Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

С первых уроков химии вы широко использовали таблицу Д.И. Менделеева. Она наглядно демонстрирует, что все химические элементы, образующие вещества окружающего нас мира, взаимосвязаны и подчиняются общим закономерностям, т. е. представляют собой единое целое - систему химических элементов. Поэтому в современной науке таблицу Д.И. Менделеева называют Периодической системой химических элементов. Почему "периодической", вам тоже понятно, так как общие закономерности в изменении свойств атомов, простых и сложных веществ, образованных химическими элементами, повторяются в этой системе через определенные интервалы - периоды. Некоторые из этих закономерностей, приведенные в таблице 1, вам уже известны. Таким образом, все существующие в мире химические элементы подчиняются единому, объективно действующему в природе Периодическому закону, графическим отображением которого и является Периодическая система элементов. Этот закон и система носят имя великого русского химика Д.И. Менделеева.

Выдающийся русский химик, создатель естественной классификации химических элементов - Периодической системы элементов, явившейся выражением Периодического закона химических элементов.

Плодотворно работал в различных областях химии и других наук: физики, экономики, географии, метеорологии, метрологии, сельского хозяйства.

Во всех трудах Менделеева ясно проявились энциклопедичность знаний, научная интуиция, умение обобщать, дар научного предвидения.

Д.И. Менделеев пришел к открытию Периодического закона, проведя сопоставление свойств и относительных атомных масс химических элементов. Он расположил все известные ему химические элементы (их было 63) в одну цепочку в порядке возрастания их относительных атомных масс и всесторонне проанализировал всю эту совокупность элементов, пытаясь найти в ней определенные закономерности. В результате напряженного творческого труда он обнаружил, что в этой цепочке имеются интервалы - периоды, в которых свойства элементов и образованных ими веществ изменяются сходным образом.

Перечислим, используя современные термины, закономерные изменения свойств, проявляемы в пределах периодов:

- металлические свойства уменьшаются;

- неметаллические свойства увеличиваются;

- степень окисления элементов в высших оксидах возрастает от +1 до +8;

- степень окисления элементов в летучих водородных соединениях возрастает от -4 до -1;

- оксиды от основных через амфотерные сменяются кислотными оксидами;

- гидроксиды от щелочей через амфотерные сменяются кислотами.

На основании этих наблюдений Д.И. Менделеев в 1869 г. сделал вывод - сформулировал Периодический закон, который с использованием современных терминов звучит так: свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от относительных атомных масс элементов.

Систематизируя химические элементы на основе их относительных атомных масс, Менделеев уделял большое внимание также свойствам элементов и образованных ими веществ, распределяя элементы со сходными свойствами в вертикальные столбцы - группы. Иногда в нарушение выявленной им закономерности он ставил более тяжелые элементы перед элементами с меньшими значениями относительных атомных масс. Например, он записал в свою таблицу кобальт перед никелем, теллур - перед йодом, а когда были открыты инертные (благородные) газы, аргон - перед калием. Такой порядок расположения Менделеев считал необходимым потому, что иначе эти элементы попали бы в группы несходных с ними по свойствам элементов, в частности щелочной металл калий попал бы в группу инертных газов, а инертный газ аргон - в группу щелочных металлов.

Д.И. Менделеев не мог объяснить эти исключения из общего правила, как и причину периодичности в изменении свойств элементов и образованных ими веществ. Однако он предвидел, что эта причина кроется в сложном строении атома (в то время о внутреннем строении атома ничего еще не было известно). Именно научная интуиция Менделеева позволила ему построить систему химических элементов не в порядке возрастания их относительных атомных масс, а в порядке возрастания зарядов их атомных ядер. О том, что свойства элементов определяются именно зарядами атомных ядер элементов, красноречиво говорит существование изотопов, с которыми вы знакомились в прошлом году (вспомните, что это такое, приведите примеры известных вам изотопов).

В соответствии с современными представлениями о строении атома основой классификации химических элементов являются заряды их атомных ядер, и современная формулировка Периодического закона такова:

- свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер;

- периодичность в изменении свойств элементов объясняется периодической повторяемостью в строении внешних энергетических уровней их атомов. Именно число энергетических уровней, общее число расположенных на них электронов и число электронов на внешнем уровне отражает принятую в периодической системе символику, т. е. раскрывает физический смысл номера периода, порядкового номера элемента и номера группы;

- строение атома позволяет объяснить и причины изменения металлических и неметаллических свойств элементов в периодах и группах.

Следовательно, Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева обобщают сведения о химических элементах и образованных ими веществах и объясняют периодичность в изменении их свойств и причину сходства свойств элементов одной и той же группы.

Эти два важнейших значения Периодического закона и Периодической системы дополняет еще одно, которое заключается в возможности прогнозировать, т. е. предсказывать, описывать свойства и указывать пути открытия новых химических элементов. Уже на этапе создания Периодической системы Д.И. Менделеев сделал ряд прогнозов о свойствах еще неизвестных в то время элементов и указал пути их открытия.

Яркими примерами прогностической силы закона Менделеева явились последующие открытия элементов учеными: в 1875 г. французом Лекоком де Буабодраном - галлий, предсказанный Д.И. Менделеевым пятью годами раньше как элемент под названием "экаалюминий" (эка - следующий за...); в 1879 г. шведом Л. Нильсоном был открыт "экабор" по Менделееву; в 1886 г. немцем К. Винклером - "экасилиций" по Менделееву (определите по таблице Д.И. Менделеева современные названия этих элементов). Насколько точен был в своих предсказаниях русский химик, иллюстрируют данные таблицы 2. Предсказанные и экспериментально обнаруженные свойства германия Ученые-первооткрыватели новых элементов высоко оценили открытие русского ученого: "Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов, чем открытие до сих пор гипотетического экасилиция; оно составляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой теории, - оно знаменует собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания" (К. Винклер). периодический закона менделеев элемент

Американские ученые, открывшие элемент № 101, дали ему название "менделевий" в знак признания заслуг великого русского химика Дмитрия Менделеева, который первым использовал Периодическую систему элементов для предсказания свойств тогда еще не открытых элементов.

Размещено на Allbest.ru