ეს გაკვეთილი განიხილავს D.I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ კანონს და პერიოდულ სისტემას ატომის სტრუქტურის თეორიის ფონზე. ახსნილია შემდეგი ცნებები: პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება, პერიოდისა და ჯგუფის რიცხვების ფიზიკური მნიშვნელობა, ელემენტების ატომების და მათი ნაერთების მახასიათებლებისა და თვისებების ცვლილებების პერიოდულობის მიზეზები მცირე და დიდი პერიოდების მაგალითებზე. , ძირითადი ქვეჯგუფები, პერიოდული კანონის ფიზიკური მნიშვნელობა, ელემენტის ზოგადი მახასიათებლები და მისი ნაერთების თვისებები ელემენტის პოზიციის საფუძველზე პერიოდულ სისტემაში.
თემა: ატომის აგებულება. პერიოდული კანონი
გაკვეთილი: პერიოდული კანონი და ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემა დ.ი. მენდელეევი
ქიმიის მეცნიერების ჩამოყალიბების დროს მეცნიერები ცდილობდნენ სისტემაში შეეტანათ იმ დროისთვის ცნობილი რამდენიმე ათეული ინფორმაციის შესახებ. ამ პრობლემამ ასევე მოიხიბლა დ.ი. მენდელეევი. ის ეძებდა შაბლონებს და ურთიერთობებს, რომლებიც მოიცავს ყველა ელემენტს და არა მხოლოდ ზოგიერთ მათგანს. მენდელეევი ელემენტის ყველაზე მნიშვნელოვან მახასიათებლად თვლიდა მისი ატომის მასას. იმ დროისთვის ცნობილი ქიმიური ელემენტების შესახებ ყველა ინფორმაციის გაანალიზების და მათი ატომური მასების აღმავალი წესით დალაგების შემდეგ, 1869 წელს მან ჩამოაყალიბა პერიოდული კანონი.
კანონის ფორმულირება:ქიმიური ელემენტების, მარტივი ნივთიერებების თვისებები, აგრეთვე ნაერთების შემადგენლობა და თვისებები პერიოდულად არის დამოკიდებული ატომური მასების სიდიდეზე.
პერიოდული კანონის ჩამოყალიბების დროისთვის ატომის სტრუქტურა და ელემენტარული ნაწილაკების არსებობა ჯერ კიდევ არ იყო ცნობილი. ასევე შემდგომში დადგინდა, რომ ნივთიერების თვისებები არ არის დამოკიდებული ატომურ მასებზე, როგორც მენდელეევმა ივარაუდა. მიუხედავად იმისა, რომ არ ჰქონდა ეს ინფორმაცია, დ.ი. მენდელეევმა არც ერთი შეცდომა არ დაუშვა თავის ცხრილში.
მოსელის აღმოჩენის შემდეგ, რომელმაც ექსპერიმენტულად დაადგინა, რომ ატომის ბირთვის მუხტი ემთხვევა მენდელეევის მიერ ცხრილში მითითებული ქიმიური ელემენტის სერიულ ნომერს, ცვლილებები განხორციელდა მისი კანონის ფორმულირებაში.
კანონის თანამედროვე ფორმულირება: ქიმიური ელემენტების, მარტივი ნივთიერებების თვისებები, აგრეთვე ნაერთების შემადგენლობა და თვისებები პერიოდულად არის დამოკიდებული ატომების ბირთვების მუხტების მნიშვნელობებზე.
ბრინჯი. 1. პერიოდული კანონის გრაფიკული გამოხატულებაა დ.ი.მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემა.
ბრინჯი. 2. განვიხილოთ მასში მიღებული აღნიშვნა რუბიდიუმის მაგალითის გამოყენებით
ელემენტის შესაბამისი თითოეული უჯრედი შეიცავს: ქიმიურ სიმბოლოს, სახელს, სერიულ ნომერს, რომელიც შეესაბამება ატომში პროტონების რაოდენობას, ფარდობით ატომურ მასას. ატომში ელექტრონების რაოდენობა შეესაბამება პროტონების რაოდენობას. ატომში ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება მოიძებნოს შედარებით ატომურ მასასა და პროტონების რაოდენობას შორის სხვაობით, ანუ სერიული ნომრით.
ნ(ნ 0 ) = რ - ზ
რიცხვი შედარებითი რიგობით
ნეიტრონების ატომური მასის ელემენტის ნომერი
მაგალითად, ქლორის იზოტოპისთვის 35 კლნეიტრონების რაოდენობაა: 35-17= 18
პერიოდული სისტემის კომპონენტებია ჯგუფები და პერიოდები.
პერიოდული სისტემა შეიცავს ელემენტების რვა ჯგუფს. თითოეული ჯგუფი შედგება ორი ქვეჯგუფისგან: მთავარი და გვერდითი.ძირითადები აღინიშნება ასოთი ა, ხოლო გვერდითები - ასოებით ბ. მთავარი ქვეჯგუფი შეიცავს მეტ ელემენტს, ვიდრე მეორადი. მთავარი ქვეჯგუფი შეიცავს s- და p- ელემენტებს, ხოლო მეორადი ქვეჯგუფი შეიცავს d- ელემენტებს.
ჯგუფი- პერიოდული სისტემის სვეტი, რომელიც აერთიანებს ქიმიურ ელემენტებს, რომლებსაც აქვთ ქიმიური მსგავსება ვალენტური ფენის მსგავსი ელექტრონული კონფიგურაციების გამო. ეს არის პერიოდული სისტემის აგების ფუნდამენტური პრინციპი. განვიხილოთ ეს არა პირველი ორი ჯგუფის ელემენტების მაგალითი.
ჩანართი ერთი
ცხრილიდან ჩანს, რომ ძირითადი ქვეჯგუფის პირველი ჯგუფის ელემენტებს აქვთ ერთი ვალენტური ელექტრონი. ძირითადი ქვეჯგუფის მეორე ჯგუფის ელემენტებს ორი ვალენტური ელექტრონი აქვთ.
ზოგიერთ მთავარ ქვეჯგუფს აქვს საკუთარი განსაკუთრებული სახელები:
ჩანართი 2
სიმები, რომელსაც პერიოდს უწოდებენ, არის ელემენტების თანმიმდევრობა, რომლებიც განლაგებულია ბირთვული მუხტის გაზრდის მიზნით, დაწყებული ტუტე ლითონის (ან წყალბადით) და დამთავრებული კეთილშობილი გაზით.
ნომერიპერიოდი არის ელექტრონული დონეების რაოდენობაატომში.
პერიოდული სისტემის წარმოდგენის ორი ძირითადი ვარიანტი არსებობს: გრძელი პერიოდი, რომელშიც გამოიყოფა 18 ჯგუფი (ნახ. 3) და მოკლე პერიოდი, რომელშიც არის 8 ჯგუფი, მაგრამ შემოტანილია ძირითადი და მეორადი ქვეჯგუფების ცნება (ნახ. 1).
Საშინაო დავალება
1. No3-5 (გვ. 22) რუძიტის გ.ე. Ქიმია. ზოგადი ქიმიის საფუძვლები. მე-11 კლასი: სახელმძღვანელო საგანმანათლებლო დაწესებულებებისთვის: საბაზო საფეხური / გ.ე. რუძიტისი, ფ.გ. ფელდმანი. - მე-14 გამოცემა. - მ.: განათლება, 2012 წ.
2. შეადარეთ ნახშირბადის და სილიციუმის ატომების ელექტრონული კონფიგურაცია. რა ვალენტურობის და დაჟანგვის მდგომარეობები შეიძლება გამოავლინონ მათ ქიმიურ ნაერთებში? მიეცით ამ ელემენტების ნაერთების ფორმულები წყალბადთან. მიეცით მათი ნაერთების ფორმულები ჟანგბადთან ყველაზე მაღალი ჟანგვის მდგომარეობაში.
3. დაწერეთ შემდეგი ელემენტების გარე გარსების ელექტრონული ფორმულები: 14 Si, 15 P, 16 S, 17 Cl, 34 Se, 52 Te. ამ სერიიდან სამი ელემენტი არის ქიმიური ანალოგები (აჩვენეთ მსგავსი ქიმიური თვისებები). რა არის ეს ელემენტები?
2.3. დ.ი.მენდელეევის პერიოდული კანონი.
კანონი აღმოაჩინა და ჩამოაყალიბა D.I. მენდელეევმა: ”მარტივი სხეულების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ელემენტების ატომურ წონაზე.” კანონი შეიქმნა ელემენტებისა და მათი ნაერთების თვისებების ღრმა ანალიზის საფუძველზე. ფიზიკის გამორჩეულმა მიღწევებმა, ძირითადად ატომის სტრუქტურის თეორიის შემუშავებამ, შესაძლებელი გახადა პერიოდული კანონის ფიზიკური არსის გამოვლენა: ქიმიური ელემენტების თვისებების ცვლილების პერიოდულობა განპირობებულია პერიოდული ცვლილების გამო. გარე ელექტრონული ფენის ელექტრონებით შევსების ბუნება, რადგან იზრდება ელექტრონების რაოდენობა, რომელიც განისაზღვრება ბირთვის მუხტით. მუხტი პერიოდულ სისტემაში ელემენტის რიგითი რიცხვის ტოლია. პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება: „ელემენტების თვისებები და მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი და რთული ნივთიერებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ატომების ბირთვის მუხტზე“. შექმნილია დ.ი.მენდელეევის მიერ 1869-1871 წლებში. პერიოდული სისტემა არის ელემენტების ბუნებრივი კლასიფიკაცია, პერიოდული კანონის მათემატიკური ასახვა.
მენდელეევი იყო არა მხოლოდ პირველი, ვინც ზუსტად ჩამოაყალიბა ეს კანონი და წარმოადგინა მისი შინაარსი ცხრილის სახით, რომელიც გახდა კლასიკური, არამედ სრულყოფილად დაასაბუთა იგი, აჩვენა მისი უზარმაზარი სამეცნიერო მნიშვნელობა, როგორც სახელმძღვანელო კლასიფიკაციის პრინციპი და როგორც მძლავრი ინსტრუმენტი მეცნიერებისთვის. კვლევა.
პერიოდული კანონის ფიზიკური მნიშვნელობა. აღმოაჩინეს მხოლოდ მას შემდეგ, რაც გაირკვა, რომ ატომის ბირთვის მუხტი იზრდება ერთი ქიმიური ელემენტიდან მეორეზე (პერიოდიურ სისტემაში) გადასვლისას ელემენტარული მუხტის ერთეულზე. რიცხობრივად, ბირთვის მუხტი უდრის პერიოდულ სისტემაში შესაბამისი ელემენტის სერიულ ნომერს (ატომური ნომერი Z), ანუ ბირთვის პროტონების რაოდენობას, რაც თავის მხრივ უდრის ელექტრონების რაოდენობას. შესაბამისი ნეიტრალური ატომი. ატომების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მათი გარე ელექტრონული გარსების სტრუქტურით, რომელიც პერიოდულად იცვლება ბირთვული მუხტის მატებასთან ერთად და, შესაბამისად, პერიოდული კანონი ემყარება ატომების ბირთვის მუხტის შეცვლის იდეას და არა. ელემენტების ატომური მასა. პერიოდული კანონის ვიზუალური ილუსტრაცია არის პერიოდული ცვლილებების მრუდები ზოგიერთ ფიზიკურ სიდიდეებში (იონიზაციის პოტენციალი, ატომური რადიუსი, ატომური მოცულობა) დამოკიდებულია Z-ზე. არ არსებობს პერიოდული კანონის ზოგადი მათემატიკური გამოხატულება. პერიოდულ კანონს დიდი ბუნებისმეცნიერული და ფილოსოფიური მნიშვნელობა აქვს. ამან შესაძლებელი გახადა ყველა ელემენტის გათვალისწინება მათ ურთიერთდაკავშირებაში და უცნობი ელემენტების თვისებების პროგნოზირება. პერიოდული კანონის წყალობით მრავალი სამეცნიერო კვლევა (მაგალითად, მატერიის სტრუქტურის შესწავლის სფეროში - ქიმიაში, ფიზიკაში, გეოქიმიაში, კოსმოქიმიაში, ასტროფიზიკაში) მიზანმიმართული გახდა. პერიოდული კანონი არის დიალექტიკის ზოგადი კანონების მოქმედების ნათელი გამოვლინება, კერძოდ, რაოდენობრივი ხარისხში გადასვლის კანონი.
პერიოდული კანონის განვითარების ფიზიკური ეტაპი, თავის მხრივ, შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ეტაპად:
1. ატომის გაყოფადობის დადგენა ელექტრონისა და რადიოაქტიურობის აღმოჩენის საფუძველზე (1896-1897 წწ.);
2. ატომის სტრუქტურის მოდელების შემუშავება (1911-1913 წწ.);
3. იზოტოპური სისტემის აღმოჩენა და განვითარება (1913);
4. მოსელის კანონის აღმოჩენა (1913 წ.), რომელიც საშუალებას იძლევა ექსპერიმენტულად განისაზღვროს ბირთვის მუხტი და ელემენტის რაოდენობა პერიოდულ სისტემაში;
5. პერიოდული სისტემის თეორიის შემუშავება ატომების ელექტრონული გარსების აგებულების შესახებ იდეებზე დაყრდნობით (1921-1925 წწ.);
6. პერიოდული სისტემის კვანტური თეორიის შექმნა (1926-1932 წწ.).
2.4. უცნობი ელემენტების არსებობის პროგნოზირება.
პერიოდული კანონის აღმოჩენაში ყველაზე მნიშვნელოვანი არის ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ქიმიური ელემენტების არსებობის წინასწარმეტყველება. ალუმინის ქვეშ მენდელეევმა დატოვა ადგილი თავის ანალოგს "ეკაალუმინს", ბორის B ქვეშ - "ეკაბორისთვის", სილიციუმის Si ქვეშ - "ეკასილიკონისთვის". ასე უწოდა მენდელეევმა ქიმიურ ელემენტებს, რომლებიც ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი. მან მათ სიმბოლოებიც კი მისცა El, Eb და Es.
ელემენტის „ეკასილიკონის“ შესახებ მენდელეევი წერდა: „მეჩვენება, რომ უდავოდ დაკარგული ლითონებიდან ყველაზე საინტერესო იქნება ის, რომელიც მიეკუთვნება ნახშირბადის ანალოგების IV ჯგუფს, კერძოდ, III სერიას. ეს იქნება ლითონი. მაშინვე სილიკონის მიყოლებით და ამიტომ დავარქვათ მას ეკასილიკა“. მართლაც, ეს ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ელემენტი უნდა გამხდარიყო ერთგვარი „საკეტი“, რომელიც დააკავშირებდა ორ ტიპურ არალითონს - ნახშირბადს C და სილიციუმს Si-ს ორ ტიპურ ლითონთან - კალის Sn და ტყვიის Pb.
შემდეგ მან იწინასწარმეტყველა კიდევ რვა ელემენტის არსებობა, მათ შორის "დვიტელურიუმი" - პოლონიუმი (აღმოაჩინა 1898 წელს), "ეკაიოდა" - ასტატინი (აღმოჩენილია 1942-1943 წლებში), "დვიმანგანუმი" - ტექნეტიუმი (აღმოაჩინეს 1937 წელს) , "ეკაცესია" - საფრანგეთი (გაიხსნა 1939 წელს)
1875 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა პოლ-ემილ ლეკოკ დე ბოისბოდრანმა აღმოაჩინა მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები მინერალური ვურციტი - თუთიის სულფიდი ZnS - "ეკაალუმინი" და უწოდა მას სამშობლოს პატივსაცემად გალიუმი Ga (საფრანგეთის ლათინური სახელი "გალია").
მენდელეევმა ზუსტად იწინასწარმეტყველა ეკაალუმინის თვისებები: მისი ატომური მასა, ლითონის სიმკვრივე, ოქსიდის ფორმულა El 2 O 3 , ქლორიდი ElCl 3 , სულფატი El 2 (SO 4) 3 . გალიუმის აღმოჩენის შემდეგ, ამ ფორმულების დაწერა დაიწყო Ga 2 O 3 , GaCl 3 და Ga 2 (SO 4) 3 . მენდელეევმა იწინასწარმეტყველა, რომ ეს იქნებოდა ძალიან დნობადი ლითონი და მართლაც, გალიუმის დნობის წერტილი აღმოჩნდა 29,8 ° C. დნობის თვალსაზრისით, გალიუმი მეორეა მხოლოდ ვერცხლისწყლის Hg-სა და ცეზიუმ Cs-ს შემდეგ.
გალიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში შედარებით მაღალია, წონით 1,5-10-30%, რაც უტოლდება ტყვიისა და მოლიბდენის შემცველობას. გალიუმი ტიპიური მიკროელემენტია. ერთადერთი მინერალი გალიუმი, გალდიტი CuGaS2, ძალიან იშვიათია. გალიუმი სტაბილურია ჰაერში ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე. 260°C-ზე მაღლა მშრალ ჟანგბადში შეინიშნება ნელი დაჟანგვა (ოქსიდის ფილმი იცავს ლითონს). გოგირდის და მარილმჟავებში გალიუმი ნელა იხსნება, ჰიდროფთორმჟავაში - სწრაფად, აზოტის მჟავაში ცივში გალიუმი სტაბილურია. გალიუმი ნელა იხსნება ცხელ ტუტე ხსნარებში. სიცივეში ქლორი და ბრომი რეაგირებს გალიუმთან, გაცხელებისას იოდი. გამდნარი გალიუმი 300°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე ურთიერთქმედებს ყველა სტრუქტურულ ლითონთან და შენადნობებთან.გალიუმის გამორჩეული თვისებაა თხევადი მდგომარეობის დიდი ინტერვალი (2200°C) და დაბალი ორთქლის წნევა 1100-1200°C ტემპერატურამდე. გეოქიმია გალიუმი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ალუმინის გეოქიმიასთან, რაც განპირობებულია მათი ფიზიკოქიმიური თვისებების მსგავსებით. გალიუმის ძირითადი ნაწილი ლითოსფეროში მოთავსებულია ალუმინის მინერალებში. გალიუმის შემცველობა ბოქსიტსა და ნეფელინში მერყეობს 0,002-დან 0,01%-მდე. გალიუმის მომატებული კონცენტრაციები შეინიშნება აგრეთვე სფალერიტებში (0,01-0,02%), ნახშირში (გერმანიუმთან ერთად) და ასევე ზოგიერთ რკინის საბადოში. გალიუმს ჯერ არ აქვს ფართო ინდუსტრიული გამოყენება. ალუმინის წარმოებაში გალიუმის ქვეპროდუქტის წარმოების პოტენციურად შესაძლო მასშტაბები კვლავ მნიშვნელოვნად აღემატება მეტალზე მოთხოვნას.
გალიუმის ყველაზე პერსპექტიული გამოყენება არის ისეთი ქიმიური ნაერთების სახით, როგორიცაა GaAs, GaP, GaSb, რომლებსაც აქვთ ნახევარგამტარული თვისებები. მათი გამოყენება შესაძლებელია მაღალი ტემპერატურის გამომსწორებლებში და ტრანზისტორებში, მზის ბატარეებში და სხვა მოწყობილობებში, სადაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფოტოელექტრული ეფექტი ბლოკირების ფენაში, ასევე ინფრაწითელი გამოსხივების მიმღებებში. გალიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ოპტიკური სარკეების დასამზადებლად, რომლებიც ძალიან ამრეკლავია. მედიცინაში გამოყენებული ულტრაიისფერი გამოსხივების ნათურების კათოდად ვერცხლისწყლის ნაცვლად შემოთავაზებულია ალუმინის შენადნობი გალიუმთან. თხევადი გალიუმი და მისი შენადნობები შემოთავაზებულია გამოყენებული იქნას მაღალი ტემპერატურის თერმომეტრების (600-1300 ° C) და მანომეტრების დასამზადებლად. საინტერესოა გალიუმის და მისი შენადნობების, როგორც თხევადი გამაგრილებლის გამოყენება ენერგეტიკულ ბირთვულ რეაქტორებში (ამას აფერხებს გალიუმის აქტიური ურთიერთქმედება სამუშაო ტემპერატურაზე სტრუქტურულ მასალებთან; Ga-Zn-Sn ევტექტიკურ შენადნობს აქვს ნაკლები კოროზიული ეფექტი, ვიდრე სუფთა. გალიუმი).
1879 წელს შვედმა ქიმიკოსმა ლარს ნილსონმა აღმოაჩინა სკანდიუმი, რომელიც მენდელეევმა იწინასწარმეტყველა, როგორც ეკაბორი. ნილსონი წერდა: ”ეჭვგარეშეა, რომ ეკაბორი აღმოაჩინეს სკანდიუმში... ამრიგად, ყველაზე მკაფიოდ დადასტურებულია რუსი ქიმიკოსის მოსაზრებები, რამაც არა მხოლოდ შესაძლებელი გახადა სკანდიუმის და გალიუმის არსებობის წინასწარმეტყველება, არამედ მათი განჭვრეტა. ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები წინასწარ." სკანდიუმი ეწოდა ნილსონის სამშობლოს სკანდინავიას და მან აღმოაჩინა იგი კომპლექსურ მინერალში გადოლინიტში, რომელსაც აქვს შემადგენლობა Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2 . სკანდიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ქერქში (კლარკი) წონით 2,2-10-3%-ია. სკანდიუმის შემცველობა მერყეობს ქანებში: ულტრაბაზისურ ქანებში 5-10-4, ძირითად ქანებში 2,4-10-3, საშუალო ქანებში 2,5-10-4, გრანიტებსა და სიენიტებში 3,10-4; დანალექ ქანებში (1-1,3).10-4. სკანდიუმი კონცენტრირებულია დედამიწის ქერქში მაგმატური, ჰიდროთერმული და სუპერგენური (ზედაპირული) პროცესების შედეგად. ცნობილია სკანდიუმის ორი შინაგანი მინერალი - ტორტვეიტი და სტერეტიტი; ისინი უკიდურესად იშვიათია. სკანდიუმი არის რბილი ლითონი, სუფთა მდგომარეობაში მისი ადვილად დამუშავება შესაძლებელია - გაყალბება, დახვევა, შტამპი. სკანდიუმის გამოყენების ფარგლები ძალიან შეზღუდულია. სკანდიუმის ოქსიდი გამოიყენება მეხსიერების ელემენტების ფერიტების დასამზადებლად მაღალსიჩქარიან კომპიუტერებში. რადიოაქტიური 46Sc გამოიყენება ნეიტრონების აქტივაციის ანალიზსა და მედიცინაში. სკანდიუმის შენადნობები, რომლებსაც აქვთ დაბალი სიმკვრივე და მაღალი დნობის წერტილი, პერსპექტიულია, როგორც სტრუქტურული მასალა რაკეტებისა და თვითმფრინავების მშენებლობაში, და სკანდიუმის მრავალი ნაერთები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფოსფორების, ოქსიდის კათოდების წარმოებაში, მინის და კერამიკის მრეწველობაში. ქიმიური მრეწველობა (როგორც კატალიზატორები) და სხვა სფეროებში. 1886 წელს ფრაიბურგის სამთო აკადემიის პროფესორმა, გერმანელმა ქიმიკოსმა კლემენს ვინკლერმა იშვიათი მინერალის არგიროდიტის Ag 8 GeS 6 შემადგენლობით ანალიზისას აღმოაჩინა მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები სხვა ელემენტი. ვინკლერმა თავის მიერ აღმოჩენილ ელემენტს გერმანიუმი Ge დაარქვა სამშობლოს საპატივცემულოდ, მაგრამ რატომღაც ამან გამოიწვია ზოგიერთი ქიმიკოსის მკვეთრი წინააღმდეგობა. მათ დაიწყეს ვინკლერის დადანაშაულება ნაციონალიზმში, მენდელეევის მიერ გაკეთებული აღმოჩენის მითვისებაში, რომელმაც ელემენტს უკვე დაარქვა სახელი „ეკასილიკონი“ და სიმბოლო Es. იმედგაცრუებულმა ვინკლერმა რჩევისთვის თავად დიმიტრი ივანოვიჩს მიმართა. მან განმარტა, რომ ახალი ელემენტის აღმომჩენმა უნდა დაარქვეს მას სახელი. გერმანიუმის მთლიანი შემცველობა დედამიწის ქერქში არის 7,10-4% მასის მიხედვით, ანუ მეტი, ვიდრე, მაგალითად, ანტიმონი, ვერცხლი, ბისმუტი. თუმცა, გერმანიუმის საკუთარი მინერალები ძალზე იშვიათია. თითქმის ყველა მათგანი სულფომარილებია: გერმანიტი Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, არგიროდიტი Ag8GeS6, კონფილდიტი Ag8(Sn, Ce) S6 და სხვა ქანები და მინერალები: არა სულფიდურ მადნებში. - შავი ლითონები, რკინის მადნებში, ზოგიერთ ოქსიდურ მინერალში (ქრომიტი, მაგნეტიტი, რუტილი და სხვ.), გრანიტებში, დიაბაზებსა და ბაზალტებში. გარდა ამისა, გერმანიუმი არის თითქმის ყველა სილიკატში, ქვანახშირისა და ნავთობის ზოგიერთ საბადოში. გერმანიუმი ერთ-ერთი ყველაზე ღირებული მასალაა თანამედროვე ნახევარგამტარულ ტექნოლოგიაში. იგი გამოიყენება დიოდების, ტრიოდების, კრისტალური დეტექტორების და დენის გამასწორებლების დასამზადებლად. ერთკრისტალური გერმანიუმი ასევე გამოიყენება დოზიმეტრულ ინსტრუმენტებში და ინსტრუმენტებში, რომლებიც ზომავენ მუდმივი და ალტერნატიული მაგნიტური ველების სიძლიერეს. გერმანიუმის გამოყენების მნიშვნელოვანი სფეროა ინფრაწითელი ტექნოლოგია, კერძოდ, ინფრაწითელი გამოსხივების დეტექტორების წარმოება, რომლებიც მუშაობენ 8-14 მიკრონი დიაპაზონში. გერმანიუმის შემცველი მრავალი შენადნობი, GeO2-ზე დაფუძნებული მინები და გერმანიუმის სხვა ნაერთები პერსპექტიულია პრაქტიკული გამოყენებისთვის.
მენდელეევმა ვერ იწინასწარმეტყველა კეთილშობილური აირების ჯგუფის არსებობა და თავიდან მათ ადგილი ვერ იპოვეს პერიოდულ სისტემაში.
არგონის Ar-ის აღმოჩენამ ინგლისელი მეცნიერების W. Ramsay-ისა და J. Rayleigh-ის მიერ 1894 წელს მაშინვე გამოიწვია მწვავე დისკუსიები და ეჭვები პერიოდული კანონისა და ელემენტების პერიოდული ცხრილის შესახებ. მენდელეევმა თავიდან არგონი აზოტის ალოტროპულ მოდიფიკაციად მიიჩნია და მხოლოდ 1900 წელს, უდავო ფაქტების ზეწოლის ქვეშ, დაეთანხმა პერიოდულ სისტემაში ქიმიური ელემენტების "ნულოვანი" ჯგუფის არსებობას, რომელიც დაკავებული იყო არგონის შემდეგ აღმოჩენილი სხვა კეთილშობილური გაზებით. . ახლა ეს ჯგუფი ცნობილია VIIIA ნომრით.
1905 წელს მენდელეევი წერდა: „როგორც ჩანს, მომავალი არ ემუქრება პერიოდულ კანონს განადგურებით, არამედ მხოლოდ ზედნაშენებს და განვითარებას გვპირდება, თუმცა როგორც რუსს სურდათ ჩემი წაშლა, განსაკუთრებით გერმანელების“.
პერიოდული კანონის აღმოჩენამ დააჩქარა ქიმიის განვითარება და ახალი ქიმიური ელემენტების აღმოჩენა.
ლიცეუმის გამოცდა, სადაც მოხუცმა დერჟავინმა დალოცა ახალგაზრდა პუშკინი. მრიცხველის როლი შეასრულა აკადემიკოსმა იუ.ფ.ფრიცშემ, ორგანული ქიმიის ცნობილმა სპეციალისტმა. სადოქტორო დისერტაცია D.I. მენდელეევმა დაამთავრა მთავარი პედაგოგიური ინსტიტუტი 1855 წელს. სადოქტორო დისერტაცია "იზომორფიზმი კრისტალური ფორმის სხვა კავშირებთან დაკავშირებით კომპოზიციასთან" გახდა მისი პირველი მთავარი სამეცნიერო ...
ძირითადად სითხეების კაპილარობისა და ზედაპირული დაჭიმვის საკითხზე და თავისუფალ დროს ატარებდა ახალგაზრდა რუსი მეცნიერების წრეში: ს.პ. ბოტკინი, ი.მ. სეჩენოვი, ი.ა. ვიშნეგრადსკი, A.P. ბოროდინა და სხვები.1861 წელს მენდელეევი დაბრუნდა პეტერბურგში, სადაც უნივერსიტეტში განაახლა ლექციების კითხვა ორგანულ ქიმიაზე და გამოსცა იმ დროისთვის გამორჩეული სახელმძღვანელო: „ორგანული ქიმია“, ქ ...
DI. მენდელეევმა 1869 წელს ჩამოაყალიბა პერიოდული კანონი, რომელიც ეფუძნებოდა ატომის ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს მახასიათებელს - ატომურ მასას. პერიოდული კანონის შემდგომმა განვითარებამ, კერძოდ, დიდი ექსპერიმენტული მონაცემების მოპოვებამ, გარკვეულწილად შეცვალა კანონის თავდაპირველი ფორმულირება, მაგრამ ეს ცვლილებები არ ეწინააღმდეგება D.I.-ის მიერ დადგენილ მთავარ მნიშვნელობას. მენდელეევი. ამ ცვლილებებმა მხოლოდ კანონსა და პერიოდულ სისტემას მისცა სამეცნიერო ვალიდობა და სისწორის დადასტურება.
პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება დ.ი. მენდელეევი ასეთია: ქიმიური ელემენტების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების თვისებები და ფორმები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია მათი ატომების ბირთვების მუხტზე.
ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის სტრუქტურა დ.ი. მენდელეევი
დღევანდელი მოსაზრებით ცნობილია დიდი რიცხვიპერიოდული სისტემის ინტერპრეტაციები, მაგრამ ყველაზე პოპულარული - მოკლე (მცირე) და გრძელი (დიდი) პერიოდებით. ჰორიზონტალურ რიგებს უწოდებენ პერიოდებს (ისინი შეიცავს ელემენტებს იმავე ენერგეტიკული დონის თანმიმდევრული შევსებით), ხოლო ვერტიკალურ სვეტებს უწოდებენ ჯგუფებს (ისინი შეიცავს ელემენტებს, რომლებსაც აქვთ იგივე რაოდენობის ვალენტური ელექტრონები - ქიმიური ანალოგები). ასევე, ყველა ელემენტი შეიძლება დაიყოს ბლოკებად გარე (ვალენტური) ორბიტალის ტიპის მიხედვით: s-, p-, d-, f- ელემენტები.
მთლიანობაში სისტემაში (ცხრილი) არის 7 პერიოდი, ხოლო პერიოდის ნომერი (მითითებულია არაბული რიცხვით) უდრის ელემენტის ატომში ელექტრონული ფენების რაოდენობას, გარე (ვალენტური) ენერგიის დონის რაოდენობას. და მთავარი კვანტური რიცხვის მნიშვნელობა უმაღლესი ენერგეტიკული დონისთვის. ყოველი პერიოდი (პირველის გარდა) იწყება s-ელემენტით - აქტიური ტუტე მეტალით და მთავრდება ინერტული გაზით, რომელსაც წინ უსწრებს p-ელემენტი - აქტიური არალითონი (ჰალოგენი). თუ პერიოდის გასწვრივ გადავალთ მარცხნიდან მარჯვნივ, მაშინ მცირე პერიოდების ქიმიური ელემენტების ატომების ბირთვების მუხტის მატებასთან ერთად, გაიზრდება ელექტრონების რაოდენობა გარე ენერგიის დონეზე, რის შედეგადაც თვისებები ელემენტები იცვლება - ჩვეულებრივ მეტალიდან (რადგან არის აქტიური ტუტე ლითონი პერიოდის დასაწყისში), ამფოტერული გზით (ელემენტი ავლენს როგორც ლითონების, ასევე არალითონების თვისებებს) არამეტალურში (აქტიური არალითონი - ჰალოგენი). პერიოდის ბოლოს), ე.ი. მეტალის თვისებები თანდათან სუსტდება და არალითონური თვისებები იზრდება.
დიდ პერიოდებში, ბირთვული მუხტის მატებასთან ერთად, ელექტრონების შევსება უფრო რთულია, რაც ხსნის ელემენტების თვისებების უფრო რთულ ცვლილებას მცირე პერიოდების ელემენტებთან შედარებით. ასე რომ, გრძელი პერიოდების თანაბარ მწკრივებში, ბირთვული მუხტის მატებასთან ერთად, ელექტრონების რაოდენობა გარე ენერგიის დონეზე რჩება მუდმივი და უდრის 2 ან 1-ს. ამიტომ, სანამ ელექტრონები ავსებენ გარე დონის შემდეგ დონეს (გარედან მეორე) , ელემენტების თვისებები ლუწ მწკრივებში იცვლება ნელა. კენტ მწკრივებზე გადასვლისას, ბირთვის მუხტის მატებასთან ერთად, იზრდება ელექტრონების რაოდენობა გარე ენერგიის დონეზე (1-დან 8-მდე), ელემენტების თვისებები იცვლება ისევე, როგორც მცირე პერიოდებში.
ვერტიკალური სვეტები პერიოდულ სისტემაში არის ელემენტების ჯგუფები მსგავსი ელექტრონული სტრუქტურით და წარმოადგენს ქიმიურ ანალოგებს. ჯგუფები ინიშნებიან რომაული ციფრებით I-დან VIII-მდე. განასხვავებენ ძირითად (A) და მეორად (B) ქვეჯგუფებს, რომელთაგან პირველი შეიცავს s- და p- ელემენტებს, მეორე - d - ელემენტებს.
ქვეჯგუფის ნომერი A მიუთითებს ელექტრონების რაოდენობას გარე ენერგეტიკულ დონეზე (ვალენტური ელექტრონების რაოდენობა). B- ქვეჯგუფების ელემენტებისთვის არ არსებობს პირდაპირი კავშირი ჯგუფის რიცხვსა და ელექტრონების რაოდენობას შორის გარე ენერგეტიკულ დონეზე. A- ქვეჯგუფებში ელემენტების მეტალის თვისებები იზრდება, ხოლო არამეტალური თვისებები მცირდება ელემენტის ატომის ბირთვის მუხტის მატებასთან ერთად.
არსებობს ურთიერთობა პერიოდულ სისტემაში ელემენტების პოზიციასა და მათი ატომების სტრუქტურას შორის:
- ერთი და იმავე პერიოდის ყველა ელემენტის ატომს აქვს თანაბარი რაოდენობის ენერგეტიკული დონეები, ნაწილობრივ ან მთლიანად სავსე ელექტრონებით;
— A ქვეჯგუფის ყველა ელემენტის ატომს აქვს ელექტრონების თანაბარი რაოდენობა გარე ენერგეტიკულ დონეზე.
ელემენტების პერიოდული თვისებები
ატომების ფიზიკოქიმიური და ქიმიური თვისებების სიახლოვე განპირობებულია მათი ელექტრონული კონფიგურაციების მსგავსებით და მთავარ როლს ასრულებს ელექტრონების განაწილება გარე ატომური ორბიტალის გასწვრივ. ეს გამოიხატება პერიოდულ გარეგნობაში, რადგან იზრდება ატომის ბირთვის მუხტი, მსგავსი თვისებების მქონე ელემენტები. ასეთ თვისებებს პერიოდულს უწოდებენ, რომელთა შორის ყველაზე მნიშვნელოვანია:
1. ელექტრონების რაოდენობა გარე ელექტრონულ გარსში ( მოსახლეობა – ვ). მოკლე პერიოდებში ბირთვული მუხტის გაზრდით ვგარე ელექტრონული გარსი მონოტონურად იზრდება 1-დან 2-მდე (პერიოდი 1), 1-დან 8-მდე (პერიოდები 2 და 3). დიდ პერიოდებში პირველი 12 ელემენტის განმავლობაში ვარ აღემატება 2 და შემდეგ 8-მდე.
2. ატომური და იონური რადიუსი(r), განისაზღვრება, როგორც ატომის ან იონის საშუალო რადიუსი, რომელიც ნაპოვნია სხვადასხვა ნაერთებში ატომთაშორის მანძილების ექსპერიმენტული მონაცემებიდან. ატომური რადიუსი მცირდება პერიოდის განმავლობაში (ეტაპობრივად მზარდი ელექტრონები აღწერილია ორბიტალებით თითქმის თანაბარი მახასიათებლებით, ატომური რადიუსი იზრდება ჯგუფზე, რადგან იზრდება ელექტრონული ფენების რაოდენობა (ნახ. 1.).
ბრინჯი. 1. ატომური რადიუსის პერიოდული ცვლილება
იგივე ნიმუშები შეინიშნება იონური რადიუსისთვის. უნდა აღინიშნოს, რომ კატიონის (დადებითად დამუხტული იონის) იონური რადიუსი მეტია ატომურ რადიუსზე, რაც თავის მხრივ მეტია ანიონის (უარყოფითად დამუხტული იონის) იონურ რადიუსზე.
3. იონიზაციის ენერგია(E და) არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ატომიდან ელექტრონის გამოსაყოფად, ე.ი. ნეიტრალური ატომის დადებითად დამუხტულ იონად (კატიონად) გადაქცევისთვის საჭირო ენერგია.
E 0 - → E + + E და
E და იზომება ელექტრონ ვოლტებში (eV) თითო ატომზე. პერიოდული სისტემის ჯგუფში, ატომების იონიზაციის ენერგიის მნიშვნელობები მცირდება ელემენტების ატომების ბირთვების მუხტების ზრდით. ქიმიური ელემენტების ატომებიდან ყველა ელექტრონის თანმიმდევრულად მოწყვეტა შესაძლებელია E და დისკრეტული მნიშვნელობების მოხსენებით. ამავე დროს, E და 1< Е и 2 < Е и 3 <….Энергии ионизации отражают дискретность структуры электронных слоев и оболочек атомов химических элементов.
4. ელექტრონის აფინურობა(E e) არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა ატომზე დამატებითი ელექტრონის მიერთებისას, ე.ი. პროცესის ენერგია
E 0 + → E -
E e ასევე გამოხატულია eV-ში და, ისევე როგორც E და დამოკიდებულია ატომის რადიუსზე, შესაბამისად, E e-ის ცვლილების ბუნება პერიოდული სისტემის პერიოდებითა და ჯგუფებით ახლოს არის ატომური რადიუსის ცვლილების ბუნებასთან. . VII ჯგუფის p-ელემენტებს აქვთ ყველაზე მაღალი ელექტრონის აფინურობა.
5. აღდგენითი აქტივობა(VA) - ატომის უნარი გადასცეს ელექტრონი სხვა ატომს. რაოდენობრივი საზომი - E და. თუ E და იზრდება, მაშინ BA მცირდება და პირიქით.
6. ოქსიდაციური აქტივობა(OA) - ატომის უნარი, მიამაგროს ელექტრონი სხვა ატომიდან. რაოდენობრივი ზომა E e. თუ E e იზრდება, მაშინ OA ასევე იზრდება და პირიქით.
7. სკრინინგის ეფექტი- ბირთვის დადებითი მუხტის მოცემულ ელექტრონზე ზემოქმედების შემცირება მასსა და ბირთვს შორის სხვა ელექტრონების არსებობის გამო. ფარი იზრდება ატომში ელექტრონული ფენების რაოდენობასთან ერთად და ამცირებს გარე ელექტრონების მიზიდულობას ბირთვისკენ. ფარი საპირისპიროა შეღწევადობის ეფექტი, იმის გამო, რომ ელექტრონი შეიძლება განთავსდეს ატომური სივრცის ნებისმიერ წერტილში. შეღწევადობის ეფექტი ზრდის კავშირის სიძლიერეს ელექტრონსა და ბირთვს შორის.
8. ჟანგვის მდგომარეობა (ჟანგვის ნომერი)- ნაერთში ელემენტის ატომის წარმოსახვითი მუხტი, რომელიც განისაზღვრება ნივთიერების იონური სტრუქტურის დაშვებით. პერიოდული ცხრილის ჯგუფის რიცხვი მიუთითებს ყველაზე მაღალ დადებით ჟანგვის მდგომარეობაზე, რაც შეიძლება ჰქონდეს მოცემული ჯგუფის ელემენტებს მათ ნაერთებში. გამონაკლისს წარმოადგენს სპილენძის ქვეჯგუფის ლითონები, ჟანგბადი, ფტორი, ბრომი, რკინის ოჯახის ლითონები და VIII ჯგუფის სხვა ელემენტები. როდესაც ბირთვული მუხტი იზრდება გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, მაქსიმალური დადებითი დაჟანგვის მდგომარეობა იზრდება.
9. ელექტრონეგატიურობა, უმაღლესი წყალბადისა და ჟანგბადის ნაერთების შემადგენლობა, თერმოდინამიკური, ელექტროლიტური თვისებები და სხვ.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი 1
| ვარჯიში | აღწერეთ ელემენტი (Z = 23) და მისი ნაერთების (ოქსიდები და ჰიდროქსიდები) თვისებები ელექტრონული ფორმულით: ოჯახი, პერიოდი, ჯგუფი, ვალენტური ელექტრონების რაოდენობა, ვალენტური ელექტრონების ელექტრონულ-გრაფიკული ფორმულა გრუნტში და აღგზნებულ მდგომარეობაში, მთავარი. ჟანგვის მდგომარეობები (მაქსიმალური და მინიმალური), ოქსიდების და ჰიდროქსიდების ფორმულები. |
| გადაწყვეტილება | 23 V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3 3 3p 6 3d 3 4s 2 d-ელემენტი, მეტალი, არის ;-ე პერიოდში, V ჯგუფში, ქვეჯგუფში. ვალენტური ელექტრონები 3d 3 4s 2 . ოქსიდები VO, V 2 O 3, VO 2, V 2 O 5. ჰიდროქსიდები V(OH) 2, V(OH) 3, VO(OH) 2, HVO 3. ძირითადი მდგომარეობა აღელვებული მდგომარეობა მინიმალური დაჟანგვის მდგომარეობა არის "+2", მაქსიმალური არის "+5". |
Გვერდი 1
პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: ელემენტების თვისებები, ისევე როგორც მათი ნაერთების თვისებები და ფორმები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ელემენტების ატომების ბირთვების მუხტებზე.
დ.ი. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: ქიმიური ელემენტების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ატომური ბირთვების მუხტის სიდიდეზე. ის მხოლოდ ახალ მონაცემებს ეყრდნობა, რომლებიც კანონსა და სისტემას მეცნიერულ ნამდვილობას ანიჭებს და მათ სისწორეს ადასტურებს.
პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება: მარტივი ნივთიერებების თვისებები და ელემენტების ნაერთების თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ელემენტის ბირთვის (ატომის) მუხტზე.
დ.ი. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: ქიმიური ელემენტების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ატომის ბირთვების მუხტზე. ის მხოლოდ ახალ მონაცემებს ეყრდნობა, რომლებიც კანონსა და სისტემას მეცნიერულ ნამდვილობას ანიჭებს და მათ სისწორეს ადასტურებს.
დ.ი. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: ელემენტების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია მათი ატომების ბირთვების მუხტზე.
დ.ი. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: ქიმიური ელემენტების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ატომური ბირთვების მუხტის სიდიდეზე. ის მხოლოდ ახალ მონაცემებს ეყრდნობა, რომლებიც კანონსა და სისტემას მეცნიერულ ნამდვილობას ანიჭებს და მათ სისწორეს ადასტურებს.
რით განსხვავდება პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება წინაგან და რატომ არის უფრო ზუსტი.
შედის D.I. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირებაში: ელემენტების თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია სერიულ ნომერზე.
რატომ არ ეწინააღმდეგება დ.ი.მენდელეევის ფორმულირება და პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება.
მოსელის კანონისა და რეზერფორდისა და ჩადვიკის აღმოჩენების საფუძველზე, შეიძლება მივიღოთ დ.ი. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება: ქიმიური ელემენტებისა და მათი ნაერთების თვისებები პერიოდულად დამოკიდებულია პოზიტიური მუხტების სიდიდეზე. მათი ატომების ბირთვები.
ბირთვის მუხტის სიდიდის იდეამ, როგორც ატომის განმსაზღვრელ თვისებაზე, საფუძველი ჩაუყარა D.I. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირებას: ქიმიური ელემენტების თვისებები, აგრეთვე ფორმები და თვისებები. ამ ელემენტების ნაერთები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია მათი ატომების ბირთვების მუხტის სიდიდეზე.
ჩვენ ვხედავთ, რომ ერთი და იგივე ელემენტის ატომები განსხვავდებიან ატომური წონით და, შესაბამისად, ელემენტების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება არა მათი ატომური წონით, არამედ ატომის ბირთვის მუხტით. ამიტომ, პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ამბობს: ელემენტების თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია მათ სერიულ ნომრებზე.
ატომების სტრუქტურის კვლევებმა აჩვენა, რომ ატომის ყველაზე მნიშვნელოვანი და ყველაზე სტაბილური მახასიათებელი არის ბირთვის დადებითი მუხტი. მაშასადამე, დ.ი. მენდელეევის პერიოდული კანონის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: ქიმიური ელემენტებისა და მათი ნაერთების თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია ელემენტების ატომების ბირთვების მუხტებზე.
ქიმიური ელემენტების სამყაროს მარეგულირებელი მთავარი კანონი აღმოაჩინა დიდმა რუსმა მეცნიერმა დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევმა.
ამ აღმოჩენის დროისთვის ცნობილი იყო 63 ქიმიური ელემენტი. დაგროვილი დიდი თანხაინფორმაცია და მათი თვისებები. თუმცა, ფაქტების სიმრავლე, რომლებსაც ერთიანი თვალსაზრისით აზრი არ აქვს, ქიმიაში სირთულისა და დაბნეულობის წყაროა. ეშმაკურმა რუსმა ქიმიკოსმა, აღმოაჩინა კანონი, რომელიც მართავს ელემენტების თვისებებს, ისევე როგორც ატომების სტრუქტურას, გადაჭრა ეს სირთულეები.
დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევი.
ქიმიური ელემენტების თვისებების გულდასმით შესწავლისა და შედარებისას ის ცდილობდა გამოეჩინა მათი შორეული და ახლო ურთიერთობის საიდუმლოებები.
მენდელეევი თავის ძიებებს ასე აღწერს: „... უნებურად ჩნდება აზრი, რომ ელემენტების მასასა და ქიმიურ მახასიათებლებს შორის უნდა არსებობდეს კავშირი... რაღაცის მოსაძებნად - სულ მცირე სოკოს ან რაიმე სახის დამოკიდებულების - არის. სხვაგვარად შეუძლებელია, ვიდრე ეძებო და ეცადო. ამიტომ დავიწყე ცალკე ბარათებზე არჩევა, ელემენტების წერა მათი ატომური წონით და ფუნდამენტური თვისებებით, მსგავსი ელემენტებით და ახლო ატომური წონებით, რამაც სწრაფად მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ ელემენტების თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია მათ ატომურ წონაზე ... "
ელემენტების ატომური წონის აღმავალი თანმიმდევრობით დალაგებით, მეცნიერმა მიიღო ელემენტების რიგები; თითოეულ რიგში, ელემენტების თვისებები პერიოდულად მეორდება.
თავად მენდელეევის განმარტებით, მის მიერ აღმოჩენილი პერიოდული კანონი არის ის, რომ „ელემენტების (და, შესაბამისად, მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი და რთული სხეულების) თვისებები პერიოდულ დამოკიდებულებაშია მათ ატომურ წონაზე“.
დიდი გამჭრიახობა აჩვენა მენდელეევმა, რომელმაც აღმოაჩინა პერიოდულობა ელემენტების სამყაროში, იმ დროს, როდესაც ბევრი ელემენტი ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი და ზოგიერთი ცნობილი ელემენტის ატომური წონა არასწორად იყო განსაზღვრული. მაგრამ ამ კანონზომიერების არსებობის უდავო მტკიცება უკიდურესად რთული აღმოჩნდა.
როდესაც მენდელეევი თავის კვლევაში იმდროინდელ ნაწარმოებებში შეხვედრილი ატომური წონებიდან გამომდინარეობდა, პერიოდულობა ხშირად ირღვევა.
მაგრამ მეცნიერი არ გაბრუებულა. იგი მტკიცედ იყო დარწმუნებული ელემენტების თვისებების პერიოდული დამოკიდებულების არსებობაში მათ ატომურ წონაზე. და როდესაც ის ამჩნევდა პერიოდულობის დარღვევას, მისთვის მხოლოდ ერთი დასკვნა იყო შესაძლებელი - ცხადია, ის მონაცემები, რაც მეცნიერებას ხელთ ჰქონდა, არასწორი ან არასრული იყო. მან თეორიული გამოთვლების საფუძველზე შეასწორა გარკვეული ელემენტების ატომური წონა. ასე იყო ინდიუმის, პლატინის ლითონების, ურანის და სხვა ელემენტების შემთხვევაში; მოგვიანებით, მათი წონის უფრო ზუსტი გაზომვები დაადასტურა ამ შესწორებების სისწორე.
1869 წელს რუსეთის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალში გამოაქვეყნა თავისი ნაშრომი "თვისებების კორელაცია ელემენტების ატომურ წონასთან", მენდელეევმა სამეცნიერო სამყაროს გააცნო მის მიერ აღმოჩენილი პერიოდული კანონი. სტატიას დაერთო ელემენტების პერიოდული სისტემის ცხრილი. ღია კანონის არსის გამოკვეთისას დიდმა მეცნიერმა მეცნიერებისთვის ჯერ კიდევ უცნობი ელემენტების არსებობაზეც მიუთითა.
პერიოდულ სისტემაში ქიმიური ელემენტები განლაგებულია მათი ატომური წონის ზრდის მიხედვით.
მენდელეევმა თავის სისტემაში ბევრი ადგილი დატოვა ჯერ კიდევ არ აღმოჩენილ ელემენტებზე, რომელთა სავარაუდო ატომური წონა და სხვა თვისებები მეცნიერმა გამოითვალა მეზობელი ელემენტების ბუნების გათვალისწინებით. მენდელეევმა პირველად ქიმიის ისტორიაში იწინასწარმეტყველა უცნობი ელემენტების არსებობა. მან დაწერა, რომ უნდა არსებობდეს მეტი ელემენტები, რომლებსაც მან უწოდა ეკაალუმინი, ეკაბორი და ეკასილიკონი.
რუსი მეცნიერის პროგნოზს არაერთი მეცნიერი დიდი უნდობლობით გამოეხმაურა.
მაგრამ 1875 წლის აგვისტოში ფრანგმა მეცნიერმა ლეკოკ დე ბუა-ბოდრანმა, სპექტრალური ანალიზის საშუალებით, აღმოაჩინა თუთიის ბლენდის ახალი ელემენტი, რომელსაც მან უწოდა გალიუმი (გალია საფრანგეთის ძველი სახელია).
1879 წელს ცნობილმა შვედმა ქიმიკოსმა ნილსონმა აღმოაჩინა მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები მეორე ელემენტი. სკანდიუმის თვისებები, როგორც ნილსონმა უწოდა ახალ ელემენტს, მთლიანად დაემთხვა მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ეკაბორის თვისებებს. რუსი მეცნიერის შიშიც კი, რომ მინერალებში ეკაბორის აღმოჩენას კიდევ ერთი ქიმიური ელემენტის, იტრიუმის არსებობა შეაფერხებდა, გამართლდა.
”ამგვარად,” ასკვნის ნილსონი თავის მოხსენებას ახალი ელემენტის აღმოჩენის შესახებ, ”დადასტურებულია რუსი ქიმიკოსის მოსაზრებები, რამაც შესაძლებელი გახადა არა მხოლოდ დასახელებული ელემენტების - სკანდიუმის და გალიუმის არსებობის პროგნოზირება, არამედ მათი განჭვრეტა. ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები წინასწარ. ”
საბოლოოდ, 1886 წელს გერმანელმა მეცნიერმა ვინკლერმა აღმოაჩინა მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები მესამე ელემენტი. ამის შესახებ თავის მოხსენებაში ვინკლერმა აღნიშნა, რომ ახალი ელემენტი - გერმანიუმი - სწორედ მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ელექტრონული სილიციუმია.
ეს იყო მენდელეევის აღმოჩენის სრული ზეიმი.
ფრიდრიხ ენგელსი წერდა, რომ მენდელეევმა „მეცნიერული ღვაწლი მიაღწია“ პერიოდული კანონის აღმოჩენით.
მენდელეევის აღმოჩენა იყო დიალექტიკის ერთ-ერთი ძირითადი კანონის - რაოდენობის ხარისხში გადასვლის კანონის მძლავრი დადასტურება.
ქიმიური ელემენტების თვისებები დამოკიდებულია ატომურ წონაზე. რაოდენობრივი გადასვლის კანონი ხარისხში, როგორც ფრიდრიხ ენგელსი წერდა, „მოქმედია... და თვით ქიმიური ელემენტებისთვისაც“.
დ.ი.მენდელეევის პერიოდული კანონის ერთ-ერთი განმამტკიცებელი იყო ცნობილი ჩეხი მეცნიერი ბოჰუსლავ ბრაუნერი (1855-1935). ბრაუნერმა თავისი ნაშრომით დაადასტურა, რომ სისტემაში მენდელეევის მიერ ქიმიური ელემენტის ბერილიუმისთვის მითითებული ადგილი სწორია. აქედან გამომდინარე, რუსი მეცნიერის მიერ პერიოდული კანონის საფუძველზე გამოთვლილი ამ ელემენტის ატომური წონაც სწორია.
მოგვიანებით მენდელეევმა მადლიერებით დაწერა B.F. Brauner-ის ნაშრომის შესახებ და გაიხსენა, თუ რამდენად ხშირად გაიგო, რომ ბერილიუმის ატომური წონის საკითხი პერიოდული კანონის ზოგადობის შერყევას ემუქრება, შეიძლება მოითხოვოს მასში ღრმა გარდაქმნები.
მის მიერ აღმოჩენილი კანონის საფუძველზე მენდელეევმა შეასწორა ცერიუმის ატომური წონა 92-დან, როგორც ყველამ აღიარა, 138-მდე. ამან გამოიწვია ზოგიერთი მეცნიერის მშფოთვარე პროტესტი.
”როგორ,” წერდა ქიმიკოსი რამელსბერგი, ”როგორ შევასწოროთ ატომური წონა, ხელმძღვანელობით რაიმე ცხრილით! დიახ, ეს წმინდა სპეკულაციაა!-აშრიალდა. ”ეს არის ფაქტების მორგება რაღაც სქემასთან!”
ამაზე მენდელეევმა უპასუხა: „მე მჯერა, რომ ახლა არ უნდა, შეუძლებელია ელემენტების შესახებ რაიმე ზუსტი მოსაზრებების გაკეთება, პერიოდულობის კანონის გვერდის ავლით“.
მოგვიანებით ბრაუნერმა თავისი ნაშრომით დაადასტურა მენდელეევის თეორიულად მიღებული ცერიუმის ატომური წონის სისწორე. ბრაუნერმა, შემდეგ კი ინგლისელმა ფიზიკოსმა მოსელიმ, აღნიშნეს ეგრეთ წოდებული იშვიათი დედამიწის ელემენტების განსაკუთრებული ადგილის გამოყოფის აუცილებლობაზე.
1884 წელს რევოლუციონერმა მეცნიერმა ნ.ა. მოროზოვმა, რომელიც ციხეში იყო შლისელბურგის ციხესიმაგრეში, დაასრულა იქ მუშაობა პერიოდული ცხრილის ანალიზზე. მან ასევე თეორიულად იწინასწარმეტყველა ქიმიური ელემენტების ჯგუფის - ინერტული აირების არსებობა.
ელემენტის კუთვნილება პერიოდული ცხრილის ამა თუ იმ ჯგუფში მიუთითებს პროტონებისა და ნეიტრონების რაოდენობას ელემენტის ატომის ბირთვში და ელექტრონების რაოდენობას ელექტრონულ გარსში.
ელემენტის მიკუთვნება პერიოდული ცხრილის ამა თუ იმ პერიოდს მიუთითებს ატომის ელექტრონულ გარსში ფენების რაოდენობაზე.
იქ, სადაც „კეთილშობილური აირები“ - ჰელიუმი, ნეონი, არგონი და სხვა - ახლა მოთავსებულია პერიოდულ სისტემაში, მოროზოვს ჰქონდა ნომრები 4, 20, 40 და ა.შ., რაც აჩვენებს დაკარგული ელემენტების ატომურ წონას. ყველა ეს ქიმიური ელემენტი მოროზოვმა გამოყო ცალკე, ნულოვან ჯგუფში.
რუსი მეცნიერების პროგნოზი დაადასტურა ინგლისელი მეცნიერების რეილისა და რემზის ნაშრომმა, რომლებმაც აღმოაჩინეს ინერტული აირები.
რუსი გენიოსის - მენდელეევის სიდიადე უდავოა. მაგრამ მაინც იყვნენ ადამიანები, რომლებიც ცდილობდნენ მენდელეევს წაერთმიათ უფლება ეწოდებინათ პერიოდული კანონის ავტორი. მენდელეევი შევიდა ბრძოლაში რუსეთის პრიორიტეტისთვის პერიოდული კანონის აღმოჩენაში.
„კანონის დამტკიცება, - წერდა ის, - შესაძლებელია მხოლოდ მისგან შეუძლებელი და მოულოდნელი შედეგების გამოტანის დახმარებით და ამ შედეგების ექსპერიმენტულ გადამოწმებაში გამართლებით. სწორედ ამიტომ, პერიოდული კანონის ნახვის შემდეგ, მე, ჩემი მხრივ (1869-1871 წწ.) გამოვიტანე მისგან ისეთი ლოგიკური შედეგები, რამაც შეიძლება აჩვენოს, მართალია თუ არა... ტესტირების ასეთი მეთოდის გარეშე, არც ერთი კანონი. ბუნების დადგენა შეიძლება. ვერც შანკურტუამ, რომელსაც ფრანგები ანიჭებენ პერიოდული კანონის აღმოჩენის უფლებას, ვერც ნიულანდის, რომელსაც ბრიტანელები აყენებენ და ვერც ლ. მაიერმა, რომელსაც სხვები მოჰყავდათ პერიოდული სამართლის ფუძემდებლად, ვერ გაბედეს თვისებების წინასწარმეტყველება. აღმოუჩენელი ელემენტების, შეცვალოს "ატომების მიღებული წონა" და ზოგადად პერიოდული კანონი განიხილოს ბუნების ახალ, მკაცრად დადგენილ კანონად, რომელსაც შეუძლია დაფაროს აქამდე არაგანზოგადებული ფაქტები, როგორც ეს თავიდანვე გავაკეთე.
ბუნების მეცნიერების გვიანდელი აღმოჩენების მოლოდინში, პერიოდული კანონის გენიალურმა შემქმნელმა იწინასწარმეტყველა, რომ ატომი განუყოფელია მხოლოდ ქიმიური მეთოდით.
მენდელეევის კანონის დახმარებით, რუსმა მეცნიერებმა ბ. სისტემა. მოგვიანებით ექსპერიმენტულმა კვლევებმა და მათემატიკურმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ასეთ ასიმილაციას გარკვეული საფუძველი აქვს.
მენდელეევის კანონი მძლავრი იარაღია ბუნებისა და მისი კანონების გასაგებად. ქიმიისა და ფიზიკის მთელი შემდგომი განვითარება პირდაპირ კავშირში იყო მენდელეევის კანონთან და მასზე დამოკიდებული. ამ მეცნიერებებში ყველა აღმოჩენა განათდა მისი კანონით. ამ კანონის დახმარებით გამოჩნდა აღმოჩენების თეორიული მნიშვნელობა. ამავდროულად, ყოველი ასეთი აღმოჩენა იწვევდა კანონის დახვეწას და გაფართოებას, მის ფუნდამენტურ საფუძვლებზე ზემოქმედების გარეშე.
პერიოდული კანონით ხელმძღვანელობით, მეცნიერებამ დაადგინა ყველა ელემენტის ატომების სტრუქტურა, რომლებიც, როგორც დადგენილია, შედგება ელექტრონული გარსისა და ბირთვისგან.
ელექტრონების რიცხვი იზრდება წყალბადის ატომისთვის ერთიდან 101-მდე მენდელეევიუმის ატომისთვის, რომელიც ახლახან აღმოაჩინეს და პერიოდული კანონის აღმომჩენის სახელს ატარებს; ეს ნომერი სრულად შეესაბამება მენდელეევის სისტემაში არსებული ელემენტის სერიულ ნომერს. ბირთვის მუხტი უდრის ელექტრონების მუხტების ჯამს. ბირთვის დადებითი მუხტი, რომელიც აბალანსებს უარყოფით ელექტრონებს, იზრდება 1-დან 101-მდე. ბირთვის დადებითი მუხტი არის ატომის მთავარი თვისება, რომელიც აძლევს მას ქიმიურ იდენტურობას, რადგან ელექტრონების რაოდენობა დამოკიდებულია დადებით მუხტზე. ბირთვი.
ბირთვიც რთული აღმოჩნდა: პროტონებისა და ნეიტრონებისგან შედგება. ეს არის ატომის ძირითადი ნაწილი; ელექტრონის მასა არ არის გათვალისწინებული, რადგან ის 1836,5-ჯერ ნაკლებია პროტონის მასაზე.
ყველა ატომის ელექტრონები ერთნაირია, მაგრამ ისინი განლაგებულია ბირთვის გარშემო სხვადასხვა ფენებში. ამ ფენების რაოდენობა ავლენს იმ პერიოდების ღრმა მნიშვნელობას, რომლებშიც იყოფა მენდელეევის სისტემის ყველა ელემენტი. თითოეული პერიოდი განსხვავდება მეორისგან მისი ელემენტების ატომებში დამატებითი ელექტრონული ფენის არსებობით.
ატომის ქიმიური თვისებები დამოკიდებულია ელექტრონული გარსის სტრუქტურაზე, ვინაიდან ქიმიური რეაქციები დაკავშირებულია გარე ელექტრონების გაცვლასთან. გარდა ამისა, ელექტრონებს უკავშირდება მთელი რიგი ფიზიკური თვისებები - ელექტრო და თბოგამტარობა, ასევე ოპტიკური თვისებები.
თანამედროვე მეცნიერება სულ უფრო და უფრო ავლენს მენდელეევის ბრწყინვალე შემოქმედების მნიშვნელობას.
პერიოდული კანონი მიუთითებდა იმავე ჯგუფში მდებარე ელემენტების ქიმიური თვისებების მსგავსებაზე, ანუ ცხრილის იმავე ვერტიკალურ სვეტში.
ახლა ეს მშვენივრად აიხსნება ატომის ელექტრონული გარსის სტრუქტურით. ერთი და იგივე ჯგუფის ელემენტებს აქვთ ელექტრონების ერთნაირი რაოდენობა გარე შრეში: პირველი ჯგუფის ელემენტებს - ლითიუმს, ნატრიუმს, კალიუმს და სხვა - თითო ელექტრონი აქვთ გარე შრეში; მეორე ჯგუფის ელემენტები - ბერილიუმი, მაგნიუმი, კალციუმი და სხვა - თითო ორი ელექტრონი; მესამე ჯგუფის ელემენტები - თითო სამი და, ბოლოს, ნულოვანი ჯგუფის ელემენტები: ჰელიუმი - ორი, ნეონი, კრიპტონი და სხვები - თითო რვა ელექტრონი. ეს არის ელექტრონების მაქსიმალური რაოდენობა გარე შრეში და უზრუნველყოფს ამ ატომებს სრულ ინერციას: ნორმალურ პირობებში ისინი არ შედიან ქიმიურ ნაერთებში.
იზოტოპები.
თანამედროვე მეცნიერებამ აჩვენა, რომ ერთი და იგივე ელემენტის ატომების წონა შეიძლება არ იყოს იგივე - ეს დამოკიდებულია მოცემული ქიმიური ელემენტის ატომურ ბირთვში ნეიტრონების სხვადასხვა რაოდენობაზე. ამრიგად, პერიოდული ცხრილის ცალკეულ უჯრედში არის არა ერთი ტიპის ატომი, არამედ რამდენიმე. ასეთ ატომებს იზოტოპებს უწოდებენ (ბერძნულად „იზოტოპი“ ნიშნავს „იგივე ადგილის დაკავებას“). ქიმიური ელემენტი კალა შედგება, მაგალითად, 12 ჯიშისგან, თვისებებით უკიდურესად მსგავსი, მაგრამ განსხვავებული ატომური წონით: კალის საშუალო ატომური წონა არის 118,7.
თითქმის ყველა ელემენტს აქვს იზოტოპები.
მიუხედავად იმისა, რომ აღმოჩენილია 300 ბუნებრივი იზოტოპი, ხელოვნურად იქნა მიღებული დაახლოებით 800. მაგრამ ყველა მათგანი ბუნებრივად მდებარეობს პერიოდული ცხრილის 101 უჯრედში.
მენდელეევის კანონით გაცოცხლებული ყველა ეს აღმოჩენა ხაზს უსვამს რუსი მეცნიერის გენიალურობას, რომელმაც აღმოაჩინა უსულო ბუნების ძირითადი კანონი, რომელსაც, თუმცა, ასევე დიდი მნიშვნელობა აქვს ორგანული სამყაროსთვის.
ახალი ქიმიური ელემენტების ხელოვნური წარმოება, რომლებიც ბუნებაში არ არსებობს.
მენდელეევის სისტემას ახლა მეცნიერები იყენებენ როგორც ატომების გაყოფისას, ასევე ახალი ელემენტების შესაქმნელად.
ამ ატომური კანონით ხელმძღვანელობენ ქიმიკოსები, ფიზიკოსები, გეოლოგები, აგრონომები, მშენებლები, მექანიკოსები, ელექტრიკოსები და ასტრონომები.
სპექტროსკოპმა აჩვენა, რომ დედამიწაზე არსებული ელემენტები სხვა პლანეტებზეც გვხვდება. ის ქიმიური გარდაქმნები, რომლებიც ხდება ჩვენს ქვეყანაში, შეიძლება მოხდეს სამყაროს სხვა ნაწილებშიც.
თანამედროვე მეცნიერებამ შეიჭრა ატომის ნაწლავებში. დაიბადა ახალი მეცნიერება - ბირთვული ფიზიკა. ატომის ბირთვზე ზემოქმედებით, მეცნიერები ახლა აქცევენ ერთ ელემენტს მეორეში და ასინთეზებენ ელემენტებს, რომლებიც ამჟამად არ არის ნაპოვნი დედამიწის ქერქში. ახალ, ხელოვნურად შექმნილ ელემენტებს მიეკუთვნება ტრანსურანის ქიმიური ელემენტების ჯგუფი. თანამედროვე მეცნიერებამ გზა გაუხსნა ბირთვული ენერგიის გამოყენებას. ყველა ეს აღმოჩენა განუყოფლად არის დაკავშირებული მენდელეევის კანონთან.
