Урок №57. Периодический закон Д. И. Менделеева

Еще
алхимики пытались найти закон природы, на основе которого можно было бы
систематизировать химические элементы. Но им недоставало надежных и подробных
сведений об элементах. К середине XIX в. знаний о химических элементах стало
достаточно, а число элементов возросло настолько, что в науке возникла
естественная потребность в их классификации. Первые попытки классификации
элементов на металлы и неметаллы оказались несостоятельными. Предшественники
Д.И.Менделеева (И. В. Деберейнер, Дж. А. Ньюлендс, Л. Ю. Мейер) многое сделали
для подготовки открытия периодического закона, но не смогли постичь истину.
Дмитрий Иванович установил связь между массой элементов и их свойствами.

Дмитрий
Иванович родился в г. Тобольске. Он был семнадцатым ребенком в семье. Закончив
в родном городе гимназию, Дмитрий Иванович поступил в Санкт-Петербурге в
Главный педагогический институт, после окончания которого с золотой медалью
уехал на два года в научную командировку за границу. После возвращения его
пригласили в Петербургский университет. Приступая к чтению лекций по химии,
Менделеев не нашел ничего, что можно было бы рекомендовать студентам в качестве
учебного пособия. И он решил написать новую книгу – «Основы химии».

Открытию
периодического закона предшествовало 15 лет напряженной работы. 1 марта 1869 г.
Дмитрий Иванович предполагал выехать из Петербурга в губернии по делам.

Периодический
закон был открыт на основе характеристики атома – относительной атомной массы.

Менделеев
расположил химические элементы в порядке возрастания их атомных масс и заметил,
что свойства элементов повторяются через определенный промежуток – период, Дмитрий
Иванович расположил периоды друг под другом, так, чтобы сходные элементы
располагались друг под другом – на одной вертикали, так была построена
периодическая система элементов.

1 марта
1869 г. Формулировка периодического закона Д.И. Менделеева.

Свойства простых веществ,
а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической
зависимости от величины атомных весов элементов.

К
сожалению, сторонников периодического закона сначала было очень мало, даже
среди русских ученых. Противников – много, особенно в Германии и Англии.
Открытие периодического закона – это блестящий образец научного предвидения: в
1870 г. Дмитрий Иванович предсказал существование трех еще неизвестных тогда
элементов, которые назвал экасилицием, экаалюминием и экабором. Он сумел
правильно предсказать и важнейшие свойства новых элементов. И вот через 5 лет,
в 1875 г., французский ученый П.Э. Лекок де Буабодран, ничего не знавший о
работах Дмитрия Ивановича, открыл новый металл, назвав его галлием. По ряду
свойств и способу открытия галлий совпадал с экаалюминием, предсказанным
Менделеевым. Но его вес оказался меньше предсказанного. Несмотря на это,
Дмитрий Иванович послал во Францию письмо, настаивая на своем предсказании.
Ученый мир был ошеломлен тем, что предсказание Менделеевым свойств экаалюминия оказалось
таким точным. С этого момента периодический закон начинает утверждаться в
химии.

В
1879
г. Л. Нильсон в Швеции открыл скандий, в котором воплотился
предсказанный Дмитрием Ивановичем экабор.

В
1886
г. К. Винклер в Германии открыл германий, который оказался экасилицием.

Но
гениальность Дмитрия Ивановича Менделеева и его открытия — не только эти
предсказания!

В
четырёх местах периодической системы Д. И. Менделеев расположил элементы не в
порядке возрастания атомных масс:

Ar – K,   Со
– Ni,    Te – I,    Th — Pa

Ещё
в конце 19 века Д.И. Менделеев писал, что, по-видимому, атом состоит из других
более мелких частиц. После его смерти в 1907 г. было доказано, что атом состоит
из элементарных частиц.  Теория строения атома подтвердила правоту Менделеева,
перестановки данных элементов не в соответствии с ростом атомных масс полностью
оправданы.

Современная
формулировка периодического закона:

Свойства химических
элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от величины
заряда ядер их атомов, выражающейся в периодической повторяемости структуры
внешней валентной электронной оболочки.

И
вот спустя более 130 лет после открытия периодического закона мы можем
вернуться к словам Дмитрия Ивановича, взятым в качестве девиза нашего урока:
«Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройка и
развитие обещаются». Сколько химических элементов открыто на данный момент? И
это далеко не предел.

Графическим
изображением периодического закона является периодическая система химических
элементов. Это краткий конспект всей химии элементов и их соединений.

Изменения
свойств в периодической системе с ростом величины атомных весов в периоде
(слева направо):

1.
Металлические свойства уменьшаются

2.
Неметаллические свойства возрастают

3.
Свойства высших оксидов и гидроксидов изменяются от основных через амфотерные к
кислотным.

4.
Валентность элементов в формулах высших оксидов возрастает от I до VII,
а в формулах летучих водородных соединений уменьшается от IV до I.

Основные принципы
построения периодической системы

Д.И Менделеев (видеофильм)

Периодический закон Д. И. Менделеева

Тренажёр №1 «Периодический закон и Периодическая система элементов Д.
И. Менделеева»

Тренажёр №2. «Закономерности изменения свойств атомов элементов в
периодах и группах Периодической системы элементов Д. И. Менделеева»

Тренажёр №3. «Периодический закон Д.И.Менделеева»

Рассказ в стихах об открытии периодического закона

Смотрите так же статью

Смотрите фильм Периодический
закон Менделеева

Формулировку периодического закона по Менделееву Д.И. и современную формулировку закона. Чем

Черные и цветные металлы, как полезные ископаемые входят в состав земной коры в виде руды. Установите соответствие между названиями металлов и его руд
…

ой.Углерод магнитный железник натрий поварная сольжелезо бокситалюминий алмаздам 100 баллов​

Помогите!!! Только честно!!!​

Объясните почему данные металлы используют в следующих целях. алюминий для окон а медь для проводов​

Объясните почему данные металлы используют в следующих целях. алюминий для окон а медь для проводов​

СРОЧНО ПОМОГИТЕ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТАproduct containing carbohydrates / Продукт, содержащий в себе углеводы *1 баллBreadMeatCheeseFishNutsProteins (fats,
…

carbohydrates) + oxygen = carbon dioxide + water + energy. Which process does this equation correspond to? / Белки (жиры, углеводы) + кислород = углекислый газ + вода + энергия. Какому процессу соответствует данное уравнение? *1 баллDigestionCombustionPhotosynthesisRespirationOxygen cycleWhat metals have been used by man since ancient times? / Какие металлы использовались человеком с древних времен? *1 баллFe, CaAu, Ag, CuK, NaK, Na, CaAl, FeWhat are the metals that occur naturally in the form of salts? / Назовите металлы, которые встречаются в природе в виде солей? *1 баллSi, PtAl, FeNa, KAg, AuCu, WChoose the correct statements:1) Carbon is the main element of all organic compounds.2) Proteins, carbohydrates, fats play an important role in the human body.3) All important organic compounds in the human body contain phosphorus / Выберите верные утверждения:1) Углерод — основной элемент всех органических соединений.2) Белки, углеводы, жиры выполняют важную роль в организме человека.3) Все важные органические соединения в организме человека содержат фосфор *1 балл1,2,311,21,32,3Select a row containing only macronutrients / Выберите ряд, содержащий только макроэлементы *1 баллMg, K, Na, Zn, I, FCa, P, Mg, K, Na, ClFe, Mn, P, sZn, I, Na, Cl, MgFe, Cu, Mn, Zn, I, F, CrSelect a row containing only micronutrients / Выберите ряд, содержащий только микроэлементы *1 баллMg, K, Na, Zn, I, FCa, P, Mg, K, Na, ClFe, Mn, P, sZn, I, Na, Cl, MgFe, Cu, Mn, Zn, I, F, CrSubstances that are the building blocks of the body? / Вещества, являющиеся строительным материалом организма? *1 баллProteinsCarbohydratesFatsMacronutrientsVitaminsStarch turns purple when interacting with this substance … / Крахмал окрашивается в фиолетовый цвет при взаимодействии с этим веществом … *1 баллIodineChlorineSulfurPotassiumEgg whiteMinerals and rocks containing metals or their compounds / Минералы и горные породы, содержащие металлы или их соединения *1 баллNon-ferrous metalsEarth’s crustSedimentary rocksOreNuggets​

Объясните, как влияют процессы «горение» и «фотосинтез» на процентное содержание оксида углерода (IV) в атмосфере.

Запишите уравнение реакции нейтрализации между гидроксидом магния и соляной кислотой ирасставьте коэффициенты.​

помогите пж;!!!!!!!!!​

Назовите вещества, с которым может прореагировать оксид кальция (CaO)Верных ответов: 3h3OHCNaciMgoSO2NaOH​

Выберите верное утверждение,Верных ответов: 2Кислотные оксиды образуют кислоты приВзаимодействии с водойКислоты-состоят из атомов водорода и кислотног
…

оостаткаОснования- состоят из атомов металла иКислотных остатковОксиды — бинарные соединения, состоящие из 2элементов, один из которых углерод​

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

https://ria.ru/20190129/1550014194.html

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева)

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация. РИА Новости, 29.01.2019

2019-01-29T04:51

2019-01-29T04:51

2019-01-29T04:51

справки

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/99408/72/994087230_0:105:2000:1230_1920x0_80_0_0_b528d261d40438ab5524fc6ad7f580a3.jpg

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация. Является табличным представлением периодического закона, открытого Дмитрием Менделеевым. Современная формулировка этого закона звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.Прообразом Периодической системы химических элементов служит таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходств», составленная Менделеевым в 1869 году. По мере совершенствования этой таблицы он развил представления о периодах и группах элементов и о месте каждого элемента в системе. В 1871 году в книге «Основы химии» Менделеевым была включена «Естественная система элементов Д. Менделеева» – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов. Современная Периодическая система химических элементов включает 118 элементов. За последние 50 лет таблица Менделеева пополнилась семнадцатью новыми элементами (102-118). Девять из них были впервые получены в российском Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Последнее добавление в таблицу Менделеева было сделано в 2016 году, она пополнилась четырьмя элементами с 113, 115, 117 и 118 атомными номерами, которые соответственно были названы нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Сейчас в крупнейших ядерно-физических центрах мира фактически начаты работы по синтезу 119-го, 120-го и 121-го элементов, которые назвали «большой гонкой».Опубликовано свыше 500 вариантов Периодической системы химических элементов, что связано с попытками поиска решения некоторых частных проблем ее структуры. Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная (разрабатывалась Дмитрием Менделеевым, усовершенствована в 1905 году Альфредом Вернером). Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп.Номер группы элементов короткого варианта таблицы Менделеева соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длинном варианте таблицы номер группы в большей мере формален. Группы короткого варианта включают главную (а) и побочную (б) подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы (группа 1 длинной формы таблицы), щелочно­земельные металлы (группа 2), халькогены (группа 16), галогены (группа 17), благородные газы (группа 18). В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы.Первый период содержит два элемента – водород и гелий. Второй и третий периоды (литий – неон; натрий – аргон) содержат по восемь элементов. Четвертый (калий – криптон) и пятый (рубидий – ксенон) периоды содержат по 18 элементов. Шестой период (цезий – радон) содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – лантаноиды.Седьмой период (франций – оганесон), подобно шестому, содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – актиноиды. Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.Периодическая система химических элементов сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многих естественнонаучных дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, способствовала формулировке современного понятия «химический элемент» и уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С периодической системой связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. Периодическая система – важнейшая основа неорганической химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов. Периодическая система – научная база преподавания общей и неорганической химии, а также некоторых разделов атомной физики.По решению ООН 2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов.Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn23.img.ria.ru/images/99408/72/994087230_112:0:1889:1333_1920x0_80_0_0_597a34ca28aa89475eedcbd63e1a68a3.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

справки

Периодическая система химических элементов – упорядоченное множество химических элементов и их естественная классификация.

Является табличным представлением периодического закона, открытого Дмитрием Менделеевым. Современная формулировка этого закона звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.Прообразом Периодической системы химических элементов служит таблица «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходств», составленная Менделеевым в 1869 году. По мере совершенствования этой таблицы он развил представления о периодах и группах элементов и о месте каждого элемента в системе. В 1871 году в книге «Основы химии» Менделеевым была включена «Естественная система элементов Д. Менделеева» – первая классическая короткая форма Периодической системы химических элементов.
Современная Периодическая система химических элементов включает 118 элементов. За последние 50 лет таблица Менделеева пополнилась семнадцатью новыми элементами (102-118). Девять из них были впервые получены в российском Объединенном институте ядерных исследований в Дубне. Последнее добавление в таблицу Менделеева было сделано в 2016 году, она пополнилась четырьмя элементами с 113, 115, 117 и 118 атомными номерами, которые соответственно были названы нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Сейчас в крупнейших ядерно-физических центрах мира фактически начаты работы по синтезу 119-го, 120-го и 121-го элементов, которые назвали «большой гонкой».Опубликовано свыше 500 вариантов Периодической системы химических элементов, что связано с попытками поиска решения некоторых частных проблем ее структуры. Наиболее распространены две табличные формы: короткая и длинная (разрабатывалась Дмитрием Менделеевым, усовершенствована в 1905 году Альфредом Вернером).

Современная форма Периодической системы химических элементов (в 1989 году Международным союзом теоретической и прикладной химии рекомендована длинная форма таблицы) состоит из семи периодов (горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера) и 18 групп (вертикальных последовательностей элементов в соответствии с количеством валентных электронов), а короткая форма таблицы – из восьми групп.

Номер группы элементов короткого варианта таблицы Менделеева соответствует числу валентных электронов во внешней электронной оболочке атомов. В длинном варианте таблицы номер группы в большей мере формален. Группы короткого варианта включают главную (а) и побочную (б) подгруппы, в каждой из которых содержатся элементы, сходные по химическим свойствам. Элементы некоторых групп имеют собственные тривиальные названия: щелочные металлы (группа 1 длинной формы таблицы), щелочно­земельные металлы (группа 2), халькогены (группа 16), галогены (группа 17), благородные газы (группа 18).

В Периодической системе химических элементов для каждого элемента указывается его символ, название, порядковый номер и значение относительной атомной массы.

Первый период содержит два элемента – водород и гелий.

Второй и третий периоды (литий – неон; натрий – аргон) содержат по восемь элементов.

Четвертый (калий – криптон) и пятый (рубидий – ксенон) периоды содержат по 18 элементов.

Шестой период (цезий – радон) содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – лантаноиды.

Седьмой период (франций – оганесон), подобно шестому, содержит 32 элемента и включает особую группу элементов – актиноиды.

Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.

Периодическая система химических элементов сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многих естественнонаучных дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, способствовала формулировке современного понятия «химический элемент» и уточнению представлений о простых веществах и соединениях, оказала значительное влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С периодической системой связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химического поведения уже открытых элементов. Периодическая система – важнейшая основа неорганической химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов. Периодическая система – научная база преподавания общей и неорганической химии, а также некоторых разделов атомной физики.По решению ООН 2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Урок 31. открываем периодическую систему — Естествознание — 10 класс

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

Открываем периодическую систему

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

Изучение свойств элементов и свойств образуемых ими соединений, привело к накоплению фактического материала. В отличие от своих предшественников, Д.И. Менделеев находит общее среди всех элементов. И основой его классификации становится атомная масса.

Несмотря на важность сделанного Д.И. Менделеевым открытия, многие противоречия всё же не были разрешены. Объяснение этих противоречий осуществилось после раскрытия внутренней структуры атома. Учение о строении атома подтвердило глубинный смысл периодического закона и скорректировало его формулировку.

Главной характеристикой атома становится заряд ядра. Он численно равен количеству протонов в ядре и определяет число электронов в электронной оболочке атома.

В периодах и группах периодической системы химические элементы располагаются в порядке возрастания заряда их атомных ядер, т.е. порядкового номера элемента. Последовательное увеличение заряда ядра определяет периодичность повторения структуры внешнего энергетического уровня атома, а значит и периодичность повторения свойств элементов и их соединений. В этом – физический смысл периодического закона.

Изменение электронных структур атомов определяет горизонтальные (в периоде) и вертикальные (в подгруппе) закономерности изменения свойств химических элементов, обобщаемые периодическим законом.

Научная классификация отражает закономерные взаимосвязи между классами объектов с целью определения места объектов в периодической системе, которое указывает на его свойства.

Многие свойства атомов, простых и сложных веществ изменяются периодически и зависят от местоположения соответствующего элемента в Периодической системе.

Периодический закон имеет философское значение, как общий закон природы и носит прогностический характер, позволяет предсказывать новые элементы и их свойства.

Щелочные металлы

Периодический закон в современной формулировке. Периодическая система. Физический смысл периодического закона. Структура периодической системы. Изменение свойств атомов химических элементов главных подгрупп. План характеристики химического элемента.

Периодический закон А. И. Менделеева Современная формулировка периодического закона

    ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА — естественная система химических элементов, созданная гениальным русским химиком Д. И. Менделеевым. Расположив элементы в последовательности возрастания атомных масс и сгруппировав элементы с аналогичными свойствами, Д. И. Менделеев составил таблицу элементов, закономерности которой теоретически вытекают из сформулированного им периодического закона Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от их атомного веса (1869—1871 гг.). Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева позволяют установить свя ь между всеми химическими элементами, предсказать существование ранее неизвестных элементов и описать их свойства. Как впоследствии стало известно, периодичность в изменении свойств элементов обусловлена числом электронов в атоме, электронной структурой атома, периодически изменяющейся по мере возрастания числа электронов. Число электронов равно положительному заряду атомного ядра это число равно порядковому (атомному) номеру элемента в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Отсюда современная формулировка периодического закона Свойства элементов, а также свойства образованных ими простых и сложных соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов их атомных ядер (2) . Поскольку атомные массы элементов, как правило, возрастают в той же последовательности, что и заряды атомных ядер, современная форма таблицы периодической системы элементов полностью совпадает с менделеевской, где аргон, кобальт, теллур расположены не в порядке возрастания атомной массы, а на основе их химических свойств. Это несоответствие рассматривалось противниками Д. И. Менделеева как недостаток его системы, но, как позже было доказано, закономерность нарушается в связи с изотопным составом элементов, что также предвидел Д. И. Менделеев. Периодический закон и периодическая система элементов [c.188]







    Период полураспада (Т. д)- время, за которое количество нестабильных частиц уменьшается наполовину. П. п.— одна из основных характеристик радиоактивных изотопов, неустойчивых элементарных (фундаментальных) частиц. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева — естественная система химических элементов. Расположив элементы в порядке возрастания атомных масс (весов) и сгруппировав элементы с аналогичными свойствами, Д. И. Менделеев составил таблицу элементов, выражающую открытый им периодический закон Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости от их атомного веса (1869—1871 гг.). Периодический закон и периодическая таблица элементов Д. И. Менделеева позволяют установить взаимную связь между всеми известными химическими элементами, предсказать существование ранее неизвестных элементов и описать их свойства. На основе закона и периодической системы Д. И. Менделеева найдены закономерности в свойствах химических соединений различных элементов, открыты новые элементы, получено много новых веществ. Периодичность в изменении свойств элементов обусловлена строением электронной оболочки атома, периодически изменяющейся по мере возрастания числа электронов, равного положительному заряду атомного ядра Z. Отсюда современная формулировка периодического закона свойства элементов, а также образованных ими простых и сложных соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов их атомных ядер (Z). Поэтому химические элементы в П. с. э. располагаются в порядке возрастания Z, что соответствует в целом их расположению по атомным массам, за исключением Аг—К, Со—N1, Те—I, Th—Ра, для которых эта закономерность нарушается, что связано с нх изотопным составом. В периодической системе все химические элементы подразделяются на группы и периоды. Каждая группа в свою очередь подразделяется на главную и побочную подгруппы. В каждой подгруппе содержатся элементы, обладающие сходными химическими свойствами. Элементы главной и побочной подгрупп в каждой группе, как правило, обнаруживают между собой определенное химическое сходство главным образом в высших степенях окисления, которое, как правило, соответствует номеру группы. Периодом называют совокупность элементов, начинающуюся щелочным металлом и заканчивающуюся инертным газом (особый случай — первый период) каждый период содержит строго определенное число элементов. П. с. э. имеет 8 групп и 7 периодов (седьмой пока не завершен). [c.98]

    За основу классификации элементов Менделеев, как и Мейер, принял массу, но при этом Менделеев не рассматривал массу как единственную характеристику элемента. В современной формулировке Периодического закона отражается зависимость свойств элементов от порядкового номера элемента 2, т. е. от заряда ядра атомов, поскольку именно величина 2 однозначно характеризует химический элемент (см. 1.6). Не менее важным был учет Менделеевым химических свойств элементов именно эти свойства для некоторых элементов оказались решающими при выборе места данного элемента в таблице. В наши дни открытие Менделеева блестяще подтвердилось все новые элементы, как обнаруженные в природе, так и синтезированные искусственно, занимают свое естественное место в Периодической системе. [c.100]

    В большинстве случаев возрастание заряда ядра (увеличение в нем числа протонов) сопровождается также и увеличением среднего значения масс изотопов, образующих элемент, — атомного веса элемента. Благодаря этому обстоятельству Д. И. Менделееву удалось составить периодическую систему, расположив элементы в порядке возрастания атомных весов. Данное правило не выполняется для четырех пар элементов Аг и К, Со и N1, Те и I, ТЬ и Ра первый из элементов каждой- пары имеет немного больший атомный вес, чем второй, хотя заряд ядра атома у него меньше. Д. И. Менделеев расположил К, Аг, Со, N1, Те и I в таблице не в порядке возрастания атомных весов современная формулировка периодического закона устранила это кажущееся несоответствие .  [c.56]

    В 1867 году становится широко известной работа Менделеева О современном развитии некоторых химических производств в применении к России… Через два года появляется первая формулировка периодического закона, Менделеев приступает к созданию капитального труда Основы химии . [c.9]

    Формулировка периодического закона, которую дал Д. И. Менделеев, и современная формулировка не противоречат друг другу, потому что для большинства элементов при увеличении заряда ядра атомная масса тоже увеличивается. [c.62]

    Очевидно, что в главном и основном Менделеев оказался прав в своих прогнозах об элементоорганических соединениях с точки зрения периодического закона. Теперь же, на основе современных представлений о строении атомов и молекул, можно дать более точную формулировку лежащей в основе этих прогнозов закономерности, что и сделал А. Н. Несмеянов. [c.116]

    Химия есть учение о простых телах, о их свойствах и соединениях — такое определение химии дает Менделеев в этом курсе. Изложив свойства органогенов (С, Н, О, Ы), Менделеев дает описание системы элементов и периодического закона. Характерно, что вначале следует описание самой системы. Описывая сходство соответствующих элементов 2-го и 3-го (в современной таблице) периодов, Менделеев на первый план выдвигает количественные критерии сходства валентность элементов в их соединениях с водородом и кислородом. Лишь после этого он останавливает внимание слушателей на формулировке закона периодичности. Таким образом, на базе наглядной системы элементов он подводит к логическому заключению о периодичности свойств. Как известно, в дальнейшем непосредственному изложению этой темы предшествовало описание свойств щелочных металлов и галогенов (в их противопоставлении). [c.205]

    Периодическая система Д. И. Менделеева и электронная структура атомов. В 1869 г. Д. И. Менделеев сообщил об открытии периодического закона, современная формулировка которого следующая свойство элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов. Наглядным выражением закона служит периодическая система Д. И. Менделеева. К настоящему времени предложено большое число вариантов системы. Наиболее общепризнанными являются короткая и длинная системы, приведенные на первом и втором форзацах учебника. [c.27]

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева на основе представлений о строении атома реферат по химии

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева на основе представлений о строении атома. 1. формулировка периодического закона Д. И. Менделеева в свете теории строения атома. Открытие периодического закона и разработка периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым явились вершиной развития химии в XIX веке. Обширная сумма знаний о свойствах 63 элементов, известных к тому времени, была приведена в стройный порядок. Д. И. Менделеев считал, что основной характеристикой элементов являются их атомные веса, и в 1869 г. впервые сформулировал периодический закон. Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, Менделеев разбил на периоды, внутри которых свойства элементов изменяются последовательно, разместив периоды так, чтобы выделить сходные элементы. Однако, несмотря на огромную значимость такого вывода, периодический закон и система Менделеева представляли лишь гениальное обобщение фактов, а их физический смысл долгое время оставался непонятным. Лишь в результате развития физики XX века — открытия электрона, радиоактивности, разработки теории строения атома — молодой, талантливый английский физик Г. Мозле установил, что величина зарядов ядер атомов последовательно возрастает от элемента к элементу на единицу. Этим открытием Мозле подтвердил гениальную догадку Менделеева, который в трех местах периодической таблицы отошел от возрастающей последовательности атомных весов. Так, при ее составлении Менделеев поставил 27Со перед 28Ni, 52Ti перед 5 J, 18Аг перед 19К, несмотря на то, что это противоречило формулировке периодического закона, то есть расположению элементов в порядке увеличения их атомных весов. Согласно закону Мозле заряды ядер данных элементов соответствовали положению их в таблице. В связи с открытием закона Мозле современная формулировка периодического закона следующая: свойство элементов, а так же формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов. Связь периодического закона и периодической системы со строением атомов. Итак, главной характеристикой атома является не атомная масса, а величина положительного заряда ядра. Это более общая точная характеристика атома, а значит, и элемента. От величины положительного заряда ядра атома зависят все свойства Элемента и его положение в периодической системе. Таким образом, порядковый номер химического элемента численно совпадает с зарядом ядра его атома. Периодическая система элементов является графическим изображением периодического закона и отражает строение атомов элементов. Теория строения атома объясняет периодическое изменение свойств элементов. Возрастание положительного заряда атомных ядер от 1-до 110 приводит к периодическому повторению у атомов элементов строения внешнего энергетического уровня. А поскольку от числа электронов на внешнем уровне в основном зависят свойства элементов; то и они периодически повторяются. В этом физический смысл периодического закона. В качестве примера рассмотрим изменение свойств у первых и последних элементов периодов. Каждый период в периодической системе начинается элементами атомы, которых на внешнем уровне имеют один s-электрон (незавершенные внешние уровни) и потому проявляют сходные свойства — легко отдают валентные электроны, что обуславливает их металлический характер. Это щелочные металлы — Li, Na, К, Rb, Cs. Заканчивается период элементами, атомы которых на внешнем уровне содержат 2 (s2) электрона (в первом периоде) или 8 (s1p6) электронов (во всех последующих), то есть имеют завершенный внешний уровень. Это благородные газы Не, Ne, Ar, Kr, Xe, имеющие инертные свойства. Именно вследствие сходства строения внешнего энергетического уровня похожи их физические и химические свойства. В каждом периоде с возрастанием порядкового номера элементов 0 0 1 Fметаллические свойства постепенно ослабева ют и возрастают неметаллические, заканчивается период инертным газом. В каждом периоде с возрастанием порядкового номера элементов металлические 0 0 1 Fсвойства постепенно ослабева ют и возрастают неметаллические, заканчивается период инертным газом.

«Новая система атомных весов, которая делает очевидными аналогии, существующие между телами» []

Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2020 сен 18; 378 (2180): 201

.

Питер П. Эдвардс

¹ KACST-Оксфордский центр передового опыта в нефтехимии, Лаборатория неорганической химии, Химический факультет, Оксфордский университет, Саут-Паркс-Роуд, Оксфорд, Оксфорд, 1 3 квартал, Великобритания

² Лаборатория неорганической химии, Химический факультет, Оксфордский университет, Саут-Паркс-Роуд, Оксфорд, OX1 3QR, Великобритания

Рассел Г.Egdell

² Лаборатория неорганической химии, Химический факультет, Оксфордский университет, South Parks Road, Oxford OX1 3QR, UK

Dieter Fenske

³ Институт нанотехнологий, Технологический институт Карлсруэ (KIT-), Яйцо Леопольдсхафен, Германия

Бензен Яо

¹ KACST-Оксфордский центр передового опыта в нефтехимии, Лаборатория неорганической химии, Департамент химии, Оксфордский университет, Саут-Паркс-роуд, Оксфорд OX1 3QR, UK

² , Химический факультет Оксфордского университета, Саут-Паркс-Роуд, Оксфорд, OX1 3QR, UK

¹ KACST-Оксфордский центр передового опыта в нефтехимии, Лаборатория неорганической химии, Химический факультет Оксфордского университета, Саус-Паркс-роуд, Оксфорд, Оксфорд, Оксфорд. 3QR, UK

² Лаборатория неорганической химии, Химический факультет, Оксфордский университет, Саут-Паркс-Роуд, Окс ford OX1 3QR, UK

³ Институт нанотехнологий Технологического института Карлсруэ (KIT), Эггенштайн-Леопольдсхафен, Германия

Опубликовано Королевским обществом.Все права защищены.

Abstract

Исторические корни, открытие и актуальность выдающихся достижений Дмитрия Менделеева стали предметом многочисленных научных работ. Здесь, с кратким обзором, мы надеемся дать ссылку на содержание этого специального выпуска, посвященного великому ученому. Продвижение Менделеева, объявленное в марте 1869 года, как он выразился в 1889 году, перед «… тогда еще молодым Русским химическим обществом… », впервые изложило саму основу периодического закона химических элементов, естественную связь между свойствами элементов и их атомный вес.Это было и остается центральным элементом исторического пути химии к сегодняшнему положению выдающейся науки.

Данная статья является частью тематического выпуска «Менделеев и таблица Менделеева».

Ключевые слова: Менделеев, таблица Менделеева, периодический закон

1. Введение: Новый свет

Время от времени в науке случаются открытия или достижения, блеск которых таков, что все знания, опыт, концепции, а также интуиция даже следующий день после такого события просто не имеет никакого отношения к тем, что прошел накануне.

Итак, 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества в Санкт-Петербурге доклад Дмитрия Менделеева под названием «Связь свойств с атомным весом элементов» был зачитан аудитории. Николай Меншуткин, соратник Менделеева (). Судя по всему, сам автор был в командировке, чтобы ознакомиться с производством сыра в сельской местности России!

Портрет Дмитрия Менделеева, 27 лет в возрасте от до (Источник: Wikimedia Commons), и его рукописная версия периодического закона химических элементов 1869 года (Источник: Science Photo Library).

Химия — это не просто огромное собрание фактов, но, скорее, точная наука, которая учит нас классифицировать и систематизировать эти факты, и эта классификация должна начинаться с самих химических элементов.

Таким образом, в 1869 г. Менделеев, в отличие от многих попыток его предшественников, использовал два набора данных для полной классификации химических элементов, а именно атомные веса элементов и присущие им сходства в химических свойствах [2]. Благодаря этому эпохальному прогрессу родился периодический закон химических элементов.Менделеев не только показал, что в химических свойствах известных в то время элементов существует замечательная естественная периодичность, но и имел смелость и дальновидность заявить, что этот метод классификации представляет собой фундаментальный закон природы, и выявил пробелы в классификации. как неоткрытые тогда элементы ().

Оригинальный вариант периодической системы Менделеева 1870 года. (Источник: Wikimedia Commons).

Получившаяся современная периодическая таблица элементов, несомненно, является одним из самых мощных и легко узнаваемых значков, которые пронизывают всю науку [3] ().

Представление современной периодической таблицы химических элементов, основанное здесь, посредством представления ковалентных радиусов элементов. Примечательно, что даже без обозначения химических элементов это мгновенно распознается как представление таблицы Менделеева. Металлический и неметаллический статус химических элементов (что отражено в закрашивании сфер) взят из G. T. Seaborg, Dalton Trans., 1996, 3899 [4]. Благодарим за это представление Карла Харрисона из Оксфордского университета [5].(Онлайн-версия в цвете.)

Это единственное представление, более чем через полтора столетия после своего первого появления, все еще консолидирует и представляет большую часть наших современных знаний об окружающем мире. Помимо обеспечения естественного порядка химических элементов, известных в то время, периодический закон Менделеева, лежащий в основе, позволял предсказывать существование и, что примечательно, атомный порядок химических элементов, не известных тогда, но обнаруженных вскоре после этого.

Даже сегодня ничего похожего на периодическую таблицу Менделеева не существует ни в каких других научных дисциплинах.В этом томе Резник подчеркивает параллели — а также существенное различие — между открытием и последующим развитием периодической таблицы Менделеева и открытием эволюции Дарвином и последующим развитием эволюционной биологии [6].

Чтобы подчеркнуть каскадное влияние наступления Менделеева 1869 года, мы воспроизводим здесь просто один комментарий, взятый из стандартного научного текста того времени; это «Атомная теория» Эда Вюрца [1], опубликованная чуть более чем через десять лет после первой публикации этого достижения:

Работа Менделеева недавно пролила новый свет на отношения, существующие между атомными весами элементов и их свойствами.Последние являются функцией атомного веса, который является периодической функцией. Он не ограничивается такой-то группой элементов, но охватывает все элементарные тела химии … таким образом, имея дело с самыми разнообразными и наиболее глубокими вопросами науки … одним словом, взгляните на химические факты с возвышенной и возвышенной точки зрения. комплексная точка зрения.

Менделеев сначала бросил вызов миру, а затем заставил нас столкнуться с тем, насколько наши умы были подготовлены к тому, чтобы признать прогресс явного блеска — подлинное плодотворное достижение, — которое, попросту говоря, изменило наш мир на следующий день после его появления в 1869 году.

Помимо открытия периодического закона химических элементов, Менделеев также внес другой важный вклад в решение химических проблем широкого спектра. Например, возможно, недостаточно хорошо известно, что Менделеев изучал происхождение нефти и выдвинул идею так называемой гипотезы «абиотического происхождения» о том, что углеводороды произошли из карбидов железа под действием водяного пара в глубоких недрах земли. Он писал: « Главный факт, который следует отметить, заключается в том, что нефть зародилась в недрах земли, и только там мы должны искать ее происхождение » [7].Примечательно, что идеи Менделеева, касающиеся многочисленных высокоактивных катализаторов на основе железа, теперь выходят на первый план не только в современных исследованиях использования CO ₂ , но и в их эффективном « отгонке водорода » из ископаемого топлива с энергоносителем водородом. в настоящее время продвигается как решение надвигающейся климатической чрезвычайной ситуации в мире, как подчеркивается в статье Яо и др. . [8].

2. Простые или естественные элементарные тела (ситуация до 1869 г.)

Дальтон, до сих пор считающийся «бессмертным автором», считал химические комбинации образованными объединением или сложением элементарных атомов, относительными массами который он пытался определить, относя эти веса к одному из элементов — водороду — за единицу.Дальтон возродил и выдвинул гипотезу атомов, чтобы объяснить тот факт, что в химических сочетаниях элементы объединяются в фиксированных пропорциях, а в некоторых случаях — во многих пропорциях [9].

Таким образом, до наступления Менделеева 1869 года все вещества повсеместно относились только к двум классам — простым или элементарным телам или веществам и составным веществам. Список, взятый из учебника [10] всего за год до открытия Менделеева, ярко освещает ситуацию того времени ().Этот замечательный сборник раскрывает совокупность известных тогда элементарных тел в мире вместе с их соответствующими характеристиками. На том этапе, на этих 64 элементарных телах, была основана вся структура и классификация науки — и, по сути, ее применение — химии.

Список элементарных естественных тел 1868 года с их символами, комбинированным весом и удельным весом. Черные буквы обозначают неметаллические вещества; курсив , обычно встречающиеся металлы и обычный тип , более редкие металлы.(Взято из ссылки [10]).

3. «Высокая точка зрения» Менделеева (1869 г. и далее)

Продвижение Менделеева было одновременно простым по принципу и потрясающе продуктивным по своим результатам. В своей лекции Фарадея Лондонского химического общества, представленной в Королевском институте 4 июня 1889 года, Менделеев объявил, что он может даже на этой стадии — заметьте, только двадцатая годовщина своего открытия — сделать вывод, что периодический закон теперь в целом считается доказанным. На этой лекции он представил свои выводы относительно периодического закона химических элементов, отметив: «Это было в марте 1869 года, когда я осмелился изложить тогда еще молодому Русскому химическому обществу идеи по той же теме» [ 11].

Мы воспроизводим здесь только четыре из восьми его замечательных выводов, которые, безусловно, все еще должны удивлять явной мощью и масштабом этого прогресса … « в самых словах Я (он) использовал » (в Russian Chemical Общество) …

‘1. Элементы, расположенные в соответствии с их атомным весом, демонстрируют очевидную периодичность свойств ».

‘5. Величина атомного веса определяет характер элемента точно так же, как величина молекулы определяет характер составного тела ».

‘6. Мы должны ожидать открытия многих еще неизвестных элементов… »

и

‘8. Определенные характерные свойства элементов можно предсказать по их атомному весу ».

Менделеев заключает, «Сегодня, спустя 20 лет после того, как были сформулированы вышеприведенные выводы, они все еще могут рассматриваться как выражающие суть хорошо известного теперь периодического закона» .

4. Вклад Лотара Мейера

Среди характерных свойств, зависящих от атомного веса и предсказываемых им, можно найти, что примечательно, даже характерную плотность элемента.Тот факт, что даже плотность химического элемента подвержена периодическим изменениям с увеличением атомного веса, был впервые блестяще подчеркнут Лотаром Мейером. За такую ​​наглядную и прочную конструкцию мы также должны остаться в долгу перед Мейером, который независимо внес важный вклад в развитие периодического закона химических элементов [12].

Таким образом, если химические элементы расположены вдоль оси абсцисс на расстоянии от нуля и пропорциональном их атомному весу, каждый элемент, таким образом, занимает фиксированную точку вдоль оси.Если затем нарисовать ординату и поместить ее на атомный объем данного элемента, это графическое описание сразу покажет, что изменения атомных объемов (и, следовательно, плотности элемента) являются периодическими [13]. Этим выдающимся достижением Мейер доказал, что положение, занимаемое элементом на этой кривой, зависит от его физического свойства плотности ().

Соотношения между атомными массами элементов и их атомными объемами (по Мейеру).Взято из ссылки [1].

Таким образом, что касается плотностей, из самого принципа построения кривой очевидно, что легкие химические элементы (имеющие значительные атомные объемы) занимают максимумы, а тяжелые металлы (имеющие низкие атомные объемы) — минимумы. Таким образом, щелочные элементы (Li, Na, K, Rb и Cs) составляют пики кривой, в то время как щелочноземельные металлы (Be, Mg, Ca, Sr и Ba) находятся на нисходящем склоне, а галогены (F , Cl, Br и I) на восходящей части кривой.Важность молярного объема элемента (непосредственно связанного с его плотностью) в определении того, является ли он металлом или неметаллом, была впервые подчеркнута Д. А. Голдхаммером в 1913 г. и независимо К. Ф. Херцфельдом в 1927 г. [14,15]. Так, например, Герцфельд отметил, что если бы элемент Ag имел большой атомный объем K, то это был бы , а не металл. С другой стороны, если бы благородный газ Xe имел в твердом состоянии низкий молярный объем Cu, он был бы металлом. Весь вопрос о наличии металлов и неметаллов в периодической таблице составляет основу статьи Yao et al. [16]. Полезно отметить, что Менделеев написал : «Получение металлического натрия Хамфри Дэви было одним из величайших открытий в химии» , отражая тот факт, что это был первый пример «легкого» (т.е. низкой плотности, большого моляра). объем) металлический элемент. До этого монументального открытия признанными элементарными металлами были тяжелые элементы с высокой плотностью, такие как Au, Hg и Pb. Таким образом, как отмечал Менделеев, ‘… через него (открытие Дэви) понятие элементов стало шире и правильнее» .Поистине, одно из величайших открытий в науке.

Мейер далее отметил, что многие другие физические свойства элементов, такие как пластичность, плавкость и летучесть, аналогичным образом связаны с их атомным весом и подвержены периодическим изменениям с увеличением их атомного веса.

И здесь очевидная периодичность в изменении основных физических свойств была ярким проявлением периодического закона химических элементов Менделеева. Таким образом, не может быть никаких сомнений в том, что Мейер независимо открыл ключевые, центральные принципы периодического закона химических элементов.Это графическое представление атомного объема как функции атомного веса твердых элементов, выполненное Мейером, также явилось значительным достижением.

Что касается масштабов и влияния вклада обоих ученых в формулировку периодического закона, мы отмечаем, что в 1882 году Лондонское королевское общество наградило Менделеев и Мейер своей золотой медалью Дэви, одной из своих высших наград. , «За открытие периодических соотношений атомных весов» [17].

5. Жизнь после Периодического закона 1869 года

После публикации основополагающих работ Менделеева, периодическая таблица Менделеева к концу XIX века все чаще стала частью преподавания химии в университетах по всему миру, и стали доступны настенные диаграммы Менделеева. коммерчески. Об открытии таблицы Менделеева 1885 года в Университете Сент-Эндрюс, Шотландия, считающейся старейшей в мире, говорится в статье Эйткена и его коллег [18].Связь между графическим изображением идей Менделеева в его Таблице и визуальной привлекательностью Древа Чарльза Дарвина исследуется в статье Резника [6].

Что касается теоретических достижений, Менделеев, конечно, не мог знать о существовании субатомных частиц, и поэтому он организовал периодическую таблицу строго по атомному весу, что подразумевало, что что-то, связанное с атомным весом, диктует физические и химические свойства элементы. Прошло много десятилетий, прежде чем стало ясно, что именно количество и природа электронов (и нуклонов) действительно определяют свойства элементов.

Путь к рационализации структуры периодической таблицы с точки зрения электронных конфигураций атомов начался, конечно, с открытия электрона Дж. Дж. Томсоном в 1897 году [19]. В 1901 году Жан Перрен впервые предложил планетарную модель атома [20] с вращающимися электронами, но сам Томсон предпочел так называемую модель сливового пудинга [21]. Он очень интересовался связью между атомной структурой и химической периодичностью и в 1904 году начал размышлять о том, как расположение слив в пудинге может быть связано с химией элементов [22].Эти идеи так и не превратились во что-то полезное. Химики Гилберт Н. Льюис и Ирвинг Ленгмюр также предложили статические модели с характерным расположением электронов внутри ядра [23].

Наиболее важные шаги, ведущие к нашему нынешнему пониманию химической периодичности, были связаны с манчестерской группой Эрнеста Резерфорда, чей анализ экспериментов по рассеянию α-частиц, проведенных Гейгером и Марсденом, привел к его ядерной модели атома [24]. , что дает более надежную основу для некоторых идей, предложенных Перрином.Работая в качестве демонстратора и научного сотрудника в группе Резерфорда, Генри Мозли показал, что заряд атомного ядра можно приравнять к порядковому номеру элемента в периодической таблице [25,26]. Выводы Мозли были основаны на измерении частот рентгеновских лучей, испускаемых различными элементами при бомбардировке катодными лучами, как это обсуждается в статье Эгделла и Брутона в этом томе [27]. Параллельно с экспериментами Мозли датский физик Нильс Бор, который был постоянным гостем в Манчестере, работал над своей знаменитой трилогией статей, опубликованной в 1913 году [28].В первом из них Бор представил идеи концентрических круговых колец, которые могут быть заняты одним электроном в атоме водорода, причем каждое кольцо имеет характерную квантованную энергию и угловой момент, определяемый одним квантовым числом n [29]. В своей второй статье Бор начал бороться с заселенностью различных колец в атомах с более чем одним электроном [30]. Он надеялся, что константы экранирования в формулах Мозли для частот рентгеновских лучей K- и L-типа дадут некоторое представление о занятости кольца [31], но в конце концов он предложил конфигурации для элементов до Z = 24 на достаточно специальной основе .Бор продолжал исследовать взаимосвязь между периодичностью и электронной структурой, позже включив второе или вспомогательное квантовое число k (теперь оно будет обозначено как l ), введенное Зоммерфельдом на основе рассмотрения эллиптических орбит с разными эксцентриситетами. В своей Нобелевской лекции 1922 года Бор резюмировал свою работу по периодичности и указал электронные конфигурации для большинства элементов вплоть до Z = 90 (торий) [23]. Следующий важный вклад в электронные конфигурации, основанный на «старой» квантовой теории модели Бора – Зоммерфельда, был внесен Эдмундом Стонером, который представил идею третьего квантового числа j (теперь это будет называться m _l ), который может принимать 2 k +1 целых числа в диапазоне от — k до + k [32].

Последние шаги в путешествии последовали за введением Гейзенберга и Шредингера новой квантовой механики; (приближенное) решение уравнения Шредингера для многоэлектронных атомов, которое обеспечило строгую основу для квантовых чисел l и m _l и понимание того, почему состояния с одинаковыми n , но разными l имеют разную энергию; и, наконец, описание принципа исключения Паули, который допускал максимальное заполнение двух для каждого состояния, заданного квантовыми числами n, l и m _l [33].

Во время нобелевской лекции Бора в 1922 году самым тяжелым известным элементом был уран с Z = 92. Однако в своей таблице электронных конфигураций Бор предложил (без объяснения причин) электронную конфигурацию для элемента 118, понимая, что он должен иметь расположение с восемью электронами во внешней оболочке, аналогичное расположению благородных газов со значениями Z 10 (Ne), 18 (Ar), 36 (Kr) и 54 (Xe). Во включении Бором элемента 118 есть что-то поразительно пророческое.Как обсуждалось в статье Чепмена в этом томе [34], периодическая таблица теперь расширяется до элемента 118 (оганессон) и не более того. Это стало возможным благодаря нескольким десятилетиям лабораторных исследований нуклеосинтеза сверхтяжелых элементов, кульминацией которых стало принятие ИЮПАК в 2015 году элементов 113, 115, 117 и 118. Параллельно с синтезом элементов помимо урана продолжалась усилия за последние 50 лет по исследованию влияния теории относительности на электронную структуру тяжелых и сверхтяжелых элементов.В статье Пайпера анализируется влияние релятивистских эффектов на атомные свойства и связи и показано, как периодические тенденции, проявляемые более легкими элементами, начинают меняться в нижнем ряду периодической таблицы [35]. Это, в свою очередь, ставит новые задачи относительно того, как лучше всего представить таблицу Менделеева, когда включены известные сверхтяжелые элементы и не только, вопрос, который подробно обсуждается в статье Скерри. В этой статье также рассматривается сложный вопрос о том, как лучше всего включить лантаноиды и актиниды в таблицу [36].

Большинство новых элементов, обсуждаемых Чепменом, были получены с помощью тщательно разработанных реакций синтеза. В главе Джонсона, Филдса и Томпсона рассматривается гораздо более широкая тема происхождения природных элементов [37]. Рассмотрено состояние знаний в этой области и дан уровень доверия к каждому из предложенных механизмов. В частности, критически оценивается роль слияний нейтронных звезд в производстве самых тяжелых элементов посредством так называемого r-процесса.

6. Заключительные замечания

«Современная периодическая таблица Менделеева» (предположительно с 1996 г.) приведена в [4]; это из статьи другого «великого человека», химика Гленна Т. Сиборга, пионера исследования синтеза новых химических элементов. Сиборг, первый живой человек, удостоенный чести назвать химический элемент в его честь, синтезировал 10 новых элементов тяжелее урана. Сиборг отметил: « Химические элементы являются строительными блоками природы. Все вещества представляют собой комбинации этих элементов ‘.Периодический закон представляет собой, пожалуй, самый решительный прогресс, когда-либо достигнутый в применении теории к предмету химии. Ключевым элементом схемы Менделеева была ее основа в экспериментальных (то есть наблюдаемых) закономерностях и тенденциях в химических свойствах, а не в квантовой механике, как бессознательно (и часто) полагают химики и физики.

Современная (1996) таблица Менделеева (в скобках указаны порядковые номера неоткрытых элементов). Взято из ссылки [4]. (Онлайн-версия в цвете.)

Периодический закон химических элементов Менделеева, без сомнения, является самой фундаментальной естественной системой классификации из когда-либо созданных. Он представляет собой триумф одной из великих организационных тем науки. Мы надеемся, что статьи в этом специальном выпуске — это благородная дань уважения этому триумфу и гениальности славного имени Дмитрия Менделеева, установившего для всего мира периодический закон химических элементов.

Выражение признательности

Мы в долгу перед Элис Пауэр, выпускающим редактором, за ее безграничную поддержку и профессионализм на всех этапах этого начинания, а также Эми Мустилл, производственного редактора, и коллег за их квалифицированную помощь.Мы благодарим Питера Дж. И Клэр Эдвардс и семью за их подарки тома «Атомная теория» 1889 года А. Д. Вюрца и тома «Классная книга современной науки» 1868 года, которые помогли в построении этой точки зрения.

Доступность данных

В этой статье нет дополнительных данных.

Вклад авторов

P.P.E. работал с R.G.E., D.F. и Б.Я. о концепции и дизайне статьи; P.P.E. работали над написанием статьи, и все авторы работали над исправлением статьи на предмет важного интеллектуального содержания.P.P.E. является окончательным утверждателем версии, которая будет опубликована.

Конкурирующие интересы

Мы заявляем, что у нас нет конкурирующих интересов.

Финансирование

Мы благодарны за финансовую поддержку EPSRC (EP / N009924 / 1) и KACST, Саудовская Аравия.

Список литературы

1. Wurtz AD.
1881 г.
Атомная теория. Третье издание. Лондон, Великобритания: C. Kegan Paul & Company, площадь Патерностер. [Google Scholar] 2. Менделеев Д.
1869 г.
О связи свойств элементов с их атомным весом.Zeitschrift für Chemie
12, 405–406. [Google Scholar] 3. Полякофф М., Тан С.
2015 г.
Таблица Менделеева: икона и вдохновение. Фил. Пер. R. Soc. А
373, 20140211 (10.1098 / rsta.2014.0211) [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Seaborg GT.
1996 г.
Эволюция современной таблицы Менделеева. J. Chem. Soc., Dalton Trans.
20, 3899–3907. (10.1039 / DT9960003899) [CrossRef] [Google Scholar] 5. Эдвардс П.П., Кребс Б., Райтби П., Лонг Н., Читэм А., Шредер М.
2015 г.
Новая химия элементов. Фил. Пер.R. Soc. А
373, 20140190 (10.1098 / rsta.2014.0190). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 6. Резник Д.
2020.
Дерево и таблица: Дарвин, Менделеев и значение «теории». Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201

(10.1098 / rsta.2019.0309) [CrossRef] [Google Scholar] 7. Менделеев Д.
1877 г.
L’origine du petrole ((Происхождение нефти). Rev. Sci.
13, 409–416. [Google Scholar] 8. Яо Б., Кузнецов В.Л., Сяо Т., Цзе Х, Гонсалес-Кортес С., Дилворт Дж. Р., Аль-Мегрен Х.А., Альшихри С.М., Эдвардс П.П.2020.
Топливо, мощность и химическая периодичность. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201 (10.1098 / rsta.2019.0308) [CrossRef] [Google Scholar] 9. Viana HE, Порту, Пенсильвания.
2010 г.
Развитие атомной теории Дальтона как тематическое исследование в истории науки: размышления для преподавателей химии. Sci. Educ.
19, 75 (10.1007 / s11191-008-9182-2) [CrossRef] [Google Scholar] 10. Авторы учебника. 1868 г.
Учебник современной науки Симпкина и Маршалла. Лондон, Великобритания: Джон Хейвуд, Манчестер. [Google Scholar] 11.Менделеев Д.И.
1889 г.
Периодический закон химических элементов. J. Chem. Soc., Trans.
55, 634–656. (10.1039 / CT8895500634) [CrossRef] [Google Scholar] 12. Логан Д.Е., Эдвардс П.П.
1985 г.
Периодическая система элементов. В металлическом и неметаллическом состояниях материи. Лондон, Великобритания: Тейлор и Фрэнсис. [Google Scholar] 13. Мейер Л.
1870 г.
Die Natur der chemischen Elemente als Function ihrer Atomgewichte. Аня. Chem. Pharm. Дополнение
7, 354–364. [Google Scholar] 14. Голдхаммер Д.А.
1913 г.
Дисперсия и поглощение по Des Lichtes.В Рухендене isotropen körpern; theorie Und ihre folgerungen. Лейпциг, Германия: Teubner. [Google Scholar] 15. Herzfeld KF.
1927 г.
Об атомных свойствах, которые делают элемент металлом. Phys. Ред.
29, 701 (10.1103 / PhysRev.29.701) [CrossRef] [Google Scholar] 16. Яо Б., Кузнецов В.Л., Сяо Т., Слокомб Д.Р., Рао CNR, Хенсель Ф., Эдвардс П.П.
2020.
Металлы и неметаллы в периодической таблице. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 20200213 (10.1098 / rsta.2020.0213) [CrossRef] [Google Scholar] 17. От редакции. 2019.
Оглавление химии.Nat. Chem.
11, 1 (10.1038 / s41557-018-0199-0) [CrossRef] [Google Scholar] 18. Айткен Р.А., Гил депутат.
2020.
Периодическая таблица и другие настенные диаграммы в преподавании химии в Сент-Эндрюсе, 1884–1919. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201

(10.1098 / rsta.2019.0299) [CrossRef] [Google Scholar] 19. Томсон Дж. Дж.
1897 г.
Катодные лучи. Философ. Mag. Сер 5
44, 293–316. (10.1080 / 14786449708621070) [CrossRef] [Google Scholar] 20. Перрин Дж.
1901 г.
Гипотезы молекул. Revue Scientifique.
15, 449–461. [Google Scholar] 21.Томсон Дж. Дж.
1904 г.
О строении атома: исследование устойчивости и периодов колебаний ряда корпускул, расположенных через равные интервалы по окружности; с применением результатов к теории строения атома. Фил. Mag. 6 серия
7, 237–265. (10.1080 / 14786440409463107) [CrossRef] [Google Scholar] 22. Томсон Дж. Дж.
1907 г.
Корпускулярная теория материи. Лондон, Великобритания: Констебль и компания. [Google Scholar] 23. Бор Н.
1965 г.
Строение атома.В Нобелевских лекциях по физике 1922–1941 гг., Стр. 7–43. Амстердам, Нидерланды: Издательство Elsevier. [Google Scholar] 24. Резерфорд Э.
1911 г.
Рассеяние альфа- и бета-частиц веществом и структурой атома. Фил. Mag. Сер. 6
21, 669–688. (10.1080 / 14786440508637080) [CrossRef] [Google Scholar] 25. Moseley HGJ.
1913 г.
Высокочастотные спектры элементов. Фил. Mag. Сер. 6
26, 1024–1034. (10.1080 / 14786441308635052) [CrossRef] [Google Scholar] 26. Moseley HGJ.
1914 г.
Высокочастотные спектры элементов.Часть II. Фил. Mag. Сер. 6
27, 703–713. (10.1080 / 14786440408635141) [CrossRef] [Google Scholar] 27. Эгделл Р.Г., Брутон Э.
2020.
Генри Мозли, Рентгеновская спектроскопия и периодическая таблица Менделеева. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201

(10.1098 / rsta.2019.0302) [CrossRef] [Google Scholar] 28. Aaserud F, Heilbron JL.
2013.
Любовь, литература и квантовый атом: пересмотр трилогии Нильса Бора 1913 года. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. [Google Scholar] 29. Бор Н.
1913 г.
О строении атомов и молекул.Фил. Mag. Сер. 6
26, 1–25. (10.1080 / 14786441308634955) [CrossRef] [Google Scholar] 30. Бор Н.
1913 г.
О строении атомов и молекул. Часть II. Системы, содержащие только одно ядро. Фил. Mag. Сер. 6
26, 476–502. (10.1080 / 14786441308634993) [CrossRef] [Google Scholar] 31. Heilbron JL.
2018.
Счета Мозли и версии его законов. В «За науку, король и страну: жизнь и наследие Генри Мозли» (редакторы МакЛауд Р., Эгделл Р.Г., Брутон Брутон Э.), стр. 224–243. Лондон, Великобритания: Издательская группа Unicorn.[Google Scholar] 32. Шерри Э.
2016 г.
Рассказ о семи ученых и новой философии науки, стр. 117–148. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. [Google Scholar] 33. Шерри Э.
2007 г.
Таблица Менделеева: ее история и значение, стр. 227–248. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. [Google Scholar] 34. Чепмен К.
2020.
Трансурановые элементы и остров стабильности. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201 (10.1098 / rsta.2019.0535) [CrossRef] [Google Scholar] 35. Pyper NC.
2020.
Относительность и таблица Менделеева.Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201 (10.1098 / rsta.2019.0305) [CrossRef] [Google Scholar] 36. Шерри Э.
2020.
Последние попытки изменить таблицу Менделеева. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201

(10.1098 / rsta.2019.0300) [CrossRef] [Google Scholar] 37. Джонсон Дж. А., Филдс Б. Д., Томпсон Т. А..
2020.
Происхождение элементов: век прогресса. Фил. Пер. R. Soc. А
378, 201

(10.1098 / rsta.2019.0301) [CrossRef] [Google Scholar]

Дмитрий Менделеев | Биография, Периодическая таблица и факты

Дмитрий Менделеев , русский полностью Дмитрий Иванович Менделеев , (родился 27 января (8 февраля по новому стилю) 1834 года, Тобольск, Сибирь, Российская Империя — умер 20 января (2 февраля) 1907 года, г.Санкт-Петербург, Россия), русский химик, разработавший периодическую классификацию элементов. Менделеев обнаружил, что, когда все известные химические элементы расположены в порядке возрастания атомного веса, полученная таблица показывает повторяющийся образец или периодичность свойств внутри групп элементов. В своей версии периодической таблицы 1871 года он оставил пробелы в местах, где, как он считал, найдут свое место неизвестные элементы. Он даже предсказал вероятные свойства трех потенциальных элементов.Последующее подтверждение многих его предсказаний при его жизни прославило Менделеева как основателя периодического закона.

Популярные вопросы

Чего добился Дмитрий Менделеев?

Дмитрий Менделеев разработал периодическую классификацию химических элементов, в которой элементы расположены в порядке возрастания атомного веса.

Какими были ранние годы жизни Дмитрия Менделеева?

Родителями Дмитрия Менделеева были учитель Иван Менделеев и Мария Корнилева.Иван ослеп в 1834 году, в год рождения Дмитрия, и умер в 1847 году. Мария тогда руководила стекольным заводом. Однако в 1848 году фабрика сгорела, и Дмитрий переехал в Петербург, чтобы продолжить образование.

Чем занимался Дмитрий Менделеев?

В 1865 году Дмитрий Менделеев стал профессором химической технологии Петербургского университета. Он стал там профессором общей химии в 1867 году и преподавал до 1890 года.

Ранние годы и образование

Менделеев родился в небольшом сибирском городке Тобольске и был последним из 14 выживших детей (или 13, в зависимости от источника) Ивана. Учитель местной гимназии Павлович Менделеев и Мария Дмитриевна Корнилева.Отец Дмитрия ослеп в год рождения Дмитрия и умер в 1847 году. Чтобы поддержать семью, его мать обратилась в управление небольшой стекольной фабрикой, принадлежавшей ее семье в соседнем городе. В декабре 1848 года фабрика сгорела, и мать забрала его в Петербург, где он поступил в Главный педагогический институт. Его мать умерла вскоре после этого, и Менделеев окончил институт в 1855 году. Он получил свою первую должность преподавателя в Симферополе в Крыму. Он пробыл там всего два месяца и, недолго проучившись в одесском лицее, решил вернуться в Петербург.Петербург, чтобы продолжить образование. Он получил степень магистра в 1856 году и начал проводить исследования в области органической химии. Получив государственную стипендию, он уехал учиться за границу на два года в Гейдельбергский университет. Вместо того, чтобы тесно сотрудничать с выдающимися химиками университета, включая Роберта Бунзена, Эмиля Эрленмейера и Августа Кекуле, он организовал лабораторию в своей собственной квартире. В сентябре 1860 года он посетил Международный химический конгресс в Карлсруэ, созванный для обсуждения таких важных вопросов, как атомный вес, химические символы и химические формулы.Там он встретился и установил контакты со многими ведущими химиками Европы. В последующие годы Менделеев особенно запомнил работу итальянского химика Станислао Канниццаро, в которой разъяснялось понятие атомного веса.

В 1861 году Менделеев вернулся в Санкт-Петербург, где в 1864 году получил звание профессора Технологического института. После защиты докторской диссертации в 1865 году он был назначен профессором химической технологии Санкт-Петербургского университета.-Петербург (ныне Санкт-Петербургский государственный университет). Он стал профессором общей химии в 1867 году и продолжал преподавать там до 1890 года.

Начав преподавать неорганическую химию, Менделеев не мог найти учебник, который отвечал бы его потребностям. Поскольку в 1861 году он уже издал учебник по органической химии, удостоенный престижной Демидовской премии, он задумал написать еще один. Результатом стало произведение Основы химии (1868–71; Основы химии ), ставшее классикой, выдержавшее множество изданий и переводов.Когда Менделеев начал составлять главу о галогеновых элементах (хлор и его аналоги) в конце первого тома, он сравнивал свойства этой группы элементов со свойствами группы щелочных металлов, таких как натрий. Внутри этих двух групп разнородных элементов он обнаружил сходство в изменении атомного веса и задался вопросом, проявляют ли другие группы элементов аналогичные свойства. Изучив щелочноземельные земли, Менделеев установил, что порядок атомных весов можно использовать не только для расположения элементов внутри каждой группы, но и для расположения самих групп.Таким образом, в своем стремлении осмыслить уже существующие обширные знания о химических и физических свойствах химических элементов и их соединений, Менделеев открыл периодический закон.

Периодическая таблица Менделеева

Периодическая таблица элементов из одной из первых созданных периодических таблиц Дмитрия Менделеева Основы химии (1869; Основы химии ).

© Photos.com/Thinkstock
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Его недавно сформулированный закон был объявлен Русскому химическому обществу в марте 1869 года с утверждением, что «элементы, расположенные в соответствии со значением их атомного веса, обладают явной периодичностью свойств». Закон Менделеева позволил ему составить систематизированную таблицу всех 70 элементов, известных на тот момент. Он настолько верил в справедливость периодического закона, что предложил изменения общепринятых значений атомного веса нескольких элементов и предсказал расположение неизвестных элементов в таблице вместе с их свойствами.Сначала периодическая система не вызывала интереса у химиков. Однако с открытием предсказанных элементов, особенно галлия в 1875 году, скандия в 1879 году и германия в 1886 году, он начал завоевывать широкое признание. Постепенно периодический закон и таблица стали основой большей части химической теории. К моменту смерти Менделеева в 1907 году он пользовался международным признанием и был награжден знаками отличия и наградами многих стран.

Дмитрий Менделеев

Дмитрий Менделеев, холст, масло Ивана Крамского, 1878 г.

© Архив всемирной истории / возрастные фотостоки

Периодическая таблица Менделеева | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 11 класс> Химия> Периодическая классификация элементов

Периодическая таблица Менделеева

Введение

Дмитрий Иванович Менделеев, русский химик, в 1869 году внес замечательный вклад в упорядочение химических элементов в Периодической таблице. Он изучил химические свойства большого количества элементов и заявил, что химические свойства элементов являются периодической функцией их атомных масс . Работа опубликована в Zeitschrift für Chemie . Закон стал популярным как Периодический закон Менделеева. Позже периодический закон был изменен следующим образом: физические и химические свойства элементов являются периодическими функциями их атомных масс . Основными пунктами периодического закона, изложенными Менделеевым в его оригинальной статье, являются:

1) Элементы, если они расположены в соответствии с их атомными массами, демонстрируют очевидную периодичность свойств.

2) Элементы, схожие по своим химическим свойствам, имеют атомные массы, которые либо почти одинаковы (например, Pt, Ir, Os), либо регулярно увеличиваются (например, K, Rb, Cs).

3) Расположение элементов или групп элементов в порядке их атомных масс соответствует их так называемым валентностям, а также их отличительным химическим свойствам.

4) Элементы, наиболее широко распространенные в природе, имеют малые атомные массы и обладают четко определенными свойствами.

5) Величина атомной массы определяет характер элемента.

6) Многие еще неизвестные элементы могут быть обнаружены.

7) Атомная масса элемента может иногда корректироваться с помощью знания атомных масс соседних элементов.

8) Определенные характерные свойства элементов можно предсказать по их атомным массам.

_{^{источник: www.lynceans.org}} fig: Оригинальная таблица Менделеева

Исходная таблица, однако, претерпела множество изменений с открытием новых элементов.

Описание Периодической таблицы Менделеева

a) В периодической таблице элементы расположены в вертикальные столбцы, называемые группами, а горизонтальные строки называются периодами.

б) В периодической таблице Менделеева семь периодов или горизонтальных рядов. Для размещения большего количества элементов периоды 4, 5, 6 и 7 разделены на две половины. (Как показано на рисунке выше, первая половина элементов помещается в верхние левые углы, а вторая половина занимает правые нижние углы в каждом поле).

c) Есть восемь групп (благородный газ не был введен во времена Менделеева, который был введен позже как нулевая группа, что дало всего девять групп), обозначенных римскими числами от I до VIII. Группа VIII содержит черты элементов. Позже, в модифицированной форме периодической таблицы, каждая группа, кроме VIII, была разделена на две подгруппы.

г) Нулевая группа: Менделеев расположил всего около 60 элементов, известных в то время. После открытия Уильямом Рамзи и лордом Рэли элементов инертного газа они были включены в нулевую группу.Рамзи и Рэлей были удостоены Нобелевской премии в 1904 году за свои открытия.

Преимущества Периодической таблицы Менделеева

Формулировка Менделеева периодического закона произвела революцию в систематическом изучении химии. Научные преимущества периодической таблицы перечислены ниже:

• Систематическое и научное изучение элементов

Когда периодическая таблица Менделеева была предложена впервые, систематическая классификация химических элементов сократила их исследования до изучения химических элементов. девять групп (включая нулевую группу) и семь групп.Таким образом, зная свойства элемента в конкретной группе, можно предсказать свойства остальных элементов в группе.

• Открытие новых элементов

Менделеев уделял больше внимания сходству свойств, чем увеличению атомной массы элементов. Таким образом, всякий раз, когда какой-то конкретный элемент не подходил к расположению, он оставлял пробел в периодической таблице. Таким образом, Менделеев оставил в периодической таблице много пробелов для неоткрытых элементов.Однако он предсказал свойства неоткрытых элементов, рассматривая свойства соседних элементов. Это в значительной степени помогло в открытии этих элементов на более позднем этапе.

Например, элементы скандий (Sc), галлий (Ga) и германий (Ge) не были известны во времена Менделеева, но он предсказал их существование еще до их открытия. Позже было обнаружено, что свойства «экобора» и «экокремния», предсказанные на основе периодического закона, в точности совпадают со свойствами скандия и галлия после открытия этих элементов.Свойства Eka-алюминия (предсказано) и галлия (названо позже), Eka-кремния (предсказано) и германия (названо позже) приведены для справки в таблице ниже.

685 9039 7239 9039 9039 9039 7239

2 39 E GaO ₃

• Коррекция сомнительных атомных масс

Периодическая таблица Менделеева помогла в корректировке атомных масс некоторых элементов на основе их положения в периодической таблице.Например, атомная масса бериллия была скорректирована с 13,5 до 9. Атомные массы индия, золота и платины также были скорректированы.

Дефекты периодической таблицы Менделеева

Несмотря на большую полезность, периодическая таблица Менделеева страдала некоторыми серьезными дефектами и аномалиями. Основными недостатками таблиц являются:

Правильное положение водорода в периодической таблице не может быть определено. Водород может быть помещен в группу щелочных металлов (группа IA), а также в группу галогенов (группа VIIA).Пока неясно, помещать ли атом H в группу IA или VIIA.

• Аномальное положение некоторых элементов

Хотя элементы в периодической таблице Менделеева были расположены в порядке увеличения атомных масс, в некоторых случаях элемент с большей атомной массой предшествовал элементу с меньшей атомной массой. Некоторые примеры:

I) Аргон (39,9) помещается перед калием (39,1).

II) Кобальт (59,9) размещается перед никелем (58.6).

III) Теллур (127,6) стоит перед йодом (126,9).

IV) Торий (232) помещается перед протактинием (231).

Здесь не нашлось места изотопам различных элементов, которые были обнаружены позже. Если мы расположим элементы в порядке возрастания их атомных масс, то становится трудно определить правильное место для большого числа изотопов. Например, водород имеет 3 изотопа, но ему назначена только одна позиция.

Некоторые похожие элементы были разделены, а разнородные элементы сгруппированы вместе.Например, пары, такие как медь и ртуть, серебро и таллий, барий и свинец, имеют схожие свойства, но они были помещены в разные группы. С другой стороны, элементы группы IA, такие как литий, натрий и калий, были сгруппированы с разнородными элементами, такими как медь, серебро и золото.

• Положение лантанидов и актинидов

Четырнадцать элементов, следующих за лантаном, называются лантанидами, а четырнадцать элементов, следующих за актинием, называются актинидами.Им не было отведено должного места в периодической таблице Менделеева.

• Положение металлов и неметаллов

Попыток разместить металлы и неметаллы отдельно в Периодической таблице не предпринималось. Большинство групп были смешанными группами, состоящими из металлов, неметаллов и металлоидов.

Не было предложено надлежащего объяснения того факта, почему элементы, помещенные в группу, проявляют сходство по своим свойствам.

Исходная таблица Менделеева не указала на благородные газы, которые были обнаружены позже.Они были добавлены сэром Уиллианом Рамзи в качестве нулевой группы без нарушения основной концепции периодической таблицы.

Справочные материалы

Адхикари, Рамешвар; Ханал, Сантош; Субба, Бимала; Адхикари, Сантош; Khatiwada, Shankar Pd. Универсальная химия XI . Первый. Vol. 1-й. Катманду: Публикация Оазиса, 2069.

Чаудхари, Ганга Рам; Карна, Шила Кант Лал; Шарма, Канчан; Сингх, Санджай; Гупта, Дипак Кумар. Учебник высшей средней химии XI .Эд. 2-й. Катманду: Видьярти Пустак Бхандар, 2069 (2012).

История Периодической таблицы

7.1 История Периодической таблицы

Цель обучения

1. Ознакомиться с историей периодической таблицы Менделеева.

Современная таблица Менделеева сформировалась в результате долгой истории попыток химиков расположить элементы в соответствии с их свойствами в качестве средства предсказания химического поведения.Одним из первых, кто предложил такое расположение, был немецкий химик Йоханнес Доберейнер (1780–1849), который заметил, что многие из известных элементов могут быть сгруппированы в триады — набор из трех элементов, которые имеют сходные свойства., Наборы из трех элементов, которые имеют аналогичные свойства — например, хлор, бром и йод; или медь, серебро и золото. Доберейнер предложил сгруппировать все элементы в такие триады, но последующие попытки расширить его концепцию оказались безуспешными. Теперь мы знаем, что части периодической таблицы — в частности, блок d — содержат триады элементов с существенным сходством.Средние три члена большинства других столбцов, такие как сера, селен и теллур в группе 16 или алюминий, галлий и индий в группе 13, также имеют удивительно похожий химический состав.

К середине 19 века атомные массы многих элементов были определены. Английский химик Джон Ньюлендс (1838–1898), предположив, что химический состав элементов может быть связан с их массой, расположил известные элементы в порядке увеличения атомной массы и обнаружил, что каждый седьмой элемент имеет аналогичные свойства (рис.1 «Расположение элементов в октавах, предложенное Newlands»). (Благородные газы все еще были неизвестны.) Поэтому Ньюлендс предположил, что элементы можно разделить на октавы — группу из семи элементов, соответствующих горизонтальным рядам в элементах основной группы (не считая благородных газов, которые в то время были неизвестны). , соответствующие горизонтальным строкам в элементах основной группы. К сожалению, «закон октав» Ньюлендса, похоже, не работал для элементов тяжелее кальция, и его идея публично высмеивалась.На одной из научных встреч Ньюлендса спросили, почему он не расположил элементы в алфавитном порядке, а не по атомной массе, поскольку это имело бы такой же смысл! На самом деле Ньюлендс был на правильном пути — за некоторыми исключениями, атомная масса действительно увеличивается с атомным номером, и аналогичные свойства возникают каждый раз, когда заполняется набор из нс ² np ⁶ подоболочек. Несмотря на то, что в таблице Ньюлендса не было логического места для элементов блока d , его идея была удостоена награды Лондонского королевского общества в 1887 году.

Джон Ньюлендс (1838–1898)

Ньюлендс заметил, что свойства элемента повторяются каждый седьмой (или кратный семи) элемент, как музыкальные ноты повторяются каждую восьмую ноту.

Рисунок 7.1 Расположение элементов в октавах, предложенное Newlands

Приведенная здесь таблица сопровождает письмо 27-летнего Ньюлендса редактору журнала Chemical News , в котором он написал: «Если элементы расположены в порядке их эквивалентов с небольшими перестановками, Как и в сопроводительной таблице, можно заметить, что элементы, принадлежащие к одной группе, обычно появляются на одной горизонтальной линии.Также будет видно, что количество аналогичных элементов обычно различается либо на 7, либо на несколько кратных семи; другими словами, члены одной и той же группы стоят по отношению друг к другу в таком же отношении, как концы одной или нескольких октав в музыке. Таким образом, в группе азота между азотом и фосфором находится 7 элементов; между фосфором и мышьяком — 14; между мышьяком и сурьмой — 14; и, наконец, между сурьмой и висмутом, 14 также. Я предлагаю условно обозначить это своеобразное соотношение Закон октав .Я и т. Д. Джон А. Р. Ньюлендс, F.C.S. Лаборатория, 19, Грейт-Сент-Хеленс, штат Коннектикут, 8 августа 1865 года.

Периодическая таблица приобрела свою современную форму благодаря работам немецкого химика Юлиуса Лотара Мейера (1830–1895) и русского химика Дмитрия Менделеева (1834–1907), оба из которых сосредоточились на взаимосвязи между атомной массой и различными физическими и химическими веществами. характеристики. В 1869 году они независимо друг от друга предложили по существу идентичное расположение элементов. Мейер выровнял элементы в своей таблице в соответствии с периодическими изменениями простых атомных свойств, таких как «атомный объем» (рис. 7.2 «Изменение атомного объема с атомным номером, адаптированное из графика Мейера 1870 года»), который он получил путем деления атомной массы (молярной массы) в граммах на моль на плотность элемента в граммах на кубический сантиметр. Это свойство эквивалентно тому, что сегодня определяется как молярный объем — молярная масса элемента, деленная на его плотность. (измеряется в кубических сантиметрах на моль):

Уравнение 7.1

молярная масса (г / моль) плотность (г / см3) = молярный объем (см3 / моль)

Как показано на Рисунке 7.2 «Изменение атомного объема с атомным номером, адаптировано из графика Мейера 1870 года», щелочные металлы имеют самые высокие молярные объемы твердых элементов. На графике Мейера зависимости атомного объема от атомной массы неметаллы находятся на восходящей части графика, а металлы — на пиках, во впадинах и на спусках.

Дмитрий Менделеев (1834–1907)

Когда стеклянный завод его семьи был разрушен пожаром, Менделеев переехал в Санкт-Петербург, Россия, изучать науку.Он заболел и не ожидал, что выздоровеет, но защитил докторскую диссертацию с помощью своих профессоров и сокурсников. Помимо таблицы Менделеева, еще одним вкладом Менделеева в науку стал выдающийся учебник Принципы химии , которым пользовались многие годы.

Рис. 7.2. Изменение атомного объема в зависимости от атомного номера, адаптировано из графика Мейера 1870 г.

Обратите внимание на периодическое увеличение и уменьшение атомного объема.Поскольку на момент составления этого графика благородные газы еще не были обнаружены, пики соответствуют щелочным металлам (группа 1).

Периодическая таблица Менделеева

Менделеев, который впервые опубликовал свою периодическую таблицу в 1869 году (рис. 7.3 «Периодическая таблица Менделеева, опубликованная в Немецком журнале»), обычно считается создателем современной периодической таблицы. Ключевое различие между его расположением элементов и расположением элементов Мейера и других состоит в том, что Менделеев не предполагал, что все элементы были обнаружены (на самом деле в то время было известно только около двух третей встречающихся в природе элементов).Вместо этого он намеренно оставил пробелы в своей таблице с атомными массами 44, 68, 72 и 100 в надежде, что элементы с такими атомными массами будут обнаружены. Эти заготовки соответствуют элементам, которые мы теперь знаем как скандий, галлий, германий и технеций.

Рисунок 7.3 Периодическая таблица Менделеева, опубликованная в немецком журнале Annalen der Chemie und Pharmacie в 1872 году

Заголовки столбцов «Reihen» и «Gruppe» на немецком языке означают «строка» и «группа».Формулы указывают тип соединений, образованных каждой группой, где «R» означает «любой элемент», и используются верхние индексы там, где мы теперь используем нижние индексы. Атомные массы показаны после знаков равенства и увеличиваются в каждой строке слева направо.

Наиболее убедительным свидетельством в пользу расположения элементов Менделеева было открытие двух ранее неизвестных элементов, свойства которых полностью соответствовали его предсказаниям (Таблица 7.1 «Сравнение свойств, предсказанных Менделеевым в 1869 году для»).Два пустых места, которые Менделеев оставил в своей исходной таблице, находились под алюминием и кремнием в ожидании открытия двух пока неизвестных элементов: eka -алюминий и eka -силикон (от санскрита eka , что означает « один », как в« один за пределами алюминия »). Наблюдаемые свойства галлия и германия соответствовали свойствам алюминия eka и кремния eka настолько хорошо, что, как только они были открыты, периодическая таблица Менделеева быстро получила признание.

Таблица 7.1 Сравнение свойств, предсказанных Менделеевым в 1869 г. для eka — алюминия и eka — кремния со свойствами галлия (обнаружен в 1875 г.) и германия (обнаружен в 1886 г.)

Когда химические свойства элемента показали, что ему могло быть отведено неправильное место в более ранних таблицах, Менделеев тщательно пересмотрел его атомную массу. Он обнаружил, например, что ранее сообщенные атомные массы бериллия, индия и урана были неверными. Первоначально сообщалось, что атомная масса индия составляет 75,6, исходя из предполагаемой стехиометрии InO для его оксида. Если бы эта атомная масса была правильной, то индий нужно было бы поместить в середину неметаллов, между мышьяком (атомная масса 75) и селеном (атомная масса 78).Поскольку элементарный индий является серебристо-белым металлом , Менделеев предположил, что стехиометрия его оксида на самом деле была In ₂ O ₃ , а не InO. Это означало бы, что атомная масса индия на самом деле была 113, что помещало этот элемент между двумя другими металлами, кадмием и оловом.

Одна группа элементов, отсутствующая в таблице Менделеева, — это благородные газы. Все они были открыты более 20 лет спустя, между 1894 и 1898 годами, сэром Уильямом Рамзи (1852–1916; Нобелевская премия по химии 1904 года).Изначально Рамзи не знал, где разместить эти элементы в периодической таблице. Аргон, первый открытый, имел атомную массу 40. Это было больше, чем у хлора и сравнимо с массой калия, поэтому Рамзи, используя те же рассуждения, что и Менделеев, решил разместить благородные газы между галогенами и атомами калия. щелочных металлов.

Роль атомного номера в Периодической таблице

Несмотря на свою полезность, периодическая таблица Менделеева была полностью основана на эмпирических наблюдениях, подкрепленных очень слабым пониманием.Только в 1913 году молодой британский физик Х. Дж. Мозли (1887–1915), анализируя частоты рентгеновских лучей, излучаемых элементами, обнаружил, что в основе порядка элементов лежит атомный номер . , а не атомная масса. Мозли предположил, что размещение каждого элемента в его серии соответствовало его атомному номеру Z , который представляет собой количество положительных зарядов (протонов) в его ядре. Например, аргон, хотя и имеет атомную массу больше, чем у калия (39.9 а.е.м. по сравнению с 39,1 а.е.м. соответственно), в периодической таблице калий был помещен с до . Анализируя частоты испускаемых рентгеновских лучей, Мозли заметил, что атомный номер аргона равен 18, а калия — 19, что указывает на то, что они действительно были размещены правильно. Мозли также заметил три пробела в своей таблице частот рентгеновского излучения, поэтому он предсказал существование трех неизвестных элементов: технеция ( Z = 43), открытого в 1937 году; прометий ( Z = 61), открытый в 1945 г .; и рений ( Z = 75), открытый в 1925 г.

Х. Дж. Дж. Мозли (1887–1915)

Мозли оставил свою исследовательскую работу в Оксфордском университете, чтобы присоединиться к британской армии в качестве офицера связи во время Первой мировой войны. Он был убит во время битвы при Галлиполи в Турции.

Пример 1

До его открытия в 1999 году некоторые теоретики полагали, что в природе существует элемент с Z из 114. Используйте рассуждения Менделеева, чтобы назвать элемент 114 как eka -______; затем определите известный элемент, химический состав которого, по вашему мнению, будет наиболее близок к химическому составу элемента 114.

Дано: атомный номер

Запрошено: имя с префиксом eka —

Стратегия:

A Используя периодическую таблицу (см. Главу 32 «Приложение H: Периодическая таблица элементов»), найдите строку n = 7. Определите местонахождение неизвестного элемента с помощью Z = 114; затем определите известный элемент, который находится прямо над этим местом.

B Назовите неизвестный элемент, используя префикс eka — перед именем известного элемента.

Решение:

A Строку n = 7 можно заполнить, предположив наличие элементов с атомными номерами больше 112, которые находятся под ртутью (Hg). Если подсчитать три прямоугольника вправо, получим элемент 114, который находится непосредственно под свинцом (Pb). B Если бы Менделеев был сегодня жив, он бы назвал элемент 114 eka — свинцом.

Упражнение

Используйте рассуждения Менделеева, чтобы назвать элемент 112 как eka -______; затем определите известный элемент, химический состав которого, по вашему мнению, будет наиболее близок к химическому составу элемента 112.

Ответ: eka -mercury

Сводка

В периодической таблице элементы расположены в соответствии с их электронными конфигурациями, так что элементы в одном столбце имеют одинаковые валентные электронные конфигурации.Периодические изменения размера и химических свойств являются важными факторами, определяющими типы химических реакций, которым подвергаются элементы, и типы химических соединений, которые они образуют. Современная таблица Менделеева была основана на эмпирических корреляциях таких свойств, как атомная масса; Ранние модели, использующие ограниченные данные, отметили существование триад и октав элементов с аналогичными свойствами. Периодическая таблица приобрела свою нынешнюю форму благодаря работе Дмитрия Менделеева и Юлиуса Лотара Мейера, которые оба сосредоточили внимание на взаимосвязи между атомной массой и химическими свойствами.Мейер расположил элементы по их атомному объему, который сегодня эквивалентен молярному объему , определяемому как деление молярной массы на молярную плотность. Корреляция с электронной структурой атомов была сделана, когда Г. Дж. Мозли показал, что периодическое расположение элементов определяется атомным номером, а не атомной массой.

Ключевые вынос

• Элементы в таблице Менделеева расположены в соответствии с их свойствами, а таблица Менделеева служит помощником в прогнозировании химического поведения.

Концептуальные проблемы

1. Йоханнесу Доберейнеру приписывают разработку концепции химических триад. Какие из 15 элементов группы вы ожидаете составить триаду? Ожидаете ли вы, что B, Al и Ga будут действовать как триада? Обоснуйте свои ответы.

2. Несмотря на то, что Доберейнер, Ньюлендс, Мейер и Менделеев внесли свой вклад в разработку современной таблицы Менделеева, Менделеев приписывают ее происхождение.Почему периодическая таблица Менделеева была принята так быстро?

3. Как вклад Мозли в разработку таблицы Менделеева объяснил расположение благородных газов?

4. Схема именования eka , разработанная Менделеевым, использовалась для описания неоткрытых элементов.

   1. Используйте этот метод присвоения имен, чтобы предсказать атомный номер eka -ртуть, eka -астатин, eka -таллий и eka -гафний.
   2. Используя префикс eka , идентифицируйте элементы с этими атомными номерами: 79, 40, 51, 117 и 121.

Числовая задача

1. На основании предоставленных данных заполнить таблицу.

   Виды	Молярная масса (г / моль)	Плотность (г / см 3 )	Молярный объем (см 3 / моль)
   A	40.078		25.85
   B	39,09	0,856
   С	32,065		16,35
   D		1.823	16,98
   E	26,98		9,992
   Ф.	22,98	0,968

   Постройте график зависимости молярного объема от молярной массы этих веществ.Согласно Мейеру, какие металлы, а какие — неметаллы?

Ответ

1. Виды	Молярная масса (г / моль)	Плотность (г / см 3 )	Молярный объем (см 3 / моль)
   A	40.078	1,550	25,85
   B	39,09	0.856	45,67
   С	32.065	1,961	16.35
   D	30,95	1,823	16,98
   E	26.98	2,700	9,992
   Ф.	22,98	0.968	23,7

   Мейер обнаружил, что щелочные металлы имеют самые высокие молярные объемы, и что молярные объемы неуклонно уменьшаются с увеличением атомной массы, затем выравниваются и, наконец, снова возрастают. Элементы, расположенные на восходящей части графика зависимости молярного объема от молярной массы, обычно были неметаллами.Если мы посмотрим на график данных в таблице, мы можем сразу идентифицировать те элементы с наибольшими молярными объемами (A, B, F) как металлы, расположенные в левой части периодической таблицы. Элемент с наименьшим молярным объемом (E) — алюминий. График показывает, что последующие элементы (C, D) имеют молярные объемы, которые больше, чем у E, но меньше, чем у A и B. Таким образом, C и D, скорее всего, будут неметаллами (что имеет место: C = Сера, D = фосфор).

Разработка периодической таблицы Менделеева — Science Learning Hub

Хотя такие элементы, как золото, серебро, олово, медь, свинец и ртуть были известны с давних времен, первое научное открытие элемента произошло около 1669 года.Хенниг Бранд, немецкий алхимик, обработал мочу с помощью ряда процессов, в результате которых был получен элемент фосфор.

В течение следующих 200 лет было получено много знаний об элементах и ​​соединениях. К середине 19 века было открыто около 60 элементов.

Ученые начали распознавать закономерности в свойствах этих элементов и приступили к разработке схем классификации.

1862

Французский геолог Александр-Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа нанес атомный вес элементов на бумажную ленту и намотал их спиралевидно вокруг цилиндра.Дизайн поместил аналогичные элементы в соответствующие точки друг над другом и под ним. Он назвал свою модель теллурической спиралью или винтом.

1864

Английский химик Джон Ньюлендс заметил, что, если элементы расположены в порядке атомного веса, периодическое сходство наблюдается каждые 7 элементов. Он предложил свой «закон октав» — аналог октав в музыке. Благородные газы еще не были открыты, поэтому таблица Ньюленда имела периодичность 7, а не 8.

1868

Лотар Мейер составил периодическую таблицу из 56 элементов, основанную на регулярной повторяющейся схеме физических свойств, таких как молярный объем.И снова элементы были расположены в порядке возрастания атомного веса. (Работа Мейера не была опубликована до 1870 года.)

1869

Русский химик Дмитрий Менделеев создал периодическую таблицу, основанную на атомных весах, но организованную «периодически». Элементы с похожими свойствами оказались друг под другом. Были оставлены пробелы для еще не обнаруженных элементов.

Природа науки

Наука — это смесь логики и воображения. При разработке периодической таблицы элементов Менделеев продемонстрировал эти атрибуты.

1894

Уильям Рамзи открыл благородные газы и понял, что они представляют новую группу в периодической таблице. Благородные газы еще раз подтвердили точность таблицы Менделеева.

1913

Генри Мозли определил атомный номер каждого из известных элементов. Он понял, что, если элементы расположены в порядке возрастания атомного номера, а не атомного веса, они лучше вписываются в «периодическую таблицу».

1928

Французский ученый-любитель Шарль Жане использует математические модели для исследования электронной конфигурации элементов.Он группирует элементы в блоки, названные в честь их атомных орбиталей: s-блок (острый), p-блок (главный), d-блок (диффузный) и f-блок (основной).

1944

Гленн Сиборг предложил «гипотезу актинидов» и опубликовал свою версию таблицы в 1945 году. Ряды лантанидов и актинидов образуют две строки под периодической таблицей элементов.

Периодическая таблица Менделеева сегодня

В большинстве школьных научных лабораторий есть копия таблицы Менделеева, прикрепленная где-нибудь к стене.

При внимательном рассмотрении таблицы видно следующее распределение типов элементов.

Большинство элементов — металлы. Металлоиды — это элементы, которые обладают некоторыми физическими свойствами металлов, но некоторыми химическими свойствами неметаллов. Сурьма, например, проводит электричество, но по химическому составу напоминает неметаллический фосфор.

Ученые постоянно работают над открытием новых материалов и дальнейшим исследованием свойств существующих элементов.Периодическая таблица Менделеева может быть пересмотрена, и новые элементы могут быть добавлены, но только после тщательного научного исследования. Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) проверяет добавление новых элементов, и в конце 2015 года был завершен 7-й период Периодической таблицы элементов.

Сопутствующие материалы

Просмотр Te taka pūmotu — Периодическая таблица элементов. В нем перечислены атомный номер (tua iraho), атомная масса (tau karihi), символ элемента (tohu), английские имена (kupu ingarihi) и имена маори (kupu Māori) для первых 103 элементов.

Команда Научно-учебного центра подготовила коллекцию ресурсов, связанных с периодической таблицей элементов. Войдите, чтобы сделать эту коллекцию частью вашей частной коллекции, просто нажмите на значок копии. Затем вы можете добавить дополнительный контент, примечания и внести другие изменения. Зарегистрировать учетную запись в Science Learning Hubs легко и бесплатно — зарегистрируйтесь, используя свой адрес электронной почты или учетную запись Google. Найдите кнопку «Войти» вверху каждой страницы.

Полезные ссылки

Веб-сайт Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC).

Официальное объявление об открытии и присвоении новых элементов с атомными номерами 113, 115, 117 и 118 в 2015 году.

Новостная статья BBC о 4 новых элементах, о которой было объявлено 30 декабря 2015 года.

Radio New Zealand отмечает 2019 Международный год периодической таблицы Менделеева с серией Elemental. Каждую пятницу в «Ночах с Брайаном Крампом» есть элемент недели.

Прославьте женщин за периодической таблицей — эта статья из Nature Research посвящена женщинам-исследователям, которые открыли элементы и их свойства.

Периодическая таблица Менделеева

Научный дом 10 класса

Назад Вперед

Очень короткий тип ответа Вопросы:

1. Сколько элементов было известно во времена Менделеева?
2. В Периодической таблице Менделеева водород был помещен вместе с каким типом элементов?
3. Напишите Периодический закон Менделеева.
4. Какова формула сероводорода?
5. Какая формула сульфида натрия?

Заполните пропуски:

1. Менделеев расположил элементы в порядке возрастания …………………
2. Менделеев помог в основании первого …………………….в России.
3. И галоген, и водород существуют в виде ………… .молекул.
4. Водород и галоген соединяются с …………… .. с образованием ковалентных связей.
5. Водород соединяется с металлами с образованием …………… связей.

Запишите Истина / Ложь для следующего:

1. Позиция водорода в Периодической таблице Менделеева является спорной.
2. В Периодической таблице Менделеева ни один элемент с большей атомной массой не был помещен перед любым другим элементом с меньшей атомной массой.
3. Два атома водорода соединяются с одним атомом кислорода с образованием оксида.
4. Один атом натрия соединяется с одним атомом кислорода с образованием оксида.
5. Четыре атома водорода соединяются с одним атомом углерода, образуя соединение.

Тип короткого ответа Вопросы:

1. Напишите формулы хлорида, оксида и сульфида водорода.
2. В чем сходство между водородом и галогенами?
3. Почему Менделеев оставил пробелы в своей периодической таблице? Как он оказался прав, сделав это?
4. Составьте таблицу для сравнения свойств Eka-алюминия и галлия.

Длинный тип ответа Вопросы:

1. Обсудите некоторые характерные особенности Периодической таблицы Менделеева.

Вопросы с несколькими вариантами ответов

1. Сколько групп присутствует в Периодической таблице Менделеева?

2. Сколько периодов присутствует в Периодической таблице Менделеева?

3. Сколько периодов в Периодической таблице Менделеева было разделено на две серии?

• а.Один
• г. Трое

г. Пять

• г. Два

4. К какой группе относятся галогены в Периодической таблице Менделеева?

• а. Группа VII
• г. Группа VIII
• с. Группа V
• г. Группа IV

5. К какой группе относятся щелочные элементы в Периодической таблице Менделеева?

• а. Группа VIII
• г. Группа V
• с. III группа
• г. Группа I

Сессия мозгового штурма

1. Составьте таблицу для сравнения свойств эка-бора и скандия.
2. Что такое изотопы? Почему изотопы не могут соответствовать Периодической таблице Менделеева?

ОТВЕТ

Очень короткий тип ответа Вопросы:

1. Ответ: 63
2. Ответ: Щелочные металлы
3. Ответ: Свойства элементов являются периодической функцией их атомных масс.
4. Ответ: H ₂ S
5. Ответ: Na ₂ S

Заполните пропуски:

1. Ответ: Атомная масса
2. Ответ: НПЗ
3. Ответ: Диатомический
4. Ответ: Неметаллы
5. Ответ: Ионный

Запишите Истина / Ложь для следующего:

Ответ: 1 → T, 2 → F, 3 → T, 4 → F, 5 → T

Тип короткого ответа Вопросы:

1. Ответ: Хлорид водорода: HCl

Оксид водорода: H ₂ O

Сульфид водорода: H ₂ S

2. Ответ: И водород, и галогены существуют в виде двухатомных молекул, например.грамм. H ₂ и Cl ₂ . Оба они соединяются с неметаллами с образованием ковалентных связей, например метан и четыреххлористый углерод.
3. Ответ: Менделеев оставил некоторые пробелы в своей периодической таблице. Эти пробелы были оставлены для размещения определенных элементов, которые не были известны до его времени. Менделеев предсказал открытие таких элементов. Менделеев назвал эти неизвестные элементы, используя префикс «EKA» перед некоторыми существующими элементами. Например; Менделеев назвал эти элементы Эка-бором, Эка-алюминием и Эка-кремнием.Скандий, галлий и германий; обнаружено позже; показать свойства элементов, упомянутых Менделеевым.
4. Ответ:

Длинный тип ответа Вопросы:

1. Ответ: Некоторые характерные черты Периодической таблицы Менделеева следующие:

• Чтобы сгруппировать определенные элементы с похожими химическими свойствами, Менделеев поместил некоторые элементы с более высокими атомными массами перед элементами с более низкими атомными массами.Например; кобальт был помещен перед никелем. Атомная масса кобальта 58,9, никеля 58,7.
• Менделеев оставил некоторые пробелы в своей периодической таблице. Эти пробелы были оставлены для размещения некоторых элементов, о которых до этого времени не было известно. Менделеев предсказал открытие таких элементов. Менделеев назвал эти неизвестные элементы, используя префикс «EKA» перед некоторыми существующими элементами.
• Поразительное сходство свойств новых элементов, согласно предсказанию Менделеева, вызвало к нему большое уважение в научном сообществе.Его таблица Менделеева была широко принята учеными всего мира.
• Благородные газы; как гелий, неон и аргон не были открыты до его времени. Однако эти газы упоминались некоторыми ранее учеными. После их открытия эти газы можно было легко вписать в Периодическую таблицу Менделеева, не нарушая первоначального порядка. В этом была одна из сильных сторон Периодической таблицы Менделеева.

Вопросы с несколькими вариантами ответов

1. Ответ: (а) 8
2. Ответ: (c) 6
3. Ответ: (б) Три
4. Ответ: (а) Группа VII
5. Ответ: (г) Группа I

Сессия мозгового штурма

1. Ответ:

2. Ответ: Элементы с одинаковым атомным номером, но разными атомными массами называются изотопами. В Периодической таблице Менделеева конкретный слот для элемента был основан на атомной массе. Это означает, что элемент с определенной атомной массой может быть помещен в один слот.Слот не может вместить более одной атомной массы. Следовательно, изотопы не могли поместиться в Периодической таблице Менделеева.

Class 10 Science Home

Назад Вперед

Щелкните здесь, чтобы ознакомиться с упражнениями по современной периодической таблице

Химические реакции и уравнения :

Типы химических реакций:

Кислоты, основания и соли :

Общие свойства кислоты и основания:

Металлы и неметаллы:

Углерод и его соединения:

Периодическая классификация элементов:

Жизненные процессы:

Контроль и координация у животных и растений:

Репродукция:

Наследственность и эволюция:

Сохранение природных ресурсов:

Как размножаются организмы

Электричество:

Магнитные эффекты тока:

Источники энергии:

Легкая

Глаз человека и красочный мир

Эволюция периодической системы

Примечание редактора: Ниже приводится текстовая версия.Полную версию с иллюстрациями можно приобрести здесь (PDF).

Периодическая таблица элементов — один из самых значительных символов в науке: единый документ, который обобщает большую часть наших знаний по химии. Версия висит на стене почти каждой химической лаборатории и лекционного зала в мире. Действительно, ничего подобного не существует в других научных дисциплинах.

История периодической системы классификации элементов насчитывает более 200 лет.На протяжении своей долгой истории периодическая таблица оспаривалась, изменялась и улучшалась по мере развития науки и открытия новых элементов [см. «Создание новых элементов» Питера Армбрастера и Фрица Питера Хессбергера]. Но несмотря на драматические изменения, произошедшие в науке за последнее столетие, а именно развитие теорий относительности и квантовой механики, не произошло революции в основной природе периодической системы. В некоторых случаях первоначально казалось, что новые открытия ставят под сомнение теоретические основы периодической таблицы Менделеева, но каждый раз ученым в конечном итоге удавалось учесть результаты, сохранив при этом фундаментальную структуру таблицы.Примечательно, что периодическая таблица Менделеева примечательна как своими историческими корнями, так и актуальностью в современном мире.

Термин «периодический» отражает тот факт, что элементы проявляют закономерности в своих химических свойствах через определенные регулярные промежутки времени. Если бы не упрощение, представленное в этой таблице, студентам-химикам пришлось бы изучить свойства всех 112 известных элементов. К счастью, периодическая таблица Менделеева позволяет химикам работать, усваивая свойства горстки типичных элементов; все остальные попадают в так называемые группы или семейства со схожими химическими свойствами.(В современной периодической таблице группа или семья соответствуют одному вертикальному столбцу.)

Открытие периодической системы классификации элементов представляет собой кульминацию ряда научных достижений, а не внезапный мозговой штурм со стороны одного человека. Тем не менее, историки обычно считают одно событие официальным рождением современной таблицы Менделеева: 17 февраля 1869 года русский профессор химии Дмитрий Иванович Менделеев завершил первую из своих многочисленных периодических таблиц.Он включал 63 известных элемента, расположенных в соответствии с возрастающим атомным весом; Менделеев также оставил места для еще неоткрытых элементов, для которых он предсказал атомный вес.

Однако до открытия Менделеева другие ученые активно разрабатывали какую-то организационную систему для описания элементов. Например, в 1787 году французский химик Антуан Лавуазье, работая с Антуаном Фуркроем, Луи-Бернаром Гайтоном де Морво и Клодом-Луи Бертолле, составил список из 33 элементов, известных в то время.Однако такие списки являются просто одномерными представлениями. Сила современной таблицы заключается в ее двух- или даже трехмерном отображении всех известных элементов (и даже тех, которые еще предстоит открыть) в логической системе точно упорядоченных строк и столбцов.

Немецкий химик Иоганн Дёберейнер в 1817 году в своей ранней попытке организовать элементы в осмысленную совокупность указал, что многие известные элементы могут быть организованы по их сходству в группы по три, которые он назвал триадами.Доберейнер выделил триады элементов лития, натрия и калия, а также хлора, брома и йода. Он заметил, что если три члена триады были упорядочены в соответствии с их атомным весом, свойства среднего элемента попадали между свойствами первого и третьего элементов. Например, литий, натрий и калий активно взаимодействуют с водой. Но литий, самый легкий из триад, реагирует более мягко, чем два других, тогда как самый тяжелый из трех, калий, взрывается сильно.Кроме того, Доберейнер показал, что атомный вес среднего элемента близок к среднему весу первого и третьего членов триады. Работа Доберейнера побудила других искать корреляции между химическими свойствами элементов и их атомным весом. Одним из тех, кто в 19 веке продолжал развивать триадный подход, был Питер Кремерс из Кельна, который предположил, что определенные элементы могут принадлежать двум перпендикулярно расположенным триадам. Таким образом, Кремерс открыл новые горизонты, сравнив элементы в двух направлениях, что впоследствии оказалось важным аспектом системы Менделеева.

В 1857 году французский химик Жан-Батист-Андре Дюма отказался от идеи триад и вместо этого сосредоточился на разработке набора математических уравнений, которые могли бы объяснить увеличение атомного веса нескольких групп химически похожих элементов. Но, как теперь признают химики, любая попытка установить структуру организации на основе атомного веса элемента не увенчается успехом, потому что атомный вес не является фундаментальным свойством, характеризующим каждый из элементов.

Периодические свойства
Важнейшей характеристикой системы Менделеева было то, что она иллюстрировала периодичность или повторяемость свойств элементов через определенные регулярные промежутки времени.Эта особенность наблюдалась ранее в расположении элементов по атомному весу, разработанном в 1862 году французским геологом Александром-Эмилем Бегуайе де Шанкуртуа. Система опиралась на довольно сложную геометрическую конфигурацию: де Шанкуртуа располагал элементы в соответствии с возрастающим атомным весом по спирали, начертанной на поверхности цилиндра и наклоненной под углом 45 градусов от основания.

Первый полный оборот спирали совпал с кислородом элемента, а второй полный оборот произошел с серой.Элементы, расположенные вертикально на поверхности цилиндра, как правило, имели аналогичные свойства, поэтому такое расположение позволило уловить некоторые из узоров, которые впоследствии стали центральными в системе Менделеева. Тем не менее, по ряду причин система де Шанкуртуа не оказала большого влияния на ученых того времени: в его оригинальную статью не входила диаграмма таблицы, система была довольно сложной, а химическое сходство между элементами не отображалось очень убедительно. .

Несколько других исследователей выдвинули свои собственные версии таблицы Менделеева в 1860-х годах. Используя новые стандартизованные значения атомного веса, английский химик Джон Ньюлендс в 1864 году предположил, что, когда элементы расположены в порядке атомного веса, любой из элементов проявляет свойства, аналогичные свойствам элементов на восемь позиций впереди и на восемь позиций позади в списке — особенность, которую Ньюлендс назвал «законом октав».

В своей исходной таблице Ньюлендс оставил пустые места для отсутствующих элементов, но его более разрекламированная версия 1866 года не включала эти открытые места.Другие химики сразу же высказали возражения против таблицы, потому что она не сможет вместить какие-либо новые элементы, которые могут быть обнаружены. Фактически, некоторые исследователи открыто высмеивали идеи Ньюлендса. На собрании Химического общества в Лондоне в 1866 году Джордж Кэри Фостер из Университетского колледжа Лондона спросил Ньюлендса, рассматривал ли он возможность упорядочения элементов в алфавитном порядке, поскольку при любом расположении элементов будут случайные совпадения. В результате встречи Химическое общество отказалось опубликовать статью Ньюлендса.

Однако, несмотря на плохой прием, работа Ньюлендса действительно представляет собой первый случай, когда кто-либо использовал последовательность порядковых чисел (в данном случае, основанную на последовательности атомных весов) для организации элементов. В этом отношении Ньюлендс предвосхитил современную организацию периодической таблицы Менделеева, которая основана на последовательности так называемых атомных чисел. (Понятие атомного номера, которое указывает количество протонов, присутствующих в ядре атома, не существовало до начала 20 века.)

Современная периодическая таблица
Химик Юлиус Лотар Мейер из Университета Бреслау в Германии, в процессе пересмотра своего учебника химии в 1868 году, создал периодическую таблицу, которая оказалась удивительно похожей на знаменитую версию Менделеева 1869 года, хотя Лотар Мейер не смог правильно классифицировать все элементы. Но таблица не появлялась в печати до 1870 года из-за задержки издателя — фактор, который способствовал ожесточенному спору о приоритете, который последовал между Лотаром Мейером и Менделеевым.

Примерно в то же время Менделеев составил свою собственную таблицу Менделеева, в то время как он тоже писал учебник химии. В отличие от своих предшественников, Менделеев достаточно доверял своей периодической таблице, чтобы использовать ее для предсказания нескольких новых элементов и свойств их соединений. Он также исправил атомный вес некоторых уже известных элементов. Интересно, что Менделеев признался, что видел некоторые более ранние таблицы, например, из Newlands, но утверждал, что не знал о работе Лотара Мейера при разработке своей таблицы.

Несмотря на то, что прогностический аспект таблицы Менделеева был большим достижением, кажется, что историки переоценили его, которые обычно предполагали, что таблица Менделеева была принята именно из-за этой особенности. Эти ученые не заметили, что цитата Лондонского королевского общества, сопровождавшая медаль Дэви (которую Менделеев получил в 1882 году), вообще не упоминает о его предсказаниях. Вместо этого способность Менделеева приспособиться к уже известным элементам, возможно, способствовала принятию периодической системы не меньше, чем его поразительные предсказания.Хотя многочисленные ученые помогли разработать периодическую систему, Менделеев получил большую заслугу в открытии химической периодичности, потому что он возвысил это открытие до уровня закона природы и провел остаток своей жизни, смело исследуя его последствия и отстаивая его обоснованность.

Защита периодической таблицы Менделеева была непростой задачей — ее точность часто подвергалась сомнению в ходе последующих открытий. Один примечательный случай произошел в 1894 году, когда Уильям Рамзи из Университетского колледжа Лондона и лорд Рэлей (Джон Уильям Струтт) из Королевского института в Лондоне обнаружили элемент аргон; В течение следующих нескольких лет Рамзи объявил об идентификации четырех других элементов — гелия, неона, криптона и ксенона — известных как благородные газы.(Последний из известных благородных газов, радон, был открыт в 1900 году немецким физиком Фридрихом Эрнстом Дорном.)

Название «благородный» происходит от того факта, что все эти газы, кажется, стоят отдельно от других элементов, редко взаимодействуя с ними, образуя соединения. В результате некоторые химики предположили, что благородные газы даже не входят в периодическую таблицу. Эти элементы не были предсказаны Менделеевым или кем-либо еще, и только после шести лет напряженных усилий химики и физики смогли успешно включить благородные газы в таблицу.В новом устройстве была введена дополнительная колонка между галогенами (газообразные элементы фтор, хлор, бром, йод и астат) и щелочными металлами (литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций).

Вторым предметом разногласий был точный порядок элементов. В первоначальной таблице Менделеева элементы располагались в соответствии с атомным весом, но в 1913 году голландский физик-любитель Антон ван ден Брук предположил, что принцип упорядочения периодической таблицы лежит в ядерном заряде каждого атома.Физик Генри Мозли, работающий в Манчестерском университете, проверил эту гипотезу также в 1913 году, незадолго до своей трагической гибели в Первой мировой войне. Мозли начал с фотографирования рентгеновского спектра 12 элементов, 10 из которых занимали последовательные места в таблице. периодическая таблица. Он обнаружил, что частоты особенностей, называемых K-линиями в спектре каждого элемента, прямо пропорциональны квадратам целых чисел, представляющих положение каждого последующего элемента в таблице. Как

Мозли сказал, что это доказательство того, что «в атоме есть фундаментальная величина, которая увеличивается регулярными шагами при переходе от одного элемента к другому.Эта фундаментальная величина, впервые названная атомным номером в 1920 году Эрнестом Резерфордом, работавшим тогда в Кембриджском университете, теперь определяется как число протонов в ядре.

Работа Мозли предоставила метод, с помощью которого можно было точно определить, сколько пустых мест осталось в периодической таблице. После этого открытия химики обратились к использованию атомного номера в качестве фундаментального принципа упорядочения периодической таблицы вместо атомного веса. Это изменение решило многие давние проблемы с расположением элементов.Например, когда йод и теллур были упорядочены в соответствии с атомным весом (сначала йод), два элемента оказались неправильно расположены с точки зрения их химического поведения. Однако при заказе по атомному номеру (сначала теллур) два элемента находились на своих правильных позициях.

Знакомство с Atom
Таблица Менделеева вдохновила не только химиков, но и физиков-атомщиков, пытающихся понять структуру атома.В 1904 году, работая в Кембридже, физик Дж. Дж. Томсон (который также открыл электрон) разработал модель атома, уделяя пристальное внимание периодичности элементов. Он предположил, что атомы определенного элемента содержат определенное количество электронов, расположенных концентрическими кольцами. Кроме того, согласно Томсону, элементы с подобными конфигурациями электронов будут иметь аналогичные свойства; Таким образом, работа Томсона дала первое физическое объяснение периодичности элементов.Хотя Томсон представлял кольца электронов лежащими внутри основного тела атома, а не циркулирующими вокруг ядра, как это принято сегодня считать, его модель действительно представляет собой первый раз, когда кто-либо рассмотрел расположение электронов в атоме, концепцию, которая пронизывает весь мир. вся современная химия.

Датский физик Нильс Бор, первым применивший квантовую теорию к структуре атома, также был мотивирован расположением элементов в периодической системе.В модели атома Бора, разработанной в 1913 году, электроны населяют серию концентрических оболочек, окружающих ядро. Бор рассуждал, что элементы в одной и той же группе периодической таблицы могут иметь идентичные конфигурации электронов в их внешней оболочке и что химические свойства элемента будут в значительной степени зависеть от расположения электронов во внешней оболочке его атомов.

Модель атома Бора также служила для объяснения того, почему благородные газы не обладают реакционной способностью: благородные газы обладают полной внешней оболочкой из электронов, что делает их необычайно стабильными и маловероятными для образования соединений.Действительно, большинство других элементов образуют соединения, чтобы получить полные внешние электронные оболочки. Более поздний анализ того, как Бор пришел к этим электронным конфигурациям, показывает, что он действовал больше как химик, чем это обычно считается. Бор не выводил электронные конфигурации из квантовой теории, но получил их из известных химических и спектроскопических свойств элементов.

В 1924 году другой физик, австрийский Вольфганг Паули, попытался объяснить длину каждой строки или периода в таблице.В результате он разработал принцип исключения Паули, который гласит, что никакие два электрона не могут существовать в одном и том же квантовом состоянии, которое определяется тем, что ученые называют квантовыми числами. Длина различных периодов определяется экспериментальными данными о порядке заполнения электронной оболочки и квантово-механическими ограничениями на четыре квантовых числа, которые могут принимать электроны.

Модификации квантовой теории, сделанные Вернером Гейзенбергом и Эрвином Шредингером в середине 1920-х годов, привели к созданию квантовой механики в той форме, которая используется по сей день.Но влияние этих изменений на таблицу Менделеева было довольно минимальным. Несмотря на усилия многих физиков и химиков, квантовая механика не может больше объяснить периодическую таблицу. Например, он не может объяснить из первых принципов порядок, в котором электроны заполняют различные электронные оболочки. Электронные конфигурации атомов, на которых основано наше современное понимание периодической таблицы, не могут быть получены с помощью квантовой механики (это потому, что фундаментальное уравнение квантовой механики, уравнение Шредингера, не может быть решено точно для других атомов, кроме водорода).В результате квантовая механика может воспроизвести первоначальное открытие Менделеева только с помощью математических приближений — она ​​не может предсказать периодическую систему.

Вариации на тему
В последнее время исследователи предложили различные подходы к отображению периодической системы. Например, Фернандо Дюфур, профессор химии на пенсии из Коллеж Ахунтик в Монреале, разработал трехмерную периодическую таблицу, которая отображает фундаментальную симметрию периодического закона, в отличие от обычной двумерной формы таблицы, которая широко используется.То же самое достоинство также проявляется в версии периодической таблицы в форме пирамиды, форма которой предлагалась много раз, но совсем недавно была усовершенствована Уильямом Б. Дженсеном из Университета Цинциннати.

Еще одним отличием было изобретение периодических систем, нацеленных на обобщение свойств соединений, а не элементов. В 1980 году Рэй Хефферлин из Южного адвентистского университета в Колледдейле, штат Теннеси, разработал периодическую систему для всех мыслимых двухатомных молекул, которые могли образоваться между первыми 118 элементами (на сегодняшний день обнаружено только 112).

Диаграмма

Хефферлина показывает, что определенные свойства молекул — например, расстояние между атомами и энергия, необходимая для ионизации молекулы, — имеют регулярные закономерности. Эта таблица позволила ученым успешно предсказать свойства двухатомных молекул.

В аналогичных усилиях Джерри Р. Диас из Университета Миссури в Канзас-Сити разработал периодическую классификацию типа органических молекул, называемых бензоидными ароматическими углеводородами. Нафталин (C10H8), содержащийся в нафталиновых шариках, является самым простым примером.Система классификации Диаса аналогична триадам элементов Дёберейнера: любая центральная молекула триады имеет общее количество атомов углерода и водорода, которое представляет собой среднее значение фланкирующих записей, как в нижнем, так и в поперечном направлении таблицы. Эта схема была применена к систематическому изучению свойств бензоидных ароматических углеводородов и, с использованием теории графов, привела к предсказаниям стабильности и реакционной способности некоторых из этих соединений.

Тем не менее, именно периодическая таблица элементов оказала самое широкое и устойчивое влияние.Периодическая таблица Менделеева, эволюционировавшая в течение более 200 лет благодаря работе многих людей, остается в центре изучения химии. Она считается одной из самых плодотворных идей в современной науке, возможно, сравнимой с теорией эволюции Чарльза Дарвина. В отличие от таких теорий, как механика Ньютона, она не была фальсифицирована или революционизирована современной физикой, но адаптировалась и созрела, оставаясь по существу невредимой.

Дополнительная литература
Периодическая система химических элементов: история первых ста лет.J. W. van Spronsen. Эльзевир, 1969.
Удивительная таблица Менделеева: десять примечательных фактов.