In таблица менделеева: Интерактивная периодическая система химических элементов

Содержание

Последний вариант таблицы Менделеева был другой. Изначальная Таблица Менделеева. Видео. Академик Золотарев А.Ю.

Таблица Менделеева – это периодическая система химических элементов.
Имеющая статус официальной и именно ее представляют в школьной программе в курсе академической химии, начиная со средней школы и заканчивая высшими учебными заведениями. А также на ней базируются все постулаты академической науки в виде периодического закона химических элементов.
Данную таблицу химических элементов в свое время во сне увидел известный экономист, физик и химик Дмитрий Иванович Менделеев, по крайне мере об этом свидетельствуют  некоторые сохранившиеся данные, вот эта цитата:
«Ясно вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги и заснул опять. Только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка»
Хотя сам Менделеев об этом говорил вот таким образом одному из журналов того времени:

«…Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может, двадцать пять лет думал, а вы полагаете: сидел, и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку, и готово…!»
Но это никак не мешает тому, что он мог ее действительно увидеть во сне, все время о ней думал и в итоге просто увидел ее в полном ее представлении.

Да вот вопрос какое это представление свыше?
Нам говорят, что она была вот такой:


 
 
 
Но есть факты свидетельствующие об обратном. В Москве в политехническом музее хранится подлинная таблица Менделеева, на которой изображен еще один элемент, который Менделеев называл эфиром. В Таблице он шел первым и имел атомарный вес равный нулю, т.е. по Менделеева не участвовавший в химических реакциях, но являющийся элементом – источником всех элементов периодической системы.

Впервые об эфире упомянул Аристотель – он называл его пятым элементом, причем в отличии от воздуха, огня, воды, земли является неизменным.
Далее был Рене Декарт, который в 1618 году сформулировал теорию эфира. Декарт отрицал пустоту и считал, что все пространство заполнено эфиром первоматерией. И именно она является причиной возникновения всех остальных элементов.
В 1800 году Огюстен Жан Френель предложил Волновую теорию света, которая тогда была победоносно принята научным сообществом.

Френель предполагал, что свет распространяется в именно в эфире с помощью в виде волн.
Когда Максвелл открыл уравнения классической электродинамики и Г.Герц подтвердил теорию Максвелла, эфир стал носителем всего сущего.
Эфир – это гипотетическая субстанцию, не имеющая атомарного веса, не вступающая в химические реакции на элементарном уровне, являющаяся всепроникающей  средой и заполняющая пространство, в котором распространяются электромагнитные волны, в том числе и видимый свет.
Вернемся к периодической системе химических элементов, Менделеев все время пытался решить дилемму определения причин сил тяготения элементов и правильности распределения элементов химических элементов в зависимости от их атомарного веса по средствам изучения свойств передающей среды т.е. эфира.
Д.И. Менделеев неоднократно высказывался о существования некой среды.
            Вот цитаты:
«Легче всех эфир, в миллионы раз»  – 1871 год
«При нулевом давлении у воздуха есть некоторая плотность, это и есть эфир!» – 1874 год
А после открытия инертных газов Менделеев в 1900 году включает в таблицу нулевую группу и даже оставляет место еще для более легких элементов, которые легче водорода.

Данная группа располагалась слева в ней также располагался Короний перед Водородом.
И собственно Ньютоний  – именно его Менделеев считал мировым эфиром.
Дмитрий Иванович последние годы жизни был одержим идеей найти и доказать существования эфира. Но к сожалению ему это не удалось т.к. через 2 года после выхода книги “Попытка химического понимания мирового эфира” 1905 года, он покинул этот мир.

Интересен тот факт, что параллельно теориям и исследованиям Менделеева, Пуанкаре, Минковского, Ритца, Хевисайда стремительно развивалось другая часть научного сообщества, которая основывалась на принципиально других фундаментах. Данная часть научного сообщества не только преуспевала, но и набирала армию своих сторонников.

Как итог возникает новая теория обобщающая всю фундаментальную науку  – это “Общая теория относительности”, предложенная Эйнштейном в 1905 году и почти на ура принятая всей академической наукой, как незыблемый фундамент построения всех исходящих физических (материальных) законов.
Основой данной теории стало постоянство скорости света в вакууме, как точкой отсчета всех остальных законов физики.
Отсюда вытекало следующее: светоносный эфир имеет под собой природу вещества с нулевой атомарной массой, а пространство в Теории Относительности не имеет природу вещества и является по сути пустотой в которой не действуют математические законы и все искажения в пространстве и времени можно объяснять деформацией самого пространства и времени (эффект расширение Вселенной)
После принятия мировым научным сообществом Общей Теории Относительности и прекращения дальнейших исследований Менделеева (1907 д.с.) и Пуанкаре (1912 д.с.).
Эфир (Ньютоний) был попросту удален из таблицы Менделеева, по следующим причинам:
1. Немыслимая скорость распространения колебаний.
2. Является веществом и при этом неощутим.
3. Математически исчисляем.
4. Постоянство и вездесущность.
5. Единство среды (было опровергнуто якобы дискретностью фотонов, также базируется на постулате СТО)
6. Реальность всех протекающих процессов в эфире зависит от точки наблюдения.
 
Вот цитата Лауреата Нобелевской премии по физике Роберт Б. Лафлин о роли эфира в современной теоретической науке:
“Как это ни парадоксально, но в самой креативной работе Эйнштейна (общей теории относительности) существует необходимость в пространстве как среде, тогда как в его исходной предпосылке (специальной теории относительности) необходимости в такой среде нет… Слово «эфир» имеет чрезвычайно негативный оттенок в теоретической физике из-за его прошлой ассоциации с оппозицией теории относительности. Это печально, потому что оно довольно точно отражает, как большинство физиков на самом деле думают о вакууме… Теория относительности на самом деле ничего не говорит о существовании или несуществовании материи, пронизывающей вселенную… Но мы не говорим об этом, потому что это табу.”

 
По предположению некоторых ученых, считающих, что эфир существует размер данных частиц вещества эфира все частицы меньше и равные размеру 10 (-50) м .
Именно по этим частицам и перемещаются электромагнитные волны в том числе и видимый свет. Кстати нужно отметить, если предположить, что теория эфира верна, то все становится на свои места. Даже у науки и религии исчезнет предмет разногласия, они встретятся в конце туннеля причем, используя разные подходы познания мироздания. Одни при помощи математических законов, заведомо равных скрытым законам мироздания, а другие при помощи интуитивно-чувственного осознания происходящего. 

Академик Золотарев Алексей Юрьевич. О Таблице Менделеева

 

ОИЯИ подарил Дубне самую большую Таблицу Менделеева

23 июля в Год науки и технологий в России, год юбилея ОИЯИ и накануне юбилея города Дубны, на стене бассейна «Архимед» была торжественно открыта самая большая в Евразии таблица Менделеева.

Ее площадь составила 284 кв. м, масштабная инсталляция занимает большую часть торца бассейна ОИЯИ «Архимед», обращена «лицом» к реке Волге и хорошо видна как на набережной, так и с проходящих по реке судов.

Видеопоздравление с открытием новой достопримечательности горожанам и ученым Института направили президенты Международных союзов чистых и прикладных химии и физики Кристофер Бретт (IUPAC) и Мишель Спиро (IUPAP), полномочный представитель России в ОИЯИ, министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков и губернатор Московской области Андрей Воробьев, а лично приветствовал появление нового арт-объекта глава города Дубны, доктор физико-математических наук Сергей Куликов.

«Мы гордимся своими учеными, – заявил Валерий Фальков. – О наших современниках хочу сказать отдельно: Юрий Цолакович Оганесян – это человек, имя которого увековечено в Периодической таблице. Он и сегодня продолжает активно работать над синтезом новых элементов. Дорогие друзья, перед Россией стоят амбициозные задачи по развитию науки, технологий и человеческого потенциала! Наши надежды связаны с молодежью, которая все активней стремится в сферу исследований и разработок.

Убежден, что Таблица пополнится новыми именами, рожденными в нашей стране».

Подарок ОИЯИ городу был выбран не случайно: ведь за время существования Объединенного института ядерных исследований 10 из 16 открытых в мире элементов периодической таблицы были синтезированы именно здесь – эти элементы отмечены белым обрамлением на панно. Пять из них были открыты благодаря научному руководителю Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ академику Юрию Оганесяну, который стал одним из двух ученых, при жизни удостоившихся памятника в виде увековечивания собственного имени в названии химического элемента (118 оганесон).

Торжественное открытие нового артсайнс-объекта проводил директор ОИЯИ, академик РАН Григорий Трубников. «Мы знаем, что наша Дубна – это город, который причастен к современному виду таблицы Менделеева, – сказал он. – Именно здесь, в ОИЯИ, в Дубне, открыты 10 новых элементов, которые обрели свое место в Периодической таблице. Главная черта, которая движет ученым – быть первым. Быть первым там, где никто до него никогда не был. Идеи Дмитрия Ивановича Менделеева опередили свое время и открыли дорогу в будущее.

По этой дороге познания за пределы Таблицы Менделеева движется наш выдающийся современник, ученый Юрий Цолакович Оганесян. Вместе с огромной интернациональной командой он открывает и исследует так называемый остров стабильности на карте химических элементов. В клетках таблицы химических элементов – имена ученых, названия стран и городов. Таблица объединяет весь мир. Таблица Менделеева – символ международности науки. Только такой она может быть. Здесь, в Дубне, мы живем под девизом: «Наука сближает народы».

Григорий Трубников рассказал, что Юрию Оганесяну можно написать письмо, используя в качестве адреса названия химических элементов: Ю. Ц. Оганесяну, Россия, Московская область, Дубна, ул. Флёрова (Og, Ru, Mc, Db, Fl), – а также подчеркнул: «Нам всем повезло жить с Вами в одно время и в одном городе».

Сам же первооткрыватель в своей речи по-прежнему был устремлен в будущее. Юрий Оганесян считает таблицу Менделеева произведением искусства: «Таблица не стареет. Спустя полтора столетия она, как Джоконда Леонардо, своей загадочной улыбкой влечет исследователей в волшебный мир науки, оставаясь полной тайн и открытий… Даются эти элементы с большим трудом, – добавил именитый ученый. – Однако из 16 элементов, открытых в мире за время существования ОИЯИ, больше половины родились в Дубне. А практически все элементы последнего, 7-го, ряда были открыты методами и реакциями синтеза, разработанными в Дубне, и в этом году уже начались эксперименты на новом ускорительном комплексе Фабрики сверхтяжелых элементов. С Фабрикой, не имеющей аналогов в мире, мы намерены пойти дальше, в 8-й ряд Таблицы – кто бы мог подумать об этом 20 лет тому назад! В Таблице, когда с нее спадет покрывало, вы увидите три кубика серого цвета, которые не имеют названия. Это элементы с атомными номерами 119, 120 и, может быть, 121. Что нас ждет? Предсказания теоретиков мира разнообразные и порою экстравагантные. Но мне кажется все-таки, что матушка-таблица и на этот раз преподнесет нам сюрпризы, которые трудно предсказать».

Интервью Ю.Ц. Оганесяна к открытию Таблицы Менделеева в Дубне

Открытие панно завершилось лазерным шоу на стене бассейна: лицо Дмитрия Менделеева сменилось датами открытия периодической таблицы, а затем – датами добавления в нее новых химических элементов и их символами. Заключительный фейерверк сопровождался песней «Улетай на крыльях ветра…» из оперы «Князь Игорь», музыку к которой написал композитор, химик, медик и друг Дмитрия Менделеева Александр Бородин.

Количество участников мероприятия на набережной было ограничено по причине ограничений из-за пандемии коронавируса, однако онлайн-трансляция события прошла в паблике Всероссийского конкурса «Большая перемена» ВКонтакте и на сайте «Научная Россия».

Фотографии Елены Пузыниной

Крупнейшую в Евразии таблицу Менделеева открыли в Дубне

В Год науки и технологий в России, в год 65-летия Дубны и Объединенного института ядерных исследований в Институтской части наукограда появилась новая достопримечательность, объединившая имена двух выдающихся ученых. На плавательном бассейне «Архимед» установлена Периодическая таблица Менделеева

Говорят, что Архимед открыл свой закон, принимая ванну, а Менделеев увидел таблицу элементов во сне. Что ж, любое эпохальное событие рано или поздно обрастает красивыми легендами.

Но мы хорошо знаем, что за каждым открытием стоит гигантский труд и огромный талант людей, посвятивших свою жизнь любимому делу.

В числе элементов, представленных в таблице, есть и те, которые были синтезированы учеными Дубны. Среди них флеровий с атомным номером 114, московий – 115, ливерморий – 116, теннессин – 117, оганесон – с атомным номером 118, это самый тяжелый на сегодняшний день элемент периодической таблицы. И, конечно, «дубний» под номером 105, названный в честь нашего любимого города.

А эксперименты в Объединенном институте продолжаются. Новая лаборатория – Фабрика сверхтяжелых элементов – расширяет возможности современной науки. В планах синтез 119-го и 120-го элементов, это позволит открыть восьмой ряд таблицы Менделеева. Кстати, на фасаде бассейна «Архимед» предусмотрительно оставили достаточно места для еще одной строчки.

Хотя уже сейчас наше панно в виде Периодической таблицы – самое большое в Евразии, если говорить о постоянных, статичных инсталляциях: его площадь 284 квадратных метра. Известная таблица на здании химического факультета в Университете Мурсии в Испании почти вдвое меньше – всего 150 кв. метров.

Безусловно, этот арт-объект станет одной из визитных карточек наукограда Дубна.

Пресс-служба администрации Дубны

Источник: http://indubnacity.ru/novosti/nauka/krupneyshuyu-v-evrazii-tablicu-mendeleeva-otkryli-v-dubne4

Раскрыта розыгрыш 80-летней давности, скрывающийся в Периодической таблице!

Вы бы этого не узнали, потому что это скрывается внизу периодической таблицы элементов, но это шутка – то, что может сделать пятилетний ребенок, – и парень, который это сделал, был одним из величайших химики в Америке. Это чистая глупость смотреть прямо на вас, прямо там, где я нарисовал свой круг, на элементе 94.

Там написано «Пу».

«Pu» означает плутоний, элемент, названный в честь Плутона, еще в 1941 году – новейшей, самой маленькой планеты в Солнечной системе.Американский химик Гленн Сиборг придумал это название после того, как его коллеги обнаружили за год до этого нептуний (элемент 93). У него и его команды в Беркли был циклотрон, который разбивал частицы вместе, и поэтому у них была невероятная серия открытий: америций (95), кюрий (96), берклий (97), калифорний (98), эйнштейний (99), фермий ( 100), менделевий (101), нобелий (102) и, наконец (и он единственный парень, который получил свое имя на элементе при жизни), сиборгий (106).

[ Узнайте больше о плутонии и других антропогенных элементах в документе «Двадцать шесть новых элементов.]

Сиборг и его коллеги из лаборатории Лоуренса Беркли заполнили так много когда-то пустых ящиков в периодической таблице Менделеева, что можно было написать ему письмо, адресованное исключительно его собственными химическими элементами, например:

Иллюстрация Роберта Крулиджа

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Итак, этот человек знал свою таблицу Менделеева. Но мог ли он писать по буквам?

Давайте вернемся к плутонию, который, я не должен вам говорить, пишется как P-L-U.После буквы «П» стоит буква «L». Это не Путо, это Плутон. А теперь посмотрите на аббревиатуру в Периодической таблице. Что случилось? Почему нет «L»?

Когда был открыт плутоний, Америка собиралась вступить в войну. В 1942 году Сиборг переехал в Чикаго, чтобы присоединиться к сверхсекретным усилиям США по созданию атомной бомбы и помог произвести ничтожное количество фторида плутония (около миллионной доли грамма). Его команда обнаружила, что изотоп плутония Pu-239 может расщепляться, высвобождая огромное количество разрушительной энергии.Бомба «Толстяк», сброшенная на Нагасаки в 1945 году, содержала плутониевое ядро.

Гленн Сиборг Фотография Фрица Горо, Гетти

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Ученым, работавшим над атомной бомбой, не разрешалось называть элемент 94 «плутонием». Каждый ингредиент бомбы был совершенно секретным, поэтому они прикрыли это ложным; они назвали это «медью». Когда им приходилось использовать настоящую медь в некоторых из своих экспериментов, они называли эту медь «честной перед Богом».«Только после окончания войны Сиборгу разрешили опубликовать свое открытие, и тогда плутоний стал официальным элементом.

Первооткрыватели могут не только давать названия своим элементам, они также могут выбирать сокращенный символ, который идет в периодической таблице вместе с атомным номером. Он должен быть очень коротким, обычно из двух букв.

Существует комитет по присвоению имен, который проверяет и одобряет сокращения, поэтому Гленн Сиборг был свободен в выборе.

Пи-Ю!

Он – никто другой – выбрал Пу.Но почему? Два его коллеги, пишущие в журнале Los Alamos Sciencewriting in Los Alamos Science, издаваемом известной научной лабораторией, говорят, что он сказал им, что это был сумасшедший порыв. «Очевидным выбором для символа был бы Pl, – писали химики Дэвид Кларк и Дэвид Хобарт в 2000 году, – но Сиборг в шутку предложил Пу, как слова, которые воскликнет ребенок: Пи-ю!» когда почувствуете неприятный запах ».

Когда я разговаривал с сыном Сиборга Дэйвом, он сказал то же самое. У его отца было странное чувство юмора, и «он просто подумал, что было бы весело» относиться к этому элементу как к вонючему.Вы знаете, какое лицо делают дети, когда говорят «пи-ю» (а-ля Кальвин)? Он хотел вставить это в периодическую таблицу.

Иллюстрация Роберта Крулиджа

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Это не была идея антинуков (хотя Сиборг выступил против сброса атомной бомбы на Нагасаки и подписал письмо, в котором говорилось об этом президенту Трумэну). Это не было комментарием о разрушительной силе плутония. Это была просто шутка.

Что сказал комитет по присвоению имен, когда Сиборг вручил свое сокращение?

«Сиборг думал, что он получит много критики из-за этого предложения», – писали Кларк и Хобарт. Можно представить, что участники были не совсем дикой и сумасшедшей группой, и тем не менее, по причинам, которые мы никогда не узнаем, «комитет по именам принял символ без единого слова».

И так и осталось. Так что в любое время вы можете посмотреть на одно из величайших интеллектуальных творений человечества, размещенное в классах по всему миру, на таблицу, которая объединяет все вещи космоса в целостную карту, и пощечину внизу, чей-то шепот: “Пи-ты!”

Таблица Менделеева Предоставлено DePiep, CC

Пожалуйста, соблюдайте авторские права.Несанкционированное использование запрещено.

Периодические тенденции – Chemistry LibreTexts

Периодические тенденции – это определенные закономерности, присутствующие в периодической таблице, которые иллюстрируют различные аспекты определенного элемента, включая его размер и его электронные свойства. Основные периодические тенденции включают: электроотрицательность, энергию ионизации, сродство к электрону, атомный радиус, точку плавления и металлический характер. Периодические тенденции, возникающие в результате расположения таблицы Менделеева, предоставляют химикам неоценимый инструмент для быстрого предсказания свойств элемента.Эти тенденции существуют из-за схожей атомной структуры элементов в пределах их соответствующих групповых семейств или периодов, а также из-за периодической природы элементов.

Тенденции электроотрицательности

Электроотрицательность можно понимать как химическое свойство, описывающее способность атома притягиваться и связываться с электронами. Поскольку электроотрицательность является качественным свойством, не существует стандартизированного метода расчета электроотрицательности. Однако наиболее распространенной шкалой для количественной оценки электроотрицательности является шкала Полинга (таблица А2), названная в честь химика Линуса Полинга.Числа, присвоенные шкалой Полинга, безразмерны из-за качественного характера электроотрицательности. Значения электроотрицательности для каждого элемента можно найти в определенных периодических таблицах. Пример приведен ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Периодическая таблица значений электроотрицательности

Электроотрицательность измеряет склонность атома притягиваться и образовывать связи с электронами. Это свойство существует благодаря электронной конфигурации атомов. Большинство атомов следуют правилу октетов (валентная или внешняя оболочка состоит из 8 электронов).Поскольку элементы в левой части периодической таблицы имеют менее чем половину полной валентной оболочки, энергия, необходимая для получения электронов, значительно выше по сравнению с энергией, необходимой для потери электронов. В результате элементы в левой части таблицы Менделеева обычно теряют электроны при образовании связей. И наоборот, элементы в правой части таблицы Менделеева более энергоэффективны в получении электронов для создания полной валентной оболочки из 8 электронов. Природа электроотрицательности эффективно описывается следующим образом: чем больше атом склонен приобретать электроны, тем больше вероятность, что атом будет притягивать электроны к себе.

  • Слева направо через период элементов электроотрицательность увеличивается. Если валентная оболочка атома заполнена менее чем наполовину, для потери электрона требуется меньше энергии, чем для его получения. И наоборот, если валентная оболочка заполнена более чем наполовину, легче втянуть электрон в валентную оболочку, чем отдать один.
  • Сверху вниз по группе электроотрицательность уменьшается. Это связано с тем, что атомный номер увеличивается вниз по группе, и, таким образом, увеличивается расстояние между валентными электронами и ядром или увеличивается атомный радиус.
  • Важные исключения из приведенных выше правил включают благородные газы, лантаноиды и актиниды. Благородные газы обладают полной валентной оболочкой и обычно не притягивают электроны. Лантаноиды и актиниды обладают более сложным химическим составом, в котором, как правило, не наблюдается каких-либо тенденций. Следовательно, благородные газы, лантаноиды и актиниды не имеют значений электроотрицательности.
  • Что касается переходных металлов, хотя у них есть значения электроотрицательности, между ними мало различий по периоду и вверх и вниз по группе. Это потому, что их металлические свойства влияют на их способность притягивать электроны так же легко, как и на другие элементы.

Согласно этим двум общим тенденциям, наиболее электроотрицательным элементом является фтор , с 3,98 единиц Полинга.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Периодическая таблица, показывающая тенденцию электроотрицательности

Тенденции энергии ионизации

Энергия ионизации – это энергия, необходимая для удаления электрона из нейтрального атома в его газовой фазе.Концептуально энергия ионизации противоположна электроотрицательности. Чем ниже эта энергия, тем легче атом превращается в катион. Следовательно, чем выше эта энергия, тем меньше вероятность превращения атома в катион. Как правило, элементы в правой части таблицы Менделеева имеют более высокую энергию ионизации, потому что их валентная оболочка почти заполнена. Элементы в левой части периодической таблицы имеют низкую энергию ионизации из-за их готовности терять электроны и становиться катионами.Таким образом, энергия ионизации увеличивается слева направо в периодической таблице.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): График, показывающий энергию ионизации элементов от водорода до аргона

Еще одним фактором, влияющим на энергию ионизации, является электронное экранирование . Электронная защита описывает способность внутренних электронов атома экранировать положительно заряженное ядро ​​от валентных электронов. При перемещении вправо от точки количество электронов увеличивается, а сила экранирования увеличивается.В результате электронам валентной оболочки легче ионизоваться, и, таким образом, энергия ионизации уменьшается вниз по группе. Электронное экранирование также известно как , экранирование .

Тенденции

  • Энергия ионизации элементов в течение периода обычно увеличивается слева направо. Это связано с стабильностью валентной оболочки.
  • Энергия ионизации элементов в группе обычно уменьшается сверху вниз. Это происходит из-за электронного экранирования.
  • Благородные газы обладают очень высокой энергией ионизации из-за их полных валентных оболочек, как показано на графике. Обратите внимание, что гелий имеет самую высокую энергию ионизации из всех элементов.

Некоторые элементы имеют несколько энергий ионизации; эти изменяющиеся энергии называются первой энергией ионизации, второй энергией ионизации, третьей энергией ионизации и т.д. удалить любой последующий электрон высокой энергии из газообразного катиона и т. д.- \]

Как правило, любые последующие энергии ионизации (2-я, 3-я и т. Д.) Следуют той же периодической тенденции, что и первая энергия ионизации.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Периодическая таблица, показывающая тренд энергии ионизации

Энергия ионизации уменьшается с увеличением радиуса атомов. На это наблюдение влияют \ (n \) (главное квантовое число) и \ (Z_ {eff} \) (основанное на атомном номере и показывает, сколько протонов видно в атоме) на энергию ионизации (I). 2} \]

  • В течение периода \ (Z_ {eff} \) увеличивается на , а n (главное квантовое число) остается прежним , поэтому энергия ионизации увеличивается на .
  • Вниз по группе \ (n \) увеличивает и \ (Z_ {eff} \) немного увеличивает ; энергия ионизации уменьшается .

Тенденции электронного сродства

Как следует из названия, сродство к электрону – это способность атома принимать электрон. В отличие от электроотрицательности, сродство к электрону – это количественное измерение изменения энергии, которое происходит, когда электрон присоединяется к нейтральному атому газа. Чем отрицательнее значение сродства к электрону, тем выше сродство атома к электронам.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Периодическая таблица, показывающая тенденцию сродства к электрону

Сродство к электрону обычно уменьшается вниз по группе элементов, потому что каждый атом больше, чем атом над ним (это тенденция атомного радиуса, обсуждаемая ниже). Это означает, что добавленный электрон находится дальше от ядра атома по сравнению с его положением в меньшем атоме. Чем больше расстояние между отрицательно заряженным электроном и положительно заряженным ядром, сила притяжения относительно слабее.Следовательно, сродство к электрону уменьшается. Двигаясь слева направо через период, атомы становятся меньше по мере того, как силы притяжения становятся сильнее. Это заставляет электрон приближаться к ядру, тем самым увеличивая сродство к электрону слева направо через период.

  • Сродство к электрону увеличивается слева направо в течение периода. Это вызвано уменьшением атомного радиуса.
  • Сродство к электрону уменьшается сверху вниз внутри группы. Это вызвано увеличением атомного радиуса.

Тенденции атомного радиуса

Атомный радиус составляет половину расстояния между ядрами двух атомов (точно так же, как радиус равен половине диаметра круга). Однако эта идея осложняется тем фактом, что не все атомы обычно связаны друг с другом одинаково. Некоторые из них связаны ковалентными связями в молекулах, некоторые притягиваются друг к другу в ионных кристаллах, а другие удерживаются в металлических кристаллах. Тем не менее, подавляющее большинство элементов может образовывать ковалентные молекулы, в которых два одинаковых атома удерживаются вместе одной ковалентной связью.Ковалентные радиусы этих молекул часто называют атомными радиусами. Это расстояние измеряется в пикометрах. Образцы атомных радиусов наблюдаются по всей периодической таблице.

Размер атома постепенно уменьшается слева направо через период элементов. Это потому, что в пределах периода или семейства элементов все электроны добавляются к одной и той же оболочке. Однако в то же время к ядру добавляются протоны, что делает его более заряженным. Эффект увеличения числа протонов больше, чем эффект увеличения числа электронов; следовательно, существует большее ядерное притяжение.Это означает, что ядро ​​сильнее притягивает электроны, притягивая оболочку атома ближе к ядру. Валентные электроны удерживаются ближе к ядру атома. В результате атомный радиус уменьшается.

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Периодическая таблица, показывающая тренд атомного радиуса

D владеет группой, атомный радиус увеличивается. Валентные электроны занимают более высокие уровни из-за увеличения квантового числа (n). В результате валентные электроны удаляются от ядра по мере увеличения “n”.Электронная защита предотвращает притяжение этих внешних электронов к ядру; таким образом, они удерживаются слабо, и результирующий атомный радиус велик.

  • Атомный радиус уменьшается на слева направо за период. Это вызвано увеличением на и числа протонов и электронов за период. Один протон имеет большее влияние, чем один электрон; таким образом, электроны притягиваются к ядру, что приводит к меньшему радиусу.
  • Атомный радиус увеличивается на сверху вниз внутри группы.Это вызвано электронной защитой.

Тенденции температуры плавления

Точки плавления – это количество энергии, необходимое для разрыва связи (ей), чтобы преобразовать твердую фазу вещества в жидкость. Как правило, чем сильнее связь между атомами элемента, тем больше энергии требуется для разрыва этой связи. Поскольку температура прямо пропорциональна энергии, высокая энергия диссоциации связи коррелирует с высокой температурой. Температуры плавления различны и обычно не образуют заметной тенденции в периодической таблице.Однако определенные выводы можно сделать из рисунка \ (\ PageIndex {7} \).

  • Металлы обычно имеют высокую температуру плавления .
  • Большинство неметаллов обладают низкой температурой плавления .
  • Неметаллический углерод имеет наивысшую температуру плавления из всех элементов . Полуметаллический бор также обладает высокой температурой плавления.
Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Диаграмма точек плавления различных элементов

Тенденции металлических свойств

Металлический характер элемента можно определить по тому, насколько легко атом может потерять электрон. Справа налево через период металлический характер усиливается, потому что притяжение между валентным электроном и ядром слабее, что способствует более легкой потере электронов. Металлический характер увеличивается по мере того, как вы перемещаетесь по группе вниз, потому что атомный размер увеличивается. Когда размер атома увеличивается, внешние оболочки удаляются дальше. Главное квантовое число увеличивается, и средняя электронная плотность удаляется от ядра. Электроны валентной оболочки меньше притягиваются к ядру и, как следствие, могут легче терять электроны.Это вызывает усиление металлического характера.

  • Металлические характеристики снижаются слева направо в течение периода. Это вызвано уменьшением радиуса (вызванным Z eff , как указано выше) атома, что позволяет внешним электронам легче ионизироваться.
  • Металлические характеристики повышаются на группу. Экранирование электронов приводит к увеличению атомного радиуса, поэтому внешние электроны ионизируются легче, чем электроны в более мелких атомах.
  • Металлический характер относится к способности терять электроны, а неметаллический характер относится к способности приобретать электроны.

Еще один более простой способ запомнить тенденцию к металлическому характеру – это движение влево и вниз к нижнему левому углу таблицы Менделеева, металлический характер усиливается к Группам 1 и 2 или к группе металлов щелочных и щелочноземельных металлов. Точно так же, двигаясь вверх и вправо в верхний правый угол периодической таблицы, металлический характер уменьшается, потому что вы проходите с правой стороны лестницы, что указывает на неметаллы .К ним относятся группа 8, благородные газы , и другие распространенные газы, такие как кислород и азот.

  • Другими словами:
  • Перемещение влево через точку и вниз по группе: усиление металлического характера (в сторону щелочных и щелочных металлов)
  • Перемещение вправо через период и вверх по группе: уменьшение металлического характера (в сторону неметаллов, таких как благородные газы)
Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Периодическая таблица тенденций металлических символов

Проблемы

В следующей серии задач рассматривается общее понимание вышеупомянутого материала.

1. Исходя из периодических тенденций изменения энергии ионизации, какой элемент имеет самую высокую энергию ионизации?

  1. Фтор (F)
  2. Азот (N)
  3. Гелий (He)

2.) Азот имеет больший атомный радиус, чем кислород.

  1. A.) Верно
  2. B.) Неверно

3.) Что имеет более металлический характер: свинец (Pb) или олово (Sn)?

4.) Какой элемент имеет более высокую температуру плавления: хлор (Cl) или бром (Br)?

5.) Какой элемент более электроотрицателен, сера (S) или селен (Se)?

6) Почему значение электроотрицательности большинства благородных газов равно нулю?

7) Расположите эти атомы в порядке уменьшения эффективного заряда ядра валентными электронами: Si, Al, Mg, S

8) Перепишите следующий список в порядке уменьшения сродства к электрону: фтор (F), фосфор (P), сера (S), бор (B).

9) Атом с атомным радиусом меньше, чем у серы (S), __________.

  1. A.) Кислород (O)
  2. Б.) Хлор (Cl)
  3. C.) Кальций (Ca)
  4. D.) Литий (Li)
  5. E.) Ни один из вышеперечисленных

10) Неметалл имеет меньший ионный радиус по сравнению с металлом того же периода.

  1. A.) Верно B.) Неверно

Решения

1. Ответ: C.) Гелий (He)

Пояснение: Гелий (He) имеет самую высокую энергию ионизации, потому что, как и другие благородные газы, валентная оболочка гелия заполнена.Следовательно, гелий стабилен и не теряет и не приобретает электроны.

2. Ответ: A.) Верно

Объяснение: Атомный радиус увеличивается справа налево в периодической таблице. Следовательно, азот больше кислорода.

3. Ответ: Свинец (Pb)

Пояснение: Свинец и олово находятся в одном столбце. Металлический характер увеличивается вниз по колонке. Свинец находится под оловом, поэтому он имеет более металлический характер.

4. Ответ: Бром (Br)

Пояснение: У неметаллов температура плавления увеличивается вниз по столбцу. Поскольку хлор и бром находятся в одной колонке, бром имеет более высокую температуру плавления.

5. Ответ: Сера (S)

Пояснение: Обратите внимание, что сера и селен находятся в одном столбце. Электроотрицательность увеличивается на столбец. Это указывает на то, что сера более электроотрицательна, чем селен.

6. Ответ: Большинство благородных газов имеют полновалентные оболочки.

Пояснение: Благодаря своей полной валентной электронной оболочке благородные газы чрезвычайно стабильны и с трудом теряют или приобретают электроны.

7. Ответ: S> Si> Al> Mg.

Пояснение: Электроны над закрытой оболочкой защищены закрытой оболочкой. S имеет 6 электронов над закрытой оболочкой, поэтому каждый из них ощущает притяжение 6 протонов в ядре.

8. Ответ: Фтор (F)> Сера (S)> Фосфор (P)> Бор (B)

Объяснение: Сродство к электрону обычно увеличивается слева направо и снизу вверх.

9. Ответ: C.) Кислород (O)

Пояснение: Периодические тенденции показывают, что атомный радиус увеличивается вверх по группе и слева направо в течение периода. Следовательно, кислород имеет меньший атомный радиус серы.

10. Ответ: B.) Неверно

Объяснение: Причина этого заключается в том, что металл обычно теряет электрон, становясь ионом, в то время как неметалл получает электрон. Это приводит к меньшему ионному радиусу для иона металла и большему ионному радиусу для иона неметалла.

Список литературы

  1. Пинто, Габриэль. «Использование мячей различных видов спорта для моделирования изменения атомных размеров». Дж.Chem. Educ. 1998 75 725. {cke_protected} {C}
  2. Куреши, Пушкин М .; Камоонпури, С. Икбал М. “Ионная сольватация: проблема ионных радиусов”. J. Chem. Educ. 1991 , 68 , 109.
  3. Смит, Дерек В. «Энтальпии атомизации металлических элементарных веществ с использованием полуколичественной теории ионных твердых тел: простая модель для рационализации периодических тенденций». J. Chem. Educ. 1993 , 70 , 368.
  4. Руссо, Стив и Майк Сильвер. Вводная химия. Сан-Франциско: Пирсон, 2007.
  5. .
  6. Петруччи, Ральф Х. и др. Общая химия: принципы и современные приложения. 9-е изд. Нью-Джерси: Пирсон, 2007.
  7. Аткинс, Питер и др. др., Physical Chemistry , 7 th Edition, 2002, W.H Freeman and Company, New York, pg. 390.
  8. Олберти, Роберт А. и др. al, Physical Chemistry , 3 rd Edition, 2001, John Wiley & Sons, Inc., стр.380.
  9. Kots, John C. et. al, Chemistry & Chemical Reactivity , 5 th Edition, 2003, Thomson Learning Inc, стр. 305-309.

Авторы и авторство

  • Света Рамиредди (UCD), Бинъяо Чжэн (UCD), Эмили Нгуен (UCD)

Первый элемент в периодической таблице Менделеева: К чему столько шума из-за водорода? | Бизнес | Новости экономики и финансов с точки зрения Германии | DW

Хотя водород составляет около 75% массы Вселенной, безобидный маленький Элемент 1 в периодической таблице было нелегко обнаружить.

Еще в 1671 году ирландский химик Роберт Бойль был первым, кто искусственно получил чрезвычайно легкий и легковоспламеняющийся газ, экспериментируя с железом и кислотами. Но ни он, ни несколько других ученых, которые производили водород в течение следующих почти ста лет, не осознавали, что газ – это отдельный элемент.

Затем, в 1766 году, британский ученый Генри Кавендиш обнаружил, что водород является «дискретным веществом», то есть отдельным элементом. Он назвал газ «воспламеняющийся воздух» и предположил, что он на самом деле идентичен гипотетическому веществу под названием «флогистон», которое происходит от древнегреческого слова и описывает подобный огню элемент, выделяющийся при сгорании.Кавендиш, которому обычно приписывают это открытие, в 1781 году также обнаружил, что при сгорании из газа образуется вода.

Но настоящее название водород получил от другого ученого, французского химика Антуана Лавуазье. Он получил это слово от греческого термина, обозначающего воду, «гидро», и слова «гены», означающего «создатель», потому что водород «создает воду», когда горит.

Какого цвета водород?

Газ бесцветный, можно сразу сказать, что, конечно, верно.Но поскольку водород рекламируется как Святой Грааль перехода к зеленой энергии, ученые дали ему три дополнительных цвета, чтобы описать, откуда на самом деле происходит газ.

Есть «серый водород», который производится с использованием природного газа. К несчастью для матери-природы, этот процесс, широко используемый в нефтехимической промышленности и производстве удобрений, вызывает значительные выбросы углерода. В глобальном масштабе на серый водород приходится почти 2% мировых выбросов.

Во-вторых, и с меньшим экологическим следом, есть «голубой водород».«Он также основан на природном газе, но содержит CO2, полученный с помощью новой технологии под названием« Улавливание и хранение углерода »(CCS), целью которой является улавливание выбросов углерода, которые обычно попадают в воздух и нагревают атмосферу.

И, наконец, у нас есть «зеленый водород», который является продуктом электролиза воды с использованием возобновляемой электроэнергии, при этом чистые выбросы углерода близки к нулю. Очевидным большим преимуществом зеленого водорода является то, что он может поглощать избыточное электричество при подаче энергии ветра и солнца превышает спрос.Он будет работать при очень низких и даже отрицательных ценах на электроэнергию, что станет отличным экономическим обоснованием для производства, когда все больше и больше возобновляемых источников энергии будет подключено к сети.

Физика и химия, лежащие в основе Элемента 1

Считается, что водород является одним из трех элементов, образовавшихся в результате так называемого Большого взрыва, а остальные – гелий и литий. Это самый распространенный элемент во Вселенной, составляющий 75% обычного вещества по массе и более 90% по количеству атомов. Жизнь не может существовать без водорода, потому что он присутствует почти во всех молекулах живых существ.

Водород – номер 1 в периодической таблице Менделеева, но может ли он быть номером 1, когда речь идет об ограничении загрязнения окружающей среды?

Большую часть энергии на нашей планете мы обязаны водороду из-за ядерных пожаров Солнца, которые преобразуют водород в гелий, высвобождая огромное количество энергии. Первый эксперимент человечества с цепной реакцией был проведен с использованием смеси газообразного водорода и хлора. В 1913 году немецкий химик Макс Боденштейн запустил цепную реакцию в смеси – за годы до открытия первой ядерной цепной реакции.

Водород – самый простой из возможных атомов. У него только один протон в ядре, вокруг которого вращается только один электрон. Это единственный элемент, у которого нет нейтронов. Жидкий водород имеет самую низкую плотность любой жидкости, в то время как кристаллический водород имеет самую низкую плотность любого кристаллического твердого вещества. Он взрывоопасен с элементами кислород, хлор и фтор.

Антиводород – единственный элемент антивещества, который был произведен до сих пор. Ученые из ускорителя частиц ЦЕРН в Швейцарии синтезировали атомы антиводорода в течение 17 минут, обнаружив, что каждый атом антиводорода содержит позитрон (положительно заряженная версия электрона), вращающийся вокруг антипротона (отрицательно заряженная версия протона).

Невероятно универсальный

В нефтехимической промышленности большие количества водорода используются для повышения качества ископаемого топлива, особенно в процессе, называемом гидродесульфуризацией, который используется для отделения серы в топливе.

Кроме того, существует процесс, называемый гидрогенизацией, означающий, что водород добавляют к различным веществам для преобразования, например, ненасыщенных жиров и масел в маргаринах в насыщенные. В сочетании с азотом водород используется для производства аммиака для удобрений, а универсальный газ может даже превращать руды в металлы.

Благодаря своим многочисленным благоприятным свойствам, включая низкую плотность и вязкость, а также самую высокую удельную теплопроводность среди всех газов, водород является идеальным хладагентом для генераторов электростанций.

В полупроводниковой промышленности водород используется для насыщения так называемых разорванных или «оборванных» связей аморфного кремния и аморфного углерода, которые помогают стабилизировать свойства материала.

Не забудьте водород как источник энергии. Эксперты сходятся во мнении, что нам еще несколько десятилетий до использования газа для этой цели, потому что там он может играть роль только в гипотетическом контексте коммерческого производства энергии с помощью термоядерного синтеза, технологии, которая в настоящее время далека от реализации.Солнечная энергия также поступает из ядерного синтеза водорода, но до сих пор на Земле трудно было контролировать этот процесс.

Роль в постуглеродном будущем?

К сожалению, для производства элементарного водорода требуется больше энергии, чем при его сжигании. Более того, плотность энергии на единицу объема значительно меньше, чем у традиционных ископаемых видов топлива.

Но на фоне глобальных усилий по смягчению последствий изменения климата «зеленый водород» широко обсуждается как возможный будущий носитель энергии, который может снизить выбросы парниковых газов.

На транспорте топливные элементы, которые преобразуют водород и кислород непосредственно в электричество, могут заменить двигатель внутреннего сгорания и даже компенсировать большинство недостатков автомобилей с батарейным питанием, таких как запас хода и время перезарядки. Для большегрузных автомобилей эта технология кажется единственной коммерчески жизнеспособной низкоуглеродной альтернативой традиционным видам топлива, в том числе при железнодорожных перевозках.

Зеленый водород также можно хранить, распространять и использовать в качестве сырья для стационарной энергетики, а также в промышленных и производственных секторах, таких как сталелитейное производство.

Но, несмотря на то, что он является многообещающим энергоносителем в низкоуглеродной энергетической системе, зеленый водород по-прежнему сталкивается со значительными техническими и коммерческими проблемами. Его недостатки, такие как низкая энергоэффективность и огромные требования к инфраструктуре, могут быть огромными за пределами нескольких основных областей применения.

Таблица Менделеева была самым важным прорывом в химии

Деннис Рувре

Когда французский романист Бальзак писал, что «без цифр все здание нашей цивилизации развалится на куски», он, возможно, ожидал открытия русского химика Дмитрия Менделеева. 17 февраля 1869 года Менделеев записал символы химических элементов, расположив их в порядке их атомного веса. Он записал последовательность таким образом, чтобы они сгруппировались на странице в соответствии с известными закономерностями или «периодичностями» поведения. Возможно, это был величайший прорыв в истории химии.

Идеи Менделеева полностью изменили взгляд химиков на свою дисциплину. Теперь каждый химический элемент имел свой номер и фиксированное положение в таблице, и, исходя из этого, стало возможным предсказать его поведение: как он будет реагировать с другими элементами, какие соединения он будет образовывать и какие физические свойства он будет иметь. .

Вскоре Менделеев предсказал свойства трех элементов – галлия, скандия и германия, – которые тогда еще не были открыты. Он был настолько убежден в правильности своего периодического закона, что оставил пробелы для этих элементов в своей таблице. В течение двадцати лет все трое были найдены, и их свойства почти точно подтвердили его предсказания.

Сам Менделеев был удивлен тем, насколько быстро его идеи подтвердились. В престижной лекции Фарадея в Королевском институте в Лондоне в 1889 году он признал, что не ожидал, что проживет достаточно долго, чтобы «сообщить об их открытии Химическому обществу Великобритании как подтверждение точности и универсальности периодического закона». .Когда стало распространяться известие о его выдающихся достижениях, Менделеев стал чем-то вроде героя, и интерес к таблице Менделеева резко возрос.

Всего Менделеев предсказал 10 новых элементов, из которых все, кроме двух, оказались существующими. Позже он предложил поменять местами некоторые пары соседних элементов, чтобы их свойства вписывались в периодический узор. Он предложил заменить кобальт на никель и аргон на калий, который, по его мнению, был размещен неправильно, потому что их истинный атомный вес отличался от значений, определенных химиками.Потребовалось до 1913 года, примерно через шесть лет после смерти Менделеева, чтобы прояснить эту двусмысленность. К тому времени химики получили гораздо лучшее понимание атома, и в том году физик Генри Мозли, работавший в Манчестере, показал, что положение элемента в таблице определяется не его атомным весом, а его атомным номером.

Атомный номер элемента определяет количество протонов в его атомном ядре, которое в нейтральном атоме равно количеству окружающих его электронов.Мозли доказал, что характерная частота рентгеновских лучей, генерируемых конкретным элементом, напрямую связана с его атомным номером. Одним из источников путаницы для Менделеева было то, что атомный вес, который измеряют химики, представляет собой среднее значение слегка различающихся весов всех различных изотопов элемента. (Изотопы имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.)

Интуиция Менделеева, однако, была правильной, и атомный номер был успешно использован для определения места в расширенной таблице для благородных газов – гелия, неона, аргона, криптона, радона и ксенона, – которые были открыты в 1890-х годах. Эти элементы настолько инертны, что их нельзя было заставить соединиться с каким-либо другим элементом во время их открытия, поэтому об их химических свойствах не могло быть и речи.

Аналогичным образом располагались более тяжелые элементы. В основном они включают серию лантанидов, состоящую из 15 элементов, открытую с 1840-х годов и позднее, которая начинается с лантана, 57-го элемента, и 15 радиоактивных актинидов, открытых в этом столетии, которые начинаются с актиния, элемента 89. Химия каждой серии этих элементов. изменяется лишь очень незначительно с увеличением атомного номера, поэтому у него были бы большие проблемы с размещением их в своей периодической таблице.

Сегодня любой, кто хоть немного занимается химией, обращается к Периодической таблице Менделеева, и, за исключением случайной необходимости добавлять необычный недавно открытый искусственный элемент за пределы ряда актинидов, кажется, что она достигла своей окончательной формы. Но это не помешало Лиланду Аллену, профессору химии в Принстонском университете, объявить в 1992 году, что таблица должна быть расширена до дополнительного измерения. Аллен признает, что таблица Менделеева – самый мощный организационный инструмент, который есть у химиков, но утверждает, что в ней нет определения химической связи; он также не предоставляет никакой информации об энергии атомов, хотя он многое говорит химикам о том, как элемент может вести себя.

Металл или нет?

Новое измерение Аллена связано с внешними или «валентными» электронами атома, которые отвечают за химические связи. Химики находят удобным представить атом как ядро, окруженное электронами, расположенными в концентрических слоях или «оболочках» разной энергии. Используя квантовую механику, Аллен рассчитал среднюю энергию электронов в валентной оболочке, которую он назвал «конфигурационной энергией». Большой CE означает, что будет большое энергетическое разделение между энергетическими уровнями в атомах или энергетическими полосами в твердых телах.Материалы с большой шириной запрещенной зоны являются изоляторами. Аллен использовал свои расчеты для количественной оценки «металлоидной» области, которая зигзагообразно перемещается по периодической таблице (см. Рис. 1), отделяя элементы, являющиеся металлами, от элементов, не являющихся металлами. Эти металлоиды – бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур.

Аллен также стремится предсказать, какой тип связи будет происходить между конкретными атомами, и, следовательно, какими могут быть свойства образующегося соединения.Он по очереди выбирает каждую строку периодической таблицы и размещает все возможные комбинации атомов из этой строки в треугольной матрице (см. Рисунок 2). Вершины треугольника соответствуют чистой ионной, чистой ковалентной и чистой металлической связи. Области внутри треугольника представляют различные комбинации этих типов соединения. Химически и физически интересные материалы находятся около середины каждой кромки: полупроводники на кромке M-C, полимерные материалы на кромке I-C и так называемые фазы Цинтля, которые имеют необычную проводимость, на кромке M-I.По CE каждого атома Аллен вычисляет разницу CE для каждой из возможных комбинаций двух атомов, а затем усредняет разницу CE для каждой горизонтальной строки в треугольнике. Таким образом, он создал шкалу, которая представляет постепенное изменение свойств соединений внутри треугольника, и использовал ее, чтобы сделать некоторые полезные прогнозы поведения соединений, таких как их электронные свойства.

Но не все думают, что нужен такой радикальный подход.Русский химик А. Годовиков и его японский коллега Ю. Хария из Минералогического музея в Москве взглянули на таблицу Менделеева под другим углом, пытаясь сделать ее более предсказуемой и точной. Они классифицировали все элементы в соответствии с числом, которое они вычислили, разделив энергию ионизации каждого атома на размер однозарядного положительного иона. Они обнаружили, что могут использовать это соотношение, чтобы разделить все элементы на 13 групп. Соединения в каждой группе имеют отличительный кристаллохимический состав и образуют определенные типы соединений.Некоторые из этих групп идентичны вертикальным столбцам классической таблицы Менделеева. Но они также определили некоторые новые группы, такие как цирконий, ниобий, гафний и тантал, которые особенно хорошо образуют комплексы.

Каким бы ни был исход дебатов о том, как расширить периодическую таблицу элементов, несколько химиков теперь начали создавать и использовать периодические таблицы не элементов, а соединений и молекул. На самом деле эта идея не нова. Еще в 1862 году английский химик Джон Ньюлендс предложил периодическую таблицу органических молекул.Даже Менделеев активно использовал поведение оксидов металлов и других соединений, решая, где разместить определенные элементы в своей таблице.

Строительные блоки

Одним из ведущих архитекторов молекулярных периодических таблиц является Рэй Хефферлин, физик из Южного колледжа адвентистов седьмого дня в Колледдейле, штат Теннесси. Хефферлин разработал два типа периодических систем: «физические» системы, в которых все молекулы содержат одинаковое количество атомов, и «химические» системы молекул с разным количеством атомов.

Еще в конце 1970-х годов Хефферлин предложил полную периодическую систему для всех двухатомных молекул, которая делится на 15 трехмерных блоков. Одно измерение каждого блока получается путем сложения номеров строк в периодической таблице составляющих атомов, а два других – из номеров столбцов двух отдельных атомов (см. Рисунок 3).

Среди свойств, которые, как было обнаружено, являются периодическими в блоках Хефферлина, являются расстояние между двумя атомами в молекуле, частоты, на которых молекулы поглощают различные виды света, энергия, необходимая для удаления одного электрона из молекулы, и мера того, как молекулы распределяются между октанолом и водой.За последний год исследовательская группа Хефферлина завершила работу над аналогичной, но еще более массивной системой для трехатомных молекул. Для этого им потребовалось всего 25 блоков для размещения различных комбинаций атомов.

Теперь можно вывести многие свойства двухатомных и трехатомных соединений из этих периодических систем. Китайский ученый Фанао Конг из Технологического университета Хэфэй в Китае даже предложил систему для четырехатомных молекул. Он проще, чем у Хефферлина, и основан на сложении групп и номеров периодов всех составляющих атомов. Два набора чисел используются для создания сетки, столбцы которой показывают, например, как меняется металлический символ.

Химические таблицы Менделеева обычно меньше этих довольно грандиозных структур. В начале этого года Брюс Кинг из Университета Джорджии разработал таблицу для нейтральных карбонильных кластеров осмия, в которой молекулы монооксида углерода присоединяются к треугольникам из атомов осмия. Карбонильные кластеры осмия и подобные кластеры, включающие тесно связанные элементы, такие как платина, важны, потому что эти металлы используются в качестве катализаторов в химической промышленности.Одна из осей таблицы – это количество атомов металла в кластере, а другая – количество связей металл-металл. В этой таблице перечислены девять известных карбонильных кластеров осмия от Os 3 (CO) 12 до Os 7 (CO) 21 и предсказано восемь новых кластеров, которые химики еще не создали.

Карбоновое соединение

Некоторые химики пытались построить периодические таблицы и для органических молекул. Милан Рандич из Университета Айовы сосредоточился на изомерах различных углеводородов, включая октаны, входящие в состав бензина.Его таблица из 18 элементов построена с использованием математического метода, полученного из теории графов, и основана на количестве связей в молекулярном скелете. Он использует эту таблицу для прогнозирования таких свойств, как плотность и октановое число, которые показывают, насколько эффективно бензин горит в двигателе автомобиля.

Тем временем Джерри Диас из Университета Миссури в Канзас-Сити работал над бензоидными углеводородами, молекулы которых включают одно или несколько бензольных колец с шестью атомами углерода и несколько колец с пятью атомами углерода.Бензеноиды имеют множество применений: от фотохромных пигментов, флуоресцентных агентов и строительных блоков в синтезе органических химикатов до антистатических добавок для пластмасс. Некоторые из них, такие как бенз (а) пирен, образующийся при сжигании ископаемого топлива, являются канцерогенными. Химики синтезировали всего около 500 бензоидов, менее 0,03 процента от теоретического общего количества, но Диас классифицировал их все в одну гигантскую молекулярную периодическую таблицу. В таблице молекулы расположены в зависимости от того, насколько компактно соединены шестичленные углеродные кольца.Он использовал это, чтобы предсказать четыре уровня химической активности бензоидов. За последние год или два Диас распространил эту работу на другие семейства молекул, включая кластеры фуллерена.

Менделеев был бы заинтригован этими попытками расширить и расширить свои идеи. Но ни один из них не может сравниться с его новаторскими попытками предсказания. Его работа остается бесспорным краеугольным камнем химии.

Деннис Руврей – профессор химии в Университете Джорджии, США.

Эта статья была обновлена ​​10 января 2019 г. с новым заголовком. Ранее он был опубликован 12 февраля 1994 года под заголовком «Элементарно, мой дорогой Менделеев: химию без таблицы Менделеева так же трудно представить, как плавание без компаса. Но это не остановило некоторых химиков от попыток улучшить его ».

Еще по этим темам:

Таблица Менделеева


2

Супергерои, еда и приложения вносят современный поворот в таблицу Менделеева

Янв.13 февраля 2021 г. – Многие студенты, особенно не изучающие естественные науки, боятся химии. Первый урок вводного курса химии обычно посвящен тому, как интерпретировать периодическую таблицу элементов, но это …


Новая Периодическая таблица капель может помочь раскрыть преступления

25 февраля 2019 г. – Ученые создали периодическую таблицу движений капель, частично вдохновленную параллелями между симметриями атомных орбиталей, которые определяют положение элементов на классической периодической системе…


Открытие периодических таблиц для молекул

9 сентября 2019 г. – Ученые разработали таблицы, похожие на периодическую таблицу элементов, но для молекул. Их подход может быть использован для предсказания новых стабильных веществ и создания полезных . ..


Ученые объявляют «ядерную» периодическую таблицу

27 мая 2020 г. – Физики разработали «ядерную таблицу Менделеева». В то время как традиционная таблица основана на поведении электронов в атоме, эта новая таблица основана на протонах в ядре.Протоны …


Экспериментальные тесты релятивистской химии обновят Периодическую таблицу

16 февраля 2021 г. – Исследователи использовали ускоритель частиц и соосаждение для изучения химической активности отдельных атомов резерфордия. Подобные эксперименты продолжат развитие релятивистской химии …


Машинное обучение раскрывает состояния окисления кристаллических структур

6 июля 2021 г. – Инженеры-химики разработали модель машинного обучения, которая может прогнозировать степень окисления соединения – свойство, которое настолько важно, что многие химики утверждают, что его необходимо включить в…


Создание притяжения между молекулами в глубине периодической таблицы

22 января 2019 г. – Исследователи представили первое экспериментальное и теоретическое доказательство того, что между некоторыми из более тяжелых элементов в периодической таблице, такими как мышьяк …

, возможно образование сильного и стабильного притяжения.

Периодическая таблица по-прежнему влияет на сегодняшние исследования

7 февраля 2019 г. – В этом году исполняется 150 лет Периодической таблице Менделеева, и принципы, которые побудили Дмитрия Менделеева к ее созданию, по-прежнему влияют на сегодняшние исследования…


Новая шкала электроотрицательности переписывает учебник химии

17 января 2019 г. – Электроотрицательность – одна из самых известных моделей, объясняющих, почему происходят химические реакции. Теперь ученые пересмотрели концепцию с новым, более всеобъемлющим …


Ученые обнаружили, что химический состав тяжелых элементов может изменяться при высоких давлениях

15 июля 2020 г. – Международная группа исследователей продемонстрировала, как кюрий – элемент 96 в периодической таблице и один из последних, которые можно увидеть невооруженным глазом – реагирует на применение высоких концентраций.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *