U prvoj polovini 19. veka bilo je raznih pokušaja sistematizacije elemenata i kombinovanja metala u periodnom sistemu. Tokom ovog istorijskog perioda nastala je takva istraživačka metoda kao što je hemijska analiza.
Iz istorije otkrića periodnog sistema elemenata
Koristeći sličnu tehniku za određivanje specifičnih hemijskih svojstava, naučnici tog vremena pokušali su da kombinuju elemente u grupe, vodeći se njihovim kvantitativnim karakteristikama, kao i atomskom težinom.
Upotreba atomske težine
Dakle, I. V. Dubereiner je 1817. utvrdio da stroncijum ima atomsku težinu sličnu onoj barijuma i kalcijuma. Takođe je uspeo da otkrije da ima dosta zajedničkog između svojstava barijuma, stroncijuma i kalcijuma. Na osnovu ovih zapažanja, poznati hemičar sastavio je takozvanu trijadu elemenata. Druge supstance su kombinovane u slične grupe:
- sumpor, selen, telur;
- hlor, brom, jod;
- litijum, natrijum, kalijum.
Klasifikacija prema hemijskim svojstvima
L. Gmelin je 1843. predložio tablicu u kojoj je rasporedio sličneelemenata u strogom redosledu prema njihovim hemijskim svojstvima. Azot, vodonik, kiseonik smatrao je glavnim elementima, ovaj hemičar ih je stavio van svog stola.
Pod kiseonik je postavio tetrade (po 4 znaka) i pentade (svaka po 5 znakova) elemenata. Metali u periodnom sistemu postavljeni su prema Berzeliusovoj terminologiji. Kako je zamislio Gmelin, svi elementi su određeni opadajućim svojstvima elektronegativnosti unutar svake podgrupe periodnog sistema.
Spoji elemente okomito
Alexander Emile de Chancourtois je 1863. stavio sve elemente u rastuće atomske težine na cilindar, podijelivši ga na nekoliko vertikalnih pruga. Kao rezultat ove podjele, elementi sa sličnim fizičkim i hemijskim svojstvima nalaze se na vertikalama.
Zakon oktava
D. Newlands je 1864. otkrio prilično zanimljiv obrazac. Kada su hemijski elementi raspoređeni u rastućem redosledu njihove atomske težine, svaki osmi element pokazuje sličnosti sa prvim. Newlands je sličnu činjenicu nazvao zakonom oktava (osam nota).
Njegov periodični sistem bio je veoma proizvoljan, pa je ideja o pažljivom naučniku nazvana verzija "oktava", povezujući je sa muzikom. Upravo je Newlandsova verzija bila najbliža modernoj PS strukturi. Ali prema pomenutom zakonu oktava, samo je 17 elemenata zadržalo svoja periodična svojstva, dok ostali znakovi nisu pokazivali takvu pravilnost.
Odling stolovi
U. Odling je predstavio nekoliko varijanti tabela elemenata odjednom. U prvomverziju, stvorenu 1857. godine, predložio je da se podijele u 9 grupa. Godine 1861, hemičar je napravio neke prilagodbe originalnoj verziji tabele, grupirajući znakove sa sličnim hemijskim svojstvima.
Varijanta Odlingove tabele, predložena 1868. godine, pretpostavlja raspored od 45 elemenata u rastućim atomskim težinama. Inače, upravo je ta tabela kasnije postala prototip periodnog sistema D. I. Mendeljejeva.
Valencijska podjela
L. Meyer je 1864. predložio tabelu koja je uključivala 44 elementa. Postavljeni su u 6 kolona, prema valenciji vodonika. Stol je imao dva dijela odjednom. Glavna je objedinjavala šest grupa, uključivala je 28 znakova u rastućim atomskim težinama. U njegovoj strukturi, pentade i tetrade su se uočavale iz znakova sličnih hemijskim svojstvima. Meyer je preostale elemente stavio u drugu tabelu.
Doprinos D. I. Mendeljejeva stvaranju tabele elemenata
Savremeni periodični sistem elemenata D. I. Mendeljejeva pojavio se na osnovu Mayerovih tabela sastavljenih 1869. godine. U drugoj verziji, Mayer je rasporedio znakove u 16 grupa, postavio elemente u pentade i tetrade, uzimajući u obzir poznata hemijska svojstva. I umjesto valencije, koristio je jednostavnu numeraciju za grupe. U njemu nije bilo bora, torija, vodonika, niobija, uranijuma.
Struktura periodnog sistema u obliku koji je predstavljen u modernim izdanjima nije se pojavila odmah. Može se razlikovatitri glavne faze tokom kojih je nastao periodični sistem:
- Prva verzija tabele predstavljena je na blokovima. Praćena je periodična priroda odnosa između svojstava elemenata i vrijednosti njihovih atomskih težina. Mendeljejev je predložio ovu verziju klasifikacije znakova 1868-1869
- Naučnik napušta originalni sistem, jer nije odražavao kriterijume po kojima bi elementi spadali u određenu kolonu. On predlaže postavljanje znakova prema sličnosti hemijskih svojstava (februar 1869.)
- Godine 1870. Dmitrij Mendeljejev je uveo savremeni periodični sistem elemenata u naučni svet.
Verzija ruskog hemičara uzela je u obzir i položaj metala u periodičnom sistemu i svojstva nemetala. Tokom godina koje su prošle od prvog izdanja Mendeljejevljevog briljantnog izuma, tabela nije pretrpjela velike promjene. A na onim mjestima koja su ostala prazna za vrijeme Dmitrija Ivanoviča pojavili su se novi elementi, otkriveni nakon njegove smrti.
Karakteristike periodnog sistema
Zašto se smatra da je opisani sistem periodičan? To je zbog strukture tabele.
Ukupno sadrži 8 grupa, a svaka ima dvije podgrupe: glavnu (glavnu) i sekundarnu. Ispostavilo se da ima ukupno 16 podgrupa koje se nalaze okomito, odnosno od vrha do dna.
Osim toga, tabela ima i horizontalne redove koji se nazivaju tačke. Imaju i svojedodatna podjela na male i velike. Karakteristika periodnog sistema podrazumijeva uzimanje u obzir lokacije elementa: njegove grupe, podgrupe i perioda.
Kako se svojstva mijenjaju u glavnim podgrupama
Sve glavne podgrupe u periodnom sistemu počinju sa elementima drugog perioda. Za znakove koji pripadaju istoj glavnoj podgrupi, broj vanjskih elektrona je isti, ali udaljenost između posljednjih elektrona i pozitivnog jezgra varira.
Pored toga, povećanje atomske težine (relativne atomske mase) elementa se dešava u njima odozgo. Upravo je ovaj indikator odlučujući faktor u identifikaciji obrazaca promjena nekretnina unutar glavnih podgrupa.
Pošto se radijus (udaljenost između pozitivnog jezgra i spoljašnjih negativnih elektrona) u glavnoj podgrupi povećava, nemetalna svojstva (sposobnost prihvatanja elektrona tokom hemijskih transformacija) se smanjuju. Što se tiče promjene metalnih svojstava (doniranje elektrona drugim atomima), ona će se povećati.
Koristeći periodični sistem, možete uporediti svojstva različitih predstavnika iste glavne podgrupe. U vrijeme kada je Mendeljejev stvorio periodični sistem, još uvijek nije bilo informacija o strukturi materije. Iznenađujuća je činjenica da je, nakon što je nastala teorija strukture atoma, proučavana u obrazovnim školama i specijalizovanim hemijskim univerzitetima, i da je u današnje vrijeme potvrdila Mendeljejevljevu hipotezu, a nije opovrgla njegove pretpostavke o rasporedu atoma unutar tablice.
Elektronegativnost uglavna podgrupa se smanjuje na dno, odnosno, što se element nalazi niže u grupi, to će biti manja njegova sposobnost da pričvrsti atome.
Promjena svojstava atoma u bočnim podgrupama
Pošto je Mendeljejevljev sistem periodičan, promjena svojstava u takvim podgrupama se dešava obrnutim redoslijedom. Takve podgrupe uključuju elemente koji počinju od perioda 4 (predstavnici d i f porodica). Do dna u ovim podgrupama, metalna svojstva opadaju, ali je broj vanjskih elektrona isti za sve predstavnike jedne podgrupe.
Karakteristike strukture perioda u PS
Svaki novi period, sa izuzetkom prvog, u tabeli ruskog hemičara počinje aktivnim alkalnim metalom. Sljedeći su amfoterni metali, koji pokazuju dvostruka svojstva u kemijskim transformacijama. Zatim postoji nekoliko elemenata sa nemetalnim svojstvima. Period završava inertnim gasom (nemetalnim, praktičnim, ne pokazuje hemijsku aktivnost).
S obzirom da je sistem periodičan, dolazi do promjene aktivnosti u periodima. S lijeva na desno, redukujuća aktivnost (metalna svojstva) će se smanjiti, oksidirajuća aktivnost (nemetalna svojstva) će se povećati. Dakle, najsjajniji metali u periodu su na lijevoj, a nemetali na desnoj strani.
U velikim periodima, koji se sastoje od dva reda (4-7), pojavljuje se i periodični karakter, ali zbog prisustva predstavnika d ili f familije, u redu ima mnogo više metalnih elemenata.
Nazivi glavnih podgrupa
Dio grupa elemenata prisutnih u periodnom sistemu dobio je svoja imena. Predstavnici prve grupe A podgrupe nazivaju se alkalni metali. Metali duguju ovo ime svojoj aktivnosti s vodom, što rezultira stvaranjem kaustičnih lužina.
Druga grupa A podgrupa se smatra zemnoalkalnim metalima. U interakciji s vodom, takvi metali stvaraju okside, nekada su se zvali zemlje. Od tada je sličan naziv dodijeljen predstavnicima ove podgrupe.
Nemetali podgrupe kiseonika nazivaju se halkogeni, a predstavnici 7 A grupe nazivaju se halogeni. 8 Podgrupa se naziva inertnim gasovima zbog svoje minimalne hemijske aktivnosti.
PS u školskom kursu
Za školarce se obično nudi varijanta periodnog sistema u kojoj su, pored grupa, podgrupa, perioda, naznačene i formule viših isparljivih jedinjenja i viših oksida. Takav trik omogućava učenicima da razviju vještine u sastavljanju viših oksida. Dovoljno je zamijeniti znak predstavnika podgrupe umjesto elementa da se dobije gotov najviši oksid.
Ako pažljivo pogledate opšti izgled isparljivih vodoničnih jedinjenja, možete videti da su oni karakteristični samo za nemetale. U grupama 1-3 postoje crtice, pošto su metali tipični predstavnici ovih grupa.
Pored toga, u nekim školskim udžbenicima hemije, svaki znak označava raspodjelu elektrona dužnivoi energije. Ova informacija nije postojala u periodu Mendeljejevljevog rada, slične naučne činjenice pojavile su se mnogo kasnije.
Možete vidjeti i formulu vanjskog elektronskog nivoa, po kojoj je lako pogoditi kojoj porodici ovaj element pripada. Takvi savjeti su neprihvatljivi na ispitnim sesijama, pa se maturantima 9. i 11. razreda, koji se odluče da svoje hemijsko znanje pokažu na OGE ili Jedinstvenom državnom ispitu, daju klasične crno-bijele verzije periodnog sistema koje ne sadrže dodatne informacije o struktura atoma, formule viših oksida, sastav hlapljivih vodikovih jedinjenja.
Takva odluka je sasvim logična i razumljiva, jer za one školarce koji su odlučili krenuti stopama Mendeljejeva i Lomonosova, neće biti teško koristiti klasičnu verziju sistema, jednostavno im ne trebaju upute.
Periodični zakon i sistem D. I. Mendeljejeva odigrali su najvažniju ulogu u daljem razvoju atomske i molekularne teorije. Nakon stvaranja sistema, naučnici su počeli da obraćaju više pažnje na proučavanje sastava elementa. Tabela je pomogla da se razjasne neke informacije o jednostavnim supstancama, kao io prirodi i svojstvima elemenata koje one formiraju.
Mendeljejev je i sam pretpostavio da će novi elementi uskoro biti otkriveni, i odredio je položaj metala u periodičnom sistemu. Nakon pojave potonjeg počela je nova era u hemiji. Osim toga, dat je ozbiljan početak formiranju mnogih srodnih nauka koje se odnose na strukturu atoma itransformacije elemenata.
