Pojawienie się jakich pierwiastków przewidział Mendelejew. Właściwości jeszcze nieodkrytych pierwiastków układu okresowego

Eksperci z Amerykańskiego Instytutu badającego nowe materiały – AIMMPE (Amerykański Instytut Inżynierów Górnictwa, Metallurgii i Nafty) uznali układ okresowy opracowany pod koniec XIX wieku przez Dmitrija Mendelejewa za najważniejsze odkrycie ludzkości w historii ewolucji metali materiały. Ile o niej wiesz?

System wyszukiwania Google poświęcił dzisiejszy doodle 182. urodzinom Dmitrija Mendelejewa, „ojca” układ okresowy. W 1869 roku sformułował rosyjski chemik prawo okresowe, który uporządkował wszystkie istniejące pierwiastki chemiczne. Układ okresowy stał się jego graficznym wyrazem.

Początkowo składał się z 56 elementów, jednak wraz z rozwojem nauk podstawowych i stosowanych (w tym syntezy jądrowej) w XX w. ten moment elementy osiągnęły 118. Pierwiastki 113, 115, 117 i 118 zostały zadeklarowane przez IUPAC (Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej) dopiero 30 grudnia 2015 r.

W sumie w ciągu ostatnich 50 lat układ okresowy D.I. Mendelejewa został uzupełniony o 17 nowych pierwiastków (od 102 do 118), z czego 9 zostało zsyntetyzowanych w Dubnej pod Moskwą.

Portal Independent zebrał pięć faktów na temat układu okresowego, o których mogłeś nie wiedzieć.

Nr 1: pierwiastek 115 żyje krócej niż sekundę

Większość izotopów pierwiastków superciężkich (pierwiastki o liczbie atomowej > 100) jest niestabilna i rozpada się w bardzo krótkim czasie. Zatem niedawno odkryty ununpentium, znany również jako pierwiastek 115 i eka-bizmut, ma okres półtrwania wynoszący zaledwie około 220 milisekund.

Nr 2: Mendelejew uwielbiał gry karciane

Odkrycie układu okresowego ułatwiło zamiłowanie Mendelejewa do gry w pasjansa. Naukowiec wskazał masy atomowe niektórych pierwiastków grać w karty, a następnie ułożył je tak, jakby się bawił gra karciana. W ten sposób zwizualizował swoje założenie, że elementy o podobnych właściwościach powinny być tego samego „koloru”. Następnie te „skafandry” miały zostać ułożone w „stosy” zgodnie z ich masami atomowymi.

#3: Mendelejew przewidział istnienie pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte

Jedną z ważnych cech, które sprawiają, że układ okresowy jest niezwykłym odkryciem, jest jego moc predykcyjna. W momencie pojawienia się tabela zawierała puste komórki na elementy, które zgodnie z założeniami Mendelejewa powinny istnieć, ale nie zostały jeszcze odkryte. Na przykład Mendelejew opisał właściwości galu, skandu i magnezu jeszcze przed ich odkryciem.

#4: Niektóre atomy potrafią „kochać się”

Jeśli weźmiesz nowoczesny układ okresowy, wytniesz kolumny ze środka i złożysz je na pół w grupach po 4 elementy, wówczas grupy, które się stykają („całują”), mogą w sensie chemicznym „kochać się”, to znaczy: oddziaływać. Elementy z tych grup będą miały komplementarną (tj. komplementarną) strukturę, dzięki czemu możliwe będą reakcje między nimi.

Nr 5: Pierwiastki radioaktywne poruszają się po stole

Niestety Mendelejew nie miał możliwości wbudowania zegara w układ okresowy, jednak najczęstszą rzeczą jest zmiana niektórych pierwiastków w czasie. Zatem jądra atomów pierwiastków promieniotwórczych wyróżniają się niestabilnością. Dzięki niemu, ulegając łańcuchom rozkładu, elementy te mogą „chodzić” po stole. Na przykład w produktach rozszczepienia uranu-235 odkryto około 300 izotopów różnych pierwiastków: od cynku po gadolin.

4.5 Odkrycie prawa okresowości przez D.I. Mendelejewa. Znaczenie prawa okresowości dla chemii i nauk przyrodniczych.

Pierwsza wersja układu okresowego pierwiastków została opublikowana przez Dymitra Iwanowicza Mendelejewa w 1869 r. – na długo przed badaniami budowy atomu. W tym czasie Mendelejew wykładał chemię na uniwersytecie w Petersburgu. Przygotowując się do wykładów i zbierając materiał do swojego podręcznika „Podstawy chemii”, D. I. Mendelejew zastanawiał się, jak usystematyzować materiał w taki sposób, aby informacje o właściwościach chemicznych pierwiastków nie wyglądały jak zbiór odmiennych faktów.

Przewodnikiem w tej pracy był D. I. Mendelejew masy atomowe(masy atomowe) pierwiastków. Po Światowym Kongresie Chemików w 1860 r., w którym uczestniczył także D.I. Mendelejew, problem prawidłowego określenia mas atomowych był stale w centrum uwagi wielu czołowych chemików na świecie, w tym D.I.

Układając pierwiastki według rosnącej kolejności ich mas atomowych, D. I. Mendelejew odkrył podstawowe prawo natury, znane obecnie jako prawo okresowości:

Właściwości pierwiastków zmieniają się okresowo w zależności od ich masy atomowej.

Powyższe sformułowanie wcale nie jest sprzeczne ze współczesnym, w którym pojęcie „masy atomowej” zastępuje się pojęciem „ładunku jądrowego”. Dziś wiemy, że masa atomowa skupia się głównie w jądrze atomu. Jądro składa się z protonów i neutronów. Wraz ze wzrostem liczby protonów, które decydują o ładunku jądra, wzrasta również liczba neutronów w jądrach, a co za tym idzie, masa atomów pierwiastków.

Przed Mendelejewem podejmowano kilka prób usystematyzowania elementów według różnych cech. Najczęściej zjednoczeni podobny pierwiastki według ich właściwości chemicznych. Na przykład: Li, Na, K. Lub: Cl, Br, I. Te i kilka innych pierwiastków połączono w tzw. „triady”. Tablicę pięciu takich „triad” Dobereiner opublikował już w 1829 r., zawierała jednak tylko niewielką część znanych wówczas elementów.

W 1864 roku Anglik J. Newlands zauważył, że jeśli pierwiastki ułożyć według rosnącej masy atomowej, to mniej więcej co ósmy pierwiastek jest swego rodzaju powtórzeniem pierwszego – tak jak nuta „C” (jak każda inna nuta) jest powtarzane w oktawach muzycznych co 7 nut (prawo oktaw). Poniżej przedstawiono wersję tabeli Newlands z 1865 roku. Pod tym samym numerem umieszczono pierwiastki posiadające tę samą masę atomową (według ówczesnych danych). Widać trudności, jakie napotkał Newlands – powstające wzorce szybko uległy zniszczeniu, gdyż jego system nie uwzględniał możliwości istnienia pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte.

Raport Newlandsa zatytułowany „Prawo oktaw i przyczyny stosunków chemicznych wśród ciężarów atomowych” został omówiony na spotkaniu Towarzystwa Chemicznego w Londynie 1 marca 1866 r., a krótki raport na jego temat opublikowano w czasopiśmie Chemical News . Newlands był bliski odkrycia prawa okresowości, jednak sama idea sekwencyjnego numerowania tylko znanych wówczas elementów nie tylko „przerwała” ich płynną zmianę właściwości chemiczne- pomysł ten wykluczał możliwość istnienia elementów jeszcze nieodkrytych, na które w systemie Newlands po prostu nie było miejsca. Podstawowa nowość prawa okresowości, odkryta i sformułowana dokładnie trzy lata później przez D. I. Mendelejewa, brzmiała następująco:

1. Utworzono połączenie pomiędzy elementami o odmiennych właściwościach. Związek ten polega na tym, że właściwości pierwiastków zmieniają się płynnie i mniej więcej równomiernie wraz ze wzrostem ich masy atomowej, a następnie zmiany te POWTARZAJĄ SIĘ OKRESOWO.

2. W tych przypadkach, gdy wydawało się, że brakuje jakiegoś ogniwa w sekwencji zmian właściwości pierwiastków, w układzie okresowym przewidywano GAPS, które należało wypełnić pierwiastkami, które nie zostały jeszcze odkryte. Co więcej, prawo okresowości umożliwiło przewidywanie właściwości tych pierwiastków.

Pierwsza wersja układu okresowego, opublikowana przez Mendelejewa w 1869 r., wydaje się współczesnemu czytelnikowi niezwykłe (ryc. 4-5). Nie przypisano jeszcze liczb atomowych, przyszłe grupy pierwiastków są ułożone poziomo (a przyszłe okresy - pionowo), nie odkryto jeszcze gazów szlachetnych, napotkano nieznane symbole pierwiastków, wiele mas atomowych zauważalnie różni się od współczesnych. Ważne jest jednak, abyśmy zauważyli, że już w pierwszej wersji układu okresowego D.I. Mendelejew zawierał więcej pierwiastków, niż wówczas odkryto! Pozostawił 4 komórki swojej tabeli wolne dla wciąż nieznanych pierwiastków, a nawet był w stanie poprawnie oszacować ich masę atomową. Jednostki masy atomowej (amu) nie zostały jeszcze zaakceptowane, a masy atomowe pierwiastków mierzono w „udziałach” wartości zbliżonych do masy atomu wodoru.

Ryż. 4-5. Pierwsza wersja układu okresowego, opublikowana w r 1869 rok. Elementy przewidziane przez D.I. Mendelejewa i faktycznie odkryte później.

We wszystkich poprzednich próbach określenia relacji między elementami inni badacze starali się stworzyć skończone obraz, w którym nie było miejsca na elementy jeszcze nie odkryte. Wręcz przeciwnie, D.I. Mendelejew uznał, że najważniejszą częścią swojego układu okresowego są te komórki, które pozostały puste (znaki zapytania na ryc. 4-5). Dzięki temu było to możliwe przewidywać istnienie wciąż nieznanych elementów.

Godne podziwu jest to, że D. I. Mendelejew dokonał swojego odkrycia w czasie, gdy masy atomowe wielu pierwiastków określono bardzo w przybliżeniu, a znane były tylko 63 same pierwiastki - czyli nieco ponad połowa znanych nam dzisiaj.

Dogłębna znajomość właściwości chemicznych różnych pierwiastków pozwoliła Mendelejewowi nie tylko wskazać pierwiastki, które nie zostały jeszcze odkryte, ale także przewidywać ich właściwości! Zobacz, jak dokładnie D.I. Mendelejew przewidział właściwości pierwiastka, który nazwał „eka-krzemem” (na ryc. 4-5 jest to pierwiastek german). 16 lat później przewidywania D.I. Mendelejewa doskonale się potwierdziły.

Tabela 4-5. Porównanie właściwości przewidywanych przez D.I. Mendelejewa dla nieodkrytego jeszcze pierwiastka „eka-krzem” z właściwościami pierwiastka germanu (Ge). We współczesnym układzie okresowym german zajmuje miejsce „eka-krzemu”.

W ten sam sposób za życia D.I. Mendelejewa znakomicie potwierdzono właściwości „eka-aluminium” (pierwiastka galu Ga) i „eka-boru” (pierwiastka skandu Sc).

Potem dla naukowców na całym świecie stało się jasne, że układ okresowy D.I. Mendelejewa nie tylko systematyzuje pierwiastki, ale jest graficznym wyrazem podstawowego prawa natury – prawa okresowości.

Prawo to ma moc predykcyjną. Umożliwiło to prowadzenie ukierunkowanych poszukiwań nowych, nieodkrytych jeszcze pierwiastków. Masy atomowe wielu pierwiastków, wcześniej określone niedostatecznie dokładnie, zostały poddane weryfikacji i wyjaśnieniu właśnie dlatego, że ich błędne wartości kolidowały z prawem okresowości.

** Jednak nawet po ogromnej i starannej pracy chemików nad skorygowaniem mas atomowych, w czterech miejscach układu okresowego pierwiastki „naruszają” ścisły porządek ułożenia rosnącej masy atomowej. Są to pary elementów:

18 Ar (39,948) – 19 K (39,098);

27 Co(58,933) – 28 Ni (58,69);

52 Te (127,60) – 53 I (126,904);

90 Th (232.038) – 91 Pa (231.0359).

W czasach D.I. Mendelejewa takie odchylenia uważano za wady układu okresowego. Teoria budowy atomu stawia wszystko na swoim miejscu: elementy są rozmieszczone absolutnie poprawnie - zgodnie z ładunkami ich jąder. Jak zatem możemy wyjaśnić, że masa atomowa argonu jest większa niż masa atomowa potasu?

Masa atomowa dowolnego pierwiastka jest równa średniej masie atomowej wszystkich jego pierwiastków izotopy biorąc pod uwagę ich rozpowszechnienie w przyrodzie (pamiętaj o akapicie 2.3 z rozdziału 2). Przez przypadek o masie atomowej argonu decyduje najcięższy izotop (występuje naturalnie w więcej). W przypadku potasu natomiast dominuje jego „lżejszy” izotop (to znaczy izotop o niższej liczbie masowej).

Eksperymentalne określenie ładunków jądrowych pierwiastków, przeprowadzone przez G. Moseleya w 1914 r., potwierdziło słuszność D.I. Mendelejewa, który przy ustalaniu ich ostatecznego miejsca w układzie okresowym preferował właściwości chemiczne, a nie masy atomowe pierwiastków.

Od czasu pojawienia się prawa okresowości chemia przestała być nauką opisową. Jak w przenośni zauważył słynny rosyjski chemik N.D. Zelinsky, prawo okresowości oznaczało „odkrycie wzajemnego połączenia wszystkich atomów we wszechświecie”.

Dalsze odkrycia w chemii i fizyce wielokrotnie potwierdziły podstawowe znaczenie prawa okresowości. Odkryto gazy obojętne, które idealnie pasują do układu okresowego - szczególnie wyraźnie pokazuje to długa forma układu okresowego. Numer seryjny pierwiastka okazał się równy ładunkowi jądra atomu tego pierwiastka. Dzięki ukierunkowanym poszukiwaniom dokładnie tych właściwości, które przewidywano na podstawie układu okresowego, odkryto wiele nieznanych wcześniej pierwiastków.

Odkrycie prawa okresowości[edytuj | edytować tekst źródłowy]

Portret DI Mendelejewa (1861)

Układ okresowy DI Mendelejewa 1871

Wersja układu okresowego Mendelejewa z 1891 r. Nie ma w nim gazów szlachetnych.

W marcu 1869 roku na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego odczytano wiadomość od rosyjskiego chemika Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa o odkryciu przez niego prawa okresowego pierwiastków chemicznych. W tym samym roku ukazało się pierwsze wydanie podręcznika Mendelejewa „Podstawy chemii”, w którym jego układ okresowy. W listopadzie 1870 roku doniósł Rosyjskiemu Towarzystwu Chemicznemu o artykule „Naturalny układ pierwiastków i jego zastosowanie do wskazywania właściwości nieodkrytych pierwiastków”, w którym Mendelejew po raz pierwszy użył terminu „prawo okresowe” i wskazał na istnienie kilku elementów, które nie zostały jeszcze odkryte.

W 1871 r. w ostatnim artykule „Prawo okresowe pierwiastków chemicznych” Mendelejew podał następujące sformułowanie prawa okresowości: „ właściwości ciał prostych oraz formy i właściwości związków pierwiastków, a co za tym idzie właściwości ciał prostych i złożonych, które tworzą, są okresowo zależne od ich masy atomowej„. Jednocześnie Mendelejew nadał swojemu układowi okresowemu formę, która stała się klasyczna (tzw. wersja krótkookresowa).

W przeciwieństwie do swoich poprzedników Mendelejew nie tylko sporządził tabelę i wskazał na obecność niewątpliwych wzorców w wartościach liczbowych mas atomowych, ale także postanowił nazwać te wzorce ogólne prawo natury. Opiera się na założeniu, że masa atomowa z góry określa właściwości pierwiastka, podjął się zmiany przyjętych mas atomowych niektórych pierwiastków i szczegółowego opisania właściwości pierwiastków jeszcze nieodkrytych. Aby przewidzieć właściwości prostych substancji i związków, Mendelejew wyszedł z faktu, że właściwości każdego pierwiastka są pośrednie między odpowiednimi właściwościami dwóch sąsiednich pierwiastków w grupie układu okresowego (to znaczy powyżej i poniżej) i jednocześnie dwóch sąsiednich elementy w okresie (lewy i prawy) (tj. „reguła gwiazdy”).

D.I. Mendelejew przez wiele lat walczył o uznanie prawa okresowości; jego idee zyskały uznanie dopiero po odkryciu przewidywanych przez Mendelejewa pierwiastków: galu (Paul Lecoq de Boisbaudran, 1875), skandu (Lars Nilsson, 1879) i germanu (Clemens Winkler, 1886) – odpowiednio eka-aluminium, eka-bor i eca -krzem. Od połowy lat osiemdziesiątych XIX wieku prawo okresowości zostało ostatecznie uznane za jedną z teoretycznych podstaw chemii.

Język angielski: Pomnik układu okresowego, przed Wydziałem Technologii Chemicznej i Żywności Politechniki Słowackiej w Bratysławie, Słowacja. Pomnik upamiętnia Dmitrija Mendelejewa.

Układ okresowy: historia odkryć, ciekawe fakty i historie

Źródło:

Nauka, akcenty

VKontakte5

Wydrukować

wysłać pocztą

Odkrycie tablicy okresowych pierwiastków chemicznych było jednym z najważniejszych kamieni milowych w historii rozwoju chemii jako nauki. Odkrywcą stołu był rosyjski naukowiec Dmitrij Mendelejew. Niezwykłemu naukowcowi o szerokich horyzontach naukowych udało się połączyć wszystkie wyobrażenia o naturze pierwiastków chemicznych w jedną spójną koncepcję. O historii odkrycia układu okresowego pierwiastków, interesujące fakty związane z odkryciem nowych pierwiastków oraz podaniami ludowymi otaczającymi Mendelejewa i stworzoną przez niego tabelą pierwiastków chemicznych, M24.RU opowie Ci w tym artykule. Historia otwierania stołów Do połowy XIX wieku odkryto 63 pierwiastki chemiczne, a naukowcy na całym świecie wielokrotnie podejmowali próby połączenia wszystkich istniejących pierwiastków w jedną koncepcję. Zaproponowano ułożenie pierwiastków według rosnącej masy atomowej i podzielenie ich na grupy ze względu na podobne właściwości chemiczne. W 1863 roku chemik i muzyk John Alexander Newland zaproponował swoją teorię, który zaproponował układ pierwiastków chemicznych podobny do tego odkrytego przez Mendelejewa, jednak praca naukowca nie została potraktowana poważnie przez środowisko naukowe ze względu na fakt, że autor był pochłonięty poprzez poszukiwanie harmonii i połączenie muzyki z chemią. W 1869 roku Mendelejew opublikował swój diagram układu okresowego w czasopiśmie Journal of the Russian Chemical Society i wysłał zawiadomienie o odkryciu do czołowych naukowców świata. Następnie chemik wielokrotnie udoskonalał i ulepszał schemat, aż uzyskał swój zwykły wygląd. Istota odkrycia Mendelejewa polega na tym, że wraz ze wzrostem masy atomowej właściwości chemiczne pierwiastków zmieniają się nie monotonicznie, ale okresowo. Po określonej liczbie elementów o różnych właściwościach właściwości zaczynają się powtarzać. Zatem potas jest podobny do sodu, fluor jest podobny do chloru, a złoto jest podobne do srebra i miedzi. W 1871 roku Mendelejew ostatecznie połączył te idee w prawo okresowe. Naukowcy przewidzieli odkrycie kilku nowych pierwiastków chemicznych i opisali ich właściwości chemiczne. Następnie obliczenia chemika zostały całkowicie potwierdzone - gal, skand i german w pełni odpowiadały właściwościom, które przypisywał im Mendelejew. Opowieści o Mendelejewie

Rycina przedstawiająca Mendelejewa. Zdjęcie: ITAR-TASS

O słynnym naukowcu i jego odkryciach krążyło wiele opowieści. Ludzie w tamtym czasie nie mieli pojęcia o chemii i wierzyli, że studiowanie chemii przypomina jedzenie zupy od niemowląt i kradzież na skalę przemysłową. Dlatego działalność Mendelejewa szybko zyskała masę plotek i legend. Jedna z legend głosi, że Mendelejew we śnie odkrył tabelę pierwiastków chemicznych. To nie jedyny przypadek; o swoim odkryciu mówił także August Kekule, który marzył o wzorze pierścienia benzenowego. Jednak Mendelejew tylko śmiał się z krytyków. „Myślałem o tym może dwadzieścia lat, a ty mówisz: usiadłem i nagle… stało się!” – powiedział kiedyś naukowiec o swoim odkryciu. Inna historia przypisuje Mendelejewowi odkrycie wódki. W 1865 roku wielki naukowiec obronił rozprawę na temat „Dyskurs o połączeniu alkoholu z wodą”, co natychmiast dało początek nowej legendzie. Współcześni chemikowi chichotali, mówiąc, że naukowiec „całkiem nieźle tworzy pod wpływem alkoholu zmieszanego z wodą”, a kolejne pokolenia nazywały już Mendelejewa odkrywcą wódki. Śmiali się także ze stylu życia naukowca, a zwłaszcza z faktu, że Mendelejew wyposażył swoje laboratorium w dziupli ogromnego dębu. Współcześni również naśmiewali się z pasji Mendelejewa do walizek. W okresie przymusowej bezczynności w Symferopolu naukowiec zmuszony był spędzać czas na tkaniu walizek. Później samodzielnie wykonywał pojemniki kartonowe na potrzeby laboratorium. Pomimo wyraźnie „amatorskiego” charakteru tego hobby, Mendelejewa często nazywano „mistrzem walizek”. Odkrycie radu Jedna z najtragiczniejszych i zarazem najsłynniejszych kart w historii chemii oraz pojawienie się nowych pierwiastków w układzie okresowym wiąże się z odkryciem radu. Nowy pierwiastek chemiczny odkryli małżonkowie Maria i Piotr Curie, którzy odkryli, że odpad pozostały po oddzieleniu uranu od rudy uranowej był bardziej radioaktywny niż czysty uran. Ponieważ nikt wówczas nie wiedział, czym jest radioaktywność, plotki szybko przypisały nowemu pierwiastkowi właściwości lecznicze i zdolność leczenia niemal wszystkich znanych nauce chorób. Rad dodawany był do produktów spożywczych, past do zębów i kremów do twarzy. Bogaci nosili zegarki, których tarcze malowano farbą zawierającą rad. Pierwiastek radioaktywny był zalecany jako środek poprawiający potencję i łagodzący stres. Taka „produkcja” trwała dwadzieścia lat – aż do lat 30. XX wieku, kiedy to naukowcy odkryli prawdziwe właściwości promieniotwórczości i przekonali się, jak destrukcyjny wpływ ma promieniowanie na organizm ludzki. Maria Curie zmarła w 1934 roku z powodu choroby popromiennej spowodowanej długotrwałym narażeniem na rad. Nebulium i Koronium

Układ okresowy nie tylko uporządkował pierwiastki chemiczne w jeden harmonijny układ, ale także umożliwił przewidzenie wielu odkryć nowych pierwiastków. Jednocześnie niektóre „pierwiastki” chemiczne uznano za nieistniejące na tej podstawie, że nie pasowały do ​​​​koncepcji prawa okresowości. Najbardziej znaną historią jest „odkrycie” nowych pierwiastków: mgławicy i korony. Badając atmosferę słoneczną, astronomowie odkryli linie widmowe, których nie byli w stanie utożsamić z żadnym pierwiastkiem chemicznym znanym na Ziemi. Naukowcy zasugerowali, że linie te należą do nowego pierwiastka, który nazwano koroną (ponieważ linie odkryto podczas badania „korony” Słońca – zewnętrznej warstwy atmosfery gwiazdy). Kilka lat później astronomowie dokonali kolejnego odkrycia, badając widma mgławic gazowych. Odkryte linie, których ponownie nie można było utożsamić z niczym ziemskim, przypisano innemu pierwiastkowi chemicznemu - mgławicy. Odkrycia spotkały się z krytyką, ponieważ w układzie okresowym Mendelejewa nie było już miejsca na pierwiastki o właściwościach mgławicy i korony. Po sprawdzeniu odkryto, że mgławica to zwykły ziemski tlen, a korona to silnie zjonizowane żelazo. Przypomnijmy, że dziś w Moskiewskim Centralnym Domu Naukowców Rosyjskiej Akademii Nauk uroczyście nadadzą nazwy dwóm pierwiastkom chemicznym odkrytym przez naukowców z Dubnej pod Moskwą.

Mendelejew i prawo okresowości

Przeczytaj kontynuację artykułu B. D. Stepina, napisanego przez niego w 1998 roku do tomu „Chemia” Wielkiej Encyklopedii Dziecięcej

W ten sposób odkryto prawo okresowości, którego współczesne sformułowanie wygląda następująco:

Właściwości prostych substancji, a także formy i właściwości związków pierwiastków okresowo zależą od ładunku jąder ich atomów.

Mendelejew miał wtedy zaledwie 35 lat.

Mendelejew wysłał wydrukowane arkusze z tabelą pierwiastków do wielu chemików krajowych i zagranicznych i dopiero potem opuścił Petersburg, aby dokonać inspekcji fabryk serów.

Przed wyjazdem udało mu się jeszcze przekazać N.A. Menshutkinowi, chemikowi organicznemu i przyszłemu historykowi chemii, rękopis artykułu „Związek właściwości z masą atomową pierwiastków” - do publikacji w Journal of the Russian Chemical Society i do komunikacji na zbliżającym się zebraniu stowarzyszenia.

18 marca 1869 r. Mieńszutkin, ówczesny urzędnik firmy, sporządził w imieniu Mendelejewa krótki raport na temat prawa okresowego. Raport początkowo nie wzbudził większego zainteresowania chemików, a prezes Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego, akademik Nikołaj Zinin (1812-1880) stwierdził, że Mendelejew nie robił tego, co powinien robić prawdziwy badacz. To prawda, że ​​​​dwa lata później, po przeczytaniu artykułu Dmitrija Iwanowicza „Naturalny układ pierwiastków i jego zastosowanie do wskazywania właściwości niektórych pierwiastków” Zinin zmienił zdanie i napisał do Mendelejewa: „Bardzo, bardzo dobre, bardzo doskonałe połączenia, a nawet zabawne do przeczytania, życzę powodzenia w eksperymentalnym potwierdzeniu pańskich wniosków. Wasz szczerze oddany i pełen szacunku N. Zinin.

Czym zatem jest okresowość?

Jest to powtarzalność właściwości chemicznych prostych substancji i ich związków przy zmianie liczby atomowej pierwiastka Z oraz występowanie maksimów i minimów w szeregu właściwości, w zależności od wartości liczby porządkowej (atomowej) pierwiastka.

Na przykład, co umożliwia połączenie wszystkich pierwiastków alkalicznych w jedną grupę?

Przede wszystkim powtarzalność w określonych przedziałach wartości Z elektroniczna Konfiguracja. Atomy wszystkich pierwiastków alkalicznych mają tylko jeden elektron na zewnętrznym orbicie atomowym i dlatego wykazują w swoich związkach ten sam stopień utlenienia +I. Wzory ich związków są takie same: dla chlorków MCl, dla węglanów - M 2 CO 3, dla octanów - CH 3 COOM i tak dalej (tutaj litera M oznacza pierwiastek alkaliczny).

Po odkryciu prawa okresowości Mendelejew miał znacznie więcej do zrobienia. Przyczyna okresowych zmian właściwości pierwiastków pozostała nieznana, a sama struktura Układu Okresowego, w którym właściwości powtarzały się w siedmiu elementach w ósmym, nie mogła zostać wyjaśniona. Jednak z tych liczb usunięto pierwszą zasłonę tajemnicy: w drugim i trzecim okresie systemu było wówczas zaledwie siedem elementów.

Mendelejew nie ułożył wszystkich pierwiastków według rosnących mas atomowych; w niektórych przypadkach kierował się bardziej podobieństwem właściwości chemicznych. Tak, j kobalt Współ masa atomowa więcej niż nikiel Ni, y tellur Jest również większy niż jod Ja, ale Mendelejew ułożyłem je w kolejności Co - Ni, Te - I, a nie odwrotnie. W przeciwnym razie tellur znalazłby się w tej grupie halogeny, a jod stał się krewnym Selena Se. ||

Konsole

Aby nadać przewidywanym elementom nazwy „tymczasowe”, Mendelejew użył przedrostków „eka”, „dvi” i „tri”, w zależności od tego, ile pozycji w dół od już odkrytego elementu o podobnych właściwościach znajdował się przewidywany element. I tak german przed odkryciem w 1886 r. nazywano „eksasilikonem”, a ren odkryty w 1926 r. – „dimanganem”.

Mendelejew wyprowadził przedrostki oznaczające nieodkryte elementy z sanskryckich słów „jeden”, „dwa” i „trzy”.

Współcześnie przedrostkiem „eka” (rzadziej „dvi”) określa się transuran lub jeszcze nieodkryte pierwiastki: ekaslead (flerovium), ekaradon (ununoctium), ekaactinium czy dvilantan (untrienium). Oficjalna praktyka IUPAC polega na nadawaniu nieodkrytym lub nowo odkrytym pierwiastkom wstępnej nazwy systematycznej na podstawie liczby ich ładunków, a nie ich pozycji w układzie okresowym.

Wstępne przewidywania, 1870

Eksakrzem i german

Cięższy z dwóch pierwiastków poprzedzających hel został zidentyfikowany przez Mendelejewa jako korona, której nazwa wzięła się od związku z niewyjaśnioną linią widmową korony słonecznej. Błędna kalibracja przyrządu dała długość fali 531,68 nm, którą później skorygowano do 530,3 nm. Ta długość fali została skorelowana przez Grotriana i Edlena w 1939 roku z linią żelaza.

Najlżejszemu z gazów grupy zerowej, pierwszemu w układzie okresowym, przypisano teoretyczną masę atomową od 5,3 10 -11 do 9,6 10 -7. Mendelejew przypisał cząstkom tego gazu prędkość kinetyczną rzędu 2,5·10 6 m/s. Według Mendelejewa, niemal nieważkie cząstki obu tych gazów powinny z łatwością przejść przez grubość materii, praktycznie nie wchodząc w reakcje chemiczne. Wysoka ruchliwość i bardzo mała masa atomowa gazów transwodorowych doprowadziłaby do tego, że mogłyby one być bardzo rozrzedzone, zachowując jednocześnie gęsty wygląd.

Później Mendelejew opublikował rozwój teoretyczny na temat eteru. Książka zatytułowana „Chemiczna koncepcja eteru” została opublikowana w 1904 roku i ponownie zawierała wzmiankę o dwóch hipotetycznych gazach szlachetnych, lżejszych od wodoru, koronie i newtonie. Przez „gaz eteryczny” Mendelejew rozumiał atmosferę międzygwiazdową, składającą się z dwóch gazów transwodorowych z domieszkami innych pierwiastków i powstałą w wyniku procesów wewnętrznych zachodzących na gwiazdach.

Napisz recenzję o artykule „Elementy przewidywane przez Mendelejewa”

Notatki

Literatura

• Scerri Eric. Układ okresowy: jego historia i znaczenie. - Nowy Jork: Oxford University Press, 2007. - ISBN 0195305736.

Zobacz ten szablon Formaty Listy elementów według Grupy Okresy Rodziny pierwiastki chemiczne Blok układu okresowego Inny

Fragment charakteryzujący elementy przewidziane przez Mendelejewa

Nie chciałam już tego oglądać!..Nie miałam już sił...Ale Północ bezlitośnie nadal pokazywała jakieś miasta, w których płonęły kościoły... Te miasta były zupełnie puste, nie licząc tysięcy trupów rzucanych na ulice i rozlanych rzek ludzkiej krwi, tonących, w których ucztowały wilki... Przerażenie i ból spętały mnie, nie pozwalając ani na minutę oddychać. Nie pozwalam ci się ruszyć...

Jak musieli się czuć „ludzie”, którzy wydali takie rozkazy??? Myślę, że w ogóle nic nie czuli, bo ich brzydkie, bezduszne dusze były czarne.

Nagle zobaczyłem bardzo piękny zamek, którego ściany zostały miejscami uszkodzone przez katapulty, ale w większości zamek pozostał nienaruszony. Cały dziedziniec był zasłany zwłokami ludzi tonących w kałużach własnej i cudzej krwi. Każdemu poderżnięto gardło...
– To jest Lavaur, Isidora… Bardzo piękne i bogate miasto. Najsilniej chronione były jego mury. Ale przywódca krzyżowców, Szymon de Montfort, rozwścieczony nieudanymi próbami, wezwał na pomoc całą motłoch, jaki mógł znaleźć, i... 15 000 „żołnierzy Chrystusa”, którzy przybyli na wezwanie, zaatakowało twierdzę… Nie mogąc się oprzeć po ataku Lavur upadł. Wszyscy mieszkańcy, w tym 400 (!!!) Perfektorów, 42 trubadurów i 80 rycerzy-obrońców, brutalnie polegli z rąk „świętych” oprawców. Tutaj, na dziedzińcu, widać tylko rycerzy, którzy bronili miasta, a także tych, którzy trzymali broń w rękach. Resztę (z wyjątkiem spalonych Katarczyków) wymordowano i po prostu pozostawiono, aby zgniła na ulicach... W piwnicach miasta zabójcy znaleźli ukrywające się 500 kobiet i dzieci - zostały tam brutalnie zamordowane... bez wychodzenia na zewnątrz.. .
Niektórzy przyprowadzili na dziedziniec zamkowy ładną, dobrze ubraną młodą kobietę, zakutą w łańcuchy. Wszędzie wokół zaczęły się pijackie krzyki i śmiechy. Kobieta została brutalnie złapana za ramiona i wrzucona do studni. Z głębin natychmiast usłyszano stłumione, żałosne jęki i krzyki. Trwali tak, dopóki krzyżowcy na rozkaz przywódcy nie napełnili studni kamieniami...
– To była Lady Giralda… Właścicielka zamku i tego miasta… Wszyscy jej poddani, bez wyjątku, bardzo ją kochali. Była miękka i miła... I nosiła pod sercem swoje pierwsze nienarodzone dziecko. – North zakończył ostro.
Potem spojrzał na mnie i najwyraźniej od razu zrozumiał, że po prostu nie mam już sił...
Horror natychmiast się skończył.
Sever ze współczuciem podszedł do mnie i widząc, że nadal mocno drżę, delikatnie położył mi rękę na głowie. Pogłaskał mój długie włosy, cicho szepcząc słowa pocieszenia. I stopniowo zacząłem odradzać się do życia, dochodząc do siebie po strasznym, nieludzkim szoku... W mojej zmęczonej głowie irytująco wirował rój niezadanych pytań. Ale wszystkie te pytania wydawały się teraz puste i nieistotne. Dlatego wolałem poczekać, co powie Północ.
– Przepraszam za ból, Isidoro, ale chciałam ci pokazać prawdę... Żebyś zrozumiała ciężar Kataru... Żebyś nie myślała, że ​​łatwo stracili Idealnych...
– Nadal tego nie rozumiem, Sever! Tak jak ja nie mogłam zrozumieć Twojej prawdy... Dlaczego Idealni nie walczyli o życie?! Dlaczego nie wykorzystali tego, co wiedzieli? Przecież niemal każdy z nich jednym ruchem mógł zniszczyć całą armię!.. Po co w ogóle trzeba było się poddać?
– Pewnie o tym tak często z tobą rozmawiałem, przyjacielu… Po prostu nie byli gotowi.
– Nie gotowy na co?! – ze starego przyzwyczajenia eksplodowałem. – Nie jesteś gotowy, aby uratować ci życie? Nie jesteś gotowy, aby ratować innych cierpiących ludzi?! Ale to wszystko jest złe!.. To jest złe!!!
– Oni nie byli wojownikami tak jak ty, Isidoro. – powiedział cicho Sever. „Nie zabijali, wierząc, że świat powinien być inny”. Wierząc, że mogą nauczyć ludzi zmiany... Uczcie Zrozumienia i Miłości, uczcie Dobroci. Mieli nadzieję przekazać ludziom Wiedzę... ale niestety nie każdemu była ona potrzebna. Masz rację mówiąc, że katarzy byli silni. Tak, byli doskonałymi magami i posiadali ogromną moc. Ale oni nie chcieli walczyć SIŁĄ, woleli walczyć SŁOWEM. To właśnie ich zniszczyło, Isidora. Dlatego mówię ci, przyjacielu, oni nie byli gotowi. A mówiąc ściślej, świat nie był na nie gotowy. Ziemia w tamtym czasie szanowała siłę. A katarzy przynieśli Miłość, Światło i Wiedzę. I przyszli za wcześnie. Ludzie nie byli na to gotowi...
– A co z tymi setkami tysięcy, które niosły wiarę Kataru w całej Europie? Dlaczego przyciągnęło Cię Światło i Wiedza? Było ich mnóstwo!
– Masz rację, Izydoro… Było ich mnóstwo. Ale co się z nimi stało? Jak już mówiłem, wiedza może być bardzo niebezpieczna, jeśli pojawi się za wcześnie. Ludzie muszą być gotowi to zaakceptować. Bez stawiania oporu i zabijania. Inaczej ta Wiedza im nie pomoże. Albo jeszcze gorzej – jeśli wpadnie w czyjeś brudne ręce, zniszczy Ziemię. Przepraszam, jeśli Cię zdenerwowałem...
– A jednak nie zgadzam się z tobą, Północ... Czas, o którym mówisz, nigdy nie nadejdzie na Ziemię. Ludzie nigdy nie będą myśleć podobnie. Jest okej. Spójrz na przyrodę - każde drzewo, każdy kwiat jest inny... A chcesz, żeby ludzie byli podobni!.. Zbyt wiele zła, zbyt wiele przemocy zostało ukazane człowiekowi. A ci, którzy mają mroczną duszę, nie chcą pracować i WIEDZĄ, kiedy można po prostu zabić lub skłamać, aby dostać to, czego potrzebują. Musimy walczyć o Światło i Wiedzę! I wygraj. Właśnie tego powinien brakować normalnemu człowiekowi. Ziemia może być piękna, Północ. Musimy jej tylko pokazać JAK może stać się czysta i piękna...
North milczał i obserwował mnie. A ja, żeby już nic więcej nie udowadniać, ponownie włączyłem Esclarmonde...
Jak ta dziewczynka, prawie dziecko, mogła znosić tak głęboki żal?.. Jej odwaga była niesamowita, budziła szacunek i dumę z niej. Była godna rodziny Magdalen, choć była jedynie matką jej dalekiego potomka.
I znów poczułam ból w sercu z powodu cudownych ludzi, których życie zostało przerwane przez ten sam Kościół, który fałszywie głosił „przebaczenie”! I wtedy nagle przypomniały mi się słowa Caraffy: „Bóg przebaczy wszystko, co dzieje się w jego imieniu!”, potwory!..
Znów przed moimi oczami stanęła młoda, wyczerpana Esclarmonde... Nieszczęsna matka, która straciła pierwsze i ostatnie dziecko... I nikt nie potrafił jej tak naprawdę wyjaśnić, dlaczego im to zrobili... Dlaczego oni, dobrzy i niewinni, , idź na śmierć...
Nagle do sali wbiegł chudy, zdyszany chłopak. Najwyraźniej przyszedł prosto z ulicy, a z jego szerokiego uśmiechu unosiła się para.
- Pani, pani! Uratowali się!!! Drogi Esclarmonde, w górach wybuchł pożar!..

Esclarmonde podskoczyła, chcąc uciec, ale jej ciało okazało się słabsze, niż biedaczka mogła sobie wyobrazić... Padła prosto w ramiona ojca. Raymond de Pereil wziął na ręce swoją lekką jak piórko córkę i wybiegł za drzwi... I tam, zebrani na szczycie Montsegur, stali wszyscy mieszkańcy zamku. I oczy wszystkich patrzyły tylko w jedną stronę - tam, gdzie na ośnieżonym szczycie góry Bidorta płonął ogromny ogień!.. A to oznaczało, że czwórka uciekinierów dotarła do upragnionego celu!!! Jej dzielny mąż i nowonarodzony syn uciekli z brutalnych szponów Inkwizycji i mogli szczęśliwie kontynuować swoje życie.
Teraz wszystko było w porządku. Wszystko było dobrze. Wiedziała, że ​​spokojnie pójdzie do ognia, bo najbliżsi jej ludzie żyją. I była naprawdę zadowolona - los zlitował się nad nią, pozwolił się przekonać... Pozwolił jej spokojnie iść na śmierć.
O wschodzie słońca wszyscy Idealni i Wierzący Katarzy zebrali się w Świątyni Słońca, aby po raz ostatni cieszyć się jej ciepłem przed odejściem na wieczność. Ludzie byli wyczerpani, zmarznięci i głodni, ale wszyscy uśmiechnięci... Najważniejsze się udało - potomek Złotej Marii i Radomira żył i pojawiła się nadzieja, że ​​pewnego pięknego dnia któryś z jego odległych prawnuków odbuduje ten potwornie niesprawiedliwy świat i nikt nie będzie już musiał cierpieć. W wąskim oknie zaświecił pierwszy promień słońca!.. Połączył się z drugim, trzecim... A na samym środku wieży zaświecił się złoty słup. Rozrastał się coraz bardziej, zakrywając wszystkich, którzy w nim stali, aż cała otaczająca przestrzeń została całkowicie pogrążona w złotym blasku.

To było pożegnanie... Montsegur pożegnała się z nimi, czule żegnając ich do innego życia...
I w tym czasie poniżej, u podnóża góry, kształtował się ogromny, straszny pożar. A raczej cała konstrukcja w postaci drewnianej platformy, na której „obnosiły się” grube filary...
Ponad dwustu Paragonów zaczęło uroczyście i powoli schodzić w dół śliską i bardzo stromą kamienną ścieżką. Ranek był wietrzny i zimny. Słońce wyjrzało zza chmur tylko na krótką chwilę... by w końcu pogłaskać swoje ukochane dzieci, swoich katarów idących na śmierć... I znów ołowiane chmury przepełzły po niebie. Było szaro i nie zachęcająco. I nieznajomym. Wszystko wokół było zamarznięte. Mżące powietrze nasiąkało wilgocią cienkie ubrania. Obcasy chodzących zamarzały, ślizgając się po mokrych kamieniach... Na górze Montsegur jeszcze nie było widać ostatniego śniegu.

Ułożono je według występowania podobnych właściwości w kolejności rosnącej masy atomowej.

W przeciwieństwie do prac swoich poprzedników Mendelejew wychodził z założenia o istnieniu pierwiastków jeszcze nieodkrytych na podstawie okresowych zmian właściwości fizycznych i chemicznych znanych pierwiastków. Pozostawili puste komórki w tabeli na pierwiastki, które nie zostały jeszcze odkryte i przewidzieli ich właściwości. Aby nadać przewidywanym elementom nazwy „tymczasowe”, Mendelejew użył przedrostków „eka”, „dvi” i „trzy” (od sanskryckich słów oznaczających „jeden”, „dwa” i „trzy”), w zależności od tego, o ile pozycji niżej z już odkrytego pierwiastka o podobnych właściwościach był przewidywanym pierwiastkiem. I tak german przed odkryciem w 1886 r. nazywano „eksasilikonem”, a ren odkryty w 1926 r. – „dimanganem”.

Już w pierwszej wersji układu okresowego, opublikowanej przez D. I. Mendelejewa w 1869 r., uwzględniono więcej pierwiastków, niż wówczas odkryto. Pozostawia cztery wolne komórki na nieznane jeszcze pierwiastki i wskazuje ich masy atomowe (w „udziałach” wartości zbliżonych do masy atomu wodoru).

Rozwijając idee okresowości w latach 1869–1871, D. I. Mendelejew wprowadził koncepcję miejsca pierwiastka w układzie okresowym jako zbiór jego właściwości w porównaniu z właściwościami innych pierwiastków. Aby przewidzieć właściwości prostych substancji i związków, założył, że właściwości każdego pierwiastka są pośrednie między odpowiednimi właściwościami dwóch sąsiadujących pierwiastków w grupie układu okresowego, dwóch sąsiadujących pierwiastków w okresie i pierwiastków wzdłuż przekątnej – tak zwana „reguła gwiazdy”. Na tej podstawie w szczególności bazując na wynikach badań sekwencji zmian tlenków szklistych skorygowałem wartości mas atomowych 9 pierwiastków. W 1870 roku przepowiedział istnienie, obliczył masy atomowe i opisał właściwości trzech wówczas nieodkrytych jeszcze pierwiastków - „eka-aluminium”, „eka-bor” i „eka-krzem”. Następnie przepowiedział istnienie ośmiu kolejnych pierwiastków, w tym „dwitelurium” – polon, „ekajod” – astat, „ekmangan” – technet, „ecacesia” – francja.

spowodowały przepowiednie Mendelejewa świat naukowy sceptycyzm i ostra krytyka. I tak niemiecki fizykochemik Wilhelm Ostwald, przyszły laureat nagroda Nobla, argumentował, że odkryto nie prawo, ale zasadę klasyfikacji „czegoś niepewnego”. Robert Bunsen, odkrywca rubidu i cezu, napisał, że Mendelejew urzeka chemików „ w wymyślony świat czystych abstrakcji”, a Hermann Kolbe w 1870 r. nazwał dzieło Mendelejewa spekulatywnym. Prawdziwość Mendelejewa została przekonująco udowodniona, gdy odkryto przewidywane przez niego pierwiastki: gal (Paul Lecoq de Boisbaudran, 1875), skand (Lars Nilsson, 1879) i german (Clemens Winkler, 1886) - odpowiednio eka-aluminium, ecaboron i eca-krzem.

Myślę, że nie ma potrzeby podkreślać ogromnej wagi potwierdzenia teoretycznych wniosków pana Mendelejewa

Najlżejszemu z gazów grupy zerowej, pierwszemu w układzie okresowym, przypisano teoretyczną masę atomową od 5,3 10 -11 do 9,6 10 -7. Mendelejew przypisał cząstkom tego gazu, który nazwał newtonem, prędkość kinetyczną rzędu 2,5·10 6 m/s. Według Mendelejewa, niemal nieważkie cząstki obu tych gazów powinny z łatwością przejść przez grubość materii, praktycznie nie wchodząc w reakcje chemiczne. Wysoka ruchliwość i bardzo mała masa atomowa gazów transwodorowych doprowadziłaby do tego, że mogłyby one być bardzo rozrzedzone, zachowując jednocześnie gęsty wygląd.

Później Mendelejew opublikował rozwój teoretyczny na temat eteru. Książka zatytułowana „Chemiczna koncepcja eteru” została opublikowana w 1904 roku i ponownie zawierała wzmiankę o dwóch hipotetycznych gazach szlachetnych, lżejszych od wodoru, koronie i newtonie. Przez „gaz eteryczny” Mendelejew rozumiał atmosferę międzygwiazdową, składającą się z dwóch gazów transwodorowych z domieszkami innych pierwiastków i powstałą w wyniku procesów wewnętrznych zachodzących na gwiazdach.