Открытие таблицы менделеева кратко: История открытия таблицы Менделеева — Блог Викиум

Содержание

История открытия таблицы Менделеева — Блог Викиум

Таблица химических элементов  известного химика Д. Менделеева – это настоящий прорыв в химии, который смог увидеть весь мир весной 1869 года. Российский химик смог сгруппировать и расставить знания о каждом химическом элементе в виде практичной таблицы, которая сейчас знакома каждому школьнику. Периодическая система стала основой скорого развития такого тяжелого и в то же время увлекательного предмета, при этом ее появление окутано мифами и легендами. Если вам не чуждо такое понятие, как «химия», и вы увлекаетесь всем интересным, то не помешает узнать, как же на самом деле произошло открытие системы.


Как все началось

За много лет перед тем как Дмитрий Менделеев открыл периодическую таблицу, многие ученые пытались систематизировать известные в то время химические вещества. Но недостаток информации о каждом химическом элементе и верной атомной массе привел к тому, что созданные таблицы не имели достоверных данных.

Именно 1869 год ознаменовался открытием известной таблицы. В это время химик на заседании научного сообщества поведал собственным коллегам о недавно сделанном открытии. Каждый химический элемент имеет свое отдельное место, исходя из величины и молекулярной массы.

Стоит заметить, что также в таблице есть пустые клетки, их в дальнейшем заполнял новый периодический элемент, открытие которого предсказал сам ученый (сюда относится скандий, галлий и германий). После того, как изобретение было представлено миру, оно также несколько раз исправлялось и дополнялось. Во время совместной работы с химиком из Шотландии У. Рамзаем российский ученый дополнил систему группой инертных газов (так называемая нулевая группа).

Далее история разработки системы химических элементов прямым образом связывалась с физикой. Усердный труд над системой ведется в настоящее время, современные светлые умы постоянно дополняют таблицу новыми элементами по мере их открытия. Невозможно переоценить создание системы Менделеева, поскольку за счет нее удалось:

  • классифицировать познания о характеристиках каждого уже открытого элемента;
  • спрогнозировать появление новых веществ;
  • дать толчок развитию физики ядра и атома.

Есть несколько вариантов изложения классификации химических элементов, исходя из периодического закона, но самой известной и распространенной является привычная многим таблица Д. Менделеева.

Легенды и факты о происхождении таблицы Менделеева

Происхождение знаменитой периодической таблицы окутано множеством мифов. Одним из наиболее распространенных является заблуждение, что идея системы пришла к ученому во сне. В действительности сам химик опроверг данную легенду и утверждал, что он на протяжении долгих лет трудился над ее разработкой. Для систематизации элементов он записывал их все на отдельные карточки и множество раз пытался их сочетать, располагая карточки в ряд, исходя из похожих свойств.

Легенда о вещем сне появилась из-за того, что сам ученый трудился над классификацией всех химических веществ сутками, изредка делая перерыв на пару часов сна. Но только многолетняя упорная работа и прирожденный талант Менделеева дали результат в виде всем известной таблицы и принесли перспективному ученому известность на весь мир.

Как организована периодическая система

Все составляющие таблицы располагаются по рядам с учетом увеличения их массы, а сама длина каждого ряда составлена таким способом, чтобы расположенные в нем элементы имели похожие характеристики.

Если описывать кратко, то внутри всех столбцов элементы размещаются в соответствии со схожими свойствами, которые варьируются при переходе между столбцами. Каждый элемент, включая №92, является природным, а уже начиная с №93 идут искусственные соединения, создающиеся исключительно в лабораториях.

Изначально периодическая таблица представляла собой наглядную систему уже существующих в природе элементов, при этом не было никакой основы, почему они должны стоять именно так. Но с появлением квантовой механики все обрело смысл, и расположение каждого элемента теперь было понятно.

Правильный творческий процесс

Если же поднимать вопрос, какой урок организации творческого процесса можно извлечь из истории, как Д. Менделеев создал свою периодическую таблицу, то можно рассмотреть труд А. Пуанкаре и Н. Уоллеса, касаемо исследования творческого мышления. В соответствии с их работами, есть 4 базовых этапа творческого мышления:

  1. Подготовительный этап – здесь должна появляться основная задача и предприниматься первые попытки ее решения.
  2. Этап инкубации – в это время наблюдается временное отвлечение от задумки, но на уровне подсознания все также продолжается работа над поисками решения.
  3. Этап озарения – исследователь интуитивно находит решение. При этом, обнаружиться данное решение может в ситуации, которая не имеет никакого отношения к проблеме.
  4. Проверочный этап – момент испытаний и реализации решения, в это время проводится проверка данного решения и потенциальное развитие в будущем.

Как можно увидеть, во время создания таблицы российский химик интуитивно прошел каждый этап творческого процесса. Об эффективности данного принципа можно судить по итоговому результату, ведь система была разработана. Рассматривая то, что ее систематизация стала большим шагом вперед не только для химии, но и для человечества, указанные выше 4 этапа могут использоваться для реализации небольшого проекта или же масштабного замысла. Стоит только помнить, что ни одно решение задачи или научное открытие не может найтись само по себе, как бы вы этого не желали, но увидеть решение во сне невозможно, насколько бы крепко вы не спали. Чтобы достичь результата, необходимо обладать рядом знаний и навыков, а также грамотно применять собственный потенциал, упорно трудиться и неустанно идти вперед к намеченной цели. И, конечно же, тренировать мозг, например, с помощью онлайн-тренажеров Викиум.

Эталонный вклад в науку: таблица Менделеева как графическое воплощение законов природы

185-летие Дмитрия Менделеева отметили на этой неделе. А 1 марта весь мир отпразднует ещё один крупный юбилей, связанный с учёным.

150 лет назад он открыл периодический закон химических элементов и вписал своё имя в историю. Генеральная ассамблея ООН провозгласила 2019-й Годом Таблицы Менделеева.

Практически всю жизнь гений трудился в Петербурге.

Сначала в Университете, затем в Главной палате мер и весов, где сделал ещё один весомый вклад в науку. 

Таблица Менделеева. Вот уже полтора века бессменный спутник школьных классов химии и научных лабораторий. Не просто классификация природных элементов чуть удобнее, чем по алфавиту. Это графическое воплощение фундаментального закона природы, который и был впервые открыт русским учёным Дмитрием Менделеевым.

Так, известно, что на заре возникновения вселенной космос был заполнен только газом. Водородом. Однако сила притяжение заставила его собираться в облака, и далее в более плотные структуры. Затем трение частиц водорода привело к его нагреванию до температуры десять миллионов градусов. Этого достаточно, чтобы запустить процесс слияния атомов, самых наименьших и неделимых частиц вещества.

Атомы водорода, соединяясь вместе, образовали новый, более тяжёлый газ гелий. Это второй элемент таблицы. Подобным образом, под воздействием гравитации, появились и другие, ещё более сложные материи. Менделеев описал, как в зависимости от атомного веса меняются их свойства.

Периодический закон позволил взглянуть на вещества во вселенной систематически, а также стал инструментом для прогноза и поиска новых элементов.

«В СПбГУ в одной из аудиторий висит таблица Менделеева, выполненная по эскизам самого ученого в 1876 году. В ней всего несколько десятков элементов, известных на конец XIX века. И пустые клетки. Уже тогда Менделеев знал свойства недостающих, ещё не открытых элементов и их места в своей таблице».

Последующие работы исследователей разных стран подтвердили догадки русского гения. Так, в 1875-1886 годах были открыты галлий, скандий и германий. Они расположились в свободных клетках. С этого времени мировое научное сообщество окончательно признало периодический закон.

В петербургском университете находится музей-квартира Менделеева, в которой он жил и работал с середины 60-х по 90-й год XIX века. По словам хранителя, искомую таблицу учёный придумал именно здесь.

«Менделеев в молодости работал стоя. И за этой конторкой был открыт периодический закон. То, что называют днём открытия периодического закона, это некое условное понятие. Первые варианты периодической системы очень непохожи на то, что сейчас видят школьники или студенты в аудиториях».

Известный исследователь мозга Сергей Савельев считает, что идея периодической таблицы химических элементов вполне могла прийти Менделееву во сне. Однако совсем не значит, что это произошло неожиданно. Для того, чтобы стать профессором университета в те времена, необходимо было разработать новый оригинальный учебник.

«Он бился над этим учебником несколько лет. Примерно полтора-два года ушло на обдумывание не таблицы, а новой формы подачи материала. Написав учебник, он сделал некий прообраз этой таблицы, который потом всю оставшуюся жизнь развивал. Сон — это плод сконцентрированной многолетней работы».

По словам Сергея Савельева, мало кто знает, но до того, как стать профессором, Дмитрий Менделеев испытывал финансовые трудности. К примеру, он славился на весь Петербург чемоданами, которые делал сам и продавал в Гостином дворе. Заветная должность в Университете освободила бы молодого гения от необходимости заниматься этим ремеслом.

Желание возглавить кафедру было настолько велико, что заставило Менделеева самоотверженно поработать. Тут и открылись его бесспорно гениальные способности. Получив профессорскую ставку, учёный не почивал на лаврах, как это часто бывает, а реализовался максимально полно.

«Дмитрий Иванович Менделеев был последний энциклопедист, который всё удерживал в своей голове. Ему был свойственен системный подход к решению всех вопросов, за которые он брался. И я считаю, что две гениальные системы он оставил после себя. Периодическую систему химических элементов и государственную систему единства измерения».

Менделеев создал базу российских эталонов меры. Единицы массы, длины, давления, времени и других. Многие образцы были изготовлены под его руководством сотрудниками главной палаты мер и весов в Петербурге. Сегодня там находится ещё один музей-кабинет автора периодического закона.

Таким образом, Менделеев был не только мировой величины химиком, но и не меньшего масштаба метрологом. Однако сам считал себя даже не учёным, а государственным деятелем. В последние годы часто говорил: «Какой я химик, я политэконом». Многие работы посвятил промышленному развитию страны. За что получил статус экономического советника правительства Российской империи.

«За этим рабочим столом Менделеев трудился с 1892 года и до конца своих дней. В календаре 11 января по старому стилю последняя запись ученого. В час дня министр промышленности и торговли Д. А Философов хотел быть в Главной палате мер и весов. Во время этой встречи Менделеев простудился. И через девять дней скончался от осложнений после болезни. На столе гений оставил свои «Заветные мысли». Его последняя книга, завещание потомкам, как должна развиваться Россия, актуальна и сегодня.

Подписывайтесь на нас в «Яндекс. Новостях», Instagram и «ВКонтакте».

Таблица достижений: Дмитрий Менделеев сделал одно из главных открытий в истории человечества | Статьи

В марте 1869 года, 150 лет назад, профессор кафедры технической химии Петербургского университета Дмитрий Менделеев сформулировал свой периодический закон, установивший зависимость свойств химических элементов от их атомной массы. 2019 год объявлен ЮНЕСКО Годом периодической таблицы — и международная организация рассматривает вопрос об официальном присвоении открытию его имени (пока таблицей Менделеева ее именуют по сложившейся традиции лишь в России и русскоязычных странах). Журналист Алексей Королев для «Известий» вспомнил о месте этого открытия в ряду величайших достижений человеческой мысли и в ряду главных научных достижений в истории России.

Необходимые вещи

Составление списков самых выдающихся открытий и изобретений в истории человечества — занятие стародавнее и любимое. Такие списки охотно сочиняются и столь же охотно читаются — ведь всегда интересно лишний раз поразмышлять, какой из продуктов человеческого гения оказал на историю нашей цивилизации наибольшее влияние. Любопытно, что если еще полвека назад во главе таких рейтингов мелькали открытие Америки, изобретение бумаги или полет Гагарина, то сейчас всё чаще и чаще на верхних строчках можно увидеть открытие пенициллина или вакцины от полиомиелита или антибиотиков. Неизменно высоки позиции плуга, инструмента, спасшего человечество от недоедания, или рентгеновских лучей, изменивших наши представления о медицине.

Сэр Александр Флеминг — британский бактериолог. Открыл лизоцим (антибактериальный фермент, вырабатываемый человеческим организмом) и впервые выделил пенициллин из плесневых грибов Penicillium rubens — исторически первый антибиотик

Фото: Global Look Press/Chris Ware

Со всем этим сложно спорить. Научные достижения должны облегчать жизнь, делать ее длиннее и безопаснее, решать казавшиеся совсем недавно недоступными практические задачи. Особенно когда это решение — радикальное и безальтернативное, как та же вакцина от полиомиелита.

Но все-таки что-то мешает согласиться с таким подходом. Что-то заставляет усомниться, что пенициллин — при всем ошеломляющем его значении — есть вершина человеческой мысли. И если немного подумать, становится понятным, что именно мешает. Открытия подобного рода направлены на то, чтобы изменить нашу жизнь — разумеется, к лучшему. Но, пожалуй, всё же гораздо важнее научиться нашу жизнь как следует понимать. Или постигать, если угодно. Гелиоцентрическая система мира, закон всемирного тяготения, теория относительности сами по себе не увеличивают продолжительность жизни, в отличие от пенициллина. Но подлинное величие — в медленном постижении масштаба. Ньютон и Коперник, Эйнштейн и Менделеев не старались изменить мир — они старались получше понять его устройство.

Фото: commons.wikimedia.org/Общественное достояние

Д.И. Менделеев. Рукопись «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». 17 февраля 1869 года

И да, не существует ни одного списка величайших открытий в истории цивилизации, в котором не было бы периодической таблицы. Человечество в целом очень справедливое и благодарное образование.

Мудрец брадатый

В числе биографических фильмов, выпущенных в СССР в короткий период конца 1940-х — начала 1950-х годов — фильмов, предельно одинаковых с точки зрения фабулы, постановочных и актерских приемов, общей интонации, — ученым было посвящено шесть. Выбор заглавных героев для них, в общем, неслучаен. Иван Павлов — не просто крупнейшая научная величина, но и человек, поддержавший советскую власть. Попов — изобретатель радио, символ пресловутого «приоритета русской науки», Мичурин — священная корова тогдашних лжеученых во главе с Лысенко, Пирогов — борец с «засильем немцев», Миклухо-Маклай и Пржевальский — путешественники и жертвы британских империалистических козней.

О Менделееве фильм не сняли — возможно, просто не успели: «биографический период» в советском кино закончился со смертью Сталина. А может быть, испугались нешаблонности фигуры. Притом, что реальная биография Менделеева фантастически кинематографична. Он повидал свет (родился в Сибири, жил в Одессе и Крыму, стажировался в Гейдельберге, впоследствии объездил весь мир и был знаком буквально со всеми крупными учеными того времени), он занимался широчайшим кругом научных вопросов — от метрологии до демографии, он был демократом (ушел из университета после отказа ректора принять из рук Менделеева студенческую петицию). Наконец, никогда не был в излишней чести у власти (мало кто задумывается, но Менделеев так и не стал академиком — и умер членом-корреспондентом), не ладил с крупной буржуазией (в частности, с Нобелями) и не получил Нобелевскую премию.

Д.И. Менделеев за рабочим столом в кабинете Палаты мер и весов

Фото: РИА Новости/Ф. Блумбах

Идеальная канва для сценария. Но, пожалуй, проще искать драматические ходы в любви академика Павлова к большевикам (выдуманной) или в неуклюжих интригах Маркони против «истинного изобретателя радио» Попова. Подлинно главная научная победа России, не нуждающаяся ни в каких натяжках, конкурировать с этим не могла, вероятно, потому, что никак не натягивалась ни на какой политический мольберт. Это вам не военно-полевая хирургия, не радио, без которого, как известно, никакого врага не одолеть — чистая теория, игра великого ума.

Национальный интерес

О том, что для практически всего остального мира то, что мы называем таблицей Менделеева — вовсе не «Менделеева», а просто Periodic table, Tabla periódica de los elementos или Tavola periodica degli elementi (тут выделяются тактичные французы, устанавливающие равнозначность терминов Tableau périodique des éléments и Tableau de Mendeleïev), большинство россиян, включая даже весьма важных, обычно и не подозревают. В этом, разумеется, нет никакого «принижения» или обиды: то, что периодический закон (графическим выражением которого как раз и является таблица), один из фундаментальных законов мироздания, открыт Менделеевым, предметом никаких споров не является. Но тут уж, как говорится, игра должна идти до гола, поэтому настойчивость России, лоббирующей в ЮНЕСКО официальное утверждение термина «таблица Менделеева», есть нечастый случай разумного и справедливого отстаивания национального интереса, пусть и не самого первоочередного свойства. ЮНЕСКО должна определиться до конца года, никаких причин не оформить формально эту давно ставшую общим местом истину у организации нет. Тем более что весь 2019 год объявлен Годом периодической таблицы. Маленький повод для гордости — но кто сказал, что такие поводы непременно должны носить глобальный характер? С памятью о Менделееве в России всё хорошо, ну а лишнее мировое признание еще никогда лишним не бывало.

Памятник Дмитрию Менделееву в Санкт-Петербурге

Фото: Global Look Press/Zamir Usmanov

И когда на российских рублях всё же окажутся портреты великих соотечественников, и если по какой-либо причине в категории «Ученые» нужно будет выбрать только одного человека, то в данном конкретном случае никакого особенного выбора у нас и не будет.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Закон нулевого уровня – Наука – Коммерсантъ

Русский ученый, химик Дмитрий Менделеев

Фото: Stock Montage / Getty Images

Ничего сравнимого с Периодическим законом российская наука мировой не дала. Это открытие высшего, нулевого уровня, так сказал о Периодической таблице химических элементов Дмитрия Менделеева вице-президент РАН Алексей Хохлов. Что позволяет отнести открытие Менделеева, которому исполнилось 150 лет, к числу важнейших в истории науки?

Таблицы с двумя недостатками

За 40 лет до Менделеева сходные по свойствам элементы объединил в триады немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер. Известны таблицы польского химика Леопольда Гмелина, немецкого врача, химика и гигиениста Макса Йозефа фон Петтенкофера, французского химика Жана Батиста Дюма… И конечно, работы середины XIX века — «земная спираль» Александра де Шанкуртуа, «Октавы» Джона Ньюлендса, таблицы Уильяма Одлинга и Лотара Мейера 1864 года. Варианты таблиц приведены в порядке возрастания качества. Но у всех были два недостатка. Во-первых, не все известные элементы вписывались в систему; во-вторых, все таблицы включали только известные элементы. А это все равно что сложить N-лучевую звезду, обладая N-x лучами, где x>0.

Таблица с предсказаниями

6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества Менделеев зачитал доклад «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сродстве». В следующие полтора года Менделеев уточнил характер этой зависимости и 3 декабря 1870 года вывел окончательную формулировку закона: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Главное в Периодической системе Менделеева — ее предсказательная способность. Он не побоялся сказать, что набор элементов неполон; что существуют неоткрытые элементы с весами более легкими, чем уже известные,— иначе не складывается единая система. В таблице Менделеева появились ячейки для «экаалюминия», «экабора» и «экасилиция». Для каждого из этих элементов Менделеев предложил примерную атомную массу, набор ключевых химических и физических свойств. Кроме того, он указал на неправильно определенную массу 9 химических элементов и впоследствии описал еще 8 неизвестных науке элементов.

Глубокий патриот

Говорят, что на здоровье [Менделеева] сильно подействовал исход Японской войны. Будучи глубоким патриотом, он очень тяжело переживал наши неудачи на Дальнем Востоке, нередко даже плакал… К 1906 г. он как-то быстро стал дряхлеть, стал часто прихварывать. В этом году он два раза ездил за границу и как будто поправился. Но дни его были сочтены, и он сам уже как бы предчувствовал близкий конец.

Лев Чугаев, «Дмитрий Менделеев, жизнь и деятельность»

Таблица верна

Лотар Мейер, который выпустил в 1870 году работу «Природа элементов как функция их атомного веса», уже сослался на таблицу Менделеева. Мейер писал, что ему не хватило научной дерзости Менделеева, чтобы понять всю систему.

Но в работе русского ученого было столько нового, что часть научного сообщества встретила его исследование с недоверием. Тем более что он указывал на неправильно определенные характеристики уже открытых элементов. Прямой и жесткий, Менделеев не стеснялся открыто указывать людям на их ошибки — можно себе представить, как встретили академики его открытие.

Но в 1875 году во Франции открывают предсказанный «экаалюминий» (галлий), в 1879 году — «экабор» (скандий), а в 1885-м — «экасилиций» (германий). Характеристики каждого полностью укладываются в значения, предсказанные Менделеевым. И научный мир признает, что эта система — верная. Даже открытые сегодня, спустя 150 лет, химические элементы по-прежнему укладываются в эту систему. «Можно смело утверждать, что во Вселенной не существует химических элементов вне описанной Менделеевым системы»,— сказал декан химического факультета МГУ имени Ломоносова, член-корреспондент РАН и один из ведущих радиохимиков мира Степан Калмыков.

«Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», рукопись Д.И. Менделеева. Это прообраз современной таблицы химических элементов

Фото: Science & Society Picture Library / SSPL / Getty Images

Слишком вкусил от физиологии

Менделеев дал мне тему, рассказал, как приготовлять вещество, азотистометиловый эфир, что делать с ним, дал мне комнату, посуду, материалы, и я с великим удовольствием принялся за работу, тем более что не имел до того в руках веществ, кипящих при низких температурах, а это кипело при 12°C. Результаты той ученической работы описал сам Дмитрий Иванович. Быть учеником такого учителя, как Менделеев, было, конечно, и приятно, и полезно, но я уже слишком много вкусил от физиологии, чтобы изменить ей, и химиком не сделался.

«Автобиографические записки Ивана Михайловича Сеченова»

Таблица сокровищ

Как говорили великие люди (например, Генри Форд): «Не обязательно знать все. Главное — знать, где посмотреть». Периодический закон стал картой сокровищ для химиков, прямо указывая, какие элементы и с какими характеристиками стоит искать. Начался взрывной рост неорганической химии: понимание свойств и их изменений по группам и периодам позволило ученым либо впервые, либо более простым способом синтезировать множество новых неорганических соединений.

Но исследователи задались следующим вопросом: «Почему так, а не иначе?» В начале XX века с открытием радиоактивности, электрона, протона, а затем и нейтрона Периодический закон получил новые подтверждения, обрел дополнительный физический смысл. Оказалось, что порядковый номер элемента тождествен заряду ядра, что элементы разной массы, но с одинаковым зарядом ядра химически эквивалентны. Что электроны бегают вокруг ядра не кучкой, а по орбитам, что и приводит именно к таким химическим свойствам.

Ученые осознали и природу химической связи, из-за чего получили мощный толчок целые направления: каталитическая химия, квантовая химия, элементоорганическая химия, вычислительная химия и многие другие.

Не менее важно, пожалуй, и то, чего ученые не делали благодаря Периодическому закону. Понимая, как устроены химические элементы, исследователи не провели множества экспериментов.

Ругайся — и будешь здоров

Нельзя отрицать, что нрав у него был крутой, но он был вспыльчив, да отходчив. Слушать его крик, воркотню было иногда нелегко, но мы знали, что он кричит и ворчит не со зла, а такова уж его натура. Вероятно, в шутку он говорил, что держать в себе раздражение вредно для здоровья; надо, чтобы оно выходило наружу. «Ругайся себе направо-налево и будешь здоров».

Вячеслав Тищенко, «Воспоминания о Д. И. Менделееве»

Таблица с отклонениями

Первооткрыватель 10 трансурановых элементов, ректор Калифорнийского университета в Беркли, человек-элемент Гленн Теодор Сиборг и его коллеги в 1955 году решили назвать элемент №101 менделевием. Как писал Сиборг: «Согласно обычаю, ученые, получившие новый элемент, имеют право дать ему имя. Американские ученые предложили назвать элемент 101 менделевием — в честь великого русского химика, который первым использовал Периодическую систему для предсказания химических свойств неоткрытых элементов. Этот принцип явился ключевым при открытии почти всех трансурановых элементов и бесспорно сохранит свое значение в последующих попытках продвинуться в этой области науки».

Даже отклонения от Периодического закона, которые обнаружила при открытии последней пятерки элементов группа физиков под руководством еще одного человека-элемента, академика Юрия Оганесяна, также вытекают из этого закона. И каждое новое открытие так или иначе подтверждает величие закона Менделеева.

Он не гнался за патентованием изобретений, хотя за приоритет в открытиях бился жестко. Поэтому в признание его заслуг было бы правильно присвоить Периодической таблице его имя. И к такому решению постепенно склоняется все мировое сообщество. Неслучайно год 150-летия со дня открытия Менделеевым Периодического закона объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Вероятно, вопрос о всемирном присвоении Периодической таблице химических элементов имени Менделеева в конце года будет поставлен на голосование перед IUPAC (Международным союзом теоретической и прикладной химии).

Валерий Сергеев


150 лет таблице Менделеева: интересные факты

Одно из величайших изобретений в истории человечества. Так говорят о периодической таблице химических элементов, которую ровно 150 лет назад составил русский ученый Дмитрий Менделеев. По одной из легенд, он увидел ее точный образ во сне, сообщает «МИР 24».  

Составить таблицу Менделееву помогла любовь к пасьянсам. Возможно, это и выдумка. Но что абсолютно известно, расположить элементы в соответствии с их атомным весом Менделееву помогла любовь к карточным играм. Он считал, что схожие элементы должны быть одинаковых «мастей». Поэтому писал их названия на картах и раскладывал их как в пасьянсе.  

1869 год 56 элементов, 2019 год 118 элементов. На момент составления в таблице было 56 элементов. Но Менделеев оставил в ней пустые клеточки, точная зная, что некоторые еще только предстоит открыть. Сегодня их уже вдвое больше – 118. 

Свои названия элементы получали не просто так. Так, в них могут быть зашифрованы имена ученых или мифических героев. Например, эйнштейний и титан. Некоторые названы в честь географических мест и планет, например, германий и уран. И наконец, иногда названия вполне «говорящие». Так, слово «бром» образовано от греческого «бромос» – «зловоние». Что вполне соответствует запаху этого элемента.  

В таблице Менделеева нет буквы J. Интересный факт – для обозначения элементов Менделеев использовал латинский алфавит. В нем 26 букв, а в таблице только 25. Почему-то отсутствует «жи». Почему – так и осталось загадкой. 

Рассказывают, что за открытие периодической системы Менделеева наградили алюминиевой кружкой. Для XIX века – это было настоящее сокровище. В те времена металл был жутко дорогим.  

Самая большая таблица – университет Мурсии, Испания. Самая большая таблица Менделеева установлена на стенах химического факультета Университета Мурсии в Испании. Инсталляция состоит из 118-ти металлических квадратов. Каждый – размером 75 на 75 сантиметров. Общая площадь таблицы – почти 150 квадратных метров.

Создание таблицы менделеева кратко. История создания и развития. И так, что там химик Менделеев

И как же запомнить все 118 элементов?

Это долгое время было сложным вопросом. Над проблемой, как упорядочить элементы, бились лучшие умы. У кого-то получалась стройная картинка, у других выходили винтовые лестницы и другие фигуры. Давно было замечено, что свойства элементов повторяются с ростом атомной массы, есть некая зависимость и цикличность. Один из ученых смог создать таблицу, но в качестве главного свойства взял валентность и при проверке все рассыпалось. А он так близко был к решению задачи.

Что такое «валентность»?

Свойство элементов вступать в связи, создавать вещества. Если просто, то со сколькими другими атомами этот элемент может образовывать соединения. В электронных облаках вокруг ядра есть области меньшей плотности, в эти дыры могут залетать электроны другого элемента. И тогда возникает связь между ними. От количества таких «пустых» областей зависит активность того или иного элемента. Но не забывайте, что в наших статьях мы стараемся все упрощать. Сейчас химики не любят слово валентность, но используя его легче запомнить сколько потенциальных связей может установить элемент.

И так, что там химик Менделеев?

Вообще, Дмитрий Иванович не был химиком в нашем понимании. Он был ученым, специалистом в разных областях, он придумал транспортировку нефти по трубопроводу. Считается, что он изобрел русскую водку. Это не совсем правда. Бухали и до него. Ему приписывается оптимальная крепость напитка в 40 градусов. Менделеев почти двадцать лет искал способ классификации элементов, раскладывая карточки с их именами то так, то эдак. Есть легенда, что таблица приснилась ему во сне. Когда десятки лет обдумываешь загадку, еще не то приснится.

И ему удалось все поставить на свои места?

И да и нет. Дело в том, что в 1869 году были известны только 63 элемента и в таблице оставались пустые места, а некоторые элементы не хотели вписываться в свои ячейки. Таблица получилась наглядной, учитывала множество характеристик, и доказала периодичность свойств элементов. Мало того, с развитием науки были обнаружены новые элементы. Они встали на места, зарезервированные ученым, и имели те свойства, которые он предсказал. А некоторым элементам Менделеев изменил ошибочные атомные массы, например урану. И оказался прав!

И как пользоваться такой таблицей?

Со времен Менделеева она претерпела изменения, но главная идея – периодичность свойств осталась неизменной. По вертикальным колонкам расположены группы элементов, которые обладают похожими свойствами, по горизонтали сами «периоды». От щелочных металлов до «благородных газов». Удивительно, но имеющие разные атомные массы элементы так похожи! Многие слышали о натрии и калии? Они образуют похожие соединения, их химические свойства почти одинаковы, несмотря на то, что их атомные массы различаются намного. Та же история и в правой таблице фтор и хлор однотипные газы.

Как он смог это установить?

Мы знаем, что свойства химического элемента полностью зависят от строения его атома, а 150 лет назад об этом не знали. Все это результат смекалки и десятилетий упорного труда.

Таблица какая-то рваная в ней есть дырки и отдельные блоки снизу.

В природе нет ничего идеального. Даже в нижних блоках есть своя периодичность, например уменьшение электронной оболочки и уровень ионизации. Лантаноиды и актиноиды вынесли в нижний ряд, чтобы сделать таблицу компактнее. Даже в том, что таблица становится шире есть своя периодичность, это повторяется и в соседнем ряду.

В России скажут, что таблицу Менделеева изобрел, конечно, Менделеев. Приятно видеть в соотечественниках таких первооткрывателей и первопроходцев, как И.И.Ползунов, Д.И.Менделеев, А.С.Попов, К.Э.Циолковский, С.П.Королев, Ю.А.Гагарин. Однако, на Западе почему-то фигурируют другие имена…

Д.И.Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 г. в статье “Соотношение свойств и атомных весов элементов”, извещение об открытии было разослано в феврале 1869 г. Сам Д.И.Менделеев дал следующую формулировку:

“Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса”.

Таким образом, по мнению историков, в том числе, отечественных, сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. А также отличием работы Менделеева от работ его предшественников считают то, что основ для классификации элементов была не одна, а две – атомная масса и химическое свойство.

Однако, давайте посмотрим, как обстояло дело с сущностью у предшественников.

Немецкий химик И.В.Дёберейнер (1780-1849) впервые установил закономерности изменения свойств элементов в зависимости от возрастания атомных весов: атомный вес среднего элемента в триаде равен среднему арифметическому атомных весов первого и третьего элементов триады. Первая такая закономерность была обнаружена им в 1817 г. для кальция, стронция и бария, позже – для других триад. Но это и есть периодическое повторение свойств химических элементов в зависимости от их атомного веса, т.е. формально все то, что есть у Д.И.Менделеева.


Официально Дёберейнер опубликовал свой “закон триад” в 1829 г. Другое дело, что триад, как и самих известных элементов, было тогда маловато, поэтому историки осторожно формулируют так: закон триад Дёберейнера подготовил почву для систематизации элементов, завершившейся созданием периодического закона. Что ж, почва – это тоже немало!

Вот таблица Дёберейнера.


Не густо. Если бы было бы известно в те времена больше элементов и их атомных весов, то Дёберейнер, несомненно, догадался бы о большем.

Французский геолог и химик А.Э.Шанкуртуа (1820-1886) в 1862 г. предложил систематизацию, основанную на закономерном изменении атомных масс. Он отметил элементы точками на поверхности цилиндра. Элементы, атомные веса которых отличались на 16 или на кратное 16, располагались на одной вертикали, на которой шло и совпадение других свойств. Работа осталась незамеченной, о ней вспомнили только после открытия Д.И.Менделеевым Периодического закона. Винтовой график на цилиндре точнее отражает последовательность свойств, а на плоской таблице Менделеева единая линия рвется.


Вот еще впечатляющая периодическая система Шанкуртуа в виде спирали.


Английский химик Д.А.Ньюлендерс (1837-1898) составил таблицу, в которой расположил все известные химические элементы в порядке увеличения их атомных весов. В статье от 20 августа 1864 г. впервые в истории им была прямо высказана идея о периодичности изменения свойств химических элементов. Хотя предшественники Ньюлендерса не упирали на периодичность, но возможно, лишь потому, что она и так была очевидна в их схемах.

18 августа 1865 г. Ньюлендерс опубликовал новую таблицу химических элементов, назвав ее “законом октав”. 1 марта 1866 г. Ньюлендерс сделал доклад “Закон октав и причины химических отношений среди атомных весов” на заседании Лондонского химического общества. К сожалению, доклад не вызвал интереса, так как и без Ньюлендерса было много попыток поиска закономерностей среди атомных весов элементов.


Немецкий химик Ю.Л.Мейер (1830-1895) В 1864 г. опубликовал таблицу из 28 элементов, размещенных в 6 столбцов согласно их валентности. Хотя валентность и атомная масса – разные вещи, но из-за их связи таблица все равно получилась по весам, причем в таблице прямо указаны массы.


В декабре 1869 г. Мейер написал и в 1870 г. опубликовал работу “Природа элементов как функция их атомного веса”. Таблица Мейера 1870 г. в некоторых отношениях совершеннее первого варианта таблицы Менделеева, но существенно, что дата на год позже.


В те времена отсутствовал не только Интернет, но телевидение и радио. Обмен информацией происходил не быстро. Даже в наше время ученые часто не знают об открытиях коллег и делают их независимо. Анекдотичен случай с великим К.Э.Циолковским и его кинетической теорией газов, на которую тот же Д.И.Менделеев написал Циолковскому убийственный ответ: кинетическая теория газов открыта 25 лет назад.

Во всяком случае, Лондонское королевское общество признало равные права и в 1882 г. присудило золотые медали Менделееву и Мейеру “за открытие периодических соотношений атомных весов”. С такой формулировкой вполне можно было наградить еще десяток человек.

Поэтому весьма странно категорическое заявление Д.И.Менделеева: “г.Майер раньше меня не имел периодического закона, а после меня ничего нового к нему не добавил”. Вот так! Ничем делиться не собираюсь.

А при указанной формулировке делиться с Мейером нечем. Из формально заявленной сущности открытия Д.И.Менделееву не принадлежит ровно ничего. Задолго до него и до Мейера десяток известных химиков и, наверное, тысячи энтузиастов классифицировали химические элементы согласно их свойствам и по возрастанию атомного веса, кто-то более успешно, кто-то – менее. Новизна работы Д.И.Менделеева оказалась никак не выделена.

Более того, в начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств химических элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра. Таким образом был поставлен жирный крест на атомном весе, который, как выяснилось, зависит еще от количества нейтронов и потому никак не может быть определяющим.

Что же тогда получается? Вообще, не было никакого открытия? А были сплошные заблуждения, которые постепенно рассеивались огромным множеством исследователей? Может быть, и так. На истории химии прекрасно видно, как фактический материал от тех, кто колдует с пробирками, постепенно приводит к новым выводам, теоретики в некотором роде выполняют волю этого материала.

Если кто-то сделал новый небольшой вывод, то это не значит, что он гениальнее предшественников. Просто пришло время очередного вывода…

И все же есть во всей этой истории с таблицей Менделеева поворотный момент, которым вправе гордиться Д.И.Менделеев и вся Россия. Его скромно называют особенностью таблицы Менделеева, но, по-моему, в этом самая великая суть: Менделеев оставил дырки в своей таблице! Вот в чем главная заслуга Менделеева, а не в том, о чем заявил сам Д.И.Менделеев и чего вдоволь было у его предшественников.

Много ли пользы от дырок? Смотря каких! Благодаря этим дыркам, таблица Д.И.Менделеева превратилась в мощнейший инструмент научного поиска и развития всей химической науки. Теперь стало ясно, где и что надо искать! Поэтому за дырки надо было медали давать! Правда, еще надо поискать смельчаков, которые решились бы публично восхвалять пустое место.

Впрочем, стало ясно не сразу. Поначалу Д.И.Менделеев не придавал большого значения своей таблице. В ту пору только не ленивый не переставлял подобно ребенку кубики с названиями химических элементов. Для серьезного ученого это было более чем сомнительным занятием.

Нельзя сказать, что порядок среди элементов не нужен. Но одно дело работать с колбами, у станка или в поле, и совсем другое – конторские подсчеты, несулящие никакой пользы.

Это мы сейчас знаем, что дырки Менделеева были гениальными. А сначала они были неуместным аппендиксом, прямым признанием несостоятельности таблицы. Придумывать всякие фантастические материи и пространства, чтобы залатать прорехи в какой-нибудь свежеиспеченной теории, – это плохой тон для серьезной практической науки.

Благодаря своим дыркам, Д.И.Менделеев предсказал обнаружение ряда неизвестных тогда химических элементов, но мало ли вообще на свете предсказателей! Конец света без устали предсказывают, а это поважнее, чем как-то элемент, встречающийся в микроскопических дозах.

Предсказанные элементы могли не найтись. Собственно, никаких доказательств у Д. И.Менделеева не было. И что тогда? Забыли бы, как массу иных предсказаний. Например, считали, что между орбитами Марса и Юпитера некогда существовала планета Фаэтон, но сейчас уверяют, что ее там никогда не было. Считали, что есть теплород, но тоже не оказалось.

Тогда с какой стати должны найтись промежуточные элементы? Мало ли что там задумали Бог или матушка-природа! Нет, и все! И можно жаловаться хоть в спортлото.

Но нашлись промежуточные элементы! Не сразу, но нашлись. Через шесть лет в 1875 г. обнаружили предсказанный галлий, а в 1879 г. скандий. Одну находку можно было счесть случайной. Но после второго сюрприза скептическая научная общественность запела совсем другим голосом и аж на золотые медали расщедрилась. Действительно, не часто предсказания сбываются.

В 1885 г. был открыт предсказанный германий, а дальше пошло-поехало.

Тут уж Д.И.Менделеев осмелел! В споре за первенство с Мейером, наш соотечественник прямо, доходчиво и без признаков скромности заявил:

“По праву творцом научной идеи должно того считать, кто понял не только философскую, но и практическую сторону дела, сумел так его поставить, что в новой истине все могли убедиться и она стала всеобщим достоянием”.

Вот так! Дело, оказывается, не в периодичности, а в практической стороне дела.

Правда, сам Дмитрий Иванович “понял” это далеко не сразу, а гораздо позже, когда больше другие “сумели поставить” “практическую сторону дела”. Но это уже не так важно. Главное, что путь к “всеобщему достоянию” был открыт. И лежал этот путь через дырки. Наверное, никогда не было в истории и уже не будет таких величайших и плодотворнейших дырок!

Открытие Дмитрием Менделеевым периодической таблицы химических элементов в марте 1869 года стало настоящим прорывом в химии. Российскому ученому удалось систематизировать знания о химических элементах и представить их в виде таблицы, которую и сейчас обязательно изучают школьники на уроках химии. Периодическая таблица стала фундаментом для бурного развития этой сложной и интересной науки, а история ее открытия окутана легендами и мифами. Для всех увлекающихся наукой будет интересно узнать правду о том, как Менделеев открыл таблицу периодических элементов.

История таблицы Менделеева: как все начиналось

Попытки классифицировать и систематизировать известные химические элементы предпринимались задолго до Дмитрия Менделеева. Свои системы элементов предлагали такие известные ученые, как Деберейнер, Ньюлендс, Мейер и другие. Однако из-за нехватки данных о химических элементах и их правильных атомных массах предложенные системы были не совсем достоверными.

История открытия таблицы Менделеева начинается в 1869 году, когда российский ученый на заседании Русского химического общества рассказал своим коллегам о сделанном им открытии. В предложенной ученым таблице химические элементы располагались в зависимости от их свойств, обеспечивающихся величиной их молекулярной массы.

Интересной особенностью таблицы Менделеева было также наличие пустых клеток, которые в будущем были заполнены открытыми химическими элементами, предсказанными ученым (германий, галлий, скандий). После открытия периодической таблицы в нее много раз вносились добавления и поправки. Совместно с шотландским химиком Уильямом Рамзаем Менделеев добавил в таблицу группу инертных газов (нулевую группу).

В дальнейшем история периодической таблицы Менделеева была напрямую связана с открытиями в другой науке – физике. Работа над таблицей периодических элементов продолжается до сих пор, и современные ученые добавляют новые химические элементы по мере их открытия. Значение периодической системы Дмитрия Менделеева сложно переоценить, так как благодаря ей:

  • Систематизировались знания о свойствах уже открытых химических элементов;
  • Появилась возможность прогнозирования открытия новых химических элементов;
  • Начали развиваться такие разделы физики, как физика атома и физика ядра;

Существует множество вариантов изображения химических элементов согласно периодическому закону, однако наиболее известный и распространенный вариант – это привычная для каждого таблица Менделеева.

Мифы и факты о создании периодической таблицы

Самым распространенным заблуждением в истории открытия таблицы Менделеева является то, что ученый увидел ее во сне. На самом деле сам Дмитрий Менделеев опроверг этот миф и заявил, что размышлял над периодическим законом на протяжении многих лет. Чтобы систематизировать химические элементы он выписывал каждый из них на отдельную карточку и многократно комбинировал их между собой, расставляя в ряды в зависимости от их схожих свойств.

Миф о «вещем» сне ученого можно объяснить тем, что Менделеев работал над систематизацией химических элементов сутками напролет, прерываясь на непродолжительный сон. Однако только упорный труд и природный талант ученого дал долгожданный результат и обеспечил Дмитрию Менделееву всемирную известность.

Многих учащихся в школе, а иногда и в университете, заставляютзаучивать или хотя бы примерно ориентироваться в таблице Менделеева. Для этого человек должен не только иметь хорошую память, но и логически мыслить, связывая элементы в отдельные группы и классы. Изучение таблицы легче всего дается тем людям, которые постоянно поддерживают мозг в тонусе, проходя тренинги на BrainApps.

Как всё начиналось?

Многие известные именитые химики на рубеже XIX-XX веков уже давно заметили, что физические и химические свойства многих химических элементов очень похожи друг на друга. Так например Калий, Литий и Натрий – все являются активными металлами, которые при взаимодействии с водой образают активные гидроксиды этих металлов; Хлор, Фтор, Бром в своих соединениях с водородом проявляли одинаковую валентность равную I и все эти соединения являются сильными кислотами. Из этой похожести давно напрашивался вывод, что все известные химические элементы можно объединить в группы, причём так чтобы у элементов каждой группы был определённый набор физико-химических характеристик. Однако часто такие группы были неверно составлены из разных элементов различными учёными и долгое время многими игнорировалась одна из главных характеристик элементов – это их атомная масса. Игнорировалась она потому, что была и есть разная у различных элементов, а значит её не могли использовать в качестве параметра для объединения в группы. Исключение составил лишь франзуский химик Александр Эмиль Шанкуртуа, он попытался расположить все элементы в трёхмерной модели по винтовой линии, но его работа не была признана научным сообществом, а модель получилась громоздкая и неудобная.

В отличие от многих учёных, Д.И. Менделеев взял атомную массу (в те времена ещё “Атомный вес”) как ключевой параметр при классификации элементов. В своём варианте Дмитрий Иванович расположил элементы по возрастанию их атомных весов и вот тут обозначилась закономерность, что через определённые промежутки элементов их свойства периодически повторяются. Правда пришлось сделать и исключения: некоторые элементы были поменяны местами и не соответствовали возрастанию атомных масс (например, теллур и йод), но зато соответствовали свойствам элементов. Дальнейшее развитие атомно-молекулярного учения оправдало такие подвижки и показало справедливость этой расстановки. Подробнее об этом вы можете прочесть в статье “В чём открытие Менделеева”

Как мы можем видеть, расположение элементов в этом варианте совсем не такое, какое мы видим в совремнном виде. Во первых, группы и периоды поменяны местами: группы по горизонтали, периоды по вертикали, а во-вторых, самих групп в нём как-то многовато – девятнадцать, вместо принятых на сегодня восемнадцати.

Однако, спустя всего год, в 1870-м Менделеев сформировал новый вариант таблицы, который уже более узнаваем нами: подобные элементы выстроены по вертикали, образуя группы, а 6 периодов расположены по горизонтали. Особенно примечательно то, что и в первом и во втором варианте таблицы виднеются существенные достижения, коих не было у его предшественников: в таблице заботливо оставлены места под элементы которые, по мнению Менделеева, ещё предстояло открыть. Соответствующие вакантные места обозначены им знаком вопроса и вы можете видеть их на рисунке выше. В дальнейшем были действительно открыты соответствующие элементы: Галий, Германий, Скандий. Таким образом Дмитрий Иванович не только систематезировал элементы в группы и периоды, но и предсказал открытие новых, ещё не известных, элементов.

В дальнейшем, после разрешения многих актуальных загадок химии того времени – открытие новых элементов, выделение группы благородных газов совместно с участием Уильяма Рамзая, установления того факта, что Дидимий вовсе не является самостоятельным элементом, а является смесью двух других, – были опубликованы всё новые и новые варианты таблицы, подчас имеющих даже вовсе и не табличный вид. Но не будем приводить здесь их все, а приведём лишь конечный вариант, сформировавшийся ещё при жизни великого учёного.

Переход от атомных весов к заряду ядра.

К сожалению, Дмитрий Иванович не дожил до планетарной теории строения атома и не видел триумф опытов Резерфорда, хотя именно с его открытиями начинается новая эпоха в развитии периодического закона и всей периодической системы. Напомню что из опытов, проводимых Эрнестом Резерфордом, следовало, что атомы элементов состоят из положительно-заряженного атомного ядра и обращающихся вокруг ядра отрицательно-заряженных электронов. После определения зарядов атомных ядер всех, известных на тот момент, элементов, выяснилось, что в периодической системе они располагаются в соответствии с зарядом ядра. А периодический закон приобрёл новый смысл, теперь он стал звучать так:

“Свойства химических элементов, а также формы и свойства, образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов”

Теперь стало понятно, почему некоторые более лёгкие элементы были поставлены Менделеевым позади их более тяжёлых предшественников, – всё дело в том, что так они стоят по порядку зарядов их ядра. Например, теллур тяжелее йода, однако стоит в таблице раньше него, ибо заряд ядра его атома и количество электронов равняется 52, а у йода – 53. Можете посмотреть на таблицу и убедиться в этом сами.

После открытия строения атома и атомного ядра, периодическая система претерпевала ещё несколько изменений, пока, наконец, не достигла вида, уже знакомого нам со школы, короткопериодного варианта таблицы Менделеева.

В этой таблице нам знакомо уже всё: 7 периодов, 10 рядов, побочные и главные подгруппы. Также со временем открытия новых элементов и наполнения ими таблицы, пришлось вынести в отдельные ряды элементы подобные Актинию и Лантану, все они соответственно были названы Актиноидами и Лантаноидами. Эта версия системы просуществовала очень долго – в мировом научном сообществе практически до конца 80х, начала 90х, а в нашей стране и того дольше – до 10х годов нынешнего столетия.

Современный вариант таблицы Менделеева.

Однако, тот вариант, которые многие из нас проходили в школе на деле оказывается весьма запутанным, а путаница выражается в разделении подгрупп на главные и побочные и запоминание логики отображения свойств элементов становится достаточно сложным. Конечно, несмотря на это, многие по нему учились, становились докторами химических наук, но всё же в современности ему на смену пришёл новый вариант – длиннопериодный. Отмечу, что именно этот вариант является одобренным IUPAC (международным союзом теоретической и прикладной химии). Давайте взглянем на него.

На смену восьми группам пришли восемнадцать, среди которых нет уже никакого разделения на главные и побочные, а все группы продиктованы расположением электронов в атомной оболочке. Заодно избавились и от двухрядных и однорядных периодов, теперь все периоды содержат только один ряд. Чем же удобен такой вариант? Теперь периодичность свойств элементов просматривается более наглядно. Номер группы, по сути, обозначает количество электронов во внешнем уровне, в связи с чем все главные подгруппы старого варианта расположились в первой, второй и с тринадцатой по восемнадцатую группу, а все “бывшие побочные” группы разместились в середине таблицы. Тем самым теперь из таблицы хорошо видно, что если это первая группа – то это щелочные металлы и никаких вам меди или серебра, и видно, что все транзитные металлы хорошо демонстрируют схожесть их свойств в связи с заполнением d-подуровня, в меньшей степени влияющим на внешние свойства, также как и лантаноиды и актиноиды проявляют подобные свойства по причине разного лишь f-подуровня. Таким образом, вся таблица разбита на следующие блоки: s-блок, на котором заполняются s-электроны, d-блок, p-блок и f-блок, с заполнением d, p, и f-электронов соответственно.

К сожалению, в нашей стране этот вариант включился в школьные учебники лишь в последние 2-3 года, да и то не во все. И очень напрасно. С чем это связано? Ну во-первых, с застойными временами в лихие 90-е, когда в стране не было вообще никакого развития, не говоря уж о сфере образования, а именно в 90е годы мировое химическое сообщество перешло на этот вариант. Во-вторых, с лёгкой инертностью и тяжестью восприятия всего нового, ведь нашим преподавателям привычен именно старый, короткопериодный вариант таблицы, несмотря на то, что при изучении химии он гораздо сложнее и менее удобен.

Расширенный вариант периодической системы.

Но время не стоит на месте, наука и технологии тоже. Уже открыт 118 элемент периодической системы, а значит скоро придётся открывать следующий, восьмой, период таблицы. Кроме того, появится новый энергетический подуровень: g-подуровень. Элементы его составляющие придётся вынести вниз таблицы, подобно лантаноидам или актиноидам, либо расширить эту таблицу ещё в два раза, так что она перестанет помещаться на лист формата A4. Здесь я приведу лишь ссылку на википедию (см. Расширенная периодическая система) и не буду лишний раз повторять описание этого варианта. Кому станет интересно – сможет пройти по ссылке и ознакомиться.

В этом варианте ни f-элементы (лантаноиды и актиноиды) ни g-элементы (“элементы будущего” с №№ 121-128) не вынесены отдельно, а делают таблицу шире на 32 клетки. Также элемент Гелий помещён во вторую группу, так как он входит в s-блок.

В целом, же вряд ли будущие химики будут пользоваться этим вариантом, скорее всего на смену таблице Менделеева придёт одна из альтернатив, которые уже выдвигаются смелыми учёными: система Бенфея, “Химическая галактика” Стьюарта или иной вариант. Но это будет уже только после достижения второго острова стабильности химических элементов и, скорее всего, нужно будет больше для наглядности в ядерной физике, чем в химии, ну а нам пока хватит старой доброй периодической системы Дмитрия Ивановича.

Как пользоваться таблицей Менделеева? Для непосвященного человека читать таблицу Менделеева – всё равно, что для гнома смотреть на древние руны эльфов. А таблица Менделеева может рассказать о мире очень многое.

Помимо того, что сослужит вам службу на экзамене, она еще и просто незаменима при решении огромного количества химических и физических задач. Но как ее читать? К счастью, сегодня этому искусству может научиться каждый. В этой статье расскажем, как понять таблицу Менделеева.

Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева) – это классификация химических элементов, которая устанавливает зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра.

История создания Таблицы

Дмитрий Иванович Менделеев был не простым химиком, если кто-то так думает. Это был химик, физик, геолог, метролог, эколог, экономист, нефтяник, воздухоплаватель, приборостроитель и педагог. За свою жизнь ученый успел провести фундаментально много исследований в самых разных областях знаний. Например, широко распространено мнение, что именно Менделеев вычислил идеальную крепость водки – 40 градусов.

Не знаем, как Менделеев относился к водке, но точно известно, что его диссертация на тему «Рассуждение о соединении спирта с водой» не имела к водке никакого отношения и рассматривала концентрации спирта от 70 градусов. При всех заслугах ученого, открытие периодического закона химических элементов – одного их фундаментальных законов природы, принесло ему самую широкую известность.


Существует легенда, согласно которой периодическая система приснилась ученому, после чего ему осталось лишь доработать явившуюся идею. Но, если бы все было так просто.. Данная версия о создании таблицы Менделеева, по-видимому, не более чем легенда. На вопрос о том, как была открыта таблица, сам Дмитрий Иванович отвечал: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово»

В середине девятнадцатого века попытки упорядочить известные химические элементы (известно было 63 элемента) параллельно предпринимались несколькими учеными. Например, в 1862 году Александр Эмиль Шанкуртуа разместил элементы вдоль винтовой линии и отметил циклическое повторение химических свойств.

Химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс предложил свой вариант периодической таблицы в 1866 году. Интересен тот факт, что в расположении элементов ученый пытался обнаружить некую мистическую музыкальную гармонию. В числе прочих попыток была и попытка Менделеева, которая увенчалась успехом.


В 1869 году была опубликована первая схема таблицы, а день 1 марта 1869 года считается днем открытия периодического закона. Суть открытия Менделеева состояла в том, что свойства элементов с ростом атомной массы изменяются не монотонно, а периодически.

Первый вариант таблицы содержал всего 63 элемента, но Менделеев предпринял ряд очень нестандартных решений. Так, он догадался оставлять в таблице место для еще неоткрытых элементов, а также изменил атомные массы некоторых элементов. Принципиальная правильность закона, выведенного Менделеевым, подтвердилась очень скоро, после открытия галлия, скандия и германия, существование которых было предсказано ученым.

Современный вид таблицы Менделеева

Ниже приведем саму таблицу

Сегодня для упорядочения элементов вместо атомного веса (атомной массы) используется понятие атомного числа (числа протонов в ядре). В таблице содержится 120 элементов, которые расположены слева направо в порядке возрастания атомного числа (числа протонов)

Столбцы таблицы представляют собой так называемые группы, а строки – периоды. В таблице 18 групп и 8 периодов.

  1. Металлические свойства элементов при движении вдоль периода слева направо уменьшаются, а в обратном направлении – увеличиваются.
  2. Размеры атомов при перемещении слева направо вдоль периодов уменьшаются.
  3. При движении сверху вниз по группе увеличиваются восстановительные металлические свойства.
  4. Окислительные и неметаллические свойства при движении вдоль периода слева направо увеличиваются.

Что мы узнаем об элементе по таблице? Для примера, возьмем третий элемент в таблице – литий, и рассмотрим его подробно.

Первым делом мы видим сам символ элемента и его название под ним. В верхнем левом углу находится атомный номер элемента, в порядке которого элемент расположен в таблице. Атомный номер, как уже было сказано, равен числу протонов в ядре. Число положительных протонов, как правило, равно числу отрицательных электронов в атоме (за исключением изотопов).

Атомная масса указана под атомным числом (в данном варианте таблицы). Если округлить атомную массу до ближайшего целого, мы получим так называемое массовое число. Разность массового числа и атомного числа дает количество нейтронов в ядре. Так, число нейтронов в ядре гелия равно двум, а у лития – четырем.

Вот и закончился наш курс “Таблица Менделеева для чайников”. В завершение, предлагаем вам посмотреть тематическое видео, и надеемся, что вопрос о том, как пользоваться периодической таблицей Менделеева, стал вам более понятен. Напоминаем, что изучать новый предмет всегда эффективнее не одному, а при помощи опытного наставника. Именно поэтому, никогда не стоит забывать о студенческом сервисе , который с радостью поделится с вами своими знаниями и опытом.

Ученые и изобретатели России – Менделеев Дмитрий Иванович

всего голосов

7599


День рождения: 27 января 1834 г.

День смерти: 20 января 1907 г.

Место рождения: Тобольск

Семейное положение: женат дважды. Первая жена — Феозва Никитична Лещева (1862—1880). Вторая жена — Анна Ивановна Попова (1882—1907).

Деятельность и интересы: химия, технология, экономика, метрология, агрохимия и сельское хозяйство, просвещение, физическая химия, химия твердого тела, теория растворов, физика жидкостей и газов, технология нефти, приборостроение, метеорология, воздухоплавание, кораблестроение, освоение Крайнего Севера, педагогика, переплетные работы, картонажные работы

Свои «три службы Родине» Менделеев определял так: научная деятельность, преподавание и служба российской промышленности. Еще факты

Образование, степени и звания

1847-1849, Тобольская мужская гимназия

1876, Императорская Санкт-Петербургская Академия Наук: член-корреспондент

Работа

1855, Симферопольская мужская гимназия: старший учитель естественных наук

1903, Киевский политехнический институт: председатель Государственной экзаменационной комиссии

Открытия

В ходе работы над трудом «Основы химии», Д.И. Менделеев в феврале 1869 года открыл один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов, позволяющий не только с точностью определить многие свойства уже известных элементов, но и прогнозировать свойства еще не открытых. В ходе работы над периодической таблицей Менделеев уточнил значения атомных масс девяти элементов, а также предсказал существование, атомные массы и свойства ряда элементов, открытых позже (галлия, скандия, германия, полония, астата, технеция и франция). Дополнил таблицу нулевой группой благородных газов в 1900 году. В 1850-х годах исследовал явления изоморфизма, которые демонстрируют взаимозависимость кристаллической формы и химического состава соединений, а также зависимость свойств элементов от их атомных объемов.

В 1859 году Менделеев сконструировал прибор для определения плотности жидкости — пикнометр.

В 1860 году открыл температуру абсолютного кипения жидкостей — критическую температуру, при которой плотность и давление насыщенного пара максимальны, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, минимальна.

Биография

Русский ученый-энциклопедист, автор фундаментальных работ по химии, физике, химической технологии, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике и т.д. Самое известное открытие Менделеева — фундаментальный закон природы, периодический закон химических элементов.

Сам полагал, что его имя составили «всего более четыре предмета… периодический закон, исследование упругости газов, понимание растворов как ассоциации и “Основы химии”». Периодический закон был открыт им в ходе работы над «Основами химии». Растворы исследовал всю жизнь, постепенно постигая природу химического соединения как такового, а уравнение Клапейрона—Менделеева (общее уравнение состояния идеального газа) — важная формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объемом и абсолютной температурой идеального газа.

На протяжении всей жизни регулярно участвовал в производственных предприятиях, где теоретические научные проблемы обладали скорее прикладным значением. Кроме того, интересовался весьма разноплановыми сферами деятельности, включая воздухоплавание, кораблестроение и освоение Крайнего Севера.

Менделеев — автор более полутора тысяч трудов, в том числе классических «Основ химии», первого систематизированного изложения неорганической химии (1869—1871). Пользовался огромным научным авторитетом во всем мире и был удостоен множества наград — российских и зарубежных орденов и медалей, почетного членства в разнообразных российских и зарубежных научных обществах, многочисленных научных званий и т.д.

История периодической таблицы

В 1669 Немецкий торговец и алхимик-любитель Хенниг Бранд попытался создать Философский камень ; объект, который якобы мог превращать металлы в чистое золото. Он нагрел остатки кипяченой мочи, и жидкость вылилась и загорелась. Это было первое открытие фосфора.

В 1680 Роберт Бойль также открыл фосфор, и это стало достоянием общественности.

В 1809 было открыто по крайней мере 47 элементов, и ученые начали видеть закономерности в характеристиках.

В 1863 английский химик Джон Ньюлендс разделил тогда открытые 56 элементов на 11 групп на основе характеристик.

В 1869 Русский химик Дмитрий Менделеев начал разработку таблицы Менделеева, упорядочивая химические элементы по атомной массе. Он предсказал открытие других элементов и оставил для них свободные места в своей периодической таблице.

В 1886 французский физик Антуан Бекерель впервые обнаружил радиоактивность.Студент Томсона из Новой Зеландии Эрнест Резерфорд назвал три типа излучения; альфа-, бета- и гамма-лучи. Мари и Пьер Кюри начали работать над излучением урана и тория, а затем открыли радий и полоний. Они обнаружили, что бета-частицы заряжены отрицательно.

В 1894 сэр Уильям Рамзи и лорд Рэлей открыли благородные газы, которые были добавлены в периодическую таблицу как группу 0.

В 1897 Английский физик Дж.Дж. Томсон первым открыл электроны; маленькие отрицательно заряженные частицы в атоме. Джон Таунсенд и Роберт Милликен определили их точный заряд и массу.

В 1900 Бекерель обнаружил, что электроны и бета-частицы, идентифицированные Кюри, – это одно и то же.

В 1903 Резерфорд объявил, что радиоактивность вызвана распадом атомов.

В 1911 Резерфорд и немецкий физик Ганс Гейгер обнаружили, что электроны вращаются вокруг ядра атома.

В 1913 Бор обнаружил, что электроны движутся вокруг ядра с дискретной энергией, называемой орбиталями. Излучение испускается при движении с одной орбиты на другую.

В 1914 Резерфорд впервые идентифицировал протоны в атомном ядре. Он также впервые трансмутировал атом азота в атом кислорода. Английский физик Генри Мозли предоставил атомные номера, основанные на количестве электронов в атоме, а не на атомной массе.

В 1932 Джеймс Чедвик впервые открыл нейтроны и идентифицировали изотопы.Это была полная основа периодической таблицы. В том же году англичанин Кокрофт и ирландец Уолтон впервые расщепили атом, бомбардируя литий в ускорителе частиц, превратив его в два ядра гелия.

В 1945 Гленн Сиборг идентифицировал лантаноиды и актиниды (атомный номер> 92), которые обычно помещаются под периодической таблицей.

Источники

Манхэттенский проект
Википедия

Краткая история периодической таблицы

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

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

Викимедиа

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

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

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

.

Дмитрий Менделеев

Лотар Мейер

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

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

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

Викимедиа

Периодическая таблица Менделеева 1869 года на русском языке с названием, которое переводится как «Эксперимент над системой элементов … на основе их атомного веса и химического сходства». .

Понятия субатомных частиц не существовало в 19, 90, 106, веках. В 1913 году английский физик Генри Мозли использовал рентгеновские лучи для измерения длин волн элементов и сопоставил эти измерения с их атомными номерами.Затем он переставил элементы в периодической таблице на основе атомных номеров. Это помогло объяснить различия в более ранних версиях, в которых использовались атомные массы.

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

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

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

The Evolution of the Periodic System

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Диаграмма

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

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

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

Дополнительная литература
Периодическая система химических элементов: история первых ста лет.J. W. van Spronsen. Эльзевир, 1969.
Удивительная таблица Менделеева: десять примечательных фактов. Деннис Х. Руврей в журнале Chemical Intelligencer, Vol. 2, № 3, страницы 39–47; Июль 1996 г.
Классификация, симметрия и периодическая таблица. Уильям Б. Дженсен в “Вычислительной технике и математике с приложениями”, Vol. 12B, №№ 1–2, страницы 487–510; 1989.
Plus ça Change. Э. Р. Скерри по химии в Великобритании, Vol. 30, № 5, страницы 379–381; Май 1994.
Электрон и Периодическая таблица.Эрик Р. Скерри в American Scientist, Vol. 85, страницы 546–553; Ноябрь – декабрь 1997 г.

Как сегодня устроена Периодическая таблица Менделеева?

Таблица Менделеева – один из самых ценных инструментов для химиков и других ученых, потому что она упорядочивает химические элементы в удобном порядке. Как только вы поймете, как устроена современная периодическая таблица, вы сможете делать гораздо больше, чем просто искать факты об элементах, такие как их атомные номера и символы.

Схема организации

Организация периодической таблицы Менделеева позволяет прогнозировать свойства элементов в зависимости от их положения на диаграмме.Вот как это работает:

  • Элементы перечислены в порядке номеров по атомным номерам. Атомный номер – это количество протонов в атоме этого элемента. Итак, элемент номер 1 (водород) – это первый элемент. На каждый атом водорода приходится 1 протон. Пока не будет обнаружен новый элемент, последним элементом в таблице будет номер элемента 118. Каждый атом элемента 118 содержит 118 протонов. Это самое большое различие между современной таблицей Менделеева и периодической таблицей Менделеева. В исходной таблице элементы организованы путем увеличения атомного веса.
  • Каждая горизонтальная строка в периодической таблице называется периодом. В таблице Менделеева семь периодов. Все элементы в один и тот же период имеют один и тот же уровень энергии основного состояния электрона. При перемещении слева направо по периоду элементы переходят от отображения металлических характеристик к неметаллическим свойствам.
  • Каждый вертикальный столбец в периодической таблице называется группой. Элементы, принадлежащие к одной из 18 групп, будут иметь аналогичные свойства. Атомы каждого элемента в группе имеют одинаковое количество электронов во внешней электронной оболочке.Например, все элементы галогенной группы имеют валентность -1 и обладают высокой реакционной способностью.
  • Под основной частью таблицы Менделеева расположены два ряда элементов. Их поместили туда, потому что не было места, чтобы положить их туда, куда им нужно. Эти ряды элементов, лантаноиды и актиниды, являются особыми переходными металлами. Верхний ряд идет с периодом 6, а нижний ряд – с периодом 7.
  • Каждый элемент имеет свою плитку или ячейку в периодической таблице. Точная информация, предоставляемая для элемента, варьируется, но всегда есть атомный номер, символ элемента и атомный вес.Символ элемента представляет собой сокращенное обозначение, состоящее из одной заглавной буквы или заглавной буквы и строчной буквы. Исключение составляют элементы в самом конце периодической таблицы, у которых есть имена-заполнители (пока они не будут официально обнаружены и названы) и трехбуквенные символы.
  • Два основных типа элементов – металлы и неметаллы. Есть также элементы со свойствами, промежуточными между металлами и неметаллами. Эти элементы называют металлоидами или полуметаллами. Примеры групп элементов, которые являются металлами, включают щелочные металлы, щелочноземельные металлы, основные металлы и переходные металлы.Примерами групп элементов, которые не являются металлами, являются неметаллы (конечно), галогены и благородные газы.

Прогнозирование свойств

Даже если вы ничего не знаете об определенном элементе, вы можете делать прогнозы на основе его положения в таблице и его отношения к элементам, которые вам знакомы. Например, вы можете ничего не знать об элементе осмий, но если вы посмотрите на его положение в периодической таблице, вы увидите, что он находится в той же группе (столбце), что и железо.Это означает, что у этих двух элементов есть общие свойства. Вы знаете, что железо – это плотный и твердый металл. Вы можете предсказать, что осмий также является плотным и твердым металлом.

По мере вашего прогресса в химии вам необходимо знать и другие тенденции в таблице Менделеева:

  • Атомный радиус и ионный радиус увеличиваются при движении вниз по группе, но уменьшаются при перемещении по периоду.
  • Сродство к электрону уменьшается по мере продвижения вниз по группе, но увеличивается по мере продвижения по периоду, пока вы не дойдете до последнего столбца.Элементы этой группы, благородные газы, практически не имеют сродства к электрону.
  • Связанное свойство, электроотрицательность, уменьшается при спуске по группе и увеличивается через период. Благородные газы имеют практически нулевую электроотрицательность и сродство к электрону, потому что у них есть полные внешние электронные оболочки.
  • Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе, но увеличивается при перемещении через период.
  • Элементы с наивысшим металлическим характером расположены в нижней левой части таблицы Менделеева.Элементы с наименее металлическим характером (наиболее неметаллические) находятся в верхней правой части таблицы.

Разработка периодической таблицы Менделеева – Science Learning Hub

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

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

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

1862

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

1864

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

1868

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

1869

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

Природа науки

Наука – это смесь логики и воображения. Менделеев продемонстрировал эти атрибуты при разработке периодической таблицы элементов.

1894

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

1913

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

1928

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

1944

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

Периодическая таблица Менделеева сегодня

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

При внимательном рассмотрении таблицы видно следующее распределение типов элементов.

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

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

Сопутствующее содержание

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

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

Полезные ссылки

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

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

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

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

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

Когда мы дойдем до конца Периодической таблицы? | Наука

Учителям химии недавно пришлось обновить декор своих классных комнат, объявив, что ученые подтвердили открытие четырех новых элементов в периодической таблице Менделеева. Пока безымянные элементы 113, 115, 117 и 118 заполнили оставшиеся пробелы в нижней части знаменитой диаграммы – дорожной карты строительных блоков материи, которая успешно использовалась химиками на протяжении почти полутора веков.

Официальное подтверждение, предоставленное Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC), готовилось годами, поскольку эти сверхтяжелые элементы очень нестабильны и их трудно создать. Но у ученых были веские основания полагать, что они существуют, отчасти потому, что периодическая таблица Менделеева до сих пор была на удивление последовательной. Попытки вызвать в воображении элементы 119 и 120, которые начнут новый ряд, уже ведутся.

Но сколько именно элементов осталось, остается одной из самых стойких загадок химии, особенно с учетом того, что наше современное понимание физики выявило аномалии даже у признанных игроков.

«В таблице Менделеева начинают появляться трещины, – говорит Уолтер Ловленд, химик из Университета штата Орегон.

В современной версии периодической таблицы элементы упорядочены по строкам на основе атомного номера – числа протонов в ядре атома – и по столбцам, основанным на орбитах их самых удаленных электронов, которые, в свою очередь, обычно определяют их личности.Мягкие металлы, которые имеют тенденцию сильно реагировать с другими, такими как литий и калий, живут в одном столбце. Неметаллические химически активные элементы, такие как фтор и йод, обитают в другом.

Французский геолог Александр-Эмиль Бегуайе де Шанкуртуа был первым человеком, который осознал, что элементы могут группироваться в повторяющиеся структуры. Он представил элементы, известные в 1862 году, в порядке их веса в виде спирали, обернутой вокруг цилиндра ( см. Иллюстрацию ниже ). Элементы, расположенные вертикально друг за другом на этом цилиндре, имели схожие характеристики.

Но это была организационная схема, созданная Дмитрием Менделеевым, вспыльчивым русским, который утверждал, что видел группировки элементов во сне, и выдержала испытание временем. Его таблица Менделеева 1871 года была несовершенной; Например, он предсказал восемь несуществующих элементов. Однако он также правильно предсказал галлий (теперь используемый в лазерах), германий (теперь используемый в транзисторах) и другие все более тяжелые элементы.

Периодическая таблица Менделеева легко приняла новый столбец для благородных газов, таких как гелий, которые не удавалось обнаружить до конца 19 века из-за их склонности не реагировать с другими элементами.

Современная периодическая таблица более или менее соответствует квантовой физике, введенной в 20 веке для объяснения поведения субатомных частиц, таких как протоны и электроны. Кроме того, группировки в основном удерживались, поскольку были подтверждены более тяжелые элементы. Бориум, название, данное элементу 107 после его открытия в 1981 году, настолько хорошо сочетается с другими так называемыми переходными металлами, которые его окружают, что один из открывших его исследователей заявил, что «борий – это скучно».”

Но интересные времена могут быть впереди.

Один открытый вопрос касается лантана и актиния, которые имеют меньше общего с другими членами соответствующих групп, чем лютеций и лоуренсий. IUPAC недавно назначил целевую группу для изучения этого вопроса. Даже гелий, элемент 2, не прост – существует альтернативная версия периодической таблицы, в которой гелий помещается с бериллием и магнием вместо его соседей из благородных газов, исходя из расположения всех его электронов, а не только самых удаленных.

«Проблемы в начале, середине и конце периодической таблицы Менделеева», – говорит Эрик Скерри, историк химического факультета Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Специальная теория относительности Эйнштейна, опубликованная спустя десятилетия после таблицы Менделеева, также внесла в систему некоторые пробелы. Относительность гласит, что масса частицы увеличивается с увеличением ее скорости. Это может привести к тому, что отрицательно заряженные электроны, вращающиеся вокруг положительно заряженного ядра атома, будут вести себя странно, влияя на свойства элемента.

Рассмотрим золото: ядро ​​заполнено 79 положительными протонами, поэтому, чтобы не упасть внутрь, электроны золота должны вращаться со скоростью, превышающей половину скорости света. Это делает их более массивными и втягивает их на более узкую орбиту с меньшей энергией. В этой конфигурации электроны поглощают синий свет, а не отражают его, придавая обручальным кольцам их характерный блеск.

Известный физик, играющий в бонго, Ричард Фейнман, как говорят, использовал теорию относительности, чтобы предсказать конец периодической таблицы на 137-м элементе.Для Фейнмана 137 было «магическим числом» – оно появилось без всякой очевидной причины в других областях физики. Его расчеты показали, что электроны в элементах, превышающих 137, должны будут двигаться быстрее скорости света и, таким образом, нарушить правила относительности, чтобы избежать столкновения с ядром.

Более поздние расчеты с тех пор отменили этот предел. Фейнман рассматривал ядро ​​как единую точку. Позвольте ему стать шаром частиц, и элементы могут продолжаться примерно до 173.Тогда ад вырвется наружу. Атомы за пределами этого предела могут существовать, но только как странные существа, способные вызывать электроны из пустого пространства.

Относительность – не единственная проблема. Положительно заряженные протоны отталкиваются друг от друга, поэтому чем больше вы упаковываете в ядро, тем менее стабильным оно становится. Уран с атомным номером 92 – последний элемент, достаточно стабильный, чтобы встречаться на Земле в естественных условиях. У каждого элемента за его пределами есть ядро, которое быстро распадается, и их период полураспада – время, необходимое для распада половины материала – может составлять минуты, секунды или даже доли секунды.

Более тяжелые, нестабильные элементы могут существовать где-нибудь во Вселенной, например, внутри плотных нейтронных звезд, но ученые могут изучать их здесь, только разбивая более легкие атомы, чтобы получить более тяжелые, а затем просеивая цепочку распада.

«Мы действительно не знаем, какой элемент является самым тяжелым из возможных», – говорит физик-ядерщик Витольд Назаревич из Университета штата Мичиган.

Теория предсказывает, что наступит момент, когда наши лабораторные ядра не доживут до настоящего атома.Радиоактивное ядро, которое распадается менее чем за десять триллионных долей секунды, не успеет собрать вокруг себя электроны и создать новый элемент.

Тем не менее, многие ученые ожидают, что дальше по дороге будут существовать острова стабильности, где сверхтяжелые элементы имеют относительно долгоживущие ядра. Загрузка некоторых сверхтяжелых атомов большим количеством дополнительных нейтронов может обеспечить стабильность, предотвращая деформацию ядер, богатых протонами. Например, ожидается, что элемент 114 будет иметь магически стабильное количество нейтронов, равное 184.Также предполагается, что элементы 120 и 126 могут быть более долговечными.

Но некоторые претензии на сверхтяжелую стабильность уже разошлись. В конце 1960-х годов химик Эдвард Андерс предположил, что ксенон в метеорите, упавшем на мексиканскую почву, возник в результате распада загадочного элемента между 112 и 119, который был бы достаточно стабильным, чтобы возникать в природе. Потратив годы на сужение области поиска, он в конце концов отказался от своей гипотезы в 1980-х годах.

Предсказать потенциальную стабильность тяжелых элементов непросто.Расчеты, требующие огромных вычислительных мощностей, не проводились для многих известных игроков. И даже если они это сделают, это совершенно новая территория для ядерной физики, где даже небольшие изменения входных данных могут иметь глубокое влияние на ожидаемые результаты.

Одно можно сказать наверняка: создавать каждый новый элемент будет труднее не только потому, что атомы с более коротким периодом жизни труднее обнаружить, но и потому, что для создания сверхтяжелых частиц могут потребоваться пучки атомов, которые сами по себе радиоактивны.Независимо от того, есть ли конец периодической таблицы Менделеева, возможно, наступит конец нашей способности создавать новые.

«Я думаю, что мы очень далеки от конца таблицы Менделеева», – говорит Скерри. «Ограничивающим фактором сейчас, кажется, является человеческая изобретательность».

Примечание редактора: Принадлежность Витольда Назаревича была исправлена.

Рекомендуемый список для чтения периодической таблицы

Повесть о семи стихиях

Купить

Авторитетный отчет о ранней истории периодической таблицы Менделеева можно найти в книге Эрика Скерри «Повесть о семи элементах », в которой подробно рассматриваются споры, связанные с открытием семи элементов.

Периодическая таблица

Купить

Читателям, интересующимся Холокостом, следует взять в руки копию трогательных мемуаров Примо Леви Периодическая таблица. Кроме того, для получения убедительной автобиографии, в которой таблица Менделеева используется для описания жизни одного из самых любимых неврологов в мире, см. Статью Оливера Сакса New York Times «Моя таблица Менделеева ».

Исчезающая ложка: и другие правдивые сказки о безумии, любви и истории мира из Периодической таблицы элементов

Купить

Сэм Кин увлекает своих читателей в живую и хаотичную игру по стихиям в The Disappearing Spoon.

Утраченные элементы: теневая сторона Периодической таблицы

Купить

Энтузиасты науки, заинтересованные в инсайдерском бейсболе, скрывающемся за элементами, никогда не попавшими в периодическую таблицу Менделеева, могут ознакомиться с хорошо исследованной книгой The Lost Elements Марко Фонтани, Мариаграции Коста и Мэри Вирджиния Орна.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

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


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

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

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

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

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


Что сохраняется в файле cookie?

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

Оставить комментарий