Wiek XIX w historii ludzkości to wiek, w którym zreformowano wiele nauk, w tym chemię. W tym czasie pojawił się układ okresowy Mendelejewa, a wraz z nim prawo okresowości. To on stał się podstawą współczesnej chemii. Układ okresowy D.I. Mendelejewa to systematyzacja pierwiastków, która ustala zależność właściwości chemicznych i fizycznych od struktury i ładunku atomu substancji.
Fabuła
Początek okresu okresowego wyznaczyła książka „Korelacja właściwości z masą atomową pierwiastków”, napisana w trzeciej ćwierci XVII wieku. Przedstawiała podstawowe pojęcia dotyczące znanych pierwiastków chemicznych (wówczas było ich tylko 63). Ponadto masy atomowe wielu z nich zostały błędnie określone. To znacznie przeszkodziło w odkryciu DI Mendelejewa.
Dmitrij Iwanowicz rozpoczął swoją pracę od porównania właściwości pierwiastków. Najpierw zajmował się chlorem i potasem, dopiero potem zajął się metalami alkalicznymi. Uzbrojony w specjalne karty, na których przedstawiono pierwiastki chemiczne, wielokrotnie próbował złożyć tę „mozaikę”: układając ją na stole w poszukiwaniu niezbędnych kombinacji i dopasowań.
Po wielu wysiłkach Dmitrij Iwanowicz w końcu znalazł poszukiwany wzór i ułożył elementy w okresowe rzędy. Otrzymawszy w rezultacie puste komórki między pierwiastkami, naukowiec zdał sobie sprawę, że nie wszystkie pierwiastki chemiczne są znane rosyjskim badaczom i że to on musi dać temu światu wiedzę z zakresu chemii, której nie przekazał jeszcze jego przodkowie.
Wszyscy znają mit, że Mendelejewowi we śnie ukazał się układ okresowy, który z pamięci zebrał pierwiastki w jeden układ. Jest to, mówiąc najprościej, kłamstwo. Faktem jest, że Dmitrij Iwanowicz pracował dość długo i skoncentrował się na swojej pracy, co go bardzo wyczerpało. Pracując nad układem elementów, Mendelejew pewnego razu zasnął. Kiedy się obudził, zdał sobie sprawę, że nie dokończył stołu i raczej kontynuował wypełnianie pustych komórek. Jego znajomy, niejaki Inostrantsev, nauczyciel akademicki, stwierdził, że Mendelejew marzył o układzie okresowym, i rozpowszechnił tę plotkę wśród swoich uczniów. W ten sposób powstała ta hipoteza.
Sława
Pierwiastki chemiczne Mendelejewa są odzwierciedleniem prawa okresowego stworzonego przez Dmitrija Iwanowicza w trzeciej ćwierci XIX wieku (1869). To właśnie w 1869 roku na zebraniu rosyjskiej społeczności chemicznej odczytano zawiadomienie Mendelejewa o utworzeniu pewnej struktury. W tym samym roku ukazała się książka „Podstawy chemii”, w której po raz pierwszy opublikowano okresowy układ pierwiastków chemicznych Mendelejewa. Natomiast w książce „Naturalny układ pierwiastków i jego zastosowanie do wskazywania właściwości nieodkrytych elementów” D. I. Mendelejew po raz pierwszy wspomniał o pojęciu „prawa okresowego”.
Konstrukcja i zasady umieszczania elementów
Pierwsze kroki w tworzeniu prawa okresowego podjął Dmitrij Iwanowicz już w latach 1869–1871, w tym czasie ciężko pracował nad ustaleniem zależności właściwości tych pierwiastków od masy ich atomu. Nowoczesna wersja składa się z elementów podsumowanych w dwuwymiarowej tabeli.
Pozycja pierwiastka w tabeli ma określone znaczenie chemiczne i fizyczne. Po umieszczeniu pierwiastka w tabeli możesz dowiedzieć się, jaka jest jego wartościowość i określić inne właściwości chemiczne. Dmitrij Iwanowicz próbował ustalić połączenie między elementami, zarówno podobnymi pod względem właściwości, jak i różniącymi się.
Klasyfikację znanych wówczas pierwiastków chemicznych oparł na wartościowości i masie atomowej. Porównując względne właściwości pierwiastków Mendelejew próbował znaleźć wzór, który zjednoczyłby wszystkie znane pierwiastki chemiczne w jeden układ. Układając je w oparciu o rosnące masy atomowe, nadal osiągał okresowość w każdym z rzędów.
Dalszy rozwój systemu
Układ okresowy, który pojawił się w 1969 roku, był wielokrotnie udoskonalany. Wraz z pojawieniem się gazów szlachetnych w latach trzydziestych XX wieku możliwe było ujawnienie nowej zależności pierwiastków - nie od masy, ale od liczby atomowej. Później udało się ustalić liczbę protonów w jądrach atomowych i okazało się, że pokrywa się ona z liczbą atomową pierwiastka. Naukowcy XX wieku badali energię elektronową i okazało się, że wpływa ona również na okresowość. To znacznie zmieniło poglądy na temat właściwości pierwiastków. Punkt ten znalazł odzwierciedlenie w późniejszych wydaniach układu okresowego Mendelejewa. Każde nowe odkrycie właściwości i cech pierwiastków organicznie wpasowuje się w tabelę.
Charakterystyka układu okresowego Mendelejewa
Układ okresowy dzieli się na okresy (7 rzędów ułożonych poziomo), które z kolei dzielą się na duże i małe. Okres rozpoczyna się od metalu alkalicznego, a kończy na pierwiastku o właściwościach niemetalicznych.
Tabela Dmitrija Iwanowicza jest podzielona pionowo na grupy (8 kolumn). Każda z nich w układzie okresowym składa się z dwóch podgrup, a mianowicie głównej i wtórnej. Po wielu dyskusjach, za sugestią D.I. Mendelejewa i jego kolegi U. Ramsaya, zdecydowano się na wprowadzenie tzw. grupy zerowej. Obejmuje gazy obojętne (neon, hel, argon, radon, ksenon, krypton). W 1911 roku naukowcy F. Soddy zostali poproszeni o umieszczenie w układzie okresowym nierozróżnialnych pierwiastków, tzw. izotopów - przydzielono im osobne komórki.
Pomimo poprawności i dokładności układu okresowego, społeczność naukowa długo nie chciała uznać tego odkrycia. Wielu wielkich naukowców wyśmiewało prace D.I. Mendelejewa i uważało, że nie da się przewidzieć właściwości pierwiastka, który nie został jeszcze odkryty. Ale po odkryciu rzekomych pierwiastków chemicznych (a były to na przykład skand, gal i german) układ Mendelejewa i jego prawo okresowości stały się nauką chemiczną.
Stół w czasach nowożytnych
Układ okresowy pierwiastków Mendelejewa jest podstawą większości odkryć chemicznych i fizycznych związanych z nauką atomowo-molekularną. Nowoczesna koncepcja pierwiastka powstała właśnie dzięki wielkiemu naukowcowi. Pojawienie się układu okresowego Mendelejewa wprowadziło zasadnicze zmiany w poglądach na temat różnych związków i prostych substancji. Stworzenie przez naukowców układu okresowego miało ogromny wpływ na rozwój chemii i wszystkich nauk z nią związanych.
Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej
Departament Edukacji Administracji Tweru
Miejska placówka oświatowa
„Szkoła średnia wieczorowa (zmianowa) nr 2” Twer
Konkurs na esej studencki „Krugozor”
Streszczenie na temat:
Historia odkrycia prawa okresowego i układu okresowego pierwiastków chemicznych przez Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa
uczeń 8. grupy Miejskiej Instytucji Oświatowej VSOSH nr 2, Twer
Kierownik:
nauczyciel chemii najwyższej kategorii
Miejska placówka oświatowa WSOSH nr 2, Twer
Wstęp………………………........................................ ..................................3
1. Przesłanki odkrycia prawa okresowości…..4
1.1. Klasyfikacja………………………………………………………..4
1.2. Triady Döbereinera i pierwsze układy pierwiastków………………….4
1.3. Spirala de Chancourtois …………………………………………………………..5
1.5.Tablice Odlinga i Meyera………………………………………………………………….7
2. Odkrycie prawa okresowości…………………...9
Wniosek…………………………………………………………………. 16
Referencje……………………………………………………….17
Wstęp
Prawo okresowe i układ okresowy pierwiastków chemicznych stanowią podstawę współczesnej chemii.
Mendelejew wymienił miasta, fabryki, instytucje edukacyjne i instytuty badawcze. Złoty medal został zatwierdzony w Rosji na cześć - przyznawany jest za wybitną pracę w chemii. Nazwisko naukowca zostało przypisane Rosyjskiemu Towarzystwu Chemicznemu. Na cześć co roku w obwodzie twerskim odbywają się regionalne odczyty Mendelejewa. Nawet element o numerze seryjnym 101 otrzymał nazwę mendelevium na cześć Dmitrija Iwanowicza.
Jego główną zasługą było odkrycie prawa okresowości i stworzenie układu okresowego pierwiastków chemicznych, co uwieczniło jego imię w nauce światowej. To prawo i układ okresowy stanowią podstawę całego dalszego rozwoju nauki o atomach i pierwiastkach, stanowią podstawę chemii i fizyki naszych czasów.
Cel pracy: zbadać przesłanki powstania prawa okresowego i układu okresowego pierwiastków chemicznych oraz ocenić wkład Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa w to odkrycie.
1. Przesłanki odkrycia prawa okresowości
Poszukiwania podstaw naturalnej klasyfikacji pierwiastków chemicznych i ich systematyzacji rozpoczęły się na długo przed odkryciem prawa okresowości. Do czasu odkrycia prawa okresowości znane były 63 pierwiastki chemiczne oraz opisano skład i właściwości ich związków.
1.1 Klasyfikacja
Wybitny szwedzki chemik podzielił wszystkie pierwiastki na metale i niemetale na podstawie różnic we właściwościach prostych substancji i związków, które tworzyły. Ustalił, że metale odpowiadają zasadowym tlenkom i zasadom, a niemetale odpowiadają kwaśnym tlenkom i kwasom.
Tabela 1. Klasyfikacja
1.2. Triady Döbereinera i pierwsze układy pierwiastków
W 1829 roku niemiecki chemik Johann Wolfgang Döbereiner podjął pierwszą znaczącą próbę usystematyzowania pierwiastków. Zauważył, że niektóre elementy o podobnych właściwościach można łączyć w trzyosobowe grupy, które nazwał triadami.
Istotą proponowanego prawa triad Döbereinera było to, że masa atomowa środkowego elementu triady była bliska połowie sumy (średniej arytmetycznej) mas atomowych dwóch skrajnych elementów triady. Mimo że triady Döbereinera są w pewnym stopniu prototypami grup Mendelejewa, idee te jako całość są wciąż zbyt niedoskonałe. Brak magnezu w pojedynczej rodzinie wapnia, strontu i baru lub tlenu w rodzinie siarki, selenu i telluru jest wynikiem sztucznego ograniczenia zbiorów podobnych pierwiastków jedynie do związków potrójnych. Bardzo charakterystyczne w tym sensie jest niepowodzenie Döbereinera w wyodrębnieniu triady czterech pierwiastków o podobnych właściwościach: P, As, Sb, Bi. Döbereiner wyraźnie widział głębokie analogie we właściwościach chemicznych fosforu i arsenu, antymonu i bizmutu, jednak ograniczając się wcześniej do poszukiwań triad, nie mógł znaleźć odpowiedniego rozwiązania. Pół wieku później Lothar Mayer powiedział, że gdyby Döbereiner choć na chwilę oderwał się od swoich triad, natychmiast dostrzegłby podobieństwo wszystkich tych czterech elementów jednocześnie.
Chociaż Döbereinerowi nie udało się oczywiście rozbić wszystkich znanych pierwiastków na triady, prawo triad wyraźnie wskazywało na istnienie związku między masą atomową a właściwościami pierwiastków i ich związków. Wszystkie dalsze próby usystematyzowania opierały się na rozmieszczeniu pierwiastków zgodnie z ich masami atomowymi.
1.3. Spirala de Chancourtois (1862)
Profesor paryskiej szkoły wyższej Alexandre Beguier de Chancourtois ułożył wszystkie znane wówczas pierwiastki chemiczne w jedną sekwencję zwiększania ich mas atomowych i nałożył powstały szereg na powierzchnię cylindra wzdłuż linii wychodzącej z jego podstawy pod kątem 45° do płaszczyzny podstawy (tzw spirala ziemi). Po rozłożeniu powierzchni cylindra okazało się, że na pionowych liniach równoległych do osi cylindra znajdują się pierwiastki chemiczne o podobnych właściwościach. Tak więc lit, sód, potas spadły na jeden pion; beryl, magnez, wapń; tlen, siarka, selen, tellur itp. Wadą spirali de Chancourtois był fakt, że pierwiastki o zupełnie innym zachowaniu chemicznym znajdowały się na tej samej linii z pierwiastkami o podobnym charakterze chemicznym. Mangan należał do grupy metali alkalicznych, a tytan, który nie miał z nimi nic wspólnego, do grupy tlenu i siarki. W ten sposób po raz pierwszy narodziła się idea okresowości właściwości pierwiastków, ale nie zwrócono na nią uwagi i wkrótce o niej zapomniano.
Wkrótce po spirali de Chancourtois amerykański naukowiec John Newlands podjął próbę porównania właściwości chemicznych pierwiastków z ich masami atomowymi. Układając pierwiastki według rosnącej masy atomowej, Newlands zauważył, że pomiędzy co ósmym pierwiastkiem pojawiają się podobieństwa we właściwościach. Newlands nazwał znaleziony wzór prawem oktaw przez analogię do siedmiu interwałów skali muzycznej. W swojej tabeli ułożył pierwiastki chemiczne w pionowe grupy po siedem pierwiastków i jednocześnie odkrył, że (przy niewielkiej zmianie kolejności niektórych pierwiastków) pierwiastki o podobnych właściwościach chemicznych znalazły się na tej samej poziomej linii. John Newlands był oczywiście pierwszym, który podał szereg pierwiastków ułożonych według rosnącej masy atomowej, przypisał pierwiastkom chemicznym odpowiednią liczbę atomową i zauważył systematyczną zależność między tą kolejnością a właściwościami fizykochemicznymi pierwiastków. Pisał, że w takiej kolejności powtarzają się właściwości pierwiastków, których równoważne masy (masy) różnią się o 7 jednostek, czyli o wartość będącą wielokrotnością 7, czyli tak jakby ósmy element w kolejności powtarzał te właściwości pierwszej, jak w muzyce, jako pierwsza powtarza się ósemka.
Newlands starał się nadać tej zależności, która faktycznie występuje dla elementów lekkich, charakter uniwersalny. W jego tabeli podobne elementy znajdowały się w poziomych rzędach, jednak w tym samym rzędzie często znajdowały się elementy zupełnie różniące się właściwościami. Londyńskie Towarzystwo Chemiczne z obojętnością przyjęło jego prawo oktaw i zasugerowało Newlandsowi próbę ułożenia elementów alfabetycznie i zidentyfikowania dowolnego wzoru.
1.5 Tablice Odlinga i Meyera
Również w 1864 roku ukazała się pierwsza tablica niemieckiego chemika Lothara Meyera; zawierało 28 elementów, ułożonych w sześciu kolumnach według ich wartościowości. Meyer celowo ograniczył liczbę elementów w tabeli, aby podkreślić regularną (podobną do triad Döbereinera) zmianę masy atomowej w szeregach podobnych pierwiastków.
Ryc. 3. Tabela Meyera pierwiastków chemicznych
W 1870 roku opublikowano pracę Meyera zawierającą nową tabelę zatytułowaną „Natura pierwiastków w funkcji ich masy atomowej”, składającą się z dziewięciu pionowych kolumn. Podobne elementy umieszczono w poziomych rzędach stołu; Meyer pozostawił niektóre komórki puste. Do tabeli dołączony został wykres zależności objętości atomowej pierwiastka od masy atomowej, który ma charakterystyczny kształt piły, doskonale ilustrujący pojęcie « okresowość », zaproponowane już wówczas przez Mendelejewa.
2. Odkrycie prawa okresowości
Istnieje kilka historii bliskich osób na temat odkrycia prawa okresowości; Historie te przekazywane były ustnie przez naocznych świadków, następnie przedostawały się do prasy i stały się swego rodzaju legendami, których nie udało się dotychczas zweryfikować ze względu na brak odpowiednich danych dokumentalnych. Ciekawa jest historia profesora geologii w Petersburgu. Uniwersytet (), bliski przyjaciel. , który odwiedził właśnie w tych dniach, kiedy odkrył prawo okresowości, w ciekawy sposób opowiada o tym, jak pracował nad stworzeniem swojego układu elementów, który opublikował tę historię, napisał:
„Wybitny profesor Aleksander Aleksandrowicz Inostrantsew uprzejmie powiedział mi niezwykle interesujące rzeczy na temat intuicji Mendelejewa, która dopełnia proces twórczy. Pewnego razu, będąc już sekretarzem Wydziału Fizyki i Matematyki, AA odwiedził Mendelejewa, z którym jako naukowiec i bliski przyjaciel pozostawał w ciągłej duchowej komunikacji. Widzi: D.I. stojącego przy biurku, najwyraźniej w ponurym, przygnębionym stanie.
Co robisz, Dmitriju Iwanowiczu?
Mendelejew zaczął mówić o tym, co później znalazło odzwierciedlenie w okresowym układzie pierwiastków, ale w tym momencie prawo i tabela nie były jeszcze uformowane: „W mojej głowie wszystko się poskładało” – dodał z goryczą Mendelejew – „ale nie potrafię tego wyrazić to w tabeli.” Nieco później wydarzyło się co następuje. Mendelejew pracował przy biurku przez trzy dni i trzy noce, nie kładąc się spać, próbując połączyć wyniki swojej konstrukcji umysłowej w tabelę, ale próby osiągnięcia tego nie powiodły się. Wreszcie pod wpływem skrajnego zmęczenia Mendelejew położył się do łóżka i natychmiast zasnął. „We śnie widzę stół, na którym elementy są ułożone według potrzeb. Obudziłem się i od razu zapisałem to na kartce papieru – tylko w jednym miejscu późniejsza korekta okazała się konieczna.”
W dalszej kolejności należy wziąć pod uwagę jego własne zeznania zawarte w „Podstawach chemii” o tym, jak finalizując klasyfikację pierwiastków, posługiwał się kartami, na których zapisywał dane o poszczególnych pierwiastkach. Karty były potrzebne właśnie po to, by zidentyfikować wciąż nieznane powiązania pomiędzy elementami, a wcale nie do jego ostatecznego projektu. A co najważniejsze, jak wynika z pierwotnego projektu tabeli, karty z zapisanymi na nich elementami początkowo nie były ułożone w kolejności grup i rzędów (kropek), ale tylko w kolejności grup (kropki nie były jeszcze odkryte na początku). Grupy umieszczono jedna pod drugą i właśnie to rozmieszczenie grup doprowadziło do odkrycia, że pionowe kolumny (okresy) pierwiastków sąsiadują ze sobą, tworząc wspólny, ciągły szereg pierwiastków, w których okresowo zmieniają się pewne właściwości chemiczne powtarzający się. Było to, ściśle rzecz biorąc, odkrycie prawa okresowości.
Co więcej, gdyby było już znane istnienie nie tylko grup, ale także okresów elementów, nie byłoby potrzeby uciekania się do kart dla poszczególnych elementów.
Trzecia historia, ponownie opowiedziana jego własnymi słowami, pochodzi od bliskiego przyjaciela – wybitnego czeskiego chemika. Ta historia została opublikowana przez Braunera w 1907 roku. po śmierci swego wielkiego przyjaciela; w 1930 r został przedrukowany w zbiorze dzieł chemików czechosłowackich. Tę historię podczas II wojny światowej opowiedział Gerald Druce w swojej biografii Bogusława Braunera. Według Braunera opowiedział mu, jak kompilacja podręcznika chemii „Podstawy chemii” pomogła odkryć i sformułować prawo okresowości.
„Kiedy zaczynałem pisać podręcznik” – powiedział Brauner – „poczułem, że potrzebny jest system, który umożliwiłby mi dystrybucję pierwiastków chemicznych. Odkryłem, że wszystkie istniejące systemy są sztuczne i dlatego nie nadają się do mojego celu. Starałem się ustalić system naturalny.” Ułożyłem kartony jeden po drugim według rosnącej masy atomowej. Gdy ułożyłem pierwszy rząd w tabeli:
H=1, Li=7, Be=9, B=11, C=12, N=14, O=16, F=19,
Odkryłem, że następujące elementy mogą tworzyć drugi rząd pod pierwszym, ale zaczynając od litu. Następnie znalazłem to w tym nowym wierszu:
Na=23, Mg=24, Al=27, Si=28, P=31, S=32, Cl=35,5
sód powtarza każdą właściwość litu; to samo dzieje się z kolejnymi elementami. To samo powtórzenie następuje po pewnym czasie w trzecim rzędzie i trwa we wszystkich rzędach.”
Oto historia opowiedziana z jego słów. Dalej, w wyjaśnieniu i rozwinięciu tej historii, mówi się, że „ułożył podobne pierwiastki w grupy i zgodnie ze wzrostem mas atomowych w rzędy, w których stopniowo zmieniały się właściwości i charakter pierwiastków, jak widać powyżej . Po lewej stronie jego stołu znajdowały się elementy „elektrododatnie”, po prawej „elektroujemne”. Swoje prawo ogłosił w następujących słowach:
Zatem historia przekazana przez niego z jego słów nie dotyczy całości odkrycia i nie całej historii powstania naturalnego układu pierwiastków, a jedynie końcowego etapu tego odkrycia, kiedy na podstawie już stworzył system, był w stanie odkryć i sformułować okresowe prawo substancji chemicznych leżących u podstaw tego układu. Krótko mówiąc, historia przekazana przez Braunera nie dotyczy historii składu układu pierwiastków, ale historii formułowania prawa okresowości na podstawie już skompilowanego układu.
Wzmiankę o istnieniu wersji czwartej zawiera posłowie redakcyjne do drugiego tomu wybranych dzieł, wydanego w 1934 roku. i zawierające prace związane z prawem okresowym. pisze, że we wskazanym tomie „tylko jeden artykuł „Comment j” ai trouve la loi periodique” nie został uwzględniony ze względu na charakter bardziej biograficzny.” Z jakiegoś powodu nie podał linku do miejsca, gdzie ten artykuł został opublikowany. Artykuł ten, naturalnie wywołał ogromne zainteresowanie, ponieważ sądząc po nazwie, można było się spodziewać, że w końcu da odpowiedź na interesujące wszystkich chemików pytanie o to, jak odkryto prawo okresowości, a odpowiedź ta zostanie otrzymana nie od osób trzecich słowami, ale od siebie. Wzmianka o wyłączeniu tego artykułu przez prof. jako rzekomo o charakterze bardziej biograficznym wydawała się zupełnie bezpodstawna. Dlatego należało go włączyć do zbioru prac z zakresu prawa okresowego, a nie wyłączone z tego zbioru. W wyniku poszukiwań tego artykułu odkryto, że we francuskim czasopiśmie chemii czystej i stosowanej za rok 1899 faktycznie ukazał się artykuł pod intrygującym tytułem „Comment j”ai trouve le systeme periodique des Elements” („Jak odkryłem układ okresowy pierwiastków”). W notatce do tego artykułu redaktorzy magazynu informują, że zwrócili się do D.I. Mendelejewa z okazji jego wyboru w 1899 r. zagraniczny członek korespondent paryskiej Akademii Nauk z prośbą o napisanie do czasopisma o swoim układzie okresowym. z wielką chęcią spełnił tę prośbę i wysłał swoją pracę napisaną w języku rosyjskim do francuskiego magazynu. Tłumaczenia tej pracy na język francuski dokonali sami redaktorzy.
Bliższe przyjrzenie się tekstowi artykułu opublikowanego w języku francuskim pokazuje, że nie jest to jakieś nowe dzieło, ale dokładne tłumaczenie jego artykułu „Periodyczne prawo pierwiastków chemicznych”, który napisał dla Encyklopedycznego słownika Brockhausa i Efrona i który został opublikowany w tomie XXIII tego słownika w roku 1898. Oczywiście tłumacz lub redaktorzy francuskiego magazynu, aby zwiększyć zainteresowanie, zmienili tytuł, który wydawał się zbyt suchy: „Prawo okresowe pierwiastków chemicznych” na intrygujący: „Jak znalazłem układ okresowy pierwiastków”. Poza tym wszystko pozostało niezmienione i nie dodałem do mojego artykułu niczego biograficznego.
Są to legendy i opowieści o odkryciu układu okresowego pierwiastków chemicznych. Wszelkie niejasności przez nie generowane można powyżej uznać za wyeliminowane dzięki odkryciu i zbadaniu nowych materiałów odnoszących się do historii tego wielkiego odkrycia.
Ryc.4. „Doświadczenie układu elementów”
6 marca 1869 roku na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego pod nieobecność Mendelejewa (Mendelejew przebywał w fabrykach serów w obwodzie twerskim i być może zatrzymał się w swojej posiadłości „Bobłowo” w obwodzie moskiewskim) przesłano wiadomość o odkryciu prawa okresowości złożył on sam, który otrzymał go w następnym numerze swojego czasopisma („Journal of the Russian Chemical Society”).
W 1871 roku w ostatnim artykule „Prawo okresowe pierwiastków chemicznych” Mendelejew sformułował prawo okresowości w następujący sposób: „Właściwości pierwiastków, a zatem właściwości tworzących je ciał prostych i złożonych, są okresowo zależne od masa atomowa." Jednocześnie Mendelejew nadał swojemu układowi okresowemu formę, która stała się klasyczna (tzw. wersja krótka).
W przeciwieństwie do swoich poprzedników Mendelejew nie tylko sporządził tabelę i wskazał na obecność niewątpliwych wzorców w wartościach liczbowych mas atomowych, ale także postanowił nazwać te wzorce ogólnym prawem natury. Wychodząc z założenia, że masa atomowa określa właściwości pierwiastka, podjął się zmiany przyjętych mas atomowych niektórych pierwiastków i szczegółowego opisania właściwości jeszcze nieodkrytych pierwiastków.
Ryc.5. Układ okresowy pierwiastków chemicznych
D.I. Mendelejew przez wiele lat walczył o uznanie prawa okresowości; jego idee zyskały uznanie dopiero po odkryciu przewidywanych przez Mendelejewa pierwiastków: galu (Paul Lecoq de Boisbaudran, 1875), skandu (Lars Nilsson, 1879) i germanu (Clemens Winkler, 1886) – odpowiednio eka-aluminium, eka-bor i eca -krzem. Od połowy lat osiemdziesiątych XIX wieku prawo okresowości zostało ostatecznie uznane za jedną z teoretycznych podstaw chemii.
Wniosek
Prawo okresowości odegrało ogromną rolę w rozwoju chemii i innych nauk przyrodniczych. Odkryto wzajemne powiązania pomiędzy wszystkimi pierwiastkami oraz ich właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Stawiało to nauki przyrodnicze przed problemem naukowym i filozoficznym o ogromnym znaczeniu: należy wyjaśnić to wzajemne powiązanie. Po odkryciu prawa okresowości stało się jasne, że atomy wszystkich pierwiastków muszą być zbudowane według jednej zasady, a ich struktura musi odzwierciedlać okresowość właściwości pierwiastków. Tym samym prawo okresowości stało się ważnym ogniwem w ewolucji nauk atomowo-molekularnych, mającym znaczący wpływ na rozwój teorii budowy atomu. Przyczynił się także do sformułowania nowoczesnej koncepcji „pierwiastka chemicznego” i wyjaśnienia pojęć dotyczących substancji prostych i złożonych. Postępy w fizyce atomowej, w tym w energetyce jądrowej i syntezie sztucznych pierwiastków, stały się możliwe dopiero dzięki prawu okresowości.
„Nowe teorie i genialne uogólnienia będą pojawiać się i umierać. Nowe idee zastąpią nasze już przestarzałe koncepcje atomu i elektronu. Największe odkrycia i eksperymenty zniweczą przeszłość i otworzą dzisiejsze horyzonty niesamowitej nowości i szerokości – wszystko to przyjdzie i odejdzie, ale prawo okresowości Mendelejewa zawsze będzie żyło i kierowało poszukiwaniami”.
Bibliografia
2. . Podstawy chemii. - T. 2. – M. – L.: Goskhimizdat, 1947. - 389 s.
3. . Wybrane wykłady z chemii. – M.: Wyżej. szkoła, 1968. - 224 s.
4. . Nowe materiały na temat historii odkrycia prawa okresowości. - M.–L.: Wydawnictwo Acad. Nauka ZSRR, 1950. - 145 s.
5. . Analiza filozoficzna pierwszych prac nad prawem okresowym (). - M.: Wydawnictwo Acad. Nauka ZSRR, 1959. - 294 s.
6. . Filozofia wynalazku i inwencja w filozofii. - T.2. - M.: Nauka i szkoła, 1922. - s. 88.
Wstęp
Prawo okresowości i układ okresowy pierwiastków chemicznych autorstwa D.I. Mendelejewa stanowią podstawę współczesnej chemii. Odnoszą się do takich praw nauki, które odzwierciedlają zjawiska, które rzeczywiście istnieją w przyrodzie i dlatego nigdy nie stracą na znaczeniu.
Prawo okresowości i odkrycia dokonane na jego podstawie w różnych dziedzinach nauk przyrodniczych i techniki są największym triumfem ludzkiego umysłu, dowodem coraz głębszego wnikania w najintymniejsze tajemnice natury, pomyślnego przekształcania przyrody na korzyść człowieka .
„Rzadko się zdarza, aby odkrycie naukowe okazało się czymś zupełnie nieoczekiwanym, prawie zawsze jest przewidywane, ale kolejnym pokoleniom, korzystającym ze sprawdzonych odpowiedzi na wszystkie pytania, często trudno jest docenić, jakie trudności kosztowało to ich poprzedników”. DI. Mendelejew.
Cel: Scharakteryzowanie pojęcia układu okresowego i okresowego prawa pierwiastków, prawa okresowości i jego uzasadnienia, scharakteryzowanie struktur układu okresowego: podgrup, okresów i grup. Przestudiuj historię odkrycia prawa okresowego i układu okresowego pierwiastków.
Cele: Rozważ historię odkrycia prawa okresowego i układu okresowego. Zdefiniować prawo okresowości i układ okresowy. Przeanalizuj prawo okresowości i jego uzasadnienie. Struktura układu okresowego: podgrupy, okresy i grupy.
Historia odkrycia prawa okresowości i układu okresowego pierwiastków chemicznych
Powstaniu teorii atomowo-molekularnej na przełomie XIX i XIX w. towarzyszył szybki wzrost liczby znanych pierwiastków chemicznych. Tylko w pierwszej dekadzie XIX wieku odkryto 14 nowych pierwiastków. Rekordzistą wśród odkrywców był angielski chemik Humphry Davy, który w ciągu jednego roku za pomocą elektrolizy otrzymał 6 nowych prostych substancji (sód, potas, magnez, wapń, bar, stront). A do 1830 roku liczba znanych pierwiastków osiągnęła 55.
Istnienie tak dużej liczby pierwiastków o niejednorodnych właściwościach zaskakiwało chemików i wymagało uporządkowania i usystematyzowania pierwiastków. Wielu naukowców szukało wzorców na liście pierwiastków i osiągnęło pewien postęp. Możemy wyróżnić trzy najważniejsze prace, które podważały priorytet odkrycia prawa okresowości przez D.I. Mendelejew.
W 1860 r. odbył się pierwszy Międzynarodowy Kongres Chemiczny, po którym stało się jasne, że główną cechą pierwiastka chemicznego jest jego masa atomowa. Francuski naukowiec B. De Chancourtois w 1862 roku jako pierwszy ułożył pierwiastki według rosnących mas atomowych i ułożył je w spiralę wokół cylindra. Każdy zwój spirali zawierał 16 elementów, podobne elementy z reguły wpadały w pionowe kolumny, chociaż odnotowano również znaczne różnice. Praca de Chancourtois przeszła niezauważona, ale jego pomysł sortowania pierwiastków według rosnącej masy atomowej okazał się owocny.
A dwa lata później, kierując się tym pomysłem, angielski chemik John Newlands ułożył pierwiastki w tabeli i zauważył, że właściwości pierwiastków powtarzają się okresowo co siedem liczb. Na przykład chlor ma podobne właściwości do fluoru, potas jest podobny do sodu, selen jest podobny do siarki itp. Newlands nazwał ten wzór „prawem oktaw”, niemal wyprzedzając koncepcję okresu. Ale Newlands upierał się, że długość okresu (równa siedem) jest stała, więc jego tabela zawiera nie tylko prawidłowe wzorce, ale także losowe pary (kobalt - chlor, żelazo - siarka i węgiel - rtęć).
Ale niemiecki naukowiec Lothar Meyer w 1870 r. Wykreślił zależność objętości atomowej pierwiastków od ich masy atomowej i odkrył wyraźną zależność okresową, a długość okresu nie pokrywała się z prawem oktaw i miała wartość zmienną.
Wszystkie te prace mają ze sobą wiele wspólnego. De Chancourtois, Newlands i Meyer odkryli przejaw okresowych zmian właściwości pierwiastków w zależności od ich masy atomowej. Nie byli jednak w stanie stworzyć jednolitego układu okresowego wszystkich pierwiastków, ponieważ wiele elementów nie znalazło swojego miejsca w odkrytych przez nich wzorach. Naukowcom tym również nie udało się wyciągnąć żadnych poważnych wniosków ze swoich obserwacji, choć uważali, że liczne zależności pomiędzy masami atomowymi pierwiastków są przejawem jakiegoś ogólnego prawa.
To ogólne prawo odkrył wielki rosyjski chemik Dmitrij Iwanowicz Mendelejew w 1869 roku. Mendelejew sformułował prawo okresowości w postaci następujących podstawowych zasad:
1. Pierwiastki ułożone według masy atomowej charakteryzują się wyraźną okresowością właściwości.
2. Należy spodziewać się odkrycia znacznie większej liczby nieznanych ciał prostych, np. pierwiastków podobnych do Al i Si o masie atomowej 65 - 75.
3. Czasami masę atomową pierwiastka można skorygować, znając jego analogi.
Pewne analogie ujawnia wielkość masy ich atomu. Pierwsze stanowisko było znane jeszcze przed Mendelejewem, ale to on nadał mu charakter prawa uniwersalnego, przewidując na jego podstawie istnienie nieodkrytych jeszcze pierwiastków, zmieniając masy atomowe szeregu pierwiastków i porządkując niektóre pierwiastki w tabeli wbrew ich masom atomowym, ale w pełnej zgodności z ich właściwościami (głównie wartościowością). Pozostałe postanowienia zostały odkryte dopiero przez Mendelejewa i stanowią logiczne konsekwencje prawa okresowości
Słuszność tych konsekwencji została potwierdzona wieloma eksperymentami w ciągu następnych dwóch dekad i pozwoliła mówić o prawie okresowości jako o ścisłym prawie natury.
Korzystając z tych przepisów, Mendelejew opracował własną wersję układu okresowego pierwiastków. Pierwszy projekt spisu pierwiastków ukazał się 17 lutego (1 marca, nowy styl) 1869 roku.
A 6 marca 1869 roku profesor Menshutkin oficjalnie ogłosił odkrycie Mendelejewa na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego.
W usta naukowca włożono następujące wyznanie: Widzę we śnie stół, na którym wszystkie elementy są ułożone według potrzeb. Obudziłem się i od razu zapisałem to na kartce papieru – tylko w jednym miejscu późniejsza korekta okazała się konieczna.” Jakie proste jest wszystko w legendach! Opracowanie i poprawienie go zajęło naukowcowi ponad 30 lat życia.
Proces odkrywania prawa okresowości jest pouczający i sam Mendelejew mówił o tym w ten sposób: „Mimowolnie powstał pomysł, że musi istnieć związek między masą a właściwościami chemicznymi. A ponieważ masa substancji, choć nie bezwzględna, ale jedynie względna, ostatecznie wyrażana jest w postaci mas atomowych, należy szukać funkcjonalnej zgodności między poszczególnymi właściwościami pierwiastków a ich masami atomowymi. Nie możesz szukać niczego, nawet grzybów czy jakiegoś uzależnienia, chyba że szukasz i próbujesz. Zacząłem więc wybierać, zapisując na osobnych kartkach pierwiastki z ich masami atomowymi i podstawowymi właściwościami, podobne pierwiastki i podobne masy atomowe, co szybko doprowadziło do wniosku, że właściwości pierwiastków są okresowo zależne od ich masy atomowej i wątpiąc w wiele niejasności , ani przez chwilę nie wątpiłem w ogólność wyciągniętego wniosku, ponieważ nie można dopuścić do wypadków.
W pierwszym układzie okresowym wszystkie pierwiastki, łącznie z wapniem, są takie same jak we współczesnym układzie okresowym, z wyjątkiem gazów szlachetnych. Świadczy o tym fragment strony z artykułu D.I. Mendelejewa, zawierający układ okresowy pierwiastków.
Jeżeli będziemy wychodzić z zasady zwiększania mas atomowych, to następnymi pierwiastkami po wapniu powinien być wanad (A = 51), chrom (A = 52) i tytan (A = 52). Ale Mendelejew postawił znak zapytania po wapniu, a następnie umieścił tytan, zmieniając jego masę atomową z 52 na 50. Nieznanemu pierwiastkowi, oznaczonemu znakiem zapytania, przypisano masę atomową A = 45, która jest średnią arytmetyczną między masą atomową masy wapnia i tytanu. Następnie, pomiędzy cynkiem i arsenem, Mendelejew pozostawił miejsce dla dwóch pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte. Ponadto umieścił tellur przed jodem, chociaż ten ostatni ma niższą masę atomową. Przy takim ułożeniu elementów wszystkie poziome wiersze tabeli zawierały jedynie elementy podobne, a okresowość zmian właściwości elementów była wyraźnie widoczna.
W ciągu następnych dwóch lat Mendelejew znacznie ulepszył układ elementów. W 1871 r. ukazało się pierwsze wydanie podręcznika Dmitrija Iwanowicza „Podstawy chemii”, w którym przedstawiono układ okresowy w niemal nowoczesnej formie. W tabeli utworzono 8 grup pierwiastków, numery grup wskazują najwyższą wartościowość elementów serii zawartych w tych grupach, a okresy zbliżają się do współczesnych, podzielonych na 12 serii. Teraz każdy okres zaczyna się od aktywnego metalu alkalicznego i kończy typowym niemetalem, halogenem.
Druga wersja systemu umożliwiła Mendelejewowi przewidzenie istnienia nie 4, ale 12 pierwiastków i rzucając wyzwanie światu naukowemu, z zadziwiającą dokładnością opisał właściwości trzech nieznanych pierwiastków, które nazwał ekaboronem (eka w sanskrycie oznacza „to samo”), ekaaluminium i ekasilicon. Ich współczesne nazwy to Se, Ga, Ge.
Świat naukowy Zachodu był początkowo sceptyczny wobec układu Mendelejewa i jego przewidywań, ale wszystko się zmieniło, gdy w 1875 roku francuski chemik P. Lecoq de Boisbaudran badając widma rudy cynku odkrył ślady nowego pierwiastka, który nazwał galem na cześć ojczyzny (gal - starożytna rzymska nazwa Francji)
Naukowcowi udało się wyizolować ten pierwiastek w czystej postaci i zbadać jego właściwości. Mendelejew zauważył, że właściwości galu pokrywają się z właściwościami eka-aluminium, które przewidział, i powiedział Lecoqowi de Boisbaudranowi, że błędnie zmierzył gęstość galu, która powinna wynosić 5,9-6,0 g/cm3 zamiast 4,7 g /cm3. Rzeczywiście, dokładniejsze pomiary doprowadziły do prawidłowej wartości 5,904 g/cm3.
W 1879 r. szwedzki chemik L. Nilsson wyodrębniając pierwiastki ziem rzadkich otrzymane z minerału gadolinit, wyizolował nowy pierwiastek i nazwał go skandem. Okazuje się, że jest to ekaboron przewidziany przez Mendelejewa.
Ostateczne uznanie okresowego prawa D.I. Mendelejewa osiągnięto po 1886 r., kiedy niemiecki chemik K. Winkler, analizując rudę srebra, uzyskał pierwiastek, który nazwał germanem. Okazuje się, że jest to ecasilicon.
Powiązana informacja.
Odkrycie tablicy okresowych pierwiastków chemicznych było jednym z najważniejszych kamieni milowych w historii rozwoju chemii jako nauki. Odkrywcą stołu był rosyjski naukowiec Dmitrij Mendelejew. Niezwykłemu naukowcowi o szerokich horyzontach naukowych udało się połączyć wszystkie wyobrażenia o naturze pierwiastków chemicznych w jedną spójną koncepcję.
M24.RU opowie Wam o historii odkrycia tablicy pierwiastków okresowych, ciekawostkach związanych z odkryciem nowych pierwiastków oraz podaniach ludowych, które otaczały Mendelejewa i stworzonej przez niego tablicy pierwiastków chemicznych.
Historia otwierania stołów
Do połowy XIX wieku odkryto 63 pierwiastki chemiczne, a naukowcy na całym świecie wielokrotnie podejmowali próby połączenia wszystkich istniejących pierwiastków w jedną koncepcję. Zaproponowano ułożenie pierwiastków według rosnącej masy atomowej i podzielenie ich na grupy ze względu na podobne właściwości chemiczne.
W 1863 roku chemik i muzyk John Alexander Newland zaproponował swoją teorię, który zaproponował układ pierwiastków chemicznych podobny do tego odkrytego przez Mendelejewa, jednak praca naukowca nie została potraktowana poważnie przez środowisko naukowe ze względu na fakt, że autor był pochłonięty poprzez poszukiwanie harmonii i połączenie muzyki z chemią.
W 1869 roku Mendelejew opublikował swój diagram układu okresowego w czasopiśmie Journal of the Russian Chemical Society i wysłał zawiadomienie o odkryciu do czołowych naukowców świata. Następnie chemik wielokrotnie udoskonalał i ulepszał schemat, aż uzyskał swój zwykły wygląd.
Istota odkrycia Mendelejewa polega na tym, że wraz ze wzrostem masy atomowej właściwości chemiczne pierwiastków zmieniają się nie monotonicznie, ale okresowo. Po określonej liczbie elementów o różnych właściwościach właściwości zaczynają się powtarzać. Zatem potas jest podobny do sodu, fluor jest podobny do chloru, a złoto jest podobne do srebra i miedzi.
W 1871 roku Mendelejew ostatecznie połączył te idee w prawo okresowe. Naukowcy przewidzieli odkrycie kilku nowych pierwiastków chemicznych i opisali ich właściwości chemiczne. Następnie obliczenia chemika zostały całkowicie potwierdzone - gal, skand i german w pełni odpowiadały właściwościom, które przypisywał im Mendelejew.
Opowieści o Mendelejewie
O słynnym naukowcu i jego odkryciach krążyło wiele opowieści. Ludzie w tamtym czasie nie mieli pojęcia o chemii i wierzyli, że studiowanie chemii przypomina jedzenie zupy od niemowląt i kradzież na skalę przemysłową. Dlatego działalność Mendelejewa szybko zyskała masę plotek i legend.
Jedna z legend głosi, że Mendelejew we śnie odkrył tabelę pierwiastków chemicznych. To nie jedyny przypadek, o swoim odkryciu opowiadał także August Kekule, który marzył o wzorze pierścienia benzenowego. Jednak Mendelejew tylko śmiał się z krytyków. „Myślę o tym może od dwudziestu lat, a ty mówisz: siedziałem i nagle… gotowe!” – powiedział kiedyś o swoim odkryciu naukowiec.
Inna historia przypisuje Mendelejewowi odkrycie wódki. W 1865 roku wielki naukowiec obronił rozprawę na temat „Dyskurs o połączeniu alkoholu z wodą”, co natychmiast dało początek nowej legendzie. Współcześni chemikowi chichotali, mówiąc, że naukowiec „całkiem nieźle tworzy pod wpływem alkoholu zmieszanego z wodą”, a kolejne pokolenia nazywały już Mendelejewa odkrywcą wódki.
Śmiali się także ze stylu życia naukowca, a zwłaszcza z faktu, że Mendelejew wyposażył swoje laboratorium w dziupli ogromnego dębu.
Współcześni również naśmiewali się z pasji Mendelejewa do walizek. Naukowiec podczas przymusowej bezczynności w Symferopolu zmuszony był spędzać czas na tkaniu walizek. Później samodzielnie wykonywał pojemniki kartonowe na potrzeby laboratorium. Pomimo wyraźnie „amatorskiego” charakteru tego hobby, Mendelejewa często nazywano „mistrzem walizek”.
Odkrycie radu
Jedna z najtragiczniejszych i zarazem najsłynniejszych kart w historii chemii oraz pojawienie się nowych pierwiastków w układzie okresowym wiąże się z odkryciem radu. Nowy pierwiastek chemiczny odkryli małżonkowie Maria i Piotr Curie, którzy odkryli, że odpad pozostały po oddzieleniu uranu od rudy uranowej był bardziej radioaktywny niż czysty uran.
Ponieważ nikt wówczas nie wiedział, czym jest radioaktywność, plotki szybko przypisały nowemu pierwiastkowi właściwości lecznicze i zdolność leczenia niemal wszystkich znanych nauce chorób. Rad dodawany był do produktów spożywczych, past do zębów i kremów do twarzy. Bogaci nosili zegarki, których tarcze malowano farbą zawierającą rad. Pierwiastek radioaktywny był zalecany jako środek poprawiający potencję i łagodzący stres.
Taka „produkcja” trwała dwadzieścia lat – aż do lat 30. XX wieku, kiedy to naukowcy odkryli prawdziwe właściwości promieniotwórczości i przekonali się, jak destrukcyjny wpływ ma promieniowanie na organizm ludzki.
Maria Curie zmarła w 1934 roku z powodu choroby popromiennej spowodowanej długotrwałym narażeniem na rad.
Nebulium i Koronium
Układ okresowy nie tylko uporządkował pierwiastki chemiczne w jeden harmonijny układ, ale także umożliwił przewidzenie wielu odkryć nowych pierwiastków. Jednocześnie niektóre „pierwiastki” chemiczne uznano za nieistniejące na tej podstawie, że nie mieściły się w pojęciu prawa okresowości. Najbardziej znaną historią jest „odkrycie” nowych pierwiastków: mgławicy i korony.
Badając atmosferę słoneczną, astronomowie odkryli linie widmowe, których nie byli w stanie utożsamić z żadnym pierwiastkiem chemicznym znanym na Ziemi. Naukowcy zasugerowali, że linie te należą do nowego pierwiastka, który nazwano koroną (ponieważ linie odkryto podczas badań „korony” Słońca – zewnętrznej warstwy atmosfery gwiazdy).
Kilka lat później astronomowie dokonali kolejnego odkrycia, badając widma mgławic gazowych. Odkryte linie, których ponownie nie można było utożsamić z niczym ziemskim, przypisano innemu pierwiastkowi chemicznemu - mgławicy.
Odkrycia spotkały się z krytyką, ponieważ w układzie okresowym Mendelejewa nie było już miejsca na pierwiastki o właściwościach mgławicy i korony. Po sprawdzeniu odkryto, że mgławica to zwykły ziemski tlen, a korona to silnie zjonizowane żelazo.
Materiał powstał w oparciu o informacje pochodzące z otwartych źródeł. Przygotowane przez Wasilija Makagonowa @vmakagonov
W książce wybitnego radzieckiego historyka chemii N.F. Figurovsky'ego „Esej o ogólnej historii chemii. Rozwój chemii klasycznej w XIX wieku” (M., Nauka, 1979). Główne okresy odkrycia 63 pierwiastków chemicznych podano od czasów starożytnych do 1869 r. - roku ustanowienia prawa okresowego przez Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa (1834–1907):
1. Najstarszy okres (od 5 tysiąclecia p.n.e. do 1200 r. n.e.).
Ten długi okres sięga czasów, gdy człowiek zapoznał się z 7 metalami starożytności – złotem, srebrem, miedzią, ołowiem, cyną, żelazem i rtęcią. Oprócz tych substancji elementarnych w starożytności znano siarkę i węgiel, występujące w przyrodzie w stanie wolnym.
2. Okres alchemiczny.
W tym okresie (od 1200 do 1600 roku) ustalono istnienie kilku pierwiastków, izolowanych albo w procesie alchemicznych poszukiwań sposobów transmutacji metali, albo w procesach produkcji metali i obróbki różnych rud przez rzemieślników metalurgów. Należą do nich arsen, antymon, bizmut, cynk, fosfor.
3. Okres powstania i rozwoju chemii technicznej (koniec XVII w. – 1751 r.).
W tym czasie, w wyniku praktycznych badań właściwości różnych rud metali i przezwyciężenia trudności powstałych przy izolacji metali, a także odkryć podczas wypraw mineralogicznych, ustalono istnienie platyny, kobaltu i niklu.
4. Pierwszy etap okresu chemiczno-analitycznego w rozwoju chemii (1760-1805). W tym okresie za pomocą jakościowych i grawimetrycznych analiz ilościowych odkryto szereg pierwiastków, niektóre jedynie w postaci „ziem”: magnez, wapń (ustalanie różnicy między wapnem a magnezją), mangan, bar ( baryt), molibden, wolfram, tellur, uran (tlenek), cyrkon (ziemia), stront (ziemia), tytan (tlenek), chrom, beryl (tlenek), itr (ziemia), tantal (ziemia), cer (ziemia) , fluor (kwas fluorowodorowy), pallad, rod, osm i iryd.
5. Etap chemii pneumatyki. W tym czasie (1760-1780) odkryto pierwiastki gazowe – wodór, azot, tlen i chlor (ten ostatni do 1809 roku uznawany był za substancję złożoną – utleniony kwas solny).
6. Etap otrzymywania pierwiastków w stanie wolnym metodą elektrolizy (G. Davy, 1807-1808) oraz chemicznie: potas, sód, wapń, stront, bar i magnez. Wszystkie jednak były wcześniej znane w postaci „ognioodpornych” (żrących) zasad i ziem alkalicznych, czyli zasad miękkich.
7. Drugi etap okresu chemiczno-analitycznego w rozwoju chemii (1805-1850). W tym czasie, w wyniku udoskonalenia metod analizy ilościowej i rozwoju systematycznego przebiegu analizy jakościowej, bor, lit, kadm, selen, krzem, brom, glin, jod, tor, wanad, lantan (ziemia) odkryto erb (ziemia), terb (ziemia), ruten, niob.
8. Okres odkrywania pierwiastków metodą analizy spektralnej bezpośrednio po opracowaniu i wprowadzeniu tej metody do praktyki (1860-1863): cez, rubid, tal i ind.”
Jak wiadomo, pierwszą w historii chemii „Tabelę ciał prostych” sporządził A. Lavoisier w 1787 r. Wszystkie substancje proste podzielono na cztery grupy: „I. Substancje proste, reprezentowane we wszystkich trzech królestwach natury, które Za pierwiastki ciał można uważać: 1) światło, 2) kaloryczność, 3) tlen, 4) azot, 5) wodór II. Proste substancje niemetaliczne, które utleniają się i dają kwasy: 1) antymon, 2) fosfor, 3 ) węgiel, 4) rodnik kwasu murowego, 5) rodnik kwasu fluorowodorowego, 6) rodnik kwasu borowego III.Proste substancje metaliczne, które utleniają się i dają kwasy: 1) antymon, 2) srebro, 3) arsen, 4) bizmut, 5) kobalt, 6) miedź, 7) cyna, 8) żelazo, 9) mangan, 10) rtęć, 11) molibden, 12) nikiel, 13) złoto, 14) platyna, 15) ołów, 16) wolfram, 17) cynk IV Substancje proste, solne i ziemiste: 1 ) wapno (ziemia wapienna), 2) tlenek magnezu (zasada siarczanu magnezu), 3) baryt (ziemia ciężka), 4) tlenek glinu (glina, ziemia ałunowa), 5) krzemionka (krzemionka) ziemia)."
Tabela ta stanowiła podstawę nomenklatury chemicznej opracowanej przez Lavoisiera. D. Dalton wprowadził do nauki najważniejszą cechę ilościową atomów pierwiastków chemicznych - względną masę atomów lub masę atomową.
Poszukując wzorców właściwości atomów pierwiastków chemicznych, naukowcy zwracali przede wszystkim uwagę na charakter zmian mas atomowych. W latach 1815-1816 Angielski chemik W. Prout (1785-1850) opublikował w Annals of Philosophy dwa anonimowe artykuły, w których wyrażono i uzasadniono pogląd, że masy atomowe wszystkich pierwiastków chemicznych są liczbami całkowitymi (tj. wielokrotnościami masy atomowej wodoru, co wówczas przyjęto, że jest równa jednostce): „Jeśli poglądy, które postanowiliśmy wyrazić, są słuszne, to możemy niemal uznać, że materia pierwotna starożytnych była zawarta w wodorze…”. Hipoteza Prouta była bardzo kusząca i spowodowała przeprowadzenie wielu badań eksperymentalnych w celu jak najdokładniejszego określenia mas atomowych pierwiastków chemicznych.
W 1829 roku niemiecki chemik I. Debereiner (1780-1849) porównał masy atomowe podobnych pierwiastków chemicznych: litu, wapnia, chloru, siarki, manganu, sodu, strontu, bromu, selenu, chromu, potasu, baru, jodu, telluru , Iron odkrył, że masa atomowa środkowego pierwiastka jest równa połowie sumy mas atomowych pierwiastków najbardziej zewnętrznych. Poszukiwania nowych triad doprowadziły L. Gmelina (1788-1853) – autora światowej sławy podręcznika chemii – do ustalenia licznych grup podobnych pierwiastków i stworzenia ich unikalnej klasyfikacji.
W latach 60 W XIX wieku naukowcy zaczęli porównywać same grupy pierwiastków podobnych chemicznie. W ten sposób profesor paryskiej szkoły górniczej A. Chancourtois (1820-1886) ułożył wszystkie pierwiastki chemiczne na powierzchni cylindra w kolejności rosnącej według ich mas atomowych, tworząc „linię helisy”. Przy takim układzie podobne elementy często spadały na tę samą pionową linię. W 1865 roku angielski chemik D. Newlands (1838-1898) opublikował tabelę zawierającą 62 pierwiastki chemiczne. Pierwiastki ułożono i ponumerowano według rosnącej masy atomowej.
Newlands zastosował numerację, aby podkreślić, że co siedem pierwiastków powtarzają się właściwości pierwiastków chemicznych. Omawiając nowy artykuł Newlandsa w Londyńskim Towarzystwie Chemicznym w 1866 r. (nie rekomendowano go do publikacji), profesor J. Foster sarkastycznie zapytał: „Czy próbowałeś ułożyć elementy w kolejności alfabetycznej ich nazw i czy zauważyłeś jakieś nowe wzorce? ?
W 1868 roku angielski chemik W. Olding (1829-1921) zaproponował tablicę, która zdaniem autora wykazała naturalną zależność pomiędzy wszystkimi pierwiastkami.
W 1864 r. niemiecki profesor L. Mayer (1830-1895) sporządził tabelę zawierającą 44 pierwiastki chemiczne (spośród 63 znanych).
Oceniając ten okres D.I. Mendelejew napisał: „Nie ma jednego ogólnego prawa natury, które zostałoby ustanowione natychmiast; jego zatwierdzenie zawsze poprzedza wiele przeczuć, a uznanie prawa nie następuje wtedy, gdy jest ono w pełni zrealizowane w całym jego znaczeniu, ale dopiero po potwierdzeniu jego konsekwencji eksperymentami, które przyrodnicy muszą uznać za najwyższy autorytet swoich rozważań i opinii.
W 1868 r. D.I. Mendelejew rozpoczął pracę nad kursem „Podstawy chemii”. Aby uzyskać najbardziej logiczny układ materiału, konieczne było w jakiś sposób sklasyfikowanie 63 pierwiastków chemicznych. Pierwszą odmianę układu okresowego pierwiastków chemicznych zaproponował D.I. Mendelejew w marcu 1869 r.
Dwa tygodnie później na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego odczytano raport Mendelejewa „Związek właściwości z masą atomową pierwiastków”, w którym omówiono możliwe zasady klasyfikacji pierwiastków chemicznych:
1) według ich stosunku do wodoru (wzory wodorków); 2) w ich stosunku do tlenu (wzory wyższych tlenków tlenu); 3) według wartościowości; 4) według masy atomowej.
Następnie przez kolejne lata (1869-1871) Mendelejew studiował i ponownie sprawdzał te prawidłowości i „niespójności”, które dostrzegł w pierwszej wersji „Układu elementów”. Podsumowując tę pracę, D.I. Mendelejew napisał: „Wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastki mają najpierw coraz bardziej zmienne właściwości, a następnie te właściwości powtarzają się ponownie w nowej kolejności, w nowej linii i w większej liczbie pierwiastków oraz w ta sama sekwencja , jak w poprzedniej serii. Dlatego Prawo Okresowości można sformułować w następujący sposób: „Właściwości pierwiastków, a zatem właściwości tworzących je ciał prostych i złożonych, są okresowo zależne (tj. powtarzają się poprawnie) na ich masę atomową.” Prawa natura nie toleruje wyjątków... Zatwierdzenie prawa jest możliwe jedynie poprzez wyprowadzenie z niego konsekwencji, które bez niego są niemożliwe i nieoczekiwane, oraz uzasadnienie tych konsekwencji i eksperymentalną weryfikację Dlatego też, widząc prawo okresowości, ja ze swojej strony (1869-1871) wywnioskowałem z niego takie logiczne konsekwencje, które mogłyby wykazać, czy jest ono prawdziwe, czy nie. Należą do nich przewidywanie właściwości nieodkrytych pierwiastków i korekta mas atomowych wielu, kilku badanych wówczas pierwiastków... Potrzebujesz jednego - albo uznasz prawo okresowości za całkowicie prawdziwe i stanowiące nowy instrument wiedzy chemicznej, albo je odrzucisz.
W latach 1872-1874. Mendelejew zaczął zajmować się innymi problemami, a w literaturze chemicznej prawie nie było wzmianki o prawie okresowości.
W 1875 roku francuski chemik L. de Boisbaudran doniósł, że badając blendę cynku, odkrył spektroskopowo w niej nowy pierwiastek. Uzyskał sole tego pierwiastka i określił jego właściwości. Na cześć Francji nazwał nowy pierwiastek galem (jak starożytni Rzymianie nazywali Francję). Porównajmy to, co przewidział D.I. Mendelejew, i to, co stwierdził L. de Boisbaudran:
W pierwszym raporcie L. de Boisbaudrana stwierdzono, że ciężar właściwy galu wynosi 4,7. DI Mendelejew wskazał na swój błąd. Przy dokładniejszych pomiarach ciężar właściwy galu okazał się 5,96.
W 1879 r. pojawiła się wiadomość od szwedzkiego chemika L. Nilssona (1840-1899) o odkryciu przez niego nowego pierwiastka chemicznego - skandu. L. Nilsson zaklasyfikował skand do pierwiastka ziem rzadkich. P.T. Kleve zwrócił uwagę L. Nilssonowi, że sole skandu są bezbarwne, jego tlenek jest nierozpuszczalny w alkaliach i że skand to ekaboron przewidziany przez D.I. Mendelejewa. Porównajmy ich właściwości.
Analizując nowy minerał w lutym 1886 roku niemiecki profesor K. Winkler (1838-1904) odkrył nowy pierwiastek i uznał go za analog antymonu i arsenu. Wywiązała się dyskusja. K. Winkler zgodził się, że odkrytym przez niego pierwiastkiem był eka-krzem przewidziany przez D.I. Mendelejewa. K. Winkler nazwał ten pierwiastek germanem.
Tak więc chemicy trzykrotnie potwierdzili istnienie pierwiastków chemicznych przewidzianych przez Mendelejewa. Co więcej, to właśnie przewidywane przez Mendelejewa właściwości tych pierwiastków i ich położenie w układzie okresowym umożliwiły skorygowanie błędów, które nieświadomie popełnili eksperymentatorzy. Dalszy rozwój chemii odbył się w oparciu o solidne prawo okresowości, które w latach 80. XIX wieku. zostało uznane przez wszystkich naukowców za jedno z najważniejszych praw natury. Zatem najważniejszą cechą każdego pierwiastka chemicznego jest jego miejsce w układzie okresowym D.I. Mendelejewa.