Hier findet der Leser Informationen über eines der wichtigsten Gesetze, die jemals vom Menschen im wissenschaftlichen Bereich entdeckt wurden – das periodische Gesetz von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew. Sie werden mit seiner Bedeutung und seinem Einfluss auf die Chemie vertraut gemacht; die allgemeinen Bestimmungen, Merkmale und Einzelheiten des periodischen Gesetzes, die Geschichte der Entdeckung und die wichtigsten Bestimmungen werden berücksichtigt.
Was ist periodisches Gesetz?
Das periodische Gesetz ist ein Naturgesetz grundlegender Natur, das erstmals 1869 von D. I. Mendelejew entdeckt wurde, und die Entdeckung selbst erfolgte durch einen Vergleich der Eigenschaften einiger chemischer Elemente und der damals bekannten Atommassenwerte.
Mendeleev argumentierte, dass nach seinem Gesetz einfache und komplexe Körper und verschiedene Elementverbindungen von ihrer periodischen Typabhängigkeit und vom Gewicht ihres Atoms abhängen.
Das periodische Gesetz ist in seiner Art einzigartig und das liegt daran, dass es im Gegensatz zu anderen Grundgesetzen der Natur und des Universums nicht durch mathematische Gleichungen ausgedrückt wird. Grafisch findet es seinen Ausdruck im Periodensystem der chemischen Elemente.
Geschichte der Entdeckung
Die Entdeckung des Periodengesetzes erfolgte im Jahr 1869, aber Versuche, alle bekannten x-ten Elemente zu systematisieren, begannen schon lange davor.
Der erste Versuch, ein solches System zu schaffen, wurde 1829 von I. V. Debereiner unternommen. Er klassifizierte alle ihm bekannten chemischen Elemente in Triaden, die durch die Nähe der halben Summe der in dieser Gruppe von drei Komponenten enthaltenen Atommassen miteinander verbunden waren. Nach Debereiner versuchte A. de Chancourtois, eine einzigartige Tabelle zur Klassifizierung von Elementen zu erstellen. Er nannte sein System die „irdische Spirale“ und nach ihm wurde die Newlands-Oktave von John Newlands zusammengestellt. Im Jahr 1864, fast gleichzeitig, veröffentlichten William Olding und Lothar Meyer unabhängig voneinander erstellte Tabellen.
Das periodische Gesetz wurde der wissenschaftlichen Gemeinschaft am 8. März 1869 zur Überprüfung vorgelegt, und dies geschah während einer Sitzung der Russischen Gesellschaft. Dmitri Iwanowitsch Mendelejew verkündete seine Entdeckung vor allen und im selben Jahr erschien Mendelejews Lehrbuch „Grundlagen der Chemie“, in dem erstmals das von ihm erstellte Periodensystem gezeigt wurde. Ein Jahr später, 1870, schrieb er einen Artikel und reichte ihn bei der Russischen Chemischen Gesellschaft ein, wo das Konzept des periodischen Gesetzes erstmals verwendet wurde. Im Jahr 1871 gab Mendelejew in seinem berühmten Artikel über das periodische Gesetz der chemischen Elemente eine umfassende Beschreibung seines Konzepts.
Unschätzbarer Beitrag zur Entwicklung der Chemie
Die Bedeutung des periodischen Gesetzes ist für die wissenschaftliche Gemeinschaft auf der ganzen Welt unglaublich groß. Dies liegt daran, dass seine Entdeckung der Entwicklung sowohl der Chemie als auch anderer Naturwissenschaften, beispielsweise der Physik und Biologie, einen starken Impuls gab. Die Beziehung zwischen den Elementen und ihren qualitativen chemischen und physikalischen Eigenschaften war offen; dies ermöglichte auch das Verständnis des Wesens des Aufbaus aller Elemente nach einem Prinzip und führte zur modernen Formulierung von Konzepten über chemische Elemente, um das Wissen zu konkretisieren von Stoffen komplexer und einfacher Struktur.
Die Verwendung des periodischen Gesetzes ermöglichte es, das Problem der chemischen Vorhersage zu lösen und den Grund für das Verhalten bekannter chemischer Elemente zu bestimmen. Die Atomphysik, einschließlich der Kernenergie, wurde durch dasselbe Gesetz möglich. Diese Wissenschaften wiederum ermöglichten es, den Horizont des Wesens dieses Gesetzes zu erweitern und sein Verständnis zu vertiefen.
Chemische Eigenschaften der Elemente des Periodensystems
Im Wesentlichen sind chemische Elemente durch die ihnen innewohnenden Eigenschaften im Zustand eines freien Atoms oder Ions, solvatisiert oder hydratisiert, in einer einfachen Substanz und durch die Form, die ihre zahlreichen Verbindungen bilden können, miteinander verbunden. Diese Eigenschaften bestehen jedoch normalerweise aus zwei Phänomenen: Eigenschaften, die für ein Atom im freien Zustand und für eine einfache Substanz charakteristisch sind. Es gibt viele Arten von Eigenschaften dieser Art, aber die wichtigsten sind:
- Atomionisation und ihre Energie, abhängig von der Position des Elements in der Tabelle, seiner Ordnungszahl.
- Die Energieaffinität eines Atoms und eines Elektrons, die wie die Atomionisation von der Position des Elements im Periodensystem abhängt.
- Elektronegativität eines Atoms, die keinen konstanten Wert hat, sondern sich in Abhängigkeit verschiedener Faktoren ändern kann.
- Radien von Atomen und Ionen – hier werden in der Regel empirische Daten verwendet, die mit der Wellennatur von Elektronen in einem Bewegungszustand zusammenhängen.
- Zerstäubung einfacher Stoffe – eine Beschreibung der Reaktivitätsfähigkeiten eines Elements.
- Oxidationsstufen sind ein formales Merkmal, sie erscheinen jedoch als eines der wichtigsten Merkmale eines Elements.
- Das Oxidationspotential einfacher Substanzen ist ein Maß und ein Hinweis auf das Potenzial einer Substanz, in wässrigen Lösungen zu wirken, sowie auf den Grad der Ausprägung von Redoxeigenschaften.
Periodizität interner und sekundärer Elemente
Das periodische Gesetz vermittelt ein Verständnis für einen weiteren wichtigen Bestandteil der Natur – die interne und sekundäre Periodizität. Die oben genannten Bereiche der Untersuchung atomarer Eigenschaften sind tatsächlich viel komplexer, als man denkt. Dies liegt daran, dass die Elemente s, p, d der Tabelle ihre qualitativen Eigenschaften je nach ihrer Position in der Periode (interne Periodizität) und Gruppe (sekundäre Periodizität) ändern. Beispielsweise wird der interne Prozess des Übergangs von Elementen von der ersten zur achten Gruppe zum p-Element von minimalen und maximalen Punkten auf der Kurve der Energielinie des ionisierten Atoms begleitet. Dieses Phänomen zeigt die interne Instabilität der Periodizität von Änderungen der Eigenschaften eines Atoms entsprechend seiner Position in der Periode.
Ergebnisse
Jetzt hat der Leser ein klares Verständnis und eine klare Definition dessen, was Mendeleevs periodisches Gesetz ist, erkennt seine Bedeutung für den Menschen und die Entwicklung verschiedener Wissenschaften und hat eine Vorstellung von seinen modernen Bestimmungen und der Geschichte seiner Entdeckung.
Abstrakt
„Die Geschichte der Entdeckung und Bestätigung des periodischen Gesetzes durch D.I. Mendelejew“
St. Petersburg 2007
Einführung
Periodisches Recht D.I. Mendelejew ist ein Grundgesetz, das eine periodische Änderung der Eigenschaften chemischer Elemente in Abhängigkeit von der Zunahme der Ladungen der Kerne ihrer Atome festlegt. Eröffnet von D.I. Mendelejew im Februar 1869. Beim Vergleich der Eigenschaften aller damals bekannten Elemente und der Werte ihrer Atommassen (Gewichte). Mendeleev verwendete den Begriff „periodisches Gesetz“ erstmals im November 1870 und im Oktober 1871 gab er die endgültige Formulierung des periodischen Gesetzes: „... die Eigenschaften der Elemente und damit die Eigenschaften der einfachen und komplexen Körper, die sie bilden, hängen periodisch von ihrem Atomgewicht ab.“ Der grafische (tabellarische) Ausdruck des Periodengesetzes ist das von Mendelejew entwickelte Periodensystem der Elemente.
1. Versuche anderer Wissenschaftler, das Periodengesetz abzuleiten
Das Periodensystem bzw. die periodische Klassifizierung der Elemente war für die Entwicklung der anorganischen Chemie in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts von großer Bedeutung. Diese Bedeutung ist derzeit enorm, da das System selbst durch die Untersuchung der Probleme der Struktur der Materie nach und nach einen Grad an Rationalität erlangte, der durch die Kenntnis nur der Atomgewichte nicht erreicht werden konnte. Der Übergang von der empirischen Regelmäßigkeit zur Gesetzmäßigkeit ist das ultimative Ziel jeder wissenschaftlichen Theorie.
Die Suche nach den Grundlagen für die natürliche Klassifizierung chemischer Elemente und deren Systematisierung begann lange vor der Entdeckung des Periodengesetzes. Die Schwierigkeiten der Naturwissenschaftler, die als erste auf diesem Gebiet arbeiteten, waren auf den Mangel an experimentellen Daten zurückzuführen: zu Beginn des 19. Jahrhunderts. Die Zahl der bekannten chemischen Elemente war noch zu gering und die akzeptierten Werte der Atommassen vieler Elemente waren ungenau.
Abgesehen von den Versuchen von Lavoisier und seiner Schule, Elemente anhand des Kriteriums der Analogie im chemischen Verhalten zu klassifizieren, stammt der erste Versuch einer periodischen Klassifizierung von Elementen von Döbereiner.
Döbereiner-Triaden und die ersten Elementsysteme
Im Jahr 1829 versuchte der deutsche Chemiker I. Döbereiner, die Elemente zu systematisieren. Er bemerkte, dass einige Elemente mit ähnlichen Eigenschaften in Dreiergruppen zusammengefasst werden können, die er Triaden nannte: Li–Na–K; Ca–Sr–Ba; S–Se–Te; P–As–Sb; Cl–Br–I.
Essenz des vorgeschlagenen Gesetz der Triaden Döbereiner ging davon aus, dass die Atommasse des mittleren Elements der Triade nahezu halb so groß war wie die Summe (arithmetisches Mittel) der Atommassen der beiden extremen Elemente der Triade. Obwohl es Döbereiner natürlich nicht gelang, alle bekannten Elemente in Triaden zu zerlegen, zeigte das Gesetz der Triaden deutlich, dass ein Zusammenhang zwischen der Atommasse und den Eigenschaften der Elemente und ihrer Verbindungen besteht. Alle weiteren Systematisierungsversuche basierten auf der Anordnung der Elemente entsprechend ihrer Atommasse.
Döbereiners Ideen wurden von L. Gmelin entwickelt, der zeigte, dass der Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Elementen und ihren Atommassen viel komplexer ist als bei Triaden. Im Jahr 1843 veröffentlichte Gmelin eine Tabelle, in der chemisch ähnliche Elemente in der Reihenfolge zunehmender Verbindungsgewichte (Äquivalentgewichte) in Gruppen angeordnet waren. Die Elemente bestanden aus Triaden sowie Tetraden und Pentaden (Gruppen von vier und fünf Elementen), und die Elektronegativität der Elemente in der Tabelle änderte sich fließend von oben nach unten.
In den 1850er Jahren M. von Pettenkofer und J. Dumas schlugen das sogenannte vor. Differentialsysteme zur Identifizierung allgemeiner Muster bei Änderungen des Atomgewichts von Elementen, die von den deutschen Chemikern A. Strecker und G. Chermak im Detail entwickelt wurden.
In den frühen 60er Jahren des 19. Jahrhunderts. Es erschienen mehrere Werke, die dem Periodengesetz unmittelbar vorausgingen.
Spirale von Chancourtois
A. de Chancourtois ordnete alle damals bekannten chemischen Elemente in einer einzigen Folge zunehmender Atommassen an und trug die resultierende Reihe auf die Oberfläche des Zylinders entlang einer Linie auf, die von seiner Basis in einem Winkel von 45° zur Ebene des Zylinders ausgeht Basis (die sogenannte Erdspirale). Bei der Entfaltung der Oberfläche des Zylinders stellte sich heraus, dass sich auf vertikalen Linien parallel zur Zylinderachse chemische Elemente mit ähnlichen Eigenschaften befanden. So fielen Lithium, Natrium und Kalium auf eine Vertikale; Beryllium, Magnesium, Kalzium; Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur usw. Der Nachteil der de Chancourtois-Spirale bestand darin, dass Elemente mit völlig unterschiedlichem chemischem Verhalten auf einer Linie mit Elementen lagen, die in ihrer chemischen Natur ähnlich waren. Mangan fiel in die Gruppe der Alkalimetalle und Titan, das mit ihnen nichts gemeinsam hatte, in die Gruppe von Sauerstoff und Schwefel.
Newlands-Tisch
Der englische Wissenschaftler J. Newlands veröffentlichte 1864 eine Tabelle mit Elementen, die seinen Vorschlag widerspiegelte Gesetz der Oktaven. Newlands zeigte, dass in einer Reihe von Elementen, die in der Reihenfolge zunehmender Atomgewichte angeordnet sind, die Eigenschaften des achten Elements denen des ersten Elements ähnlich sind. Newlands versuchte dieser Abhängigkeit, die tatsächlich bei leichten Elementen auftritt, einen universellen Charakter zu geben. In seiner Tabelle befanden sich ähnliche Elemente in horizontalen Reihen, aber in derselben Reihe befanden sich oft Elemente mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften. Darüber hinaus war Newlands gezwungen, in einigen Zellen zwei Elemente unterzubringen; schließlich enthielt der Tisch keine freien Plätze; Infolgedessen wurde das Gesetz der Oktaven mit äußerster Skepsis akzeptiert.
Odling- und Meyer-Tische
Im selben Jahr 1864 erschien die erste Tabelle des deutschen Chemikers L. Meyer; es umfasste 28 Elemente, die nach ihrer Wertigkeit in sechs Spalten angeordnet waren. Meyer hat die Anzahl der Elemente in der Tabelle bewusst begrenzt, um die regelmäßige (ähnlich wie bei Döbereiners Triaden) Änderung der Atommasse in Reihen ähnlicher Elemente hervorzuheben.
Im Jahr 1870 veröffentlichte Meyer ein Werk mit einer neuen Tabelle mit dem Titel „Die Natur der Elemente als Funktion ihres Atomgewichts“, bestehend aus neun vertikalen Spalten. Ähnliche Elemente befanden sich in den horizontalen Zeilen der Tabelle; Meyer ließ einige Zellen leer. Der Tabelle war ein Diagramm der Abhängigkeit des Atomvolumens eines Elements vom Atomgewicht beigefügt, das eine charakteristische Sägezahnform aufweist und den Begriff „Periodizität“ perfekt veranschaulicht, der bereits damals von Mendelejew vorgeschlagen wurde.
2. Was wurde vor dem Tag der großen Entdeckung getan?
Die Voraussetzungen für die Entdeckung des Periodengesetzes sind im Buch von D.I. zu suchen. Mendeleev (im Folgenden D.I.) „Grundlagen der Chemie“. Die ersten Kapitel des 2. Teils dieses Buches von D.I. schrieb Anfang 1869. Das 1. Kapitel war dem Natrium gewidmet, das 2. seinen Analoga, das 3. der Wärmekapazität und das 4. den Erdalkalimetallen. Am Tag der Entdeckung des Periodengesetzes (17. Februar 1869) hatte er wahrscheinlich bereits die Frage nach der Beziehung zwischen polar entgegengesetzten Elementen wie Alkalimetallen und Halogeniden skizziert, die hinsichtlich ihrer Atomizität (Wertigkeit) nahe beieinander lagen ), sowie die Frage nach der Beziehung zwischen den Alkalimetallen selbst hinsichtlich ihrer Atomgewichte. Er kam auch der Frage nahe, zwei Gruppen polar entgegengesetzter Elemente anhand der Atomgewichte ihrer Mitglieder zusammenzuführen und zu vergleichen, was eigentlich bereits bedeutete, das Prinzip der Verteilung der Elemente entsprechend ihrer Atomizität aufzugeben und sich dem Prinzip ihrer Atomizität zuzuwenden Verteilung nach Atomgewichten. Dieser Übergang war keine Vorbereitung für die Entdeckung des periodischen Gesetzes, sondern der Beginn der Entdeckung selbst
Zu Beginn des Jahres 1869 wurde ein erheblicher Teil der Elemente aufgrund gemeinsamer chemischer Eigenschaften in separate natürliche Gruppen und Familien zusammengefasst; Daneben handelte es sich bei einem anderen Teil um verstreute, isolierte Einzelelemente, die nicht zu besonderen Gruppen zusammengefasst waren. Als fest etabliert galten:
– eine Gruppe von Alkalimetallen – Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Cäsium;
– eine Gruppe von Erdalkalimetallen – Kalzium, Strontium und Barium;
– Sauerstoffgruppe – Sauerstoff, Schwefel, Selen und Tellur;
– Stickstoffgruppe – Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon. Darüber hinaus wurde hier häufig Wismut zugesetzt und Vanadium galt als unvollständiges Analogon von Stickstoff und Arsen;
– Kohlenstoffgruppe – Kohlenstoff, Silizium und Zinn sowie Titan und Zirkonium wurden als unvollständige Analoga von Silizium und Zinn betrachtet;
– eine Gruppe von Halogenen (Halogenen) – Fluor, Chlor, Brom und Jod;
– Kupfergruppe – Kupfer und Silber;
– Zinkgruppe – Zink und Cadmium
– Eisenfamilie – Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan und Chrom;
– die Familie der Platinmetalle – Platin, Osmium, Iridium, Palladium, Ruthenium und Rhodium.
Komplizierter war die Situation bei Elementen, die in verschiedene Gruppen oder Familien eingeteilt werden konnten:
– Blei, Quecksilber, Magnesium, Gold, Bor, Wasserstoff, Aluminium, Thallium, Molybdän, Wolfram.
Darüber hinaus waren eine Reihe von Elementen bekannt, deren Eigenschaften noch nicht ausreichend untersucht waren:
– Familie der Seltenerdelemente – Yttrium, Erbium, Cer, Lanthan und Didymium;
– Niob und Tantal;
– Beryllium;
3. Tag der großen Entdeckung
DI. war ein sehr vielseitiger Wissenschaftler. Er interessierte sich seit langem sehr für landwirtschaftliche Themen. Er beteiligte sich intensiv an den Aktivitäten der Free Economic Society in St. Petersburg (VEO), deren Mitglied er war. VEO organisierte die Herstellung von Artel-Käse in mehreren nördlichen Provinzen. Einer der Initiatoren dieser Initiative war N.V. Wereschtschagin. Ende 1868, d.h. während D.I. habe die Ausgabe beendet. 2 seines Buches wandte sich Wereschtschagin an die VEO mit der Bitte, eines der Mitglieder der Gesellschaft zu entsenden, um die Arbeit der Artel-Käsereien vor Ort zu inspizieren. Die Zustimmung zu dieser Art von Reise wurde von D.I. Im Dezember 1868 untersuchte er eine Reihe von Artel-Käsereien in der Provinz Twer. Zur Durchführung der Prüfung war eine zusätzliche Dienstreise erforderlich. Die Abreise war genau für den 17. Februar 1869 geplant.
Die Entdeckung des Periodensystems der chemischen Elemente durch Dmitri Mendelejew im März 1869 war ein echter Durchbruch in der Chemie. Dem russischen Wissenschaftler ist es gelungen, das Wissen über chemische Elemente zu systematisieren und in Tabellenform darzustellen, das Schüler noch heute im Chemieunterricht lernen müssen. Das Periodensystem wurde zur Grundlage für die rasante Entwicklung dieser komplexen und interessanten Wissenschaft, und die Geschichte ihrer Entdeckung ist voller Legenden und Mythen. Für alle Wissenschaftsinteressierten wird es interessant sein, die Wahrheit darüber zu erfahren, wie Mendelejew das Periodensystem der Elemente entdeckte.
Geschichte des Periodensystems: Wie alles begann
Versuche, bekannte chemische Elemente zu klassifizieren und zu systematisieren, wurden lange vor Dmitri Mendelejew unternommen. Berühmte Wissenschaftler wie Döbereiner, Newlands, Meyer und andere schlugen ihre Elementsysteme vor. Aufgrund fehlender Daten zu chemischen Elementen und ihren korrekten Atommassen waren die vorgeschlagenen Systeme jedoch nicht ganz zuverlässig.
Die Geschichte der Entdeckung des Periodensystems beginnt im Jahr 1869, als ein russischer Wissenschaftler auf einem Treffen der Russischen Chemischen Gesellschaft seinen Kollegen von seiner Entdeckung erzählte. In der vom Wissenschaftler vorgeschlagenen Tabelle wurden die chemischen Elemente nach ihren Eigenschaften geordnet, die sich aus der Größe ihres Molekulargewichts ergaben.
Ein interessantes Merkmal des Periodensystems war auch das Vorhandensein leerer Zellen, die in Zukunft mit vom Wissenschaftler vorhergesagten offenen chemischen Elementen (Germanium, Gallium, Scandium) gefüllt wurden. Seit der Entdeckung des Periodensystems wurden zahlreiche Ergänzungen und Änderungen vorgenommen. Zusammen mit dem schottischen Chemiker William Ramsay fügte Mendeleev der Tabelle eine Gruppe von Inertgasen (Gruppe Null) hinzu.
Anschließend stand die Geschichte des Periodensystems von Mendelejew in direktem Zusammenhang mit Entdeckungen in einer anderen Wissenschaft – der Physik. Die Arbeit am Periodensystem der Elemente dauert bis heute an und moderne Wissenschaftler fügen neue chemische Elemente hinzu, sobald sie entdeckt werden. Die Bedeutung des Periodensystems von Dmitri Mendelejew kann kaum überschätzt werden, denn dank ihm:
- Das Wissen über die Eigenschaften bereits entdeckter chemischer Elemente wurde systematisiert;
- Es wurde möglich, die Entdeckung neuer chemischer Elemente vorherzusagen;
- Es begannen sich Zweige der Physik wie die Atomphysik und die Kernphysik zu entwickeln;
Es gibt viele Möglichkeiten, chemische Elemente nach dem Periodengesetz darzustellen, die bekannteste und gebräuchlichste Variante ist jedoch das jedem bekannte Periodensystem.
Mythen und Fakten zur Entstehung des Periodensystems
Das häufigste Missverständnis in der Geschichte der Entdeckung des Periodensystems ist, dass der Wissenschaftler es in einem Traum gesehen hat. Tatsächlich widerlegte Dmitri Mendeleev selbst diesen Mythos und erklärte, dass er schon seit vielen Jahren über das Periodengesetz nachgedacht habe. Um die chemischen Elemente zu systematisieren, schrieb er sie jeweils auf eine eigene Karte und kombinierte sie immer wieder miteinander, wobei er sie je nach ähnlichen Eigenschaften in Reihen anordnete.
Der Mythos vom „prophetischen“ Traum des Wissenschaftlers lässt sich damit erklären, dass Mendelejew tagelang, unterbrochen von kurzem Schlaf, an der Systematisierung chemischer Elemente arbeitete. Doch nur die harte Arbeit und das natürliche Talent des Wissenschaftlers führten zu dem lang erwarteten Ergebnis und verschafften Dmitri Mendelejew weltweiten Ruhm.
Viele Schüler in der Schule und manchmal auch an der Universität sind gezwungen, sich das Periodensystem zu merken oder sich zumindest grob darin zurechtzufinden. Dazu muss eine Person nicht nur ein gutes Gedächtnis haben, sondern auch logisch denken und Elemente in separate Gruppen und Klassen verknüpfen. Das Studium der Tabelle ist für diejenigen am einfachsten, die ihr Gehirn durch Training mit BrainApps ständig in Form halten.
Die Etablierung der atomar-molekularen Theorie an der Wende vom 19. zum 19. Jahrhundert ging mit einem raschen Anstieg der Zahl bekannter chemischer Elemente einher. Allein im ersten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts wurden 14 neue Elemente entdeckt. Rekordhalter unter den Entdeckern war der englische Chemiker Humphry Davy, der in einem Jahr mittels Elektrolyse 6 neue einfache Stoffe (Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium, Barium, Strontium) gewann. Und bis 1830 erreichte die Zahl der bekannten Elemente 55.
Die Existenz einer solchen Anzahl von Elementen mit heterogenen Eigenschaften stellte die Chemiker vor ein Rätsel und erforderte eine Ordnung und Systematisierung der Elemente. Viele Wissenschaftler suchten nach Mustern in der Liste der Elemente und erzielten einige Fortschritte. Wir können drei der bedeutendsten Werke hervorheben, die die Priorität der Entdeckung des periodischen Gesetzes durch D.I. in Frage stellten. Mendelejew.
Mendeleev formulierte das periodische Gesetz in Form der folgenden Grundprinzipien:
- 1. Elemente nach Atomgewicht geordnet stellen eine klare Periodizität der Eigenschaften dar.
- 2. Wir sollten mit der Entdeckung vieler weiterer unbekannter einfacher Körper rechnen, zum Beispiel Al- und Si-ähnlicher Elemente mit einem Atomgewicht von 65–75.
- 3. Das Atomgewicht eines Elements kann manchmal durch Kenntnis seiner Analogien korrigiert werden.
Einige Analogien ergeben sich aus der Größe des Atomgewichts. Die erste Position war schon vor Mendelejew bekannt, aber er war es, der ihr den Charakter eines universellen Gesetzes verlieh, indem er auf ihrer Grundlage die Existenz noch nicht entdeckter Elemente vorhersagte, die Atomgewichte einiger Elemente änderte und einige Elemente in der Reihenfolge anordnete Tabelle im Gegensatz zu ihren Atomgewichten, aber in voller Übereinstimmung mit ihren Eigenschaften (hauptsächlich nach Wertigkeit). Die übrigen Bestimmungen wurden erst von Mendelejew entdeckt und sind logische Konsequenzen des periodischen Gesetzes. Die Richtigkeit dieser Konsequenzen wurde in den nächsten zwei Jahrzehnten durch viele Experimente bestätigt und ermöglichte es, vom periodischen Gesetz als einem strengen Naturgesetz zu sprechen.
Unter Verwendung dieser Bestimmungen stellte Mendelejew seine eigene Version des Periodensystems der Elemente zusammen. Der erste Entwurf der Elementtabelle erschien am 17. Februar (1. März, neuer Stil) 1869.
Und am 6. März 1869 machte Professor Menschutkin auf einer Tagung der Russischen Chemischen Gesellschaft eine offizielle Ankündigung über Mendelejews Entdeckung.
Dem Wissenschaftler wurde folgendes Geständnis in den Mund gelegt: Ich sehe in einem Traum einen Tisch, auf dem alle Elemente nach Bedarf angeordnet sind. Ich bin aufgewacht und habe es sofort auf ein Blatt Papier geschrieben – nur an einer Stelle erwies sich später eine Korrektur als notwendig.“ Wie einfach ist alles in Legenden! Es dauerte mehr als 30 Jahre im Leben des Wissenschaftlers, es zu entwickeln und zu korrigieren.
Der Prozess der Entdeckung des periodischen Gesetzes ist lehrreich und Mendelejew selbst äußerte sich folgendermaßen darüber: „Unwillkürlich entstand die Idee, dass es einen Zusammenhang zwischen Masse und chemischen Eigenschaften geben muss.“
Und da die Masse eines Stoffes, wenn auch nicht absolut, sondern nur relativ, letztlich in Form von Atomgewichten ausgedrückt wird, ist es notwendig, nach einer funktionalen Entsprechung zwischen den einzelnen Eigenschaften von Elementen und ihren Atomgewichten zu suchen. Man kann nach nichts suchen, nicht einmal nach Pilzen oder irgendeiner Sucht, außer durch Schauen und Probieren.
Also begann ich, auf separaten Karten Elemente mit ihren Atomgewichten und grundlegenden Eigenschaften, ähnliche Elemente und ähnliche Atomgewichte auszuwählen, was schnell zu dem Schluss führte, dass die Eigenschaften von Elementen periodisch von ihrem Atomgewicht abhängen, und viele Unklarheiten in Zweifel zog Ich habe keine Minute an der Allgemeingültigkeit der gezogenen Schlussfolgerung gezweifelt, da es unmöglich ist, Unfälle zuzulassen.“
Im allerersten Periodensystem sind alle Elemente bis einschließlich Kalzium mit Ausnahme der Edelgase dieselben wie im modernen Periodensystem. Dies geht aus einem Fragment einer Seite aus einem Artikel von D.I. hervor. Mendeleev, enthält das Periodensystem der Elemente.
Basierend auf dem Prinzip der zunehmenden Atomgewichte hätten die nächsten Elemente nach Kalzium Vanadium, Chrom und Titan sein sollen. Aber Mendeleev setzte hinter Kalzium ein Fragezeichen und platzierte dann Titan, wodurch sich sein Atomgewicht von 52 auf 50 änderte.
Dem unbekannten Element, das durch ein Fragezeichen gekennzeichnet ist, wurde ein Atomgewicht A = 45 zugewiesen, das dem arithmetischen Mittel zwischen den Atomgewichten von Kalzium und Titan entspricht. Dann ließ Mendelejew zwischen Zink und Arsen Platz für zwei Elemente, die noch nicht entdeckt worden waren. Außerdem stellte er Tellur vor Jod, obwohl letzteres ein geringeres Atomgewicht hat. Bei dieser Anordnung der Elemente enthielten alle horizontalen Zeilen der Tabelle nur ähnliche Elemente, und die Periodizität der Änderungen der Eigenschaften der Elemente war deutlich zu erkennen. In den nächsten zwei Jahren verbesserte Mendelejew das System der Elemente erheblich. Im Jahr 1871 erschien die erste Auflage von Dmitri Iwanowitschs Lehrbuch „Grundlagen der Chemie“, das das Periodensystem in einer fast modernen Form darstellte.
In der Tabelle wurden 8 Gruppen von Elementen gebildet, die Gruppennummern geben die höchste Wertigkeit der Elemente dieser Reihen an, die in diesen Gruppen enthalten sind, und die Perioden nähern sich den modernen an, unterteilt in 12 Reihen. Nun beginnt jede Periode mit einem aktiven Alkalimetall und endet mit einem typischen nichtmetallischen Halogen. Die zweite Version des Systems ermöglichte es Mendelejew, die Existenz nicht von 4, sondern von 12 Elementen vorherzusagen, und zwar mit erstaunlichen Ergebnissen Genauigkeit beschrieb er die Eigenschaften von drei unbekannten Elementen, die er Ekabor (eka bedeutet auf Sanskrit „ein und dasselbe“), Eka-Aluminium und Eka-Silizium nannte. (Gallien ist der alte römische Name für Frankreich). Dem Wissenschaftler gelang es, dieses Element in seiner reinen Form zu isolieren und seine Eigenschaften zu untersuchen. Und Mendelejew sah, dass die Eigenschaften von Gallium mit den von ihm vorhergesagten Eigenschaften von Eka-Aluminium übereinstimmten, und teilte Lecoq de Boisbaudran mit, dass er die Dichte von Gallium falsch gemessen habe, die 5,9–6,0 g/cm3 statt 4,7 g betragen sollte /cm3. Tatsächlich ergaben sorgfältigere Messungen den korrekten Wert von 5,904 g/cm3. Endgültige Anerkennung des periodischen Gesetzes von D.I. Mendelejew gelang dies nach 1886, als der deutsche Chemiker K. Winkler bei der Analyse von Silbererz ein Element entdeckte, das er Germanium nannte. Es stellt sich heraus, dass es sich um Ecasilizium handelt.
Periodengesetz und Periodensystem der Elemente.
Das Periodengesetz ist eines der wichtigsten Gesetze der Chemie. Mendelejew glaubte, dass das Hauptmerkmal eines Elements seine Atommasse sei. Deshalb ordnete er alle Elemente in einer Reihe nach zunehmender Atommasse an.
Wenn wir eine Reihe von Elementen von Li bis F betrachten, können wir sehen, dass die metallischen Eigenschaften der Elemente abgeschwächt und die nichtmetallischen Eigenschaften verstärkt werden. Die Eigenschaften der Elemente in der Reihe von Na bis Cl ändern sich ähnlich. Das nächste Zeichen K ist wie Li und Na ein typisches Metall.
Die höchste Wertigkeit der Elemente steigt von I y Li auf V y N (Sauerstoff und Fluor haben eine konstante Wertigkeit, II bzw. I) und von I y Na auf VII y Cl. Das nächste Element K hat wie Li und Na die Wertigkeit I. In der Reihe der Oxide von Li2O bis N2O5 und der Hydroxide von LiOH bis HNO3 werden die basischen Eigenschaften abgeschwächt und die sauren Eigenschaften verstärkt. Die Eigenschaften von Oxiden ändern sich in ähnlicher Weise in der Reihe von Na2O und NaOH zu Cl2O7 und HClO4. Kaliumoxid K2O ist wie die Lithium- und Natriumoxide Li2O und Na2O ein basisches Oxid und Kaliumhydroxid KOH ist wie die Lithium- und Natriumhydroxide LiOH und NaOH eine typische Base.
Die Formen und Eigenschaften von Nichtmetallen ändern sich in ähnlicher Weise von CH4 zu HF und von SiH4 zu HCl.
Dieser Charakter der Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen, der bei einer Zunahme der Atommasse von Elementen beobachtet wird, wird als periodische Änderung bezeichnet. Die Eigenschaften aller chemischen Elemente ändern sich periodisch mit zunehmender Atommasse.
Diese periodische Änderung wird als periodische Abhängigkeit der Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen von der Atommasse bezeichnet.
Deshalb D.I. Mendeleev formulierte das von ihm entdeckte Gesetz wie folgt:
· Die Eigenschaften von Elementen sowie die Formen und Eigenschaften von Elementverbindungen hängen periodisch von der Atommasse der Elemente ab.
Mendelejew ordnete die Perioden der Elemente untereinander und erstellte daraus das Periodensystem der Elemente.
Er sagte, dass die Tabelle der Elemente nicht nur das Ergebnis seiner eigenen Arbeit sei, sondern auch der Bemühungen vieler Chemiker, unter denen er besonders die „Stärker des Periodengesetzes“ hervorhob, die die von ihm vorhergesagten Elemente entdeckten.
Die Schaffung eines modernen Tisches erforderte viele Jahre harter Arbeit von Tausenden und Abertausenden Chemikern und Physikern. Wenn Mendeleev heute noch am Leben wäre, könnte er beim Blick auf die moderne Elementtabelle durchaus die Worte des englischen Chemikers J. W. Mellor, Autor der klassischen 16-bändigen Enzyklopädie über anorganische und theoretische Chemie, wiederholen. Nachdem er sein Werk 1937 nach 15 Jahren Arbeit beendet hatte, schrieb er voller Dankbarkeit auf die Titelseite: „Den Gefreiten einer riesigen Armee von Chemikern gewidmet.“ Ihre Namen sind vergessen, ihre Werke bleiben ...
Das Periodensystem ist eine Klassifikation chemischer Elemente, die die Abhängigkeit verschiedener Eigenschaften von Elementen von der Ladung des Atomkerns festlegt. Das System ist ein grafischer Ausdruck des periodischen Gesetzes. Mit Stand Oktober 2009 sind 117 chemische Elemente bekannt (mit Seriennummern von 1 bis 116 und 118), von denen 94 in der Natur vorkommen (manche nur in Spuren). Der Rest23 wurde künstlich durch Kernreaktionen gewonnen – dabei handelt es sich um den Umwandlungsprozess von Atomkernen, der bei ihrer Wechselwirkung mit Elementarteilchen, Gammastrahlen und untereinander abläuft und in der Regel zur Freisetzung enormer Energiemengen führt. Die ersten 112 Elemente haben permanente Namen, die restlichen haben temporäre Namen.
Die Entdeckung des Elements 112 (das schwerste der offiziellen Elemente) wird von der International Union of Pure and Applied Chemistry anerkannt.
Das stabilste bekannte Isotop dieses Elements hat eine Halbwertszeit von 34 Sekunden. Anfang Juni 2009 trägt es den inoffiziellen Namen Ununbium; erstmals wurde es im Februar 1996 am Schwerionenbeschleuniger des Schwerioneninstituts in Darmstadt synthetisiert. Die Entdecker haben sechs Monate Zeit, um einen neuen offiziellen Namen für die Tabelle vorzuschlagen (sie haben bereits Wickhausius, Helmholtzius, Venusius, Frischius, Strassmannius und Heisenbergius vorgeschlagen). Derzeit sind transuranische Elemente mit den Nummern 113-116 und 118 bekannt, die am Gemeinsamen Institut für Kernforschung in Dubna gewonnen, aber noch nicht offiziell anerkannt wurden. Häufiger als andere sind drei Formen des Periodensystems: „kurz“ (kurze Periode), „lang“ (lange Periode) und „extralang“. In der „superlangen“ Variante belegt jeder Punkt genau eine Zeile. In der „langen“ Version sind die Lanthaniden (eine Familie von 14 chemischen Elementen mit den Seriennummern 58-71, die sich in der VI-Periode des Systems befinden) und Aktiniden (eine Familie radioaktiver chemischer Elemente, bestehend aus Aktinium und 14 ähnlichen Elementen in (ihre chemischen Eigenschaften) werden aus der allgemeinen Tabelle entfernt, wodurch sie kompakter wird. Bei der „kurzen“ Aufnahmeform belegen darüber hinaus die vierte und die folgenden Perioden jeweils 2 Zeilen; Die Symbole der Elemente der Haupt- und Nebenuntergruppen werden relativ zu verschiedenen Kanten der Zellen ausgerichtet. Die Kurzform der Tabelle, die acht Elementgruppen enthielt, wurde 1989 von der IUPAC offiziell aufgegeben. Trotz der Empfehlung, die Langform zu verwenden, wurde auch nach dieser Zeit in einer Vielzahl russischer Nachschlagewerke und Handbücher weiterhin die Kurzform angegeben. Aus der modernen ausländischen Literatur wird die Kurzform vollständig ausgeschlossen und stattdessen die Langform verwendet. Einige Forscher verbinden diese Situation unter anderem mit der scheinbar rationalen Kompaktheit der Kurzform der Tabelle sowie mit stereotypem Denken und der Nichtwahrnehmung moderner (internationaler) Informationen.
Im Jahr 1969 schlug Theodore Seaborg ein erweitertes Periodensystem der Elemente vor. Niels Bohr entwickelte die Leiterform (Pyramidenform) des Periodensystems.
Es gibt viele andere, selten oder gar nicht verwendete, aber sehr originelle Möglichkeiten, das Periodengesetz grafisch darzustellen. Heute gibt es mehrere hundert Versionen der Tabelle und Wissenschaftler bieten ständig neue Optionen an.
Periodisches Gesetz und seine Begründung.
Das periodische Gesetz ermöglichte die Systematisierung und Verallgemeinerung einer großen Menge wissenschaftlicher Informationen in der Chemie. Diese Funktion des Gesetzes wird üblicherweise als integrativ bezeichnet. Besonders deutlich zeigt es sich in der Strukturierung von Wissenschafts- und Lehrmaterialien in der Chemie.
Der Akademiker A.E. Fersman sagte, dass das System die gesamte Chemie in einer einzigen räumlichen, chronologischen, genetischen und energetischen Verbindung vereint.
Die integrative Rolle des Periodengesetzes zeigte sich auch darin, dass einige Daten zu Elementen, die angeblich außerhalb der allgemeinen Gesetze lagen, sowohl vom Autor selbst als auch von seinen Anhängern überprüft und geklärt wurden.
Dies geschah mit den Eigenschaften von Beryllium. Vor Mendeleevs Arbeit galt es aufgrund seiner sogenannten diagonalen Ähnlichkeit als dreiwertiges Analogon von Aluminium. Somit gab es in der zweiten Periode zwei dreiwertige Elemente und kein einziges zweiwertiges. Zu diesem Zeitpunkt vermutete Mendeleev einen Fehler bei der Erforschung der Eigenschaften von Beryllium; er stieß auf die Arbeit des russischen Chemikers Avdeev, der behauptete, Beryllium sei zweiwertig und habe ein Atomgewicht von 9. Avdeevs Arbeit blieb von der wissenschaftlichen Welt unbemerkt , der Autor starb früh, offenbar an einer Vergiftung durch äußerst giftige Berylliumverbindungen. Die Ergebnisse von Avdeevs Forschung wurden dank des Periodengesetzes in der Wissenschaft verankert.
Solche Änderungen und Verfeinerungen der Werte sowohl der Atomgewichte als auch der Wertigkeiten wurden von Mendelejew für neun weitere Elemente (In, V, Th, U, La, Ce und drei weitere Lanthaniden) vorgenommen.
Für zehn weitere Elemente wurden nur die Atomgewichte korrigiert. Und alle diese Klarstellungen wurden anschließend experimentell bestätigt.
Die prognostische (vorhersagende) Funktion des Periodengesetzes erhielt die eindrucksvollste Bestätigung bei der Entdeckung unbekannter Elemente mit den Seriennummern 21, 31 und 32.
Ihre Existenz wurde zunächst intuitiv vorhergesagt, doch mit der Bildung des Systems war Mendelejew in der Lage, ihre Eigenschaften mit einem hohen Maß an Genauigkeit zu berechnen. Die bekannte Geschichte der Entdeckung von Scandium, Gallium und Germanium war der Triumph von Mendelejews Entdeckung. Er machte alle seine Vorhersagen auf der Grundlage des universellen Naturgesetzes, das er selbst entdeckt hatte.
Insgesamt sagte Mendelejew zwölf Elemente voraus. Mendelejew wies gleich zu Beginn darauf hin, dass das Gesetz nicht nur die Eigenschaften der chemischen Elemente selbst, sondern auch vieler ihrer Verbindungen beschreibt. Um dies zu bestätigen, genügt es, das folgende Beispiel zu nennen. Seit 1929, als der Akademiker P. L. Kapitsa erstmals die nichtmetallische Leitfähigkeit von Germanium entdeckte, begann in allen Ländern der Welt die Entwicklung der Halbleiterforschung.
Es wurde sofort klar, dass Elemente mit solchen Eigenschaften die Hauptuntergruppe der Gruppe IV einnehmen.
Im Laufe der Zeit kam man zu der Einsicht, dass Verbindungen von Elementen, die sich in gleich weit von dieser Gruppe entfernten Perioden befinden (z. B. mit einer allgemeinen Formel wie AzB), mehr oder weniger über Halbleitereigenschaften verfügen sollten.
Dies machte die Suche nach neuen praktisch wichtigen Halbleitern sofort gezielt und vorhersehbar. Fast die gesamte moderne Elektronik basiert auf solchen Verbindungen.
Es ist wichtig zu beachten, dass Vorhersagen innerhalb des Periodensystems nach seiner allgemeinen Akzeptanz gemacht wurden. Im Jahr 1913
Moseley entdeckte, dass sich die Wellenlänge von Röntgenstrahlen, die von Antikathoden aus verschiedenen Elementen empfangen werden, auf natürliche Weise abhängig von der Ordnungszahl ändert, die den Elementen im Periodensystem üblicherweise zugeordnet wird. Das Experiment bestätigte, dass die Seriennummer eines Elements eine direkte physikalische Bedeutung hat.
Erst später wurden Seriennummern auf den Wert der positiven Ladung des Kerns bezogen. Aber Moseleys Gesetz ermöglichte es, die Anzahl der Elemente in Perioden sofort experimentell zu bestätigen und gleichzeitig die zu diesem Zeitpunkt noch nicht entdeckten Orte von Hafnium (Nr. 72) und Rhenium (Nr. 75) vorherzusagen.
Lange Zeit gab es eine Debatte darüber, Inertgase einer unabhängigen Nullgruppe von Elementen zuzuordnen oder sie als Hauptuntergruppe der Gruppe VIII zu betrachten.
Aufgrund der Stellung der Elemente im Periodensystem bezweifelten theoretische Chemiker um Linus Pauling lange Zeit die vollständige chemische Passivität von Edelgasen und verwiesen direkt auf die mögliche Stabilität ihrer Fluoride und Oxide.
Doch erst 1962 führte der amerikanische Chemiker Neil Bartlett als erster die Reaktion von Platinhexafluorid mit Sauerstoff unter den gewöhnlichsten Bedingungen durch und erhielt dabei Xenonhexafluorplatinat XePtF^, gefolgt von anderen Gasverbindungen, die heute eher als edel denn als inert bezeichnet werden .
Im Winter 1867/68 begann Mendeleev mit dem Schreiben des Lehrbuchs „Grundlagen der Chemie“ und stieß sofort auf Schwierigkeiten, das Faktenmaterial zu systematisieren. Als er Mitte Februar 1869 über die Struktur des Lehrbuchs nachdachte, kam er allmählich zu dem Schluss, dass die Eigenschaften einfacher Substanzen (und dies ist die Existenzform chemischer Elemente im freien Zustand) und die Atommassen der Elemente miteinander verbunden sind ein bestimmtes Muster.
Mendelejew wusste nicht viel über die Versuche seiner Vorgänger, chemische Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommassen anzuordnen, und über die Vorfälle, die sich in diesem Fall ereigneten. Beispielsweise hatte er fast keine Informationen über die Arbeit von Chancourtois, Newlands und Meyer.
Die entscheidende Phase seiner Gedanken kam am 1. März 1869 (14. Februar, alter Stil). Einen Tag zuvor hatte Mendeleev einen Antrag auf Urlaub für zehn Tage gestellt, um Artel-Käsereien in der Provinz Twer zu untersuchen: Er erhielt einen Brief mit Empfehlungen für das Studium der Käseproduktion von A. I. Khodnev, einem der Führer der Free Economic Society.
In St. Petersburg war es an diesem Tag bewölkt und frostig. Die Bäume im Universitätsgarten, auf den die Fenster von Mendelejews Wohnung blickten, knarrten im Wind. Noch im Bett trank Dmitri Iwanowitsch einen Becher warme Milch, stand dann auf, wusch sich das Gesicht und ging frühstücken. Er war in einer wunderbaren Stimmung.
Beim Frühstück hatte Mendelejew eine unerwartete Idee: die ähnlichen Atommassen verschiedener chemischer Elemente und ihre chemischen Eigenschaften zu vergleichen.
Ohne lange nachzudenken, schrieb er auf die Rückseite von Khodnevs Brief die Symbole für Chlor Cl und Kalium K mit ziemlich nahe beieinander liegenden Atommassen von 35,5 bzw. 39 (der Unterschied beträgt nur 3,5 Einheiten). Im selben Brief skizzierte Mendeleev Symbole anderer Elemente und suchte nach ähnlichen „paradoxen“ Paaren unter ihnen: Fluor F und Natrium Na, Brom Br und Rubidium Rb, Jod I und Cäsium Cs, bei denen der Massenunterschied von 4,0 auf 5,0 zunimmt , und dann bis 6.0. Mendelejew konnte damals nicht wissen, dass die „unbestimmte Zone“ zwischen offensichtlichen Nichtmetallen und Metallen Elemente enthielt – Edelgase, deren Entdeckung später das Periodensystem erheblich verändern würde.
Nach dem Frühstück schloss sich Mendelejew in seinem Büro ein. Er holte einen Stapel Visitenkarten vom Schreibtisch und begann, auf die Rückseite die Symbole der Elemente und ihre wichtigsten chemischen Eigenschaften zu schreiben.
Nach einiger Zeit hörte der Haushalt das Geräusch aus dem Büro: „Wow, was für ein Gehörnter, ich werde sie töten!“ Diese Ausrufe bedeuteten, dass Dmitri Iwanowitsch kreative Inspiration hatte.
Mendeleev bewegte Karten von einer horizontalen Reihe zur anderen und orientierte sich dabei an den Werten der Atommasse und den Eigenschaften einfacher Substanzen, die aus Atomen desselben Elements gebildet wurden. Dabei kamen ihm erneut fundierte Kenntnisse der anorganischen Chemie zugute. Allmählich zeichnete sich die Form des zukünftigen Periodensystems der chemischen Elemente ab.
Also legte er zunächst eine Karte mit dem Element Beryllium Be (Atommasse 14) neben eine Karte mit dem Element Aluminium Al (Atommasse 27,4), wobei er Beryllium nach damaliger Tradition mit einem Analogon von Aluminium verwechselte. Nach einem Vergleich der chemischen Eigenschaften entschied er jedoch, Beryllium dem Magnesium Mg vorzuziehen. Er bezweifelte den damals allgemein akzeptierten Wert der Atommasse von Beryllium, änderte ihn auf 9,4 und änderte die Formel von Berylliumoxid von Be2O3 in BeO (wie Magnesiumoxid MgO). Der „korrigierte“ Wert der Atommasse von Beryllium wurde übrigens erst zehn Jahre später bestätigt. Bei anderen Gelegenheiten verhielt er sich genauso mutig.
Allmählich kam Dmitri Iwanowitsch zu dem endgültigen Schluss, dass Elemente, die in aufsteigender Reihenfolge ihrer Atommassen angeordnet sind, eine klare Periodizität ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweisen.
Den ganzen Tag über arbeitete Mendeleev am System der Elemente und unterbrach sich kurz, um mit seiner Tochter Olga zu spielen und zu Mittag und zu Abend zu essen.
Am Abend des 1. März 1869 schrieb er die von ihm zusammengestellte Tabelle völlig um und schickte sie unter dem Titel „Erfahrung eines Systems von Elementen aufgrund ihres Atomgewichts und ihrer chemischen Ähnlichkeit“ an die Druckerei, wo er Notizen für Schriftsetzer machte und das Datum „17. Februar 1869“ (alter Stil) einfügen.
So wurde das Periodengesetz entdeckt, dessen moderne Formulierung wie folgt lautet: „Die Eigenschaften einfacher Stoffe sowie die Formen und Eigenschaften von Elementverbindungen hängen periodisch von der Ladung der Kerne ihrer Atome ab.“ ”
Mendelejew war damals erst 35 Jahre alt.
Mendeleev schickte gedruckte Blätter mit der Tabelle der Elemente an viele in- und ausländische Chemiker und verließ St. Petersburg erst danach, um Käsefabriken zu inspizieren.
Bevor er ging, gelang es ihm noch, N.A. Menshutkin, einem organischen Chemiker und zukünftigen Chemiehistoriker, das Manuskript des Artikels „Beziehung von Eigenschaften mit dem Atomgewicht von Elementen“ zu übergeben – zur Veröffentlichung im Journal der Russischen Chemischen Gesellschaft und für die Kommunikation auf der bevorstehenden Vereinsversammlung.
Am 18. März 1869 verfasste Menshutkin, der damalige Angestellte des Unternehmens, im Namen Mendelejews einen kurzen Bericht über das Periodengesetz. Der Bericht erregte zunächst keine große Aufmerksamkeit unter Chemikern, und der Präsident der Russischen Chemischen Gesellschaft, Akademiker Nikolai Zinin (1812-1880), erklärte, dass Mendelejew nicht das tue, was ein echter Forscher tun sollte. Zwar änderte Zinin zwei Jahre später, nachdem er Dmitri Iwanowitschs Artikel „Das natürliche System der Elemente und seine Anwendung zur Angabe der Eigenschaften einiger Elemente“ gelesen hatte, seine Meinung und schrieb an Mendelejew: „Sehr, sehr gute, sehr ausgezeichnete Verbindungen, sogar lustig.“ Zum Lesen, Gott schenke Ihnen viel Glück bei der experimentellen Bestätigung Ihrer Schlussfolgerungen, Ihr aufrichtig ergebener und zutiefst respektvoller N. Zinin.“
Nach der Entdeckung des Periodengesetzes hatte Mendelejew noch viel mehr zu tun. Der Grund für die periodische Änderung der Eigenschaften der Elemente blieb unbekannt, und die Struktur des Periodensystems selbst, in dem sich die Eigenschaften bei sieben Elementen im achten Element wiederholten, konnte nicht erklärt werden. Allerdings wurde mit diesen Zahlen der erste Schleier des Mysteriums gelüftet: In der zweiten und dritten Periode des Systems gab es dann gerade einmal sieben Elemente.
Mendelejew ordnete nicht alle Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommassen an; in manchen Fällen orientierte er sich eher an der Ähnlichkeit chemischer Eigenschaften. Somit ist die Atommasse von Kobalt Co größer als die von Nickel Ni, und Tellur Te ist ebenfalls größer als die von Jod I, aber Mendelejew ordnete sie in der Reihenfolge Co – Ni, Te – I und nicht umgekehrt. Andernfalls würde Tellur in die Halogengruppe fallen und Jod würde ein Verwandter von Selen Se werden.
Das Wichtigste bei der Entdeckung des Periodengesetzes ist die Vorhersage der Existenz chemischer Elemente, die noch nicht entdeckt wurden. Unter Aluminium Al hinterließ Mendeleev einen Platz für sein Analogon „Eka-Aluminium“, unter Bor B – für „Eca-Bor“ und unter Silizium Si – für „Eca-Silizium“. So nannte Mendelejew die noch unentdeckten chemischen Elemente. Er gab ihnen sogar die Symbole El, Eb und Es.
Über das Element „Exasilizium“ schrieb Mendelejew: „Mir scheint, dass das interessanteste der zweifellos fehlenden Metalle dasjenige sein wird, das zur IV. Gruppe der Kohlenstoffanaloga gehört, nämlich zur III. Reihe. Das wird das Metall sein.“ unmittelbar im Anschluss an Silizium, und deshalb nennen wir ihn Ekasilizium.“ Tatsächlich sollte dieses noch nicht entdeckte Element zu einer Art „Schloss“ werden, das zwei typische Nichtmetalle – Kohlenstoff C und Silizium Si – mit zwei typischen Metallen – Zinn Sn und Blei Pb – verbindet.
Nicht alle ausländischen Chemiker erkannten sofort die Bedeutung von Mendelejews Entdeckung. Es hat sich in der Welt der etablierten Ideen sehr verändert. So argumentierte der deutsche Physikochemiker Wilhelm Ostwald, ein zukünftiger Nobelpreisträger, dass es sich nicht um ein entdecktes Gesetz handele, sondern um ein Klassifizierungsprinzip von „etwas Ungewissem“. Der deutsche Chemiker Robert Bunsen, der 1861 zwei neue Alkalielemente, Rubidium Rb und Cäsium Cs, entdeckte, schrieb, dass Mendelejew Chemiker „in die weit hergeholte Welt der reinen Abstraktionen“ geführt habe.
Der Leipziger Universitätsprofessor Hermann Kolbe bezeichnete Mendelejews Entdeckung 1870 als „spekulativ“. Kolbe zeichnete sich durch seine Unhöflichkeit und Ablehnung neuer theoretischer Ansichten in der Chemie aus. Insbesondere war er ein Gegner der Theorie der Struktur organischer Verbindungen und griff einst Jacob van't Hoffs Artikel „Chemie im Weltraum“ scharf an. Van't Hoff wurde später der erste Nobelpreisträger für seine Forschung. Aber Kolbe schlug vor, dass Forscher wie Van't Hoff „echte Wissenschaftler aus den Reihen ausschließen und sie in das Lager der Spiritualisten aufnehmen“!
Von Jahr zu Jahr gewann das Periodengesetz mehr und mehr Anhänger und sein Entdecker erlangte immer mehr Anerkennung. In Mendelejews Labor erschienen hochrangige Besucher, darunter sogar Großfürst Konstantin Nikolajewitsch, Leiter der Marineabteilung.