История периодического закона

Периодический закон и периодическая таблица химических элементов – величайшее достижение науки. Они положили начало современной химии, сделали её единой, целостной наукой.

Можно смело сказать, что в 1869 г. закончилась предыстория химии и началась её подлинная история. Химия перестала быть описательной наукой. Элементы стали рассматриваться в единстве, во взаимосвязи, в зависимости от того, какое место они занимают в ПС.

Первым объединять элементы в триады предложил немецкий химик И. Дёберейнер в 1829 г. Разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру не удалось, тем не менее, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений.

Всего было предпринято около 50 попыток систематизации элементов, однако ни один из предложенных вариантов не охватывал всю совокупность известных химических элементов.

Несколько попыток систематизации элементов предпринял в 60-е годы XIX века немецкий химик Юлиус Лотар Мейер. В 1864 г. он опубликовал в своей книге таблицу, в которую были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в этой таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах подобных элементов (соотношения атомных масс и валентностей ещё 22 элементов рассматривались в другой таблице).

Свои заключения о взаимосвязи между атомной массы и свойствами элементом Менделеев изложил в статье «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», опубликованной в «Журнале Русского химического общества» в начале  1871 г. В этой работе Менделеев впервые употребил термин «закон периодичности (в апреле замененный на «периодический закон»),  а также предсказал и  подробно описал атомные веса  и свойства трех не открытых элементов – «экаалюминия», «экабора» и «экасилиция.

В августе 1871 г. вышла  статья Менделеева «Периодическая законнность химических элементов», в которой периодическая таблица приняла вполне современный вид. Статья была переведена на немецкий язык и оттиски ее были разосланы многим известным европейским химикам. В этой публикации Менделеев приводит формулировку периодического закона, которая затем оставалась в силе на протяжении более сорока лет: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Принципиальная новизна Периодического закона

Принципиальная новизна Периодического закона, открытого Д.И. Менделеевым, заключалась в следующем:

1.      Устанавливалась связь не только между сходными, но и между несходными по своим свойствам элементами. Эта связь заключается в том, что свойства элементов плавно и примерно одинаково изменяются с возрастанием их атомного веса, а затем эти изменения периодически повторяются.

2.      В тех случаях, когда создавалось впечатление, что в последовательности изменения свойств элементов не хватает какого-нибудь звена, в Периодической таблице предусматривались пробелы, которые надо было заполнить еще не открытыми элементами. Мало того, Периодический закон позволял предсказывать свойства этих элементов.

В декабре 1871 г. Менделеев прекращает свою работу  по периодическому закону и обращается к исследованию газов. Ученый отчётливо понимал, что явление периодичности не имеет физического обоснования и не видел прямых путей, ведущих к его отысканию. Экспериментальные же исследования газов имели вполне конкретный характер. Это были чисто физические исследования. Физическая «составляющая» творчества Менделеева отчетливо проявляется в 1870–1880-х гг. 

Периодический закон Менделеева и периодическая система химических элементов

Периодический Закон Д.И. Менделеева

Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов имеет большое значение в развитии химии. Окунемся в 1871 год, когда профессор химии Д.И. Менделеев,  методом многочисленных проб и ошибок, пришел  к выводу, что

«… свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Периодичность изменения свойств элементов возникает вследствие периодического повторения электронной конфигурации внешнего электронного слоя  с увеличением заряда ядра.

Современная формулировка периодического закона

звучит следующим образом

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Преподавая химию, Менделеев понимал, что запоминание индивидуальных свойств каждого элемента, вызывает у студентов трудности. Он стал искать пути создания системного метода, чтобы облегчить запоминание свойств элементов. В результате появилась естественная таблица, позже она стала называться периодической.

Наша современная таблица очень похожа на менделеевскую. Рассмотрим ее подробнее.

Таблица Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов. Рассмотрим подробнее что такое период и что такое группа в периодической таблице Менделеева.

Группы в таблице Менделеева

Вертикальные столбцы таблицы называют группами.

Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы.

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях.

В Побочные подгруппы входят элементы, у которых  валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице, в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на:

• s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп),
• p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп),
• d- элементы (элементы побочных подгрупп),
• f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Высшая и низшая степени окисления элементов

Высшая валентность элемента и высшая степень окисления (за исключением O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы) равна номеру группы, в которой он находится.

Низшая степень окисления элемента равна

Номер группы — 8

Для элементов главных и побочных подгрупп одинаковыми являются формулы высших оксидов (и их гидратов).

В главных подгруппах состав водородных соединений являются одинаковыми, для элементов, находящихся в этой группе.

Твердые гидриды образуют элементы главных подгрупп I — III групп, а IV — VII групп образуют а газообразные водородные соединения. Водородные соединения типа ЭН₄ – нейтральнее соединения, ЭН₃ – основания, Н₂Э и НЭ — кислоты.

Периоды в таблице Менделеева

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами. Элементы в периодах отличаются между собой. Общим является то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

• Первый период отличается от других тем, что там находятся всего 2 элемента: водород H и гелий He.

• Во втором периоде находятся 8 элементов (Li — Ne). Литий Li – щелочной металл начинает период, а замыкает его благородный газ неон Ne.

• В третьем периоде, также как и во втором находятся 8 элементов (Na — Ar). Начинает период щелочной металл натрий Na, а замыкает его благородный газ аргон Ar.

• В четвёртом периоде находятся 18 элементов (K — Kr) – Менделеев его обозначил как первый большой период. Начинается он также с щелочного металла Калия, а заканчивается инертным газом криптон Kr. В состав больших периодов входят переходные элементы (Sc — Zn) — d-элементы.

• В пятом  периоде, аналогично четвертому находятся 18 элементов (Rb — Xe) и структура его сходна с четвёртым. Начинается он также с щелочного металла рубидия Rb, а заканчивается инертным газом ксеноном Xe. В состав больших периодов входят переходные элементы (Y — Cd) — d-элементы.

• Шестой период состоит из 32 элементов (Cs — Rn). Кроме 10 d-элементов (La, Hf — Hg) в нем находится ряд из 14 f-элементов (лантаноиды) — Ce — Lu

• Седьмой период не закончен. Он начинается с Франция Fr, можно предположить, что он будет содержать, также как и шестой период, 32 элемента, которые уже найдены (до элемента с Z = 118).

Как определить металл или неметалл?

Если посмотреть на периодическую таблицу Менделеева и провести воображаемую черту, начинающуюся у бора и заканчивающуюся между полонием и астатом, то все металлы будут находиться слева от черты, а неметаллы главных подгрупп – справа.

Элементы, непосредственно прилегающие к этой линии будут обладать свойствами как металлов, так и неметаллов. Их называют металлоидами или полуметаллами. Это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур и полоний.

Как изменяются свойства элементов в Периодической таблице?

Правило октета

Правило октета утверждает, что все элементы стремятся приобрести или потерять электрон, чтобы иметь восьмиэлектронную конфигурацию ближайшего благородного газа. Т.к. внешние s- и p-орбитали благородных газов полностью заполнены, то они являются самыми стабильными элементами.

Согласно правилу октета, при движении по периодической таблице слева направо для отрыва электрона требуется больше энергии. Поэтому элементы с левой стороны таблицы стремятся потерять электрон, а с правой стороны – его приобрести.

Изменение энергии ионизации

Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома.

• Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе, т.к. у электронов низких энергетических уровней есть способность отталкивать электроны с более высоких энергетических уровней. Это явление названо эффектом экранирования. Благодаря этому эффекту внешние электроны менее прочно связаны с ядром.

• Двигаясь по периоду энергия ионизации плавно увеличивается слева направо. Самая высокая энергия ионизации у инертных газов.

Изменение сродства к электрону

Сродство к электрону – изменение энергии при приобретении дополнительного электрона атомом вещества в газообразном состоянии.

• При движении по группе вниз сродство к электрону становится менее отрицательным вследствие эффекта экранирования.

Изменение электроотрицательности

Электроотрицательность  — мера того, насколько сильно атом стремится притягивать к себе электроны связанного с ним другого атома.

Электроотрицательность увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх. При этом надо помнить, что благородные газы не имеют электроотрицательности. Таким образом, самый электроотрицательный элемент – фтор.

Итак, в периодической зависимости находятся такие свойства атома, которые связанны с его электронной конфигурацией: атомный радиус, энергия ионизации,  электроотрицательность.

Изменение металлических и неметаллических свойств атомов

Неметалличность атома увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх.

Изменение основных и кислотных свойств оксидов и гидроксидов

Основные свойства оксидов уменьшаются, а кислотные свойства увеличиваются при движении слева направо и снизу вверх. При этом кислотные свойства оксидов тем сильнее, чем больше степень окисления образующего его элемента

По периоду слева направо основные свойства гидроксидов ослабевают.

По главным подгруппам сверху вниз сила оснований увеличивается. При этом, если металл может образовать несколько гидроксидов, то с увеличением степени окисления металла, основные свойства гидроксидов ослабевают.

По периоду слева направо увеличивается сила кислородосодержащих кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила кислородосодержащих кислот уменьшается. При этом сила кислоты увеличивается с увеличением степени окисления образующего кислоту элемента.

По периоду слева направо увеличивается сила бескислородных кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила бескислородных кислот увеличивается.

На рисунке ниже схематично показано изменение свойств атомов химических элементов в периодах и группах периодической таблицы Менделеева

Задания и примеры по строению таблицы Менделеева, положению атомов химического элемента в ней и закономерностям изменения свойств атомов элементов в периодах и группах периодической таблицы Менделеева представлены с разделе Задачи к разделу Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов

Периодический закон | CHEMEGE.RU

Периодический закон — это фундаментальный закон, который был сформулирован Д.И. Менделеевым в 1869 году.

В формулировке Дмитрия Ивановича Менделеева периодический закон звучал так: «Свойства элементов, формы и свойства образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от величины их атомной массы.» Периодическое изменение свойств элементов Менделеев связывал с атомной массой. Понимание периодичности изменения многих свойств позволило Дмитрию Ивановичу определить и описать свойства веществ, образованных еще не открытыми химическими элементами, предсказать природные рудные источники и даже места их залегания.

Более поздние исследования показали, что свойства атомов и их соединений зависят в первую очередь от электронного строения атома. А электронное строение определяется свойствами атомного ядра. В частности, зарядом ядра атома.

Поэтому современная формулировка периодического закона звучит так:

«Свойства элементов, форма и свойства образованных ими соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов«.

Следствие периодического закона – изменение свойств элементов в определенных совокупностях, а также повторение свойств по периодам, т.е. через определенное число элементов. Такие совокупности Менделеев назвал периодами.

Периоды – это горизонтальные ряды элементов с одинаковым количеством заполняемых электронных уровней. Номер периода обозначает число энергетических уровней в атоме элемента. Все периоды (кроме первого) начинаются щелочным металлом (s-элементом), а заканчиваются благородным газом.

Группы – вертикальные столбцы элементов с одинаковым числом валентных электронов, равным номеру группы. Различают главные и побочные подгруппы. Главные подгруппы состоят из элементов малых и больших периодов, валентные электроны которых расположены на внешних ns— и np— подуровнях.

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева состоит из семи периодов, которые представляют собой горизонтальные последовательности элементов, расположенные по возрастанию заряда их атомного ядра. 

Каждый период (за исключением первого) начинается атомами щелочных металлов (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr) и заканчивается благородными газами (Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), которым предшествуют типичные неметаллы.

В периодах слева направо возрастает число электронов на внешнем уровне.

Как следствие,

В периодах слева направо постепенно ослабевают металлические и усиливаются неметаллические свойства.

В первом периоде имеются два элемента – водород и гелий. При этом водород условно размещают в IA или VIIA подгруппе, так как он проявляет сходство и со щелочными металлами, и с галогенами. Как и щелочные металлы, водород является восстановителем. Отдавая один электрон, водород образует однозарядный катион H⁺. Как и галогены, водород – неметалл, образует двухатомную молекулу H₂ и может проявлять окислительные свойства при взаимодействии с активными металлами:

2Na + H₂  →  2NaH

В четвертом периоде вслед за Са расположены 10 переходных элементов (от скандия Sc до цинка Zn), за которыми находятся остальные 6 основных элементов периода ( от галлия Ga до криптона Кr). Аналогично построен пятый период. Переходными элементами обычно называют любые элементы с валентными d– или f–электронами.

Шестой и седьмой периоды имеют двойные вставки элементов. За элементом Ва расположены десять d–элементов (от лантана La — до гадолиния Hg), а после первого переходного элемента лантана La следуют 14 f–элементов — лантаноидов (Се — Lu). После ртути Hg располагаются остальные 6 основных р-элементов шестого периода (Тl — Rn).

В седьмом (незавершенном) периоде за Ас следуют 14 f–элементов- актиноидов (Th — Lr). В последнее время La и Ас стали причислять соответственно к лантаноидам и актиноидам. Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.

В Периодической системе каждый элемент расположен в строго определенном месте, которое соответствует его порядковому номеру.

Элементы в Периодической системе разделены на восемь групп (I – VIII), которые в свою очередь делятся на подгруппы — главные, или подгруппы А и побочные, или подгруппы Б. Подгруппа VIIIБ-особая, она содержит триады элементов, составляющих семейства железа (Fе, Со, Ni) и платиновых металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Внутри каждой подгруппы элементы проявляют похожие свойства и схожи по химическому строению. А именно:

В главных подгруппах сверху вниз усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические.

В главных подгруппах сверху вниз увеличивается устойчивость соединений элементов в низшей степени окисления.

В побочных подгруппах наоборот: сверху вниз металлические свойства ослабевают и увеличивается устойчивость соединений с высшей степенью окисления.

В зависимости от того, какая энергетическая орбиталь заполняется в атоме последней, химические элементы можно разделить на s-элементы, р-элементы, d- и f-элементы.

У атомов s-элементов заполняются s-орбитали на внешних энергетических уровнях. К s-элементам относятся водород и гелий, а также все элементы I и II групп главных подгрупп (литий, бериллий, натрий и др.). У p-элементов электронами заполняются p-орбитали. К ним относятся элементы III-XIII групп, главных подгрупп. У d-элементов заполняются, соответственно, d-орбитали. К ним относятся элементы побочных подгрупп.

Из строения атомов и электронных оболочек вытекают следующие закономерности:

Номер периода соответствует числу заполняемых энергетических уровней.

Номер группы, как правило, соответствует числу валентных электронов в атоме (т.е. электроном, способных к образованию химической связи).

Номер группы, как правило, соответствует высшей положительной степени окисления атома. Но есть исключения!

О каких же еще свойствах говорится в Периодическом законе?

Периодически зависят от заряда ядра такие характеристики атомов, как орбитальный радиус, энергия сродства к электрону, электроотрицательность, энергия ионизации, степень окисления и др.

Рассмотрим, как меняется атомный радиус. Вообще, атомный радиус – понятие довольно сложное и неоднозначное. Различают радиусы атомов металлов и ковалентные радиусы неметаллов.

Радиус атома металла равен половине расстояния между центрами двух соседних атомов в металлической кристаллической решетке. Атомный радиус зависит от типа кристаллической решетки вещества, фазового состояния и многих других свойств.

Мы говорим про орбитальный радиус изолированного атома .

Орбитальный радиус – это  теоретически рассчитанное расстояние от ядра до максимального скопления  наружных электронов.

Орбитальный радиус завит в первую очередь от числа энергетических уровней, заполненных электронами.

Чем больше число энергетических уровней, заполненных электронами, тем больше радиус частицы.

Например, в ряду атомов: F – Cl – Br – I количество заполненных энергетических уровней увеличивается, следовательно, орбитальный радиус также увеличивается.

Если количество заполняемых энергетических уровней одинаковое, то радиус определяется зарядом ядра частицы.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее притяжение валентных электронов к ядру.

Чем больше притяжение валентных электронов к ядру, тем меньше радиус частицы. Следовательно:

Чем больше заряд ядра атома (при одинаковом количестве заполняемых энергетических уровней), тем меньше атомный радиус.

Например, в ряду Li – Be – B – C количество заполненных энергетических уровней, заряд ядра увеличивается, следовательно, орбитальный радиус также уменьшается.

В группах сверху вниз увеличивается число энергетических уровней у атомов. Чем больше количество энергетических уровней у атома, тем дальше расположены электроны внешнего энергетического уровня от ядра и тем больше орбитальный радиус атома.

В главных подгруппах сверху вниз увеличивается орбитальный радиус.

В периодах же число энергетических уровней не изменяется. Зато в периодах слева направо увеличивается заряд ядра атомов. Следовательно, в периодах слева направо уменьшается орбитальный радиус атомов.

В периодах слева направо орбитальный радиус атомов уменьшается.

Рассмотрим закономерности изменения радиусов ионов: катионов и анионов.

Катионы – это положительно заряженные ионы. Катионы образуются, если атом отдает электроны.

Радиус катиона меньше радиуса соответствующего атома. С увеличением положительного заряда иона радиус уменьшается.

Например, радиус иона Na⁺ меньше радиуса атома натрия Na:

Анионы – это отрицательно заряженные ионы. Анионы образуются, если атом принимает электроны.

 Радиус аниона больше радиуса соответствующего атома.

Радиусы ионов также зависят от числа заполненных энергетических уровней в ионе и от заряда ядра.

Например, радиус иона Cl^– больше радиуса атома хлора Cl.

Изоэлектронные ионы – это  ионы с одинаковым числом электронов. Для изоэлектронных частиц радиус также определяется зарядом ядра: чем больше заряд ядра иона, тем меньше радиус.

Например: частицы Na⁺ и F^‒ содержат по 10 электронов. Но заряд ядра натрия +11, а у фтора только +9. Следовательно, радиус иона Na⁺ меньше радиуса иона F ^‒.

Еще одно очень важное свойство атомов – электроотрицательность (ЭО). 

Электроотрицательность – это способность атома смещать к себе электроны других атомов при образовании связи. Оценить электроотрицательность можно только примерно. В настоящее время существует несколько систем оценки относительной электроотрицательности атомов. Одна из наиболее распространенных – шкала Полинга.

По Полингу наиболее электроотрицательный атом – фтор (значение ЭО≈4). Наименее элекроотрицательный атом –франций (ЭО = 0,7).

В главных подгруппах сверху вниз уменьшается электроотрицательность.

В периодах слева направо электроотрицательность увеличивается.

Как работает Периодический закон? — ЗНАНИЕ-СИЛА

Наш собеседник — заведующий кафедрой неорганической химии химического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, заслуженный профессор МГУ, член Американского химического общества (American Chemical Society) Андрей Владимирович Шевельков.

— Андрей Владимирович, почему Периодический закон до сих пор вызывает глубокий интерес?

— Периодическая таблица есть в моем кабинете — вы ее видите. Это своего рода схема, которая показывает, каким образом меняются свойства элементов и их соединений в рядах, периодах, диагоналях Периодической таблицы. Это нужно, потому что позволяет планировать исследования.

— В какой области?

— В любой. Особенно в неорганической химии. Неорганическая химия — это химия всех элементов. Даже углерод — база органической химии — и тот используется в неорганике, но в других формах: например, карбиды. Скажем, сталь — это производное железа и углерода, и в этом случае тоже нужно знать свойства периодичности.

— Расскажите о современном состоянии Периодической таблицы.

— Форма таблицы, которую вы видите на стене, — каноническая. Появилась она к столетию того самого закона, о котором мы беседуем. Сейчас существует длиннопериодическая форма, которая учитывает современные представления о том, как работает периодический закон. Но форма есть форма. Суть осталась одна. Менделеев создавал закон, говоря о периодичности в соответствии с атомными весами. Для этого ему пришлось поменять местами три пары элементов из тех известных 63, которые при нем были открыты. Сейчас мы, скорее, говорим, что есть закон Мозли, когда периодичность связана с изменением атомного строения. Это сохранилось, это никуда не делось.

—Поговорим о разных формах Пери­о­ди­ческой таблицы. Вы упомянули длинно­периодическую форму. Чем она отличается от канонической?

— В короткопериодической таблице есть группы и подгруппы. Вот, например, группа 5. В нее входят 2 подгруппы. Здесь оранжевым цветом помечены элементы от азота до висмута — это главная подгруппа. От ванадия до элемента 105 — на этой таблице нильсборий, который сейчас называется дубний, — располагается побочная подгруппа. Сейчас от такого деления отказались. Раньше обращали внимание на другие свойства. В частности, высшая степень окисления проявлялась одинаково для элементов обеих подгрупп, поэтому можно было найти в главной и в побочной подгруппах одинаковые высшие оксиды. Сейчас говорят, что это сведение в одну группу главной и побочной подгрупп не так актуально, поскольку главная подгруппа — это непереходные элементы, а побочная — переходные, и это сразу меняет химию элементов. Поэтому нужно использовать более современную форму — длиннопериодный вариант. Здесь, в канонической форме, вы видите в таблице всего 8 групп, а в современном варианте их 18, и деления на главные и побочные подгруппы нет.

— Насколько удобно пользоваться различными трехмерными формами Периодической таблицы?

— Не вижу никакого удобства в трехмерных вариантах. Я знаю, что есть разные формы — кубы, спирали и всё, что угодно. У меня даже была такая интересная форма таблицы: одна спиральная часть вставлялась в другую, и одна крутилась вокруг другой, чтобы показать, как изменяются свойства элементов спиральным образом. Однако это, на мой взгляд, только усложняет восприятие, и научного смысла в этом никакого нет.

— Получается, что плоский вид — 2D — самый удобный для использования?

— Он самый удобный даже в электронном виде. Гораздо проще кликать на 2D, на нечто плоское, и будет что-то открываться. Допустим, вы зашли на следующий уровень, посмотрели, что вам нужно, кликнули — и открылся еще один уровень. Не пользуемся мы этими трехмерными игрушками, потому что есть компьютер. И тогда, сколько нам нужно уровней пройти, столько и пройдем. И если есть параллельные взаимосвязи на внутренних уровнях, то мы их все и проведем. И нам все равно — трехмерная это таблица или семимерная, на экране всё будет плоским. Так проще.

— Каковы перспективы развития Периодической таблицы, что нас ждет? Есть ли варианты заполнять клеточки таблицы дальше, или же мы как-то ограничены?

— На сегодняшний день элементов 118, и это означает завершение седьмого периода. Следующий элемент должен попасть в восьмой период. Как раз в конце февраля текущего года в Стокгольме, на семинаре, посвященном 150‑летию открытию Периодического закона, выступал профессор Сергей Николаевич Дмитриев. Он представлял некоторые перспективы нахождения новых элементов. Обнаружить в природе новый элемент уже нельзя, очередные элементы искусственно создаются. И каждый раз, переходя ко всё более тяжелым элементам, мы попадаем в условия сосуществования двух проблем: ведь простые бомбардировки гелием, как это делали 50 лет назад, уже не работают. Каждый раз нужно утяжелять то, чем вы бомбардируете, и каждый раз усложнять мишень, которую вы бомбардируете. Но усложнение мишени тоже представляет трудность, поскольку она также становится короткоживущей. Невозможно взять мишень из элемента тяжелее калифорния (его порядковый номер 98), и долго с ней работать, потому что все элементы, начиная с 99‑го, не имеют изотопов со стабильностью хотя бы несколько месяцев, — это все коротко­живущие изотопы. Это одна проблема. А вторая проблема в том, что вы получаете нечто коротко­живущее. Можно наблюдать несколько атомов, которые распадаются через доли секунды. А это значит, что нужно не только открыть, но и доказать, что вы это обнаружили. Тем не менее, профессор Дмитриев оптимистичен: он считает, что в ближайшие пять лет будут открыты два или три новых элемента, которые будут иметь номер больше 118. То есть, не будут изотопами уже известных элементов, а начнут заселять восьмой период.

— Профессор Дмитриев говорил про российские исследования, как я понимаю?

— Он говорил про российские исследования в первую очередь, так как является одним из руководителей этого проекта в Дубне. Сергей Николаевич возглавляет лабораторию, которая занимается синтезом новых элементов. Но сами мы — неорганики — работаем с тем, что достаточное время существует. И, конечно, никакие короткоживущие химические элементы объектами нашей деятельности не являются.

— Насчет синтеза сверхтяжелых элементов: мы синтезируем, синтезируем, а есть ли какой-то предел этого процесса в принципе? Посчитали ли физики и химики, до какого элемента по номеру можно дойти? Ведь масштабы могут быть такие, что внутриядерные силы уже не удержат составные части ядра…

— И да, и нет. Существуют две теории, которые спорят друг с другом. Одна предполагает, что предел очень далеко, другая говорит, что предел наступит очень скоро — в районе 125 номера. Чтобы сравнить эти две теории, нужно быть специалистом в области ядерной физики, ядерной химии. И ядерной химии, наверное, даже в меньшей степени. Речь идет о том, что есть люди, обсуждающие эти теории. Но я не могу понять, кто из них прав, поскольку не являюсь специалистом в данной области.

— Наверное, опять же, мы не имеем таких инструментов, чтобы прощупать это.

— Я и этого не знаю. Когда речь заходит о квантовомеханических расчетах… Знаете, я тоже веду квантово­механические расчеты, но для элементов, которые не содержат такого большого числа бешено движущихся электронов. До примерно шестидесятого номера я посчитаю, дальше нужно включать такие корреляции, которые знает уже специалист. А потом идем еще дальше, где существуют взаимодействия между частицами в самом атомном ядре, и это все нужно учесть.

— А предел «очень далеко» — насколько именно далеко он находится?

— Я слышал выступление одного человека, утверждавшего, что к числу 400 мы подберемся.

— По-моему, это очень оптимистично!

— Я не могу судить о справедливости его аргументации. Это — другая область науки. Однако, один человек считает так, а ему говорят, что вряд ли. Но находятся и такие специалисты, которые говорят, что может быть, не до 400, но далеко пройдем. До какого-то времени существовала идея, что 120—122 элемента — это предел. Профессор Дмитриев считает, что нет, и предел явно дальше. То есть, как я говорил, в ближайшее время он обещал 2—3 элемента, и потом, говорит, еще продвинемся.

— Когда Дмитрий Иванович Менде­леев писал о своем законе, он называл элементы легче водорода. Про конец таблицы мы с вами поговорили, а как дело обстоит с ее началом? Есть ли смысл это обсуждать?

— Нет. Перед водородом ничего нет. Исходя из того, что есть закон Мозли, мы должны понимать, что самый легкий элемент может состоять из одного протона и одного электрона — а это уже водород. Что-то легче уже не будет химическим элементом. Менделеев размышлял о некоторых двух элементах, которые легче водорода. Были идеи, что один из этих элементов может быть как-то отождествлен с эфиром, который тогда считали материальным. Но после закона Мозли серьезных размышлений о более легких элементах не наблюдалось. Авантюристические идеи имелись — предполагали, что будет невесомый элемент, элемент с отрицательным номером… Но это всё из области ажиотажного размышления. Это подогревает интерес: кто-то написал свое мнение, может быть, оно совершенно чудаческое, но зато красиво подано, и есть связь с историей. Можно же сослаться на то, что Менделеев так писал. С другой стороны, в ряде серьезных научно-популярных журналов выходили публикации о том, правильно ли отказались от более легких элементов.

— Хотелось бы узнать, что произошло интересного с Периодическим законом за последние двадцать-тридцать лет.

— С Периодическим законом ничего не происходит, потому что закон есть закон. Но происходит синтез элементов. Вы называли срок двадцать-тридцать лет, и за это время синтезировано около 15 элементов. И если я не ошибаюсь, только в 2017 году присвоили имена четырем элементам, которые были открыты, и открытие было проверено.

— А как проверяют открытия? Как это работает: вот приезжает человек из ИЮПАК, и ему что-то демонстрируют?

— Ничего подобного. Создается некоторая система доказательств, она документируется и передается на утверждение специалистам в области ядерной химии и ядерной физики. Это несколько разные комитеты, но, по-хорошему, они должны работать согласованно. Как технически это происходит, я не знаю, но идея заключается в том, что сосуществуют и химики, и физики, потому что современные методы обнаружения новых элементов — они физические, а не химические. Из-за того, что элемент живет очень мало, вы можете даже не успеть провести какую-то реакцию. Зато можете оценить адсорбционную способность того или иного элемента на определенной поверхности и сказать, что он похож на какой-то другой, более устойчивый элемент. И сравнить: этот элемент из той группы, к которой новый элемент должен быть приписан, или из какой-то другой. Такое сравнение полезное, потому что оно основано на периодичности и дает основание дополнительно подтвердить, что полученный новый элемент как раз тот, который ожидался.

— Итак, за последние тридцать лет открыли порядка 15 сверхтяжелых ­короткоживущих элементов. А в чем же заключается практическая польза? Ведь живут-то они очень мало.

— Практическая польза заключается в том, что это глубина нашего знания. Насколько мы можем далеко залезть в секреты природы. Это очень важная вещь. Чем тяжелее элемент, тем более сложным становится взаимодействие между его составляющими. Атом ведь не является неделимым, хотя так и называется — «а-том».

— Это просто древние греки не знали.

— Хорошо, но ведь мы же приняли это название. И понимаем: атом состоит из каких-то других частиц, которые связаны между собой еще какими-то частицами. Чем больше такой набор, тем больше возможностей увидеть эти взаимодействия и изучить их. Вот, например, такая причина — чисто фундаментальная. Может быть, с точки зрения ядерной физики это более интересно, чем с точки зрения химии, но тем не менее. А если говорить о том, что произошло с Периодической таблицей в химии за двадцать-тридцать лет, то принципиального, чтобы ее видоизменить или найти какое-то новое в ней откровение, не произошло ничего. Однако, произошло другое: мы стали гораздо больше знать о свойствах элементов и находить у некоторых элементов такие свойства, которые изначально казались бы странными.

— Не могли бы вы привести пример?

— Пожалуйста. Например, двадцать-двадцать пять лет назад стало известно, что в определенных условиях золото может вести себя не как благородный металл, а как аналог таких галогенов, как йод или бром. Этого никто не ожидал. Поскольку развиваются представления о некоторых физических константах химических элементов — это потенциал ионизации, сродство к электрону, — то их анализ позволил объяснить такие свойства. Вполне возможно, что когда-то это будет применяться в том или ином виде. Также мы стали лучше понимать, почему элементы имеют ту или иную структуру в обычном своем состоянии, мы знаем, как ее описывать с точки зрения особенностей химической связи. Это помогает в сложных химических системах объяснять протекание реакций.

— А с чем связано наше более глубокое понимание: у нас появились какие-то новые инструменты изучения, или мы накопили больше информации, каких-то опытных фактов?

— Конечно, и то, и другое. С одной стороны, мы накопили факты, а с другой — лучшие приборы, более глубокая теория, более быстрая вычислительная математика. Когда начинался рентгеноструктурный анализ на IBM‑совместимых компьютерах, то, чтобы средней сложности структуру поставить на четыре цикла МНК, я должен был запустить расчет и идти спокойно обедать. Возвращался и надеялся, что расчеты закончатся. Сейчас я не замечу, как четыре цикла МНК посчитаются: нажму кнопку, и уже готово. Это миллионократное увеличение способности расчетов позволяет продвигать теорию. Теория выдвигается, и ее нужно подтверждать экспериментами и расчетами. Чем лучше вы подтверждаете, тем дальше потом движется теория. А с другой стороны, приходят экспериментаторы и говорят: «У нас вот это получилось, вот это получилось, вот это получилось. Мы это интерпретируем так-то. Давайте совместим практику и теорию». И так развивается вся неорганическая химия вокруг периодического закона.

— Как называют новые химические элементы? Это всегда очень интересно.

— Химические элементы называют очень по-разному. Если говорить о сверхтяжелых, то обычно они отражают персону либо место. Элемент «московий» назван в честь Московской области, а вовсе не Москвы, потому что именно в Московской области расположена Дубна. До этого получил название элемент «дубний». Еще один элемент, названный в нашу честь, — «оганесон», в честь академика Ю. Ц. Оганесяна, который возглавляет всю дубнинскую программу. Элемент «нихоний» назван в честь Японии. Это единственный элемент, который был открыт японскими учеными, и им предложили выдвинуть вариант названия. Есть элемент «менделевий» в честь Дмитрия Ивановича, названный в синтезировавшей этот элемент лаборатории Лоуренса в Беркли. Потом появился элемент «лоуренсий», названный в честь этого ученого — одного из пионеров ядерной физики. Обычно элемент получает название в честь человека, которого уже нет. И поэтому сейчас мы наблюдаем уникальный случай, когда элемент оганесон назван в честь ныне здравствующего академика Ю. Ц. Оганесяна. Это необычно. Есть интересные истории открытия редкоземельных элементов. Так, в местечке Иттербю нашли в свое время минерал, который содержал новый элемент. Поскольку название места и выговорить-то затруднительно, элемент из минерала назвали сокращенно — «иттрий». Потом в том же минерале обнаружили еще элементы, и от названия Иттербю оторвали «эрбий» и «тербий». Потом оказалось, что и этого мало, и согласились: пусть будет элемент «иттербий» тоже. Много наименований в честь регионов, например, «рений». Он назван в честь реки, потому что в том районе жил первооткрыватель. «Лютеций» — Париж, «рутений» — Россия.

— С рутением интересная история. Представитель казанской химической школы сказал, что называет этот элемент в честь «своей любимой родины».

— Это был профессор Клаусс из города Дерпт (сейчас это Тарту в Эс­то­нии).

— Эта территория входила в состав Российской империи, поэтому Клаусса можно считать русским ученым. Когда я училась в школе, названия ряда сверхтяжелых элементов несколько раз менялись — помню это по табличкам, которые нам раздавали. И несколько раз за время обучения названия ряда элементов поменялись.

— В таблице, висящей на стене этого кабинета, есть два элемента, которые носят другие названия: 104 номер был предложен как «курчатовий», а 105 — как «нильсборий». Сейчас эти элементы называют «резерфордий» и «дубний». Окончательно насчет этих элементов вопрос решился в 1990‑х годах, когда комитет по номенклатуре ИЮПАК предложил, посовещавшись с другими профильными комитетами, такие названия.

— А названия «курчатовий» и «нильсборий» мы сами придумали? Это были неутвержденные названия?

— Неутвержденные, но ими пользовались. Вы знаете, ведь очень многие пользовались другими названиями. Долгие годы тантал был танталом для немцев и русских, но при этом он был колумбием для американцев.

— Называется, «как найти общий язык»…

— Да. Отсюда-то и возник комитет по номенклатуре, в том числе по названиям химических элементов.

— Что нам принес Периодический закон глобально?

— Очень многое. Вообще говоря, если исторически смотреть, Менделеев не был первым, кто придумал классификацию.

— Да. До него было много различных разработок — и триады…

— …и октавы, и спирали. Почему поверили Менделееву? Он придумал гениальную идею: не надо заполнять всю систему элементов, надо оставлять клеточки. В эти клеточки он расставил элементы с вымышленными именами, которые отражали имя предыдущего элемента — экабор, экаалюминий.

— «Эка» в смысле «следующий»?

— Да. У Менделеева, скажем, был экамарганец и двиэкамарганец, потому что за марганцем двух последующих элементов не было. Он оставил для них клеточки, указал, какие должны быть основные свойства. Он написал формулы оксидов, гидридов, молекулярные веса летучих хлоридов. Попадание было больше 50%, что, в общем, очень много. Потом, раз такая периодичность заработала, эти элементы быстро нашлись: при жизни Менделеева нашлись экабор (скандий), экакремний (германий), экаалюминий (галлий), инертные газы, для которых он создал свою группу. Все увидели, что закон работает и имеет предсказательную силу. Потом был закон Мозли, и стало ясно, что таблица Менделеева в той канонической короткопериодной форме — это некий инструмент для того, чтобы понимать, почему химия одного элемента похожа на химию другого, как это можно использовать для получения материалов, для получения нового знания о свойствах элементов. Это до сих пор развивается. Когда мы пишем статьи или заявки на какие-то гранты, мы даем очень серьезную аргументацию на основе периодичности свойств.

— То есть то, что открыто 150 лет назад, стабильно работает.

— Конечно. В этом и есть прелесть данного закона. Есть законы, которые открыты очень давно, и они работают. Ньютону яблоко свалилось на голову раньше, чем Менделеев придумал свою таблицу, но законы Ньютона работают ничуть не хуже. К ним есть дополнения, расширения, говорят, что форма законов соответствует только простому линейному случаю. Также и с таблицей Менделеева: он сказал про атомные веса, а оказалось, что есть более глубокий смысл этой периодичности — атомная структура, в частности, заряд ядра атома.

— То есть это и есть общий случай.

— Фактически да. Это более фундаментальное, чем увидел Менделеев. Но то, что он увидел, то, что он сгруппировал и сделал таблицу из 63 элементов, которые не заполняли 63 клеточки подряд, а были раскиданы по общему полю согласно положенной им классификации — вот это великолепная идея.

— На чем остановился Менделеев? Сколько периодов и рядов у него получилось?

— Дело в том, что такой тяжелый элемент, как уран, уже был известен Менделееву. Уран имеет порядковый номер 92, и Менделееву пришлось рассматривать свойства урана и поставить его в определенную клетку, учитывая схожие свойства урана и элементов подгруппы хрома. Это не та клетка, в которой он сейчас стоит, потому что Менделеев не знал про f-орбитали. И только когда открыли лантониды, или лантоноиды, — редкоземельные элементы, — стали задумываться о том, правильно ли стоит уран, поскольку у него был подозрительно большой атомный вес.

— Менделеев, конечно, не успел его перенести…

— Ему бы пришлось дожить до 1940 года, когда получили нептуний и плутоний. Тогда создались предпосылки переноса урана в таблице.

— Он стоял, очевидно, значительно выше, чем ему нужно было стоять.

— Он стоял в ряду как аналог хрома, молибдена и вольфрама. Под ними. В этой группе. Когда синтезировали более тяжелые элементы, то задумались, где они должны быть и где должны быть элементы с f-орбиталями. И через какое-то время, не сразу, во второй половине XX века, возникла актинидная концепция, и уран получил место в ряду актинидов, после актиния, это так называемый второй внутренний переходный ряд. Сейчас эта концепция доминирующая, главенствующая, мы ее признаем правильной. Но споры шли очень долго. Я уже работал на химическом факультете, это были 80‑е годы, а актинидная концепция все еще оспаривалась. Почти 50 лет спустя ее создания. Вот так.

Беседовала Анна Дегтярева.

История открытия Периодического закона. Проблема «Нулевых» — статья

История открытия Периодического закона. Проблема «Нулевых» — статья | ИСТИНА – Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

История открытия Периодического закона. Проблема «Нулевых»статья

Научно-популярная статья

• Авторы:

  Рязанцев Георгий Борисович,

  Хасков Максим Александрович

• Журнал:
  Сборник Система «Планета — Земля»
• Год издания:
  2014
• Первая страница:
  63
• Последняя страница:
  79
• Аннотация:
  К 180-летию со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева
  «Избранный предмет давно занимал мои мысли, но по разнообразного рода соображениям мне не хотелось еще говорить о нем, особенно же потому, что меня самого не вполне удовлетворяли те немногие выяснения, которые считал могущими выдержать критику, и я все ждал от опытов, которыми намерен был продолжить свои первые попытки, ответов, более обнадеживающих в правильности родившихся умозаключений. Годы однако уходили, дела более настойчивые отрывали, да никто и не затрагивал вопроса, казавшегося мне жгучим, вот я и решился сказать в отношении к нему – что и как умею, ничуть не претендуя на его решение, хотя бы приближенное»
  Здесь и далее выделены цитаты из работ Д.И. Менделеева
  В январе 1904 г. в «Петербургском листке» № 5 по случаю 70-летия Д.И. Менделеева опубликован его портрет и интервью. На вопрос, какими научными исследованиями он занят в настоящее время, ученый ответил:«Они направлены исключительно к подтверждению выставленной мною в прошедшем году теории, или, вернее, попытки, химического понимания мирового эфира».
  Что это за теория, о которой мы так мало знаем и к которой были прикованы исключительно все последние исследования ученого?
  Статью“Попытка химического понимания мирового эфира”Д.И. Менделеев окончил в октябре 1902 г., а опубликовал в январе 1903 г. в №1-4 “ Вестника и библиотеки самообразования” и часто о ней говорил; так, в мае 1904 г. он написал письмо известному ученому С. Ньюкомбу, в котором ссылается на свою работу о мировом эфире, где касается вопроса о природе эфира, сообщает, что в ближайшее время собирается написать статью«по поводу современных представлений о сложности химических элементов и об электронах…»
  О сложности химических элементов и об электронах – это понятно современному читателю, но …мировой эфир…?! Сейчас даже школьники знают, что эта идея отброшена современной наукой. К тому же химическое понимание по отношению к мировому эфиру!Странно? … Да! Поэтому, наверное, одна из последних работ ученого очень редко комментируется, практически нигде не упоминается, да ее вообще трудно найти. Во многих научных и учебных библиотеках в многотомных «Сочинениях» Д.И. Менделеева отсутствует т.2, где находится«Попытка химического понимания мирового эфира». Иногда даже создается впечатление, что как-то стыдливо стараются вымарать эту «курьезную» работу из наследия ученого. Похоже, многие снисходительно думают, что великий Менделеев на старости лет, возможно, превысил уровень своей компетентности.
  Но давайте не будем спешить с выводами! Причем здесь старость? Эту «конфузную» теорию Д.И.Менделеев вынашивал почти всю свою творческую жизнь. Ему не было еще 40 лет, когда на периодической системе через два года после ее открытия (оттиск из «Основ химии», хранящийся в архиве ученого) его рукой около символа водорода сделана надпись, которую можно расшифровать так:« легче всех эфир, в миллионы раз». По-видимому, «эфир» представлялся Менделееву наилегчайшим химическим элементом!
  «Уже с 70-х годов у меня назойливо засел вопрос: да что же такое эфир в химическом смысле? Он тесно связан с периодическою системою элементов, ею и возбудился во мне, но только ныне я решаюсь говорить об этом».
  Еще раз повторим: химический элемент эфира — элемент эфира — атомарность эфира — дискретность эфира. О каком классическом понимании эфира здесь идет речь? Это не тот эфир, который отбросила как ненужный костыль современная физика.
  Откройте словари и энциклопедии. «Эфир (греч.Aither – гипотетическая материальная среда, заполняющая пространство). Понятие об Э. было принято еще у античных философов, рассматривавших его как некую «праматерию» и отождествлявших его с пространством. В классической физике под Э. понималась однородная, механическая, упругая среда, наполняющая абсолютное ньютоновское пространство». Возможно, найдете несколько иное определение, но обратите внимание, что везде акцент будет на однородности или непрерывности. Разве такой эфир у Менделеева? Это не классический эфир! Эфир, о котором говорит Менделеев, состоит из элементов, он атомарен, он неоднородный, он прерывен и дискретен. Он имеет структуру!
  Изучаем дальше словари и энциклопедии. «Эта механистическая концепция (классический эфир) не выдержала экспериментальной проверки и была отброшена в теории относительности. Представление об Э. в современной физике заменено представлением о материальном поле или обладающей структурой вакууме, не сводимых к механической среде». Разве не видно, что эфир, химическую структуру которого пытается рассмотреть Д.И. Менделеев, это скорее современный вакуум Дирака, чем классический эфир древних греков.
  Давайте вернемся к работам Менделеева, как говорится, к первоисточнику.
  Интерес к этой проблеме появился у Менделеева, как отмечалось, в 70-е годы: он тесно связан с периодической системой («ею и возбудился во мне»), и последовавшими затем работами по исследованию газов. «Сперва и я полагал, что эфир есть сумма разреженнейших газов в предельном состоянии. Опыты велись мною при малых давлениях — для получения намеков на ответ». Но эти работы не удовлетворяли его.
  «… представление о мировом эфире, как предельном разрежении паров и газов, не выдерживает даже первых приступов вдумчивости — в силу того, что эфир нельзя представить иначе, как веществом, все и всюду проникающим; парам же и газам это не свойственно.»
  Именно открытие химически инертных газов и логическое размещение их в нулевой группе периодической системы делали для ученого реальной возможность оценки химизма мирового эфира. Детальная разработка «химической концепции мирового эфира» началась с открытия инертных газов. Д.И. Менделеев предсказал много новых элементов, но вот инертные газы были неожиданны даже для него! И не сразу он принял это открытие, и не без внутренней борьбы. И после принятия инертных газов разошелся во взглядах с большинством химиков по поводу их местонахождения в Периодической системе. Где должны быть расположены инертные газы? Современные химики не задумываясь, скажут: конечно, в VIII группе (следствие полного торжества в их умах Боровской модели строения электронных уровней атома, несмотря на существование альтернативных моделей). А Менделеев категорически настаивал на существовании нулевой группы! Инертные газы настолько отличаются от остальных элементов, что им место было где-то на обочине Системы. Казалось, какая разница на правом (VIII- группа) или левом (0 -группа) краю они будут (нам это кажется совершенно не принципиальным, особенно для того время, когда не знали электронного строения атома, хотя и сейчас мы только обольщаемся, что знаем), к чему эти споры?
  Менделеев думал иначе, это принципиальный для него вопрос! Поставить инертные газы справа, это значить получить между водородом и гелием целый ряд пустот.
  Это мы сейчас так легко с этим свыклись, воистину ко всему можно приучить, но для Менделеева это был вызов – искать новые элементы между водородом и гелием! Может, есть галоген легче фтора (вероятность существования такого галогена он допускал, если допустить, что гелий действительно находится в VIII- группе) или еще другие легкие элементы между водородом и гелием? Их нет, поэтому место инертных газов слева (в 0 – группе)! Тем более и валентность их уж скорее нулевая, чем VIII. Да и количественное соотношение атомных весов, которые он рассматривает, однозначно указывает на положение инертных газов слева вначале каждого ряда, а не справа в конце ряда.
  «Это положение аргоновых аналогов в нулевой группе составляет строго логическое последствие понимания периодического закона» — утверждал Д.И. Менделеев.
  Становится понятным, почему Дмитрий Иванович настаивал на существовании нулевой группы, понятны его упоминания о гипотетичном галогене легче фтора (который следовало бы искать, по мнению Менделеева, если расположить инертные газы в VIII группе), отсюда даже понятен его поиск элемента легче водорода, о существовании которого он давно догадывался – «никогда мне в голову не приходило, что именно водородом должен начинаться ряд элементов» и « лишить водород того исходного положения, которое он давно занимает, и заставить ждать элементов еще с меньшим, чем у водорода, весом атома, во что я всегда верил» — вот сокровенные его мысли, которые он таил, до тех пор пока Периодический закон окончательно не утвердится. «У меня мелькали мысли о том, что раньше водорода можно ждать элементов, обладающих атомным весом менее 1, но я не решался высказываться в этом смысле по причине гадательности предположения и особенно потому, что тогда я остерегся испортить впечатление предлагавшейся новой системы, если ее появление будет сопровождаться такими предположениями, как об элементах легчайших, чем водород».
  Как раз в отстаиваемой им системе с нулевой группой, которую впервые предложил бельгийский ученый Л. Эррера в 1900 г. в заседании Бельгийской Академии (Academie royale de Belgique), водород вроде бы вовсе может быть и не первым. Периодическая система может быть «открыта» с обоих концов! Появляется место перед водородом для сверхлегкого элемента – может это и есть «элемент Эфира»? Сам Периодический закон подводил к постановке этого вопроса, а в его истинности Дмитрий Иванович не сомневался, и закон уже окончательно утвердился и в умах ученых. « Теперь же, когда стало не подлежать ни малейшему сомнению, что перед 1 группой, в которой должно помещать водород, существует нулевая группа, представители которой имеют веса атомов меньше, чем у элементов 1 группы, мне кажется невозможным отрицать существование элементов более легких, чем водород».
  В открытом им законе ученый пытается с физической стороны выяснить природу массы как основной характеристики вещества. Выясняя физические основы тяготения (об этом мы тоже мало знаем – как много сил и времени он уделял этой проблеме), тесно связанные с понятием мирового эфира как «передающей» среды, он ищет легчайший элемент (намного легче водорода). Однако результаты опытов 70-х годов, сводившиеся к тому, чтобы доказать, что«эфир есть сумма разреженнейших газов», не удовлетворили Менделеева. На какое-то время он прекратил исследования в этом направлении, нигде не писал, но как видно, никогда и не забывал о них. В конце жизни в поисках ответа на вопросы, касающиеся глубинных свойств материи, он вновь обращается к «мировому эфиру», с помощью которого пытается проникнуть в природу основного понятия естествознания XIX в. (да и ХХ, и даже ХХI вв.) — массы, а также дать объяснения новым открытиям и прежде всего радиоактивности. Основная мысль ученого заключается в следующем: «Реального понимания эфира нельзя достичь, игнорируя его химизм* и не считая его элементарным веществом; элементарные же вещества ныне немыслимы без подчинения их периодической законности». Характеризуя мировой эфир, Менделеев считает его «во-первых, наилегчайшим из всех элементов как по плотности, так и по атомному весу, во-вторых, наибыстрее движущимся газом, в-третьих, наименее способным к образованию с какими-либо другими атомами или частицами определенных сколь-либо прочных соединений и, в-четвертых, элементом, всюду распространенным и всепроникающим».
  Вес атома этого гипотетического элемента X , по расчетам ученого, может колебаться в пределах от 5.3*10 -11 до 9.6 *10 -7 (если атомный вес Н равен 1). Для оценки массы гипотетического элемента привлекает знания механики и астрономии (он даже прикидывает массу звезды, которую из-за величины силы тяготения не может покинуть свет, предвидение черных дыр более ста лет назад! Но это все так, между прочим, просто для оценки границ массы нового элемента). Элемент X (Менделеев называет его «ньютонием» — «Мне бы хотелось предварительно назвать его «ньютонием» — в честь бессмертного Ньютона») получал свое место в Периодической системе — в нулевом периоде нулевой группы, как легчайший аналог инертных газов. Кроме того, Менделеев допускал существование еще одного элемента легче водорода – элемента Y, «корония» (предположительно линии «корония» были зафиксированы при солнечном затмении в 1869 г. в спектре короны; открытие гелия на земле давало основание считать реальным и существование «корония»). Вместе с тем Менделеев не раз подчеркивал гипотетичность элементов X и Y и не включал их в таблицы элементов 7-го и 8-го изданий «Основ химии». Научная требовательность и ответственность в работах Менделеева не нуждается в комментариях! Но, как мы видим, если это требует логика поиска, он смело выдвигал самые необычные гипотезы, основанные на глубокой интуиции.
  Следует напомнить, что в своих предсказаниях новых элементов до этого Менделеев не ошибался! Все предсказания, сделанные им на основе периодического закона (существование 12 неизвестных в то время элементов), а также исправления атомных масс элементов блестяще подтвердились! «Когда я прилагал периодический закон к аналогам бора, алюминия и кремния, я был на 33 года моложе, во мне жила полная уверенность, что рано или поздно предвидимое должно непременно оправдаться, потому что мне все там было ясно видно. Оправдание пришло скорее, чем я мог надеяться. Тогда я не рисковал, теперь рискую. На это надобна решимость. Она пришла, когда я видел радиоактивные явления … и когда я сознал, что откладывать мне уже невозможно и что, быть может, мои несовершенные мысли наведут кого-нибудь на путь более верный, чем тот возможный, какой представляется моему слабеющему зрению».
  Так что же, это первая крупная ошибка, может, даже глубокое заблуждение великого ученого, как сейчас считают очень многие, или всего лишь прискорбное недопонимание гения его малоспособными учениками? Давайте попробуем разобраться.
  В начале XX века не только Менделеев, но и многие физики и химики верили в существование «эфира». Однако после создания Эйнштейном специальной и общей теории относительности эта вера стала угасать. Принято считать, что к 1930-м годам проблема «эфира» уже не существовала в науке, а вопрос об элементах легче водорода сам собой отпал. Но, опять же, следует напомнить, что проблема классического эфира отпала, эфира однородного, а вот эфир структурированный (эфир Менделеева) вполне жив, только называется он сейчас структурным вакуумом или вакуумом Дирака! Так что, вопрос только в терминологии. Вернемся к элементам легче водорода. Говорят, что их не нашли. А может быть, просто не искали? Или лучше сказать, когда нашли, просто не узнали?
  Любому химику известны гомологические ряды, и хорошо известно, как ведут себя первые члены, особенно первый. Как известно, первый всегда особенный, он всегда сильно выделяется из общего ряда. Водород размещают и в I, и в VII группах (он в чем-то подобен и щелочным металлам и галогенам одновременно). Так вот водород вовсе и не первый! Так как же должны отличаться настоящие первые элементы, элементы нулевого периода, от всех остальных, обычных элементов? Будут ли они вообще похожи на привычные и хорошо известные, так сказать, «родные» химические элементы? Тут пробирает сильное сомнение! Похоже, мы попадем совсем в другой «мир» и похоже, что это «мир элементарных частиц».
  Понимание химии как науки о качественных изменениях, которые ей сплошь и рядом сопутствуют и составляющих всю «прелесть» и даже «волшебство» этой науки, стирающих грань между ней и «магией» (для очень многих даже сейчас не понятно различие химии и алхимии) — такое понимание в Периодической системе проявляется наиболее отчетливо, а в самом начале системы просто ослепительно ярко!«Распространеннейшие в природе простые тела имеют малый атомный вес, а все элементы с малым атомным весом характеризуются резкостью свойств. Они поэтому суть типические элементы», а по мере приближения к «нулевой точке» должны происходить просто фантастически «резкие» качественные скачки, что следует из ее сингулярного характера, так как«…здесь не только край системы, но и типические элементы, а потому можно ждать своеобразия и особенностей»!
  Мы часто говорим о фундаментальности Периодического закона, но кажется, по-настоящему этого все-таки не понимаем. Повторим Менделеева:«… элементарные же вещества ныне немыслимы без подчинения их периодической законности»или«сущность понятий, вызывающих периодический закон, кроется в общем физико-химическом начале соответствия, превращаемости и эквивалентности сил природы»; еще:« по-видимому, периодическому закону – будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».Дмитрий Иванович верил, что сущность Периодического закона только начинает проявляться и очень надеялся на ее проявление в будущем:«…тут я надеюсь на будущее. Поймут же, что найденное мной иобщо и важно для понимания всей природы и бесконечно малого…» -писал Менделеев в последние годы жизни.
  Последуем же логике Дмитрия Ивановича, но учтем современные сведения, которые в его время просто еще не существовали. За основу возьмем порядковый номер элемента, который соответствует заряду ядра.Тогда, если водород имеет порядковый номер 1, элемент перед ним, естественно, 0! Этот элемент окажется в нулевом периоде в группе инертных газов (в современной стандартной Периодической таблице) или в нулевой группе первого периода (по Менделееву), положение {1,0}, где {период, группа}. Формальный аналог благородных газов, инертный с формальным зарядом ядра 0.
  Рассмотрим возможных кандидатов на это место в Периодической системе.
  Выбор-то и не очень большой, но, главное, он есть! Из известных ныне физических объектов микромира это: либо нейтрон (попытка поставить нейтрон перед водородом предпринималась другими авторами неоднократно и ранее, и для многих физиков и радиохимиков кажется совершенно очевидной), либо нейтрино (фотон как не имеющий массы покоя и короткоживущие частицы, а также гипотетический гравитон выведем пока за скобки). Кому отдавать предпочтение, тоже воздержимся. Формально нас удовлетворяют и нейтрон, и нейтрино.
  Перейдем пока к следующему элементу перед водородом, тоже элементу нулевого периода, но уже попадающему в первую группу нулевого периода и аналогу водороду. Но формальный порядковый номер его -1. И такой же заряд «ядра». Суммарный же заряд, как и у всех элементов, должен быть нулевым. И на это место в Периодической системе есть законный кандидат. Это хорошо известный физикам и радиохимикам позитроний (положение {0,1}). Кстати, он вообще–то очень похож на предсказанный Менделеевым «короний», и вполне может наблюдаться на Звездах типа Солнца и других, особенно более горячих. Возможность возникновения связанных состояний системы электрон- позитрон была постулирована Мохоровичичем в 1934 г., а название «позитроний» для атома электрон-позитрон предложено в 1945 г. Руарком , химический символ – Ps – появился в работе Мак Гервея и де Бенедетти. Эксперементальное доказательство существования позитрония получено впервые Дейчем.
  Итак, позитроний (Ps) — система, состоящая из электрона и позитрона, удовлетворяет формальным требованиям элемента нулевого периода. То, что здесь трудно выделить, где ядро, а где оболочка, нас не смутит, так как мы ожидали ведь, что элементы нулевого периода будут необычными! Кроме того, как раз из-за симметричности позитрония и других доводородных элементов в дальнейшем раскроются совершенно новые перспективы Периодической системы. Но не будем забегать вперед.
  Вернемся, к элементу с нулевым порядковым номером в традиционной системе, но с положением {1,0} в системе Менделеева. Кто же это — нейтроний или нейтриний? Кто же больше соответствует ньютонию Менделеева? Прежде чем сделать выбор, давайте остановимся на одном факте, который нельзя игнорировать. Для простоты рассмотрения мы предложили в качестве кандидатов на нулевое положение нейтрон и нейтрино (как уже отмечалось выше, попытки включения в Периодическую систему неатомных частиц: нейтрона, электрона, позитрона и нейтрино – предпринимались ранее и подвергались обоснованной критике), это просто элементарные частицы, а все другие химические элементы («атомы») это сложные системы, где присутствуют противоположные заряды, как кулоновские, так и другие (частицы и античастицы – электрон и позитрон, лептонный заряд). Поэтому, подчиняясь закону сохранения зарядов, под нейтринием будем понимать пару нейтрино и антинейтрино (сохранение нулевого лептонного заряда), а под нейтронием- пару нейтрон и антинейтрон (сохранение нулевого барионного заряда).Отсюда видно, что ничего не надо выбирать, правда концепция «атома» несколько видоизменяется. Они (нейтрон и нейтрино в паре с их античастицами) оба нам подходят, и более того у них изотопическое соотношение, они отличаются только по массе. Просто они формально «изотопы». Также как, например, протий, дейтерий и тритий. Но, о каком же из этих «изотопов» все-таки говорил Менделеев? Тут все ясно, конечно же, ньютоний Менделеева это нейтриний! Надо вспомнить свойства ньютония: чрезвычайно малая масса и практически полная инертность во взаимодействии с другими веществами.
  «Чрезвычайно малая плотность газа, т.е. чрезвычайная быстротасобственного движения его частиц – при ничтожном весе их, должнывлиять на то, что газ этот везде проникнет, будет наполнятьвселенную, но ни к чему прочно не примкнет – для согласованногодвижения в химическом соединении, т.е. он ни с чем не соединится»
  Все это отвечает паре нейтрино и антинейтрино, нейтринию(0.0Nn- масса близка 0 ), который можно рассматривать как «легкий ньютоний»! И чрезвычайная быстрота собственного движения – близкая скорости света, и ничтожный вес – около 10-9 ,что соответствует предсказанию Менделеева, везде проникает, практически ни с чем не взаимодействует (Земля и даже Солнце для него почти прозрачны), и наполняет всю Вселенную (масса нейтрино во Вселенной, по некоторым моделям, в 30 раз больше плотности обычного вещества, хотя вопрос о его точной массе еще не получил окончательного ответа). Наиболее реальная оценка дает значение для массы <17 эВ.
  Вообще, не понятно как может наше миропонимание «простых веществ», элементов Вселенной обходиться без нейтриния-ньютония, если претендовать, хоть на какую-то полноту взглядов на Мир.Нейтроний (1Nn), «тяжелый ньютоний», также один из самых распространенных во Вселенной(это вещество нейтронных звезд и возможно «черных дыр»). На долю же классических химических элементов приходится лишь малая часть массы Вселенной. Все классическое химическое вещество по отношению к нейтринию и нейтронию это, образно говоря, все равно, что пена на берегу морей к самим морям. Или если прибегать к другому образному сравнению, то наш обычный атомно-молекулярный мир – это лишь отдельные маленькие островки в бесконечном океане ньютония!
  Нейтриний, нейтроний и позитроний, а вслед за ними и другие доводородные элементы (в том числе динейтрон, тетранейтрон и вообще нейтронное вещество, существование которого мы уже не имеем права игнорировать)необходимо должны найти свое место в Периодической системе. Только с элементами нулевого периода Периодическая система получает свое «логическое завершение», если, конечно, не считать ее зеркального отражения по отношению опять же к нулевому периоду, где проглядываются все прочие антиэлементы, т.е. химические элементы антимира. Эта идея (зеркальности Периодической системы) высказывалась значительно ранее, и тоже кажется совершенно очевидной. «Нулевая точка» отделяет элементы от антиэлементов, является границей Мира и Антимира, отражает грандиозный качественный скачок, что еще раз показывает ее сингулярность. То, что в нулевой период попадают симметричные относительно системы частица-античастица объекты (нейтриний, нейтроний, позитроний), как нельзя лучше соответствует идее зеркальности Периодической системы, т.к. нулевой период в равной степени принадлежит как Системе атомов, так и Системе антиатомов. Следует заметить, что и «Цветок Менделеева-Шанкуртуа-Рязанцева» существует в двух асимметричных формах, «левой» и «правой».
  
  Так же, из диадной парадигмы Периодической системы следует необходимость удвоения первого периода и, как следствие, появление подобного ему нулевого периода.
  Модификация концепции «атома»
  Как уже отмечалось выше, при таком решении проблемы «нулевых» несколько меняется концепция «атома». Конечно, правы те, кто скажет, что нейтриний и нейтроний нельзя называть атомами в «привычном понимании», тем не менее позитроний давно уже изучают как атомную систему, хотя он тоже мало напоминает традиционный атом. Изучают не только сам позитроний, но и его « химические соединения». Так что, необходимость наличия «ядра» в атоме совершенно не обязательна, также как, и большого время жизни. Может быть, также не обязательно наличие кулоновских зарядов, ведь могут быть и другие заряды (лептонные, барионные и др.). Главное в атоме: это сложная система, состоящая из элементарных частиц, в которой выполняется закон сохранения заряда вообще. Наличием же определенного физического размера совсем просто пожертвовать (нейтроний и нейтриний – это сложные нейтральные (зарядно) системы, не имеющие определенного размера). Есть два способа выйти из несколько затруднительного положения (но скорее непривычного):
  1)просто назвать эти системы квази(псевдо?)атомными (но это тривиально) или
  2)несколько откорректировать понятие «атома» (более креативно).
  После принятия Резерфордовской модели атома, эта модель многократно корректировалась (Бор, Зоммерфельд, Шредингер, Борн и др.). «Атом» постепенно обогащался частицами: электроном, протоном, нейтроном (рассматриваем пока только относительно стабильные частицы и постоянно присутствующие в нем, фотон как «квартирант» то появляется, то изчезает, но зато делает это очень часто) и «законами» их движения.
  Но все-таки, каждый «атом» можно рассматривать состоящим из собственно атома (что сейчас мы понимаем под атомом) и его фотонного окружения, своеобразного «светового ореола» (нимба) вокруг него, не имеющего определенного размера:
  A* = A + фотоны, где A* -множество возбужденных состояний атома (электронных и ядерных),A –нормальное состояние атома,фотоны — множество фотонов, соответствующих переходу из нормального состояния во множество возбужденных.
  Другими словами, было бы более последовательно, рассматривать Периодическую систему не только основных состояний атома, а и всех возможных возбужденных состояний (электронных и ядерных), тогда в каждой клетке таблицы были бы указаны энергии фотонов, соответствующие спектру (электронному и ядерному) каждого атома. Это можно назвать «фотонным ореолом» (нимбом) атома, и реальный атом постоянно находится во взаимодействии со своим «фотонным нимбом», переходя из одного состояния в другое, естественно, нимбы разных атомов не имеют определенного размера и всегда перекрываются. Это довольно просто, и не приводит к качественным изменениям (обмен фотонами не меняет природы атома). Не стоило бы об этом говорить, если бы кроме фотонного нимба вокруг каждого атома не было еще и других нимбов: нейтринного и антинейтринного. Но вот их поглощение или испускание не проходят бесследно для атома, ведет к его качественному изменению, он превращается в другой атом.
  То, что один атом может превращаться в другой сейчас ни для кого не секрет. Но обычно этот механизм довольно хорошо представляют для радиоактивных атомов, а вот со стабильными немного сложнее, хотя и они могут превращаться в другие, взаимодействуя с элементарными частицами, например: поглощая нейтрино или антинейтрино (весь вопрос только в сечении реакции, но сейчас это не принципиально). Реакции под действием нейтрино протекают очень медленно, и такие взаимодействия называются слабыми. Сечение слабого взаимодействия очень мало, и нужны огромные потоки нейтрино, чтобы зарегистрировать процесс взаимодействия нейтрино с веществом, поэтому только в 1956 году было доказано, что нейтрино существует. Ф. Райнесом впервые наблюдалась реакция взаимодействия антинейтрино с протоном вблизи ядерного реактора. Хотя гипотеза о существовании нейтрино была высказана Паули еще в 1930 году, чтобы избежать нарушения законов сохранения, импульса и момента количества движения прибета– распаде. В настоящее время реакции нейтрино с нейтронами ядер являются основой всей «нейтринной астрономии». Главное сам факт, что все атомы могут превращаться друг в друга, и это является собственным свойством самой Системы «атомов», и вся совокупность «атомов» представляет собой единую целостную Систему.
  Реакции, лежащие в основе превращения радиоактивных атомов, связаны с превращениями протона в нейтрон в ядре и обратно:
  p = n + e+ + нейтрино , n = p + e- + антинейтрино
  где: p — протон, n — нейтрон, e+ — позитрон, e- — электрон, нейтрино, антинейтрино.
  Это реакции соответствующие двум типам бета — распада, сопровождающиеся испусканием нейтрино или антинейтрино. Возможны реакции для стабильных атомов связанные с захватом нейтрино или антинейтрино (так называемый обратный бета — распад или, точнее, обратный бета — процесс):
  p + антинейтрино = n + e+ , n + нейтрино = p + e –
  За счет взаимных превращений протона и нейтрона, а также их античастиц все атомы и антиатомы окружены нейтринными и антинейтринными ореолами. Этот процесс наиболее интенсивно шел на первых этапах зарождения Вселенной (гипотеза Большого взрыва), а сейчас активно идет только на звездах, но очень медленно он идет везде и всегда.
  Пары нейтрино-антинейтрино, составляют нейтриний («легкий» ньютоний – эфир Менделеева), таким образом, все множество «атомов» погружено в эфир Менделеева – квазиинертной всюду проникающей среде, но все-таки способной взаимодействовать с ними, обеспечивая им взаимопревращаемость и целостное единство.
  Таким образом, в общем случае «атом» можно рассматривать как:систему элементарных частиц, в которой выполняются законы сохранения разных зарядов (алгебраическая сумма всех зарядов равна нулю) и которая структурно может состоять из следующих компонентов: «тяжелой» барионной (нейтроны, протоны или их античастицы) основы (ядра) и «нетяжелой» лептонной (электрон, мюон, нейтрино или/и их античастицы) оболочки, причем лептонная оболочка подразделяется на «легкую» (электрон, мюон или/и позитрон, антимюон), имеющую кулоновские заряды и конечный средний радиус**, и «сверхлегкую» (нейтрино и антинейтрино) оболочку, не имеющую кулоновских зарядов и конечного радиуса(фотонную оболочку как тривиальный случай не рассматриваем).
  Отсюда следует и некоторый фундаментальный мировоззренческий принцип, который всегда интуитивно присутствовал в нашем сознании (естествоиспытателей), но очень трудно формулировался: «атом» только в своей основе микроскопичен, а по существу он мегаскопичен, и его (каждого атома) реальные границы – это граница всего Мира! В этом и заключается единство микро- и мега- космоса, которое очень часто декларируют, но которое еще чаще ускользает от ясного осознания этого факта:«…нет столь малого, от которого не зависело бы все крупнейшее».
  В такой постановке вопроса, и нейтриний, и нейтроний, и тем более позитроний, могут рассматриваться как частные случаи «атома» лишенного тех или иных компонентов.Нейтриний и позитроний это «легкие» (лептонные***) «атомы», лишенные барионной компоненты.Нейтроний это первый «тяжелый» (барионный****) «атом», лишенный лептонной компоненты.
  Так как они находятся в самом основании системы «атомов», некоторые исключения из общего случая для них вполне понятны. Еще раз вспомним, что первые всегда особенные и первые члены гомологического ряда всегда выбиваются из общей закономерности. В основании системы качественные скачки просто грандиозны (сингулярная точка)! В «нулевой точке» многие параметры принимают нулевые, а их обратные величины бесконечные значения. Масса, зарядовые величины, потенциал ионизации стремятся к нулю, а вот размеры системы могут принимать бесконечные значения. Позитроний и нейтриний похожи тем, что у них нет «ядра», но отсутствие ядра и не является сильным препятствием для признания их «атомами». Сложность для нейтриния – это отсутствие кулоновских зарядов, которые характерны для всех традиционных атомов, а главное отсутствие определенных размеров и практически отсутствие массы, что и является главным психологическим барьеров на пути признания его «атомом». Но в этом-то и заключается грандиозность качественного скачка в «нулевой точке» — заряды и масса принимают нулевые значения, размеры становятся бесконечными и скорости световыми.
  Проведем «мысленный эксперимент». Возьмем позитроний и, не уменьшая его энергии, будем уменьшать величину кулоновских зарядов его составляющих, от 1 до 0; что произойдет? Размеры системы будут расти от исходных до бесконечных, потенциал ионизации от исходного до нуля, система из связанной станет свободной, т.е. получим нейтриний, если еще массу составляющих уменьшим до нуля. Так что самыеграндиозные резкие качественные изменения можно свести к постепенным количественным, конечно «мысленно». Все другие последующие за ними (традиционные) атомы содержат и барионную и лептонную компоненты, к чему мы давно привыкли и лишь их обычно считаем «истинно химическими элементами» (барионно-лептонные атомы). По мере удаления от начала Системы и качественные скачки не так значительны и постепенно убывая, сходят нанет.
  Правда, из такого определения «атома» вытекает еще одно следствие, если строго придерживаться законов сохранения всех зарядов (алгебраическая сумма всех зарядов, кулоновских и других, равна нулю): строго говоря, «обобщенный атом» — это всегда пара атом-антиатом*****. Но это и не вызывает удивления, если учитывать «зеркальность» Периодической системы, и симметричность Мира-Антимира. Может быть, точнее, сказать: химический элемент – это пара атом-антиатом, т.к. по своим химическим свойствам они неразличимы. Казалось бы, всего лишь небольшое «расширение» понятия атома, а какие далеко идущие последствия, об этом говорил еще Нильс Бор: «расширение системы понятий дает надлежащие средства… для расширения объективного описания». В механизме рождения и взаимопревращений, единства всех «атомов» существенна роль не только Нейтриния – «легкого» Ньютония – Эфира Менделеева, но и Нейтрония – «тяжелого» Ньютония. Нейтрон участвует и обеспечивает множество процессов, ведущих к рождению и взаимопревращению «атомов», начиная с процесса собственного распада и рождения Водорода (первого атома), проходя через реакции синтеза и деления, испускания и захвата, и заканчивая образованием нейтронных звезд (последних «атомов» в эволюции химических элементов), а может и далее, чего мы пока не знаем и не догадываемся.По современным теориям астросинтеза химических элементов, особенно тяжелых (>Fe), роль нейтрон просто исключительна.Можно утверждать, что вся Система «тяжелых» (барионных) «атомов» начинается и заканчивается Нейтронием – «тяжелым» Ньютонием, да и все традиционные химические Элементы можно рассматривать всего лишь как определенные состояния изотопов Нейтрония. Именно Нейтроний рождает первый элемент стандартной Периодической системы – Водород и симметрично ему первый элемент Антимира – Антиводород. И именно, «супертяжелым» Нейтронием заканчивается симметричная Периодическая система химических элементов! А в астрономии «супертяжелым» Нейтронием заканчивается эволюция некоторых Звезд!
  Нейтроний и Нейтриний оказываются как раз теми основными «элементами» (хотя их трудно и не привычно назвать «химическими»*), которые порождают или участвуют в рождении всех остальных элементов Периодической системы и которые являются тем «цементом», который связывает в единое Целое всю Систему атомов и всю нашу Вселенную.
  Настало время признать реальность, предсказанного Д.И. Менделеевым тринадцатого неизвестного элемента, Ньютония (Нейтриния и Нейтрония), а вместе с ним и существование нулевого периода, и очередную правоту великого ученого, даже как казалось, в «очевидной ошибке».
  Ньютоний и без нашего признания является основным и, абсолютно преобладающим, Элементом Вселенной, несмотря на нашу абсолютную слепоту!
  Посмотрим, что об этом думают современные физики:
  « Основными проблемами астрофизики элементарных частиц являются существование темной материи, ее состав и детектирование, дефицит солнечных нейтрино, нейтрино от сверхновых, проблема физического вакуума.
  В настоящее время трудно установить доли разных компонент материи во Вселенной. Один из возможных вариантов, встречающийся в разных моделях, оценивает эти доли следующим образом (с точностью примерно 10%): вакуум (60%), темная материя (38%), обычная материя (2%), излучение (10-4%).
  Основной вклад в полную плотность материи во Вселенной вносит темная материя (DarkMatter – DM). Доля обычного вещества составляет малую часть полной плотности материи во Вселенной. Предполагают, что темную материю составляют частицы, не обнаруживающие себя путем испускания фотонов. Среди них первое место занимает массивное нейтрино.
  Рассматривают два вида темной материи: горячая темная материя, которая состоит из релятивистских частиц, и холодная темная материя, которая состоит из очень тяжелых нерелятивистских частиц. Изучение структуры темной материи играет важную роль в понимании эволюции Вселенной.
  Проблема темной материи тесно связана с проблемой физического вакуума. Вакуум – это среда с очень сложной структурой, которая изменяется в ходе эволюции Вселенной и которую можно перестраивать путем изменения состояния материи, взаимодействующей с вакуумом. В физическом вакууме происходит концентрация энергии в малых областях пространства. Вакуум является характеристикой пространства-времени. Вопрос о составе физического вакуума непрерывно изучается. В его состав могут входить различные физические поля. Известно, что средняя энергия физического вакуума не равна нулю. Вакуум может являться частью темной материи.»
  Л.И. Сарычева
  Видно, что Ньютоний Менделеева своим «легким» изотопом, Нейтринием обеспечивает заполняемость Вселенной горячей темной материей, а своим «тяжелым» изотопом, Нейтронием – холодной темной материей.
  Как мог заметить внимательный Читатель, у нас осталась пустой абсолютная нулевая точка (0 –период, 0 – группа, положение {0,0}) – что же там?
  Многие серьезные исследователи, совершенно справедливо, призывают с недоверием относится ко всяким сингулярным состояниям. Конечно, когда-нибудь надо сделать последний шаг, но давайте не будем спешить. Сделаем только несколько осторожных предположений: Позитроний занимает 0 –период, 1 – группу (положение{0,1}), Нейтриний мы предварительно разместили в 0 –группе 1 – периода (положение {1,0}) вместе с Нейтронием, исходя из того, что обладает пусть и не большой, но массой и его логично рассматривать как изотоп Нейтрония. Но вопрос о массе нейтрино окончательно не решен, и если у него окажется нулевая масса, то тогда и место его не {1.0}, а {0,0}. Возможно, на положение {0,0} могут претендовать также Фотон и даже Гравитон или, сделаем смелое предположение: в ортогональных измерениях в этой точке находятся вообще все элементарные частицы и в этой точке смыкаются Система химических элементов и Система элементарных частиц, появляется Единая Периодическая Система.
  В заключение хочется еще раз привести слова Дмитрия Ивановича:
  «Я и смотрю на свою далекую от полноты попытку понять природу мирового эфира с реально химической стороны не более, как на выражение суммы накопившихся у меня впечатлений, вырывающихся исключительно лишь по той причине, что мне не хочется, чтобы мысли, навеваемые действительностью, пропадали. Вероятно, что подобные же мысли приходили многим, но, пока они не изложены, они легко и часто исчезают и не развиваются, не влекут за собой постепенного накопления достоверного, которое одно сохраняется. Если в них есть хоть часть природной правды, которую мы все ищем, попытка моя не напрасна, ее разработают, дополнят и поправят, а если моя мысль неверна в основаниях, ее изложение, после того или иного вида опровержения, предохранит других от повторения. Другого пути для медленного, но прочного движения вперед я не знаю»
  
  *) – как видно Химия для Д.И. Менделеева имела значительно более удаленные границы, чем те, которые ей отводят сейчас.
  **) – кулоновский ион может быть примером «атома» с «легкой» лептонной оболочкой, не имеющей конечного радиуса.
  ***) – к «лептонным» атомам может быть отнесен и Мюоний (Mu-система ;+;- ), он «изотопичен» Позитронию (Ps), и может превращаться в него при распаде мюона на электрон и нейтрина.
  ****) – к «барионным» атомам лишенным лептонной оболочки может быть отнесен Протоний (система р+р-) и другие подобные системы, таким образом чисто лептонные и чисто барионные атомы достаточно многочисленны.
  *****) – в системе сохранения полного заряда (кулоновского, барионного, лептонного и др.) обычный атом – это барионно-лептонный ион (катион), а антиатом – барионно-лептонный анион. Только пара атом-антиатом составляет собственно нейтральный «обобщенный атом». Потенциал ионизации «обобщенного атома» (атома и антиатома) равен нулю, а его размеры бесконечности.
  
  Источники
  Менделеев Д.И.Сочинения. Л.-М.,Т.2, 1934
  Менделеев Д.И.Границ познания предвидеть невозможно. Собрание работ. Составитель Ю.И.Соловьев. М., 1991
  Добротин Р.Б. и др. Летопись жизни и деятельности Д.И.Менделеева. Отв. ред. Сторонкин А.В., Л., Наука, 1984
  Философский словарь. Ред. М.М.Розенталь. М.,1975
  КлимишинИ.А.Элементарная астрономия. М., Наука,1991
  Кедров Б.М. О творчестве в науке и технике. М., Молодая гвардия,1987,с.136
  Сарычева Л.И. Введение в физику микромира. Физика частиц и ядер. М., Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010
  В.И. Гольданский Физическая химия позитрона и позитрония. Наука., М.,1968. с.13
  S. MohorovicicAstron. Nachr., 253, 94 (1934)
  A.E.Ruark Phys. Rev., 68, 278 (1945)
  J.McGervey S. de Benedetti. Phys. Rev., 114, 495 (1959)
  M. DeutschPhys. Rev., 82,455 (1951)
  M. Deutsch Phys. Rev. 83, 866 (1951)
  100 лет Периодического закона химических элементов. Глав.ред. акад. Семенов Н.Н., М.: Наука, 1969
  В.К. Шалаев Вест. Моск. Ун-та, №6,21(1973)
  С.Б.Борзаков, Ц.Пантелеев,А.В. Стрелков. Поиск динейтрона// Письма в ЭЧАЯ,111,№2,с.45-50(2002)
  http://secology.narod.ru/medflower1.html
  http://secology.narod.ru/mon_and_di.html
  http://www.proza.ru/2012/12/26/1906
• Добавил в систему:
  Рязанцев Георгий Борисович

Дмитрием Ивановичем Менделеевым сдана в набор рукопись «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»

17 февраля (1 марта) 1869 г. Дмитрием Ивановичем Менделеевым была сдана в набор рукопись «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» — первый вариант Периодической таблицы элементов. Окончательная формулировка закона была дана учёным в июле 1871 г.

Периодический закон был открыт Д. И. Менделеевым в ходе работы над текстом учебника «Основы химии», когда он столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 г., обдумывая структуру учебника, учёный постепенно пришёл к выводу, что свойства простых веществ и атомные массы элементов связывает некая закономерность.

Открытие периодической таблицы элементов было совершено не случайно, это был результат огромного труда, длительной и кропотливой работы, которая была затрачена и самим Дмитрием Ивановичем, и множеством химиков из числа его предшественников и современников. «Когда я стал окончательно оформлять мою классификацию элементов, я написал на отдельных карточках каждый элемент и его соединения, и затем, расположив их в порядке групп и рядов, получил первую наглядную таблицу периодического закона. Но это был лишь заключительный аккорд, итог всего предыдущего труда…» — говорил учёный. Менделеев подчёркивал, что его открытие было итогом, завершившим собой двадцатилетнее размышление о связях между элементами, обдумывание со всех сторон взаимоотношений элементов.

17 февраля (1 марта) рукопись статьи, содержащая таблицу под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», была закончена и сдана в печать с пометками для наборщиков и с датой «17 февраля 1869 г.». Сообщение об открытии Менделеева было сделано редактором «Русского химического общества» профессором Н. А. Меншуткиным на заседании общества 22 февраля (6 марта) 1869 г. Сам Менделеев на заседании не присутствовал, так как в это время по заданию Вольного экономического общества обследовал сыроварни Тверской и Новгородской губерний.

В первом варианте системы элементы были расставлены учёным по девятнадцати горизонтальным рядам и по шести вертикальным столбцам. 17 февраля (1 марта) открытие периодического закона отнюдь не завершилось, а только началось. Его разработку и углубление Дмитрий Иванович продолжал еще в течение почти трёх лет. В 1870 г. Менделеев в «Основах химии» опубликовал второй вариант системы («Естественную систему элементов»): горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивающиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда; элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.

Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеев исправил атомные массы некоторых элементов, несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими, оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы.

В 1871 г. на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.

Периодическая система элементов оказала большое влияние на последующее развитие химии. Она не только была первой естественной классификацией химических элементов, показавшей, что они образуют стройную систему и находятся в тесной связи друг с другом, но и явилась могучим орудием для дальнейших исследований. В то время, когда Менделеев на основе открытого им периодического закона составлял свою таблицу, многие элементы были еще неизвестны. Менделеев был не только убеждён, что должны существовать неизвестные еще элементы, которые заполнят эти места, но и заранее предсказал свойства таких элементов, основываясь на их положении среди других элементов периодической системы. В течение следующих 15 лет предсказания Менделеева блестяще подтвердились; все три ожидаемых элемента были открыты (Ga, Sc, Ge), что было величайшим триумфом периодического закона.

Большое значение имела периодическая система также при установлении валентности и атомных масс некоторых элементов. Точно так же периодическая система дала толчок к исправлению атомных масс некоторых элементов. Именно на её основе были искусственно созданы трансурановые элементы. Последующее развитие науки позволило, опираясь на периодический закон, гораздо глубже познать строение вещества, чем это было возможно при жизни Менделеева. Сам учёный о своём законе сказал так: «Будущее не грозит периодическому закону разрушением, а обещаются только надстройка и развитие».

Лит.: Агафошин Н. П. Периодический закон и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. М., 1973; Евдокимов Ю. К истории периодического закона // Наука и жизнь. № 5 (2009). С.  12—15; Кедров Б. M. День одного великого открытия. M., 1958; Кедров Б. M., Трифонов Д. H. Закон периодичности и химические элементы. Открытия и хронология. M., 1969; Макареня А. А., Рысев Ю. В. Д. И. Менделеев. М., 1983; Макареня А. А., Трифонов Д. Н. Периодический закон Д. И. Менделеева. М., 1969; Макареня А. А., Трифонов Д. Н. Периодический закон Д. И. Менделеева. М., 1969; Менделеев Д. И. Периодический закон. Основные статьи. M., 1958.

См. также в Президентской библиотеке:

Кузнецов Б. Г.  Ломоносов. Лобачевский. Менделеев : очерки жизни и мировоззрения. М.; Л., 1945;

Менделеев Д. И. Заветные мысли Д. Менделеева. СПб., 1903-1905;

Семенченко В. К. Менделеев и физика атома. Пенза, 1945;

Тобольск. Памятник Д. И. Менделееву [Изоматериал] / фото А. Мусина. М., 1969;

Учреждена Главная палата мер и весов // День в истории. 20 июня 1893 г.

Периодический закон Менделеева, суть и история открытия

Периодический закон Дмитрия Ивановича Менделеева — один из фундаментальных законов природы, который увязывает зависимость свойств химических элементов и простых веществ с их атомными массами. В настоящее время закон уточнен, и зависимость свойств объясняется зарядом ядра атома.

Закон был открыт русским ученым в 1869-м году. Менделеев представил его научному сообществу в докладе съезду Русского химического общества (доклад был сделан другим ученым, так как Менделеев был вынужден срочно выехать по заданию Вольного экономического общества Петербурга). В этом же году вышел учебник «Основы химии», написанный Дмитрием Ивановичем для студентов. В нем ученый описал свойства популярных соединений, а также постарался дать логическую систематизацию химических элементов. Также в нем впервые была представлена таблица с периодически расположенными элементами, как графическая интерпретация периодического закона. Всее последующие годы Менделеев совершенствовал свою таблицу, например, добавил столбец инертных газов, которые были открыты спустя 25 лет.

Научное сообщество далеко не сразу приняло идеи великого русского химика, даже в России. Но после того, как были открыты три новых элемента (галлий в 1875-м, скандий в 1879-м и германий в 1886-м годах), предсказанные и описанные Менделеевым в своем знаменитом докладе, периодический закон был признан.

Периодический закон Менделеева:

• Является всеобщим законом природы.
• В таблицу, графически представляющую закон, включаются не только все известные элементы, но и те, которые открывают до сих пор.
• Все новые открытия не повлияли на актуальность закона и таблицы. Таблица совершенствуется и изменяется, но ее суть осталась неизменной.
• Позволил уточнить атомные веса и другие характеристики некоторых элементов, предсказать существование новых элементов.
• Химики получили надежную подсказку, как и где искать новые элементы. Кроме этого, закон позволяет с высокой долей вероятности заранее определять свойства еще неоткрытых элементов.
• Сыграл огромную роль в развитии неорганической химии в 19-м веке.

История открытия

Есть красивая легенда о том, что свою таблицу Менделеев увидел во сне, а утром проснулся и записал ее. На самом деле, это просто миф. Сам ученый много раз говорил, что созданию и совершенствованию периодической таблицы элементов он посвятил 20 лет своей жизни.

Все началось с того, что Дмитрий Иванович решил написать для студентов учебник по неорганической химии, в котором собирался систематизировать все известные на этот момент знания. И естественно, он опирался на достижения и открытия своих предшественников. Впервые внимание на взаимосвязь атомных весов и свойств элементов обратил немецкий химик Дёберейнер, который попытался разбить известные ему элементы на триады с похожими свойствами и весами, подчиняющимися определенному правилу. В каждой тройке средний элемент имел вес, близкий к среднему арифметическому двух крайних элементов. Ученый смог таким образом образовать пять групп, например, Li–Na–K; Cl–Br–I. Но это были далеко не все известные элементы. К тому же, тройка элементов явно не исчерпывала список элементов с похожими свойствами. Попытки найти общую закономерность позже предпринимали немцы Гмелин и фон Петтенкофер, французы Ж. Дюма и де Шанкуртуа, англичане Ньюлендс и Одлинг. Дальше всех продвинулся немецкий ученый Мейер, который в 1864-м году составил таблицу, очень похожую на таблицу Менделеева, но она содержала лишь 28 элементов, в то время как было известно уже 63.

В отличие от своих предшественников Менделееву удалось составить таблицу, в которую вошли все известные элементы, расположенные по определенной системе. При этом, некоторые клетки он оставил незаполненными, примерно вычислив атомные веса некоторых элементов и описав их свойства. Кроме этого, русскому ученому хватило смелости и дальновидности заявить, что открытый им закон является всеобщим законом природы и назвал его «периодическим законом». Сказав «а», он пошел дальше и исправил атомные веса элементов, которые не вписывались в таблицу. При более тщательной проверке, оказалось, что его исправления верны, а открытие описанных им гипотетических элементов стало окончательным подтверждением истинности нового закона: практика доказала справедливость теории.

Периодический закон | Химия для неосновных специалистов

Цели обучения

• Укажите периодический закон.
• Опишите организацию таблицы Менделеева.

Как эти предметы связаны друг с другом?

Нам всем понравилась игра «Подсказка». Цель игры — получить информацию об убийстве: кто это сделал, где и что было использовано в качестве орудия убийства. По мере прохождения игры каждый игрок получает улики, и затем они должны объединить эти улики в предположение о преступнике.Отдельные фрагменты информации приобретают более широкое значение, когда их объединяют с другими частями головоломки.

Периодический закон

Когда Менделеев составлял свою периодическую таблицу, никто не знал о существовании ядра. Только в 1911 году Резерфорд провел свой эксперимент с золотой фольгой, который продемонстрировал наличие ядра в атоме. Всего два года спустя, в 1913 году, английский физик Генри Мозли (1887-1915) исследовал рентгеновские спектры ряда химических элементов.Он будет снимать рентгеновские лучи через кристаллы элемента и изучать длины волн обнаруженного им излучения. Мозли обнаружил связь между длиной волны и атомным номером. Его результаты привели к определению атомного номера как количества протонов, содержащихся в ядре каждого атома. Затем он понял, что элементы периодической таблицы должны быть расположены в порядке увеличения атомного номера, а не увеличения атомной массы.

При сортировке по атомному номеру расхождения в таблице Менделеева исчезли.Теллур имеет атомный номер 52, а йод имеет атомный номер 53. Таким образом, хотя теллур действительно имеет большую атомную массу, чем йод, он должным образом помещается перед йодом в периодической таблице. Менделееву и Мозли приписывают наибольшую ответственность за современный периодический закон : когда элементы расположены в порядке возрастания атомного номера, происходит периодическое повторение их химических и физических свойств. В результате появилась таблица Менделеева, которую мы знаем сегодня.Каждая новая горизонтальная строка периодической таблицы соответствует началу нового периода , потому что новый основной энергетический уровень заполняется электронами. Элементы со схожими химическими свойствами появляются через определенные промежутки времени в вертикальных столбцах, называемых группами и .

Сводка

• Элементы таблицы Менделеева расположены в порядке возрастания атомного номера.
• Периодический закон гласит: «Когда элементы расположены в порядке возрастания атомного номера, происходит периодическое повторение их химических и физических свойств.”

Практика

Воспользуйтесь ссылкой ниже, чтобы ответить на следующие вопросы:

Henry Moseley

1. Где Мозли учился в колледже?
2. С кем он проводил исследования после окончания колледжа?
3. Что такое закон Мозли?

Обзор

1. Знал ли Менделеев о ядре атома?
2. Кто открыл связь между длиной волны рентгеновского излучения и атомным номером?
3. Какой вывод сделал Мозли из своего исследования?
4. Что такое «периодический закон»?
5. Что представляют собой вертикальные столбцы (группы) в периодической таблице?

Глоссарий

• группа: Элементы с аналогичными химическими свойствами появляются через определенные промежутки времени в вертикальных столбцах.
• период: Период — это горизонтальная строка периодической таблицы.
• Периодический закон: Когда элементы расположены в порядке возрастания атомного номера, их химические и физические свойства периодически повторяются.

Определение периодического закона в химии

Периодический закон гласит, что физические и химические свойства элементов повторяются систематическим и предсказуемым образом, когда элементы расположены в порядке увеличения атомного номера.Многие свойства периодически повторяются. Когда элементы расположены правильно, тенденции в свойствах элементов становятся очевидными и могут использоваться для прогнозирования неизвестных или незнакомых элементов, просто основываясь на их размещении в таблице.

Важность периодического закона

Периодический закон считается одним из важнейших понятий в химии. Каждый химик использует Периодический закон, сознательно или нет, когда имеет дело с химическими элементами, их свойствами и их химическими реакциями.Периодический закон привел к развитию современной таблицы Менделеева.

Открытие Периодического Закона

Периодический закон был сформулирован на основе наблюдений ученых XIX века. В частности, вклад Лотара Мейера и Дмитрия Менделеева выявил тенденции в свойствах элементов. Они независимо предложили Периодический закон в 1869 году. В периодической таблице элементы расположены так, чтобы отражать Периодический закон, хотя у ученых в то время не было объяснения, почему свойства следуют тенденции.

Как только электронная структура атомов была открыта и понята, стало очевидно, что причины, по которым характеристики возникают в интервалах, заключаются в поведении электронных оболочек.

Недвижимость, подпадающая под действие Периодического закона

Ключевые свойства, которые следуют тенденциям согласно Периодическому закону, — это атомный радиус, ионный радиус, энергия ионизации, электроотрицательность и сродство к электрону.

Атомный и ионный радиус являются мерой размера отдельного атома или иона.Хотя атомный и ионный радиусы отличаются друг от друга, они следуют одной и той же общей тенденции. Радиус увеличивается при перемещении вниз по группе элементов и обычно уменьшается при перемещении слева направо по периоду или строке.

Энергия ионизации — это мера того, насколько легко удалить электрон из атома или иона. Это значение уменьшается при движении вниз по группе и увеличивается при перемещении слева направо через период.

Сродство к электрону — это то, насколько легко атом принимает электрон. Используя периодический закон, становится очевидным, что щелочноземельные элементы имеют низкое сродство к электрону.Напротив, галогены легко принимают электроны, чтобы заполнить свои электронные подоболочки, и имеют высокое сродство к электрону. Элементы благородного газа имеют практически нулевое сродство к электрону, потому что они имеют подоболочки электронов с полной валентностью.

Электроотрицательность связана со сродством к электрону. Он отражает, насколько легко атом элемента притягивает электроны для образования химической связи. И сродство к электрону, и электроотрицательность имеют тенденцию уменьшаться при движении вниз по группе и увеличиваться при перемещении через период.Электропозитивность — еще одна тенденция, управляемая Периодическим законом. Электроположительные элементы имеют низкую электроотрицательность (например, цезий, франций).

В дополнение к этим свойствам, с Периодическим законом связаны другие характеристики, которые можно рассматривать как свойства групп элементов. Например, все элементы в группе I (щелочные металлы) блестящие, имеют степень окисления +1, реагируют с водой и встречаются в составе соединений, а не в виде свободных элементов.

Таблица Менделеева

| Определение, элементы, группы, сборы, тенденции и факты

Изучите периодический закон химии, чтобы понять свойства элементов и их взаимосвязь.

Объяснение таблицы Менделеева.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео для этой статьи

Периодическая таблица , полностью Периодическая таблица элементов , в химии организованный массив всех химических элементов в порядке возрастания атомного номера, т. Е. общее количество протонов в атомном ядре. Когда химические элементы расположены таким образом, в их свойствах возникает повторяющийся образец, называемый «периодическим законом», в котором элементы в одном столбце (группе) имеют схожие свойства.Первоначальное открытие, сделанное Дмитрием И. Менделеевым в середине XIX века, имело неоценимое значение для развития химии.

таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов (для печати).

Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое периодическая таблица Менделеева?

Что общего у групп периодической таблицы?

Группы периодической таблицы отображаются в виде вертикальных столбцов, пронумерованных от 1 до 18.Элементы в группе имеют очень похожие химические свойства, которые возникают из количества присутствующих валентных электронов, то есть количества электронов во внешней оболочке атома.

Откуда взялась периодическая таблица Менделеева?

Расположение элементов в периодической таблице определяется их электронной конфигурацией. Из-за принципа исключения Паули не более двух электронов могут заполнить одну и ту же орбиталь. Первый ряд периодической таблицы состоит всего из двух элементов: водорода и гелия.Поскольку у атомов больше электронов, у них появляется больше орбит, доступных для заполнения, и поэтому строки содержат больше элементов, расположенных ниже в таблице.

Почему периодическая таблица Менделеева разделяется?

У периодической таблицы есть две строки внизу, которые обычно отделяются от основной части таблицы. Эти ряды содержат элементы ряда лантаноидов и актиноидов, обычно от 57 до 71 (от лантана до лютеция) и от 89 до 103 (от актиния до лоуренсия) соответственно. Для этого нет никаких научных причин.Это сделано только для того, чтобы стол стал более компактным.

Фактически не было признано до второго десятилетия 20-го века, что порядок элементов в периодической системе — это порядок их атомных номеров, целые числа которых равны положительным электрическим зарядам атомных ядер, выраженным в электронных единицах. . В последующие годы был достигнут большой прогресс в объяснении периодического закона с точки зрения электронного строения атомов и молекул. Это разъяснение повысило ценность закона, который используется сегодня так же активно, как и в начале 20 века, когда он выражал единственную известную взаимосвязь между элементами.

История периодического закона

В первые годы XIX века произошло быстрое развитие аналитической химии — искусства различения различных химических веществ — и, как следствие, накопление обширных знаний о химических и физических свойствах как элементы, так и соединения. Столь быстрое расширение химических знаний вскоре потребовало классификации, поскольку на классификации химических знаний основана не только систематизированная химическая литература, но и лабораторные науки, благодаря которым химия передается как живая наука от одного поколения химиков к другому.Связи между соединениями обнаруживались легче, чем между элементами; так получилось, что классификация элементов на много лет отстала от классификации соединений. Фактически, между химиками не было достигнуто общего согласия относительно классификации элементов в течение почти полувека после того, как системы классификации соединений стали общепринятыми.

интерактивная таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов. Чтобы узнать название элемента, атомный номер, электронную конфигурацию, атомный вес и многое другое, выберите элемент из таблицы.

Encyclopædia Britannica, Inc.

J.W. Доберейнер в 1817 году показал, что объединяющий вес, означающий атомный вес, стронция находится посередине между весом кальция и бария, а несколько лет спустя он показал, что существуют другие такие «триады» (хлор, бром и йод [галогены] и литий, натрий и калий [щелочные металлы]). Ж.-Б.-А. Дюма, Л. Гмелин, Э. Ленссен, Макс фон Петтенкофер и Дж. П. Кук расширили предложения Доберейнера между 1827 и 1858 годами, показав, что аналогичные отношения простираются дальше, чем триады элементов: фтор добавляется к галогенам, а магний — к щелочноземельным элементам. металлы, тогда как кислород, сера, селен и теллур были отнесены к одному семейству, а азот, фосфор, мышьяк, сурьма и висмут — к другому семейству элементов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Позднее были предприняты попытки показать, что атомные веса элементов могут быть выражены арифметической функцией, а в 1862 г. А.-Э.-Б. де Шанкуртуа предложил классификацию элементов, основанную на новых значениях атомных весов, данных системой Станислао Канниццаро ​​1858 года. Де Шанкуртуа нанес атомные веса на поверхность цилиндра с окружностью 16 единиц, что соответствует приблизительному атомному весу кислород.Получившаяся спиральная кривая привела тесно связанные элементы в соответствующие точки над или под друг другом на цилиндре, и, как следствие, он предположил, что «свойства элементов являются свойствами чисел», что является замечательным предсказанием в свете современных знаний.

Классификация элементов

В 1864 г. J.A.R. Ньюлендс предложил классифицировать элементы в порядке возрастания атомного веса, при этом элементам присваиваются порядковые номера от единицы и выше и разделены на семь групп, обладающих свойствами, тесно связанными с первыми семью из известных на тот момент элементов: водород, литий, бериллий, бор, углерод. , азот и кислород.Это соотношение было названо законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы.

Затем в 1869 году, в результате обширной корреляции свойств и атомных весов элементов, уделяя особое внимание валентности (то есть количеству одинарных связей, которые элемент может образовывать), Менделеев предложил периодический закон: согласно которому «элементы, расположенные в соответствии с величиной атомного веса, демонстрируют периодическое изменение свойств». Лотар Мейер независимо пришел к аналогичному выводу, опубликованному после появления статьи Менделеева.

периодический закон | Encyclopedia.com

периодический закон, изложение периодического повторения химических и физических свойств элементов, когда элементы расположены в порядке возрастания атомного номера. Такое расположение в виде таблицы, в которой легко идентифицируются группы элементов, обладающих схожими свойствами, называется периодической системой или периодической таблицей.

Новаторские периодические аранжировки элементов

Законы триад и октав

В начале XIX века., ряд химиков заметили определенную взаимосвязь между свойствами элементов и их атомным весом. В 1829 г. Дж. В. Доберейнер заявил, что существуют некоторые трехэлементные группы, или триады, в которых атомный вес среднего элемента является средним для двух других, а свойства этого элемента находятся между двумя другими. Например, кальций, стронций и барий образуют триаду; литий, натрий и калий, другое. Английский химик Дж. А. Ньюлендс обнаружил (1863–65), что если элементы перечислены в соответствии с атомным весом, начиная со второго, восьмой элемент, следующий за любым данным элементом, имеет аналогичные химические свойства, как и шестнадцатый.Это стало известно как закон октав. Примерно в то же время А.Э. де Шанкуртуа расположил элементы в соответствии с возрастающим атомным весом в виде вертикальной спирали с восемью элементами в повороте, так что элементы со схожими свойствами располагались по вертикальным линиям.

Периодическая таблица

Д. И. Менделеев первым сформулировал периодический закон, близкий к его современному виду. В 1869 году он предположил, что свойства элементов являются периодическими функциями атомного веса, и соответственно сгруппировал элементы в периодической системе.Работая независимо и не зная о работе Менделеева, Лотар Мейер пришел к аналогичной системе, опубликовав свои результаты примерно через год после Менделеева. Когда Менделеев разработал свою периодическую таблицу, ряд положений не мог соответствовать ни одному из известных в то время элементов. Менделеев предположил, что эти пустые пространства представляют собой неоткрытые элементы, и с помощью своей системы точно предсказал их общие свойства и атомный вес.

Введение атомных номеров

Работа (1913–14) Х.Г. Мозли о рентгеновских спектрах элементов (см. Рентгеновские лучи) привел к нынешней форме периодического закона. Он обнаружил, что длина волны рентгеновского излучения элементов уменьшается с увеличением атомного веса. Однако отношения не были жесткими. Он присвоил новый набор чисел, называемых атомными номерами, элементам, которые он изучал, таким образом, чтобы существовала связь между длиной волны и атомным номером. Атомный номер — это количество положительных зарядов или протонов, содержащихся в атомном ядре (см. Атом), или, что то же самое, количество отрицательных зарядов или электронов вне ядра в нейтральном атоме.Периодический закон можно объяснить на основе электронной структуры атома, которая считается основным фактором, лежащим в основе химических свойств и многих физических свойств элементов. В свою очередь, электронные структуры атомов были успешно объяснены квантовой теорией.

Несмотря на большой успех, периодическая система, введенная Менделеевым, имела некоторые неточности. Расположенные строго по атомному весу, не все элементы попали в свои группы.Лучше устроить можно, если поменять местами определенные соседние пары. Например, чтобы соответствовать химическому порядку таблицы, инертный газ аргон (с массой 39,948) должен предшествовать химически активному металлическому калию (с массой 39,0983). Благодаря работе Мозли было обнаружено, что, хотя атомный номер элемента составляет примерно половину его атомного веса, атомный вес не всегда увеличивается с увеличением атомного номера. Расхождения возникают как раз для тех элементов, где не действует закон Менделеева.Периодический закон, основанный на атомном номере, теперь не имеет исключений. Хотя все недостающие элементы в периодической таблице были найдены (с помощью самой таблицы Менделеева), таблица сохраняет свою полезность для химика в качестве надежной проверки спорных или недостоверных данных, касающихся некоторых из известных элементов.

Колумбийская энциклопедия, 6-е изд.

Раздел 5 — Периодический закон

Введение:

Раздел 5 посвящен истории периодической таблицы, структуре таблицы и тенденциям, определяемым периодическим законом.Понимание того, что эффективный ядерный заряд объясняет тенденции периода, а экранирование и модель оболочки объясняют групповые тенденции, имеет решающее значение для понимания этой главы.

Задачи учащихся — Раздел 5:

5,1

a. Периодический закон гласит, что физические и химические свойства элементов являются периодическими функциями их атомных номеров.
г. В периодической таблице элементы расположены в порядке их атомных номеров, так что элементы с аналогичными свойствами попадают в один столбец.
г. Столбцы в периодической таблице называются группами.

5,2

а. Строки в периодической таблице называются периодами.
г. Многие химические свойства элементов можно объяснить конфигурациями внешних электронов элементов.
г. Благородные газы демонстрируют уникальную химическую стабильность, потому что их самые высокие занятые уровни имеют октет электронов ns2np6 (за исключением гелия, стабильность которого возникает из-за того, что его самый высокий занятый уровень полностью заполнен двумя электронами, 1s2).
г. Основываясь на электронных конфигурациях элементов, таблица Менделеева может быть разделена на четыре блока: блок s, блок p, блок d и блок f.

5,3

а. Группы и периоды периодической таблицы показывают общие тенденции в следующих свойствах элементов: сродство к электрону, электроотрицательность, энергия ионизации, атомный радиус и ионный радиус.
г. Электроны в атоме, которые могут быть потеряны, получены или разделены при образовании химических соединений, называются валентными электронами.
г. При определении электронной конфигурации иона порядок, в котором электроны удаляются из атома, является обратным порядку, заданному обозначением электронной конфигурации атома.

Стандарты Министерства образования штата Огайо

Периодическая таблица:

В программе физических наук элементы расположены в порядке возрастания атомных номеров в периодической таблице, так что элементы с аналогичными свойствами помещаются в один столбец.Разделение таблицы Менделеева на группы, семейства, периоды, металлы, неметаллы и металлоиды также входило в программу физических наук. В химии, имея больше информации об электронной конфигурации элементов, можно наблюдать сходство в конфигурации валентных электронов для определенной группы. Электронную конфигурацию атома можно записать с позиции в периодической таблице. Повторяющийся узор в электронных конфигурациях элементов периодической таблицы объясняет многие тенденции в свойствах по периодам или по столбцам, включая атомные радиусы, ионные радиусы, энергии первой ионизации, электроотрицательность и то, является ли элемент твердым телом или газом при комнатной температуре.Дополнительная энергия ионизации, сродство к электрону и периодические свойства переходных элементов, рядов лантаноидов и актинидов зарезервированы для более глубокого изучения.

Примечание. Квантовые числа и уравнения де Бройля, Шредингера и Планка выходят за рамки этого курса.

Полезные ссылки на видео:

История периодической таблицы

Тур по периодической таблице

Тенденции радиуса атома

Тенденции радиуса атома

Тенденции энергии ионизации

Тенденции электроотрицательности

Краткая история периодической таблицы Менделеева

Периодическая таблица элементов часто встречается в классах, коридорах кампуса и библиотеках, но это больше, чем табличная организация чистых веществ.Ученые могут использовать эту таблицу для анализа реакционной способности элементов, прогнозирования химических реакций, понимания тенденций изменения периодических свойств различных элементов и размышлений о свойствах тех, которые еще предстоит открыть.

В современной таблице Менделеева элементы упорядочены по их атомным номерам и периодическим свойствам. Несколько ученых работали более века, чтобы собрать элементы в этот формат.

Викимедиа

Среди ученых, которые работали над созданием таблицы элементов, были Антуан Лавуазье, Иоганн Вольфанг Доберейнер, Джон Ньюлендс и Генри Мозли (слева направо).

В 1789 году французский химик Антуан Лавуазье попытался сгруппировать элементы как металлы и неметаллы. Сорок лет спустя немецкий физик Иоганн Вольфанг Дёберейнер обнаружил сходство физических и химических свойств некоторых элементов. Он расположил их в группы по три в порядке возрастания атомного веса и назвал их триадами, заметив, что некоторые свойства среднего элемента, такие как атомный вес и плотность, приблизительно соответствуют среднему значению этих свойств в двух других в каждой триаде.

Прорыв произошел с публикацией пересмотренного списка элементов и их атомных масс на первой международной конференции по химии в Карлсруэ, Германия, в 1860 году. Они пришли к выводу, что водороду будет присвоен атомный вес 1, а атомный вес другого элементы будут определены путем сравнения с водородом. Например, углерод, который в 12 раз тяжелее водорода, имел бы атомную массу 12,

.

Дмитрий Менделеев

Лотар Мейер

Британский химик Джон Ньюлендс был первым, кто организовал элементы в периодическую таблицу с возрастающим порядком атомных масс.Он обнаружил, что каждые восемь элементов обладают схожими свойствами, и назвал это законом октав. Он расположил элементы в восьми группах, но не оставил пробелов для неоткрытых элементов.

В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев создал структуру, которая стала современной периодической таблицей, оставив пробелы для элементов, которые еще не были обнаружены. Располагая элементы в соответствии с их атомным весом, если он обнаруживал, что они не вписываются в группу, он переставлял их. Менделеев предсказал свойства некоторых неоткрытых элементов и дал им такие названия, как «эка-алюминий» для элемента со свойствами, подобными алюминию.Позже эка-алюминий был открыт как галлий. Остались некоторые несоответствия; положение некоторых элементов, таких как йод и теллур, не могло быть объяснено.

Немецкий химик Лотар Мейер создал версию таблицы Менделеева, аналогичную таблице Менделеева, в 1870 году. Он оставил пробелы для неоткрытых элементов, но так и не предсказал их свойства. Лондонское королевское общество наградило медалью Дэви в 1882 году Менделееву и Мейеру. Позднее открытие элементов, предсказанных Менделеевым, включая галлий (1875 г.), скандий (1879 г.) и германий (1886 г.), подтвердило его предсказания, и его периодическая таблица получила всеобщее признание.В 1955 году в его честь 101-й элемент был назван менделевием.

Викимедиа

Периодическая таблица Менделеева 1869 года на русском языке с названием, которое переводится как «Эксперимент над системой элементов … основанный на их атомном весе и химическом сходстве». .

Понятия субатомных частиц не существовало в 19, ^, веках. В 1913 году английский физик Генри Мозли использовал рентгеновские лучи для измерения длины волн элементов и сопоставил эти измерения с их атомными номерами.Затем он переставил элементы в периодической таблице на основе атомных номеров. Это помогло объяснить различия в более ранних версиях, в которых использовались атомные массы.

В периодической таблице горизонтальные ряды называются периодами, причем металлы находятся в крайнем левом углу, а неметаллы — в правом. Вертикальные столбцы, называемые группами, состоят из элементов со схожими химическими свойствами. Таблица Менделеева предоставляет информацию об атомной структуре элементов и химическом сходстве или различии между ними.Ученые используют стол для изучения химических веществ и разработки экспериментов. Он используется для разработки химикатов, используемых в фармацевтической и косметической промышленности, и батарей, используемых в технологических устройствах.

ЮНЕСКО объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы Менделеева в ознаменование 150 ^{годовщины} годовщины публикации Менделеева. Исследователи и учителя со всего мира воспользовались этой возможностью, чтобы поразмышлять о важности периодической таблицы Менделеева и распространить информацию о ней в классах и за ее пределами.Семинары и конференции побуждали людей использовать знания периодической таблицы для решения проблем в области здравоохранения, технологий, сельского хозяйства, окружающей среды и образования. Издательства организовывали ежемесячные мероприятия, такие как конкурсы викторин, подкасты, разделы с личными историями и туры по отраслевым сайтам. Эти инициативы продемонстрировали, как элементы являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни в виде лекарств, пестицидов и литиевых батарей.

На своем веб-сайте, посвященном празднованию, ЮНЕСКО написала: «Периодическая таблица химических элементов — это больше, чем просто путеводитель или каталог всех известных атомов во Вселенной; По сути, это окно во вселенную, помогающее расширить наше понимание мира вокруг нас.”

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.