Špecifická hmotnosť prvkov v periodickej tabuľke. Periodická tabuľka chemických prvkov od D.I
Opieral sa o diela Roberta Boyla a Antoina Lavuziera. Prvý vedec obhajoval hľadanie nerozložiteľných chemických prvkov. Boyle uviedol 15 z nich už v roku 1668.
Lavouzier k nim pridal ďalších 13, no o storočie neskôr. Hľadanie sa naťahovalo, pretože neexistovala koherentná teória spojenia medzi prvkami. Nakoniec do „hry“ vstúpil Dmitrij Mendelejev. Rozhodol sa, že existuje spojenie medzi atómovou hmotnosťou látok a ich miestom v systéme.
Táto teória umožnila vedcovi objaviť desiatky prvkov bez toho, aby ich objavil v praxi, ale v prírode. Toto bolo položené na plecia potomkov. Ale teraz to nie je o nich. Venujme článok veľkému ruskému vedcovi a jeho tabuľke.
História vzniku periodickej tabuľky
Periodická tabuľka začal knihou „Vzťah vlastností s atómovou hmotnosťou prvkov“. Dielo vyšlo v 70. rokoch 19. storočia. Ruský vedec zároveň vystúpil pred tamojšou chemickou spoločnosťou a rozoslal prvú verziu tabuľky kolegom zo zahraničia.
Pred Mendelejevom objavili rôzni vedci 63 prvkov. Náš krajan začal porovnaním ich vlastností. V prvom rade som pracoval s draslíkom a chlórom. Potom som prevzal skupinu kovov alkalickej skupiny.
Chemik získal špeciálnu tabuľku a karty prvkov, aby ich mohol hrať ako solitaire a hľadať potrebné zhody a kombinácie. Výsledkom bolo zistenie: - vlastnosti komponentov závisia od hmotnosti ich atómov. takže, prvky periodickej tabuľky zoradené.
Objavom chemického maestra bolo rozhodnutie nechať v týchto radoch prázdne miesta. Periodicita rozdielu medzi atómovými hmotnosťami prinútila vedca predpokladať, že nie všetky prvky sú ľudstvu známe. Hmotnostné rozdiely medzi niektorými „susedmi“ boli príliš veľké.
preto, periodickej tabuľky stal sa ako šachové pole s množstvom „bielych“ buniek. Čas ukázal, že skutočne čakali na svojich „hostí“. Napríklad sa stali inertnými plynmi. Hélium, neón, argón, kryptón, rádioaktivita a xenón boli objavené až v 30. rokoch 20. storočia.
Teraz o mýtoch. Všeobecne sa verí, že periodická chemická tabuľka zjavil sa mu vo sne. Toto sú machinácie vysokoškolských učiteľov, alebo skôr jedného z nich - Alexandra Inostrantseva. Ide o ruského geológa, ktorý prednášal na petrohradskej banskej univerzite.
Inostrantsev poznal Mendelejeva a navštívil ho. Jedného dňa, vyčerpaný hľadaním, Dmitrij zaspal priamo pred Alexandrom. Počkal, kým sa chemik zobudí a uvidí, ako Mendelejev schmatol papier a zapísal si konečnú verziu tabuľky.
V skutočnosti to vedec jednoducho nemal čas urobiť predtým, ako ho zajal Morpheus. Inostrantsev však chcel svojich študentov pobaviť. Geológ na základe toho, čo videl, vymyslel príbeh, ktorý vďační poslucháči rýchlo rozšírili medzi široké masy.
Vlastnosti periodickej tabuľky
Od prvej verzie v roku 1969 periodickej tabuľky bol viac ako raz upravený. S objavom vzácnych plynov v 30. rokoch 20. storočia bolo teda možné odvodiť novú závislosť prvkov – od ich atómových čísel, a nie od hmotnosti, ako uviedol autor systému.
Pojem „atómová hmotnosť“ bol nahradený „atómovým číslom“. Bolo možné študovať počet protónov v jadrách atómov. Toto číslo je poradové číslo prvku.
Vedci 20. storočia skúmali aj elektrónovú štruktúru atómov. Ovplyvňuje aj periodicitu prvkov a odráža sa v neskorších vydaniach Periodické tabuľky. Fotografia Zoznam ukazuje, že látky v ňom sú usporiadané tak, ako rastie ich atómová hmotnosť.
Nezmenili základný princíp. Hmotnosť sa zvyšuje zľava doprava. Tabuľka zároveň nie je jednoduchá, ale rozdelená na 7 období. Odtiaľ pochádza názov zoznamu. Obdobie je vodorovný riadok. Jeho začiatkom sú typické kovy, jeho koncom prvky s nekovovými vlastnosťami. Pokles je postupný.
Sú veľké a malé obdobia. Prvé sú na začiatku tabuľky, sú tam 3. Obdobie 2 prvkov otvorí zoznam. Nasledujú dva stĺpce, z ktorých každý obsahuje 8 položiek. Zvyšné 4 obdobia sú veľké. Šiesty je najdlhší s 32 prvkami. V 4. a 5. je ich 18 a v 7. - 24.
Vieš počítať koľko prvkov je v tabuľke Mendelejev. Celkovo ide o 112 titulov. Menovite mená. Existuje 118 buniek a existujú variácie zoznamu so 126 poľami. Stále sú tu prázdne bunky pre neobjavené prvky, ktoré nemajú názvy.
Nie všetky obdobia sa zmestia na jeden riadok. Veľké obdobia pozostávajú z 2 riadkov. Množstvo kovov v nich prevažuje. Preto sú spodné riadky úplne venované im. V horných radoch je pozorovaný postupný pokles od kovov k inertným látkam.
Obrázky periodickej tabuľky delené a vertikálne. Toto skupiny v periodickej tabuľke, je ich 8 Prvky s podobnými chemickými vlastnosťami sú usporiadané vertikálne. Delia sa na hlavné a vedľajšie podskupiny. Ten druhý začína až od 4. tretiny. Medzi hlavné podskupiny patria aj prvky malých období.
Podstata periodickej tabuľky
Názvy prvkov v periodickej tabuľke– to je 112 pozícií. Podstatou ich usporiadania do jedného zoznamu je systematizácia primárnych prvkov. Ľudia s tým začali bojovať už v staroveku.
Aristoteles bol jedným z prvých, ktorí pochopili, z čoho sú všetky veci vyrobené. Za základ zobral vlastnosti látok – chlad a teplo. Empidocles identifikoval 4 základné prvky podľa prvkov: voda, zem, oheň a vzduch.
Kovy v periodickej tabuľke, rovnako ako ostatné prvky, sú rovnaké základné princípy, ale z moderného hľadiska. Ruskému chemikovi sa podarilo objaviť väčšinu zložiek nášho sveta a naznačiť existenciu zatiaľ neznámych primárnych prvkov.
Ukazuje sa, že výslovnosť periodickej tabuľky– vyjadrenie určitého modelu našej reality, rozloženie na jednotlivé zložky. Naučiť sa ich však nie je také jednoduché. Pokúsme sa túto úlohu uľahčiť opisom niekoľkých účinných metód.
Ako sa naučiť periodickú tabuľku
Začnime s modernou metódou. Počítačoví vedci vyvinuli množstvo flash hier, ktoré pomáhajú zapamätať si periodický zoznam. Účastníci projektu sú požiadaní, aby našli prvky pomocou rôznych možností, napríklad názvu, atómovej hmotnosti alebo písmenového označenia.
Hráč má právo vybrať si pole pôsobnosti – iba časť stola, alebo celý. Je tiež na nás, aby sme vylúčili názvy prvkov a ďalšie parametre. To sťažuje vyhľadávanie. Pre pokročilých je k dispozícii aj časovač, to znamená, že tréning prebieha rýchlo.
Herné podmienky robia učenie počet prvkov v Mendleyevovej tabuľke nie nudné, ale zábavné. Prebúdza sa vzrušenie a je ľahšie systematizovať vedomosti vo vašej hlave. Tí, ktorí neakceptujú počítačové flash projekty, ponúkajú tradičnejší spôsob zapamätania si zoznamu.
Je rozdelená do 8 skupín alebo 18 (podľa vydania z roku 1989). Pre ľahšie zapamätanie je lepšie vytvoriť niekoľko samostatných tabuliek, než pracovať na celej verzii. Pomáhajú aj vizuálne obrázky prispôsobené každému z prvkov. Mali by ste sa spoliehať na svoje vlastné asociácie.
Železo v mozgu sa teda dá korelovať napríklad s nechtom a ortuť s teplomerom. Je názov prvku neznámy? Používame metódu sugestívnych asociácií. , vymyslime si napríklad slová „karamel“ a „hovorca“ zo začiatkov.
Charakteristika periodickej tabuľky Neučte sa na jedno posedenie. Odporúča sa cvičenie 10-20 minút denne. Odporúča sa začať tým, že si zapamätáte len základné charakteristiky: názov prvku, jeho označenie, atómovú hmotnosť a sériové číslo.
Školáci si periodickú tabuľku najradšej vešia nad stôl alebo na stenu, na ktorú sa často pozerajú. Metóda je dobrá pre ľudí s prevahou zrakovej pamäte. Údaje zo zoznamu sa nedobrovoľne zapamätajú aj bez napchávania.
Berú to do úvahy aj učitelia. Spravidla vás nenútia zapamätať si zoznam, umožňujú vám ho nahliadnuť aj počas testov. Neustále pozeranie do tabuľky sa rovná efektu výtlačku na stene alebo písaniu cheatov pred skúškami.
Keď začíname študovať, pamätajme na to, že Mendelejev si hneď nepamätal svoj zoznam. Raz, keď sa jedného vedca opýtali, ako objavil stôl, odpoveď znela: „Premýšľal som o tom možno 20 rokov, ale ty si myslíš: Sedel som tam a zrazu je pripravený. Periodický systém je starostlivá práca, ktorú nemožno dokončiť v krátkom čase.
Veda netoleruje zhon, pretože vedie k mylným predstavám a nepríjemným chybám. Takže v rovnakom čase ako Mendelejev zostavil tabuľku aj Lothar Meyer. Nemec sa však vo svojom zozname trochu pomýlil a nebol presvedčivý pri dokazovaní svojho názoru. Preto verejnosť uznala prácu ruského vedca a nie jeho kolegu chemika z Nemecka.
Objav periodickej tabuľky chemických prvkov Dmitrijom Mendelejevom v marci 1869 bol skutočným prielomom v chémii. Ruskému vedcovi sa podarilo systematizovať poznatky o chemických prvkoch a prezentovať ich vo forme tabuľky, ktorú sú školáci stále povinní študovať na hodinách chémie. Periodická tabuľka sa stala základom pre rýchly rozvoj tejto zložitej a zaujímavej vedy a história jej objavenia je opradená legendami a mýtmi. Pre všetkých záujemcov o vedu bude zaujímavé poznať pravdu o tom, ako Mendelejev objavil tabuľku periodických prvkov.
História periodickej tabuľky: ako to všetko začalo
Pokusy o klasifikáciu a systematizáciu známych chemických prvkov sa uskutočnili dávno pred Dmitrijom Mendelejevom. Takí slávni vedci ako Döbereiner, Newlands, Meyer a ďalší navrhli svoje systémy prvkov. Kvôli nedostatku údajov o chemických prvkoch a ich správnych atómových hmotnostiach však navrhované systémy neboli úplne spoľahlivé.
História objavu periodickej tabuľky začína v roku 1869, keď ruský vedec na stretnutí Ruskej chemickej spoločnosti povedal svojim kolegom o svojom objave. V tabuľke navrhnutej vedcom boli chemické prvky usporiadané v závislosti od ich vlastností, ktoré poskytuje veľkosť ich molekulovej hmotnosti.
Zaujímavosťou periodickej tabuľky bola aj prítomnosť prázdnych buniek, ktoré boli v budúcnosti naplnené otvorenými chemickými prvkami predpovedanými vedcom (germánium, gálium, skandium). Od objavenia periodickej tabuľky boli v nej mnohokrát vykonané doplnky a zmeny. Mendelejev spolu so škótskym chemikom Williamom Ramsayom pridal do tabuľky skupinu inertných plynov (skupina nula).
Následne história Mendelejevovej periodickej tabuľky priamo súvisela s objavmi v inej vede - fyzike. Práca na tabuľke periodických prvkov pokračuje dodnes a moderní vedci pridávajú nové chemické prvky, keď sú objavené. Dôležitosť periodického systému Dmitrija Mendelejeva je ťažké preceňovať, pretože vďaka nemu:
- Systematizovali sa poznatky o vlastnostiach už objavených chemických prvkov;
- Bolo možné predpovedať objavenie nových chemických prvkov;
- Začali sa rozvíjať také odvetvia fyziky ako atómová fyzika a jadrová fyzika;
Existuje veľa možností na zobrazenie chemických prvkov podľa periodického zákona, ale najznámejšou a najbežnejšou možnosťou je každému známa periodická tabuľka.
Mýty a fakty o vytvorení periodickej tabuľky
Najbežnejšou mylnou predstavou v histórii objavu periodickej tabuľky je, že vedec ju videl vo sne. V skutočnosti Dmitri Mendelejev sám vyvrátil tento mýtus a uviedol, že o periodickom zákone uvažoval už mnoho rokov. Na systematizáciu chemických prvkov napísal každý z nich na samostatnú kartu a opakovane ich navzájom kombinoval, pričom ich usporiadal do riadkov v závislosti od ich podobných vlastností.
Mýtus o „prorockom“ sne vedca možno vysvetliť skutočnosťou, že Mendelejev pracoval na systematizácii chemických prvkov celé dni, prerušované krátkym spánkom. Avšak iba tvrdá práca a prirodzený talent vedca priniesli dlho očakávaný výsledok a poskytli Dmitrijovi Mendelejevovi celosvetovú slávu.
Mnoho študentov v škole a niekedy aj na univerzite je nútených zapamätať si alebo sa aspoň zhruba orientovať v periodickej tabuľke. Na to musí mať človek nielen dobrú pamäť, ale aj logicky myslieť, spájať prvky do samostatných skupín a tried. Štúdium tabuľky je najjednoduchšie pre tých ľudí, ktorí neustále udržiavajú svoj mozog v dobrej kondícii absolvovaním školenia na BrainApps.
MENDELEEVOVA PERIODICKÁ TABUĽKA
Konštrukcia Mendelejevovej periodickej tabuľky chemických prvkov zodpovedá charakteristickým obdobiam teórie čísel a ortogonálnych báz. Pridanie Hadamardových matíc o matice párneho a nepárneho rádu vytvára štrukturálny základ vnorených maticových prvkov: matice prvého (Odin), druhého (Euler), tretieho (Mersenne), štvrtého (Hadamard) a piateho (Fermat) rádu.
Je ľahké vidieť, že existujú 4 objednávky k Hadamardove matrice zodpovedajú inertným prvkom s atómovou hmotnosťou, ktorá je násobkom štyroch: hélium 4, neón 20, argón 40 (39,948) atď., ale aj základy života a digitálnej techniky: uhlík 12, kyslík 16, kremík 28 , germánium 72.
Zdá sa, že s Mersennovými maticami rádov 4 k–1, naopak, všetko aktívne, jedovaté, ničivé a žieravé spolu súvisí. Ale sú to aj rádioaktívne prvky - zdroje energie a olovo 207 (konečný produkt, jedovaté soli). Fluór je, samozrejme, 19. Porady Mersennových matríc zodpovedajú sekvencii rádioaktívnych prvkov nazývaných aktíniový rad: urán 235, plutónium 239 (izotop, ktorý je silnejším zdrojom atómovej energie ako urán) atď. Sú to tiež alkalické kovy lítium 7, sodík 23 a draslík 39.
Gálium – atómová hmotnosť 68
Objednávky 4 k–2 Eulerove matrice (dvojité Mersennove) zodpovedajú dusíku 14 (základ atmosféry). Kuchynská soľ je tvorená dvoma „mersennovskými“ atómami sodíka 23 a chlóru 35, pričom táto kombinácia je charakteristická pre Eulerove matrice. Masívnejší chlór s hmotnosťou 35,4 tesne nedosahuje Hadamardov rozmer 36. Kryštály kuchynskej soli: kocka (! t. j. učenlivý charakter, Hadamardi) a osemsten (vzdornejší, to je nepochybne Euler).
V atómovej fyzike je prechodové železo 56 - nikel 59 hranicou medzi prvkami, ktoré poskytujú energiu pri syntéze väčšieho jadra (vodíková bomba) a rozpadu (uránová bomba). Rád 58 je známy tým, že nielenže nemá analógy Hadamardových matíc vo forme Belevichových matíc s nulami na diagonále, ale nemá ani veľa vážených matíc - najbližšia ortogonálna W(58,53) má 5 nuly v každom stĺpci a riadku (hlboká medzera).
V rade zodpovedajúcom Fermatovým matriciam a ich substitúciám 4. rádu k+1, z vôle osudu to stojí Fermium 257. Nedá sa povedať nič, presný zásah. Tu je zlato 197. Meď 64 (63,547) a striebro 108 (107,868), symboly elektroniky, ako vidno, nedosahujú zlato a zodpovedajú skromnejším Hadamardovým matriciam. Meď so svojou atómovou hmotnosťou neďaleko 63 je chemicky aktívna – jej zelené oxidy sú dobre známe.
Kryštály bóru pri veľkom zväčšení
S zlatý rez bór je viazaný - atómová hmotnosť spomedzi všetkých ostatných prvkov je najbližšie k 10 (presnejšie 10,8, vplyv má aj blízkosť atómovej hmotnosti k nepárnym číslam). Bór je pomerne zložitý prvok. Bór hrá zložitú úlohu v histórii samotného života. Štruktúra rámca v jeho štruktúrach je oveľa zložitejšia ako v diamante. Jedinečný typ chemickej väzby, ktorá umožňuje bóru absorbovať akúkoľvek nečistotu, je veľmi zle pochopený, hoci veľké množstvo vedcov už dostalo Nobelove ceny za výskum, ktorý s tým súvisí. Tvar bórového kryštálu je dvadsaťsten, s piatimi trojuholníkmi tvoriacimi vrchol.
Tajomstvo platiny. Piatym prvkom sú bezpochyby ušľachtilé kovy ako zlato. Nadstavba nad Hadamardovou dimenziou 4 k, 1 veľký.
Stabilný izotop uránu 238
Nezabúdajme však, že Fermatove čísla sú zriedkavé (najbližšie je 257). Kryštály natívneho zlata majú tvar blízky kocke, no pentagram sa tiež leskne. Jej najbližší sused, platina, ušľachtilý kov, je od zlata 197 vzdialená menej ako 4 atómové hmotnosti. Platina má atómovú hmotnosť nie 193, ale o niečo vyššiu, 194 (poradie Eulerových matríc). Je to maličkosť, no privádza ju do tábora o niečo agresívnejších živlov. V tejto súvislosti je potrebné pripomenúť, že platina sa vďaka svojej inertnosti (rozpúšťa sa možno v aqua regia) používa ako aktívny katalyzátor chemických procesov.
Hubovitá platina zapáli vodík pri izbovej teplote. Charakter platiny nie je vôbec mierumilovný; irídium 192 (zmes izotopov 191 a 193) sa správa mierumilovnejšie. Je to skôr meď, ale s hmotnosťou a charakterom zlata.
Medzi neónom 20 a sodíkom 23 nie je prvok s atómovou hmotnosťou 22. Atómové hmotnosti sú samozrejme integrálnou charakteristikou. No medzi izotopmi je zasa zaujímavá aj korelácia vlastností s vlastnosťami čísel a zodpovedajúcich matíc ortogonálnych báz. Najpoužívanejším jadrovým palivom je izotop uránu 235 (Mersennovho matricového rádu), v ktorom je možná samoudržiavacia jadrová reťazová reakcia. V prírode sa tento prvok vyskytuje v stabilnej forme urán 238 (Eulerovský maticový poriadok). Neexistuje prvok s atómovou hmotnosťou 13. Čo sa týka chaosu, koreluje obmedzený počet stabilných prvkov periodickej tabuľky a obtiažnosť nájdenia matíc na úrovni vysokého rádu v dôsledku bariéry pozorovanej v maticiach trinásteho rádu.
Izotopy chemických prvkov, ostrov stability
Ako to celé začalo?
Mnohí slávni významní chemici na prelome 19. a 20. storočia si už dávno všimli, že fyzikálne a chemické vlastnosti mnohých chemických prvkov sú si navzájom veľmi podobné. Napríklad draslík, lítium a sodík sú všetky aktívne kovy, ktoré pri reakcii s vodou tvoria aktívne hydroxidy týchto kovov; Chlór, fluór, bróm vo svojich zlúčeninách s vodíkom vykazovali rovnakú mocnosť rovnajúcu sa I a všetky tieto zlúčeniny sú silné kyseliny. Z tejto podobnosti sa už dlho predpokladal záver, že všetky známe chemické prvky možno kombinovať do skupín, a tak prvky každej skupiny majú určitý súbor fyzikálnych a chemických vlastností. Takéto skupiny však rôzni vedci často nesprávne skladali z rôznych prvkov a mnohí dlho ignorovali jednu z hlavných charakteristík prvkov – ich atómovú hmotnosť. Bol ignorovaný, pretože bol a je odlišný pre rôzne prvky, čo znamená, že ho nebolo možné použiť ako parameter na kombinovanie do skupín. Jedinou výnimkou bol francúzsky chemik Alexandre Emile Chancourtois, ktorý sa pokúsil usporiadať všetky prvky v trojrozmernom modeli pozdĺž špirály, ale jeho práca nebola uznaná vedeckou komunitou a model sa ukázal byť objemný a nepohodlný.
Na rozdiel od mnohých vedcov, D.I. Mendelejev považoval atómovú hmotnosť (v tom čase ešte „atómovú hmotnosť“) za kľúčový parameter pri klasifikácii prvkov. Vo svojej verzii Dmitrij Ivanovič usporiadal prvky v rastúcom poradí ich atómovej hmotnosti a tu sa objavil vzorec, ktorý v určitých intervaloch prvkov periodicky opakoval ich vlastnosti. Pravda, bolo treba urobiť výnimky: niektoré prvky boli zamenené a nezodpovedali nárastu atómových hmotností (napríklad telúr a jód), ale zodpovedali vlastnostiam prvkov. Ďalší rozvoj atómovo-molekulárneho učenia odôvodnil takéto pokroky a ukázal platnosť tohto usporiadania. Viac o tom si môžete prečítať v článku „Čo je Mendelejevov objav“
Ako môžeme vidieť, usporiadanie prvkov v tejto verzii nie je vôbec rovnaké ako to, čo vidíme v jej modernej podobe. Po prvé, skupiny a obdobia sú prehodené: skupiny horizontálne, obdobia vertikálne, a po druhé, skupín je v tom akosi priveľa - devätnásť, namiesto dnes akceptovaných osemnásť.
Len o rok neskôr, v roku 1870, však Mendelejev vytvoril novú verziu tabuľky, ktorá je pre nás už rozpoznateľnejšia: podobné prvky sú usporiadané vertikálne, tvoria skupiny a 6 období je umiestnených horizontálne. Čo je obzvlášť pozoruhodné, je to, že v prvej aj druhej verzii tabuľky je vidieť významné úspechy, ktoré jeho predchodcovia nemali: stôl starostlivo ponechal miesta pre prvky, ktoré podľa Mendelejeva ešte len museli objaviť. Zodpovedajúce voľné pozície sú označené otáznikom a vidíte ich na obrázku vyššie. Následne boli skutočne objavené zodpovedajúce prvky: Galium, Germanium, Scandium. Dmitrij Ivanovič teda nielen systematizoval prvky do skupín a období, ale predpovedal aj objavenie nových, zatiaľ neznámych prvkov.
Následne, po vyriešení mnohých naliehavých záhad vtedajšej chémie - objavenie nových prvkov, izolácia skupiny vzácnych plynov spolu s účasťou Williama Ramsaya, zistenie skutočnosti, že didymium nie je vôbec samostatným prvkom, ale je zmesou dvoch ďalších – stále nových a nových možností stolov, niekedy dokonca s netabuľkovým vzhľadom. Ale nebudeme ich tu prezentovať všetky, ale predstavíme iba konečnú verziu, ktorá sa vytvorila počas života veľkého vedca.
Prechod od atómovej hmotnosti k jadrovému náboju.
Bohužiaľ, Dmitrij Ivanovič sa nedožil planetárnej teórie atómovej štruktúry a nevidel triumf Rutherfordových experimentov, hoci práve s jeho objavmi sa začala nová éra vo vývoji periodického zákona a celého periodického systému. Dovoľte mi pripomenúť, že z experimentov Ernesta Rutherforda vyplynulo, že atómy prvkov pozostávajú z kladne nabitého atómového jadra a záporne nabitých elektrónov obiehajúcich okolo jadra. Po určení nábojov atómových jadier všetkých v tom čase známych prvkov sa ukázalo, že v periodickej tabuľke sú umiestnené v súlade s nábojom jadra. A periodický zákon nadobudol nový význam, teraz to začalo znieť takto:
"Vlastnosti chemických prvkov, ako aj formy a vlastnosti jednoduchých látok a zlúčenín, ktoré tvoria, sú periodicky závislé od veľkosti nábojov jadier ich atómov."
Teraz sa ukázalo, prečo niektoré ľahšie prvky umiestnil Mendelejev za ich ťažších predchodcov - ide o to, že sú tak zoradené v poradí nábojov ich jadier. Telúr je napríklad ťažší ako jód, ale je uvedený skôr v tabuľke, pretože náboj jadra jeho atómu a počet elektrónov je 52, zatiaľ čo jód je 53. Môžete sa pozrieť do tabuľky a zistiť seba.
Po objavení štruktúry atómu a atómového jadra prešla periodická tabuľka ešte niekoľkými zmenami, až napokon dospela do nám už zo školy známej podoby, do krátkoperiodickej verzie periodickej tabuľky.
V tejto tabuľke je nám už všetko známe: 7 období, 10 riadkov, vedľajšie a hlavné podskupiny. Taktiež s časom objavovania nových prvkov a zapĺňania tabuľky nimi bolo potrebné umiestniť prvky ako Actinium a Lanthanum do samostatných riadkov, všetky boli pomenované Actinides a Lanthanides. Táto verzia systému existovala veľmi dlho – vo svetovej vedeckej komunite takmer do konca 80., začiatku 90. rokov a u nás ešte dlhšie – do 10. rokov tohto storočia.
Moderná verzia periodickej tabuľky.
Možnosť, ktorou sme si mnohí v škole prešli, sa však ukazuje ako dosť mätúca a zmätok sa prejavuje v rozdelení podskupín na hlavné a vedľajšie a zapamätať si logiku zobrazovania vlastností prvkov sa stáva dosť ťažké. Samozrejme, napriek tomu ho mnohí študovali a stali sa doktormi chemických vied, ale v modernej dobe ho nahradila nová verzia - dlhodobá. Podotýkam, že túto konkrétnu možnosť schválila IUPAC (Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie). Poďme sa na to pozrieť.
Osem skupín bolo nahradených osemnástimi, medzi ktorými už nie je rozdelenie na hlavné a vedľajšie a všetky skupiny sú diktované umiestnením elektrónov v atómovom obale. Zároveň sme sa zbavili dvojriadkových a jednoradových období, teraz všetky obdobia obsahujú iba jeden riadok. Prečo je táto možnosť pohodlná? Teraz je zreteľnejšie viditeľná periodicita vlastností prvkov. Číslo skupiny v skutočnosti udáva počet elektrónov na vonkajšej úrovni, a preto sa všetky hlavné podskupiny starej verzie nachádzajú v prvej, druhej a trinástej až osemnástej skupine a nachádzajú sa všetky skupiny „bývalej strany“. v strede stola. Z tabuľky je teda teraz jasne viditeľné, že ak ide o prvú skupinu, potom sú to alkalické kovy a pre vás žiadna meď alebo striebro a je zrejmé, že všetky tranzitné kovy jasne preukazujú podobnosť svojich vlastností vďaka výplni. d-podúrovne, ktorá má menší vplyv na vonkajšie vlastnosti, rovnako ako lantanoidy a aktinidy, vykazujú podobné vlastnosti len vďaka rozdielnej f-podúrovni. Celá tabuľka je teda rozdelená do nasledujúcich blokov: s-blok, na ktorom sú vyplnené s-elektróny, d-blok, p-blok a f-blok, s vyplnenými d, p a f-elektróny.
Žiaľ, u nás sa táto možnosť dostala do školských učebníc len posledné 2-3 roky a aj to nie vo všetkých. A márne. S čím to súvisí? No po prvé, so stagnujúcou dobou v prelomových 90. rokoch, keď v krajine nebol vôbec žiadny rozvoj, nehovoriac o rezorte školstva, a práve v 90. rokoch svetová chemická komunita prešla na túto možnosť. Po druhé, s miernou zotrvačnosťou a ťažkosťami s vnímaním všetkého nového, pretože naši učitelia sú zvyknutí na starú, krátkodobú verziu tabuľky, napriek tomu, že pri štúdiu chémie je oveľa zložitejšia a menej pohodlná.
Rozšírená verzia periodickej tabuľky.
Čas však nestojí a ani veda a technika. 118. prvok periodickej tabuľky už bol objavený, čo znamená, že čoskoro budeme musieť otvoriť ďalšiu, ôsmu periódu tabuľky. Okrem toho sa objaví nová energetická podúroveň: podúroveň g. Jeho základné prvky sa budú musieť posunúť nadol po stole, ako napríklad lantanoidy alebo aktinidy, alebo sa tento stôl bude musieť ešte dvakrát roztiahnuť, aby sa už nezmestil na list A4. Tu uvediem iba odkaz na Wikipédiu (pozri Rozšírenú periodickú tabuľku) a nebudem opakovať popis tejto možnosti znova. Každý, kto má záujem, môže sledovať odkaz a zoznámiť sa.
V tejto verzii nie sú ani f-prvky (lantanoidy a aktinoidy) ani g-prvky („prvky budúcnosti“ z č. 121-128) umiestnené oddelene, ale rozširujú tabuľku o 32 buniek. Taktiež prvok hélium je zaradený do druhej skupiny, keďže je súčasťou s-bloku.
Vo všeobecnosti je nepravdepodobné, že budúci chemici využijú túto možnosť, s najväčšou pravdepodobnosťou bude periodická tabuľka nahradená jednou z alternatív, ktoré už odvážni vedci navrhujú: systém Benfey, Stewartova „chemická galaxia“ alebo iná možnosť; . To sa však stane až po dosiahnutí druhého ostrova stability chemických prvkov a s najväčšou pravdepodobnosťou to bude potrebné viac pre prehľadnosť v jadrovej fyzike ako v chémii, ale zatiaľ nám postačí starý dobrý periodický systém Dmitrija Ivanoviča. .
Periodický systém chemických prvkov je klasifikácia chemických prvkov vytvorená D. I. Mendelejevom na základe periodického zákona, ktorý objavil v roku 1869.
D. I. Mendelejev
Podľa modernej formulácie tohto zákona sa prvky s podobnými vlastnosťami periodicky opakujú v súvislom rade prvkov usporiadaných podľa rastúcej veľkosti kladného náboja jadier ich atómov.
Periodická tabuľka chemických prvkov, prezentovaná vo forme tabuľky, pozostáva z periód, radov a skupín.
Na začiatku každého obdobia (okrem prvého) má prvok výrazné kovové vlastnosti (alkalický kov).
Symboly pre tabuľku farieb: 1 - chemický znak prvku; 2 - meno; 3 - atómová hmotnosť (atómová hmotnosť); 4 - sériové číslo; 5 - rozloženie elektrónov cez vrstvy.
Keď sa atómové číslo prvku rovná kladnému náboju jadra jeho atómu, kovové vlastnosti postupne slabnú a nekovové vlastnosti sa zvyšujú. Predposledným prvkom v každom období je prvok s výraznými nekovovými vlastnosťami () a posledným je inertný plyn. V období I sú 2 prvky, v II a III - 8 prvkov, v IV a V - 18, v VI - 32 a v VII (nedokončené obdobie) - 17 prvkov.
Prvé tri periódy sa nazývajú malé periódy, každá z nich pozostáva z jedného horizontálneho radu; zvyšok - vo veľkých periódach, z ktorých každá (okrem obdobia VII) pozostáva z dvoch vodorovných radov - párneho (horného) a nepárneho (dolného). Iba kovy sa nachádzajú v párnych radoch veľkých periód. Vlastnosti prvkov v týchto radoch sa mierne menia so zvyšujúcim sa poradovým číslom. Vlastnosti prvkov v nepárnych radoch veľkých periód sa menia. V období VI nasleduje po lantáne 14 prvkov, veľmi podobných chemickými vlastnosťami. Tieto prvky, nazývané lantanoidy, sú uvedené samostatne pod hlavnou tabuľkou. Aktinidy, prvky nasledujúce po aktíniu, sú v tabuľke uvedené podobne.
Tabuľka má deväť vertikálnych skupín. Číslo skupiny sa až na zriedkavé výnimky rovná najvyššej kladnej valencii prvkov tejto skupiny. Každá skupina, okrem nultého a ôsmeho, je rozdelená na podskupiny. - hlavný (umiestnený vpravo) a vedľajší. V hlavných podskupinách, ako sa atómové číslo zvyšuje, kovové vlastnosti prvkov silnejú a nekovové vlastnosti slabnú.
Chemické a množstvo fyzikálnych vlastností prvkov teda určuje miesto, ktoré daný prvok zaujíma v periodickej tabuľke prvkov.
Biogénne prvky, teda prvky, ktoré sú súčasťou organizmov a plnia v nich určitú biologickú úlohu, zaberajú hornú časť periodickej tabuľky. Bunky obsadené prvkami, ktoré tvoria väčšinu (viac ako 99 %) živej hmoty, sú sfarbené do ružova, bunky obsadené mikroelementmi (pozri).
Periodická tabuľka chemických prvkov je najväčším úspechom modernej prírodnej vedy a názorným vyjadrením najvšeobecnejších dialektických zákonov prírody.
Pozri tiež Atómová hmotnosť.
Periodický systém chemických prvkov je prirodzená klasifikácia chemických prvkov vytvorená D. I. Mendelejevom na základe periodického zákona, ktorý objavil v roku 1869.
Mendelejevov periodický zákon vo svojej pôvodnej formulácii uvádzal: vlastnosti chemických prvkov, ako aj formy a vlastnosti ich zlúčenín, sú periodicky závislé od atómovej hmotnosti prvkov. Následne s vývojom doktríny o štruktúre atómu sa ukázalo, že presnejšou charakteristikou každého prvku nie je atómová hmotnosť (pozri), ale hodnota kladného náboja jadra atómu prvku, teda hodnota kladného náboja jadra atómu. rovné poradovému (atómovému) číslu tohto prvku v periodickom systéme D. I. Mendelejeva . Počet kladných nábojov na jadre atómu sa rovná počtu elektrónov obklopujúcich jadro atómu, pretože atómy ako celok sú elektricky neutrálne. Vo svetle týchto údajov je periodický zákon formulovaný takto: vlastnosti chemických prvkov, ako aj formy a vlastnosti ich zlúčenín sú periodicky závislé od veľkosti kladného náboja jadier ich atómov. To znamená, že v súvislom rade prvkov usporiadaných v poradí zvyšujúcich sa kladných nábojov jadier ich atómov sa prvky s podobnými vlastnosťami budú periodicky opakovať.
Tabuľková forma periodickej tabuľky chemických prvkov je prezentovaná v jej modernej podobe. Pozostáva z období, radov a skupín. Perióda predstavuje postupný horizontálny rad prvkov usporiadaných v poradí zvyšujúceho sa kladného náboja jadier ich atómov.
Na začiatku každého obdobia (okrem prvého) je prvok s výraznými kovovými vlastnosťami (alkalický kov). Potom, ako sa sériové číslo zvyšuje, kovové vlastnosti prvkov postupne slabnú a nekovové vlastnosti sa zvyšujú. Predposledným prvkom v každom období je prvok s výraznými nekovovými vlastnosťami (halogén) a posledným je inertný plyn. Prvá perióda pozostáva z dvoch prvkov, úlohu alkalického kovu a halogénu tu súčasne plní vodík. Obdobie II a III obsahuje po 8 prvkov, ktoré Mendelejev nazval typickými. Obdobia IV a V obsahujú po 18 prvkov, VI-32. Obdobie VII ešte nie je ukončené a je doplnené umelo vytvorenými prvkami; v tomto období je momentálne 17 prvkov. Obdobia I, II a III sa nazývajú malé, každé z nich pozostáva z jedného horizontálneho radu, IV-VII sú veľké: obsahujú (s výnimkou VII) dva horizontálne rady - párne (horné) a nepárne (dolné). V párnych radoch veľkých periód sú len kovy a zmena vlastností prvkov v rade zľava doprava je vyjadrená slabo.
V nepárnych radoch veľkých období sa vlastnosti prvkov v rade menia rovnako ako vlastnosti typických prvkov. V párnom rade obdobia VI, po lantáne, je 14 prvkov [nazývaných lantanoidy (pozri), lantanoidy, prvky vzácnych zemín], ktoré majú podobné chemické vlastnosti ako lantán a navzájom. Ich zoznam je uvedený samostatne pod tabuľkou.
Prvky nasledujúce po aktíniu - aktinidy (aktinidy) - sú uvedené samostatne a uvedené pod tabuľkou.
V periodickej tabuľke chemických prvkov je vertikálne umiestnených deväť skupín. Číslo skupiny sa rovná najvyššej kladnej valencii (pozri) prvkov tejto skupiny. Výnimkou sú fluór (môže byť len negatívne jednomocný) a bróm (nemôže byť sedemmocný); okrem toho meď, striebro, zlato môžu vykazovať valenciu väčšiu ako +1 (Cu-1 a 2, Ag a Au-1 a 3) a z prvkov skupiny VIII má len osmium a ruténium valenciu +8 . Každá skupina, s výnimkou ôsmej a nultej, je rozdelená na dve podskupiny: hlavnú (umiestnenú vpravo) a vedľajšiu. Medzi hlavné podskupiny patria typické prvky a prvky dlhých periód, do vedľajších podskupín patria len prvky dlhých periód a navyše kovy.
Z hľadiska chemických vlastností sa prvky každej podskupiny danej skupiny navzájom výrazne líšia a iba najvyššia kladná valencia je rovnaká pre všetky prvky danej skupiny. V hlavných podskupinách sa zhora nadol kovové vlastnosti prvkov posilňujú a nekovové oslabujú (napríklad francium je prvok s najvýraznejšími kovovými vlastnosťami a fluór je nekovový). Miesto prvku v Mendelejevovom periodickom systéme (poradové číslo) teda určuje jeho vlastnosti, ktoré sú priemerom vlastností susedných prvkov vertikálne a horizontálne.
Niektoré skupiny prvkov majú špeciálne názvy. Prvky hlavných podskupín skupiny I sa teda nazývajú alkalické kovy, skupina II - kovy alkalických zemín, skupina VII - halogény, prvky umiestnené za uránom - transurán. Prvky, ktoré sú súčasťou organizmov, zúčastňujú sa metabolických procesov a majú jasnú biologickú úlohu, sa nazývajú biogénne prvky. Všetci zaberajú hornú časť tabuľky D.I. Ide predovšetkým o O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg a Fe, ktoré tvoria väčšinu živej hmoty (viac ako 99 %). Miesta obsadené týmito prvkami v periodickej tabuľke sú zafarbené svetlomodrou farbou. Biogénne prvky, ktorých je v tele veľmi málo (od 10 -3 do 10 -14%), sa nazývajú mikroelementy (pozri). Bunky periodickej sústavy, sfarbené do žlta, obsahujú mikroelementy, ktorých životne dôležitý význam pre človeka je dokázaný.
Podľa teórie štruktúry atómu (pozri Atóm) chemické vlastnosti prvkov závisia najmä od počtu elektrónov vo vonkajšom elektrónovom obale. Periodická zmena vlastností prvkov s nárastom kladného náboja atómových jadier sa vysvetľuje periodickým opakovaním štruktúry vonkajšieho elektrónového obalu (energetickej hladiny) atómov.
V malých periódach s nárastom kladného náboja jadra sa počet elektrónov vo vonkajšom obale zvyšuje z 1 na 2 v perióde I a z 1 na 8 v periódach II a III. Z toho vyplýva zmena vlastností prvkov v období z alkalického kovu na inertný plyn. Vonkajší elektrónový obal, obsahujúci 8 elektrónov, je kompletný a energeticky stabilný (prvky nulovej skupiny sú chemicky inertné).
V dlhých obdobiach v párnych radoch, keď sa kladný náboj jadier zvyšuje, počet elektrónov vo vonkajšom obale zostáva konštantný (1 alebo 2) a druhý vonkajší obal je naplnený elektrónmi. Z toho vyplýva pomalá zmena vlastností prvkov v párnych radoch. V nepárnych sériách veľkých periód, keď sa zvyšuje náboj jadier, je vonkajší obal naplnený elektrónmi (od 1 do 8) a vlastnosti prvkov sa menia rovnakým spôsobom ako vlastnosti typických prvkov.
Počet elektrónových obalov v atóme sa rovná číslu periódy. Atómy prvkov hlavných podskupín majú počet elektrónov vo svojich vonkajších obaloch rovný číslu skupiny. Atómy prvkov vedľajších podskupín obsahujú vo svojich vonkajších obaloch jeden alebo dva elektróny. To vysvetľuje rozdiel vo vlastnostiach prvkov hlavnej a sekundárnej podskupiny. Číslo skupiny udáva možný počet elektrónov, ktoré sa môžu podieľať na tvorbe chemických (valenčných) väzieb (pozri Molekula), preto sa takéto elektróny nazývajú valencia. Pre prvky vedľajších podskupín sú valenčné nielen elektróny vonkajších obalov, ale aj predposledných. Počet a štruktúra elektrónových obalov sú uvedené v sprievodnej periodickej tabuľke chemických prvkov.
Periodický zákon D.I. Mendelejeva a systém na ňom založený majú vo vede a praxi mimoriadne veľký význam. Periodický zákon a systém boli základom pre objavenie nových chemických prvkov, presné určenie ich atómových hmotností, rozvoj doktríny o štruktúre atómov, stanovenie geochemických zákonov rozloženia prvkov v zemskej kôre a tzv. vývoj moderných predstáv o živej hmote, ktorej zloženie a vzory s ňou spojené sú v súlade s periodickým systémom. Biologická aktivita prvkov a ich obsah v tele sú tiež do značnej miery určené miestom, ktoré zaujímajú v Mendelejevovej periodickej tabuľke. S nárastom poradového čísla u viacerých skupín teda stúpa toxicita prvkov a znižuje sa ich obsah v organizme. Periodický zákon je jasným vyjadrením najvšeobecnejších dialektických zákonitostí vývoja prírody.