قانون تناوبی سیستم تناوبی عناصر مندلیف. قانون تناوبی مندلیف

کشف قانون ادواری

قانون تناوبی توسط D.I. مندلیف در حین کار بر روی متن کتاب درسی "مبانی شیمی" کشف شد، زمانی که او در نظام مند کردن مطالب واقعی با مشکلاتی مواجه شد. در اواسط فوریه 1869، دانشمند با تأمل در ساختار کتاب درسی، به تدریج به این نتیجه رسید که خواص مواد ساده و جرم اتمی عناصر با الگوی خاصی به هم مرتبط هستند.

کشف جدول تناوبی عناصر به طور تصادفی انجام نشد، بلکه نتیجه کار عظیم، کار طولانی و پر دردسر بود که توسط خود دیمیتری ایوانوویچ و بسیاری از شیمیدانان از میان پیشینیان و معاصران وی صرف شد. «وقتی شروع به نهایی کردن طبقه‌بندی عناصرم کردم، روی کارت‌های جداگانه هر عنصر و ترکیبات آن را نوشتم و سپس با مرتب کردن آنها به ترتیب گروه‌ها و سری‌ها، اولین جدول تصویری قانون تناوبی را دریافت کردم. اما این فقط آکورد پایانی بود، نتیجه همه کارهای قبلی...» دانشمند گفت. مندلیف تأکید کرد که کشف او نتیجه بیست سال تفکر در مورد ارتباطات بین عناصر، تفکر در مورد روابط عناصر از همه طرف است.

در 17 فوریه (1 مارس)، نسخه خطی مقاله، حاوی جدولی با عنوان "آزمایشی بر روی سیستمی از عناصر بر اساس وزن اتمی و شباهت های شیمیایی آنها" تکمیل شد و همراه با یادداشت هایی برای حروفچینی و تاریخ به چاپخانه ارسال شد. "17 فوریه 1869." اعلام کشف مندلیف توسط سردبیر انجمن شیمی روسیه، پروفسور N.A. Menshutkin، در جلسه انجمن در 22 فوریه (6 مارس 1869) اعلام شد. مندلیف خود در جلسه حضور نداشت، زیرا در آن زمان، به دستور جامعه آزاد اقتصاد، او کارخانه های پنیر Tverskaya و استان های نوگورود را بررسی کرد.

در نسخه اول سیستم، عناصر توسط دانشمند در نوزده ردیف افقی و شش ستون عمودی چیده شدند. در 17 فوریه (1 مارس)، کشف قانون تناوبی به هیچ وجه کامل نشد، بلکه تازه شروع شد. دیمیتری ایوانوویچ توسعه و تعمیق آن را تقریباً سه سال دیگر ادامه داد. در سال 1870، مندلیف نسخه دوم سیستم را در "مبانی شیمی" ("نظام طبیعی عناصر") منتشر کرد: ستون های افقی عناصر آنالوگ به هشت گروه عمودی مرتب شده تبدیل شدند. شش ستون عمودی نسخه اول تبدیل به دوره هایی شدند که با فلز قلیایی شروع می شد و با هالوژن پایان می یافت. هر دوره به دو سری تقسیم شد. عناصر سری های مختلف موجود در گروه زیر گروه هایی را تشکیل دادند.

ماهیت کشف مندلیف این بود که با افزایش جرم اتمی عناصر شیمیایی، خواص آنها به طور یکنواخت تغییر نمی کند، بلکه به صورت دوره ای تغییر می کند. پس از تعداد معینی از عناصر با خواص مختلف، مرتب شده در افزایش وزن اتمی، خواص شروع به تکرار. تفاوت بین کار مندلیف و کارهای پیشینیان او این بود که مندلیف یک مبنای برای طبقه بندی عناصر نداشت، بلکه دو پایه داشت - جرم اتمی و شباهت شیمیایی. برای اینکه تناوب به طور کامل مشاهده شود، مندلیف جرم اتمی برخی از عناصر را تصحیح کرد، چندین عنصر را بر خلاف تصورات پذیرفته شده در آن زمان در مورد شباهت آنها با سایر عناصر در سیستم خود قرار داد و سلول های خالی را در جدول که عناصر هنوز کشف نشده بودند باقی گذاشت. باید قرار می گرفت.

مندلیف در سال 1871 بر اساس این آثار قانون تناوبی را تدوین کرد که شکل آن به مرور زمان تا حدودی بهبود یافت.

جدول تناوبی عناصر تأثیر زیادی در پیشرفت بعدی شیمی داشت. این نه تنها اولین طبقه بندی طبیعی عناصر شیمیایی بود که نشان می داد آنها یک سیستم هماهنگ را تشکیل می دهند و در ارتباط نزدیک با یکدیگر هستند، بلکه ابزار قدرتمندی برای تحقیقات بیشتر بود. در زمانی که مندلیف جدول خود را بر اساس قانون تناوبی که کشف کرد تهیه کرد، بسیاری از عناصر هنوز ناشناخته بودند. مندلیف نه تنها متقاعد شده بود که باید عناصری هنوز ناشناخته وجود داشته باشند که این فضاها را پر کنند، بلکه از قبل خواص چنین عناصری را بر اساس موقعیت آنها در میان سایر عناصر جدول تناوبی پیش بینی کرد. در طی 15 سال آینده، پیش‌بینی‌های مندلیف به طرز درخشانی تأیید شد. هر سه عنصر مورد انتظار (Ga، Sc، Ge) کشف شدند که بزرگترین پیروزی قانون تناوبی بود.

DI. مندلیف نسخه خطی "تجربه یک سیستم عناصر بر اساس وزن اتمی و شباهت شیمیایی آنها" را ارائه کرد // کتابخانه ریاست جمهوری // روز در تاریخ http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

انجمن شیمی روسیه

انجمن شیمی روسیه یک سازمان علمی است که در سال 1868 در دانشگاه سن پترزبورگ تأسیس شد و انجمنی داوطلبانه از شیمیدانان روسی بود.

نیاز به ایجاد انجمن در اولین کنگره طبیعت شناسان و پزشکان روسیه که در اواخر دسامبر 1867 در سن پترزبورگ برگزار شد - آغاز ژانویه 1868 اعلام شد. در کنگره تصمیم شرکت کنندگان در بخش شیمی اعلام شد. :

بخش شیمی به اتفاق آرا تمایل خود را برای اتحاد در انجمن شیمی برای ارتباط نیروهای از قبل تأسیس شده شیمیدانان روسی ابراز کرد. این بخش معتقد است که این انجمن در تمام شهرهای روسیه اعضای خواهد داشت و انتشار آن شامل آثار همه شیمیدانان روسی است که به زبان روسی منتشر شده است.

در این زمان، انجمن های شیمیایی قبلاً در چندین کشور اروپایی تأسیس شده بودند: انجمن شیمی لندن (1841)، انجمن شیمی فرانسه (1857)، انجمن شیمی آلمان (1867). انجمن شیمی آمریکا در سال 1876 تاسیس شد.

منشور انجمن شیمی روسیه که عمدتاً توسط D.I. مندلیف تدوین شده بود، در 26 اکتبر 1868 توسط وزارت آموزش عمومی تصویب شد و اولین جلسه انجمن در 6 نوامبر 1868 تشکیل شد. در ابتدا شامل 35 شیمیدان از سن پترزبورگ، کازان، مسکو، ورشو، کیف، خارکف و اودسا. N. N. Zinin اولین رئیس انجمن فرهنگی روسیه شد و N. A. Menshutkin منشی شد. اعضای انجمن حق عضویت (10 روبل در سال) را پرداخت می کردند، اعضای جدید فقط به توصیه سه عضو موجود پذیرفته می شدند. در اولین سال تاسیس خود، RCS از 35 به 60 عضو افزایش یافت و در سالهای بعدی به رشد هموار ادامه داد (129 در 1879، 237 در 1889، 293 در 1899، 364 در سال 1909، 565 در سال 1917).

در سال 1869، انجمن شیمی روسیه اندام چاپی خود را به دست آورد - مجله انجمن شیمی روسیه (ZHRKhO). این مجله 9 بار در سال (ماهانه به جز ماه های تابستان) منتشر می شد. سردبیر ZhRKhO از 1869 تا 1900 N. A. Menshutkin و از 1901 تا 1930 - A. E. Favorsky بود.

در سال 1878، انجمن شیمی روسیه با انجمن فیزیک روسیه (تاسیس در سال 1872) ادغام شد و انجمن فیزیک و شیمی روسیه را تشکیل داد. اولین رؤسای انجمن شیمی فدرال روسیه A. M. Butlerov (در 1878-1882) و D. I. Mendeleev (در 1883-1887) بودند. در رابطه با اتحاد در سال 1879 (از جلد یازدهم)، "مجله انجمن شیمی روسیه" به "مجله انجمن فیزیک و شیمی روسیه" تغییر نام داد. دفعات انتشار 10 شماره در سال بود. این مجله از دو بخش شیمیایی (ZhRKhO) و فیزیکی (ZhRFO) تشکیل شده بود.

بسیاری از آثار کلاسیک شیمی روسی برای اولین بار در صفحات ZhRKhO منتشر شد. ما به ویژه می توانیم به کار D.I. Mendeleev در ایجاد و توسعه جدول تناوبی عناصر و A. M. Butlerov که با توسعه نظریه او در مورد ساختار ترکیبات آلی مرتبط است توجه کنیم. تحقیق N. A. Menshutkin، D. P. Konovalov، N. S. Kurnakov، L. A. Chugaev در زمینه شیمی معدنی و فیزیکی؛ V. V. Markovnikov، E. E. Vagner، A. M. Zaitsev، S. N. Reformatsky، A. E. Favorsky، N. D. Zelinsky، S. V. Lebedev و A. E. Arbuzov در زمینه شیمی آلی. در طول دوره 1869 تا 1930، 5067 مطالعه شیمیایی اصلی در ZhRKhO منتشر شد، چکیده ها و مقالات مروری در مورد مسائل خاصی از شیمی، و ترجمه های جالب ترین آثار از مجلات خارجی نیز منتشر شد.

RFCS بنیانگذار کنگره مندلیف در شیمی عمومی و کاربردی شد. سه کنگره اول در سال های 1907، 1911 و 1922 در سن پترزبورگ برگزار شد. در سال 1919، انتشار ZHRFKhO به حالت تعلیق درآمد و تنها در سال 1924 از سر گرفته شد.

2.3. قانون تناوبی D.I.Mendeleev.

این قانون توسط D.I. مندلیف کشف و فرموله شد: "خواص اجسام ساده و همچنین اشکال و خواص ترکیبات عناصر به طور دوره ای به وزن اتمی عناصر وابسته است." این قانون بر اساس تجزیه و تحلیل عمیق از خواص عناصر و ترکیبات آنها ایجاد شد. دستاوردهای برجسته در فیزیک، عمدتاً توسعه تئوری ساختار اتمی، امکان آشکار شدن جوهر فیزیکی قانون تناوبی را فراهم کرد: تناوب در تغییرات در خواص عناصر شیمیایی به دلیل تغییر دوره ای در ماهیت پر کردن است. لایه الکترونی بیرونی با الکترون ها با افزایش تعداد الکترون ها که توسط بار هسته تعیین می شود، افزایش می یابد. بار برابر با عدد اتمی عنصر در جدول تناوبی است. فرمول مدرن قانون تناوبی: "خواص عناصر و مواد ساده و پیچیده ای که تشکیل می دهند به طور دوره ای به بار هسته اتم وابسته است." ایجاد شده توسط D.I. مندلیف در 1869-1871. سیستم تناوبی یک طبقه بندی طبیعی از عناصر، بازتابی ریاضی از قانون تناوبی است.

مندلیف نه تنها اولین کسی بود که این قانون را دقیقاً تدوین کرد و مطالب آن را در قالب جدولی ارائه کرد که کلاسیک شد، بلکه به طور جامع آن را اثبات کرد و اهمیت علمی عظیم آن را به عنوان یک اصل طبقه بندی راهنما و به عنوان ابزاری قدرتمند برای علمی نشان داد. پژوهش.

معنای فیزیکی قانون تناوبی. تنها پس از اینکه کشف شد که بار هسته یک اتم هنگام حرکت از یک عنصر شیمیایی به عنصر همسایه (در جدول تناوبی) توسط واحد بار اولیه افزایش می یابد، باز شد. از نظر عددی، بار هسته برابر با عدد اتمی (عدد اتمی Z) عنصر مربوطه در جدول تناوبی است، یعنی تعداد پروتون های هسته، به نوبه خود برابر با تعداد الکترون های خنثی مربوطه است. اتم خواص شیمیایی اتم ها توسط ساختار لایه های الکترونی بیرونی آنها تعیین می شود که به طور دوره ای با افزایش بار هسته ای تغییر می کند و بنابراین، قانون تناوبی مبتنی بر ایده تغییر در بار هسته است. اتم ها، و نه جرم اتمی عناصر. یک تصویر واضح از قانون تناوبی، منحنی های تغییرات تناوبی در مقادیر فیزیکی معین (پتانسیل یونیزاسیون، شعاع اتمی، حجم اتمی) بسته به Z است. هیچ بیان ریاضی کلی برای قانون تناوبی وجود ندارد. قانون ادواری دارای اهمیت طبیعی علمی و فلسفی عظیمی است. این امکان را فراهم کرد تا همه عناصر را در ارتباط متقابل آنها در نظر بگیریم و ویژگی های عناصر ناشناخته را پیش بینی کنیم. به لطف قانون تناوبی، بسیاری از جستجوهای علمی (مثلاً در زمینه مطالعه ساختار ماده - در شیمی، فیزیک، ژئوشیمی، کیهان شیمی، اخترفیزیک) هدفمند شده است. قانون تناوبی تجلی آشکار قوانین کلی دیالکتیک، به ویژه قانون گذار کمیت به کیفیت است.

مرحله فیزیکی توسعه قانون تناوبی را می توان به نوبه خود به چند مرحله تقسیم کرد:

1. ایجاد تقسیم پذیری اتم بر اساس کشف الکترون و رادیواکتیویته (1896-1897).

2. توسعه مدل های ساختار اتمی (1911-1913);

3. کشف و توسعه سیستم ایزوتوپی (1913);

4. کشف قانون موزلی (1913)، که امکان تعیین تجربی بار هسته ای و عدد عنصر در جدول تناوبی را فراهم می کند.

5. توسعه تئوری سیستم تناوبی بر اساس ایده هایی در مورد ساختار پوسته های الکترونیکی اتم ها (1921-1925).

6. ایجاد نظریه کوانتومی سیستم تناوبی (1926-1932).

2.4. پیش بینی وجود عناصر ناشناخته

مهمترین نکته در کشف قانون تناوبی، پیش بینی وجود عناصر شیمیایی است که هنوز کشف نشده اند. در زیر آلومینیوم Al، مندلیف مکانی را برای آنالوگ خود "eka-aluminium"، در زیر بور B - برای "eca-boron"، و زیر سیلیکون Si - برای "eca-سیلیکون" باقی گذاشت. این همان چیزی است که مندلیف آن را عناصر شیمیایی هنوز کشف نشده می نامد. او حتی نمادهای El، Eb و Es را به آنها داد.

مندلیف در مورد عنصر "اگزیسیلیکون" نوشت: "به نظر من جالب ترین فلز بدون شک گم شده، فلزی است که متعلق به گروه IV آنالوگ های کربن، یعنی ردیف III است. این فلز خواهد بود. بلافاصله پس از سیلیکون، و بنابراین اجازه دهید آن را اکاسیلیسیوم بنامیم." در واقع، این عنصر هنوز کشف نشده قرار بود به نوعی "قفل" تبدیل شود که دو غیرفلز معمولی - کربن C و سیلیکون Si - را با دو فلز معمولی - قلع Sn و سرب سرب متصل می کند.

سپس وجود هشت عنصر دیگر از جمله "دویتلوریوم" - پلونیوم (کشف شده در سال 1898)، "اکائودین" - استاتین (کشف شده در 1942-1943)، "دی منگنز" - تکنسیوم (کشف شده در سال 1937)، "اکازیا" را پیش بینی کرد. فرانسه (گشایش در سال 1939)

در سال 1875، شیمیدان فرانسوی پل-امیل لکوک د بویزباودران "کا-آلومینیوم" پیش بینی شده توسط مندلیف را در معدنی wurtzite - سولفید روی ZnS - کشف کرد و آن را به افتخار گالیوم Ga (نام لاتین فرانسه "Gallia") نامید. وطنش

مندلیف به طور دقیق خواص eka-aluminium را پیش بینی کرد: جرم اتمی آن، چگالی فلز، فرمول اکسید El 2 O 3، ElCl 3 کلرید، El 2 (SO 4) 3 سولفات. پس از کشف گالیم، این فرمول ها به صورت Ga 2 O 3، GaCl 3 و Ga 2 (SO 4) 3 شروع به نوشتن کردند. مندلیف پیش‌بینی کرد که این فلز بسیار ذوب‌پذیر خواهد بود و در واقع، نقطه ذوب گالیم برابر با 29.8 درجه سانتی‌گراد بود.

میانگین محتوای گالیوم در پوسته زمین نسبتاً زیاد است، 1.5-10-30٪ جرمی که برابر با محتوای سرب و مولیبدن است. گالیوم یک عنصر کمیاب معمولی است. تنها کانی گالیوم گالدیت CuGaS2 است که بسیار نادر است. گالیم در هوا در دمای معمولی پایدار است. در دمای بالای 260 درجه سانتیگراد، اکسیداسیون آهسته در اکسیژن خشک مشاهده می شود (فیلم اکسید از فلز محافظت می کند). گالیم به آرامی در اسیدهای سولفوریک و کلریدریک، به سرعت در اسید هیدروفلوئوریک حل می شود و در سرما در اسید نیتریک پایدار است. گالیم به آرامی در محلول های قلیایی داغ حل می شود. کلر و برم با گالیوم در سرما واکنش می دهند، ید - وقتی گرم می شود. گالیم مذاب در دماهای بالاتر از 300 درجه سانتیگراد با تمام فلزات و آلیاژهای ساختاری برهمکنش می کند. ویژگی بارز گالیم محدوده وسیع حالت مایع (2200 درجه سانتیگراد) و فشار بخار کم در دماهای 1100-1200 درجه سانتیگراد است. ژئوشیمی گالیوم ارتباط نزدیکی با ژئوشیمی آلومینیوم دارد که به دلیل شباهت خواص فیزیکوشیمیایی آنهاست. بخش اصلی گالیوم در لیتوسفر در مواد معدنی آلومینیوم موجود است. محتوای گالیوم در بوکسیت و نفلین از 0.002 تا 0.01 درصد متغیر است. افزایش غلظت گالیم همچنین در اسفالریت ها (0.01-0.02٪)، در زغال سنگ سخت (همراه با ژرمانیوم)، و همچنین در برخی از سنگ های آهن مشاهده می شود. گالیوم هنوز کاربرد صنعتی گسترده ای ندارد. مقیاس بالقوه تولید فرعی گالیم در تولید آلومینیوم هنوز به طور قابل توجهی از تقاضا برای این فلز فراتر می رود.

امیدوارکننده ترین کاربرد گالیوم در قالب ترکیبات شیمیایی مانند GaAs، GaP، GaSb است که دارای خواص نیمه هادی هستند. آنها را می توان در یکسو کننده ها و ترانزیستورهای با دمای بالا، باتری های خورشیدی و سایر دستگاه هایی که می توان از اثر فوتوالکتریک در لایه مسدود کننده استفاده کرد و همچنین در گیرنده های تابش مادون قرمز. از گالیوم می توان برای ساخت آینه های نوری استفاده کرد که بازتابش بالایی دارند. آلیاژی از آلومینیوم با گالیم به جای جیوه به عنوان کاتد لامپ های پرتو فرابنفش مورد استفاده در پزشکی پیشنهاد شده است. پیشنهاد می شود از گالیم مایع و آلیاژهای آن برای ساخت دماسنج های با دمای بالا (600-1300 درجه سانتیگراد) و گیج های فشار استفاده شود. استفاده از گالیم و آلیاژهای آن به عنوان خنک‌کننده مایع در راکتورهای هسته‌ای قدرت مورد توجه است (این امر به دلیل برهمکنش فعال گالیم در دمای عملیاتی با مواد ساختاری مختل می‌شود؛ آلیاژ یوتکتیک Ga-Zn-Sn اثر خورندگی کمتری نسبت به خالص دارد. گالیوم).

در سال 1879، لارس نیلسون، شیمیدان سوئدی، اسکاندیم را کشف کرد که توسط مندلیف به عنوان اکابورون Eb پیش‌بینی شده بود. نیلسون نوشت: "شکی نیست که اکابور در اسکاندیم کشف شده است... این به وضوح ملاحظات شیمیدان روسی را تأیید می کند که نه تنها امکان پیش بینی وجود اسکاندیم و گالیوم را فراهم کرد، بلکه مهمترین آنها را نیز پیش بینی کرد. املاک از قبل.» اسکاندیم به افتخار زادگاه نیلسون اسکاندیناوی نامگذاری شد و او آن را در کانی پیچیده گادولینیت کشف کرد که دارای ترکیب Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2 است. میانگین محتوای اسکاندیم در پوسته زمین (کلارک) 2.2-10-3٪ جرمی است. محتوای اسکاندیم در سنگ ها متفاوت است: در سنگ های اولترابازیک 5-10-4، در سنگ های اساسی 2.4-10-3، در سنگ های میانی 2.5-10-4، در گرانیت ها و سینیت ها 3.10-4. در سنگهای رسوبی (1-1،3).10-4. اسکاندیم در نتیجه فرآیندهای ماگمایی، هیدروترمال و سوپرژن (سطح) در پوسته زمین متمرکز شده است. دو تا از کانی های خود اسکاندیم شناخته شده اند - تورتویتیت و استرتیت. آنها بسیار نادر هستند. اسکاندیم یک فلز نرم است، در حالت خالص می توان آن را به راحتی پردازش کرد - جعل، نورد، مهر. دامنه استفاده از اسکاندیم بسیار محدود است. اکسید اسکاندیم برای ساخت فریت برای عناصر حافظه کامپیوترهای پرسرعت استفاده می شود. رادیواکتیو 46Sc در تجزیه و تحلیل فعال سازی نوترون و در پزشکی استفاده می شود. آلیاژهای اسکاندیم که چگالی کم و نقطه ذوب بالایی دارند، به عنوان مواد ساختاری در ساخت موشک و هواپیما امیدوارکننده هستند و تعدادی از ترکیبات اسکاندیم می توانند در ساخت فسفر، کاتدهای اکسید، در تولید شیشه و سرامیک کاربرد داشته باشند. صنایع شیمیایی (به عنوان کاتالیزور) و سایر مناطق. در سال 1886، یک استاد آکادمی معدن در فرایبورگ، شیمیدان آلمانی کلمنس وینکلر، هنگام تجزیه و تحلیل ماده معدنی کمیاب آرژیرودیت با ترکیب Ag 8 GeS 6، عنصر دیگری را کشف کرد که توسط مندلیف پیش بینی شده بود. وینکلر عنصری را که ژرمانیوم کشف کرد را به افتخار میهن خود نامگذاری کرد، اما به دلایلی این امر باعث اعتراض شدید برخی شیمیدانان شد. آنها شروع به متهم کردن وینکلر به ناسیونالیسم کردند، به این که از کشف مندلیف استفاده کرد، که قبلاً نام "ekasilicium" و نماد Es را به عنصر داده بود. وینکلر که دلسرد شده بود برای مشاوره به خود دیمیتری ایوانوویچ مراجعه کرد. او توضیح داد که این کاشف عنصر جدید است که باید نامی برای آن بگذارد. محتوای کل ژرمانیوم در پوسته زمین 7.10-4٪ جرمی است، یعنی بیشتر از، به عنوان مثال، آنتیموان، نقره، بیسموت. با این حال، مواد معدنی خود ژرمانیوم بسیار نادر هستند. تقریباً همه آنها سولفوسالت هستند: ژرمانیت Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, argyrodite Ag8GeS6, confieldite Ag8(Sn, Ce) S6 و غیره. بخش عمده ژرمانیوم به مقدار زیاد در سنگ‌ها و کانی‌های پوسته زمین: در کانی‌های سولفیدی فلزات غیرآهنی، در سنگ‌های آهن، در برخی از کانی‌های اکسیدی (کرومیت، مگنتیت، روتیل و غیره)، در گرانیت‌ها، دیابازها و بازالت‌ها. علاوه بر این، ژرمانیوم تقریباً در تمام سیلیکات ها، در برخی از ذخایر زغال سنگ و نفت وجود دارد. ژرمانیوم یکی از با ارزش ترین مواد در تکنولوژی مدرن نیمه هادی است. از آن برای ساخت دیودها، تریودها، آشکارسازهای کریستال و یکسو کننده های قدرت استفاده می شود. ژرمانیوم مونوکریستالی در ابزار دزیمتری و دستگاه هایی که قدرت میدان های مغناطیسی ثابت و متناوب را اندازه گیری می کنند نیز استفاده می شود. یک حوزه مهم کاربرد برای ژرمانیوم، فناوری مادون قرمز است، به ویژه تولید آشکارسازهای تشعشع مادون قرمز که در منطقه 8-14 میکرون کار می کنند. بسیاری از آلیاژهای حاوی ژرمانیوم، شیشه های مبتنی بر GeO2 و سایر ترکیبات ژرمانیوم برای استفاده عملی امیدوارکننده هستند.

مندلیف نمی توانست وجود گروهی از گازهای نجیب را پیش بینی کند و در ابتدا جایی در جدول تناوبی پیدا نکردند.

کشف آرگون Ar توسط دانشمندان انگلیسی W. Ramsay و J. Rayleigh در سال 1894 بلافاصله بحث ها و تردیدهایی را در مورد قانون تناوبی و جدول تناوبی عناصر ایجاد کرد. مندلیف در ابتدا آرگون را یک اصلاح آلوتروپیک نیتروژن در نظر گرفت و تنها در سال 1900، تحت فشار واقعیت های تغییر ناپذیر، با حضور یک گروه "صفر" از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی موافقت کرد، که توسط گازهای نجیب دیگری که پس از آرگون کشف شده بودند، اشغال شد. اکنون این گروه با نام VIIIA شناخته می شود.

مندلیف در سال 1905 نوشت: "ظاهراً آینده قانون دوره ای را با نابودی تهدید نمی کند، بلکه فقط نوید سازه های روبنایی و توسعه را می دهد، اگرچه به عنوان یک روسی می خواستند مرا به ویژه آلمانی ها را پاک کنند."

کشف قانون تناوبی به توسعه شیمی و کشف عناصر شیمیایی جدید سرعت بخشید.

امتحان لیسه که در آن پیر درژاوین پوشکین جوان را برکت داد. نقش متر را اتفاقا آکادمیک یو.اف.فریتزچه، متخصص مشهور شیمی آلی بازی کرد. پایان نامه کاندیدایی D.I. مندلیف در سال 1855 از مؤسسه آموزشی اصلی فارغ التحصیل شد. پایان نامه او "ایزومورفیسم در ارتباط با سایر روابط شکل بلوری به ترکیب" اولین علمی اصلی او شد.

عمدتاً در مورد موضوع مویینگی و کشش سطحی مایعات، و اوقات فراغت خود را در حلقه دانشمندان جوان روسی گذراند: S.P. بوتکینا، آی.م. سچنوا، I.A. ویشنگرادسکی، A.P. در سال 1861، مندلیف به سن پترزبورگ بازگشت و در آنجا سخنرانی در مورد شیمی آلی را در دانشگاه از سر گرفت و کتاب درسی را منتشر کرد که برای آن زمان قابل توجه بود: "شیمی آلی" در ...

خواص عناصر شیمیایی و ترکیبات آنها به طور دوره ای به بزرگی بار هسته اتم های آنها بستگی دارد که در تکرارپذیری دوره ای ساختار لایه الکترونی ظرفیت بیرونی بیان می شود.
و اکنون، بیش از 130 سال پس از کشف قانون تناوبی، می‌توانیم به سخنان دمیتری ایوانوویچ که شعار درس ما است بازگردیم: "از نظر قانون دوره ای، آینده نابودی را تهدید نمی کند، بلکه فقط روبنا و روبنا را تهدید می کند. توسعه وعده داده شده است.» تاکنون چند عنصر شیمیایی کشف شده است؟ و این دور از حد است.

یک نمایش گرافیکی از قانون تناوبی، سیستم تناوبی عناصر شیمیایی است. این خلاصه ای از کل شیمی عناصر و ترکیبات آنهاست.

تغییرات خواص در سیستم تناوبی با افزایش وزن اتمی در دوره (از چپ به راست):

1. خواص فلزی کاهش می یابد

2. خواص غیرفلزی افزایش می یابد

3. خواص اکسیدها و هیدروکسیدهای بالاتر از بازی تا آمفوتریک به اسیدی تغییر می کند.

4. ظرفیت عناصر در فرمول اکسیدهای بالاتر از I به VII افزایش می یابد و در فرمول ترکیبات هیدروژنی فرار از IV به I کاهش می یابد.

اصول اولیه ساخت جدول تناوبی

اصول اولیه ساخت جدول تناوبی علامت مقایسه	D.I.Mendeleev	وضعیت فعلی
1. ترتیب عناصر بر اساس اعداد چگونه تعیین می شود؟ (p.s. بر چه اساسی است؟) 2. اصل ترکیب عناصر در گروه. 3. اصل ترکیب عناصر در دوره ها.	عناصر به ترتیب افزایش جرم اتمی نسبی مرتب شده اند. در این مورد استثناهایی وجود دارد. علامت کیفی شباهت خواص مواد ساده و مواد پیچیده از یک نوع. مجموعه ای از عناصر با افزایش جرم اتمی نسبی آنها از یک فلز قلیایی به فلز دیگر.	عناصر بر اساس بار فزاینده هسته اتم هایشان مرتب می شوند. هیچ استثنایی وجود ندارد. علامت کمی. شباهت در ساختار پوسته بیرونی. تکرارپذیری دوره ای ساختار پوسته بیرونی شباهت خواص شیمیایی را تعیین می کند. هر دوره جدید با ظهور یک لایه الکترونی جدید با یک الکترون آغاز می شود. و این همیشه یک فلز قلیایی است.

یک نمایش گرافیکی از قانون تناوبی جدول تناوبی است. شامل 7 دوره و 8 گروه است.

1. شماره سریال یک عنصر شیمیایی- عددی که هنگام شماره گذاری به عنصر داده می شود. تعداد کل الکترون های یک اتم و تعداد پروتون های هسته را نشان می دهد، بار هسته یک اتم یک عنصر شیمیایی را مشخص می کند.

2. دوره- عناصر شیمیایی مرتب شده در یک ردیف (فقط 7 دوره). دوره تعیین کننده تعداد سطوح انرژی در یک اتم است.

دوره های کوچک (1 تا 3) فقط شامل عناصر s و p (عناصر زیر گروه های اصلی) هستند و از یک خط تشکیل می شوند. بزرگ (4 تا 7) نه تنها شامل عناصر s و p (عناصر زیرگروه‌های اصلی)، بلکه عناصر d و f (عناصر زیرگروه‌های ثانویه) هستند و از دو خط تشکیل شده‌اند.

3. گروه ها- عناصر شیمیایی در یک ستون چیده شده اند (فقط 8 گروه وجود دارد). این گروه تعداد الکترون های سطح خارجی را برای عناصر زیرگروه های اصلی و همچنین تعداد الکترون های ظرفیت یک اتم یک عنصر شیمیایی را تعیین می کند.

زیر گروه اصلی (A)- شامل عناصر دوره های بزرگ و کوچک (فقط عناصر s و p) است.

زیر گروه جانبی (B)- شامل عناصر فقط دوره های بزرگ (فقط عناصر d یا f) است.

دانشمند مشهور روسی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف قانون تناوبی را در قرن نوزدهم تدوین کرد که تأثیر فوق العاده زیادی بر توسعه فیزیک، شیمی و علم به طور کلی داشت. اما از آن زمان، مفهوم مربوطه دستخوش تغییرات زیادی شده است. آنها چه هستند؟

قانون تناوبی مندلیف: فرمول اولیه

در سال 1871، D. I. مندلیف یک فرمول اساسی را به جامعه علمی پیشنهاد کرد که بر اساس آن خواص اجسام ساده، ترکیبات عناصر (و همچنین اشکال آنها) در نتیجه - و خواص اجسام تشکیل شده توسط آنها (ساده و پیچیده) ) را باید به عنوان وابستگی دوره ای به شاخص های وزن اتمی آنها در نظر گرفت.

این فرمول در مقاله نویسنده توسط D.I. Mendeleev "اعتبار دوره ای عناصر شیمیایی" منتشر شده است. انتشار مربوطه با کار زیادی توسط دانشمند در زمینه تحقیق در مورد فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی انجام شده است. در سال 1869، اخباری در مورد کشف قانون تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I. Mendeleev در جامعه علمی روسیه ظاهر شد. به زودی کتاب درسی منتشر شد که در آن یکی از اولین نسخه های جدول تناوبی معروف منتشر شد.

D. I. Mendeleev اولین کسی بود که در سال 1870 در یکی از مقالات علمی خود اصطلاح "قانون دوره ای" را به عموم مردم معرفی کرد. در این ماده، دانشمند به این واقعیت اشاره کرد که هنوز عناصر شیمیایی کشف نشده وجود دارد. مندلیف این را با این واقعیت توجیه کرد که ویژگی های هر عنصر شیمیایی منفرد بین ویژگی های عناصر مجاور آن در جدول تناوبی است. و هم در گروه و هم در دوره. به این معنی که ویژگی های یک عنصر بین ویژگی های عناصری که در بالاتر و پایین تر جدول نسبت به آن قرار دارند و همچنین ویژگی هایی که در سمت راست و چپ قرار دارند، واسط است.

جدول تناوبی به یک نتیجه منحصر به فرد کار علمی تبدیل شده است. علاوه بر این، تازگی اساسی مفهوم مندلیف این بود که اولاً الگوهای نسبت جرم اتمی عناصر شیمیایی را توضیح داد و ثانیاً جامعه محققان را دعوت کرد که این الگوها را به عنوان قانون طبیعت در نظر بگیرند.

در عرض چند سال پس از انتشار قانون تناوبی مندلیف، عناصر شیمیایی که در زمان انتشار مفهوم مربوطه ناشناخته بودند، اما توسط دانشمند پیش بینی شده بود، کشف شدند. گالیم در سال 1875 کشف شد. در سال 1879 - اسکاندیم، در سال 1886 - ژرمانیوم. قانون تناوبی مندلیف به مبنای نظری مسلم شیمی تبدیل شده است.

فرمول مدرن قانون تناوبی

با توسعه شیمی و فیزیک، مفهوم D.I. مندلیف تکامل یافت. بنابراین، در پایان قرن نوزدهم و آغاز قرن بیستم، دانشمندان توانستند معنای فیزیکی یک یا آن عدد اتمی یک عنصر شیمیایی را توضیح دهند. بعدها، محققان مدلی از تغییرات در ساختار الکترونیکی اتم ها در ارتباط با افزایش بارهای هسته ای اتم های مربوطه را توسعه دادند.

اکنون فرمول بندی قانون تناوبی - با در نظر گرفتن اکتشافات فوق و سایر اکتشافات دانشمندان - تا حدودی با آنچه که توسط D.I. Mendeleev پیشنهاد شده است متفاوت است. مطابق با آن، خواص عناصر و همچنین موادی که آنها تشکیل می دهند (و همچنین اشکال آنها) با وابستگی دوره ای به بارهای هسته اتم های عناصر مربوطه مشخص می شود.

مقایسه

تفاوت اصلی بین فرمول کلاسیک قانون تناوبی مندلیف و فرمول مدرن در این است که تفسیر اولیه قانون علمی مربوطه وابستگی خواص عناصر و ترکیباتی را که آنها تشکیل می دهند به وزن اتمی آنها فرض می کند. تفسیر مدرن نیز وجود یک وابستگی مشابه را فرض می کند - اما از پیش تعیین شده توسط بار هسته اتم های عناصر شیمیایی. به هر طریقی، دانشمندان با توسعه فرمول اول از طریق کار پر زحمت در مدت زمان طولانی به فرمول دوم رسیدند.

پس از تعیین تفاوت بین فرمول کلاسیک و مدرن قانون تناوبی مندلیف، نتایج را در جدول منعکس خواهیم کرد.

قانون تناوبی عناصر شیمیایی یک قانون اساسی طبیعت است که تناوب تغییرات در خواص عناصر شیمیایی را با افزایش بار هسته اتم های آنها تعیین می کند. تاریخ کشف قانون 1 مارس (17 فوریه به سبک قدیمی) 1869 در نظر گرفته می شود، زمانی که D.I. Mendeleev توسعه "تجربه سیستمی از عناصر بر اساس وزن اتمی و شباهت شیمیایی آنها" را تکمیل کرد. این دانشمند برای اولین بار از اصطلاح "قانون تناوبی" ("قانون تناوب") در پایان سال 1870 استفاده کرد. طبق گفته مندلیف، "سه نوع داده" در کشف قانون تناوبی نقش داشتند. اولاً، وجود تعداد کافی از عناصر شناخته شده (63). ثانیاً دانش رضایت بخش از خواص اکثر آنها. ثالثاً، این واقعیت که وزن اتمی بسیاری از عناصر با دقت خوبی تعیین شده است، به لطف آن عناصر شیمیایی می توانند در یک سری طبیعی با توجه به افزایش وزن اتمی آنها مرتب شوند. مندلیف شرط تعیین کننده برای کشف قانون را مقایسه همه عناصر با توجه به وزن اتمی آنها می دانست (پیش از این فقط عناصر شیمیایی مشابه مقایسه می شد).

فرمول کلاسیک قانون تناوبی که توسط مندلیف در ژوئیه 1871 ارائه شد، بیان کرد: "خواص عناصر، و بنابراین خواص اجسام ساده و پیچیده ای که تشکیل می دهند، به طور دوره ای به وزن اتمی آنها وابسته است." این فرمول بیش از 40 سال به قوت خود باقی ماند، اما قانون تناوبی تنها بیانگر حقایق بود و هیچ مبنای فیزیکی نداشت. این تنها در اواسط دهه 1910 ممکن شد، زمانی که مدل سیاره ای هسته ای اتم توسعه یافت (به اتم مراجعه کنید) و مشخص شد که شماره سریال یک عنصر در جدول تناوبی از نظر عددی برابر با بار هسته آن است. اتم در نتیجه، فرمول فیزیکی قانون تناوبی ممکن شد: "خواص عناصر و مواد ساده و پیچیده ای که آنها تشکیل می دهند به طور دوره ای به بزرگی بارهای هسته (Z) اتم های آنها وابسته است." امروزه نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. ماهیت قانون تناوبی را می توان به عبارت دیگر بیان کرد: "پیکربندی لایه های الکترونی بیرونی اتم ها به صورت دوره ای با افزایش Z تکرار می شوند". این نوعی فرمول بندی "الکترونیکی" قانون است.

یکی از ویژگی های اساسی قانون تناوبی این است که بر خلاف برخی دیگر از قوانین بنیادی طبیعت (مثلا قانون گرانش جهانی یا قانون هم ارزی جرم و انرژی)، بیان کمی ندارد، یعنی نمی تواند. به شکل هر یک یا یک فرمول یا معادله ریاضی نوشته شود. در همین حال، خود مندلیف و سایر دانشمندان سعی کردند به دنبال بیان ریاضی قانون باشند. در قالب فرمول ها و معادلات، الگوهای مختلف ساخت پیکربندی های الکترونیکی اتم ها را می توان بسته به مقادیر اعداد کوانتومی اصلی و مداری به صورت کمی بیان کرد. در مورد قانون تناوبی، بازتاب گرافیکی واضحی در قالب یک سیستم تناوبی از عناصر شیمیایی دارد که عمدتاً با انواع مختلف جداول نشان داده شده است.

قانون تناوبی یک قانون جهانی برای کل کیهان است و هر جا که ساختارهای مادی از نوع اتمی وجود داشته باشد خود را نشان می دهد. با این حال، این تنها پیکربندی اتم ها نیست که به طور دوره ای با افزایش Z تغییر می کند. معلوم شد که ساختار و خواص هسته‌های اتمی نیز به‌طور دوره‌ای تغییر می‌کند، اگرچه ماهیت تغییر دوره‌ای در اینجا بسیار پیچیده‌تر از مورد اتم‌ها است: در هسته‌ها تشکیل منظم پوسته‌های پروتون و نوترون وجود دارد. هسته هایی که این پوسته ها در آنها پر شده اند (دارای 2، 8، 20، 50، 82، 126 پروتون یا نوترون هستند) "جادو" نامیده می شوند و به نوعی مرز دوره های سیستم تناوبی هسته های اتمی محسوب می شوند.