القانون الدوري النظام الدوري للعناصر مندليف. القانون الدوري لمندليف

اكتشاف القانون الدوري

تم اكتشاف القانون الدوري من قبل D. I. Mendeleev أثناء العمل على نص الكتاب المدرسي "أساسيات الكيمياء"، عندما واجه صعوبات في تنظيم المواد الواقعية. بحلول منتصف فبراير 1869، عند التفكير في بنية الكتاب المدرسي، توصل العالم تدريجيًا إلى استنتاج مفاده أن خصائص المواد البسيطة والكتل الذرية للعناصر مرتبطة بنمط معين.

إن اكتشاف الجدول الدوري للعناصر لم يتم بالصدفة، بل كان نتيجة عمل هائل، عمل طويل ومضني، أنفقه ديمتري إيفانوفيتش نفسه والعديد من الكيميائيين من بين أسلافه ومعاصريه. «عندما بدأت في الانتهاء من تصنيفي للعناصر، كتبت على بطاقات منفصلة كل عنصر ومركباته، ثم رتبتها حسب ترتيب المجموعات والسلاسل، وحصلت على أول جدول مرئي للقانون الدوري. ولكن هذا لم يكن سوى الوتر الأخير، نتيجة كل العمل السابق..." قال العالم. وأكد مندليف أن اكتشافه كان نتيجة عشرين عاما من التفكير في الروابط بين العناصر، والتفكير في العلاقات بين العناصر من جميع الجهات.

في 17 فبراير (1 مارس)، تم الانتهاء من مخطوطة المقال، التي تحتوي على جدول بعنوان "تجربة على نظام العناصر على أساس أوزانها الذرية وتشابهاتها الكيميائية"، وتم تقديمها للصحافة مع ملاحظات للطباعين والتاريخ. "١٧ فبراير ١٨٦٩." تم الإعلان عن اكتشاف مندليف من قبل محرر الجمعية الكيميائية الروسية، البروفيسور ن.أ. مينشوتكين، في اجتماع للجمعية في 22 فبراير (6 مارس) 1869. ولم يكن مندليف نفسه حاضرا في الاجتماع، لأنه في ذلك الوقت، بناءً على تعليمات الجمعية الاقتصادية الحرة، قام بفحص مصانع جبن تفرسكايا ومقاطعات نوفغورود.

وفي النسخة الأولى من النظام، تم ترتيب العناصر من قبل العالم في تسعة عشر صفاً أفقياً وستة أعمدة رأسية. في 17 فبراير (1 مارس)، لم يكتمل اكتشاف القانون الدوري بأي حال من الأحوال، بل بدأ للتو. واصل ديمتري إيفانوفيتش تطوره وتعميقه لما يقرب من ثلاث سنوات أخرى. في عام 1870، نشر مندليف النسخة الثانية من النظام في “أساسيات الكيمياء” ("النظام الطبيعي للعناصر"): أعمدة أفقية من العناصر التناظرية تحولت إلى ثماني مجموعات مرتبة رأسياً؛ أصبحت الأعمدة الرأسية الستة للإصدار الأول عبارة عن فترات تبدأ بالمعدن القلوي وتنتهي بالهالوجين. تم تقسيم كل فترة إلى سلسلتين؛ عناصر من سلسلة مختلفة مدرجة في المجموعة شكلت مجموعات فرعية.

كان جوهر افتتاح Mendeleev هو أنه مع زيادة الكتلة الذرية للعناصر الكيميائية، لا تتغير خصائصها رتابة، ولكن بشكل دوري. وبعد ترتيب عدد معين من العناصر ذات الخواص المختلفة حسب الوزن الذري المتزايد، تبدأ الخواص في التكرار. كان الفرق بين عمل مندليف وعمل أسلافه هو أن مندليف لم يكن لديه أساس واحد لتصنيف العناصر، بل كان له أساسان - الكتلة الذرية والتشابه الكيميائي. ومن أجل ملاحظة الدورية بشكل كامل، صحح مندليف الكتل الذرية لبعض العناصر، ووضع عدة عناصر في نظامه مخالفة للأفكار المقبولة في ذلك الوقت حول تشابهها مع غيرها، وترك خلايا فارغة في الجدول حيث لم يتم اكتشاف العناصر بعد. ينبغي أن توضع.

في عام 1871، بناءً على هذه الأعمال، صاغ مندليف القانون الدوري، والذي تم تحسين شكله إلى حد ما بمرور الوقت.

كان للجدول الدوري للعناصر تأثير كبير على التطور اللاحق للكيمياء. لم يكن هذا أول تصنيف طبيعي للعناصر الكيميائية فحسب، حيث أظهر أنها تشكل نظامًا متناغمًا وترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض، ولكنه كان أيضًا أداة قوية لمزيد من البحث. في الوقت الذي قام فيه مندليف بتجميع جدوله بناءً على القانون الدوري الذي اكتشفه، كانت العديد من العناصر لا تزال مجهولة. لم يكن مندليف مقتنعًا فحسب بأنه لا بد من وجود عناصر غير معروفة حتى الآن من شأنها أن تملأ هذه الفراغات، ولكنه تنبأ أيضًا مسبقًا بخصائص هذه العناصر بناءً على موقعها بين العناصر الأخرى في الجدول الدوري. على مدار الخمسة عشر عامًا التالية، تم تأكيد تنبؤات مندليف ببراعة؛ تم اكتشاف العناصر الثلاثة المتوقعة (Ga، Sc، Ge)، والذي كان أعظم انتصار للقانون الدوري.

دي. قدم مندليف مخطوطة "تجربة نظام العناصر بناءً على وزنها الذري وتشابهها الكيميائي" // المكتبة الرئاسية // يوم في التاريخ http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

الجمعية الكيميائية الروسية

الجمعية الكيميائية الروسية هي منظمة علمية تأسست في جامعة سانت بطرسبرغ عام 1868 وكانت عبارة عن جمعية تطوعية للكيميائيين الروس.

تم الإعلان عن الحاجة إلى إنشاء الجمعية في المؤتمر الأول لعلماء الطبيعة والأطباء الروس، الذي عقد في سانت بطرسبرغ في نهاية ديسمبر 1867 - بداية يناير 1868. وفي المؤتمر، تم الإعلان عن قرار المشاركين في القسم الكيميائي :

"أعرب القسم الكيميائي عن رغبته بالإجماع في الاتحاد في الجمعية الكيميائية للتواصل بين القوى القائمة بالفعل من الكيميائيين الروس. ويرى القسم أن هذه الجمعية سيكون لها أعضاء في جميع مدن روسيا، وأن نشرها سيشمل أعمال جميع الكيميائيين الروس، المنشورة باللغة الروسية.

بحلول هذا الوقت، كانت الجمعيات الكيميائية قد تم إنشاؤها بالفعل في العديد من البلدان الأوروبية: جمعية لندن الكيميائية (1841)، الجمعية الكيميائية الفرنسية (1857)، الجمعية الكيميائية الألمانية (1867)؛ تأسست الجمعية الكيميائية الأمريكية في عام 1876.

تمت الموافقة على ميثاق الجمعية الكيميائية الروسية، الذي تم تجميعه بشكل رئيسي من قبل D. I. Mendeleev، من قبل وزارة التعليم العام في 26 أكتوبر 1868، وعقد الاجتماع الأول للجمعية في 6 نوفمبر 1868. في البداية، ضمت 35 كيميائيًا من سانت بطرسبرغ، قازان، موسكو، وارسو، كييف، خاركوف وأوديسا. أصبح N. N. Zinin أول رئيس للجمعية الثقافية الروسية، وأصبح N. A. Menshutkin سكرتيرًا. دفع أعضاء المجتمع رسوم العضوية (10 روبل في السنة)، وتم قبول الأعضاء الجدد فقط بناء على توصية ثلاثة أعضاء موجودين. في السنة الأولى من وجودها، نما عدد أعضاء الجمعية من 35 إلى 60 عضوًا واستمرت في النمو بسلاسة في السنوات اللاحقة (129 في عام 1879، و237 في عام 1889، و293 في عام 1899، و364 في عام 1909، و565 في عام 1917).

في عام 1869، حصلت الجمعية الكيميائية الروسية على الجهاز المطبوع الخاص بها - مجلة الجمعية الكيميائية الروسية (ZHRKhO)؛ وتصدر المجلة 9 مرات في السنة (شهريا، باستثناء أشهر الصيف). كان محرر ZhRKhO من عام 1869 إلى عام 1900 هو N. A. Menshutkin، ومن عام 1901 إلى عام 1930 - A. E. Favorsky.

في عام 1878، اندمجت الجمعية الكيميائية الروسية مع الجمعية الفيزيائية الروسية (التي تأسست عام 1872) لتشكيل الجمعية الفيزيائية والكيميائية الروسية. كان أول رؤساء الجمعية الكيميائية الفيدرالية الروسية هم أ. م. بتليروف (في 1878-1882) ودي. آي. منديليف (في 1883-1887). فيما يتعلق بالتوحيد في عام 1879 (من المجلد الحادي عشر)، تمت إعادة تسمية "مجلة الجمعية الكيميائية الروسية" إلى "مجلة الجمعية الفيزيائية والكيميائية الروسية". كان عدد مرات النشر 10 أعداد في السنة؛ تتألف المجلة من جزأين – كيميائي (ZhRKhO) وفيزيائي (ZhRFO).

تم نشر العديد من أعمال كلاسيكيات الكيمياء الروسية لأول مرة على صفحات ZhRKhO. يمكننا أن نلاحظ بشكل خاص عمل D. I. Mendeleev حول إنشاء وتطوير الجدول الدوري للعناصر و A. M. Butlerov، المرتبط بتطوير نظريته حول بنية المركبات العضوية؛ البحث الذي أجراه N. A. Menshutkin، D. P. Konovalov، N. S. Kurnakov، L. A. Chugaev في مجال الكيمياء غير العضوية والفيزيائية؛ V. V. Markovnikov، E. E. Vagner، A. M. Zaitsev، S. N. Reformatsky، A. E. Favorsky، N. D. Zelinsky، S. V. Lebedev and A. E. Arbuzov في مجال الكيمياء العضوية. خلال الفترة من 1869 إلى 1930، تم نشر 5067 دراسة كيميائية أصلية في ZhRKhO، كما تم نشر ملخصات ومقالات مراجعة حول بعض قضايا الكيمياء، كما تم نشر ترجمات الأعمال الأكثر إثارة للاهتمام من المجلات الأجنبية.

أصبح RFCS مؤسس مؤتمرات مندليف للكيمياء العامة والتطبيقية. عُقدت المؤتمرات الثلاثة الأولى في سانت بطرسبورغ في الأعوام 1907 و1911 و1922. في عام 1919، تم تعليق نشر ZHRFKhO واستؤنف فقط في عام 1924.

2.3. القانون الدوري لـ D.I.Mendeleev.

تم اكتشاف القانون وصياغته بواسطة D. I. Mendeleev: "تعتمد خصائص الأجسام البسيطة، وكذلك أشكال وخصائص مركبات العناصر بشكل دوري على الأوزان الذرية للعناصر". تم إنشاء القانون على أساس تحليل عميق لخصائص العناصر ومركباتها. إن الإنجازات البارزة في الفيزياء، وخاصة تطوير نظرية التركيب الذري، جعلت من الممكن الكشف عن الجوهر الفيزيائي للقانون الدوري: إن دورية التغيرات في خصائص العناصر الكيميائية ترجع إلى التغير الدوري في طبيعة الحشوة. طبقة الإلكترون الخارجية بها إلكترونات مع زيادة عدد الإلكترونات، الذي تحدده شحنة النواة. الشحنة تساوي العدد الذري للعنصر في الجدول الدوري. الصيغة الحديثة للقانون الدوري: "إن خصائص العناصر والمواد البسيطة والمعقدة التي تشكلها تعتمد بشكل دوري على شحنة النواة الذرية." أنشأها D. I. Mendeleev في 1869-1871. النظام الدوري هو تصنيف طبيعي للعناصر، وهو انعكاس رياضي للقانون الدوري.

لم يكن مندليف أول من صاغ هذا القانون بدقة وقدم محتوياته في شكل جدول أصبح كلاسيكيًا فحسب، بل كان أيضًا أول من أثبته بشكل شامل، وأظهر أهميته العلمية الهائلة، كمبدأ تصنيف توجيهي وكأداة قوية للبحث العلمي. بحث.

المعنى المادي للقانون الدوري. ولم يتم فتحه إلا بعد اكتشاف أن شحنة نواة الذرة تزداد عند الانتقال من عنصر كيميائي إلى عنصر مجاور (في الجدول الدوري) بوحدة شحنة أولية. عددياً، شحنة النواة تساوي العدد الذري (الرقم الذري Z) للعنصر المقابل في الجدول الدوري، أي عدد البروتونات في النواة، وهو بدوره يساوي عدد إلكترونات العنصر المتعادل المقابل ذرة. يتم تحديد الخواص الكيميائية للذرات من خلال بنية أغلفتها الإلكترونية الخارجية، والتي تتغير بشكل دوري مع زيادة الشحنة النووية، ولذلك فإن القانون الدوري يقوم على فكرة التغير في شحنة نواة الذرة. الذرات، وليس الكتلة الذرية للعناصر. من الأمثلة الواضحة على القانون الدوري منحنيات التغيرات الدورية في كميات فيزيائية معينة (جهود التأين، نصف القطر الذري، الحجوم الذرية) اعتمادًا على Z. لا يوجد تعبير رياضي عام للقانون الدوري. للقانون الدوري أهمية علمية وفلسفية طبيعية هائلة. لقد جعل من الممكن النظر في جميع العناصر في ارتباطها المتبادل والتنبؤ بخصائص العناصر غير المعروفة. بفضل القانون الدوري، أصبحت العديد من عمليات البحث العلمية (على سبيل المثال، في مجال دراسة بنية المادة - في الكيمياء والفيزياء والكيمياء الجيولوجية والكيمياء الكونية والفيزياء الفلكية) هادفة. إن القانون الدوري هو مظهر واضح للقوانين العامة للديالكتيك، وخاصة قانون انتقال الكمية إلى الجودة.

يمكن تقسيم المرحلة المادية لتطور القانون الدوري بدورها إلى عدة مراحل:

1. إثبات قابلية انقسام الذرة بناءً على اكتشاف الإلكترون والنشاط الإشعاعي (1896-1897).

2. تطوير نماذج التركيب الذري (1911-1913)؛

3. اكتشاف وتطوير نظام النظائر (1913)؛

4. اكتشاف قانون موسلي (1913)، الذي يجعل من الممكن تحديد الشحنة النووية وعدد العناصر في الجدول الدوري بشكل تجريبي؛

5. تطوير نظرية النظام الدوري بناء على أفكار حول بنية الأصداف الإلكترونية للذرات (1921-1925)؛

6. إنشاء نظرية الكم للنظام الدوري (1926-1932).

2.4. التنبؤ بوجود عناصر مجهولة.

وأهم ما في اكتشاف القانون الدوري هو التنبؤ بوجود عناصر كيميائية لم يتم اكتشافها بعد. تحت الألومنيوم Al، ترك مندليف مكانًا لنظيره "eka-aluminium"، تحت البورون B - لـ "eca-boron"، وتحت السيليكون Si - لـ "eca-silicon". وهذا ما أطلق عليه مندليف العناصر الكيميائية غير المكتشفة بعد. حتى أنه أعطاهم الرموز El وEb وEs.

فيما يتعلق بعنصر "exasilicon" ، كتب مندليف: "يبدو لي أن أكثر المعادن المفقودة بلا شك إثارة للاهتمام هو المعدن الذي ينتمي إلى المجموعة الرابعة من نظائر الكربون ، أي إلى الصف الثالث. سيكون هذا المعدن مباشرة بعد السيليكون، ولذلك دعونا نسميه ekasilicium." في الواقع، كان من المفترض أن يصبح هذا العنصر الذي لم يتم اكتشافه بعد نوعًا من "القفل" الذي يربط بين اثنين من اللافلزات النموذجية - الكربون C والسيليكون Si - مع معدنين نموذجيين - القصدير والرصاص والرصاص.

ثم تنبأ بوجود ثمانية عناصر أخرى، بما في ذلك "الدويتيلوريوم" - البولونيوم (تم اكتشافه عام 1898)، "الإيكايودين" - الأستاتين (تم اكتشافه في 1942-1943)، "الديمنجنيز" - التكنيتيوم (تم اكتشافه عام 1937)، و"الأكاسيا" - فرنسا (افتتحت عام 1939)

في عام 1875، اكتشف الكيميائي الفرنسي بول إميل ليكوك دي بويسبودران "eka-aluminium" الذي تنبأ به مندليف في معدن الورزيت - كبريتيد الزنك ZnS - وأطلق عليه اسم الغاليوم Ga (الاسم اللاتيني لفرنسا هو "Gallia") تكريمًا لـ وطنه.

تنبأ مندليف بدقة بخصائص إيكا الألومنيوم: كتلته الذرية، وكثافة المعدن، وصيغة أكسيد El 2 O 3، وكلوريد ElCl 3، وكبريتات El 2 (SO 4) 3. بعد اكتشاف الغاليوم، بدأت كتابة هذه الصيغ على النحو التالي Ga 2 O 3 وGaCl 3 وGa 2 (SO 4) 3. توقع مندليف أنه سيكون معدنًا قابلاً للانصهار للغاية، وبالفعل، تبين أن نقطة انصهار الغاليوم تساوي 29.8 درجة مئوية. من حيث قابلية الانصهار، يأتي الغاليوم في المرتبة الثانية بعد الزئبق والسيزيوم Cs.

متوسط ​​محتوى الغاليوم في القشرة الأرضية مرتفع نسبيًا، 1.5-10-30% بالكتلة، وهو ما يعادل محتوى الرصاص والموليبدينوم. الغاليوم هو عنصر تتبع نموذجي. معدن الغاليوم الوحيد هو جالديت CuGaS2، وهو نادر جدًا. الغاليوم مستقر في الهواء عند درجات الحرارة العادية. فوق 260 درجة مئوية، تتم ملاحظة الأكسدة البطيئة في الأكسجين الجاف (طبقة الأكسيد تحمي المعدن). يذوب الغاليوم ببطء في أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك، وبسرعة في حمض الهيدروفلوريك، ويكون مستقرًا في البرد في حامض النيتريك. يذوب الغاليوم ببطء في المحاليل القلوية الساخنة. يتفاعل الكلور والبروم مع الغاليوم في البرد، ومع اليود عند تسخينه. يتفاعل الغاليوم المنصهر عند درجات حرارة أعلى من 300 درجة مئوية مع جميع المعادن الهيكلية والسبائك، ومن السمات المميزة للجاليوم النطاق الكبير للحالة السائلة (2200 درجة مئوية) وضغط البخار المنخفض عند درجات حرارة تصل إلى 1100-1200 درجة مئوية. يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالكيمياء الجيولوجية للألمنيوم، وذلك بسبب تشابه خصائصها الفيزيائية والكيميائية. الجزء الرئيسي من الغاليوم في الغلاف الصخري موجود في معادن الألومنيوم. يتراوح محتوى الغاليوم في البوكسيت والنيفيلين من 0.002 إلى 0.01%. كما لوحظت زيادة في تركيزات الغاليوم في السفاليريت (0.01-0.02٪)، وفي الفحم الصلب (مع الجرمانيوم)، وكذلك في بعض خامات الحديد. لا يوجد حتى الآن استخدام صناعي واسع النطاق للجاليوم. لا يزال الحجم المحتمل لإنتاج المنتج الثانوي للجاليوم في إنتاج الألومنيوم يتجاوز بشكل كبير الطلب على المعدن.

التطبيق الواعد للغاليوم هو في شكل مركبات كيميائية مثل GaAs، GaP، GaSb، والتي لها خصائص أشباه الموصلات. ويمكن استخدامها في المقومات والترانزستورات ذات درجات الحرارة العالية، والبطاريات الشمسية وغيرها من الأجهزة التي يمكن فيها استخدام التأثير الكهروضوئي في طبقة الحجب، وكذلك في أجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء. يمكن استخدام الغاليوم لصنع مرايا بصرية شديدة الانعكاس. وقد تم اقتراح سبيكة من الألومنيوم مع الغاليوم بدلاً من الزئبق ككاثود لمصابيح الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في الطب. يقترح استخدام الغاليوم السائل وسبائكه لتصنيع موازين الحرارة العالية (600-1300 درجة مئوية) وأجهزة قياس الضغط. من المثير للاهتمام استخدام الغاليوم وسبائكه كمبرد سائل في مفاعلات الطاقة النووية (وهذا ما يعوقه التفاعل النشط للجاليوم في درجات حرارة التشغيل مع المواد الهيكلية؛ فسبائك Ga-Zn-Sn سهلة الانصهار لها تأثير تآكل أقل من سبائك Ga-Zn-Sn النقية). الغاليوم).

في عام 1879، اكتشف الكيميائي السويدي لارس نيلسون السكانديوم، الذي تنبأ به مندليف بأنه إيكابورون إب. كتب نيلسون: "ليس هناك شك في أنه تم اكتشاف الإيكابورون في السكانديوم... وهذا يؤكد بوضوح اعتبارات الكيميائي الروسي، التي لم تجعل من الممكن التنبؤ بوجود السكانديوم والجاليوم فحسب، بل أيضًا التنبؤ بأهمهما". العقارات مقدما." تم تسمية سكانديوم على اسم موطن نيلسون في الدول الاسكندنافية، وقد اكتشفه في مركب الجادولينيت المعدني، الذي يحتوي على التركيبة Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2. متوسط ​​محتوى السكانديوم في القشرة الأرضية (كلارك) هو 2.2-10-3% بالكتلة. يختلف محتوى السكانديوم في الصخور: في الصخور فوق القاعدية 5-10-4، في الصخور الأساسية 2.4-10-3، في الصخور المتوسطة 2.5-10-4، في الجرانيت والسيانيت 3.10-4؛ في الصخور الرسوبية (1-1,3).10-4. يتركز السكانديوم في القشرة الأرضية نتيجة للعمليات المنصهرة والحرارية المائية والجينات الفائقة (السطحية). اثنان من المعادن الخاصة بالسكانديوم معروفان - التورتفيت والستريتيت. فهي نادرة للغاية. الإسكنديوم معدن ناعم، في حالته النقية يمكن معالجته بسهولة - مزورة، ملفوفة، مختومة. نطاق استخدام سكانديوم محدود للغاية. يستخدم أكسيد سكانديوم في صناعة الفريت لعناصر الذاكرة لأجهزة الكمبيوتر عالية السرعة. يستخدم المشع 46Sc في تحليل تنشيط النيوترونات وفي الطب. تعد سبائك السكانديوم، التي تتميز بكثافة منخفضة ونقطة انصهار عالية، واعدة كمواد هيكلية في بناء الصواريخ والطائرات، ويمكن لعدد من مركبات السكانديوم أن تجد تطبيقًا في صناعة الفوسفور، وكاثودات الأكسيد، وفي إنتاج الزجاج والسيراميك، وفي الصناعات التحويلية. الصناعة الكيميائية (كمحفزات) وغيرها من المجالات. في عام 1886، اكتشف الكيميائي الألماني كليمنس وينكلر، الأستاذ في أكاديمية التعدين في فرايبورغ، أثناء تحليل معدن الأرجيروديت النادر بتركيبة Ag 8 GeS 6، عنصرًا آخر تنبأ به مندليف. أطلق وينكلر على العنصر الذي اكتشفه الجرمانيوم اسم Ge تكريما لوطنه، ولكن لسبب ما أثار ذلك اعتراضات حادة من بعض الكيميائيين. بدأوا في اتهام وينكلر بالقومية، والاستيلاء على الاكتشاف الذي توصل إليه مندليف، الذي كان قد أعطى العنصر اسم "ekasilicium" والرمز Es. لجأ وينكلر المحبط إلى ديمتري إيفانوفيتش نفسه للحصول على المشورة. وأوضح أن مكتشف العنصر الجديد هو الذي يجب أن يطلق عليه اسما. يبلغ إجمالي محتوى الجرمانيوم في القشرة الأرضية 7.10-4٪ من حيث الكتلة، أي أكثر من، على سبيل المثال، الأنتيمون والفضة والبزموت. ومع ذلك، فإن معادن الجرمانيوم الخاصة نادرة للغاية. جميعها تقريبًا عبارة عن أملاح الكبريت: الجرمانيت Cu2 (Cu، Fe، Ge، Zn) 2 (S، As) 4، argyrodite Ag8GeS6، confieldite Ag8 (Sn، Ce) S6، إلخ. وينتشر الجزء الأكبر من الجرمانيوم بكميات كبيرة في صخور القشرة الأرضية ومعادنها: في خامات كبريتيد المعادن غير الحديدية، وفي خامات الحديد، وفي بعض معادن الأكسيد (الكروميت، والمغنتيت، والروتيل، وما إلى ذلك)، وفي الجرانيت والدياباز والبازلت. بالإضافة إلى ذلك، يوجد الجرمانيوم في جميع السيليكات تقريبًا، وفي بعض رواسب الفحم والنفط. يعد الجرمانيوم أحد أكثر المواد قيمة في تكنولوجيا أشباه الموصلات الحديثة. يتم استخدامه لصنع الثنائيات والصمامات الثلاثية وكاشفات الكريستال ومقومات الطاقة. يستخدم الجرمانيوم أحادي البلورية أيضًا في أدوات قياس الجرعات والأجهزة التي تقيس قوة المجالات المغناطيسية الثابتة والمتناوبة. من المجالات الهامة لتطبيق الجرمانيوم تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء، ولا سيما إنتاج أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء العاملة في منطقة 8-14 ميكرون. تعد العديد من السبائك التي تحتوي على الجرمانيوم والنظارات المستندة إلى GeO2 ومركبات الجرمانيوم الأخرى واعدة للاستخدام العملي.

لم يتمكن مندليف من التنبؤ بوجود مجموعة من الغازات النبيلة، وفي البداية لم يجدوا مكانًا لها في الجدول الدوري.

تسبب اكتشاف الأرجون Ar من قبل العلماء الإنجليز W. Ramsay وJ. Rayleigh في عام 1894 على الفور في مناقشات ساخنة وشكوك حول القانون الدوري والجدول الدوري للعناصر. اعتبر مندليف في البداية أن الأرجون هو تعديل متآصل للنيتروجين، وفي عام 1900 فقط، وتحت ضغط الحقائق الثابتة، وافق على وجود مجموعة "صفر" من العناصر الكيميائية في الجدول الدوري، والتي احتلتها غازات نبيلة أخرى تم اكتشافها بعد الأرجون. تُعرف هذه المجموعة الآن باسم VIIIA.

في عام 1905، كتب مندليف: "من الواضح أن المستقبل لا يهدد القانون الدوري بالتدمير، ولكنه يعد فقط بالبنى الفوقية والتنمية، على الرغم من أنهم كروس أرادوا محوني، وخاصة الألمان".

أدى اكتشاف القانون الدوري إلى تسريع تطور الكيمياء واكتشاف عناصر كيميائية جديدة.

امتحان المدرسة الثانوية، حيث بارك ديرزافين العجوز الشاب بوشكين. وقد لعب دور المقياس الأكاديمي يو إف فريتش، وهو متخصص مشهور في الكيمياء العضوية. أطروحة المرشح D. I. تخرج مندليف من المعهد التربوي الرئيسي في عام 1855. وأصبحت أطروحته "التماثل فيما يتعلق بالعلاقات الأخرى بين الشكل البلوري والتركيب" أول بحث علمي رئيسي له...

كان يركز بشكل أساسي على مسألة الخاصية الشعرية والتوتر السطحي للسوائل، وكان يقضي ساعات فراغه في دائرة العلماء الروس الشباب: إس.بي. بوتكينا، آي إم. سيشينوفا ، أ. فيشنيجرادسكي ، أ.ب. بورودين وآخرين.في عام 1861، عاد مندليف إلى سانت بطرسبرغ، حيث استأنف إلقاء محاضرات في الكيمياء العضوية في الجامعة ونشر كتابًا دراسيًا مميزًا في ذلك الوقت: "الكيمياء العضوية"، في...

تعتمد خصائص العناصر الكيميائية ومركباتها بشكل دوري على حجم شحنة نوى ذراتها، معبرًا عنها في التكرار الدوري لهيكل الغلاف الإلكتروني التكافؤ الخارجي.
والآن، بعد مرور أكثر من 130 عامًا على اكتشاف القانون الدوري، يمكننا العودة إلى كلمات ديمتري إيفانوفيتش، التي اتخذت شعارًا لدرسنا: "بالنسبة للقانون الدوري، لا يهدد المستقبل بالتدمير، بل يهدد فقط البنية الفوقية والبنية الفوقية". ووعد بالتنمية." كم عدد العناصر الكيميائية التي تم اكتشافها حتى الآن؟ وهذا أبعد ما يكون عن الحد.

التمثيل البياني للقانون الدوري هو النظام الدوري للعناصر الكيميائية. هذا ملخص موجز لكيمياء العناصر ومركباتها بأكملها.

التغيرات في خصائص النظام الدوري مع زيادة الأوزان الذرية في الدورة (من اليسار إلى اليمين):

1. يتم تقليل الخصائص المعدنية

2. زيادة الخصائص غير المعدنية

3. تتغير خصائص الأكاسيد والهيدروكسيدات الأعلى من الأساسية إلى المذبذبة إلى الحمضية.

4. يزداد تكافؤ العناصر في صيغ الأكاسيد العليا من I إلى VII، وفي صيغ مركبات الهيدروجين المتطايرة يتناقص من IV إلى I.

المبادئ الأساسية لبناء الجدول الدوري.

المبادئ الأساسية لبناء الجدول الدوري. علامة المقارنة	دي مينديليف	الوضع الحالي
1. كيف يتم تحديد تسلسل العناصر بالأرقام؟ (ما هو أساس ملاحظة؟) 2. مبدأ دمج العناصر في مجموعات. 3. مبدأ دمج العناصر في فترات.	يتم ترتيب العناصر حسب زيادة كتلها الذرية النسبية. هناك استثناءات لهذا. علامة نوعية. تشابه خواص المواد البسيطة والمواد المعقدة من نفس النوع. مجموعة من العناصر مع زيادة كتلتها الذرية النسبية من فلز قلوي إلى آخر.	يتم ترتيب العناصر حسب الشحنة المتزايدة لنواة ذراتها. لا توجد استثناءات. علامة كمية. التشابه في بنية الغلاف الخارجي. تحدد التكرار الدوري لهيكل الغلاف الخارجي تشابه الخواص الكيميائية. تبدأ كل فترة جديدة بظهور طبقة إلكترونية جديدة بإلكترون واحد. وهذا دائمًا فلز قلوي.

التمثيل البياني للقانون الدوري هو الجدول الدوري. تحتوي على 7 فترات و 8 مجموعات.

1. الرقم التسلسلي للعنصر الكيميائي- الرقم المعطى للعنصر عند ترقيمه. يُظهر العدد الإجمالي للإلكترونات في الذرة وعدد البروتونات في النواة، ويحدد شحنة نواة ذرة عنصر كيميائي معين.

2. الفترة- ترتيب العناصر الكيميائية على التوالي (7 فترات فقط). تحدد الدورة عدد مستويات الطاقة في الذرة.

تتضمن الفترات الصغيرة (1 – 3) عناصر s وp فقط (عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية) وتتكون من سطر واحد؛ لا تتضمن العناصر الكبيرة (4 - 7) عناصر s وp فقط (عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية)، ولكن أيضًا عناصر d وf (عناصر المجموعات الفرعية الثانوية) وتتكون من سطرين.

3. المجموعات– العناصر الكيميائية مرتبة في عمود (يوجد 8 مجموعات فقط). وتحدد المجموعة عدد إلكترونات المستوى الخارجي لعناصر المجموعات الفرعية الرئيسية، وكذلك عدد إلكترونات التكافؤ في ذرة العنصر الكيميائي.

المجموعة الفرعية الرئيسية (أ)- يشمل عناصر الفترات الكبيرة والصغيرة (فقط عناصر s وp).

المجموعة الفرعية الجانبية (ب)- يشمل عناصر الفترات الكبيرة فقط (فقط عناصر d أو f).

صاغ العالم الروسي الشهير ديمتري إيفانوفيتش مندليف القانون الدوري في القرن التاسع عشر، والذي كان له تأثير كبير بشكل استثنائي على تطور الفيزياء والكيمياء والعلوم بشكل عام. ولكن منذ ذلك الحين، خضع المفهوم المقابل لعدد من التغييرات. ما هم؟

قانون مندليف الدوري: الصياغة الأصلية

في عام 1871، اقترح D. I. Mendeleev على المجتمع العلمي صياغة أساسية يتم بموجبها تحديد خصائص الأجسام البسيطة ومركبات العناصر (وكذلك أشكالها) كنتيجة - وخصائص الأجسام المتكونة منها (البسيطة والمعقدة) ) ينبغي اعتبارها في حالة اعتماد دوري على مؤشرات وزنها الذري.

تم نشر هذه الصيغة في مقال المؤلف بقلم D. I. Mendeleev "الصلاحية الدورية للعناصر الكيميائية". سبق المنشور المقابل الكثير من العمل الذي قام به العالم في مجال أبحاث العمليات الفيزيائية والكيميائية. في عام 1869، ظهرت أخبار في المجتمع العلمي الروسي عن اكتشاف د.إ.مندليف للقانون الدوري للعناصر الكيميائية. وسرعان ما تم نشر كتاب مدرسي تم فيه نشر إحدى الإصدارات الأولى من الجدول الدوري الشهير.

كان D. I. Mendeleev أول من قدم مصطلح "القانون الدوري" لعامة الناس في عام 1870، في إحدى مقالاته العلمية. وفي هذه المادة أشار العالم إلى أنه لا تزال هناك عناصر كيميائية غير مكتشفة. برر مندليف ذلك بحقيقة أن خصائص كل عنصر كيميائي على حدة تقع في مكان وسط بين خصائص العناصر المجاورة له في الجدول الدوري. سواء في المجموعة أو في الفترة. أي أن خصائص العنصر تكون وسطًا بين خصائص العناصر الموجودة في الأعلى والأسفل في الجدول بالنسبة إليه، وكذلك تلك الموجودة على اليمين واليسار.

أصبح الجدول الدوري نتيجة فريدة للعمل العلمي. بالإضافة إلى ذلك، تكمن الحداثة الأساسية لمفهوم مندليف في حقيقة أنه، أولاً، شرح الأنماط في نسب الكتل الذرية للعناصر الكيميائية، وثانيًا، دعا مجتمع الباحثين إلى اعتبار هذه الأنماط بمثابة قانون من قوانين الطبيعة .

في غضون سنوات قليلة بعد نشر قانون مندليف الدوري، تم اكتشاف عناصر كيميائية لم تكن معروفة وقت نشر المفهوم المقابل، ولكن تنبأ بها العالم. تم اكتشاف الغاليوم في عام 1875. في عام 1879 - سكانديوم، في عام 1886 - الجرمانيوم. أصبح قانون مندليف الدوري الأساس النظري الذي لا جدال فيه للكيمياء.

الصياغة الحديثة للقانون الدوري

مع تطور الكيمياء والفيزياء، تطور مفهوم دي آي مينديليف. وهكذا، في نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين، تمكن العلماء من شرح المعنى الفيزيائي لعدد ذري ​​معين لعنصر كيميائي. وفي وقت لاحق، قام الباحثون بتطوير نموذج للتغيرات في التركيب الإلكتروني للذرات المرتبطة بزيادة الشحنات النووية للذرات المقابلة.

الآن صياغة القانون الدوري - مع الأخذ في الاعتبار ما ورد أعلاه واكتشافات العلماء الأخرى - تختلف إلى حد ما عن تلك التي اقترحها D. I. Mendeleev. ووفقا لها، تتميز خصائص العناصر، وكذلك المواد التي تشكلها (وكذلك أشكالها) بالاعتماد الدوري على شحنات نواة ذرات العناصر المقابلة.

مقارنة

والفرق الرئيسي بين الصيغة الكلاسيكية لقانون مندليف الدوري والصيغة الحديثة هو أن التفسير الأولي للقانون العلمي المقابل يفترض اعتماد خصائص العناصر والمركبات التي تشكلها على أوزانها الذرية. يفترض التفسير الحديث أيضًا وجود اعتماد مماثل - ولكنه محدد مسبقًا بواسطة شحنة نوى ذرات العناصر الكيميائية. بطريقة أو بأخرى، توصل العلماء إلى الصيغة الثانية من خلال تطوير الأولى من خلال العمل المضني على مدى فترة طويلة من الزمن.

بعد تحديد الفرق بين الصياغة الكلاسيكية والحديثة لقانون مندليف الدوري، سنعكس الاستنتاجات في الجدول.

القانون الدوري للعناصر الكيميائية هو قانون أساسي في الطبيعة يحدد دورية التغيرات في خواص العناصر الكيميائية مع زيادة شحنات نوى ذراتها. يعتبر تاريخ اكتشاف القانون هو 1 مارس (17 فبراير، الطراز القديم) 1869، عندما أكمل د. آي مندليف تطوير "تجربة نظام العناصر بناءً على وزنها الذري وتشابهها الكيميائي". استخدم العالم لأول مرة مصطلح "القانون الدوري" ("قانون الدورية") في نهاية عام 1870. ووفقا لمندليف، ساهمت "ثلاثة أنواع من البيانات" في اكتشاف القانون الدوري. أولا، وجود عدد كبير بما فيه الكفاية من العناصر المعروفة (63)؛ ثانياً: المعرفة المرضية بخصائص معظمها؛ ثالثا: أن الأوزان الذرية للعديد من العناصر تم تحديدها بدقة جيدة، مما أمكن من خلاله ترتيب العناصر الكيميائية في سلسلة طبيعية حسب الزيادة في أوزانها الذرية. واعتبر مندليف أن الشرط الحاسم لاكتشاف القانون هو مقارنة جميع العناصر حسب أوزانها الذرية (في السابق كانت تتم مقارنة العناصر المتشابهة كيميائيا فقط).

تنص الصيغة الكلاسيكية للقانون الدوري، التي قدمها مندليف في يوليو 1871، على ما يلي: "إن خصائص العناصر، وبالتالي خصائص الأجسام البسيطة والمعقدة التي تشكلها، تعتمد بشكل دوري على وزنها الذري". وظلت هذه الصيغة سارية المفعول أكثر من 40 عاما، إلا أن القانون الدوري ظل مجرد بيان للوقائع وليس له أي أساس مادي. أصبح ذلك ممكنًا فقط في منتصف العقد الأول من القرن العشرين، عندما تم تطوير النموذج الكوكبي النووي للذرة (انظر الذرة) وتم إثبات أن الرقم التسلسلي لعنصر ما في الجدول الدوري يساوي عدديًا شحنة نواة عنصره. ذرة. ونتيجة لذلك، أصبحت الصياغة الفيزيائية للقانون الدوري ممكنة: "إن خصائص العناصر والمواد البسيطة والمعقدة التي تشكلها تعتمد بشكل دوري على حجم شحنات نوى ذراتها". ولا يزال يستخدم على نطاق واسع اليوم. يمكن التعبير عن جوهر القانون الدوري بعبارة أخرى: "تتكرر تكوينات الأغلفة الإلكترونية الخارجية للذرات بشكل دوري مع زيادة Z"؛ هذا نوع من الصياغة "الإلكترونية" للقانون.

من السمات الأساسية للقانون الدوري أنه، على عكس بعض القوانين الأساسية الأخرى في الطبيعة (على سبيل المثال، قانون الجاذبية العالمية أو قانون تكافؤ الكتلة والطاقة)، ​​فإنه ليس له تعبير كمي، أي أنه لا يمكن أن يكون له تعبير كمي. أن تكون مكتوبة في شكل أي أو صيغة رياضية أو معادلة. وفي الوقت نفسه، حاول مندليف نفسه وعلماء آخرون البحث عن تعبير رياضي للقانون. في شكل صيغ ومعادلات، يمكن التعبير عن أنماط مختلفة من بناء التكوينات الإلكترونية للذرات كميًا اعتمادًا على قيم أرقام الكم الرئيسية والمدارية. أما القانون الدوري فله انعكاس بياني واضح على شكل نظام دوري للعناصر الكيميائية، يتمثل بشكل رئيسي في أنواع مختلفة من الجداول.

القانون الدوري هو قانون عالمي للكون بأكمله، ويظهر في أي مكان توجد فيه الهياكل المادية من النوع الذري. ومع ذلك، ليست تكوينات الذرات فقط هي التي تتغير بشكل دوري مع زيادة Z. اتضح أن بنية وخصائص النوى الذرية تتغير أيضًا بشكل دوري، على الرغم من أن طبيعة التغيير الدوري نفسها هنا أكثر تعقيدًا مما هي عليه في حالة الذرات: يوجد في النوى تكوين منتظم لقذائف البروتون والنيوترونات. تسمى النوى التي تمتلئ بها هذه الأغلفة (التي تحتوي على 2، 8، 20، 50، 82، 126 بروتونًا أو نيوترونًا) بـ “السحر” وتعتبر نوعًا من حدود فترات النظام الدوري للنوى الذرية.