Tot ceea ce ne înconjoară în natură, fie că este vorba de obiecte spațiale, obiecte pământești obișnuite sau organisme vii, constă din substanțe. Există multe varietăți ale acestora. Chiar și în cele mai vechi timpuri, oamenii au observat că sunt capabili nu numai să-și schimbe starea fizică, ci și să se transforme în alte substanțe dotate cu proprietăți diferite față de cele originale. Dar oamenii nu au înțeles imediat legile conform cărora au loc astfel de transformări ale materiei. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să se identifice corect baza substanței și să se clasifice elementele existente în natură. Acest lucru a devenit posibil doar în mijlocul anului 19 secol odată cu descoperirea lege periodică. Istoria creării sale D.I. Mendeleievii au fost precedați de mulți ani de muncă, iar formarea acestui tip de cunoaștere a fost facilitată de experiența de secole a întregii omeniri.
Când au fost puse bazele chimiei?
Meșterii din antichitate au avut destul succes în turnare și topire diverse metale, cunoscând multe secrete ale transmutării lor. Ei și-au transmis cunoștințele și experiența urmașilor lor, care le-au folosit până în Evul Mediu. Se credea că este foarte posibil să se transforme metalele comune în metale valoroase, care, de fapt, a fost sarcina principală a chimiștilor până în secolul al XVI-lea. În esență, o astfel de idee conținea și ideile filozofice și mistice ale oamenilor de știință greci antici că toată materia este construită din anumite „elemente primare” care pot fi transformate unele în altele. În ciuda aparentei primitivități a acestei abordări, ea a jucat un rol în istoria descoperirii Legii Periodice.
Panacee și tinctură albă
În timp ce căutau principiul fundamental, alchimiștii au crezut ferm în existența a două substanțe fantastice. Una dintre ele a fost legendara piatră filosofală, numită și elixirul vieții sau panaceul. Se credea că un astfel de remediu nu era doar o modalitate sigură de a transforma mercurul, plumbul, argintul și alte substanțe în aur, ci a servit și ca un medicament universal miraculos care vindeca orice boală umană. Un alt element, numit tinctură albă, nu era atât de eficient, dar era înzestrat cu capacitatea de a transforma alte substanțe în argint.
Spunând fundalul descoperirii legii periodice, este imposibil să nu menționăm cunoștințele acumulate de alchimiști. Ei au personificat un exemplu de gândire simbolică. Reprezentanții acestei științe semi-mistice au creat un anumit model chimic al lumii și al proceselor care au loc în ea la nivel cosmic. Încercând să înțeleagă esența tuturor lucrurilor, ei au înregistrat în detaliu tehnici de laborator, echipamente și informații despre sticlăria chimică, cu mare scrupulozitate și diligență în a transmite experiența lor colegilor și descendenților.
Nevoia de clasificare
O cantitate semnificativă de informații despre o mare varietate de elemente chimice pentru secolul al 19-lea se acumulase destul de mult încât a dat naștere unei nevoi și dorințe firești a oamenilor de știință de a le sistematiza. Dar pentru a realiza o astfel de clasificare, au fost necesare date experimentale suplimentare, precum și cunoștințe nu mistice, ci reale despre structura substanțelor și esența bazei structurii materiei, care nu exista încă. În plus, informațiile disponibile despre semnificația maselor atomice ale elementelor chimice cunoscute la acel moment, pe baza cărora s-a efectuat sistematizarea, nu erau deosebit de exacte.
Dar încercările de clasificare în rândul oamenilor de știință naturii au fost făcute în mod repetat cu mult înainte de înțelegerea adevăratei esențe a lucrurilor, care formează acum baza științei moderne. Și mulți oameni de știință au lucrat în această direcție. În descrierea pe scurt a condițiilor preliminare pentru descoperirea legii periodice a lui Mendeleev, merită menționate exemple de astfel de combinații de elemente.
Triade
Oamenii de știință din acele vremuri au simțit că proprietățile prezentate de o mare varietate de substanțe depindeau, fără îndoială, de mărimea maselor lor atomice. Dându-și seama de acest lucru, chimistul german Johann Döbereiner și-a propus propriul sistem de clasificare a elementelor care stau la baza materiei. Acest lucru s-a întâmplat în 1829. Și acest eveniment a reprezentat un progres destul de serios în știință pentru acea perioadă a dezvoltării sale, precum și o etapă importantă în istoria descoperirii legii periodice. Döbereiner a unit elemente cunoscute în comunități, dându-le numele de „triada”. De sistem existentîn acest caz, masa elementelor cele mai exterioare s-a dovedit a fi egală cu media sumei maselor atomice ale membrului grupului care a fost situat între ele.
Încercările de extindere a granițelor triadelor
Au existat destule deficiențe în sistemul Döbereiner menționat. De exemplu, în lanțul de bariu, stronțiu și calciu nu a existat magneziu, similar ca structură și proprietăți. Și în comunitatea de teluriu, seleniu și sulf nu era suficient oxigen. De asemenea, multe alte substanțe similare nu au putut fi clasificate în funcție de sistemul triadei.
Mulți alți chimiști au încercat să dezvolte aceste idei. În special, omul de știință german Leopold Gmelin a căutat să extindă cadrul „strâns”, extinzând grupurile de elemente clasificate, distribuându-le în ordinea greutăților echivalente și a electronegativității elementelor. Structurile sale au format nu numai triade, ci și tetrade și pentade, dar chimistul german nu a reușit niciodată să înțeleagă esența legii periodice.
Spiral de Chancourtois
O schemă și mai complexă de construcție a elementelor a fost inventată de Alexandre de Chancourtois. Le-a așezat pe un plan rulat într-un cilindru, distribuându-le vertical cu o înclinare de 45° în ordinea creșterii maselor atomice. După cum era de așteptat, substanțele cu proprietăți similare ar fi trebuit să fie situate de-a lungul unor linii paralele cu axa unei figuri geometrice volumetrice date.
Dar, în realitate, o clasificare ideală nu a funcționat, deoarece uneori elemente complet nelegate au căzut într-o singură verticală. De exemplu, alături de metalele alcaline, manganul s-a dovedit a avea un comportament chimic complet diferit. Și aceeași „companie” includea sulful, oxigenul și elementul titan, care nu este deloc asemănător cu acestea. O schemă similară și-a adus însă contribuția, luându-și locul în istoria descoperirii legii periodice.
Alte încercări de a crea clasificări
În urma celor descrise, John Newlands și-a propus propriul sistem de clasificare, observând că fiecare al optulea membru al seriei rezultate prezintă similitudini în proprietățile elementelor dispuse în conformitate cu creșterea masei atomice. Omului de știință i-a trecut prin cap să compare modelul descoperit cu structura aranjamentului octavelor muzicale. În același timp, a atribuit fiecărui element propriul număr de serie, aranjandu-le în rânduri orizontale. Dar o astfel de schemă din nou nu s-a dovedit a fi ideală și a fost evaluată foarte sceptic în cercurile științifice.
Din 1964 până în 1970 tabele de organizare a elementelor chimice au fost create și de Odling și Meyer. Dar astfel de încercări au avut din nou dezavantajele lor. Toate acestea s-au întâmplat în ajunul descoperirii de către Mendeleev a legii periodice. Și unele lucrări cu încercări imperfecte de clasificare au fost publicate chiar și după ce tabelul pe care îl folosim până astăzi a fost prezentat lumii.
Biografia lui Mendeleev
Genialul om de știință rus s-a născut în orașul Tobolsk în 1834 în familia unui director de gimnaziu. Pe lângă el, în casă mai erau șaisprezece frați și surori. Nelipsat de atenție, fiind cel mai mic dintre copii, Dmitri Ivanovici a uimit pe toată lumea de la o vârstă foarte fragedă cu abilitățile sale extraordinare. Părinții lui, în ciuda dificultăților, au încercat să-i dea tot ce este mai bun educație mai bună. Astfel, Mendeleev a absolvit mai întâi un gimnaziu din Tobolsk și apoi Institutul Pedagogic din capitală, menținând în același timp un interes profund pentru știință în suflet. Și nu numai la chimie, ci și la fizică, meteorologie, geologie, tehnologie, fabricarea instrumentelor, aeronautică și altele.
Curând Mendeleev și-a susținut disertația și a devenit profesor asociat la Universitatea din Sankt Petersburg, unde a ținut prelegeri despre chimia organică. În 1865, el a prezentat colegilor săi teza de doctorat pe tema „Despre combinația alcoolului cu apă”. Anul în care a fost descoperită legea periodică a fost 1969. Dar această realizare a fost precedată de 14 ani de muncă grea.
Despre marea descoperire
Luând în considerare erorile, inexactitățile, precum și experiența pozitivă a colegilor săi, Dmitri Ivanovici a reușit să sistematizeze elementele chimice în cel mai convenabil mod. El a observat, de asemenea, dependența periodică a proprietăților compușilor și substanțe simple, formele lor din valoarea maselor atomice, așa cum se precizează în formularea legii periodice dată de Mendeleev.
Dar astfel de idei progresiste, din păcate, nu au găsit imediat un răspuns în inimile nici măcar oamenilor de știință ruși, care au acceptat această inovație foarte precaut. Și printre figurile științei străine, în special în Anglia și Germania, legea lui Mendeleev și-a găsit cei mai înflăcărați oponenți. Dar foarte curând situația s-a schimbat. Care a fost motivul? Curajul strălucit al marelui om de știință rus, ceva timp mai târziu, a apărut lumii ca dovadă a abilității sale strălucite de previziune științifică.
Elemente noi în chimie
Descoperirea legii și structurii periodice tabelul periodic, creat de el, a permis nu numai sistematizarea substanțelor, ci și să facă o serie de predicții despre prezența în natură a multor elemente necunoscute la acea vreme. De aceea, Mendeleev a reușit să pună în practică ceea ce alți oameni de știință nu au fost în stare să facă înaintea lui.
Au trecut doar cinci ani, iar presupunerile au început să se confirme. Francezul Lecoq de Boisbaudran a descoperit un nou metal, pe care l-a numit galiu. Proprietățile sale s-au dovedit a fi foarte asemănătoare cu eka-aluminiu prezis de Mendeleev în teorie. După ce au aflat despre asta, reprezentanții lumii științifice din acele vremuri au fost uimiți. Dar asta e tot fapte uimitoare nu terminat deloc. Apoi suedezul Nilsson a descoperit scandiul, al cărui analog ipotetic s-a dovedit a fi ekabor. Iar geamănul de eca-siliciu a fost germaniul, descoperit de Winkler. De atunci, legea lui Mendeleev a început să se impună și să câștige din ce în ce mai mulți susținători noi.
Fapte noi de previziune strălucită
Creatorul a fost atât de purtat de frumusețea ideii sale, încât și-a luat asupra sa să facă niște presupuneri, a căror validitate a fost ulterior confirmată în mod strălucit de experiența practică. descoperiri științifice. De exemplu, Mendeleev a aranjat unele substanțe în tabelul său deloc în concordanță cu creșterea maselor atomice. El a prevăzut că periodicitatea într-un sens mai profund se observă nu numai în legătură cu creșterea greutății atomice a elementelor, ci și dintr-un alt motiv. Marele om de știință a ghicit că masa unui element depinde de cantitatea de particule mai elementare din structura sa.
Astfel, legea periodică a determinat într-un fel reprezentanții științei să se gândească la componentele atomului. Iar oamenii de știință din secolul al XX-lea care urmează să vină - secolul descoperirilor grandioase - au fost în mod repetat convinși că proprietățile elementelor depind de mărimea sarcinilor nucleelor atomice și de structura carcasei sale electronice.
Drept periodic și modernitate
Tabelul periodic, deși a rămas neschimbat în miezul său, a fost ulterior completat și modificat de multe ori. A format așa-numitul grup zero de elemente, care include gaze inerte. Problema amplasării elementelor pământurilor rare a fost și ea rezolvată cu succes. Dar, în ciuda adăugărilor, semnificația descoperirii legii periodice a lui Mendeleev în versiunea sa originală este destul de greu de supraestimat.
Mai târziu, odată cu fenomenul radioactivității, au fost pe deplin înțelese motivele succesului unei astfel de sistematizări, precum și periodicitatea proprietăților elementelor diferitelor substanțe. Curând, izotopii elementelor radioactive și-au găsit locul în acest tabel. Baza clasificării numeroșilor membri ai celulei a fost numărul atomic. Și la mijlocul secolului al XX-lea, succesiunea de aranjare a elementelor în tabel a fost în cele din urmă justificată, în funcție de umplerea orbitalilor atomilor cu electroni care se mișcă cu o viteză enormă în jurul nucleului.
30.09.2015
Există destul de multe descoperiri în istoria lumii, datorită cărora știința a atins un nou nivel de dezvoltare, făcând o altă revoluție în cunoașterea ei. Aceste realizări revoluționare au schimbat complet sau parțial atitudinea față de rezolvarea problemelor atribuite și au forțat, de asemenea, o dezvăluire mai extinsă a punctului de vedere științific asupra a ceea ce se întâmpla.
Data deschiderii legii periodice se consideră a fi 1896. În legea sa, D.I. Mendeleev ne obligă să privim aranjarea elementelor într-un sistem diferit, demonstrând că proprietățile elementelor, formele lor, proprietățile compușilor acestor elemente, proprietățile substanțelor pe care le formează, fie ele simple sau complexe, depind de masa atomică. Aproape imediat și-a publicat prima carte, „Fundamentals of Chemistry”, care includea și un tabel periodic.
Existau multe premise pentru lege; ea nu a apărut din senin; o mulțime de muncă a diverșilor oameni de știință a fost implicată în apariția ei. Dezvoltarea chimiei la începutul secolului al XIX-lea a cauzat multe dificultăți, deoarece unele elemente nu fuseseră încă descoperite, iar masele atomice ale substanțelor deja cunoscute erau incorecte. Primele decenii ale acestui secol au fost marcate de astfel de descoperiri ale legilor de bază ale chimiei, acestea includ legile proporțiilor și volumelor, Dulong și Petit și altele.
Aceste descoperiri au devenit baza pentru dezvoltarea diferitelor studii experimentale. Dar totuși, cele mai multe dintre neînțelegerile dintre învățături au dat naștere la confuzie în definirea greutăților atomice, din cauza căreia apa, de exemplu, la acea vreme era reprezentată de 4 formule. Pentru a rezolva disputele, s-a decis convocarea unui Congres, la care au fost invitați chimiști celebri. A avut loc în 1860, când Canizzaro a citit un raport despre teoria atomo-moleculară. De asemenea, oamenii de știință au reușit să ajungă la unitate în conceptele de atom, moleculă și echivalent.
Tabelul substanțelor simple, pe care Lavoisier l-a propus încă din 1787, era format din doar 35 de elemente, iar la sfârșitul secolului al XIX-lea numărul acestora era deja de 63. Mulți oameni de știință au încercat, de asemenea, să găsească relația dintre proprietățile elementelor pentru a mai calculați corect greutatea atomică. În această direcție mare succes Acest lucru a fost realizat de chimistul Döbereiner, care a dezvoltat legea triadelor. J.B. Dumas și M.I. Pettenekofer a fost descoperit cu succes serie omoloagă, exprimând și ipoteze despre corectitudinea relațiilor dintre greutățile atomice.
În timp ce unii calculau greutatea atomilor, alții încercau să organizeze sistemul periodic. Chimistul Odling propune un tabel de 57 de elemente împărțit în 17 grupe, iar apoi chimistul de Chancourt încearcă să înfățișeze totul într-o formulă geometrică. Odată cu sistemul lui cu șuruburi, apare și masa lui Newlands. În plus, printre cercetători este de remarcat Meyer, care în 1864 a publicat o carte cu un tabel format din 44 de elemente. După D.I. Mendeleev și-a publicat Legea și sistemul periodic, chimistul Maillet a susținut multă vreme prioritatea sa în descoperire.
Toate aceste premise au stat la baza descoperirii; Mendeleev însuși, la câteva decenii după descoperirea sa, a spus că se gândește la sistem de aproape 20 de ani. Toate concluziile și prevederile principale ale legii au fost făcute de el în lucrările sale până la sfârșitul anului 1871. El a stabilit că valorile numerice ale maselor atomice sunt într-un anumit model, iar proprietățile elementelor sunt doar date intermediare care depind de două elemente învecinate deasupra și dedesubt și simultan de două elemente ale perioadei din dreapta și din stânga.
Ulterior, D.I. Mendeleev a trebuit să-și demonstreze descoperirea timp de mai bine de un an. Recunoașterea sa a venit abia mai târziu, când germaniul, scandiul și galiul au fost descoperite cu succes. Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, majoritatea oamenilor de știință au recunoscut această lege ca fiind una dintre principalele legi ale naturii. De-a lungul timpului, la începutul secolului al XX-lea, tabelul periodic a suferit modificări minore, s-a format un grup zero cu gaze inerte, iar metalele pământurilor rare au fost localizate într-o singură celulă.
Descoperirea legii periodice [VIDEO]
Eseu
„Istoria descoperirii și confirmării legii periodice de către D.I. Mendeleev"
Sankt Petersburg 2007
Introducere
Dreptul periodic D.I. Mendeleev este o lege fundamentală care stabilește o modificare periodică a proprietăților elementelor chimice în funcție de creșterea sarcinilor nucleelor atomilor lor. Deschis de D.I. Mendeleev în februarie 1869. Când se compară proprietățile tuturor elementelor cunoscute la acel moment și valorile maselor lor atomice (greutăți). Mendeleev a folosit pentru prima dată termenul „lege periodică” în noiembrie 1870, iar în octombrie 1871 a dat formularea finală a Legii periodice: „... proprietățile elementelor și, prin urmare, proprietățile corpurilor simple și complexe pe care le formează, sunt periodic dependente de greutatea lor atomică.” Expresia grafică (tabulară) a legii periodice este sistemul periodic de elemente dezvoltat de Mendeleev.
1. Încercările altor oameni de știință de a deriva legea periodică
Sistemul periodic sau clasificarea periodică a elementelor a fost de mare importanță pentru dezvoltare Chimie anorganicăîn a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Această semnificație este în prezent colosală, deoarece sistemul însuși, ca urmare a studierii problemelor structurii materiei, a dobândit treptat un grad de raționalitate care nu putea fi atins prin cunoașterea doar a greutăților atomice. Tranziția de la regularitatea empirică la drept este scopul ultim al oricărei teorii științifice.
Căutarea bazei clasificării naturale a elementelor chimice și sistematizarea lor a început cu mult înainte de descoperirea Legii Periodice. Dificultățile cu care se confruntă oamenii de știință natural care au lucrat primii în acest domeniu au fost cauzate de lipsa datelor experimentale: în începutul XIX V. numărul de elemente chimice cunoscute era încă prea mic, iar valorile acceptate ale maselor atomice ale multor elemente erau inexacte.
În afară de încercările lui Lavoisier și ale școlii sale de a clasifica elementele pe baza criteriului analogiei în comportamentul chimic, prima încercare de clasificare periodică a elementelor îi aparține lui Döbereiner.
Triadele Döbereiner și primele sisteme de elemente
În 1829, chimistul german I. Döbereiner a încercat să sistematizeze elementele. El a observat că unele elemente cu proprietăți similare pot fi combinate în grupuri de trei, pe care le-a numit triade: Li–Na–K; Ca–Sr–Ba; S–Se–Te; P–As–Sb; Cl–Br–I.
Esența propusului legea triadelor Döbereiner a spus că masa atomică a elementului mijlociu al triadei era aproape de jumătate din suma (media aritmetică) a maselor atomice ale celor două elemente extreme ale triadei. Deși Döbereiner, în mod natural, nu a reușit să despartă toate elementele cunoscute în triade, legea triadelor a indicat clar existența unei relații între masa atomică și proprietățile elementelor și compușilor acestora. Toate încercările ulterioare de sistematizare s-au bazat pe plasarea elementelor în conformitate cu masele lor atomice.
Ideile lui Döbereiner au fost dezvoltate de L. Gmelin, care a arătat că relația dintre proprietățile elementelor și masele lor atomice este mult mai complexă decât triadele. În 1843, Gmelin a publicat un tabel în care elementele similare din punct de vedere chimic erau aranjate în grupuri, în ordinea creșterii greutăților de legătură (echivalente). Elementele erau compuse din triade, precum și din tetrade și pentade (grupe de patru și cinci elemente), iar electronegativitatea elementelor din tabel s-a schimbat fără probleme de sus în jos.
În anii 1850 M. von Pettenkofer și J. Dumas au propus așa-numitul. sisteme diferențiale, care vizează identificarea modelelor generale ale modificărilor în greutatea atomică a elementelor, care au fost dezvoltate în detaliu de chimiștii germani A. Strecker și G. Chermak.
La începutul anilor 60 ai secolului al XIX-lea. au apărut câteva lucrări care au precedat imediat Legea periodică.
Spiral de Chancourtois
A. de Chancourtois a aranjat toate elementele chimice cunoscute la acel moment într-o singură secvență de mase atomice crescătoare și a aplicat seria rezultată pe suprafața cilindrului de-a lungul unei linii ce emana de la baza acestuia la un unghi de 45° față de planul cilindrului. bază (așa-numita spirală de pământ). La desfășurarea suprafeței cilindrului, s-a dovedit că pe linii verticale paralele cu axa cilindrului, existau elemente chimice cu proprietăți similare. Deci, litiu, sodiu, potasiu au căzut pe o singură verticală; beriliu, magneziu, calciu; oxigen, sulf, seleniu, telur etc. Dezavantajul spiralei de Chancourtois a fost faptul că pe aceeași linie cu cei apropiați în felul său natura chimica Elementele s-au dovedit a fi, de asemenea, elemente cu un comportament chimic complet diferit. Manganul a intrat în grupul de metale alcaline, iar titanul, care nu avea nimic în comun cu acestea, a intrat în grupul de oxigen și sulf.
masa Newlands
Omul de știință englez J. Newlands a publicat în 1864 un tabel cu elemente care reflectă propunerea sa legea octavelor. Newlands a arătat că într-o serie de elemente aranjate în ordinea creșterii greutăților atomice, proprietățile celui de-al optulea element sunt similare cu proprietățile primului. Newlands a încercat să dea acestei dependențe, care apare de fapt pentru elementele ușoare, un caracter universal. În tabelul său, elemente similare erau amplasate în rânduri orizontale, dar în același rând erau adesea elemente complet diferite în proprietăți. În plus, Newlands a fost nevoit să plaseze două elemente în unele celule; în sfârșit, tabelul nu conținea locuri libere; Drept urmare, legea octavelor a fost acceptată cu scepticism extrem.
Mesele Odling și Meyer
În același 1864, a apărut primul tabel al chimistului german L. Meyer; cuprindea 28 de elemente, dispuse în șase coloane în funcție de valențele lor. Meyer a limitat în mod deliberat numărul de elemente din tabel pentru a sublinia schimbarea regulată (similară cu triadele lui Döbereiner) a masei atomice în serii de elemente similare.
În 1870, Meyer a publicat o lucrare care conține un nou tabel intitulat „Natura elementelor ca funcție a greutății lor atomice”, constând din nouă coloane verticale. Elemente similare au fost amplasate în rândurile orizontale ale tabelului; Meyer a lăsat câteva celule goale. Tabelul a fost însoțit de un grafic al dependenței volumului atomic al unui element de greutatea atomică, care are o formă caracteristică de dinte de ferăstrău, ilustrând perfect termenul de „periodicitate”, propus deja la acea vreme de Mendeleev.
2. Ce s-a făcut înainte de ziua marii descoperiri
Condițiile prealabile pentru descoperirea legii periodice ar trebui căutate în cartea lui D.I. Mendeleev (denumit în continuare D.I.) „Fundamentals of Chemistry”. Primele capitole din partea a 2-a a acestei cărți de D.I. a scris la începutul anului 1869. Capitolul 1 a fost dedicat sodiului, al 2-lea - analogilor săi, al 3-lea - capacității de căldură, al 4-lea - metalelor alcalino-pământoase. Până în ziua în care legea periodică a fost descoperită (17 februarie 1869), probabil că deja a subliniat problema relației dintre elementele polare-opuse precum metalele alcaline și halogenurile, care erau apropiate unele de altele în ceea ce privește atomicitatea lor (valența). ), precum și întrebarea privind relația dintre metalele alcaline în sine în ceea ce privește greutățile lor atomice. De asemenea, s-a apropiat de problema reunirii și compararii a două grupuri de elemente polare-opuse în funcție de greutățile atomice ale membrilor lor, ceea ce însemna deja abandonarea principiului distribuirii elementelor în funcție de atomicitatea lor și trecerea la principiul lor. distribuție în funcție de greutatea atomică. Această tranziție nu a fost o pregătire pentru descoperirea legii periodice, ci începutul descoperirii în sine
Până la începutul anului 1869, o parte semnificativă a elementelor a fost combinată în grupuri și familii naturale separate, bazate pe proprietăți chimice comune; Odată cu aceasta, o altă parte a acestora au fost împrăștiate, izolate elemente individuale, care nu au fost unite în grupuri speciale. Următoarele au fost considerate ferm stabilite:
– un grup de metale alcaline – litiu, sodiu, potasiu, rubidiu și cesiu;
– un grup de metale alcalino-pământoase – calciu, stronțiu și bariu;
– grupa oxigenului – oxigen, sulf, seleniu și teluriu;
– grupa azotului – azot, fosfor, arsen și antimoniu. În plus, aici a fost adăugat adesea bismut, iar vanadiul a fost considerat un analog incomplet al azotului și arsenului;
– grupa de carbon – carbonul, siliciul și staniul, iar titanul și zirconiul au fost considerate analogi incompleti ai siliciului și staniului;
– un grup de halogeni (halogeni) – fluor, clor, brom și iod;
– grup de cupru – cupru și argint;
– grupa de zinc – zinc și cadmiu
– familia fierului – fier, cobalt, nichel, mangan și crom;
– familia metalelor de platină – platină, osmiu, iridiu, paladiu, ruteniu și rodiu.
Situația a fost mai complicată cu elemente care puteau fi clasificate în diferite grupuri sau familii:
– plumb, mercur, magneziu, aur, bor, hidrogen, aluminiu, taliu, molibden, wolfram.
În plus, au fost cunoscute o serie de elemente ale căror proprietăți nu au fost încă studiate suficient:
– familia elementelor pământurilor rare – ytriu, erbiu, ceriu, lantan și didimiu;
– niobiu și tantal;
– beriliu;
3. Ziua marii descoperiri
DI. a fost un om de știință foarte versatil. Era foarte interesat de întrebări de multă vreme şi Agricultură. A participat îndeaproape la activitățile lui Volny societate economică la Sankt Petersburg (VEO), al cărui membru a fost. VEO a organizat producția de brânzeturi artel într-un număr de provincii din nord. Unul dintre inițiatorii acestei inițiative a fost N.V. Vereșchagin. La sfârşitul anului 1868, adică. în timp ce D.I. a terminat problema. 2 din cartea sa, Vereshchagin a apelat la VEO cu o cerere de a trimite unul dintre membrii Societății pentru a inspecta activitatea fabricilor de brânzeturi artel la fața locului. Consimțământul pentru acest tip de călătorie a fost exprimat de D.I. În decembrie 1868, a examinat o serie de fabrici de brânză artel din provincia Tver. A fost nevoie de o călătorie suplimentară de afaceri pentru a finaliza examenul. Plecarea era programată tocmai pentru 17 februarie 1869.
Dacă D.I. ar fi putut ști dinainte că exact pe 17 februarie se va angaja în noi cercetări chimice și că prelucrarea ulterioară a rezultatelor i-ar lua atât de mult timp, este puțin probabil ca cu 2 zile înainte de deschidere să fi primit un certificat de concediu de la universitate unde a lucrat pentru a călători într-un număr de provincii, începând cu 17 februarie 1869
Să vedem cum a decurs ziua de 17 februarie și ce evenimente din viață și muncă au umplut-o. În legătură cu aceste evenimente, D.I. nu a putut să meargă la timp la fabricile de brânzeturi și a fost nevoit să rămână la Sankt Petersburg până la începutul lunii martie. În tot acest timp a fost ocupat să completeze și să prelucreze legea periodică și publicarea ei inițială sub forma unui tabel de elemente.
Pentru a analiza mai bine cum a decurs descoperirea, să evidențiem câteva etape prin care a trecut în această zi:
1) etapa inițială, când D.I. a găsit un nou principiu pentru distribuirea elementelor, făcând calcule pe scrisoarea pe care tocmai o primise de la Hodnev;
2) etapa întocmirii primelor două schițe incomplete ale părții principale a viitorului sistem de elemente;
3) etapa de compilare a cardurilor de elemente pentru „solitaire chimic”;
4) etapa decisivă - întocmirea unui proiect complet al întregului sistem;
5) etapa finală - rescrierea sistemului de elemente nou descoperit în vederea publicării lui în tipar.
În ziua plecării D.I. a primit o scrisoare semnată de secretarul VEO A.I. Hodneva. D.I., potrivit contemporanilor, folosea adesea reversul literelor pentru cercetările sale științifice. Și din moment ce era constant bântuit de gândul de a găsi un model general de proprietăți ale elementelor, nu este surprinzător că, după ce a primit scrisoarea, a început să facă schițe ale viitorului sistem de elemente pe ea.
DI. a comparat nu elemente individuale, ci grupuri de elemente cu proprietăți similare. El a început prin a compara grupul de metale alcaline și halogenuri. Apoi am petrecut mult timp căutând o tranziție de la metale alcaline la metale alcalino-pământoase. El a presupus că între ei ar trebui să fie așa-zisa. metale de „tranziție” (Cu, Ag, Hg), iar apoi au plasat în continuare metalele alcalino-pământoase după metalele alcaline, ocolindu-le pe cele de tranziție.
Au urmat două tablete incomplete ale elementelor, compilate pe o singură coală de hârtie, în care D.I. a continuat să alcătuiască variante ale viitorului tabel din grupuri de elemente și elemente individuale neincluse în grupuri.
Pasul decisiv spre descoperirea legii periodice a fost ca D.I. a încercat să compare greutățile atomice ale grupurilor diferite elemente. Inițial D.I. destinat să-și construiască sistemul pe baza principiului atomicității (valenței) elementelor. Cu toate acestea, a trecut apoi la principiul distribuției bazat pe masa atomică a elementelor. Cu toate acestea, principiul atomicității nu a fost eliminat, ci a fost aplicat împreună cu noul principiu. Astfel, Mendeleev și-a construit grupurile bazate nu numai pe proprietățile chimice comune ale elementelor, ci și pe baza valenței lor identice. Și la compilarea perioadelor viitoare ale tabelului, el a observat o schimbare naturală a valenței de la 1 la 4 când trece de la Li la C și apoi din nou la 1 când trece la F.
La alcătuirea tabelului incomplet incomplet de elemente pentru D.I. a devenit clar că doar prima fusese rezolvată, departe de a fi cea mai mare sarcină dificilă– plasarea elementelor deja bine studiate în partea centrală a viitorului tabel. Cea mai complexă și mai dificilă parte a sarcinii era în fața plasării elementelor la periferia sistemului în curs de dezvoltare.
Ca urmare a întocmirii schițelor a două tabele incomplete de elemente pe o foaie separată de hârtie, a fost dezvăluită imperfecțiunea metodei utilizate pentru a dezvolta un tabel complet de elemente, care trebuia să acopere toate elementele. Dacă poziția unuia sau altuia este neclară, acest element ar trebui mutat de mai multe ori dintr-un loc în altul; atunci tabelul ar fi umplut cu ștergeri și modificări, ceea ce nu ar face posibilă navigarea rapidă atunci când plasați elemente noi. A fost necesar să găsim o metodă mai flexibilă, mai mobilă, care să ne permită să vedem în orice moment imaginea distribuției elementelor ca în forma sa pură, neascunsă de transferurile, corecțiile și ștergerile anterioare. D. Am găsit această tehnică în cartonașe cu elemente scrise pe ele. Astfel de carduri ar putea fi rearanjate cu ușurință, având în fața ochilor imaginea de ansamblu a distribuției elementelor realizată în acest moment. În același timp, a fost posibilă revizuirea cardurilor acelor elemente care nu au fost încă incluse în tabel în orice moment. Așa a apărut o tehnică prin care A.E. Fersman a numit-o foarte potrivit „solitaire”.
Toate cele 63 de cărți ale D.I. împărțite în patru categorii în funcție de prevalența și cunoștințele lor. Categoria 1 cuprinde 14 elemente care sunt omniprezente și constituie principalul material al corpurilor vizibile: Al, C, Ca, Cl, Fe, H, K, Mg, N, Na, O, P, S, Si. Datorită prevalenței lor, aceste elemente ar fi trebuit să fie printre cele care au fost bine cercetate. Categoria a 2-a include elementele (21) care se găsesc sub formă liberă sau sub formă de compuși, deși nu sunt distribuite peste tot sau se găsesc în cantități mici: Ag, As, Au, B, Ba, Bi, Br, Co, Cr , Cu , F, Hg, I, Mn, Ni, Pb, Pt, Sb, Sn, Sr, Zn. Aceste elemente ar fi trebuit să fie, de asemenea, printre cele care au fost bine studiate. Categoria 3 a inclus 18 elemente rare, dar bine studiate: Be, Ce, Cd, Cs, In, Ir, Li, Mo, Os, Pd, Rb, Se, Te, Tl, Ur, Wo, Y. B 4 Prima categorie a inclus 10 elemente rare și puțin studiate: Di, Er, La, Nb, Rh, Ru, Ta, Th, Va, Zr. Ulterior, D.I. ar putea face unele permutări de elemente între primele trei categorii și ultima categorie. Când cărțile tuturor celor 63 de elemente au fost gata, D.I. fără a recurge încă la „solitaire chimic”, el a stabilit procedura de includere a categoriilor individuale de elemente în viitorul său sistem. Dar, deoarece toate elementele erau acum descrise pe cărți, se poate presupune că împărțirea lor în diferite categorii a fost exprimată în împărțirea cărților în mai multe grămezi. Probabil, în primul rând, ar fi trebuit incluse în tabel elementele cele mai studiate și cele ale căror legături au fost clarificate indiscutabil în etapa anterioară a descoperirii legii periodice. La determinarea ordinii în care elementele au fost incluse în tabel, semnul abundenței nu a fost semnificativ, în timp ce greutatea atomică a căpătat o importanță decisivă. Elementele mai ușoare au fost introduse în tabel mai întâi, apoi elementele mai grele. Prima grămadă este elementele cele mai studiate; următoarele două grămezi sunt elemente mai puțin studiate; dintre acestea, al doilea este „ușor”, al treilea este elemente „grele”; al patrulea este elemente slab studiate. După ce a împărțit cărțile tuturor elementelor în teancuri, D.I. Aceasta a determinat succesiunea generală pentru compilarea tabelului de elemente.
În momentul în care a fost jucat jocul de solitaire, descoperirea legii periodice intrase în faza sa decisivă. Rolul determinant al greutății atomice în compararea grupurilor de elemente diferite a fost pe deplin clarificat. Partea centrală viitorul sistem de elemente s-a format în nucleul său. „Numai” rămâne un singur lucru: să dovedească caracterul universal al principiului, care a fost deja dovedit în aplicarea sa la partea centrală a tabelului. Dar acest „numai” a constituit principala, încă insurmontabilă dificultate în crearea sistemului periodic de elemente.
La finalizarea construcției tabelului său de elemente, D.I. a continuat să folosească aceeași tehnică de comparare a grupurilor de elemente diferite, cu ajutorul cărora a început să construiască acest tabel în primele înregistrări făcute pe scrisoarea lui Hodnev și în ambele tăblițe incomplete. Astfel, prin prezentarea fișelor de elemente pe baza informațiilor existente s-a descoperit legea periodică.
Când a fost descoperită legea periodică și a fost alcătuit sistemul de elemente în prima sa versiune, a rămas să oficializeze rezultatul obținut sub forma unui tabel alb, conform căruia alți oameni de știință se puteau familiariza cu descoperirea făcută de D.I. La rescrierea tabelului, D.I. a făcut următoarele modificări: elementele din acesta au fost aranjate nu în ordine descrescătoare, ci în ordinea crescătoare a greutăților atomice, i.e. elementele mai grele erau semnate sub altele mai uşoare, iar în acele locuri în care erau goluri şi unde se puteau presupune elemente necunoscute, D.I. a pus un semn de întrebare și a calculat greutățile atomice.
După ce a depus manuscrisul „O experiență a unui sistem de elemente” la tipografie pentru tipărire, D.I. Nu puteam pleca din Sankt Petersburg la fabrica de brânză până nu ajungeau dovezile. Recrutarea a durat timp, iar acesta era timpul lui D.I. folosit pentru a rezuma și a procesa descoperirea pe care a făcut-o sub forma unui articol, prezentând în el ceea ce era conținut în „Experiența unui sistem de elemente”. La momentul redactării acestui articol, D.I. a compilat deja multe versiuni diferite ale sistemului de elemente bazate pe greutatea lor atomică. El și-a intitulat articolul „Relația proprietăților cu greutatea atomică a elementelor”
În articolul său D.I. a scris: „Convins de tabelul anterior că greutatea atomică a elementelor poate servi drept suport pentru sistemul lor, am aranjat inițial elementele în ordine continuă în funcție de mărimea greutății atomice și am observat imediat că au existat unele întreruperi în serie de elemente astfel plasate.” Analizând aceasta și alte afirmații ale D.I., putem concluziona că D.I. și-a compilat mai întâi „Experiența unui sistem de elemente” (prin compararea grupurilor de elemente), apoi s-a convins că greutatea atomică ar putea fi baza unui sistem de elemente. După acest D.I. a început cercetările suplimentare asupra tiparului descoperit de el și a început această cercetare ulterioară prin aranjarea tuturor elementelor într-o serie continuă în ordinea crescătoare a greutăților lor atomice. Aceasta infirmă opinia unor chimiști că la început D.I. a alcătuit o serie generală de elemente în funcție de greutatea lor atomică și abia după aceea a observat periodicitatea modificării proprietăților; apoi a împărțit seria generală în perioade și și-a compilat „Experiența unui sistem de elemente” din aceste segmente. Întregul conținut al articolului indică incontestabil că în acest articol D.I. a reflectat, generalizat și rezumat calea pe care a urmat-o la 17 februarie 1869 la crearea tabelului periodic al elementelor.
4. După ziua marii descoperiri
În martie 1869, imediat după terminarea articolului „Relația proprietăților cu greutatea atomică a elementelor” D.I. a mers la fabricile de brânză artel. În ajunul plecării sale, 1 martie 1869, a trimis o foaie tipărită cu „Experiența sistemului de elemente” către mulți chimiști. Pe 6 martie, la o reuniune a Societății Ruse de Chimie a fost dat un raport despre sistemul de elemente.
Din cauza absenței D.I. la Sankt Petersburg, un raport despre descoperirea sa a fost făcut de profesorul N.A. Menshutkin. În acest sens, mai târziu au apărut diverse legende despre această chestiune. Cea mai răspândită legendă a fost despre boala imaginară a lui D.I., care a fost răspândită de B.N. Menshutkin (fiul lui N.A. Menshutkin). Și M.N. Mladentsev a oferit o explicație cu totul incredibilă: „Primul mesaj a fost dat la 6 martie 1869. La o ședință a Societății de Chimie, prof. PE. Menshutkin, deoarece D.I. însuși era aparent îngrijorat și nu îndrăznea să vorbească, deși marea semnificație a acestei descoperiri era clară pentru el. Toate aceste legende nu sunt în niciun caz adevărate. Motivul pentru discursul lui Menșutkin în locul lui Mendeleev a fost complet diferit.
5. Aplicarea D.I. Metode Mendeleev cunoștințe științifice
O descoperire științifică de o asemenea amploare precum cea a legii periodice nu ar fi putut fi realizată într-o perioadă atât de scurtă de timp dacă autorul ei nu ar fi avut o stăpânire perfectă a metodă științifică cunoastere, metoda cercetare științifică fenomene naturale.
1) Metoda de alpinism.
Metoda ascensiunii corespunde mișcării cunoașterii de la dat imediat, inițial, la ceea ce se dezvăluie doar indirect, cu ajutorul gândirii abstracte. Prin urmare, metoda de ascensiune în sine forma generala exprimă faptul că dezvoltarea gândirii în cursul cunoașterii științifice, ca orice dezvoltare, nu are loc haotic, ci într-o anumită direcție, strict consecvent. D.I. însuși a scris: „Cunoașterea și deținerea completă a obiectelor constă în trei grade: 1) observarea, afirmarea unui fapt, văd, dar nu știu cum să o fac, de ce etc. corespunde unei descrieri, studiului unei fapt. 2) Corelarea unui fapt cu altele este o lege, acesteia îi corespunde o măsură. 3) Teoria este o legătură internă cu o viziune integrală asupra lumii... începe cu o ipoteză, se termină cu descoperirea teoretică a unor noi fenomene, o concluzie dintr-o singură poziție. Aceasta corespunde predicției unui fenomen în acuratețea sa absolută, descoperirii de noi fenomene.”
Astfel, devine clar că, contrar opiniilor existente în literatura noastră, D.I. nu a fost doar un susținător al metodei inductive. Inducția în înțelegerea sa corectă D.I. nu se opune deducției, ci o consideră de fapt în unitate cu ea.
Cu această metodă de cunoaștere, are loc o tranziție de la cele mai simple „celule”, așa cum le-a numit chiar D.I. la legi mai generale. O astfel de „celulă” a fost considerată în prima parte a „Fundamentals of Chemistry” sare de masă NaCl. Putem spune că, după ce a ales NaCl ca substanță de plecare la prezentarea părții sistematice a chimiei, D.I. Am ales ceva simplu, obișnuit, găsit de multe ori în practica umană. Exact asta ar trebui să fie „celula” științei, de la care ar trebui să înceapă prezentarea acestei științe. Cert este că, în acest compus, reprezentanții celor două elemente chimice cele mai caracteristice și polare opuse - Na și Cl - au fost deja dați în legătura lor naturală (chimică), pornind de la raportul dintre ambele elemente existente în natură însăși. , D.I. Am găsit imediat cheia dezvoltării ulterioare a gândirii mele creative. Aici a apărut nevoia de a compara cele două grupuri de elemente care sunt cele mai diferite între ele - halogeni și metale alcaline.
De remarcat, de asemenea, că pe parcursul întregii descoperiri D.I. aderat cu stricteţe la succesiunea stabilită – trecând de la cunoscut la necunoscut şi de la mai cunoscut la mai puţin cunoscut.
Fiecare lege în știință este stabilită ca urmare a generalizării. Astfel, luarea în considerare a metodei ascensiunii conduce direct la luarea în considerare a unei alte metode, înrudite, care poate fi numită metoda generalizării.
2) Metoda generalizării. Trecerea de la particular la universal.
Calea către cunoașterea oricărei legi a naturii, istoric și destul de natural, trece prin etape separate. În general, se pot distinge trei astfel de etape:
a) Punctul de plecare este culegerea sau acumularea de fapte individuale, individuale, legate de gama de fenomene studiate. Înregistrând fiecare astfel de fapt individual, ne exprimăm rezultatul în formular singularitate .
b) Pe măsură ce faptele individuale se acumulează, pentru a evita crearea unui haos de date care nu se poate distinge, grupăm sau clasificăm materialul colectat. Combinăm totul similar într-un singur grup special, deosebindu-l de categorii sau grupuri la fel de speciale. În consecință, exprimăm rezultatul obținut acum sub formă particularități .
c) Avarie fapte cunoscuteîn grupuri speciale separate unele de altele pe baza lor proprietăți speciale iar pe baza luării în considerare a similitudinii, spre deosebire de diferență, se află la baza clasificărilor artificiale sau formale. Clasificarea naturală presupune, în primul rând, găsirea trasatura comuna sau o bază comună care stă la baza acestei întregi game de fenomene și unește toate grupurile disparate. În conformitate cu aceasta, nivelul de particularitate este întotdeauna urmat de cel mai înalt nivel de cunoaștere la care se dezvăluie legea naturii. Prin descoperirea legii naturii, exprimăm rezultatul obținut sub formă universalitate .
Astfel, calea către cunoașterea legii este calea de mișcare a gândirii științifice de la singularitate (proprietățile elementelor individuale) la singularitate (un grup de elemente cu proprietăți similare) și de la singularitate la universalitate (legea periodică).
Dezvoltarea cunoștințelor științifice, mergând de la individ prin particular la universal, poate fi caracterizată în conformitate cu modul în care diferitele legături din circuit comun mișcarea înainte a gândirii științifice. Dacă totalitatea tuturor elementelor interconectate este luată ca un întreg, atunci putem considera împărțirea elementelor în diferite grupuri care sunt separate unele de altele ca împărțirea întregului în părți. În acest caz, trecerea de la grupuri individuale, izolate, la un sistem general, va acționa ca o tranziție de la analiză la sinteză. Dimpotrivă, izolarea sau izolarea grupurilor individuale de elemente din sistemul general va însemna o mișcare inversă de la o abordare sintetică la una analitică. De fapt, întreaga etapă de descompunere a elementelor în grupele lor naturale este o etapă de analiză, dacă este luată în considerare în raport cu totalitatea elementelor chimice. Dar în același timp, dacă o luăm în raport cu elemente individuale, acționează deja ca o pregătire pentru trecerea la sinteză prin unificarea elementelor în unele noi unități - grupuri, din care, ca din cărămizi de construcție, se va putea construi clădirea unui sistem integral, acoperind toate elementele sistem, adică efectuează sinteza teoretică. În timpul descoperirii legii periodice și al creării unui sistem de elemente, relația dintre sinteză și analiză în proces cognitiv– funcţia pregătitoare de analiză şi sinteza finală.
3) Metoda comparativă
Esența metodei pe care D.I. numită comparativă, constă în faptul că elementele sunt considerate nu izolat, nu de la sine, ci în legătura lor generală reciprocă și în relațiile lor reciproce. Deja în primele etape ale aplicării sale, metoda comparativă a oferit un câștig uriaș, deoarece a permis nu numai compararea grupuri diferite elemente între ele, dar și pentru a verifica cât de corect este efectuată compararea acestora și, în acest sens, cât de corect sunt alcătuite grupurile în sine.
Fiind punctul de plecare pentru dezvoltarea și aplicarea metodei comparative, compararea greutăților atomice a condus direct la formularea legii periodice în sine, pe baza recunoașterii că „mărimea greutății atomice determină natura elementului.. .”.
Dezvoltarea D.I. abordarea comparativă a studiului elementelor a rezultat la 17 februarie 1869 într-o sarcină specifică: a compila sistem comunși găsiți un loc natural în el pentru fiecare grup și, prin urmare, pentru fiecare element individual.
Pe de o parte, legea periodică a fost descoperită folosind metoda comparativă, iar pe de altă parte, descoperirea ei a fost un stimulent puternic pentru îmbunătățirea în continuare a acestei metode.
Concluzie
periodic Mendeleev cunoștințe științifice
Spre deosebire de predecesorii săi, Mendeleev nu numai că a alcătuit un tabel și a subliniat prezența unor modele neîndoielnice în valori numerice greutăților atomice, dar a decis să numească aceste modele o lege generală a naturii. Pe baza presupunerii că masa atomică predetermina proprietățile unui element, el și-a luat libertatea de a modifica greutățile atomice acceptate ale unor elemente și de a descrie în detaliu proprietățile elementelor încă nedescoperite.
DI. Mendeleev a luptat mulți ani pentru recunoașterea Legii Periodice; ideile sale au primit recunoaștere abia după ce au fost descoperite elementele prezise de Mendeleev: galiu (P. Lecoq de Boisbaudran, 1875), scandiu (L. Nielsen, 1879) și germaniu (K. Winkler 1886) - respectiv eka-aluminiu, eca-bor și eca-siliciu. De la mijlocul anilor 1880, Legea periodică a fost recunoscută definitiv ca unul dintre fundamentele teoretice ale chimiei.
Deși clasificarea lui Mendeleev a avut avantaje semnificative care au contribuit la răspândirea și dezvoltarea sa rapidă într-un criteriu de ghidare pentru cercetarea în domeniul chimiei anorganice, nu a fost complet lipsită de deficiențe. Primul dezavantaj al tabelului a fost că hidrogenul, ca element monovalent, a fost plasat la începutul grupului I. Amplasarea elementelor cupru, argint și aur în grupa I împreună cu metalele alcaline și în grupa VIII împreună cu metalele din grupa fierului și din grupa platinei este evident inconsecventă. Alte anomalii sunt observate în grupurile VI, VII și VIII.
Pentru ca sistemul periodic să dobândească o putere de predicție și mai mare și să fie îmbunătățit, a fost importantă munca de chimie anorganică efectuată în ultimele decenii ale secolului al XIX-lea. Impulsul revizuirii clasificării a venit din studiile pământurilor rare, care au condus la izolarea multor elemente care nu au fost supuse modul obișnuit clasificare și la descoperirea gazelor nobile de către Ramsay și Rayleigh
La începutul secolului al XX-lea, Tabelul Periodic al Elementelor a fost modificat în mod repetat pentru a-l aduce în conformitate cu cele mai recente date științifice. DI. Mendeleev și U. Ramsay au ajuns la concluzia că este necesar să se formeze un grup zero de elemente în tabel, care să includă gaze inerte. Gazele inerte au fost astfel elemente de tranziție între halogeni și metale alcaline. B. Brauner a găsit o soluție la problema plasării elementelor pământurilor rare în tabel, propunând în 1902 să plaseze toate elementele pământurilor rare într-o singură celulă; în versiunea lungă a tabelului pe care a propus-o, a șasea perioadă a tabelului era mai lungă decât a patra și a cincea, care la rândul lor erau mai lungi decât a doua și a treia perioadă.
Dezvoltarea ulterioară a Legii periodice a fost asociată cu succesele fizicii: stabilirea divizibilității atomului pe baza descoperirii electronului și a radioactivității a făcut în cele din urmă posibilă înțelegerea motivelor periodicității proprietăților elementelor chimice și pentru a crea teoria tabelului periodic.
Un impuls puternic pentru noi cercetări asupra naturii interne a elementelor a fost dat de descoperirea în 1898 de către Curies a radiului și a acelui complex de fenomene cunoscut sub numele de radioactivitate.
Pentru chimie, o problemă serioasă a fost necesitatea de a plasa numeroase produse pe Tabelul Periodic dezintegrare radioactivă, având mase atomice similare, dar timpuri de înjumătățire semnificativ diferite. T. Svedberg a dovedit în 1909 că plumbul și neonul, obținute ca urmare a dezintegrarii radioactive și care diferă ca masă atomică de elementele „obișnuite”, sunt chimic complet identice cu acestea. În 1911, F. Soddy a propus plasarea într-o celulă a tabelului de elemente care nu se pot distinge din punct de vedere chimic cu mase atomice diferite (izotopi).
În 1913, fizicianul englez G. Moseley a stabilit că rădăcina frecvenței caracteristice a radiației cu raze X a unui element (n) depinde liniar de o valoare întreagă - numărul atomic (Z), care coincide cu numărul elementului. în tabelul periodic:
unde A și b sunt constante
Legea lui Moseley a făcut posibilă determinarea experimentală a poziției elementelor în tabelul periodic. Numărul atomic, care, așa cum a sugerat fizicianul olandez A. Van Den Broek în 1911, coincide cu sarcina pozitivă a nucleului atomic, a devenit baza clasificării elementelor chimice. În 1920, fizicianul englez J. Chadwick a confirmat experimental ipoteza lui Van den Broek; astfel, a fost dezvăluit sensul fizic al numărului de serie al unui element din Sistemul Periodic. Legea periodică a primit o formulare modernă: „Proprietățile substanțelor simple, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, depind periodic de sarcinile nucleelor atomilor elementelor.”
În 1921–1923, pe baza modelului atomic Bohr-Sommerfeld, care era un compromis între conceptele clasice și cele cuantice, N. Bohr a pus bazele teoriei formale a Tabelului periodic. Motivul pentru periodicitatea proprietăților elementelor, așa cum a arătat Bohr, a fost repetarea periodică a structurii nivelului electronic exterior al atomului.
Lista surselor utilizate
1. Kedrov B.M. Ziua unei mari descoperiri. – M.: Editorial URSS, 2001. – 640 p.
2. Akhmetov N.S. Probleme actuale în cursul chimiei anorganice. – M.: Educație, 1991. – 224 p.
3. Korolkov D.V. Fundamentele chimiei anorganice. – M.: Educație, 1982. – 271 p.
4. Jua M. Istoria chimiei. – M.: Mir, 1975. – 480 p.
DESCOPERIREA LEGII PERIODICE
Legea periodică a fost descoperită de D.I. Mendeleev în timp ce lucra la textul manualului „Fundamentals of Chemistry”, când a întâmpinat dificultăți în sistematizarea materialului factual. Până la mijlocul lunii februarie 1869, gândindu-se la structura manualului, omul de știință a ajuns treptat la concluzia că proprietățile substanțelor simple și masele atomice ale elementelor sunt legate printr-un anumit model.
Descoperirea tabelului periodic al elementelor nu a fost făcută întâmplător; a fost rezultatul unei munci enorme, a unei munci lungi și minuțioase, petrecute de însuși Dmitri Ivanovici și de mulți chimiști dintre predecesorii și contemporanii săi. „Când am început să-mi finalizez clasificarea elementelor, am scris pe cărți separate fiecare element și compușii săi, iar apoi, aranjandu-le în ordinea grupelor și a seriilor, am primit primul tabel vizual al legii periodice. Dar aceasta a fost doar acordul final, rezultatul tuturor lucrărilor anterioare...” a spus omul de știință. Mendeleev a subliniat că descoperirea sa a fost rezultatul a douăzeci de ani de gândire la conexiunile dintre elemente, gândirea la relațiile elementelor din toate părțile.
La 17 februarie (1 martie), manuscrisul articolului, care conținea un tabel intitulat „An Experiment on a System of Elements based on Their Atomic Weights and Chemical Similarities”, a fost completat și trimis tipografiei cu note pentru tipografie și data. „17 februarie 1869”. Anunțul descoperirii lui Mendeleev a fost făcut de editorul Societății Ruse de Chimie, profesorul N.A. Menshutkin, la o ședință a societății din 22 februarie (6 martie), 1869. Mendeleev însuși nu a fost prezent la întâlnire, deoarece la acel moment, la instrucțiunile Societății Economice Libere, el a examinat fabricile de brânzeturi Tverskaya și provinciile Novgorod.
În prima versiune a sistemului, elementele au fost aranjate de către om de știință în nouăsprezece rânduri orizontale și șase coloane verticale. La 17 februarie (1 martie), descoperirea legii periodice nu a fost în niciun caz finalizată, ci doar a început. Dmitri Ivanovici și-a continuat dezvoltarea și aprofundarea aproape trei ani. În 1870, Mendeleev a publicat cea de-a doua versiune a sistemului în „Fundamentals of Chemistry” („Sistemul natural de elemente”): coloane orizontale de elemente analoge transformate în opt grupuri dispuse vertical; cele șase coloane verticale ale primei versiuni s-au transformat în perioade de început metal alcalinși se termină cu halogen. Fiecare perioadă a fost împărțită în două serii; elemente de diferite serii incluse în grup au format subgrupuri.
Esența descoperirii lui Mendeleev a fost că odată cu creșterea masei atomice a elementelor chimice, proprietățile lor nu se schimbă monoton, ci periodic. După un anumit număr de elemente cu proprietăți diferite, dispuse în greutate atomică crescândă, proprietățile încep să se repete. Diferența dintre opera lui Mendeleev și munca predecesorilor săi a fost că Mendeleev nu avea o bază pentru clasificarea elementelor, ci două - masa atomică și similitudinea chimică. Pentru ca periodicitatea să fie pe deplin respectată, Mendeleev a corectat masele atomice ale unor elemente, a plasat mai multe elemente în sistemul său contrar ideilor acceptate la acea vreme despre asemănarea lor cu altele și a lăsat celule goale în tabel în care elementele încă nedescoperite. ar fi trebuit plasat.
În 1871, pe baza acestor lucrări, Mendeleev a formulat Legea periodică, a cărei formă a fost oarecum îmbunătățită în timp.
Tabelul periodic al elementelor a avut o mare influență asupra dezvoltării ulterioare a chimiei. Nu numai că a fost prima clasificare naturală a elementelor chimice, arătând că acestea formează un sistem armonios și sunt în strânsă legătură între ele, dar a fost și un instrument puternic pentru cercetări ulterioare. Pe vremea când Mendeleev și-a întocmit tabelul pe baza legii periodice pe care a descoperit-o, multe elemente erau încă necunoscute. Mendeleev nu numai că era convins că trebuie să existe elemente încă necunoscute care să umple aceste spații, dar a prezis în avans proprietățile unor astfel de elemente pe baza poziției lor între alte elemente ale tabelului periodic. În următorii 15 ani, predicțiile lui Mendeleev au fost confirmate cu brio; toate cele trei elemente așteptate au fost descoperite (Ga, Sc, Ge), care a fost cel mai mare triumf al legii periodice.
DI. Mendeleev a prezentat manuscrisul „Experiența unui sistem de elemente bazat pe greutatea lor atomică și similaritatea chimică” // Presidential Library // Day in History http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006
SOCIETATEA CHIMICĂ RUSĂ
Societatea Rusă de Chimie este o organizație științifică fondată la Universitatea din Sankt Petersburg în 1868 și a fost o asociație voluntară a chimiștilor ruși.
Necesitatea creării Societății a fost anunțată la Congresul I al Naturaliștilor și Medicilor Ruși, desfășurat la Sankt Petersburg la sfârșitul lunii decembrie 1867 - începutul lunii ianuarie 1868. La Congres a fost anunțată decizia participanților Secției de Chimie :
„Secția de Chimie și-a exprimat dorința unanimă de a se uni în Societatea de Chimie pentru comunicarea forțelor deja stabilite ale chimiștilor ruși. Secțiunea consideră că această societate va avea membri în toate orașele Rusiei și că publicarea sa va include lucrările tuturor chimiștilor ruși, publicate în limba rusă”.
Până atunci, societățile chimice fuseseră deja înființate în mai multe tari europene: London Chemical Society (1841), French Chemical Society (1857), German Chemical Society (1867); Societatea Americană de Chimie a fost fondată în 1876.
Carta Societății Ruse de Chimie, întocmită în principal de D. I. Mendeleev, a fost aprobată de Minister educație publică 26 octombrie 1868, iar prima ședință a Societății a avut loc la 6 noiembrie 1868. Inițial, a inclus 35 de chimiști din Sankt Petersburg, Kazan, Moscova, Varșovia, Kiev, Harkov și Odesa. N. N. Zinin a devenit primul președinte al Societății Culturale Ruse, iar N. A. Menshutkin a devenit secretar. Membrii societății au plătit cotizații de membru (10 ruble pe an), noi membri au fost admiși numai la recomandarea a trei dintre cei existenți. În primul an de existență, RCS a crescut de la 35 la 60 de membri și a continuat să crească lin în anii următori (129 în 1879, 237 în 1889, 293 în 1899, 364 în 1909, 565 în 1917).
În 1869, Societatea Chimică Rusă și-a achiziționat propriul organ tipărit - Jurnalul Societății Chimice Ruse (ZHRKhO); Revista a fost publicată de 9 ori pe an (lunar, cu excepția lunilor de vară). Editorul ZhRKhO din 1869 până în 1900 a fost N. A. Menshutkin, iar din 1901 până în 1930 - A. E. Favorsky.
În 1878, Societatea Rusă de Chimie a fuzionat cu Societatea Rusă de Fizică (fondată în 1872) pentru a forma Societatea Rusă de Fizico-Chimie. Primii președinți ai Societății Federale de Chimie din Rusia au fost A. M. Butlerov (în 1878–1882) și D. I. Mendeleev (în 1883–1887). În legătură cu unificarea din 1879 (din volumul al 11-lea), „Jurnalul Societății Ruse de Chimie” a fost redenumit „Jurnalul Societății Fizico-Chimice Ruse”. Frecvența publicării a fost de 10 numere pe an; Revista a constat din două părți – chimică (ZhRKhO) și fizică (ZhRFO).
Multe lucrări ale clasicilor chimiei ruse au fost publicate pentru prima dată pe paginile lui ZhRKhO. Putem remarca în special lucrările lui D. I. Mendeleev privind crearea și dezvoltarea tabelului periodic al elementelor și A. M. Butlerov, asociată cu dezvoltarea teoriei sale a structurii compușilor organici; cercetare de N. A. Menshutkin, D. P. Konovalov, N. S. Kurnakov, L. A. Chugaev în domeniul chimiei anorganice și fizice; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev și A. E. Arbuzov în domeniul chimiei organice. În perioada 1869-1930, în ZhRKhO au fost publicate 5067 de studii chimice originale, rezumate și articole de recenzie pe anumite probleme de chimie și au fost publicate și traduceri ale celor mai interesante lucrări din reviste străine.
RFCS a devenit fondatorul Congreselor Mendeleev de Chimie Generală și Aplicată; Primele trei congrese au avut loc la Sankt Petersburg în 1907, 1911 și 1922. În 1919, publicarea ZHRFKhO a fost suspendată și a fost reluată abia în 1924.
Plan
Sistemul periodic și legea D.I. Mendeleev
1. Descoperirea D.I. Legea periodică a lui Mendeleev
2. Tabelul periodic al elementelor PSE și structura tabelului periodic
3. Relația dintre structura tabelului și structura atomului.
4. Proprietăţile atomilor elementelor chimice.
5. Modificări ale proprietăților atomilor elementelor chimice și ale compușilor acestora.
6. Caracteristicile unui element chimic după poziție în PSE.
1. Pe măsură ce s-au acumulat informații despre proprietățile elementelor chimice, a apărut o nevoie urgentă de clasificare a acestora. Până când D.I. Mendeleev a descoperit legea periodică, erau deja cunoscute peste 60 de elemente.
2. Mulți chimiști au încercat să dezvolte o taxonomie a elementelor. Acest lucru a fost făcut de A. E. B. Chancourtois în Franța, L. Yu. Meyer și I. V. Debereiner în Germania, J. A. K. Newlands în Anglia etc.
3. Astfel, Newlands, plasând elementele în ordinea crescătoare a maselor lor atomice, a observat că proprietățile chimice ale celui de-al optulea element sunt similare cu proprietățile primului. El a dat acestui model un nume legea octavelor. Döbereiner a compus triade de elemente cu proprietăți chimice similare și a subliniat că în triade masa atomică a elementului mijlociu este aproximativ egală cu media aritmetică a maselor atomice ale celor două elemente exterioare. Chancourtois a aranjat elementele în ordinea crescătoare a maselor lor atomice de-a lungul unei linii elicoidale circumscrise în jurul unui cilindru. Elemente similare au fost amplasate unul sub celălalt. Meyer, plasând elementele în ordinea maselor atomice crescătoare, a obținut șase grupe de elemente similare. Cu toate acestea, niciunul dintre cercetătorii numiți nu a reușit să vadă una dintre legile de bază ale chimiei din spatele acestor analogii individuale.
4. Problema a fost rezolvată în 1869 de marele om de știință rus Dmitri Ivanovici Mendeleev. Deschis de el lege periodicăși creat pe baza ei tabel periodic al elementelor a devenit fundamentul chimiei moderne.
Studiind proprietățile elementelor chimice, D.I. Mendeleev a ajuns la concluzia că multe proprietăți sunt determinate de masa atomică a elementelor. Prin urmare, el a bazat sistematica elementelor pe masa atomică ca o proprietate „exactă, măsurabilă și fără nicio îndoială”. Potrivit lui Mendeleev, „masa unei substanțe este tocmai proprietatea ei, de care trebuie să depindă toate celelalte proprietăți. Prin urmare, este cel mai apropiat sau mai natural să cauți o relație între proprietățile și asemănările elementelor, pe de o parte, și greutățile lor atomice, pe de altă parte.”