vzácneho minerálu argyrodit so zložením Ag 8 GeS 6 objavil ďalší prvok predpovedaný Mendelejevom. Winkler nazval prvok, ktorý objavil germánium, na počesť svojej vlasti, ale z nejakého dôvodu to vyvolalo ostré námietky niektorých chemikov.
Začali Winklera obviňovať z nacionalizmu, z prisvojenia si objavu Mendelejeva, ktorý prvok už pomenoval „ekasilicium“ a symbol Es. Odradený Winkler sa obrátil s prosbou o radu na samotného Dmitrija Ivanoviča. Vysvetlil, že práve objaviteľ nového prvku by mu mal dať meno.
Mendelejev nedokázal predpovedať existenciu skupiny vzácnych plynov a spočiatku nenašli miesto v periodickej tabuľke.
Objav argónu Ar anglickými vedcami W. Ramsayom a J. Rayleighom v roku 1894 okamžite vyvolal búrlivé diskusie a pochybnosti o Periodickom zákone a Periodickej tabuľke prvkov.
Mendelejev spočiatku považoval argón za alotropickú modifikáciu dusíka a až v roku 1900 pod tlakom nemenných faktov súhlasil s prítomnosťou „nulovej“ skupiny chemických prvkov v periodickej tabuľke, ktorú obsadili iné vzácne plyny objavené po argóne. Teraz je táto skupina známa ako VIIIA.
V roku 1905 Mendelejev napísal: „Budúcnosť zrejme neohrozuje periodický zákon zničením, ale sľubuje iba nadstavby a rozvoj, hoci ma ako Rusa chceli vymazať, najmä Nemcov.
Objav periodického zákona urýchlil rozvoj chémie a objavenie nových chemických prvkov.
Bibliografia
Alimarin I.P. Encyklopédia pre školákov. - M.: „Sovietska encyklopédia“, 1975.
Feldman F.G., Rudzitis G.E. Chémia. - 3. vyd. - M.: „Osvietenie“, 1994.
Chémia. Veľká referenčná kniha pre školákov a tých, ktorí vstupujú na univerzity. - 2. vyd. - M.: "Drofa", 1999.
Semenenko K.N. Chémia. - 2. vydanie. - M.: "Mir", 1972.
Uverejnené na Allbest.ru
...Podobné dokumenty
Objav D.I. Mendelejevov periodický zákon chemických prvkov. Anorganická chémia z pohľadu periodického zákona v práci „Základy chémie“. Let do teplovzdušný balón, pozorovanie zatmenia. Problémy rozvoja Arktídy. Ďalšie záľuby vedca.
prezentácia, pridané 29.11.2013
Životopisné informácie o živote veľkého vedca Mendelejeva, jeho rodine, vedeckých aktivitách. Mendelejevov objav periodického zákona chemických prvkov – jeden zo základných zákonov prírodných vied. Jeho projekt arktického expedičného ľadoborca.
prezentácia, pridané 10.1.2012
DI. Mendelejev je ruský encyklopedický vedec, profesor, člen korešpondenta Imperiálnej akadémie vied, autor klasického diela „Základy chémie“. Životopis, vývoj vedca, vedecká činnosť. Objav periodického zákona chemických prvkov.
prezentácia, pridané 28.05.2015
Štúdium biografie a životná cesta vedec D. Mendelejev. Opisy vývoja normy pre ruskú vodku, výrobu kufrov, objav periodického zákona, vytvorenie systému chemických prvkov. Analýza jeho výskumu v oblasti plynov.
prezentácia, pridané 16.09.2011
Výskum rodinnej histórie D.I. Mendelejev - tvorca periodického zákona chemických prvkov - jedného zo základných zákonov prírodných vied. Málo známe detaily z histórie narodenia a života Mendelejevovej vnučky Natalya Alekseevna Trirogova.
správa, pridaná 3.2.2008
Historické informácie o D.I. Mendelejev. Životopisné informácie. "Majster kufrov." Spoločenské a priemyselné aktivity. DI. Mendelejev. Otvorenie PSHE. Nečakaná myšlienka. Triumf. Okolnosti objavu periodického zákona.
abstrakt, pridaný 26.04.2006
„Zlatý vek“ svetovej kultúry. Pokrokový rozvoj vedy. Periodický systém alebo periodická klasifikácia chemických prvkov a jeho význam pre rozvoj anorganickej chémie v druhej polovici 19. storočia. Periodická tabuľka a jej modifikácie.
abstrakt, pridaný 26.02.2011
Rozvoj vedy v 19. storočí, ktorý slúžil ako základ pre následný technologický pokrok. Biografické údaje a vedecké objavy veľkých vedcov, ktorí viedli výskum v oblasti fyziky, chémie, astronómie, farmácie, biológie, medicíny a genetiky.
prezentácia, pridané 15.05.2012
Vynikajúce vedecké objavy 19. storočia v oblasti fyziky, biológie, fyziológie človeka, psychológie, geografie, medicíny a iných vied. Vedecké úspechy Zh.B. Lamarck, N.I. Pirogová, N.I. Lobačevskij, A.G. Stoletová, A.P. Borodina, F.A. Bredikhina.
prezentácia, pridané 05.05.2014
Životopisné informácie o živote D. Mendelejeva, ruského vedca a encyklopedistu. Kronika jeho tvorivého života. Mendelejevovo zdôvodnenie hlavných smerov hospodárskeho rozvoja Ruska, vynález pyrokolódiového strelného prachu, jeho vedecké práce a učebnice.
Esej
„História objavu a potvrdenia periodického zákona D.I. Mendelejev"
Petrohrad 2007
Úvod
Periodický zákon D.I. Mendeleev je základný zákon, ktorý stanovuje periodickú zmenu vlastností chemických prvkov v závislosti od nárastu nábojov jadier ich atómov. Otvoril D.I. Mendelejev vo februári 1869. Pri porovnávaní vlastností všetkých vtedy známych prvkov a hodnôt ich atómových hmotností (hmotností). Mendelejev prvýkrát použil termín „periodický zákon“ v novembri 1870 a v októbri 1871 dal konečnú formuláciu periodického zákona: „... vlastnosti prvkov, a teda vlastnosti jednoduchých a zložitých telies, ktoré tvoria, sú periodicky závislé od ich atómovej hmotnosti. Grafickým (tabuľkovým) vyjadrením periodického zákona je periodický systém prvkov vyvinutý Mendelejevom.
1. Pokusy iných vedcov odvodiť periodický zákon
Periodický systém alebo periodická klasifikácia prvkov mala veľkú hodnotu pre rozvoj anorganickej chémie v druhej polovici 19. storočia. Tento význam je v súčasnosti kolosálny, pretože samotný systém v dôsledku štúdia problémov štruktúry hmoty postupne nadobudol taký stupeň racionality, ktorý nebolo možné dosiahnuť poznaním iba atómových váh. Prechod od empirickej zákonitosti k zákonu je konečným cieľom každej vedeckej teórie.
Hľadanie základu prirodzená klasifikácia chemické prvky a ich systematizácia začala dávno pred objavením periodického zákona. Ťažkosti, ktorým čelili prírodovedci, ktorí ako prví v tejto oblasti pracovali, boli spôsobené nedostatkom experimentálnych údajov: začiatkom 19. storočia. počet známych chemických prvkov bol stále príliš malý a akceptované hodnoty atómových hmotností mnohých prvkov boli nepresné.
Okrem pokusov Lavoisiera a jeho školy klasifikovať prvky na základe kritéria analógie v chemickom správaní, prvý pokus o periodickú klasifikáciu prvkov patrí Döbereinerovi.
Döbereinerove triády a prvé sústavy prvkov
V roku 1829 sa o systematizáciu prvkov pokúsil nemecký chemik I. Döbereiner. Všimol si, že niektoré prvky s podobnými vlastnosťami možno kombinovať do skupín po troch, ktoré nazval triády: Li–Na–K; Ca–Sr–Ba; S–Se–Te; P–As–Sb; Cl-Br-I.
Podstata navrhovaného zákon trojíc Döbereiner tvrdil, že atómová hmotnosť stredného prvku triády bola blízka polovici súčtu (aritmetický priemer) atómových hmotností dvoch extrémnych prvkov triády. Hoci sa Döbereinerovi, prirodzene, nepodarilo rozložiť všetky známe prvky na triády, zákon triád jasne naznačoval existenciu vzťahu medzi atómovou hmotnosťou a vlastnosťami prvkov a ich zlúčenín. Všetky ďalšie pokusy o systematizáciu boli založené na umiestnení prvkov v súlade s ich atómovými hmotnosťami.
Döbereinerove myšlienky rozvinul L. Gmelin, ktorý ukázal, že vzťah medzi vlastnosťami prvkov a ich atómovými hmotnosťami je oveľa zložitejší ako triády. V roku 1843 publikoval Gmelin tabuľku, v ktorej boli chemicky podobné prvky usporiadané do skupín podľa rastúcich spojovacích (ekvivalentných) hmotností. Prvky boli zložené z triád, ako aj z tetrád a pentád (skupiny štyroch a piatich prvkov) a elektronegativita prvkov v tabuľke sa plynulo menila zhora nadol.
V 50. rokoch 19. storočia M. von Pettenkofer a J. Dumas navrhli tzv. diferenciálne systémy zamerané na identifikáciu všeobecných vzorcov zmien atómovej hmotnosti prvkov, ktoré podrobne rozpracovali nemeckí chemici A. Strecker a G. Chermak.
Na začiatku 60-tych rokov XIX storočia. objavilo sa niekoľko diel, ktoré bezprostredne predchádzali Periodickému zákonu.
Špirála de Chancourtois
A. de Chancourtois usporiadal všetky v tom čase známe chemické prvky do jedinej postupnosti rastúcich atómových hmotností a výslednú sériu aplikoval na povrch valca pozdĺž priamky vychádzajúcej z jeho základne pod uhlom 45° k rovine valca. základ (tzv zemská špirála). Pri rozkladaní povrchu valca sa ukázalo, že na zvislých čiarach rovnobežných s osou valca sa nachádzajú chemické prvky s podobnými vlastnosťami. Takže lítium, sodík, draslík padli na jednu vertikálu; berýlium, horčík, vápnik; kyslík, síra, selén, telúr atď. Nevýhodou de Chancourtoisovej špirály bola skutočnosť, že prvky úplne odlišného chemického správania boli na jednej línii s prvkami, ktoré boli svojou chemickou povahou podobné. Mangán spadal do skupiny alkalických kovov a titán, ktorý s nimi nemal nič spoločné, do skupiny kyslíka a síry.
Newlandsov stôl
Anglický vedec J. Newlands v roku 1864 zverejnil tabuľku prvkov odrážajúcich jeho návrh zákon oktáv. Newlands ukázal, že v sérii prvkov usporiadaných podľa rastúcej atómovej hmotnosti sú vlastnosti ôsmeho prvku podobné vlastnostiam prvého prvku. Newlands sa snažil dať tejto závislosti, ktorá sa v skutočnosti vyskytuje pri svetelných prvkoch, univerzálny charakter. V jeho tabuľke sa podobné prvky nachádzali vo vodorovných radoch, no v tom istom rade sa často nachádzali prvky úplne odlišné vlastnosťami. Okrem toho bol Newlands nútený umiestniť do niektorých buniek dva prvky; napokon stôl neobsahoval žiadne prázdne miesta; V dôsledku toho bol zákon oktáv prijatý s extrémnym skepticizmom.
Tabuľky Odling a Meyer
V tom istom roku 1864 sa objavil prvý stôl nemeckého chemika L. Meyera; obsahovalo 28 prvkov, usporiadaných do šiestich stĺpcov podľa ich valencie. Meyer zámerne obmedzil počet prvkov v tabuľke, aby zdôraznil pravidelnú (podobne ako Döbereinerove triády) zmenu atómovej hmotnosti v sérii podobných prvkov.
V roku 1870 Meyer publikoval prácu obsahujúcu novú tabuľku s názvom „Povaha prvkov ako funkcia ich atómovej hmotnosti“, pozostávajúcu z deviatich zvislých stĺpcov. Podobné prvky boli umiestnené v horizontálnych riadkoch tabuľky; Meyer nechal niektoré bunky prázdne. Tabuľku sprevádzal graf závislosti atómového objemu prvku od atómovej hmotnosti, ktorý má charakteristický pílovitý tvar, dokonale ilustrujúci termín „periodicita“, ktorý už vtedy navrhol Mendelejev.
2. Čo sa robilo pred dňom veľkého objavu
Predpoklady na objavenie periodického zákona treba hľadať v knihe D.I. Mendelejev (ďalej D.I.) „Základy chémie“. Prvé kapitoly 2. časti tejto knihy od D.I. napísal začiatkom roku 1869. 1. kapitola bola venovaná sodíku, 2. - jeho analógom, 3. - tepelnej kapacite, 4. - kovom alkalických zemín. V deň objavenia periodického zákona (17. februára 1869) už pravdepodobne načrtol otázku vzťahu medzi takými polárnymi protikladnými prvkami, ako sú alkalické kovy a halogenidy, ktoré si boli navzájom blízke svojou atomicitou (valenciou ), ako aj otázku týkajúcu sa vzťahu medzi samotnými alkalickými kovmi z hľadiska ich atómovej hmotnosti. Priblížil sa aj k otázke spájania a porovnávania dvoch skupín polárnych protikladných prvkov podľa atómových hmotností ich členov, čo v skutočnosti už znamenalo opustenie princípu rozdeľovania prvkov podľa ich atomicity a prechod na princíp ich atómovosti. rozdelenie podľa atómových hmotností. Tento prechod nebol prípravou na objavenie periodického zákona, ale začiatkom objavu samotného
Začiatkom roku 1869 bola významná časť prvkov kombinovaná do samostatných prírodných skupín a rodín na základe spoločných chemických vlastností; Spolu s tým boli ďalšou ich časťou rozptýlené, izolované jednotlivé prvky, ktoré neboli spojené do špeciálnych skupín. Nasledujúce sa považovali za pevne stanovené:
– skupina alkalických kovov – lítium, sodík, draslík, rubídium a cézium;
– skupina kovov alkalických zemín – vápnik, stroncium a bárium;
– kyslíková skupina – kyslík, síra, selén a telúr;
– skupina dusíka – dusík, fosfor, arzén a antimón. Okrem toho sa tu často pridával bizmut a vanád bol považovaný za neúplný analóg dusíka a arzénu;
– uhlíková skupina – uhlík, kremík a cín a titán a zirkónium boli považované za neúplné analógy kremíka a cínu;
– skupina halogénov (halogénov) – fluór, chlór, bróm a jód;
– skupina medi – meď a striebro;
– skupina zinku – zinok a kadmium
– skupina železa – železo, kobalt, nikel, mangán a chróm;
– skupina platinových kovov – platina, osmium, irídium, paládium, ruténium a ródium.
Situácia bola komplikovanejšia s prvkami, ktoré bolo možné zaradiť do rôznych skupín alebo rodín:
– olovo, ortuť, horčík, zlato, bór, vodík, hliník, tálium, molybdén, volfrám.
Okrem toho bolo známych niekoľko prvkov, ktorých vlastnosti ešte neboli dostatočne študované:
– rodina prvkov vzácnych zemín – ytrium, erbium, cér, lantán a didymium;
– niób a tantal;
- berýlium;
3. Deň veľkého objavu
DI. bol veľmi všestranný vedec. Dlho sa veľmi zaujímal o poľnohospodársku problematiku. Úzko sa podieľal na činnosti Slobodnej ekonomickej spoločnosti v Petrohrade (VEO), ktorej bol členom. VEO organizovala výrobu syra artel v niekoľkých severných provinciách. Jedným z iniciátorov tejto iniciatívy bol N.V. Vereščagin. Koncom roku 1868, t.j. zatiaľ čo D.I. dokončil problém. 2 svojej knihy sa Vereščagin obrátil na VEO so žiadosťou o vyslanie jedného z členov Spoločnosti, aby na mieste skontroloval prácu syrární artel. Súhlas s týmto druhom zájazdu vyjadril D.I. V decembri 1868 preskúmal niekoľko artelových syrární v provincii Tver. Na absolvovanie vyšetrenia bola potrebná ďalšia pracovná cesta. Odchod bol presne naplánovaný na 17.2.1869.
Ak by D.I. mohol dopredu vedieť, že presne 17. februára sa pustí do nového chemického výskumu a následné spracovanie výsledkov mu zaberie toľko času, je nepravdepodobné, že by 2 dni pred otvorením dostal z univerzity vysvedčenie kde pracoval, aby od 17. februára 1869 cestoval do niekoľkých provincií
Pozrime sa, ako prebiehal deň 17. februára a aké udalosti v živote a práci ho naplnili. V súvislosti s týmito udalosťami D.I. nemohol prísť načas do syrární a bol nútený zostať v Petrohrade až do začiatku marca. Celý ten čas bol zaneprázdnený dokončovaním a spracovaním periodického zákona a jeho prvotným zverejnením vo forme tabuľky prvkov.
Aby sme lepšie zvážili, ako objav prebiehal, poukážeme na niekoľko fáz, ktorými prešiel počas tohto jedného dňa:
1) počiatočná fáza, keď D.I. našiel nový princíp distribúcie prvkov, robil výpočty na liste, ktorý práve dostal od Chodneva;
2) fáza zostavovania prvých dvoch neúplných náčrtov hlavnej časti budúceho systému prvkov;
3) fáza zostavovania kariet prvkov pre „chemický solitér“;
4) rozhodujúca fáza - vypracovanie kompletného návrhu celého systému;
5) záverečná fáza - prepísanie novoobjaveného systému prvkov s cieľom publikovať ho v tlači.
V deň odchodu D.I. dostal list podpísaný tajomníkom VEO A.I. Chodneva. D.I., podľa súčasníkov, často používal rubovú stranu listov na svoj vedecký výskum. A keďže ho neustále prenasledovala myšlienka nájsť všeobecný vzor vlastností prvkov, nie je prekvapujúce, že keď dostal list, začal na ňom robiť náčrty budúceho systému prvkov.
DI. porovnávali nie jednotlivé prvky, ale skupiny prvkov s podobnými vlastnosťami. Začal porovnaním skupiny alkalických kovov a halogenidov. Potom som dlho hľadal prechod z alkalických kovov na kovy alkalických zemín. Predpokladal, že medzi nimi má byť tzv. „prechodné“ kovy (Cu, Ag, Hg), a potom stále zaraďovali kovy alkalických zemín za alkalické kovy, pričom obchádzali prechodné kovy.
Nasledovali dve neúplné tabuľky prvkov, zostavené na jednom hárku papiera, v ktorých D.I. pokračovalo v zostavovaní variantov budúcej tabuľky zo skupín prvkov a jednotlivých prvkov nezaradených do skupín.
Rozhodujúcim krokom k objaveniu periodického zákona bolo, že D.I. pokúsili porovnať atómové hmotnosti skupín nepodobný prvkov. Spočiatku D.I. zamýšľal vybudovať svoj systém na základe princípu atomicity (valencie) prvkov. Potom však prešiel k princípu distribúcie na základe atómovej hmotnosti prvkov. Princíp atomicity však nebol zavrhnutý, bol aplikovaný v spojení s novým princípom. Mendelejev tak budoval svoje skupiny nielen na základe spoločných chemických vlastností prvkov, ale aj na základe ich identickej valencie. A pri zostavovaní budúcich období tabuľky zaznamenal prirodzenú zmenu valencie z 1 na 4 pri prechode z Li do C a potom opäť na 1 pri prechode na F.
Pri zostavovaní spodnej neúplnej tabuľky prvkov pre D.I. bolo jasné, že bola vyriešená iba prvá, zďaleka nie najťažšia, úloha - umiestnenie už dosť preštudovaných prvkov do centrálnej časti budúceho stola. Najzložitejšia a najnáročnejšia časť úlohy mala pred sebou umiestnenie prvkov na periférii vznikajúceho systému.
V dôsledku zostavenia náčrtov dvoch neúplných tabuliek prvkov na samostatný list papiera sa ukázala nedokonalosť metódy použitej na vytvorenie kompletnej tabuľky prvkov, ktorá mala pokryť všetky prvky. Ak je poloha jedného alebo druhého prvku nejasná, tento prvok by sa musel presúvať z miesta na miesto viac ako raz; potom by sa tabuľka zaplnila výmazmi a úpravami, ktoré by neumožňovali rýchlu orientáciu pri umiestňovaní nových prvkov. Bolo potrebné nájsť nejakú flexibilnejšiu, mobilnejšiu metódu, ktorá by nám umožnila v každom okamihu vidieť obraz rozloženia prvkov akoby v čistej forme, nezakrytý predchádzajúcimi presunmi, opravami a vymazaním. D.Našiel som túto techniku v kartách s prvkami napísanými na nich. Takéto karty sa dajú ľahko preusporiadať, pričom máte pred očami celý obraz o rozdelení prvkov, ktoré sa v súčasnosti dosahuje. Zároveň bolo možné kedykoľvek prezerať karty tých prvkov, ktoré ešte neboli zahrnuté v tabuľke. Takto vznikla technika, ktorú A.E. Fersman to veľmi výstižne nazval „solitaire“.
Všetkých 63 kariet D.I. rozdelené do štyroch kategórií na základe ich prevalencie a znalostí. Kategória 1 obsahuje 14 prvkov, ktoré sú všadeprítomné a tvoria hlavný materiál viditeľné telesá: Al, C, Ca, Cl, Fe, H, K, Mg, N, Na, O, P, S, Si. Vzhľadom na ich prevalenciu mali tieto prvky patriť medzi tie, ktoré boli dobre preskúmané. Druhá kategória zahŕňa prvky (21), ktoré sa nachádzajú vo voľnej forme alebo vo forme zlúčenín, aj keď nie sú všade distribuované alebo sa vyskytujú v malých množstvách: Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Br, Co, Cr, Cu , F, Hg, I, Mn, Ni, Pb, Pt, Sb, Sn, Sr, Zn. Tieto prvky mali tiež patriť medzi tie, ktoré boli dobre preštudované. Kategória 3 obsahovala 18 vzácnych, ale dobre preštudovaných prvkov: Be, Ce, Cd, Cs, In, Ir, Li, Mo, Os, Pd, Rb, Se, Te, Tl, Ur, Wo, Y. B 4 1. kategória obsahovalo 10 vzácnych a málo prebádaných prvkov: Di, Er, La, Nb, Rh, Ru, Ta, Th, Va, Zr. Následne D.I. mohli urobiť nejaké permutácie položiek medzi prvými tromi kategóriami a poslednou kategóriou. Keď boli karty všetkých 63 prvkov pripravené, D.I. bez toho, aby sa uchýlil k „chemickému solitéru“, zaviedol postup zaradenia jednotlivých kategórií prvkov do svojho pripravovaného systému. Ale keďže všetky prvky boli teraz zobrazené na kartách, dá sa predpokladať, že ich rozdelenie do rôznych kategórií bolo vyjadrené rozdelením kariet na niekoľko kôp. Pravdepodobne v prvom rade mali byť do tabuľky zahrnuté najštudovanejšie prvky a tie, ktorých súvislosti boli nesporne objasnené v predchádzajúcej fáze objavovania periodického zákona. Pri určovaní poradia zaraďovania prvkov do tabuľky nebol významný ukazovateľ prevalencie, pričom rozhodujúcu významnosť nadobudla atómová hmotnosť. Najprv sa do tabuľky zapísali ľahšie prvky a potom ťažšie prvky. Prvá hromada je najviac študovanými prvkami; ďalšie dve hromady sú menej študované prvky; z nich druhý je „ľahký“, tretí je „ťažký“ prvok; štvrtým sú slabo preštudované prvky. Po rozdelení kariet všetkých prvkov na kôpky D.I. To určilo všeobecnú postupnosť zostavovania tabuľky prvkov.
V čase, keď sa hrala solitaire, objavenie periodického zákona vstúpilo do svojej rozhodujúcej fázy. Určujúca úloha atómovej hmotnosti pri porovnávaní skupín odlišných prvkov bola úplne objasnená. V jadre sa vytvorila centrálna časť budúceho systému prvkov. Zostáva „len“ jediné: dokázať univerzálnosť princípu, ktorý sa už ukázal pri jeho aplikácii na centrálnu časť tabuľky. Ale toto „iba“ predstavovalo hlavný, stále neprekonateľný problém pri vytváraní periodického systému prvkov.
Pri dokončovaní konštrukcie svojej tabuľky prvkov D.I. pokračoval v používaní rovnakej techniky porovnávania skupín odlišných prvkov, pomocou ktorej začal zostavovať túto tabuľku v prvých záznamoch v Chodnevovom liste a v oboch neúplných tabuľkách. Predložením kariet prvkov na základe existujúcich informácií bol teda objavený periodický zákon.
Keď bol objavený periodický zákon a zostavený systém prvkov v jeho prvej verzii, zostávalo dosiahnutý výsledok formalizovať vo forme prázdnej tabuľky, podľa ktorej sa ostatní vedci mohli zoznámiť s objavom D.I. Pri prepisovaní tabuľky D.I. vykonal tieto zmeny: prvky v ňom neboli usporiadané zostupne, ale podľa atómových hmotností rastúceho, t.j. pod ľahšie prvky sa podpísali ťažšie prvky a na tých miestach, kde boli medzery a kde bolo možné predpokladať neznáme prvky, D.I. dal otáznik a vraj vypočítal atómové hmotnosti.
Po odoslaní rukopisu „Skúsenosť systému prvkov“ do tlačiarne na sadzbu, D.I. Kým neprišli dôkazy, nemohol som odísť z Petrohradu do syrárne. Nábor zabral čas a to bol čas D.I. použil na zhrnutie a spracovanie objavu, ktorý urobil vo forme článku, v ktorom uviedol, čo bolo obsiahnuté v „Skúsenosti systému prvkov“. V čase písania tohto článku D.I. už zostavil mnoho rôznych verzií sústavy prvkov na základe ich atómovej hmotnosti. Svoj článok nazval „Vzťah vlastností s atómovou hmotnosťou prvkov“
Vo svojom článku D.I. napísal: „Presvedčený predchádzajúcou tabuľkou, že atómová hmotnosť prvkov môže slúžiť ako podpora pre ich systém, najprv som usporiadal prvky v súvislom poradí podľa veľkosti atómovej hmotnosti a okamžite som si všimol, že v séria takto umiestnených prvkov“. Analýzou tohto a ďalších vyhlásení D.I. môžeme dospieť k záveru, že D.I. najprv zostavil svoju „Skúsenosť systému prvkov“ (porovnávaním skupín prvkov) a potom sa presvedčil, že atómová hmotnosť môže byť základom systému prvkov. Po tomto D.I. začal ďalší výskum vzoru, ktorý objavil, a začal tento ďalší výskum usporiadaním všetkých prvkov do súvislých sérií v rastúcom poradí ich atómových hmotností. To vyvracia názor niektorých chemikov, že najprv D.I. zostavil všeobecný rad prvkov podľa ich atómovej hmotnosti a až potom si všimol periodicitu zmeny vlastností; potom rozdelil všeobecnú sériu na obdobia a z týchto segmentov zostavil svoju „Skúsenosť systému prvkov“. Celý obsah článku nesporne naznačuje, že v tomto článku D.I. reflektoval, zovšeobecňoval a zhrnul cestu, ktorou sa vydal 17. februára 1869 pri tvorbe periodickej sústavy prvkov.
4. Po dni veľkého objavu
V marci 1869, hneď po dokončení článku „Vzťah vlastností s atómovou hmotnosťou prvkov“ D.I. išiel do tovární na syr artel. V predvečer svojho odchodu, 1. marca 1869, rozoslal vytlačený hárok so „Skúsenosťami zo sústavy prvkov“ mnohým chemikom. 6. marca bola na stretnutí Ruskej chemickej spoločnosti podaná správa o systéme prvkov.
Vzhľadom na absenciu D.I. v Petrohrade správu o jej objavení vypracoval profesor N.A. Menshutkin. V tejto súvislosti neskôr vznikli rôzne legendy o tejto problematike. Najrozšírenejšia legenda bola o vymyslenej chorobe D.I., ktorú šíril B.N. Menshutkin (syn N.A. Menshutkina). A M.N. Mladentsev ponúkol úplne neuveriteľné vysvetlenie: „Prvá správa bola urobená 6. marca 1869. Na stretnutí Chemickej spoločnosti prof. NA. Menshutkin, keďže samotný D. I. bol zjavne znepokojený a neodvážil sa prehovoriť, hoci veľký význam tohto objavu mu bol jasný." Všetky tieto legendy nie sú v žiadnom prípade pravdivé. Dôvod pre Menshutkinov prejav namiesto Mendelejeva bol úplne iný.
5. Aplikácia D.I. Mendelejevove metódy vedecké poznatky
Vedecký objav takého rozsahu, akým je objav periodického zákona, by sa nemohol uskutočniť v tak krátkom čase, keby jeho autor dokonale neovládal vedecká metóda poznanie, metóda vedeckého výskumu prírodných javov.
1) Lezecký spôsob.
Metóda vzostupu zodpovedá pohybu poznania od bezprostredne daného, počiatočného, k tomu, čo sa odhaľuje len nepriamo, pomocou abstraktného myslenia. V dôsledku toho metóda vzostupu v najvšeobecnejšej podobe vyjadruje skutočnosť, že vývoj myslenia v priebehu vedeckého poznania, ako každý vývoj, neprebieha chaoticky, ale v určitom smere, prísne sekvenčne. Sám D.I napísal: „Poznanie a úplné vlastnenie predmetov pozostáva z troch stupňov: 1) pozorovanie, konštatovanie faktu, vidím, ale neviem, ako to urobiť, prečo atď. Zodpovedá to opisu, štúdiu skutočnosť. 2) Korelácia skutočnosti s niektorými inými je zákon, tomu zodpovedá meranie. 3) Teória je vnútorné prepojenie s integrálnym svetonázorom... začína hypotézou, končí teoretickým objavovaním nových javov, záverom len z jednej pozície. To zodpovedá predpovedi javu v jeho absolútnej presnosti, objaveniu nových javov.“
Je teda zrejmé, že na rozdiel od názorov existujúcich v našej literatúre, D.I. nebol zástancom iba induktívnej metódy. Indukcia v jej správnom chápaní D.I. neodporuje dedukcii, ale v skutočnosti ju považuje za jednotu s ňou.
Pri tejto metóde poznávania dochádza k prechodu od najjednoduchších „buniek“, ako ich nazval sám D.I. na všeobecnejšie zákony. Takouto „bunkou“ bola úvaha v 1. časti „Základy chémie“ kuchynskej soli NaCl. Môžeme povedať, že po zvolení NaCl ako východiskovej látky pri prezentácii systematickej časti chémie, D.I. Vybral som si niečo jednoduché, obyčajné, čo sa v ľudskej praxi nachádzalo veľakrát. Presne taká by mala byť „bunka“ vedy, z ktorej by mala prezentácia tejto vedy začať. Faktom je, že v tejto zlúčenine boli zástupcovia dvoch najcharakteristickejších a polárnych opačných chemických prvkov - Na a Cl - už uvedení v ich prirodzenom spojení (chemickom), počnúc pomerom oboch týchto prvkov existujúcich v samotnej prírode. , D.I. Okamžite som našiel kľúč k ďalšiemu rozvoju môjho kreatívneho myslenia. Tu vznikla potreba porovnať dve skupiny prvkov, ktoré sú si navzájom najviac podobné – halogény a alkalické kovy.
Treba tiež poznamenať, že počas celého objavu D.I. prísne dodržiavali stanovenú postupnosť – pohyb od známeho k neznámemu a od známejšieho k menej známemu.
Každý zákon vo vede je stanovený ako výsledok zovšeobecňovania. Úvaha o metóde výstupu teda priamo vedie k úvahe o inej, príbuznej metóde, ktorú možno nazvať metódou zovšeobecňovania.
2) Generalizačná metóda. Prechod od konkrétneho k univerzálnemu.
Cesta k poznaniu akéhokoľvek prírodného zákona historicky a celkom prirodzene prechádza samostatnými etapami. Vo všeobecnosti možno rozlíšiť tri takéto štádiá:
a) Východiskom je zhromažďovanie alebo hromadenie jednotlivých, individuálnych faktov súvisiacich s okruhom skúmaných javov. Registráciou každej takejto jednotlivej skutočnosti vyjadrujeme náš výsledok vo formulári jedinečnosť .
b) Ako sa jednotlivé fakty hromadia, aby sme predišli vytváraniu nerozlíšiteľného chaosu údajov, zozbieraný materiál zoskupujeme alebo klasifikujeme. Všetko podobné spájame do jednej špeciálnej skupiny, čím ju odlišujeme od rovnako špeciálnych kategórií či skupín. Podľa toho vyjadríme teraz dosiahnutý výsledok vo formulári zvláštnosti .
c) Rozdelenie známych skutočností do osobitných skupín oddelených od seba na základe ich špeciálnych vlastností a na základe zohľadnenia podobností na rozdiel od rozdielov spočíva na základe umelých alebo formálnych klasifikácií. Prirodzená klasifikácia zahŕňa v prvom rade hľadanie spoločného znaku alebo spoločného základu, ktorý je základom celého daného okruhu javov a spája všetky nesúrodé skupiny. V súlade s tým za úrovňou konkrétnosti vždy nasleduje tá najvyššia úroveň poznania, na ktorej sa odhaľuje zákon prírody. Objavením zákona prírody vyjadrujeme dosiahnutý výsledok vo forme univerzálnosť .
Cesta k poznaniu zákona je teda cestou pohybu vedeckého myslenia od singularity (vlastnosti jednotlivých prvkov) k singularite (skupina prvkov s podobnými vlastnosťami) a od singularity k univerzálnosti (periodický zákon).
Vývoj vedeckého poznania, idúceho od individuálneho cez partikulárne k univerzálnemu, možno charakterizovať v súlade s tým, ako spolu logicky súvisia rôzne články všeobecného reťazca posunu vedeckého myslenia dopredu. Ak sa súhrn všetkých vzájomne prepojených prvkov berie ako celok, potom môžeme považovať rozdelenie prvkov do rôznych skupín, ktoré sú od seba oddelené, za rozdelenie celku na časti. V tomto prípade bude prechod od jednotlivých izolovaných skupín k všeobecnému systému pôsobiť ako prechod od analýzy k syntéze. Naopak, vyčleňovanie alebo vyčleňovanie jednotlivých skupín prvkov zo všeobecného systému bude znamenať spätný pohyb od syntetického prístupu k analytickému. V skutočnosti je celé štádium rozkladu prvkov na ich prirodzené skupiny štádiom analýzy, ak sa uvažuje vo vzťahu k celku chemických prvkov. Ale zároveň, ak to vezmeme vo vzťahu k jednotlivým prvkom, už to pôsobí ako príprava na prechod k syntéze cez zjednotenie prvkov do nejakých nových celkov – skupín, z ktorých sa podobne ako stavebné tehly bude dať vybudovať budovu uceleného systému, pokrývajúceho všetky prvky, tie. vykonať teoretickú syntézu. Počas objavovania periodického zákona a vytvárania sústavy prvkov sa zreteľne prejavil vzťah medzi syntézou a analýzou v kognitívnom procese - prípravná funkcia analýzy a konečná funkcia syntézy.
3) Porovnávacia metóda
Podstatou metódy, ktorú D.I. nazývaný komparatívny, spočíva v tom, že prvky sa neposudzujú izolovane, nie samy o sebe, ale v ich všeobecnej vzájomnej súvislosti a vo vzájomných vzťahoch. Už v prvých fázach svojho používania priniesla porovnávacia metóda obrovský zisk, pretože umožnila nielen porovnávať rôzne skupiny prvkov navzájom, ale aj kontrolovať, ako správne bolo ich porovnanie vykonané, a v tomto ohľade , ako správne boli zložené samotné skupiny.
Ako východiskový bod pre vývoj a aplikáciu porovnávacej metódy viedlo porovnanie atómových hmotností priamo k formulácii samotného periodického zákona, založeného na poznaní, že „veľkosť atómovej hmotnosti určuje povahu prvku. .”.
Vývoj D.I. porovnávací prístup k štúdiu prvkov vyústil 17. februára 1869 do špecifickej úlohy: zostaviť spoločný systém a nájsť v nej prirodzené miesto pre každú skupinu, a tým aj pre každý jednotlivý prvok.
Na jednej strane bol periodický zákon objavený pomocou komparatívnej metódy a na druhej strane jeho objav bol silným podnetom pre ďalšie zlepšenie tejto metódy.
Záver
periodický mendelejev poznanie vedecký
Na rozdiel od svojich predchodcov Mendelejev nielen zostavil tabuľku a poukázal na prítomnosť nepochybných vzorov v číselných hodnotách atómových hmotností, ale rozhodol sa tieto vzorce nazvať aj všeobecným prírodným zákonom. Vychádzajúc z predpokladu, že atómová hmotnosť predurčuje vlastnosti prvku, dovolil si zmeniť akceptované atómové hmotnosti niektorých prvkov a podrobne opísať vlastnosti doposiaľ neobjavených prvkov.
DI. Mendelejev dlhé roky bojoval za uznanie periodického zákona; jeho myšlienky sa dočkali uznania až po objavení prvkov, ktoré predpovedal Mendelejev: gálium (P. Lecoq de Boisbaudran, 1875), skandium (L. Nielsen, 1879) a germánium (K. Winkler 1886) - respektíve eka-hliník, eka-bór a eca-kremík. Od polovice 80. rokov 19. storočia bol periodický zákon konečne uznaný ako jeden z nich teoretické základy chémia.
Hoci Mendelejevova klasifikácia mala významné výhody, ktoré prispeli k jej rýchlemu šíreniu a rozvoju na hlavné kritérium pre výskum v oblasti anorganickej chémie, nebola úplne bez nedostatkov. Prvým nedostatkom tabuľky bolo, že vodík ako jednomocný prvok bol umiestnený na začiatku skupiny I. Umiestnenie prvkov medi, striebra a zlata v skupine I spolu s alkalickými kovmi a v skupine VIII spolu s kovmi skupiny železa a skupiny platiny je zjavne nekonzistentné. Ďalšie abnormality sú pozorované v skupinách VI, VII a VIII.
Na to, aby periodický systém nadobudol ešte väčšiu predikčnú schopnosť a mohol sa zdokonaliť, boli dôležité práce na anorganickej chémii uskutočnené v posledných desaťročiach 19. storočia. Podnetom na revíziu klasifikácie bol výskum vzácnych zemín, ktorý viedol k izolácii mnohých prvkov, ktoré sa nehodili na obvyklý spôsob klasifikácie, a k objavu vzácnych plynov Ramsayom a Rayleighom.
Začiatkom 20. storočia bola periodická sústava prvkov opakovane upravovaná, aby bola v súlade s najnovšími vedeckými údajmi. DI. Mendelejev a U. Ramsay dospeli k záveru, že je potrebné vytvoriť nulovú skupinu prvkov v tabuľke, ktorá zahŕňala inertné plyny. Inertné plyny boli teda prechodnými prvkami medzi halogénmi a alkalickými kovmi. B. Brauner našiel riešenie problému umiestnenia prvkov vzácnych zemín do tabuľky, pričom v roku 1902 navrhol umiestniť všetky prvky vzácnych zemín do jednej bunky; v dlhej verzii tabuľky, ktorú navrhol, bola šiesta tretina tabuľky dlhšia ako štvrtá a piata, ktoré boli zase dlhšie ako druhá a tretia tretina.
Ďalší vývoj periodického zákona bol spojený s úspechmi fyziky: stanovenie deliteľnosti atómu na základe objavu elektrónu a rádioaktivity v konečnom dôsledku umožnilo pochopiť dôvody periodicity vlastností chemických prvkov a vytvoriť teóriu periodickej tabuľky.
Silný impulz pre nový výskum vnútornej povahy prvkov dal v roku 1898 objav rádia a komplexu javov známych ako rádioaktivita v roku 1898 Curiesom.
Pre chémiu bola vážnym problémom potreba umiestniť do periodickej tabuľky početné produkty rádioaktívneho rozpadu, ktoré majú podobné atómové hmotnosti, ale výrazne odlišné polčasy rozpadu. T. Svedberg v roku 1909 dokázal, že olovo a neón, získané v dôsledku rádioaktívneho rozpadu a líšiace sa atómovou hmotnosťou od „obyčajných“ prvkov, sú s nimi chemicky úplne totožné. V roku 1911 F. Soddy navrhol umiestniť chemicky nerozoznateľné prvky s rôznou atómovou hmotnosťou (izotopy) do jednej bunky tabuľky.
V roku 1913 anglický fyzik G. Moseley zistil, že koreň charakteristickej frekvencie röntgenového žiarenia prvku (n) lineárne závisí od celočíselnej hodnoty - atómového čísla (Z), ktoré sa zhoduje s číslom prvku. v periodickej tabuľke:
kde A a b sú konštanty
Moseleyho zákon umožnil experimentálne určiť polohu prvkov v periodickej tabuľke. Atómové číslo, ktoré sa zhoduje, ako navrhol holandský fyzik A. Van Den Broek v roku 1911, s množstvom kladný náboj atómové jadro sa stalo základom pre klasifikáciu chemických prvkov. V roku 1920 anglický fyzik J. Chadwick experimentálne potvrdil Van den Broekovu hypotézu; tak sa odhalil fyzikálny význam poradového čísla prvku v periodickom systéme. Periodický zákon dostal modernú formuláciu: „Vlastnosti jednoduchých látok, ako aj formy a vlastnosti zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od nábojov jadier atómov prvkov.
V rokoch 1921–1923 na základe Bohr-Sommerfeldovho modelu atómu, ktorý bol kompromisom medzi klasickými a kvantovými konceptmi, položil N. Bohr základy formálnej teórie periodickej tabuľky. Dôvodom periodicity vlastností prvkov, ako ukázal Bohr, bolo periodické opakovanie štruktúry vonkajších elektronická úroveň atóm.
Zoznam použitých zdrojov
1. Kedrov B.M. Deň jedného veľkého objavu. – M.: Editorial URSS, 2001. – 640 s.
2. Achmetov N.S. Aktuálne problémy v kurze anorganickej chémie. – M.: Školstvo, 1991. – 224 s.
3. Korolkov D.V. Základy anorganickej chémie. – M.: Školstvo, 1982. – 271 s.
4. Jua M. História chémie. – M.: Mir, 1975. – 480 s.
Predpoklady na objavenie periodického zákona a vytvorenie periodického systému D.I. Mendelejeva
Pokusy o klasifikáciu chemických prvkov pred D.I. Mendelejevom
História objavenia periodického zákona. Hlavné etapy vo vývoji doktríny periodicity
Prednáška č.7
1. Pokusy o klasifikáciu chemických prvkov pred D. I. Mendelejevom.
2. Predpoklady pre objav periodického zákona a vytvorenie periodického systému D.I.Mendelejevom.
3. Objav periodického zákona a periodického systému D.I.Mendelejevom.
4. Triumf periodického zákona.
S rastúcim počtom objavených chemických prvkov nadobudla mimoriadny význam ich klasifikácia a systematizácia. Prvý pokus urobil na konci 18. storočia A. Lavoisier, pričom identifikoval 4 triedy: plyny a kvapaliny (svetlo a teplo), kovy, nekovy, „zeminy“ (ktoré sa ukázali ako oxidy). Táto klasifikácia položila základ pre mnohé ďalšie pokusy.
V roku 1817 usporiadal nemecký vedec I. Dobereiner všetky známe prvky do samostatných triád: 1) Li, Na, K; 2) Ca, Sr, Ba; 3) P, As, Sb; 4) S, Se, Te; 5) Cl, Br, J; a odhaľuje zaujímavý vzorec: hmotnosť atómu stredného prvku sa rovná aritmetickému priemeru hmotností vonkajších prvkov, napríklad: ArNa = (Ar Li + Ar K)/2 = (6, 94 + 39,1 )/2 = 23.
Tento vzor zamestnával mysle mnohých chemikov av roku 1857 Lenseen usporiadal 60 dovtedy známych prvkov do 20 triád. Mnohí vedci pochopili, že prvky sú spojené nejakým stále nejasným vnútorným vzťahom, ale dôvody otvorených vzorov neboli identifikované.
Okrem stolov s horizontálnym a vertikálnym usporiadaním prvkov boli navrhnuté ďalšie. Napríklad francúzsky chemik Chancourtois usporiadal 50 prvkov pozdĺž špirálovej čiary na povrchu valca a umiestnil ich na čiary v súlade s ich atómovou hmotnosťou. Pretože Keďže systém skončil telúrom, tento systém sa nazýval „telúrová skrutka“. Mnoho podobných prvkov na valci bolo vertikálne pod sebou. Táto konštrukcia graficky správne vyjadrila myšlienku dialektického vývoja hmoty.
Je zaujímavé, že z jeho „skrutky“ sa prvýkrát objavila analógia medzi vodíkom a halogénmi, ktorá sa len nedávno stala všeobecne akceptovanou.
Periodická opakovateľnosť pozorovaná vedcom sa nevyvinula v spodnej časti valca, kde nebola pozorovaná žiadna vertikálna analógia.
V rokoch 1864-1865 sa objavili dve nové tabuľky: anglický vedec J. Newlands a nemecký vedec L. Meyer.
Newlands vychádzal z idealistických predstáv o univerzálnej harmónii v prírode, ktorá by mala existovať aj medzi chemickými prvkami.
Zoradil 62 prvkov známych v tom čase vo vzostupnom poradí ich ekvivalentov a všimol si, že v danej sérii sa často zdá, že každý ôsmy opakuje vlastnosti každého z nich, bežne považovaných za prvý prvok.
H, Li, Be, B atď.; Na - deviaty prvok opakuje vlastnosti druhého - Li, Ca - 17. opakuje vlastnosti 10. - Mg atď.
Dostal 8 vertikálnych stĺpcov - oktáv. Podobné prvky sú umiestnené na vodorovných čiarach. Odhalené vzory nazval „zákonom oktáv“. Súčasne došlo k mnohým porušeniam harmónie v tabuľke Newlands: neexistuje žiadna podobnosť medzi Cl a Pt, S, Fe a Au.
Napriek tomu je Newlandova zásluha nepochybná: bol prvý, kto si všimol opakovateľnosť vlastností na 8. prvku a upozornil na toto číslo.
Tabuľka Lothara Meyera je založená na podobnosti prvkov podľa ich vodíkovej mocnosti.
V tom čase sa v chémii zaviedol pojem valencie. So zavedením tohto konceptu získala chemická podobnosť kvantitatívne vyjadrenie. Takže napríklad B a Si sú podobné vo vlastnostiach, ale líšia sa vo valencii (B – 3, Si – 4). Stôl má 6 vertikálnych stĺpikov so 44 prvkami. Meyer poznamenáva, že rozdiel medzi relatívnymi atómovými hmotnosťami susedných prvkov v každom stĺpci sa líši pravidelne sa zvyšujúcimi číslami: 16, 16, 45, 45, 90. Tiež poznamenáva, že rozdiel medzi Ar (Si) a Ar (Sn) je abnormálny. skvelé (90 namiesto 45). Zároveň nevyvodil žiadne závery, ale takýmto záverom mohol byť záver o existencii v tom čase ešte neznámych prvkov v prírode.
Meyer, viac ako ktokoľvek iný, bol blízko k objaveniu zákona (objavil periodickú závislosť atómových objemov prvkov), ale neodvážil sa robiť odvážne závery.
Počet pokusov o klasifikáciu prvkov pred D. I. Mendelejevom však bol asi 50. Vedci z rôznych krajín klasifikovali chemické prvky a niektorí z nich boli na pokraji objavenia periodického zákona, hľadali podobnosti medzi jasne podobnými prvkami a nerobili to. umožňujú existenciu podobností medzi Na a Cl, napríklad ᴛ.ᴇ. nepripúšťali myšlienku, že všetky prvky sú štádiami vývoja jedinej hmoty, a preto nemohli objaviť univerzálny zákon prírody a objaviť jednotný systém prvkov.
Koncom 60. rokov 19. storočia boli odhalené tieto predpoklady na objavenie periodického zákona:
o boli stanovené atómové hmotnosti prvkov, blízke moderným. (Dalton, Berzelius, Regno, Cannizzaro). V roku 1858 Cannizzaro pomocou metódy stanovenia hustoty plynov určil ich molekulové hmotnosti, dal nový systém relatívnej atómovej hmotnosti určitých prvkov. Tabuľka nebola ani zďaleka úplná, ale atómové hmotnosti, až na pár výnimiek, boli presné;
o boli vytvorené „prírodné skupiny“ podobných prvkov (Dobereiner, Pettenkofer, Dumas, Lenseen, Strecker, Odling, Newlands, Meyer);
o bola vyvinutá doktrína valencie chemických prvkov (Frankland, Kekule, Cooper);
o bola objavená podobnosť kryštalických foriem rôznych chemických prvkov (Hayuy, Mitscherlich, Berzelius, Rose, Rammelsberg).
Predpoklady na objavenie periodického zákona a vytvorenie periodického systému D.I. Mendelejeva - pojem a typy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Predpoklady na objavenie periodického zákona a vytvorenie periodického systému D.I. Mendelejeva" 2017, 2018.
Vznik atómovo-molekulárnej teórie na prelome 19. - 19. storočia sprevádzal prudký nárast počtu známych chemických prvkov. Len v prvej dekáde 19. storočia bolo objavených 14 nových prvkov. Rekordérom medzi objaviteľmi bol anglický chemik Humphry Davy, ktorý za jeden rok pomocou elektrolýzy získal 6 nových jednoduchých látok (sodík, draslík, horčík, vápnik, bárium, stroncium). A do roku 1830 počet známych prvkov dosiahol 55.
Existencia takého množstva prvkov, ktoré sú svojimi vlastnosťami heterogénne, zmiatla chemikov a vyžadovala si usporiadanie a systematizáciu prvkov. Mnohí vedci hľadali vzory v zozname prvkov a dosiahli určitý pokrok. Môžeme vyzdvihnúť tri najvýznamnejšie práce, ktoré spochybňovali prioritu objavenia periodického zákona D.I. Mendelejev.
Mendelejev formuloval periodický zákon vo forme nasledujúcich základných princípov:
- 1. Prvky usporiadané podľa atómovej hmotnosti predstavujú jasnú periodicitu vlastností.
- 2. Mali by sme očakávať objavenie oveľa viac neznámych jednoduchých telies, napríklad prvkov podobných Al a Si s atómovou hmotnosťou 65 - 75.
- 3. Atómovú hmotnosť prvku možno niekedy korigovať poznaním jeho analógov.
Niektoré analógie odhaľuje veľkosť hmotnosti ich atómu. Prvá pozícia bola známa už pred Mendelejevom, ale bol to on, kto jej dal charakter univerzálneho zákona, predpovedajúceho na jeho základe existenciu prvkov, ktoré ešte neboli objavené, meniacich atómové hmotnosti množstva prvkov a usporiadania niektorých prvky v tabuľke v rozpore s ich atómovými hmotnosťami, ale v úplnom súlade s ich vlastnosťami (hlavne podľa valencie). Zostávajúce ustanovenia objavil až Mendelejev a sú logickými dôsledkami periodického zákona. Správnosť týchto dôsledkov bola potvrdená mnohými experimentmi v priebehu nasledujúcich dvoch desaťročí a umožnila hovoriť o periodickom zákone ako o prísnom zákone prírody.
Pomocou týchto ustanovení zostavil Mendelejev svoju vlastnú verziu periodickej tabuľky prvkov. Prvý návrh tabuľky prvkov sa objavil 17. februára (1. marca, nový štýl) 1869.
A 6. marca 1869 profesor Menshutkin oficiálne oznámil Mendelejevov objav na stretnutí Ruskej chemickej spoločnosti.
Do úst vedca bolo vložené toto priznanie: Vidím vo sne stôl, kde sú všetky prvky usporiadané podľa potreby. Zobudil som sa a hneď som to napísal na papier – len na jednom mieste sa neskôr ukázalo, že je potrebná oprava.“ Aké jednoduché je všetko v legendách! Vývoj a náprava trvala viac ako 30 rokov vedcovho života.
Proces objavovania periodického zákona je poučný a sám Mendelejev o ňom hovoril takto: „Nedobrovoľne vznikla myšlienka, že medzi hmotnosťou a chemickými vlastnosťami musí existovať súvislosť.
A keďže hmotnosť látky, aj keď nie absolútna, ale iba relatívna, sa v konečnom dôsledku vyjadruje vo forme atómových váh, je potrebné hľadať funkčnú zhodu medzi jednotlivými vlastnosťami prvkov a ich atómovými hmotnosťami. Nemôžete hľadať nič, dokonca ani huby alebo nejaký druh závislosti, iba tak, že budete hľadať a skúšať.
Začal som teda vyberať, písať na samostatné karty prvky s ich atómovými hmotnosťami a základnými vlastnosťami, podobné prvky a podobné atómové hmotnosti, čo rýchlo viedlo k záveru, že vlastnosti prvkov sú periodicky závislé od ich atómovej hmotnosti, a pochybujúc o mnohých nejasnostiach Ani na minútu som nepochyboval o všeobecnosti vyvodeného záveru, pretože nie je možné pripustiť nehody.
V úplne prvej periodickej tabuľke sú všetky prvky vrátane vápnika rovnaké ako v modernej tabuľke, s výnimkou vzácnych plynov. Vidno to z fragmentu stránky z článku D.I. Mendelejev, ktorý obsahuje periodickú tabuľku prvkov.
Na základe princípu zvyšovania atómovej hmotnosti mali byť po vápniku ďalšími prvkami vanád, chróm a titán. Mendelejev však položil otáznik za vápnik a potom umiestnil titán, čím zmenil jeho atómovú hmotnosť z 52 na 50.
Neznámemu prvku označenému otáznikom bola priradená atómová hmotnosť A = 45, čo je aritmetický priemer medzi atómovými hmotnosťami vápnika a titánu. Potom, medzi zinkom a arzénom, nechal Mendelejev priestor pre dva prvky, ktoré ešte neboli objavené. Okrem toho umiestnil telúr pred jód, hoci ten má nižšiu atómovú hmotnosť. Pri tomto usporiadaní prvkov všetky vodorovné riadky v tabuľke obsahovali len podobné prvky a periodicita zmien vlastností prvkov bola jasne evidentná. Počas nasledujúcich dvoch rokov Mendelejev výrazne zlepšil systém prvkov. V roku 1871 vyšlo prvé vydanie učebnice Dmitrija Ivanoviča „Základy chémie“, ktorá predstavila periodický systém v takmer modernej podobe.
V tabuľke sa vytvorilo 8 skupín prvkov, čísla skupín označujú najvyššiu valenciu prvkov tých sérií, ktoré sú v týchto skupinách zahrnuté, a obdobia sa približujú moderným, rozdeleným do 12 sérií. Teraz každá perióda začína aktívnym alkalickým kovom a končí typickým nekovovým halogénom. Druhá verzia systému umožnila Mendelejevovi predpovedať existenciu nie 4, ale 12 prvkov a, napádajúc vedecký svet, s úžasnými presnosť opísal vlastnosti troch neznámych prvkov, ktoré nazval ekabor (eka v sanskrte znamená „jeden a ten istý“), eka-hliník a eka-kremík. (Galia je staroveké rímske meno pre Francúzsko). Vedcovi sa podarilo izolovať tento prvok v jeho čistej forme a študovať jeho vlastnosti. A Mendelejev videl, že vlastnosti gália sa zhodujú s vlastnosťami eka-hliníka, ktoré predpovedal, a povedal Lecoqovi de Boisbaudranovi, že nesprávne zmeral hustotu gália, ktorá by sa mala rovnať 5,9 – 6,0 g/cm3 namiesto 4,7 g. /cm3. Presnejšie merania totiž viedli k správnu hodnotu 5,904 g/cm3. Konečné uznanie periodického zákona D.I. Mendelejev bol dosiahnutý po roku 1886, keď nemecký chemik K. Winkler pri analýze striebornej rudy získal prvok, ktorý nazval germánium. Ukázalo sa, že ide o ecasilicon.
Periodický zákon a periodický systém prvkov.
Periodický zákon je jedným z najdôležitejších zákonov chémie. Mendelejev tomu veril hlavná charakteristika prvku je jeho atómová hmotnosť. Preto usporiadal všetky prvky do jedného radu v poradí podľa rastúcej atómovej hmotnosti.
Ak vezmeme do úvahy množstvo prvkov od Li po F, môžeme vidieť, že kovové vlastnosti prvkov sú oslabené a nekovové vlastnosti sú vylepšené. Vlastnosti prvkov v rade od Na po Cl sa menia podobne. Ďalší znak K, podobne ako Li a Na, je typický kov.
Najvyššia valencia prvkov sa zvyšuje z I y Li na Vy N (kyslík a fluór majú konštantnú mocnosť, II a I, v tomto poradí) a z I y Na na VII y Cl. Ďalší prvok K, podobne ako Li a Na, má mocnosť I. V sérii oxidov od Li2O po N2O5 a hydroxidov od LiOH po HNO3 sú základné vlastnosti oslabené a kyslé vlastnosti zosilnené. Vlastnosti oxidov sa menia podobne v sérii od Na2O a NaOH po Cl2O7 a HClO4. Oxid draselný K2O, podobne ako oxid lítny a sodný Li2O a Na2O, je zásaditý oxid a hydroxid draselný KOH, podobne ako hydroxid lítny a sodný LiOH a NaOH, je typickou zásadou.
Formy a vlastnosti nekovov sa menia podobne z CH4 na HF a zo SiH4 na HCl.
Tento charakter vlastností prvkov a ich zlúčenín, ktorý sa pozoruje pri zvyšovaní atómovej hmotnosti prvkov, sa nazýva periodická zmena. Vlastnosti všetkých chemických prvkov sa periodicky menia so zvyšujúcou sa atómovou hmotnosťou.
Táto periodická zmena sa nazýva periodická závislosť vlastností prvkov a ich zlúčenín od atómovej hmotnosti.
Preto D.I. Mendelejev formuloval zákon, ktorý objavil takto:
· Vlastnosti prvkov, ako aj formy a vlastnosti zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od atómovej hmotnosti prvkov.
Mendelejev usporiadal periódy prvkov pod sebou a v dôsledku toho zostavil periodickú tabuľku prvkov.
Povedal, že tabuľka prvkov bola ovocím nielen jeho vlastnej práce, ale aj úsilia mnohých chemikov, medzi ktorými si všimol najmä „posilňovačov periodického zákona“, ktorí objavili prvky, ktoré predpovedal.
Vytvorenie moderného stola si vyžadovalo mnoho rokov tvrdej práce tisícov a tisícov chemikov a fyzikov. Keby dnes Mendelejev žil, pri pohľade na modernú tabuľku prvkov by mohol dobre zopakovať slová anglického chemika J. W. Mellora, autora klasickej 16-dielnej encyklopédie o anorganickej a teoretickej chémii. Po skončení svojej práce v roku 1937, po 15 rokoch práce, s vďakou napísal na titulnú stranu: „Venované vojakom obrovskej armády chemikov. Ich mená sú zabudnuté, ich diela zostávajú...
Periodický systém je klasifikácia chemických prvkov, ktorá stanovuje závislosť rôznych vlastností prvkov od náboja atómového jadra. Systém je grafickým vyjadrením periodického zákona. K októbru 2009 je známych 117 chemických prvkov (s poradovými číslami od 1 do 116 a 118), z ktorých 94 sa nachádza v prírode (niektoré len v stopových množstvách). Zvyšných 23 bolo získaných umelo v dôsledku jadrových reakcií - ide o proces transformácie atómové jadrá, ku ktorému dochádza pri ich interakcii s elementárnymi časticami, gama lúčmi a medzi sebou navzájom, čo zvyčajne vedie k uvoľneniu obrovského množstva energie. Prvých 112 prvkov má trvalé názvy, ostatné majú dočasné názvy.
Objav prvku 112 (najťažší z oficiálnych) uznáva Medzinárodná únia pre čistú a aplikovanú chémiu.
Najstabilnejší známy izotop tohto prvku má polčas rozpadu 34 sekúnd. Začiatkom júna 2009 nesie neoficiálny názov ununbium, prvýkrát bol syntetizovaný vo februári 1996 v urýchľovači ťažkých iónov v Inštitúte ťažkých iónov v Darmstadte. Objavitelia majú šesť mesiacov na to, aby prišli s niečím novým oficiálny názov pridať do tabuľky (už navrhli Wickhausius, Helmholtzius, Venusius, Frischius, Strassmannius a Heisenbergius). V súčasnosti sú známe transuránové prvky s číslami 113-116 a 118, získané v Spojenom ústave jadrového výskumu v Dubni, no zatiaľ neboli oficiálne uznané. Častejšie ako iné sú 3 formy periodickej tabuľky: „krátka“ (krátka perióda), „dlhá“ (dlhá perióda) a „extra dlhá“. V „superdlhej“ verzii zaberá každé obdobie presne jeden riadok. V „dlhej“ verzii sú lantanoidy (skupina 14 chemických prvkov s poradovými číslami 58-71, ktoré sa nachádzajú v VI. období systému) a aktinidy (skupina rádioaktívnych chemických prvkov pozostávajúca z aktínia a 14 jemu podobných prvkov v ich chemické vlastnosti) sú odstránené zo všeobecnej tabuľky, čím je kompaktnejšia. V „krátkej“ forme záznamu okrem toho štvrtá a nasledujúce periódy zaberajú po 2 riadkoch; Symboly prvkov hlavnej a sekundárnej podskupiny sú zarovnané vzhľadom na rôzne okraje buniek. Krátku formu tabuľky, ktorá obsahuje osem skupín prvkov, IUPAC oficiálne opustil v roku 1989. Napriek odporúčaniu používať dlhú formu, krátka forma bola aj po tomto čase uvádzaná vo veľkom množstve ruských referenčných kníh a príručiek. Z modernej zahraničnej literatúry je krátka forma úplne vylúčená a namiesto nej sa používa dlhá forma. Niektorí bádatelia spájajú túto situáciu okrem iného so zjavnou racionálnou kompaktnosťou krátkej formy tabuľky, ako aj so stereotypným myslením a nevnímaním moderných (medzinárodných) informácií.
V roku 1969 Theodore Seaborg navrhol rozšírenú periodickú tabuľku prvkov. Niels Bohr vyvinul rebríkovú (pyramídovú) formu periodickej tabuľky.
Existuje mnoho ďalších, zriedkavo alebo vôbec nepoužívaných, ale veľmi originálnych spôsobov grafického zobrazenia periodického zákona. Dnes existuje niekoľko stoviek verzií tabuľky a vedci neustále ponúkajú nové možnosti.
Periodický zákon a jeho zdôvodnenie.
Periodický zákon umožnil systematizovať a zovšeobecniť obrovské množstvo vedeckých informácií v chémii. Táto funkcia zákona sa zvyčajne nazýva integračná. Zvlášť zreteľne sa prejavuje v štruktúrovaní vedeckých a vzdelávací materiál chémia.
Akademik A.E. Fersman povedal, že systém zjednotil všetku chémiu do jedného priestorového, chronologického, genetického a energetického spojenia.
Integračná úloha Periodického zákona sa prejavila aj v tom, že niektoré údaje o prvkoch, údajne vymykajúcich sa všeobecným zákonom, overil a objasnil sám autor aj jeho nasledovníci.
Stalo sa to s charakteristikami berýlia. Pred Mendelejevovou prácou bol považovaný za trojmocný analóg hliníka kvôli ich takzvanej diagonálnej podobnosti. V druhom období teda existovali dva trojmocné prvky a ani jeden dvojmocný. Práve v tomto štádiu Mendelejev tušil chybu vo výskume vlastností berýlia, našiel prácu ruského chemika Avdeeva, ktorý tvrdil, že berýlium je dvojmocné a má atómovú hmotnosť 9. Avdeevova práca zostala nepovšimnutá vedeckým svetom. , autor zomrel predčasne, zrejme sa otrávil extrémne toxickými zlúčeninami berýlia. Výsledky Avdeevovho výskumu boli založené vo vede vďaka periodickému zákonu.
Takéto zmeny a spresnenia hodnôt atómových hmotností a valencií vykonal Mendelejev pre deväť ďalších prvkov (In, V, Th, U, La, Ce a tri ďalšie lantanoidy).
Pre desať ďalších prvkov boli opravené iba atómové hmotnosti. A všetky tieto objasnenia boli následne experimentálne potvrdené.
Prognostická (prediktívna) funkcia periodického zákona sa najvýraznejšie potvrdila pri objave neznámych prvkov s poradovými číslami 21, 31 a 32.
Ich existencia bola najprv predpovedaná intuitívne, ale s vytvorením systému bol Mendelejev schopný vypočítať ich vlastnosti s vysokou mierou presnosti. Dobre slávny príbeh Objav skandia, gália a germánia bol triumfom Mendelejevovho objavu. Všetky svoje predpovede urobil na základe univerzálneho zákona prírody, ktorý sám objavil.
Celkovo Mendelejev predpovedal dvanásť prvkov Mendelejev od začiatku upozorňoval, že zákon popisuje vlastnosti nielen samotných chemických prvkov, ale aj mnohých ich zlúčenín. Aby sme to potvrdili, stačí uviesť nasledujúci príklad. Od roku 1929, kedy akademik P. L. Kapitsa prvýkrát objavil nekovovú vodivosť germánia, sa vo všetkých krajinách sveta začal rozvoj štúdia polovodičov.
Okamžite sa ukázalo, že prvky s takýmito vlastnosťami zaberajú hlavnú podskupinu skupiny IV.
Postupom času prišlo k pochopeniu, že polovodičové vlastnosti by mali vo väčšej či menšej miere mať zlúčeniny prvkov nachádzajúcich sa v periódach rovnako vzdialených od tejto skupiny (napríklad so všeobecným vzorcom ako AzB).
Vďaka tomu bolo hľadanie nových prakticky dôležitých polovodičov cielené a predvídateľné. Takmer všetka moderná elektronika je založená na takýchto spojeniach.
Je dôležité poznamenať, že predpovede v rámci periodickej tabuľky boli urobené aj po jej všeobecnom prijatí. V roku 1913
Moseley zistil, že vlnová dĺžka röntgenových lúčov, ktoré sú prijímané z antikatód vyrobených z rôznych prvkov, sa prirodzene mení v závislosti od atómového čísla konvenčne priradeného prvkom v periodickej tabuľke. Experiment potvrdil, že sériové číslo prvku má priamy fyzikálny význam.
Až neskôr sériové čísla súviseli s hodnotou kladného náboja jadra. Moseleyho zákon však umožnil okamžite experimentálne potvrdiť počet prvkov v periódach a zároveň predpovedať dovtedy ešte neobjavené miesta hafnia (č. 72) a rénia (č. 75).
Dlho sa diskutovalo: zaradiť inertné plyny do nezávislej nulovej skupiny prvkov alebo ich považovať za hlavnú podskupinu skupiny VIII.
Na základe postavenia prvkov v periodickej tabuľke teoretickí chemici vedení Linusom Paulingom dlho pochybovali o úplnej chemickej pasivite vzácnych plynov, pričom priamo poukazovali na možnú stabilitu ich fluoridov a oxidov.
Najviac však prvýkrát vykonal americký chemik Neil Bartlett až v roku 1962 normálnych podmienkach reakciou hexafluoridu platiny s kyslíkom, za vzniku xenónhexafluoroplatičitanu XePtF^, po ktorom nasledujú ďalšie zlúčeniny plynov, ktoré sa dnes správnejšie nazývajú ušľachtilé, a nie inertné.
Mnohé vynálezy a objavy vo vede a technike možno porovnať s históriou geografických objavov. Ako boli vyrobené geografické objavy? Povedzme, že expedícia pristála na pobreží a išla hlboko do kontinentu. Čo znamená „išiel hlboko do kontinentu“? A to je presne to, čo to znamená – ráno sme vstali, najedli sa a kráčali krok za krokom. Milión krokov - a geografický objav je pripravený. Pre zvyšok ľudstva sú ich opisy ako zázrak. A pre nich – základná chôdza. Hlavné je pristáť v neprebádanej oblasti. A, samozrejme, musíte byť profesionál vo svojom odbore. Aj vo vede. Prečo Mendelejev objavil periodický zákon? Po prvé, pretože len málo ľudí premýšľalo o klasifikácii chemických prvkov. Koľko vysokokvalifikovaných chemikov bolo v 19. storočí, ktorí dokonale poznali všetky vlastnosti dovtedy objavených prvkov? Áno, len pár profesorov z popredných európskych univerzít. A medzi nimi je aj Mendelejev. Mendelejev si musel prečítať kurz chémie. Ale naozaj sa mu nepáčil chaos vedomostí o chemických prvkoch. Identifikovali sa 2-3 skupiny prvkov s podobnými vlastnosťami a zvyšok bolo potrebné prediskutovať o každom zvlášť. Okamžite treba povedať, že jednoduchá myšlienka usporiadania prvkov v poradí zvyšovania atómovej hmotnosti nemohla fungovať. Teraz môže každý školák vidieť vzorce zmien chemických vlastností pri zvyšovaní atómovej hmotnosti. To sa však stalo možným po Mendeleevovom objave vďaka hromadeniu nových experimentálnych údajov.
Mendelejev napísal na kartičky základné vlastnosti prvkov vrátane atómových hmotností a oxidových vzorcov. A začal som premýšľať, ako by sa dali zoskupiť. V tom čase už boli známe skupiny alkalických kovov a kovov alkalických zemín. A potom zistil, že prvky týchto skupín sa v pároch líšia o rovnaký počet jednotiek atómovej hmotnosti! Draslík 39, vápnik 40, sodík 23, horčík 24. To bol hlavný impulz na objavenie periodického zákona. Preto podstatou Mendelejevovho periodického zákona v jeho primárnom chápaní je, že existujú skupiny chemických prvkov s podobnými vlastnosťami a tieto skupiny sú navzájom príbuzné v súlade s atómovými hmotnosťami. A keď prišla táto myšlienka, bolo možné dať všetky ostatné informácie o prvkoch do jediného systému.
Čo je to psychologický mechanizmus Mendelejevove objavy? Hlavná vec je, že po prvé bol jedným z mála chemikov, ktorí dobre poznali chémiu svojej doby. A po druhé, to, že si jednoducho dal za úlohu systematizovať poznatky o vlastnostiach prvkov. Iní európski profesori chémie si takúto úlohu jednoducho nestanovili. Proces hľadania riešenia nebol veľmi komplikovaný: chápal, že existujú skupiny prvkov s podobnými vlastnosťami, všeobecne chápal, že napriek tomu, že jednoduché usporiadanie prvkov pri zvyšovaní atómovej hmotnosti v tom čase nebolo umožňujú vidieť jasné zákony, atómová hmotnosť je základná veličina a v každom prípade ju treba brať do úvahy. Kombinácia týchto všeobecných myšlienok viedla k objavu periodického zákona.
Pokiaľ ide o mýtus, že Mendelejev sníval o periodickej tabuľke, podstata príbehu je nasledovná. Potom, čo Mendelejev objavil svoj zákon, načrtol prvú verziu tabuľky, v ktorej boli skupiny usporiadané horizontálne a obdobia vertikálne. Jedného rána sa zobudil a uvedomil si, že ak by urobil opak, teda usporiadal obdobia horizontálne a skupiny vertikálne, jasnejšie by to odrážalo podstatu periodického zákona. To je celý príbeh o úlohe spánku pri objavení periodického zákona.
Jedným zo spôsobov efektívneho myslenia je teda to, že vysokokvalifikovaný špecialista začne hlboko premýšľať konkrétnym úzkym smerom. Zhromažďuje informácie v tejto oblasti v literatúre, pripravuje experimenty na testovanie reality svojich mentálnych predstáv a pozoruje skutočné fakty. Každý z týchto krokov je pre neho často takmer zrejmý. Ale táto samozrejmosť je pre neho spôsobená tým, že ako jediný predtým premýšľal a zbieral informácie. Postupne prichádza k riešeniu problému. Ostatným, ktorí neprešli celou touto cestou, sa jeho riešenie môže zdať ako nejaký nadprirodzený vhľad. On sám si možno vedome nepamätá celú dlhú históriu formovania svojho problémového modelu. A niekedy sa zdá, že konečné riešenie aj pre autora vzniklo z ničoho nič. Navyše, samotný moment riešenia problému spôsobuje radostné potešenie, podobné pocitu, keď horolezec vstupuje na vrchol. Z toho sa rodia najrôznejšie legendy o vhľade. Ale je to hlavné pre horolezca, ktorý zdolal ťažký vrchol? posledný krok, a nie tisíce pohybov pri zdvíhaní?
