През първата половина на 19-ти век има различни опити за систематизиране на елементите и комбиниране на метали в периодичната система. Именно през този исторически период възниква такъв изследователски метод като химически анализ.
От историята на откриването на периодичната таблица на елементите
Използвайки подобна техника за определяне на специфични химични свойства, учените от онова време се опитват да комбинират елементи в групи, ръководейки се от техните количествени характеристики, както и от атомното тегло.
Използване на атомно тегло
И така, I. V. Dubereiner през 1817 г. установи, че стронцийът има атомно тегло, подобно на това на бария и калция. Той също така успя да разбере, че има доста общо между свойствата на бария, стронция и калция. Въз основа на тези наблюдения известният химик съставил така наречената триада от елементи. Други вещества бяха комбинирани в подобни групи:
- сяра, селен, телур;
- хлор, бром, йод;
- литий, натрий, калий.
Класификация по химични свойства
L. Гмелин през 1843 г. предлага таблица, в която подрежда подобниелементи в строг ред според химичните им свойства. Азот, водород, кислород той смяташе за основните елементи, този химик ги постави извън масата си.
Под кислород той постави тетради (по 4 знака) и пентади (по 5 знака) на елементите. Металите в периодичната система са поставени според терминологията на Берцелиус. Както е замислено от Гмелин, всички елементи са определени чрез намаляващи свойства на електроотрицателност във всяка подгрупа на периодичната система.
Обединяване на елементите вертикално
Александър Емил дьо Шанкуртоа през 1863 г. поставя всички елементи във възходящи атомни тегла върху цилиндър, разделяйки го на няколко вертикални ивици. В резултат на това разделение елементи с подобни физични и химични свойства са разположени по вертикалите.
Закон на октавите
D. Нюландс открива през 1864 г. доста интересен модел. Когато химичните елементи са подредени във възходящ ред на техните атомни тегла, всеки осми елемент показва прилики с първия. Нюландс нарече подобен факт законът на октавите (осем ноти).
Неговата периодична система беше много произволна, така че идеята за наблюдателен учен беше наречена "октава" версия, свързвайки я с музиката. Това беше версията на Newlands, която беше най-близо до съвременната структура на PS. Но според споменатия закон за октавите само 17 елемента запазват своите периодични свойства, докато останалите знаци не показват такава закономерност.
Маси за бездомници
U. Odling представи няколко варианта на таблици с елементи наведнъж. В първияверсия, създадена през 1857 г., той предлага да ги разделим на 9 групи. През 1861 г. химикът прави някои корекции в оригиналната версия на таблицата, групирайки знаци с подобни химически свойства.
Вариант на таблицата на Одлинг, предложен през 1868 г., приема подреждането на 45 елемента във възходящи атомни тегла. Между другото, именно тази таблица по-късно се превърна в прототип на периодичната система на Д. И. Менделеев.
Валентно разделение
L. Майер през 1864 г. предлага таблица, която включва 44 елемента. Те бяха поставени в 6 колони, според валентността на водорода. Масата имаше две части наведнъж. Основният обединяваше шест групи, включваше 28 знака във възходящи атомни тегла. В неговата структура пентади и тетради се виждаха от знаци, подобни на химически свойства. Майер постави останалите елементи във втората таблица.
Приносът на Д. И. Менделеев към създаването на таблицата с елементи
Съвременната периодична система от елементи на Д. И. Менделеев се появява въз основа на таблиците на Майер, съставени през 1869 г. Във втората версия Майер подрежда знаците в 16 групи, поставя елементите в пентади и тетради, като взема предвид известните химични свойства. И вместо валентност, той използва проста номерация за групи. В него нямаше бор, торий, водород, ниобий, уран.
Структурата на периодичната система във формата, която е представена в съвременните издания, не се появи веднага. Може да се различитри основни етапа, през които е създадена периодичната система:
- Първата версия на таблицата беше представена върху градивни блокове. Проследен е периодичният характер на връзката между свойствата на елементите и стойностите на техните атомни тегла. Менделеев предложи тази версия на класификацията на знаците през 1868-1869 г.
- Ученият изоставя оригиналната система, тъй като тя не отразява критериите, по които елементите биха попаднали в определена колона. Той предлага да се поставят знаци според сходството на химичните свойства (февруари 1869 г.)
- През 1870 г. Дмитрий Менделеев въвежда съвременната периодична система от елементи в научния свят.
Версията на руския химик взе предвид както позицията на металите в периодичната система, така и свойствата на неметалите. През годините, изминали от първото издание на брилянтното изобретение на Менделеев, таблицата не е претърпяла големи промени. И на онези места, които останаха празни по времето на Дмитрий Иванович, се появиха нови елементи, открити след смъртта му.
Характеристики на периодичната таблица
Защо се счита, че описаната система е периодична? Това се дължи на структурата на таблицата.
Общо съдържа 8 групи, като всяка има две подгрупи: основна (основна) и вторична. Оказва се, че подгрупите са общо 16. Те са разположени вертикално, тоест отгоре надолу.
Освен това, таблицата има и хоризонтални редове, наречени точки. Те също имат своитедопълнително разделение на малки и големи. Характеристиката на периодичната система предполага да се вземе предвид местоположението на елемента: неговата група, подгрупа и период.
Как се променят свойствата в основните подгрупи
Всички основни подгрупи в периодичната таблица започват с елементи от втория период. За знаците, принадлежащи към една и съща основна подгрупа, броят на външните електрони е същият, но разстоянието между последните електрони и положителното ядро варира.
Освен това в тях се наблюдава увеличаване на атомното тегло (относителната атомна маса) на елемента отгоре. Именно този индикатор е определящият фактор при идентифицирането на модели на промени в имотите в рамките на основните подгрупи.
Тъй като радиусът (разстоянието между положителното ядро и външните отрицателни електрони) в основната подгрупа се увеличава, неметалните свойства (способността да приемат електрони по време на химични трансформации) намаляват. Що се отнася до промяната в металните свойства (даряване на електрони на други атоми), тя ще се увеличи.
Използвайки периодичната система, можете да сравните свойствата на различни представители на една и съща основна подгрупа. По времето, когато Менделеев създава периодичната система, все още няма информация за структурата на материята. Изненадващ е фактът, че след възникването на теорията за структурата на атома, изучавана в образователни училища и специализирани химически университети и в момента, тя потвърждава хипотезата на Менделеев и не опровергава неговите предположения за подреждането на атомите вътре в таблицата.
Електроотрицателност восновните подгрупи намаляват до дъното, тоест колкото по-ниско е разположен елементът в групата, толкова по-малка ще бъде способността му да свързва атоми.
Промяна на свойствата на атомите в странични подгрупи
Тъй като системата на Менделеев е периодична, промяната в свойствата в такива подгрупи става в обратен ред. Такива подгрупи включват елементи, започващи от период 4 (представители на d и f семейства). До дъното в тези подгрупи металните свойства намаляват, но броят на външните електрони е еднакъв за всички представители на една подгрупа.
Характеристики на структурата на периодите в PS
Всеки нов период, с изключение на първия, в таблицата на руския химик започва с активен алкален метал. Следват амфотерните метали, които проявяват двойни свойства при химични трансформации. След това има няколко елемента с неметални свойства. Периодът завършва с инертен газ (неметален, практичен, без химическа активност).
Като се има предвид, че системата е периодична, има промяна в активността в периоди. От ляво на дясно редуциращата активност (метални свойства) ще намалее, окислителната активност (неметални свойства) ще се увеличи. По този начин най-ярките метали за периода са вляво, а неметалите вдясно.
В големи периоди, състоящи се от два реда (4-7), се появява и периодичен знак, но поради присъствието на представители на семейството d или f има много повече метални елементи в реда.
Имена на основните подгрупи
Част от групите елементи, присъстващи в периодичната таблица, е получила свои собствени имена. Представителите на първата група А от подгрупата се наричат алкални метали. Металите дължат това име на тяхната активност с вода, което води до образуването на каустични основи.
Втората група А подгрупа се счита за алкалоземни метали. Когато взаимодействат с вода, такива метали образуват оксиди, някога са били наричани земя. От това време подобно име е присвоено на представителите на тази подгрупа.
Неметалите от кислородната подгрупа се наричат халкогени, а представителите на групата 7 А се наричат халогени. 8 Подгрупа се нарича инертни газове поради минималната си химическа активност.
PS в училищния курс
За учениците обикновено се предлага вариант на периодичната таблица, в който освен групи, подгрупи, периоди са посочени и формулите на по-висшите летливи съединения и по-високите оксиди. Такъв трик позволява на учениците да развият умения за съставяне на по-високи оксиди. Достатъчно е да замените знака на представителя на подгрупата вместо елемента, за да получите готовия най-висок оксид.
Ако се вгледате внимателно в общия вид на летливите водородни съединения, можете да видите, че те са характерни само за неметали. В групи 1-3 има тирета, тъй като металите са типични представители на тези групи.
В допълнение, в някои училищни учебници по химия всеки знак показва разпределението на електроните поенергийни нива. Тази информация не е съществувала през периода на творчеството на Менделеев, подобни научни факти се появяват много по-късно.
Можете да видите и формулата на външното електронно ниво, по която лесно можете да познаете към кое семейство принадлежи този елемент. Такива съвети са неприемливи на изпитните сесии, следователно на завършилите 9 и 11 клас, които решат да демонстрират своите химически познания в OGE или Единния държавен изпит, се дават класически черно-бели версии на периодични таблици, които не съдържат допълнителна информация за структурата на атома, формулите на висшите оксиди, състава на летливите водородни съединения.
Такова решение е съвсем логично и разбираемо, защото за онези ученици, които са решили да следват стъпките на Менделеев и Ломоносов, няма да е трудно да използват класическата версия на системата, те просто не се нуждаят от подкани.
Именно периодичният закон и системата на Д. И. Менделеев изиграха най-важната роля в по-нататъшното развитие на атомната и молекулярната теория. След създаването на системата учените започнаха да обръщат повече внимание на изучаването на състава на елемента. Таблицата помогна да се изясни известна информация за простите вещества, както и за естеството и свойствата на елементите, които те образуват.
Самият Менделеев предположи, че скоро ще бъдат открити нови елементи и предвиди позицията на металите в периодичната система. Именно след появата на последния започва нова ера в химията. Освен това беше даден сериозен старт на формирането на много свързани науки, които са свързани със структурата на атома итрансформации на елементи.
