Периодический закон Менделеева, суть и история открытия
Периодический закон Дмитрия Ивановича Менделеева — один из фундаментальных законов природы, который увязывает зависимость свойств химических элементов и простых веществ с их атомными массами. В настоящее время закон уточнен, и зависимость свойств объясняется зарядом ядра атома.
Закон был открыт русским ученым в 1869-м году. Менделеев представил его научному сообществу в докладе съезду Русского химического общества (доклад был сделан другим ученым, так как Менделеев был вынужден срочно выехать по заданию Вольного экономического общества Петербурга). В этом же году вышел учебник «Основы химии», написанный Дмитрием Ивановичем для студентов. В нем ученый описал свойства популярных соединений, а также постарался дать логическую систематизацию химических элементов. Также в нем впервые была представлена таблица с периодически расположенными элементами, как графическая интерпретация периодического закона. Всее последующие годы Менделеев совершенствовал свою таблицу, например, добавил столбец инертных газов, которые были открыты спустя 25 лет.
| Алюминий гранулированный | Йод кристаллический | Сера молотая |
Научное сообщество далеко не сразу приняло идеи великого русского химика, даже в России. Но после того, как были открыты три новых элемента (галлий в 1875-м, скандий в 1879-м и германий в 1886-м годах), предсказанные и описанные Менделеевым в своем знаменитом докладе, периодический закон был признан.
Периодический закон Менделеева:- Является всеобщим законом природы.
- В таблицу, графически представляющую закон, включаются не только все известные элементы, но и те, которые открывают до сих пор.
- Все новые открытия не повлияли на актуальность закона и таблицы. Таблица совершенствуется и изменяется, но ее суть осталась неизменной.
- Позволил уточнить атомные веса и другие характеристики некоторых элементов, предсказать существование новых элементов.
- Химики получили надежную подсказку, как и где искать новые элементы.
Кроме этого, закон позволяет с высокой долей вероятности заранее определять свойства еще неоткрытых элементов. - Сыграл огромную роль в развитии неорганической химии в 19-м веке.
Кроме этого, закон позволяет с высокой долей вероятности заранее определять свойства еще неоткрытых элементов.Есть красивая легенда о том, что свою таблицу Менделеев увидел во сне, а утром проснулся и записал ее. На самом деле, это просто миф. Сам ученый много раз говорил, что созданию и совершенствованию периодической таблицы элементов он посвятил 20 лет своей жизни.
Все началось с того, что Дмитрий Иванович решил написать для студентов учебник по неорганической химии, в котором собирался систематизировать все известные на этот момент знания. И естественно, он опирался на достижения и открытия своих предшественников. Впервые внимание на взаимосвязь атомных весов и свойств элементов обратил немецкий химик Дёберейнер, который попытался разбить известные ему элементы на триады с похожими свойствами и весами, подчиняющимися определенному правилу. В каждой тройке средний элемент имел вес, близкий к среднему арифметическому двух крайних элементов.
Ученый смог таким образом образовать пять групп, например, Li–Na–K; Cl–Br–I. Но это были далеко не все известные элементы. К тому же, тройка элементов явно не исчерпывала список элементов с похожими свойствами. Попытки найти общую закономерность позже предпринимали немцы Гмелин и фон Петтенкофер, французы Ж. Дюма и де Шанкуртуа, англичане Ньюлендс и Одлинг. Дальше всех продвинулся немецкий ученый Мейер, который в 1864-м году составил таблицу, очень похожую на таблицу Менделеева, но она содержала лишь 28 элементов, в то время как было известно уже 63.
В отличие от своих предшественников Менделееву удалось составить таблицу, в которую вошли все известные элементы, расположенные по определенной системе. При этом, некоторые клетки он оставил незаполненными, примерно вычислив атомные веса некоторых элементов и описав их свойства. Кроме этого, русскому ученому хватило смелости и дальновидности заявить, что открытый им закон является всеобщим законом природы и назвал его «периодическим законом».
Сказав «а», он пошел дальше и исправил атомные веса элементов, которые не вписывались в таблицу. При более тщательной проверке, оказалось, что его исправления верны, а открытие описанных им гипотетических элементов стало окончательным подтверждением истинности нового закона: практика доказала справедливость теории.
физический смысл переодического закона и переодической таблицы менделеева
“Св-ва химических элементов, образованные ими простые и сложные тела, находятся в периодической зависисимости от значения их относительных атомных весов”.
Эту формулировку дал сам Д.И. Менделеев в 1869 году. Она означает, что все элементы расположены последовательно, т.е. по возрастанию их атомных масс, причём через определённые интервалы – периоды – свойства элементов повторяются: так, литий – аналог натрия; натрий – калия и т.д. Следует отметить, что они именно аналоги, их свойства не полностью тождественны! Атомная масса последовательно возрастает, но свойства меняются монотонно, т.
е. в периодах происходит постепенное нарастание неметаллических свойств, затем вновь следует металлы и опять происходит смена свойств простых веществ в периодах. Объяснить это Менделеев не мог, т.к. не было известно сложное строение атома.
В том же 1869 году Менделеев напечатал свою версию Периодической таблицы, которая является графическим отображением Периодического закона. Это был вариант длиннопериодной таблицы (18 групп и 7 периодов), мы же пользуемся сейчас короткопериодным форматом (8 групп и 7 периодов).
Структура периодической таблицы:
В таблице 7 периодов, причём каждый разбивается на ряды (термин “ряд” малоупотребителен, т.к. физического смысла не имеет):
– 1-3 периоды малые, т.к. состоят только из одного ряда;
– 4-5 (большие, состоят из двух рядов, всего в каждом по 18 элементов)
– 6-7 (сверхбольшие, также состоят из двух рядов, но включают 32 элемента, причем лантаноиды и актиноиды выносят под низ таблицы в отдельные два семейства).
Всего 10 периодов, около 113 элементов (известны новые элементы, которые идут после 110 дармштадтия – это рентгений 111, кеплерий 112, известен также 118 элемент, свойства которого мало изучены).
Номер периода тождественен числу энергетических уровней в электронной оболочке атома, т.е. это номер главного квантового числа. Иначе говоря, это энергия всех заполняющихся электронов на уровнях и подуровнях, так что по числу электронов определяется число элементов: например, 1 период – 2 элемента, 2 и 3 период – по 8 элементов и т.д.
В таблице также 8 групп, причём группа – это вертикальный ряд, объединяющий сходные по свойствам элементы. Это сходство достигается одинаковым строением внешнего энергетического уровня (у всех элементов одной группы равное число валентных электронов), но каждая группа делится на:
– главную (включает элементы только малых периодов и сходные с ними элементы больших периодов).
– побочную (включает только элементы больших периодов).
Номер группы также характеризует высшую степень окисления элемента и высшую валентность по кислороду.
Важность периодической таблицы
••• welcomia/iStock/GettyImages
Обновлено 26 апреля 2018 г.
Ванда Тибодо
Периодическая таблица — один из важнейших инструментов в истории химии. Он описывает атомные свойства каждого известного химического элемента в кратком формате, включая атомный номер, атомную массу и отношения между элементами. Элементы со сходными химическими свойствами расположены в столбцах периодической таблицы.
Идентификация
Периодическая таблица элементов описывает атомную структуру всех элементов, известных человечеству. Например, глядя на периодическую таблицу, человек может узнать, сколько электронов имеет элемент и сколько он весит. Каждый элемент имеет свой отдельный набор таких данных; нет двух одинаковых элементов.
Таким образом, если кто-то не уверен, какая у него материя, он может посмотреть на атомную структуру материала, сравнить ее с информацией в периодической таблице и идентифицировать материал, сопоставив его с элементом в таблице с теми же данными.
Семейства и периоды элементов
Элементы периодической таблицы сгруппированы в определенные семейства и периоды (вертикальные и горизонтальные ряды). Элементы каждой семьи или периода имеют сходные или разные характеристики. Таким образом, таблица является кратким справочником о том, какие элементы могут вести себя одинаково химически или какие могут иметь одинаковый вес или атомную структуру.
Эксперименты, основанные на свойствах
Информация, содержащаяся в периодической таблице (например, атомный вес и сходство элементов), позволяет ученым узнать, как элементы состоят из атомов и как они будут себя вести. Как только ученые поймут эти данные, они смогут применять их в экспериментах.
Эти эксперименты могут быть такими простыми, как объединение водорода и кислорода для получения воды, или они могут быть такими же драматичными, как создание водородной бомбы.
Классификация элементов
Таблица Менделеева может использоваться для идентификации материи, уже открытой человечеством. Однако, если обнаруживается новая материя, то атомную структуру новой материи можно сравнить с элементами в таблице, чтобы классифицировать новый материал. Ученые могут использовать данные в таблице, чтобы выяснить, как может вести себя новая материя или какие элементы, на которые новая материя может быть похожа, посредством этого сравнения.
Историческая перспектива
Ученые могут использовать информацию из периодической таблицы, чтобы узнать, когда на элементы каким-то образом воздействовали. Например, если ученые знают, что основная форма элемента имеет определенное число нейтронов, то они знают, что с элементом должно что-то произойти, если изотоп (атом с тем же числом протонов, но другим числом нейтронов) чем базовый элемент).
Они могут не знать точно, что вызвало образование изотопа, но они могут с уверенностью знать, что что-то действительно произошло. Это дает историческую перспективу.
Статьи по теме
Ссылки
- Как читать периодическую таблицу
- Периодическая таблица
- Периодическая таблица: введение в природные элементы
Об авторе , Миннесота. Она публиковалась как в печатных изданиях, так и в Интернет-изданиях и писала обо всем, от рыбалки нахлыстом до воспитания детей. В настоящее время она работает через свой бизнес-сайт, Takedictation.com, который работает по всему миру и приветствует новых клиентов.
Периодическая таблица — Рубен Меерман
«Периодическая таблица элементов — один из самых мощных икон науки: единственный документ, который отражает суть химии в элегантной схеме».
Профессор Эрик Шерри
Периодическая таблица: история и значение
Загрузки
Три разные версии самого важного научного открытия:
Single RowDownload
Все элементы в одной строке (с помощью этой версии Мистер Ян Стюарт обучает дошкольников)
Видео периодической таблицы
Щелкните миниатюры, чтобы воспроизвести видео, и нажмите «f» для просмотра в полноэкранном режиме.
Ян Стюарт учит детей атомам ABC 730
Калий (элемент 19)) в воде видео Школы естественных наук и математики Северной Каролины
Веб-сайты периодической таблицы
Королевского химического общества Интерактивная периодическая таблица Ноттингемский университет скачать бесплатно или купить большие форматы)
больше информации о периодической таблице
Периодическая таблица средней и длинной формы — это наиболее распространенный макет, который вы найдете в учебниках и на стенах лаборатории.
Этот формат наиболее эффективно заполняет пустое пространство на стандартной печатной странице. К сожалению, эта схема может сбивать учащихся с толку, если Причина перемещения «лантаноидов» и «актинидов» ниже основной таблицы никогда четко не объясняется.
Некоторые издатели помещают элемент 57 (лантан) и элемент 89 (актиний) внутрь основной таблицы. Сравните, например, Королевского химического общества с интерактивными периодическими таблицами Википедии.
Полная периодическая таблица помещает все элементы в единую таблицу без разрывов, тем самым сохраняя ожидаемую закономерность увеличения атомного номера при перемещении слева направо от элемента 56 (барий) и элемента 88 (радий).
Закрасив все металлы серым цветом, мы сразу заметим, что большинство элементов являются металлами. Мы также замечаем, что металлы «живут» в правой части периодической таблицы. Всего двадцать пять элементов — это неметаллы , и все они «живут» в левой части таблицы Менделеева.
Примечание 1: Некоторые учителя помещают водород выше фтора в правой части периодической таблицы. Другие помещают гелий над бериллием слева. Некоторые оставляют водород плавающим посередине, а некоторые авторы утверждают, что он выше углерода. В этой статье Владимира Петрушевского и Юлианы Цветкович, опубликованной в 2017 году под названием «Об истинном положении водорода в периодической таблице», представлено превосходное резюме различных аргументов в пользу альтернативных положений элемента номер 1 в периодической таблице.
Примечание 2: Положение элементов 21 (скандий) и 39 (иттрий) в настоящее время пересматривается рабочей группой Союза физической и прикладной химии (IUPAC) по «Составу группы 3 Периодической таблицы» под руководством профессор Эрик Шерри.
«Полоса элементов» — это просто список всех 118 элементов в одной строке. Этот макет, очевидно, не будет аккуратно помещаться на любой странице, но сделайте свой собственный, и вы сразу заметите, что периодическая таблица — это другой вид алфавита — это 