itthon » Földrajz » A periódusos rendszer keletkezésének története. Absztrakt: „D elemek periódusos rendszere

A periódusos rendszer keletkezésének története. Absztrakt: „D elemek periódusos rendszere

Esszé

„A periodikus törvény felfedezésének és megerősítésének története D.I. Mengyelejev"

Szentpétervár 2007

Bevezetés

Periodikus törvény D.I. Mengyelejev egy alapvető törvény, amely megállapítja a kémiai elemek tulajdonságainak periodikus változását az atommagok töltéseinek növekedésétől függően. Megnyitotta D.I. Mengyelejev 1869 februárjában. Amikor az összes akkor ismert elem tulajdonságait és atomtömegük (súlyuk) értékét összehasonlítjuk. Mengyelejev először 1870 novemberében használta a „periodikus törvény” kifejezést, majd 1871 októberében adta meg a periódusos törvény végső megfogalmazását: „...az elemek tulajdonságai, tehát az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai, időszakonként atomsúlyuktól függenek." A periodikus törvény grafikus (táblázatos) kifejezése a Mengyelejev által kidolgozott periodikus elemrendszer.

1. Más tudósok kísérletei a periodikus törvény levezetésére

A 19. század második felében a szervetlen kémia fejlődése szempontjából nagy jelentősége volt az elemek periodikus rendszerének vagy periodikus osztályozásának. Ez a jelentősége jelenleg kolosszális, mert maga a rendszer az anyag szerkezeti problémáinak tanulmányozása következtében fokozatosan olyan racionalitásra tett szert, amelyet csak az atomsúlyok ismeretében nem lehetett elérni. Az empirikus törvényszerűségről a törvényre való átmenet minden tudományos elmélet végső célja.

A kémiai elemek természetes osztályozásának és rendszerezésének alapjainak keresése már jóval a Periodikus Törvény felfedezése előtt megkezdődött. Az ezen a területen elsőként dolgozó természettudósok nehézségeit a kísérleti adatok hiánya okozta: a 19. század elején. az ismert kémiai elemek száma még mindig túl kicsi volt, és sok elem atomtömegének elfogadott értéke pontatlan volt.

Eltekintve Lavoisier és iskolája azon próbálkozásaitól, hogy az elemeket a kémiai viselkedés analógiájának kritériuma alapján osztályozzák, az elemek periodikus osztályozásának első kísérlete Döbereineré.

Döbereiner triászok és az első elemrendszerek

1829-ben I. Döbereiner német vegyész kísérletet tett az elemek rendszerezésére. Észrevette, hogy egyes hasonló tulajdonságokkal rendelkező elemeket három csoportba lehet kombinálni, amelyeket triádoknak nevezett: Li–Na–K; Ca–Sr–Ba; S–Se–Te; P–As–Sb; Cl–Br–I.

A javasolt lényege triádok törvénye Döbereiner szerint a triád középső elemének atomtömege közel volt a triád két szélső eleme atomtömegeinek összegének (számtani átlagának) a feléhez. Bár Döbereinernek természetesen nem sikerült minden ismert elemet triádokra bontania, a triádok törvénye egyértelműen jelezte, hogy összefüggés van az atomtömeg és az elemek és vegyületeik tulajdonságai között. Minden további rendszerezési kísérlet az elemek atomtömegük szerinti elhelyezésén alapult.

Döbereiner elképzeléseit L. Gmelin dolgozta ki, aki kimutatta, hogy az elemek tulajdonságai és atomtömegük közötti kapcsolat sokkal összetettebb, mint a triádok. 1843-ban Gmelin közzétett egy táblázatot, amelyben a kémiailag hasonló elemeket csoportokba rendezték az összekötő (ekvivalens) súlyok növelése érdekében. Az elemek triádokból, valamint tetradokból és pentadokból (négy és öt elemből álló csoportok) épültek fel, és a táblázatban szereplő elemek elektronegativitása fentről lefelé gördülékenyen változott.

Az 1850-es években M. von Pettenkofer és J. Dumas javasolta az ún. A. Strecker és G. Chermak német kémikusok által részletesen kidolgozott differenciálrendszerek, amelyek az elemek atomtömegének változásának általános mintázatainak azonosítását célozták.

A 60-as évek elején a XIX. több olyan mű jelent meg, amelyek közvetlenül megelőzték a periódusos törvényt.

Chancourtois spirál

A. de Chancourtois az összes akkor ismert kémiai elemet a növekvő atomtömegek egyetlen sorozatába rendezte, és a kapott sorozatot a henger felületére vitte fel a henger alapjából kiinduló vonal mentén, amely 45°-os szöget zár be a henger síkjával. alap (az ún földspirál). A henger felületének kibontásakor kiderült, hogy a henger tengelyével párhuzamos függőleges vonalakon hasonló tulajdonságú kémiai elemek találhatók. Tehát lítium, nátrium, kálium esett egy függőlegesre; berillium, magnézium, kalcium; oxigén, kén, szelén, tellúr stb. A de Chancourtois-spirál hátránya az volt, hogy a teljesen eltérő kémiai viselkedésű elemek egy vonalba kerültek a kémiai természetükben hasonló elemekkel. A mangán az alkálifémek, a titán pedig, amelynek semmi köze nem volt hozzájuk, az oxigén és a kén csoportjába.

Newlands asztal

J. Newlands angol tudós 1864-ben közzétett egy táblázatot azokról az elemekről, amelyek tükrözik javaslatát oktávok törvénye. Newlands kimutatta, hogy a növekvő atomtömegek sorrendjében elhelyezett elemek sorozatában a nyolcadik elem tulajdonságai hasonlóak az első tulajdonságaihoz. Newlands megpróbálta egyetemes jelleget adni ennek a függőségnek, amely valójában a könnyű elemeknél jelentkezik. Táblázatában a hasonló elemek vízszintes sorokban helyezkedtek el, de ugyanabban a sorban gyakran voltak tulajdonságaiban teljesen eltérő elemek. Ezenkívül Newlands kénytelen volt két elemet elhelyezni néhány cellában; végül az asztalon nem volt üres ülőhely; Ennek eredményeként az oktávok törvényét rendkívüli szkepticizmussal fogadták.

Odling és Meyer asztalok

Ugyanebben 1864-ben jelent meg L. Meyer német kémikus első táblázata; 28 elemet tartalmazott, amelyeket vegyértékük szerint hat oszlopba rendeztek. Meyer szándékosan korlátozta a táblázatban szereplő elemek számát, hogy hangsúlyozzák az atomtömeg szabályos (a Döbereiner-hármasokhoz hasonlóan) változását hasonló elemek sorozatában.

1870-ben Meyer kiadott egy munkát, amely egy új táblázatot tartalmazott „Az elemek természete az atomsúlyuk függvényében”, amely kilenc függőleges oszlopból állt. Hasonló elemek helyezkedtek el a táblázat vízszintes soraiban; Meyer néhány cellát üresen hagyott. A táblázathoz mellékelték egy grafikont egy elem atomtérfogatának az atomtömegtől való függéséről, amely jellegzetes fűrészfog alakú, tökéletesen illusztrálva a „periodikus” kifejezést, amelyet akkor már Mengyelejev javasolt.

2. Mit tettek a nagy felfedezés napja előtt

A periodikus törvény felfedezésének előfeltételeit D.I. könyvében kell keresni. Mengyelejev (a továbbiakban D.I.) „A kémia alapjai”. D.I. könyve 2. részének első fejezetei 1869 elején írta. Az 1. fejezet a nátriumnak, a 2. fejezet analógjainak, a 3. a hőkapacitásnak, a 4. az alkáliföldfémeknek volt szentelve. A periódusos törvény felfedezésének napjáig (1869. február 17.) valószínűleg már felvázolta az egymáshoz atomitásukat (valenciájukat) tekintve közel álló olyan poláris-ellentétes elemek, mint az alkálifémek és halogenidek közötti kapcsolat kérdését. ), valamint maguknak az alkálifémeknek az atomtömegükben való kapcsolatára vonatkozó kérdés. Közel járt ahhoz a kérdéshez is, hogy a poláris-ellentétes elemek két csoportját a tagok atomsúlya alapján összehozzák és összehasonlítsák, ami valójában már azt jelentette, hogy fel kell hagyni az elemek atomosságuk szerinti elosztása elvével, és át kell térni az elemek atomsúlya szerint. atomtömegek szerinti eloszlás. Ez az átmenet nem a periodikus törvény felfedezésének előkészítése volt, hanem magának a felfedezésnek a kezdete

1869 elejére az elemek jelentős része a közös kémiai tulajdonságok alapján külön természeti csoportokba, családokba egyesült; Ezzel együtt egy másik részük szétszóródott, elszigetelt, külön csoportokba nem tömörült egyedi elemek. A következőket tekintették szilárdan megalapozottnak:

– alkálifémek csoportja – lítium, nátrium, kálium, rubídium és cézium;

– alkáliföldfémek csoportja – kalcium, stroncium és bárium;

– oxigéncsoport – oxigén, kén, szelén és tellúr;

– nitrogéncsoport – nitrogén, foszfor, arzén és antimon. Ezenkívül gyakran adtak ide bizmutot, és a vanádiumot a nitrogén és az arzén hiányos analógjának tekintették;

– széncsoport – a szén, a szilícium és az ón, valamint a titán és a cirkónium a szilícium és az ón hiányos analógjának számított;

– halogének csoportja (halogének) – fluor, klór, bróm és jód;

– rézcsoport – réz és ezüst;

– cink csoport – cink és kadmium

– vas család – vas, kobalt, nikkel, mangán és króm;

– a platinafémek családja – platina, ozmium, irídium, palládium, ruténium és ródium.

Bonyolultabb volt a helyzet a különböző csoportokba vagy családokba sorolható elemekkel:

– ólom, higany, magnézium, arany, bór, hidrogén, alumínium, tallium, molibdén, volfrám.

Ezenkívül számos olyan elemet ismertek, amelyek tulajdonságait még nem vizsgálták kellően:

– ritkaföldfém elemek családja – ittrium, erbium, cérium, lantán és didímium;

– nióbium és tantál;

– berillium;

3. A nagy felfedezés napja

DI. nagyon sokoldalú tudós volt. Régóta nagyon érdekelték a mezőgazdasági kérdések. Szorosan részt vett a Szentpétervári Szabad Gazdasági Társaság (VEO) tevékenységében, amelynek tagja volt. A VEO számos északi tartományban szervezett artel sajtkészítést. Ennek a kezdeményezésnek az egyik kezdeményezője N.V. Verescsagin. 1868 végén, i.e. míg D.I. befejezte a kérdést. könyvének 2. részében Verescsagin a VEO-hoz fordult azzal a kéréssel, hogy küldje el a Társaság egyik tagját az artel sajtüzemek munkájának helyszíni ellenőrzésére. Az effajta utazáshoz való hozzájárulását D.I. 1868 decemberében számos artel sajtüzemet vizsgált meg Tver tartományban. A vizsga befejezéséhez további üzleti útra volt szükség. Az indulást pontosan 1869. február 17-re tervezték.

2.2. A periódusos rendszer létrehozásának története.

1867-68 telén Mengyelejev elkezdte írni a „Kémia alapjai” című tankönyvet, és azonnal nehézségekbe ütközött a tényanyag rendszerezése során. 1869. február közepére a tankönyv szerkezetén töprengve fokozatosan arra a következtetésre jutott, hogy az egyszerű anyagok tulajdonságait (és ez a kémiai elemek szabad állapotú létformája) és az elemek atomtömegét összekötik egy bizonyos minta.

Mengyelejev nem sokat tudott elődei kísérleteiről, hogy a kémiai elemeket a növekvő atomtömegek sorrendjében rendezzék, és az ebben az esetben felmerülő eseményekről. Például szinte semmilyen információja nem volt Chancourtois, Newlands és Meyer munkásságáról.

Gondolatainak döntő állomása 1869. március 1-jén jött el (régi módra február 14.). Mengyelejev egy nappal korábban tíz napos szabadságkérést írt a Tver tartományban működő artel sajtüzemek vizsgálatára: kapott egy levelet a sajtgyártás tanulmányozására vonatkozó ajánlásokkal A. I. Hodnyevtől, a Szabad Gazdasági Társaság egyik vezetőjétől.

Szentpéterváron aznap felhős és fagyos idő volt. A fák az egyetemi kertben, ahonnan Mengyelejev lakásának ablakai néztek, csikorogtak a szélben. Dmitrij Ivanovics még ágyban ivott egy bögre meleg tejet, majd felkelt, megmosta az arcát és elment reggelizni. Csodálatos hangulatban volt.

Mengyelejevnek a reggelinél váratlan ötlete támadt: össze kell hasonlítani a különböző kémiai elemek hasonló atomtömegét és kémiai tulajdonságaikat. Kétszeri gondolkodás nélkül felírta a klór Cl és kálium K szimbólumait, amelyek atomtömege 35,5, illetve 39 (a különbség mindössze 3,5 egység). Ugyanerre a levélre Mengyelejev más elemek szimbólumait is felvázolta, és hasonló „paradox” párokat keresett köztük: fluor F és nátrium Na, bróm Br és rubídium Rb, jód I és cézium Cs, amelyeknél a tömegkülönbség 4,0-ről 5,0-ra nő. , majd 6.0-ig. Mengyelejev akkor még nem tudhatta, hogy a nyilvánvaló nemfémek és fémek közötti „határozatlan zóna” olyan elemeket - nemesgázokat - tartalmaz, amelyek felfedezése később jelentősen módosítja a periódusos rendszert.

Reggeli után Mengyelejev bezárkózott az irodájába. Kivett egy köteg névjegykártyát az asztalról, és a hátuljára írni kezdte az elemek szimbólumait és főbb kémiai tulajdonságaikat. Egy idő után a háztartás hallotta az irodából: "Hú, micsoda szarvas, megölöm őket!" Ezek a felkiáltások azt jelentették, hogy Dmitrij Ivanovics kreatív ihletet kapott. Mengyelejev áthelyezte a kártyákat egyik vízszintes sorból a másikba, az atomtömeg értékei és az ugyanazon elem atomjai által alkotott egyszerű anyagok tulajdonságai alapján. Ismét segítségére volt a szervetlen kémia alapos ismerete. Fokozatosan kezdett kialakulni a jövőbeni kémiai elemek periódusos rendszerének formája. Így eleinte egy berillium Be elemet tartalmazó kártyát (14 atomtömeg) egy alumínium Al elemmel (27,4 atomtömegű) tartalmazó kártya mellé tett, az akkori hagyomány szerint a berilliumot az alumínium analógjával összetévesztve. Ezután azonban a kémiai tulajdonságok összehasonlítása után berilliumot helyezett a magnézium Mg fölé. Kételkedve a berillium atomtömegének akkor általánosan elfogadott értékében, azt 9,4-re változtatta, a berillium-oxid képletét pedig Be 2 O 3-ról BeO-ra (mint a magnézium-oxid MgO-ra). A berillium atomtömegének „korrigált” értékét egyébként csak tíz évvel később erősítették meg. Máskor is ugyanolyan merészen viselkedett.

Fokozatosan Dmitrij Ivanovics arra a végső következtetésre jutott, hogy az atomtömegük növekvő sorrendjében elhelyezkedő elemek fizikai és kémiai tulajdonságaik egyértelmű periodicitását mutatják. Mengyelejev egész nap az elemek rendszerén dolgozott, rövid időre megszakadt, hogy Olgával játsszon, ebédeljen és vacsorázzon.

1869. március 1-jén este teljesen átírta az általa összeállított táblázatot, és „Elemrendszer tapasztalata atomtömegük és kémiai hasonlóságuk alapján” címmel elküldte a nyomdába, jegyzeteket készítve a szedők számára. és a dátumot „1869. február 17-re” teszik (ez a régi stílus).

Így fedezték fel a Periodikus Törvényt, melynek modern megfogalmazása a következő: Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függnek atomjaik magjának töltésétől.

Mengyelejev sok hazai és külföldi vegyésznek küldött nyomtatott íveket az elemek táblázatával, és csak ezután hagyta el Szentpétervárt, hogy megvizsgálja a sajtgyárakat.

Távozása előtt még sikerült átadnia N. A. Menshutkin szerves kémikusnak és leendő kémiatörténésznek a „Tulajdonságok kapcsolata az elemek atomtömegével” című cikk kéziratát - az Orosz Kémiai Társaság folyóiratában való közzététel céljából. a társaság közelgő ülésén való kommunikációra.

1869. március 18-án Mensutkin, aki akkoriban a cég hivatalnoka volt, Mengyelejev megbízásából rövid beszámolót készített az időszakos törvényről. A jelentés eleinte nem keltett különösebb figyelmet a vegyészek körében, és az Orosz Kémiai Társaság elnöke, Nyikolaj Zinin akadémikus (1812-1880) kijelentette, hogy Mengyelejev nem azt csinálja, amit egy igazi kutatónak tennie kellene. Igaz, két évvel később, miután elolvasta Dmitrij Ivanovics „Az elemek természetes rendszere és alkalmazása egyes elemek tulajdonságainak jelzésére” című cikkét, Zinin meggondolta magát, és ezt írta Mengyelejevnek: „Nagyon, nagyon jó, nagyon kiváló kapcsolatok, még szórakoztató is. olvasni, Isten adjon sok szerencsét következtetéseinek kísérleti megerősítéséhez az Ön őszinte odaadó és mély tiszteletteljes N. Zinin. Mengyelejev nem helyezte el az összes elemet a növekvő atomtömegek sorrendjében; egyes esetekben inkább a kémiai tulajdonságok hasonlósága vezérelte. Így a kobalt Co atomtömege nagyobb, mint a nikkel-Nié, és a tellúr Te is nagyobb, mint a jód I-é, de Mengyelejev a Co - Ni, Te - I sorrendbe helyezte őket, és nem fordítva. Ellenkező esetben a tellúr a halogén csoportba kerülne, és a jód a szelén-szelén rokonává válna.

A feleségemnek és a gyerekeimnek. Vagy talán tudta, hogy haldoklik, de nem akarta előre zavarni és aggódni a családot, akit melegen és gyengéden szeretett. 5:20-kor 1907. január 20-án meghalt Dmitrij Ivanovics Mengyelejev. A szentpétervári Volkovszkoje temetőben temették el, nem messze anyja és fia, Vlagyimir sírjától. 1911-ben haladó orosz tudósok kezdeményezésére megszervezték a D.I. Mengyelejev, hol...

Moszkva metróállomás, kutatóhajó oceanográfiai kutatásokhoz, 101. kémiai elem és ásvány - mendelejevit. Az oroszul beszélő tudósok és jokerek néha felteszik a kérdést: „Dmitrij Ivanovics Mengyelejev nem zsidó, ez egy nagyon furcsa vezetéknév, nem a „Mendel” vezetéknévből származik? A válasz erre a kérdésre rendkívül egyszerű: „Pavel Maksimovich Szokolov mind a négy fia, ...

A líceumi vizsga, amelyen az öreg Derzhavin megáldotta a fiatal Puskint. A mérő szerepét történetesen Yu.F. Fritzsche akadémikus, a szerves kémia híres szakembere játszotta. Kandidátusi tézis D.I. Mengyelejev 1855-ben végzett a Főpedagógiai Intézetben. Az "Izomorfizmus a kristályforma és a összetétel más kapcsolataival kapcsolatban" című dolgozata lett az első jelentős tudományos...

Főleg a folyadékok kapillárisának és felületi feszültségének kérdésében, szabadidejét fiatal orosz tudósok körében töltötte: S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodin és mások 1861-ben Mengyelejev visszatért Szentpétervárra, ahol újra tanított a szerves kémiáról az egyetemen, és kiadta az akkoriban figyelemre méltó tankönyvet: "Szerves kémia" címmel.

A gimnáziumban D. I. Mengyelejev eleinte közepesen tanult. Az archívumában őrzött negyedéves jelentésekben sok a kielégítő osztályzat, az alsó és középső évfolyamokon több van. A középiskolában D. I. Mengyelejevet a fizikai és matematikai tudományok, valamint a történelem és a földrajz érdekelte, és az Univerzum szerkezete is érdekelte. Az 1849. július 14-én kapott érettségi bizonyítványában fokozatosan nőttek a fiatal iskolás diák sikerei. csak két kielégítő osztályzat volt: az istentörvényből (egy olyan tárgyból, amit nem szeretett) és az orosz irodalomból (ebben a tárgyban nem lehetett jó osztályzat, mivel Mengyelejev nem ismerte jól az egyházi szláv nyelvet). A gimnázium D. I. Mengyelejev lelkében sok fényes emléket hagyott a tanárokról: Pjotr Pavlovics Ershovról (a „A kis púpos ló” című mese szerzője), aki először mentor volt, majd a tobolszki gimnázium igazgatója; I.K. Rummelről - (fizika-matematika tanár), aki feltárta előtte a természet megértésének módjait. 1850 nyara bajba jutott. Eleinte D. I. Mengyelejev dokumentumokat nyújtott be az Orvosi-Sebészeti Akadémiának, de nem ment át az első teszten - az anatómiai színházban. Anyám egy másik utat javasolt - tanárnak lenni. De a Főpedagógiai Intézetbe való felvétel egy évvel később, pontosan 1850-ben történt. nem volt fogadás. Szerencsére a petíciónak megvolt a hatása, állami támogatásból beíratták az intézetbe. Dmitrij Ivanovics már második évében érdeklődni kezdett a laboratóriumi órák és az érdekes előadások iránt.

1855-ben D. I. Mengyelejev kiválóan aranyéremmel végzett az intézetben. Főiskolai tanári címet kapott. 1855. augusztus 27 Mengyelejev olyan dokumentumokat kapott, amelyek alapján Szimferopolban vezető tanárrá nevezték ki. Dmitrij Ivanovics sokat dolgozik: matematikát, fizikát, biológiát és fizikai földrajzot tanít. Két év alatt 70 cikke jelent meg a Közoktatási Minisztérium Lapjában.

1859 áprilisában a fiatal tudóst, Mengyelejevet külföldre küldték „tudományának fejlesztésére”. Találkozik N. N. Beketov orosz kémikussal, M. Berthelot híres kémikussal.

1860-ban D. I. Mengyelejev részt vett az első Nemzetközi Kémikus Kongresszuson a német Karlsruhe városában.

1861 decemberében Mengyelejev lett az egyetem rektora.

Mengyelejev három körülményt látott, amelyek véleménye szerint hozzájárultak a periodikus törvény felfedezéséhez:

Először is, a legtöbb ismert kémiai elem atomtömegét többé-kevésbé pontosan meghatározták;

Másodszor, világos koncepció jelent meg a hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkező elemcsoportokról (természetes csoportokról);

Harmadszor, 1869-re Számos ritka elem kémiáját tanulmányozták, amelyek ismerete nélkül nehéz lenne általánosítani.

Végül a döntő lépés a törvény felfedezése felé az volt, hogy Mengyelejev az összes elemet atomtömegük szerint hasonlította össze.

1869 szeptemberében D.I. Mengyelejev kimutatta, hogy az egyszerű anyagok atomtérfogata időszakosan függ az atomtömegtől, és októberben felfedezte az elemek vegyértékeit a sóképző oxidokban.

1870 nyara Mengyelejev szükségesnek látta az indium, a cérium, az ittrium, a tórium és az urán hibásan meghatározott atomsúlyának megváltoztatását, és ezzel összefüggésben megváltoztatta ezen elemek elhelyezését a rendszerben. Így az urán az utolsó elemnek bizonyult a természetes sorozatban és a legnehezebbnek az atomsúlyt tekintve.

Ahogy új kémiai elemeket fedeztek fel, egyre inkább érezhetővé vált rendszerezésük igénye. 1869-ben D. I. Mengyelejev létrehozta az elemek periódusos rendszerét, és felfedezte az alapjául szolgáló törvényt. Ez a felfedezés a 10. század teljes korábbi fejlődésének elméleti szintézise volt. : Mengyelejev összehasonlította mind a 63 akkor ismert kémiai elem fizikai és kémiai tulajdonságait azok atomtömegével, és felfedezte az atomok két legfontosabb mennyiségileg mért tulajdonsága – az atomtömeg és a vegyérték – közötti összefüggést, amelyre az egész kémia épült.

Sok évvel később Mengyelejev a következőképpen írta le rendszerét: „Ez a legjobb összefoglalója az elemek periodicitásával kapcsolatos nézeteimnek és megfontolásaimnak, amely először a periodikus törvény kanonikus megfogalmazását idézte, amely a fizikai igazolása előtt létezett: „A tulajdonságok. az elemek, így az általuk alkotott egyszerű és összetett testek tulajdonságai atomtömegüktől függően periodikusan állnak fenn."

Kevesebb mint hat évvel később a hírek elterjedtek az egész világon: 1875-ben. A fiatal francia spektroszkópos, P. Lecoq de Boisbaudran új elemet izolált a Pireneusok hegyeiben bányászott ásványból. Boisbaudran-t az ásvány spektrumában egy halvány ibolyás vonal vezette a nyomra, amely egyik ismert kémiai elemnek sem tulajdonítható. Hazája tiszteletére, amelyet az ókorban Galliának hívtak, Boisbaudran galliumnak nevezte el az új elemet. A gallium nagyon ritka fém, és Boisbaudrannak keményebben kellett dolgoznia, hogy a tűfejnél alig nagyobb mennyiségben szerezze be. Képzelje el Boisbaudran meglepetését, amikor a Párizsi Tudományos Akadémián keresztül kapott egy orosz bélyegzővel ellátott levelet, amelyben az állt: a gallium tulajdonságainak leírásában minden helyes, kivéve a sűrűséget: a gallium nem 4,7-szer nehezebb a víznél, ahogy Boisbaudran állította, de 5. 9 alkalommal. Valaki más fedezte fel először a galliumot? Boisbaudran újra meghatározta a gallium sűrűségét azáltal, hogy a fémet alaposabb tisztításnak vetette alá. És kiderült, hogy tévedett, és a levél írójának - természetesen Mengyelejevnek, aki soha nem látott galliumot - igaza volt: a gallium relatív sűrűsége nem 4,7, hanem 5,9.

16 évvel Mengyelejev jóslata után pedig K. Winkler német kémikus felfedezett egy új elemet (1886), és germániumnak nevezte el. Ezúttal magának Mengyelejevnek nem kellett rámutatnia arra, hogy ezt az újonnan felfedezett elemet már korábban megjósolta. Winkler megjegyezte, hogy a germánium teljes mértékben megfelel Mengyelejev eca-szilíciumának. Winkler ezt írta művében: „Aligha lehet találni a periodicitás tanának érvényességének másik feltűnőbb bizonyítékát, mint az újonnan felfedezett elem. Ez nem pusztán egy merész elmélet megerősítése, itt a kémiai horizontok nyilvánvaló bővülését látjuk, ami hatalmas lépés a tudás terén.”

Több mint tíz új, senki számára ismeretlen elem létezését maga Mengyelejev jósolta meg. Egy tucat elemre jósolta

Megfelelő atomsúly. A természetben az új elemek utáni minden további kutatást a kutatók végeztek a periodikus törvény és a periodikus rendszer segítségével. Nemcsak az igazság keresésében segítették a tudósokat, hanem hozzájárultak a tudomány hibáinak és tévhiteinek kijavításához is.

Mengyelejev jóslatai zseniálisan beigazolódtak – három új elemet fedeztek fel: galliumot, szkandiumot, germániumot. Megoldódott a berillium-rejtély, amely régóta gyötörte a tudósokat. Az atomsúlyt végül pontosan meghatározták, és az elem helye a lítium mellett végleg bebizonyosodott. A 19. század 90-es éveire. Mengyelejev szerint „az időszakos legalitás erősödött”. A különböző országok kémia tankönyvei kétségtelenül elkezdték tartalmazni a Mengyelejev periodikus rendszert. A nagy felfedezés egyetemes elismerést kapott.

A nagy felfedezések sorsa néha nagyon nehéz. Útjuk során olyan megpróbáltatásokba ütköznek, amelyek néha kétségbe vonják a felfedezés igazságát. Ez volt a helyzet az elemek periódusos rendszerével.

Az inert vagy nemesgázoknak nevezett gáznemű kémiai elemek váratlan felfedezésével hozták összefüggésbe. Ezek közül az első a hélium. Szinte az összes kézikönyv és enciklopédiák 1868-ra datálják a hélium felfedezését. és ezt az eseményt J. Jansen francia csillagászhoz és N. Lockyer angol asztrofizikushoz kötik. Jansen jelen volt egy teljes napfogyatkozásnál Indiában 1868 augusztusában. A fő érdeme pedig az, hogy a napfogyatkozás vége után sikerült megfigyelnie a napkiemelkedéseket. Csak napfogyatkozáskor figyelték meg őket. Lockyer kiemelkedéseket is megfigyelt. A Brit-szigetek elhagyása nélkül, ugyanazon év október közepén. Mindkét tudós elküldte megfigyeléseik leírását a Párizsi Tudományos Akadémiának. De mivel London sokkal közelebb van Párizshoz, mint Kalkutta, a levelek szinte egyszerre érkeztek meg a címzetthez október 26-án. Nem a Napon állítólag jelen lévő új elemről. Egy szó sem volt ezekben a levelekben.

A tudósok elkezdték részletesen tanulmányozni a kiemelkedések spektrumát. És hamarosan megjelentek a jelentések, hogy olyan vonalat tartalmaznak, amely nem tartozhat a Földön létező elemek egyik spektrumához sem. 1869 januárjában A. Secchi olasz csillagász úgy jelölte meg. Ezen a felvételen spektrális „kontinensként” lépett be a tudománytörténetbe. 1871. augusztus 3-án W. Thomson fizikus nyilvánosan beszélt az új napelemről a brit tudósok éves találkozóján.

Ez a hélium Napban való felfedezésének igaz története. Sokáig senki sem tudta megmondani, mi ez az elem, vagy mik a tulajdonságai. Egyes tudósok általában elutasították a hélium létezését a Földön, mivel csak magas hőmérsékleten létezhet. A héliumot csak 1895-ben fedezték fel a Földön.

Ez a természete D. I. Mengyelejev táblázatának.

Mengyelejevnek a reggelinél váratlan ötlete támadt: össze kell hasonlítani a különböző kémiai elemek hasonló atomtömegét és kémiai tulajdonságaikat.

Kétszeri gondolkodás nélkül felírta a klór Cl és kálium K szimbólumait, amelyek atomtömege 35,5, illetve 39 (a különbség mindössze 3,5 egység). Ugyanerre a levélre Mengyelejev más elemek szimbólumait is felvázolta, és hasonló „paradox” párokat keresett köztük: fluor F és nátrium Na, bróm Br és rubídium Rb, jód I és cézium Cs, amelyeknél a tömegkülönbség 4,0-ről 5,0-ra nő. , majd 6.0-ig. Mengyelejev akkor még nem tudhatta, hogy a nyilvánvaló nemfémek és fémek közötti „határozatlan zóna” olyan elemeket - nemesgázokat - tartalmaz, amelyek felfedezése később jelentősen módosítja a periódusos rendszert.

Reggeli után Mengyelejev bezárkózott az irodájába. Kivett egy köteg névjegykártyát az asztalról, és a hátuljára írni kezdte az elemek szimbólumait és főbb kémiai tulajdonságaikat.

Egy idő után a háztartás hallotta az irodából: „Hú, micsoda szarvas, megölöm őket! Ezek a felkiáltások azt jelentették, hogy Dmitrij Ivanovics kreatív ihletet kapott.

Mengyelejev áthelyezte a kártyákat egyik vízszintes sorból a másikba, az atomtömeg értékei és az ugyanazon elem atomjai által alkotott egyszerű anyagok tulajdonságai alapján. Ismét segítségére volt a szervetlen kémia alapos ismerete. Fokozatosan kezdett kialakulni a jövőbeni kémiai elemek periódusos rendszerének formája.

Így eleinte egy berillium Be elemet tartalmazó kártyát (14 atomtömeg) egy alumínium Al elemmel (27,4 atomtömegű) tartalmazó kártya mellé tett, az akkori hagyomány szerint a berilliumot az alumínium analógjával összetévesztve. Ezután azonban a kémiai tulajdonságok összehasonlítása után berilliumot helyezett a magnézium Mg fölé. Kételkedve a berillium atomtömegének akkor általánosan elfogadott értékében, azt 9,4-re változtatta, a berillium-oxid képletét pedig Be2O3-ról BeO-ra (mint a magnézium-oxid MgO-ra). A berillium atomtömegének „korrigált” értékét egyébként csak tíz évvel később erősítették meg. Máskor is ugyanolyan merészen viselkedett.

Mengyelejev egész nap az elemek rendszerén dolgozott, rövid időre megszakadt, hogy Olgával játsszon, ebédeljen és vacsorázzon.

Így fedezték fel a Periodikus Törvényt, amelynek modern megfogalmazása a következő: „Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függnek atomjaik magjának töltésétől. ”

Mengyelejev ekkor még csak 35 éves volt.

Mengyelejev sok hazai és külföldi vegyésznek küldött nyomtatott íveket az elemek táblázatával, és csak ezután hagyta el Szentpétervárt, hogy megvizsgálja a sajtgyárakat.

A periódusos törvény felfedezése után Mengyelejevnek sokkal több dolga volt. Az elemek tulajdonságainak periodikus változásának oka ismeretlen maradt, és magának a Periodikus Rendszernek a szerkezete, ahol a tulajdonságok a nyolcadiknál hét elemen keresztül ismétlődnek, nem magyarázható. A rejtély első fátyla azonban lekerült ezekről a számokról: a rendszer második és harmadik periódusában akkor még csak hét elem volt.

Mengyelejev nem helyezte el az összes elemet a növekvő atomtömegek sorrendjében; egyes esetekben inkább a kémiai tulajdonságok hasonlósága vezérelte. Így a kobalt Co atomtömege nagyobb, mint a nikkel-Nié, és a tellúr Te is nagyobb, mint a jód I-é, de Mengyelejev a Co - Ni, Te - I sorrendbe helyezte őket, és nem fordítva. Ellenkező esetben a tellúr a halogén csoportba kerülne, és a jód a szelén-szelén rokonává válna.

A Periodikus Törvény felfedezésében a legfontosabb a még fel nem fedezett kémiai elemek létezésének előrejelzése. Az alumínium Al alatt Mengyelejev helyet hagyott az analóg „eka-alumíniumnak”, a B bórnál az „eca-boron”-nak, a szilícium alatt pedig az „eca-szilícium”-nak. Mengyelejev így nevezte a még fel nem fedezett kémiai elemeket. Még az El, Eb és Es szimbólumokat is megadta nekik.

Az „exasilicon” elemről Mengyelejev ezt írta: „Számomra úgy tűnik, hogy a kétségtelenül hiányzó fémek közül az lesz a legérdekesebb, amely a szénanalógok IV csoportjába tartozik, nevezetesen a III. sorba. Ez a fém lesz közvetlenül a szilícium után, ezért ekasiliciumnak nevezzük." Valójában ennek a még fel nem fedezett elemnek egyfajta „zár” lett volna, amely két tipikus nemfémet – szén C-t és szilícium Sit – köt össze két tipikus fémmel – ón Sn-nel és ólom Pb-vel.

Nem minden külföldi kémikus ismerte fel azonnal Mengyelejev felfedezésének jelentőségét. Sokat változott a kialakult eszmék világában. Így a német fizikai kémikus, Wilhelm Ostwald, a leendő Nobel-díjas azzal érvelt, hogy nem egy törvényt fedeztek fel, hanem a „valami bizonytalan dolog” besorolásának elvét. Robert Bunsen német kémikus, aki 1861-ben két új alkáli elemet, a rubídium Rb-t és a cézium-Cs-t fedezte fel, azt írta, hogy Mengyelejev a vegyészeket „a tiszta absztrakciók távoli világába” vitte.

A lipcsei egyetem professzora, Hermann Kolbe „spekulatívnak” nevezte Mengyelejev felfedezését 1870-ben. Kolbe durvasága és a kémia új elméleti nézeteinek elutasítása jellemezte. Különösen ellenezte a szerves vegyületek szerkezetének elméletét, és egy időben élesen támadta Jacob van't Hoff "Kémia az űrben" című cikkét. Később Van't Hoff lett az első Nobel-díjas kutatásaiért. Kolbe azonban azt javasolta, hogy az olyan kutatók, mint Van't Hoff „zárják ki az igazi tudósok sorából, és vegyék be őket a spiritiszták táborába”!

A Periodikus Törvény évről évre egyre több támogatót, felfedezője pedig egyre nagyobb elismerést kapott. Mengyelejev laboratóriumában magas rangú látogatók jelentek meg, köztük még Konsztantyin Nyikolajevics nagyherceg, a haditengerészeti osztály vezetője is.

Dmitrij Ivanovics Mengyelejev periodikus törvénye a természet egyik alapvető törvénye, amely összekapcsolja a kémiai elemek és az egyszerű anyagok tulajdonságainak függőségét azok atomtömegével. Jelenleg a törvény finomítása megtörtént, és a tulajdonságok függését az atommag töltése magyarázza.

A törvényt egy orosz tudós fedezte fel 1869-ben. Mengyelejev az Orosz Kémiai Társaság kongresszusán készült jelentésben mutatta be a tudományos közösségnek (a jelentést egy másik tudós készítette, mivel Mengyelejev a Szentpétervári Szabad Gazdasági Társaság utasítására sürgősen távozni kényszerült). Ugyanebben az évben megjelent a „A kémia alapjai” című tankönyv, amelyet Dmitrij Ivanovics írt a diákok számára. Ebben a tudós leírta a népszerű vegyületek tulajdonságait, és megpróbálta a kémiai elemek logikus rendszerezését is biztosítani. Elõször mutatott be egy táblázatot is periodikusan elrendezett elemekkel, a periodikus törvény grafikus értelmezéseként. A következő években Mengyelejev javította a táblázatát, például hozzáadott egy inert gáz oszlopot, amelyet 25 évvel később fedeztek fel.

A tudományos közösség még Oroszországban sem fogadta el azonnal a nagy orosz kémikus gondolatait. De miután három új elemet fedeztek fel (a galliumot 1875-ben, a szkandiumot 1879-ben és a germániumot 1886-ban), amelyeket Mengyelejev megjósolt és leírt híres jelentésében, a periodikus törvényt felismerték.

A természet egyetemes törvénye.
A törvényt grafikusan ábrázoló táblázat nemcsak az összes ismert elemet tartalmazza, hanem azokat is, amelyek még felfedezés alatt állnak.
Minden új felfedezés nem befolyásolta a törvény és a táblázat relevanciáját. A táblázatot fejlesztik, változtatják, de lényege változatlan maradt.
Lehetővé tette egyes elemek atomtömegének és egyéb jellemzőinek tisztázását, valamint új elemek létezésének előrejelzését.
A vegyészek megbízható tippet kaptak arra vonatkozóan, hogyan és hol keressenek új elemeket. Ezenkívül a törvény nagy valószínűséggel lehetővé teszi a még feltáratlan elemek tulajdonságainak előzetes meghatározását.
Óriási szerepet játszott a 19. századi szervetlen kémia fejlődésében.

A felfedezés története

Van egy gyönyörű legenda, hogy Mengyelejev álmában látta az asztalát, reggel felébredt és leírta. Valójában ez csak egy mítosz. Maga a tudós sokszor elmondta, hogy életéből 20 évet szentelt az elemek periódusos rendszerének létrehozására és javítására.

Az egész azzal kezdődött, hogy Dmitrij Ivanovics úgy döntött, hogy tankönyvet ír a diákok számára a szervetlen kémiáról, amelyben azt tervezte, hogy rendszerezi az abban a pillanatban ismert összes tudást. És természetesen támaszkodott elődei eredményeire és felfedezéseire. Az atomsúlyok és az elemek tulajdonságai közötti kapcsolatra először Döbereiner német kémikus hívta fel a figyelmet, aki az általa ismert elemeket hasonló tulajdonságú és súlyú, egy bizonyos szabálynak engedelmeskedő triádokra próbálta felosztani. Mindegyik hármasban a középső elem súlya közel volt a két külső elem számtani átlagához. A tudós így öt csoportot tudott kialakítani, például Li–Na–K; Cl–Br–I. De ezek nem mind ismert elemek. Ráadásul a három elem egyértelműen nem merítette ki a hasonló tulajdonságokkal rendelkező elemek listáját. Később a németek Gmelin és von Pettenkofer, a francia J. Dumas és de Chancourtois, valamint az angol Newlands és Odling próbáltak általános mintát találni. A német tudós, Meyer jutott a legmesszebbre, aki 1864-ben összeállított egy, a periódusos rendszerhez nagyon hasonló táblázatot, amely azonban csak 28 elemet tartalmazott, míg 63 már ismert volt.

Elődeivel ellentétben Mengyelejevnek sikerült készítsünk egy táblázatot, amely tartalmazza az összes ismert elemet egy bizonyos rendszer szerint elrendezve. Ugyanakkor néhány cellát üresen hagyott, megközelítőleg kiszámítva egyes elemek atomsúlyát, és leírta tulajdonságaikat. Ezenkívül az orosz tudósnak volt bátorsága és előrelátása kijelenteni, hogy az általa felfedezett törvény a természet egyetemes törvénye, és „időszakos törvénynek” nevezte. Miután azt mondta, „áh”, továbbment, és kijavította a táblázatba nem illő elemek atomsúlyát. Közelebbről megvizsgálva kiderült, hogy helyesbítései helyesek voltak, és az általa leírt hipotetikus elemek felfedezése az új törvény igazságának végső megerősítése lett: a gyakorlat igazolta az elmélet érvényességét.