Періодичний закон і Періодична система Менделєєва

З перших уроків хімії ви використовували таблицю Д. І. Менделєєва. Вона наочно демонструє, що всі хімічні елементи, що утворюють речовини оточуючого нас світу, взаємопов’язані і підкоряються загальним закономірностям, т. Е. Являють собою єдине ціле – систему хімічних елементів.

Тому в сучасній науці таблицю Д. І. Менделєєва називають Періодичної системою хімічних елементів. Чому «періодичної», вам теж зрозуміло, так як загальні закономірності в зміні властивостей атомів, простих і складних речовин, утворених хімічними елементами, повторюються в цій системі через певні інтервали – періоди. Деякі з цих закономірностей, наведені в таблиці 1, вам вже відомі.

Таким чином, всі існуючі в світі хімічні елементи підпорядковуються єдиному об’єктивно чинному в природі Періодичному закону, графічним відображенням якого і є Періодична система елементів. Цей закон і система носять ім’я великого російського хіміка Д. І. Менделєєва.

Д. І. Менделєєв прийшов до відкриття Періодичного закону, провівши зіставлення властивостей і відносних атомних мас хімічних елементів. Для цього Д. І. Менделєєв для кожного хімічного елемента на картці записав: символ елемента, значення відносної атомної маси (за часів Д. І. Менделєєва цю величину називали атомною вагою), формули і характер вищого оксиду та гідроксиду. Він розташував 63 відомих на той час хімічних елементи в один ланцюжок в порядку зростання їх відносних атомних мас (рис. 1) і проаналізував цю сукупність елементів, намагаючись знайти в ній певні закономірності. У результаті напруженої творчої праці він виявив, що в цьому ланцюжку є інтервали – періоди, в яких властивості елементів і утворених ними речовин змінюються подібним чином (рис. 2).

Перерахуємо ще раз, використовуючи сучасні терміни, закономірні зміни властивостей, притаманні в межах періодів:

металеві властивості слабшають;
неметалічні властивості посилюються;
ступінь окиснення елементів у вищих оксидах збільшується від +1 до +8;
ступінь окиснення елементів у летючих водневих з’єднаннях збільшується від -4 до -1;
Картки елементів,

Систематизуючи хімічні елементи на основі їх відносних атомних мас, Д. І. Менделєєв приділяв велику увагу також властивостям елементів і утворених ними речовин, розподіляючи елементи з подібними властивостями у вертикальні стовпці – г р у п п и. Іноді в порушення виявленої їм закономірності він ставив більш важкі елементи перед елементами з меншими значеннями відносних атомних мас. Наприклад, він записав у свою таблицю кобальт перед нікелем, телур – перед иодом, а коли були відкриті інертні (благородні) гази, аргон – перед калієм. Такий порядок розташування Д. І. Менделєєв вважав необхідним тому, що інакше ці елементи потрапили б до групи несхожих з ними по властивостях елементів. Так, зокрема, лужний метал калій потрапив би в групу інертних газів, а інертний газ аргон – у групу лужних металів.

Д. І. Менделєєв не міг пояснити ці винятки із загального правила, як і причину періодичності в зміні властивостей елементів і утворених ними речовин. Однак він передбачав, що ця причина криється в складному будову атома. Саме наукова інтуїція Д. І. Менделєєва дозволила йому побудувати систему хімічних елементів не в порядку зростання їх відносних атомних мас, а в порядку зростання зарядів їхніх атомних ядер. Про те, що властивості елементів визначаються саме зарядами їх атомних ядер, красномовно говорить існування ізотопів, з якими ви знайомилися торік (згадайте, що це таке, наведіть приклади відомих вам ізотопів).

Періодичність у зміні властивостей елементів та їхніх сполук пояснюється періодичної повторюваністю в будові зовнішніх енергетичних рівнів їх атомів. Саме число енергетичних рівнів, загальне число розташованих на них електронів і число електронів на зовнішньому рівні відображають прийняту в Періодичній системі символіку, т. Е. Розкривають фізичний зміст порядкового номера елементу, номери періоду і номера групи (у чому він полягає?).

Будова атома дозволяє пояснити і причини зміни металевих і неметалевих властивостей елементів в періодах і групах.

Отже, Періодичний закон і Періодична система Д. І. Менделєєва узагальнюють відомості про хімічні елементи і утворених ними речовинах і пояснюють періодичність у зміні їх властивостей і причину подібності властивостей елементів однієї і тієї ж групи.

Ці два найважливіших значення Періодичного закону і Періодичної системи Д. І. Менделєєва доповнює ще одне, яке полягає в можливості прогнозувати, т. Е. Пророкувати, описувати властивості і вказувати шляху відкриття нових хімічних елементів. Вже на етапі створення Періодичної системи Д. І. Менделєєв зробив ряд прогнозів про властивості ще не відомих у той час елементів і вказав шляхи їх відкриття. У створеній ним таблиці Д. І. Менделєєв для цих елементів залишив порожні клітинки (рис. 3).

Яскравими прикладами прогностичної сили Періодичного закону з’явилися наступні відкриття елементів: в 1875 р французом Лекок де Буабодраном були відкриті галій, передвіщений Д. І. Менделєєвим п’ятьма роками раніше як елемент під назвою «екаалюмінієм» (ото – наступний за); в 1879 р шведом Л. Нильсоном був відкритий «екабор» по Д. І. Менделєєву; в 1886 р німцем К. Винклером – «екасіліцій» по Д. І. Менделєєву (визначте по таблиці Д. І. Менделєєва сучасні назви цих елементів). Наскільки точний був у своїх прогнозах Д. І. Менделєєв, ілюструють дані таблиці 2.

існувати більш яскравий доказ справедливості вчення про періодичність елементів, ніж відкриття досі гіпотетичного екасіліція; воно складає, звичайно, більш ніж просте підтвердження сміливої ​​теорії, – воно знаменує собою видатне розширення хімічного поля зору, гігантський крок в області пізнання »(К. Вінклер).

Американські вчені, що відкрили елемент № 101, дали йому назву «менделевій» на знак визнання заслуг великого російського хіміка Дмитра Менделєєва, який першим застосував Періодичну систему елементів для передбачення властивостей тоді ще не відкритих елементів.

Посилання на основну публікацію