Periodisk lag Mendeleevs periodiska system av element. Mendeleevs periodiska lag

UPPTÄCKT AV DEN PERIODISKA LAGEN

Den periodiska lagen upptäcktes av D.I. Mendeleev när han arbetade med texten i läroboken "Fundamentals of Chemistry", när han stötte på svårigheter med att systematisera faktamaterialet. I mitten av februari 1869, när han funderade över strukturen i läroboken, kom forskaren gradvis till slutsatsen att egenskaperna hos enkla ämnen och atommassorna av element är förbundna med ett visst mönster.

Upptäckten av det periodiska systemet för grundämnen gjordes inte av en slump; det var resultatet av ett enormt arbete, långt och mödosamt arbete, som tillbringades av Dmitry Ivanovich själv och många kemister bland hans föregångare och samtida. "När jag började slutföra min klassificering av elementen, skrev jag på separata kort varje element och dess sammansättningar, och sedan, ordnade dem i ordningen av grupper och serier, fick jag den första visuella tabellen av den periodiska lagen. Men detta var bara slutackordet, resultatet av allt tidigare arbete...” sa vetenskapsmannen. Mendeleev betonade att hans upptäckt var resultatet av tjugo års tänkande om sambanden mellan element, tänkande om förhållanden mellan element från alla håll.

Den 17 februari (1 mars) färdigställdes manuskriptet till artikeln, innehållande en tabell med titeln "An Experiment on a System of Elements Based on Their Atomic Weights and Chemical Similarities", och skickades till pressen med anteckningar för sättare och datum "17 februari 1869." Tillkännagivandet av Mendeleevs upptäckt gjordes av redaktören för Russian Chemical Society, professor N.A. Menshutkin, vid ett möte i sällskapet den 22 februari (6 mars 1869. Mendeleev själv var inte närvarande vid mötet, eftersom vid den tiden, på instruktioner från Free Economic Society undersökte han Tverskaya-ostfabrikerna och Novgorod-provinserna.

I den första versionen av systemet arrangerades elementen av forskaren i nitton horisontella rader och sex vertikala kolumner. Den 17 februari (1 mars) var upptäckten av den periodiska lagen på intet sätt fullbordad utan började först. Dmitry Ivanovich fortsatte sin utveckling och fördjupning i nästan tre år till. År 1870 publicerade Mendeleev den andra versionen av systemet i "Fundamentals of Chemistry" ("Natural System of Elements"): horisontella kolumner av analoga element förvandlades till åtta vertikalt arrangerade grupper; de sex vertikala kolumnerna i den första versionen blev perioder som började med alkalimetall och slutade med halogen. Varje period delades upp i två serier; element av olika serier som ingår i gruppen bildade undergrupper.

Kärnan i Mendeleevs upptäckt var att med en ökning av atommassan av kemiska element förändras deras egenskaper inte monotont, utan periodiskt. Efter ett visst antal grundämnen med olika egenskaper, ordnade i ökande atomvikt, börjar egenskaperna upprepas. Skillnaden mellan Mendeleevs arbete och hans föregångares arbete var att Mendeleev inte hade en grund för att klassificera element, utan två - atommassa och kemisk likhet. För att periodiciteten skulle kunna observeras fullt ut, korrigerade Mendeleev atommassorna för vissa element, placerade flera element i sitt system i strid med de accepterade idéerna vid den tiden om deras likhet med andra, och lämnade tomma celler i tabellen där element ännu inte upptäckts borde ha placerats.

År 1871, baserat på dessa verk, formulerade Mendeleev den periodiska lagen, vars form förbättrades något med tiden.

Grundämnenas periodiska system hade ett stort inflytande på den efterföljande utvecklingen av kemin. Det var inte bara den första naturliga klassificeringen av kemiska grundämnen, som visar att de bildar ett harmoniskt system och står i nära anslutning till varandra, utan det var också ett kraftfullt verktyg för vidare forskning. Vid den tidpunkt då Mendeleev sammanställde sin tabell utifrån den periodiska lag han upptäckte, var många grundämnen fortfarande okända. Mendeleev var inte bara övertygad om att det måste finnas ännu okända element som skulle fylla dessa utrymmen, utan han förutspådde också i förväg egenskaperna hos sådana element baserat på deras position bland andra element i det periodiska systemet. Under de kommande 15 åren bekräftades Mendeleevs förutsägelser briljant; alla tre förväntade grundämnen upptäcktes (Ga, Sc, Ge), vilket var den periodiska lagens största triumf.

DI. Mendeleev skickade in manuskriptet "Erfarenhet av ett system av element baserat på deras atomvikt och kemiska likhet" // Presidential Library // Day in History http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

RYSKA KEMISKA SAMHÄLLET

The Russian Chemical Society är en vetenskaplig organisation som grundades vid St. Petersburgs universitet 1868 och var en frivillig sammanslutning av ryska kemister.

Behovet av att skapa sällskapet tillkännagavs vid den första kongressen för ryska naturforskare och läkare, som hölls i St. Petersburg i slutet av december 1867 - början av januari 1868. På kongressen tillkännagavs beslutet från deltagarna i den kemiska sektionen :

"Kemiska sektionen uttryckte en enhällig önskan att förenas i Chemical Society för kommunikationen av de redan etablerade styrkorna av ryska kemister. Sektionen tror att detta sällskap kommer att ha medlemmar i alla städer i Ryssland, och att dess publicering kommer att omfatta verk av alla ryska kemister, publicerade på ryska."

Vid denna tidpunkt hade kemiska föreningar redan etablerats i flera europeiska länder: London Chemical Society (1841), French Chemical Society (1857), German Chemical Society (1867); American Chemical Society grundades 1876.

Den ryska kemiska föreningens stadga, sammanställd huvudsakligen av D.I. Mendeleev, godkändes av ministeriet för offentlig utbildning den 26 oktober 1868, och sällskapets första möte ägde rum den 6 november 1868. Till en början omfattade det 35 kemister från St. Petersburg, Kazan, Moskva, Warszawa, Kiev, Kharkov och Odessa. N. N. Zinin blev den första presidenten för det ryska kultursällskapet, och N. A. Menshutkin blev sekreterare. Medlemmar i samhället betalade medlemsavgifter (10 rubel per år), nya medlemmar antogs endast på rekommendation av tre befintliga. Under det första året av sin existens växte RCS från 35 till 60 medlemmar och fortsatte att växa smidigt under efterföljande år (129 år 1879, 237 år 1889, 293 år 1899, 364 år 1909, 565 år 1917).

1869 förvärvade det ryska kemisamfundet sitt eget tryckta organ - Journal of the Russian Chemical Society (ZHRKhO); Tidningen utkom 9 gånger per år (månadsvis, förutom sommarmånaderna). Redaktören för ZhRKhO från 1869 till 1900 var N. A. Menshutkin, och från 1901 till 1930 - A. E. Favorsky.

1878 slogs det ryska kemiska sällskapet samman med det ryska fysikaliska sällskapet (grundat 1872) för att bilda det ryska fysikalisk-kemiska sällskapet. De första presidenterna för Russian Federal Chemical Society var A. M. Butlerov (1878–1882) och D. I. Mendeleev (1883–1887). I samband med enandet 1879 (från 11:e volymen) döptes "Journal of the Russian Chemical Society" om till "Journal of the Russian Physico-Chemical Society". Utgivningsfrekvensen var 10 nummer per år; Tidningen bestod av två delar – kemisk (ZhRKhO) och fysikalisk (ZhRFO).

Många verk av klassiker från rysk kemi publicerades för första gången på ZhRKhO-sidorna. Vi kan särskilt notera D. I. Mendeleevs arbete om skapandet och utvecklingen av det periodiska systemet för element och A. M. Butlerov, förknippat med utvecklingen av hans teori om strukturen hos organiska föreningar; forskning av N. A. Menshutkin, D. P. Konovalov, N. S. Kurnakov, L. A. Chugaev inom området oorganisk och fysikalisk kemi; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev och A. E. Arbuzov inom området organisk kemi. Under perioden 1869 till 1930 publicerades 5067 ursprungliga kemiska studier i ZhRKhO, sammanfattningar och översiktsartiklar om vissa frågor om kemi, och översättningar av de mest intressanta verken från utländska tidskrifter publicerades också.

RFCS blev grundaren av Mendeleev-kongresserna för allmän och tillämpad kemi; De tre första kongresserna hölls i S:t Petersburg 1907, 1911 och 1922. 1919 avbröts publiceringen av ZHRFKhO och återupptogs först 1924.

2.3. D.I.Mendeleevs periodiska lag.

Lagen upptäcktes och formulerades av D.I. Mendeleev: "Egenskaperna hos enkla kroppar, såväl som formerna och egenskaperna hos sammansättningar av element är periodiskt beroende av elementens atomvikter." Lagen skapades på grundval av en djupgående analys av egenskaperna hos grundämnen och deras föreningar. Enastående prestationer inom fysiken, främst utvecklingen av teorin om atomstruktur, gjorde det möjligt att avslöja den fysiska essensen av den periodiska lagen: periodiciteten i förändringar i egenskaperna hos kemiska element beror på en periodisk förändring i fyllningens natur av det yttre elektronskiktet med elektroner när antalet elektroner, bestämt av kärnans laddning, ökar. Laddningen är lika med grundämnets atomnummer i det periodiska systemet. Den moderna formuleringen av den periodiska lagen: "Egenskaperna hos elementen och de enkla och komplexa ämnen de bildar är periodvis beroende av laddningen av atomkärnan." Skapad av D.I. Mendeleev 1869-1871. Det periodiska systemet är en naturlig klassificering av element, en matematisk återspegling av den periodiska lagen.

Mendelejev var inte bara den första som exakt formulerade denna lag och presenterade dess innehåll i form av en tabell, som blev klassisk, utan också övergripande underbyggd den, visade dess enorma vetenskapliga betydelse, som en vägledande klassificeringsprincip och som ett kraftfullt verktyg för vetenskapliga forskning.

Den periodiska lagens fysiska betydelse. Det öppnades först efter att det upptäcktes att laddningen av kärnan i en atom ökar när man flyttar från ett kemiskt element till ett angränsande (i det periodiska systemet) med en enhet av elementär laddning. Numeriskt är kärnans laddning lika med atomnumret (atomnummer Z) för motsvarande element i det periodiska systemet, det vill säga antalet protoner i kärnan, i sin tur lika med antalet elektroner i motsvarande neutrala atom. Atomers kemiska egenskaper bestäms av strukturen hos deras yttre elektronskal, som periodiskt förändras med ökande kärnladdning, och därför är den periodiska lagen baserad på idén om en förändring av kärnans laddning. atomer och inte grundämnenas atommassa. En tydlig illustration av den periodiska lagen är kurvorna för periodiska förändringar i vissa fysikaliska storheter (joniseringspotentialer, atomradier, atomvolymer) beroende på Z. Det finns inget generellt matematiskt uttryck för den periodiska lagen. Den periodiska lagen har en enorm naturvetenskaplig och filosofisk betydelse. Det gjorde det möjligt att betrakta alla element i deras ömsesidiga samband och förutsäga egenskaperna hos okända element. Tack vare den periodiska lagen har många vetenskapliga sökningar (till exempel inom området för att studera materiens struktur - inom kemi, fysik, geokemi, kosmokemi, astrofysik) blivit målmedvetna. Den periodiska lagen är en tydlig manifestation av dialektikens allmänna lagar, i synnerhet lagen om kvantitets övergång till kvalitet.

Det fysiska utvecklingsstadiet för den periodiska lagen kan i sin tur delas in i flera stadier:

1. Fastställande av atomens delbarhet baserat på upptäckten av elektronen och radioaktivitet (1896-1897);

2. Utveckling av modeller för atomstruktur (1911-1913);

3. Upptäckt och utveckling av isotopsystemet (1913);

4. Upptäckten av Moseleys lag (1913), som gör det möjligt att experimentellt bestämma kärnladdningen och grundämnesnumret i det periodiska systemet;

5. Utveckling av teorin om det periodiska systemet baserad på idéer om strukturen hos atomernas elektroniska skal (1921-1925);

6. Skapande av kvantteorin för det periodiska systemet (1926-1932).

2.4. Förutsäga förekomsten av okända element.

Det viktigaste i upptäckten av den periodiska lagen är förutsägelsen om förekomsten av kemiska grundämnen som ännu inte har upptäckts. Under aluminium Al lämnade Mendeleev en plats för sin analoga "eka-aluminium", under bor B - för "eca-bor" och under kisel Si - för "eca-kisel". Detta är vad Mendeleev kallade de ännu oupptäckta kemiska grundämnena. Han gav dem till och med symbolerna El, Eb och Es.

Angående elementet "exasilicon" skrev Mendeleev: "Det verkar för mig att den mest intressanta av de otvivelaktigt saknade metallerna kommer att vara den som tillhör IV-gruppen av kolanaloger, nämligen till III-raden. Detta kommer att vara metallen omedelbart efter kisel, och låt oss därför kalla det ekasilicium." Detta ännu inte upptäckta element var faktiskt tänkt att bli ett slags "lås" som förbinder två typiska icke-metaller - kol C och kisel Si - med två typiska metaller - tenn Sn och bly Pb.

Sedan förutspådde han existensen av ytterligare åtta grundämnen, inklusive "dwitellurium" - polonium (upptäckt 1898), "ekajod" - astatin (upptäckt 1942-1943), "dimangan" - teknetium (upptäckt 1937) , "ecacesia" - Frankrike (öppnade 1939)

1875 upptäckte den franske kemisten Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran "eka-aluminium" som förutspåtts av Mendeleev i mineralet wurtzite - zinksulfid ZnS - och döpte det till gallium Ga (det latinska namnet för Frankrike är "Gallia") för att hedra hans hemland.

Mendeleev förutspådde noggrant egenskaperna hos eka-aluminium: dess atommassa, metallens densitet, formeln för El 2 O 3-oxid, ElCl 3-klorid, El 2 (SO 4) 3-sulfat. Efter upptäckten av gallium började dessa formler att skrivas som Ga 2 O 3, GaCl 3 och Ga 2 (SO 4) 3. Mendeleev förutspådde att det skulle vara en mycket smältbar metall, och faktiskt, smältpunkten för gallium visade sig vara lika med 29,8 o C. När det gäller smältbarhet är gallium näst efter kvicksilver Hg och cesium Cs.

Medelhalten av gallium i jordskorpan är relativt hög, 1,5-10-30 viktprocent, vilket är lika med innehållet av bly och molybden. Gallium är ett typiskt spårämne. Det enda galliummineralet är galdit CuGaS2, vilket är mycket sällsynt. Gallium är stabilt i luft vid vanliga temperaturer. Över 260°C observeras långsam oxidation i torrt syre (oxidfilmen skyddar metallen). Gallium löses långsamt i svavelsyra och saltsyra, snabbt i fluorvätesyra och är stabilt i kyla i salpetersyra. Gallium löses långsamt i heta alkalilösningar. Klor och brom reagerar med gallium i kyla, jod - vid upphettning. Smält gallium vid temperaturer över 300° C interagerar med alla strukturella metaller och legeringar. Ett utmärkande drag för Gallium är det stora intervallet för flytande tillstånd (2200° C) och lågt ångtryck vid temperaturer upp till 1100-1200° C. Geokemi Gallium är nära besläktad med aluminiums geokemi, vilket beror på likheten mellan deras fysikalisk-kemiska egenskaper. Huvuddelen av gallium i litosfären finns i aluminiummineraler. Galliumhalten i bauxit och nefelin varierar från 0,002 till 0,01 %. Ökade koncentrationer av gallium observeras också i sphaleriter (0,01-0,02%), i stenkol (tillsammans med germanium) och även i vissa järnmalmer. Gallium har ännu inte någon utbredd industriell användning. Den potentiella omfattningen av biproduktproduktion av gallium i aluminiumproduktion överstiger fortfarande avsevärt efterfrågan på metallen.

Den mest lovande tillämpningen av gallium är i form av kemiska föreningar som GaAs, GaP, GaSb, som har halvledaregenskaper. De kan användas i högtemperaturlikriktare och transistorer, solbatterier och andra enheter där den fotoelektriska effekten i det blockerande lagret kan användas, samt i infraröd strålningsmottagare. Gallium kan användas för att göra optiska speglar som är mycket reflekterande. En legering av aluminium med gallium har föreslagits istället för kvicksilver som katod för ultravioletta strålningslampor som används inom medicin. Det föreslås att flytande gallium och dess legeringar används för tillverkning av högtemperaturtermometrar (600-1300 ° C) och tryckmätare. Av intresse är användningen av gallium och dess legeringar som flytande kylmedel i kraftkraftsreaktorer (detta hämmas av den aktiva interaktionen av gallium vid driftstemperaturer med strukturmaterial; den eutektiska Ga-Zn-Sn-legeringen har en mindre korrosiv effekt än ren Gallium).

År 1879 upptäckte den svenske kemisten Lars Nilsson scandium, förutspått av Mendeleev som ecaboron Eb. Nilsson skrev: "Det råder ingen tvekan om att ecaboron har upptäckts i skandium... Detta bekräftar tydligt den ryske kemistens överväganden, som inte bara gjorde det möjligt att förutsäga förekomsten av skandium och gallium, utan också att förutse deras viktigaste fastigheter i förväg." Scandium fick sitt namn för att hedra Nilssons hemland Skandinavien, och han upptäckte det i det komplexa mineralet gadolinit, som har sammansättningen Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2. Medelhalten av skandium i jordskorpan (clarke) är 2,2-10-3 viktprocent. Skandinahalten i bergarter varierar: i ultrabasiska bergarter 5-10-4, i basiska bergarter 2,4-10-3, i mellanbergarter 2,5-10-4, i graniter och syeniter 3,10-4; i sedimentära bergarter (1-1,3).10-4. Scandium är koncentrerat i jordskorpan som ett resultat av magmatiska, hydrotermiska och supergena (yt-) processer. Två av Scandiums egna mineral är kända - tortveitit och sterrettit; de är extremt sällsynta. Scandium är en mjuk metall, i sitt rena tillstånd kan den lätt bearbetas - smidd, rullad, stämplad. Omfattningen av användningen av scandium är mycket begränsad. Scandiumoxid används för att tillverka ferriter för minneselement i höghastighetsdatorer. Radioactive 46Sc används i neutronaktiveringsanalys och inom medicin. Scandiumlegeringar, som har en låg densitet och hög smältpunkt, är lovande som konstruktionsmaterial i raket- och flygplanskonstruktioner, och ett antal skandiumföreningar kan användas vid tillverkning av fosfor, oxidkatoder, i glas- och keramikproduktion, i kemisk industri (som katalysatorer) och andra områden. 1886 upptäckte en professor vid gruvakademin i Freiburg, den tyske kemisten Clemens Winkler, medan han analyserade det sällsynta mineralet argyrodite med sammansättningen Ag 8 GeS 6, ett annat grundämne som förutspåtts av Mendeleev. Winkler döpte grundämnet han upptäckte germanium till Ge för att hedra sitt hemland, men av någon anledning orsakade detta skarpa invändningar från vissa kemister. De började anklaga Winkler för nationalism, för att tillägna sig upptäckten som gjorts av Mendeleev, som redan hade gett elementet namnet "ekasilicium" och symbolen Es. Avskräckt vände Winkler sig till Dmitry Ivanovich själv för råd. Han förklarade att det var upptäckaren av det nya elementet som skulle ge det ett namn. Den totala halten germanium i jordskorpan är 7,10-4 viktprocent, det vill säga mer än till exempel antimon, silver, vismut. Men germaniums egna mineraler är extremt sällsynta. Nästan alla är sulfosalter: germanit Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, argyrodite Ag8GeS6, konfieldit Ag8(Sn, Ce) S6, etc. Huvuddelen av germanium är utspridda i stora mängder i jordskorpans bergarter och mineraler: i sulfidmalmer av icke-järnmetaller, i järnmalmer, i vissa oxidmineral (kromit, magnetit, rutil etc.), i graniter, diabaser och basalter. Dessutom finns germanium i nästan alla silikater, i vissa kol- och oljefyndigheter. Germanium är ett av de mest värdefulla materialen inom modern halvledarteknik. Den används för att tillverka dioder, trioder, kristalldetektorer och effektlikriktare. Monokristallint germanium används också i dosimetriska instrument och enheter som mäter styrkan hos konstanta och alternerande magnetfält. Ett viktigt användningsområde för germanium är infraröd teknik, särskilt produktionen av infraröda strålningsdetektorer som arbetar i området 8-14 mikron. Många legeringar som innehåller germanium, GeO2-baserade glas och andra germaniumföreningar är lovande för praktisk användning.

Mendeleev kunde inte förutsäga förekomsten av en grupp ädelgaser, och till en början hittade de ingen plats i det periodiska systemet.

Upptäckten av argon Ar av de engelska forskarna W. Ramsay och J. Rayleigh 1894 orsakade omedelbart heta diskussioner och tvivel om den periodiska lagen och det periodiska systemet för grundämnen. Mendeleev ansåg ursprungligen argon som en allotrop modifiering av kväve och först år 1900, under trycket av oföränderliga fakta, gick han med på närvaron av en "noll" grupp av kemiska element i det periodiska systemet, som var ockuperat av andra ädelgaser upptäckta efter argon. Nu är denna grupp känd som VIIIA.

1905 skrev Mendeleev: "Tydligen hotar framtiden inte den periodiska lagen med förstörelse, utan lovar bara överbyggnader och utveckling, även om de som ryssar ville radera mig, särskilt tyskarna."

Upptäckten av den periodiska lagen påskyndade utvecklingen av kemi och upptäckten av nya kemiska grundämnen.

Lyceumexamen, vid vilken gamle Derzhavin välsignade den unge Pushkin. Mätarens roll råkade spelas av akademikern Yu.F. Fritzsche, en berömd specialist inom organisk kemi. Kandidatens avhandling D.I. Mendeleev tog examen från Main Pedagogical Institute 1855. Hans avhandling "Isomorfism i samband med andra relationer av kristallin form till komposition" blev hans första stora vetenskapliga...

Främst på frågan om kapilläritet och ytspänning av vätskor, och tillbringade sina fritidstimmar i kretsen av unga ryska vetenskapsmän: S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodin m.fl.. 1861 återvände Mendeleev till S:t Petersburg, där han återupptog att föreläsa om organisk kemi vid universitetet och gav ut en lärobok, anmärkningsvärd för den tiden: "Organic Chemistry", i...

Egenskaperna hos kemiska element och deras föreningar är periodiskt beroende av storleken på laddningen av kärnorna i deras atomer, uttryckt i den periodiska repeterbarheten av strukturen hos det yttre valenselektronskalet.
Och nu, mer än 130 år efter upptäckten av den periodiska lagen, kan vi återvända till orden av Dmitry Ivanovich, tagna som mottot för vår lektion: "För den periodiska lagen hotar inte framtiden förstörelse, utan bara överbyggnad och utveckling utlovas.” Hur många kemiska grundämnen har upptäckts hittills? Och detta är långt ifrån gränsen.

En grafisk representation av den periodiska lagen är det periodiska systemet av kemiska grundämnen. Detta är en kort sammanfattning av hela kemin av grundämnen och deras föreningar.

Förändringar i egenskaper i det periodiska systemet med ökande atomvikter under perioden (från vänster till höger):

1. Metalliska egenskaper försämras

2. Icke-metalliska egenskaper ökar

3. Egenskaperna hos högre oxider och hydroxider ändras från basiska till amfotera till sura.

4. Valensen av element i formlerna för högre oxider ökar från I till VII, och i formlerna för flyktiga väteföreningar minskar den från IV till I.

Grundläggande principer för att konstruera det periodiska systemet.

Grundläggande principer för att konstruera det periodiska systemet. Jämförelse tecken	D.I.Mendeleev	Nuvarande tillstånd
1. Hur fastställs sekvensen av element efter siffror? (Vad är grunden för p.s.?) 2. Principen om att kombinera element till grupper. 3. Principen att kombinera element till perioder.	Grundämnena är ordnade i ordning efter ökande relativa atommassor. Det finns undantag från detta. Kvalitativt tecken. Likheten mellan egenskaperna hos enkla ämnen och komplexa ämnen av samma typ. En samling av grundämnen när deras relativa atommassa ökar från en alkalimetall till en annan.	Grundämnen är ordnade enligt den ökande laddningen av kärnorna i deras atomer. Det finns inga undantag. Kvantitativt tecken. Likhet i strukturen på det yttre skalet. Den periodiska repeterbarheten av strukturen hos det yttre skalet bestämmer likheten mellan kemiska egenskaper. Varje ny period börjar med uppkomsten av ett nytt elektronlager med en elektron. Och det här är alltid en alkalimetall.

En grafisk representation av den periodiska lagen är det periodiska systemet. Den innehåller 7 perioder och 8 grupper.

1. Serienummer för ett kemiskt element- numret som ges till elementet när det numreras. Visar det totala antalet elektroner i en atom och antalet protoner i kärnan, bestämmer laddningen av kärnan i en atom i ett givet kemiskt element.

2. Period– kemiska grundämnen ordnade i rad (endast 7 perioder). Perioden bestämmer antalet energinivåer i en atom.

Små perioder (1 – 3) inkluderar endast s- och p-element (element i huvudundergrupperna) och består av en rad; stora (4 – 7) inkluderar inte bara s- och p-element (element i huvudundergrupperna), utan även d- och f-element (element i de sekundära undergrupperna) och består av två linjer.

3. Grupper– kemiska grundämnen ordnade i en kolumn (det finns bara 8 grupper). Gruppen bestämmer antalet externa nivåelektroner för element i huvudundergrupperna, såväl som antalet valenselektroner i en atom av ett kemiskt element.

Huvudundergrupp (A)– omfattar inslag av stora och små perioder (endast s- och p-element).

Sidoundergrupp (B)– inkluderar element av endast stora perioder (endast d- eller f-element).

Den berömde ryske vetenskapsmannen Dmitrij Ivanovitj Mendelejev formulerade den periodiska lagen redan på 1800-talet, som hade ett exceptionellt stort inflytande på utvecklingen av fysik, kemi och vetenskap i allmänhet. Men sedan dess har motsvarande koncept genomgått ett antal förändringar. Vad är dem?

Mendeleevs periodiska lag: ursprunglig formulering

År 1871 föreslog D.I. Mendeleev för det vetenskapliga samfundet en grundläggande formulering enligt vilken egenskaperna hos enkla kroppar, sammansättningar av element (liksom deras former), som ett resultat - och egenskaperna hos de kroppar som bildas av dem (enkla och komplexa) ) bör anses vara i periodiskt beroende av deras atomviktsindikatorer.

Denna formulering publicerades i författarens artikel av D. I. Mendeleev "Periodic validity of chemical elements." Motsvarande publikation föregicks av mycket arbete av forskaren inom området forskning av fysikaliska och kemiska processer. År 1869 dök nyheter upp i det ryska forskarsamhället om upptäckten av D. I. Mendeleev av den periodiska lagen om kemiska grundämnen. Snart publicerades en lärobok, i vilken en av de första versionerna av det berömda periodiska systemet publicerades.

D. I. Mendeleev var den första som introducerade termen "periodisk lag" för allmänheten 1870, i en av sina vetenskapliga artiklar. I detta material påpekade forskaren det faktum att det fortfarande finns oupptäckta kemiska element. Mendeleev motiverade detta med det faktum att egenskaperna hos varje enskilt kemiskt element ligger mellan egenskaperna hos de som gränsar till det på det periodiska systemet. Och både i gruppen och i perioden. Det vill säga egenskaperna hos ett element ligger mellan egenskaperna hos element som ligger högre och lägre i tabellen i förhållande till det, såväl som de som ligger till höger och vänster.

Det periodiska systemet har blivit ett unikt resultat av vetenskapligt arbete. Dessutom låg den grundläggande nyheten i Mendeleevs koncept i det faktum att han för det första förklarade mönstren i förhållandena mellan atommassorna av kemiska grundämnen, och för det andra bjöd han in forskargemenskapen att betrakta dessa mönster som en naturlag. .

Inom några år efter publiceringen av Mendeleevs periodiska lag upptäcktes kemiska grundämnen som var okända vid tidpunkten för publiceringen av motsvarande koncept, men som förutspås av vetenskapsmannen. Gallium upptäcktes 1875. 1879 - scandium, 1886 - germanium. Mendeleevs periodiska lag har blivit kemins obestridliga teoretiska grund.

Modern formulering av den periodiska lagen

När kemi och fysik utvecklades utvecklades D.I. Mendeleevs koncept. Sålunda, i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet, kunde forskare förklara den fysiska betydelsen av ett eller annat atomnummer för ett kemiskt element. Senare utvecklade forskare en modell av förändringar i den elektroniska strukturen hos atomer i samband med en ökning av kärnladdningarna hos motsvarande atomer.

Nu är formuleringen av den periodiska lagen - med hänsyn till ovanstående och andra upptäckter av forskare - något annorlunda än den som föreslagits av D. I. Mendeleev. I enlighet med det kännetecknas egenskaperna hos element, såväl som de ämnen de bildar (liksom deras former) av ett periodiskt beroende av laddningarna av kärnorna hos atomerna i motsvarande element.

Jämförelse

Huvudskillnaden mellan den klassiska formuleringen av Mendeleevs periodiska lag och den moderna är att den initiala tolkningen av motsvarande vetenskapliga lag antar beroendet av egenskaperna hos element och de föreningar de bildar på deras atomvikter. Den moderna tolkningen förutsätter också att det finns ett liknande beroende - men förutbestämt av laddningen av kärnorna av atomer av kemiska element. På ett eller annat sätt kom forskare fram till den andra formuleringen genom att utveckla den första genom mödosamt arbete under lång tid.

Efter att ha bestämt vad skillnaden är mellan den klassiska och moderna formuleringen av Mendeleevs periodiska lag, kommer vi att återspegla slutsatserna i tabellen.

Den periodiska lagen för kemiska element är en grundläggande naturlag som fastställer periodiciteten för förändringar i egenskaperna hos kemiska element när laddningarna av kärnorna i deras atomer ökar. Datumet för upptäckten av lagen anses vara den 1 mars (17 februari, gammal stil) 1869, när D. I. Mendeleev fullbordade utvecklingen av "Erfarenhet av ett system av element baserat på deras atomvikt och kemiska likhet." Forskaren använde först termen "periodisk lag" ("periodicitetslagen") i slutet av 1870. Enligt Mendeleev bidrog "tre typer av data" till upptäckten av den periodiska lagen. För det första, närvaron av ett tillräckligt stort antal kända element (63); för det andra tillfredsställande kunskap om egenskaperna hos de flesta av dem; för det tredje det faktum att många grundämnens atomvikter bestämdes med god noggrannhet, tack vare vilka kemiska grundämnen kunde ordnas i en naturlig serie efter ökningen av deras atomvikter. Mendelejev ansåg att det avgörande villkoret för upptäckten av lagen var jämförelsen av alla grundämnen efter deras atomvikter (tidigare jämfördes endast kemiskt lika grundämnen).

Den klassiska formuleringen av den periodiska lagen, som gavs av Mendeleev i juli 1871, sade: "Egenskaperna hos elementen, och därför egenskaperna hos de enkla och komplexa kroppar de bildar, är periodvis beroende av deras atomvikt." Denna formulering förblev i kraft i mer än 40 år, men den periodiska lagen förblev endast en faktaupplysning och hade ingen fysisk grund. Det blev möjligt först i mitten av 1910-talet, när den nukleära planetmodellen av atomen utvecklades (se Atom) och det fastställdes att serienumret för ett element i det periodiska systemet är numeriskt lika med laddningen av kärnan i dess atom. Som ett resultat blev den fysiska formuleringen av den periodiska lagen möjlig: "Egenskaperna hos element och de enkla och komplexa ämnen de bildar är periodiskt beroende av storleken på laddningarna i kärnorna (Z) i deras atomer." Det används fortfarande i stor utsträckning idag. Kärnan i den periodiska lagen kan uttryckas med andra ord: "Konfigurationerna av atomernas yttre elektronskal upprepas periodiskt när Z ökar"; Detta är en sorts "elektronisk" formulering av lagen.

Ett väsentligt inslag i den periodiska lagen är att den, till skillnad från vissa andra grundläggande naturlagar (till exempel lagen om universell gravitation eller lagen om ekvivalens mellan massa och energi), inte har ett kvantitativt uttryck, det vill säga den kan inte skrivas i form av någon eller en matematisk formel eller ekvation. Samtidigt försökte Mendeleev själv och andra vetenskapsmän leta efter ett matematiskt uttryck för lagen. I form av formler och ekvationer kan olika mönster för att konstruera elektroniska konfigurationer av atomer uttryckas kvantitativt beroende på värdena för de huvudsakliga och orbitala kvanttalen. När det gäller den periodiska lagen har den en tydlig grafisk reflektion i form av ett periodiskt system av kemiska grundämnen, representerat huvudsakligen av olika typer av tabeller.

Den periodiska lagen är en universell lag för hela universum, som manifesterar sig varhelst materiella strukturer av atomtyp existerar. Det är dock inte bara atomernas konfigurationer som periodvis ändras när Z ökar. Det visade sig att strukturen och egenskaperna hos atomkärnor också ändras periodiskt, även om själva karaktären av den periodiska förändringen här är mycket mer komplicerad än i fallet med atomer: i kärnorna finns en regelbunden bildning av proton- och neutronskal. Kärnor i vilka dessa skal är fyllda (de innehåller 2, 8, 20, 50, 82, 126 protoner eller neutroner) kallas "magi" och betraktas som ett slags gränser för perioderna i det periodiska systemet av atomkärnor.