19 ғасырдың бірінші жартысында элементтерді жүйелеуге және металдарды периодтық жүйеге біріктіруге әртүрлі әрекеттер жасалды. Дәл осы тарихи кезеңде химиялық талдау сияқты зерттеу әдісі пайда болды.
Элементтердің периодтық жүйесінің ашылу тарихынан
Нақты химиялық қасиеттерді анықтау үшін ұқсас әдісті қолдана отырып, сол кездегі ғалымдар элементтерді олардың сандық сипаттамаларын, сондай-ақ атомдық салмағын басшылыққа ала отырып, топтарға біріктіруге тырысты.
Атомдық салмақты пайдалану
Сонымен, И. В. Дюберейнер 1817 жылы стронцийдің атомдық салмағы барий мен кальцийдің салмағына ұқсас екенін анықтады. Ол сондай-ақ барий, стронций және кальцийдің қасиеттерінің арасында ортақ көп нәрсе бар екенін анықтады. Осы бақылауларға сүйене отырып, атақты химик элементтер үштігі деп аталатын нәрсені құрастырды. Басқа заттар ұқсас топтарға біріктірілді:
- күкірт, селен, теллур;
- хлор, бром, йод;
- литий, натрий, калий.
Химиялық қасиеттері бойынша классификация
Л. Гмелин 1843 жылы ұқсас кестені ұсындыэлементтерді химиялық қасиеттеріне қарай қатаң тәртіпте. Азот, сутегі, оттегі ол негізгі элементтер деп санады, бұл химик оларды өз үстелінің сыртына қойды.
Оттегінің астына элементтердің тетрадаларын (әрқайсысы 4 таңба) және пентадаларды (әрқайсысы 5 таңба) орналастырды. Периодтық жүйедегі металдар Берцелийдің терминологиясы бойынша орналастырылған. Гмелин ойлағандай, барлық элементтер периодтық жүйенің әрбір топшасындағы электртерістілік қасиеттерін төмендету арқылы анықталды.
Элементтерді тігінен біріктіру
Александр Эмиль де Шанкуртуа 1863 жылы өсіп келе жатқан атомдық салмақтағы барлық элементтерді цилиндрге салып, оны бірнеше тік жолақтарға бөлді. Осы бөлу нәтижесінде физикалық және химиялық қасиеттері ұқсас элементтер вертикальдарда орналасады.
Октавалар заңы
D. Ньюлендс 1864 жылы өте қызықты үлгіні ашты. Химиялық элементтер атомдық массаларының өсу ретімен орналасса, әрбір сегізінші элемент біріншісіне ұқсастық көрсетеді. Ньюлендтер осыған ұқсас фактіні октавалар заңы деп атады (сегіз нота).
Оның периодтық жүйесі өте ерікті болды, сондықтан байқағыш ғалымның идеясы музыкамен байланыстыра отырып, «октава» нұсқасы деп аталды. Бұл заманауи PS құрылымына жақын болған Newlands нұсқасы болды. Бірақ аталған октава заңы бойынша тек 17 элемент қана периодтық қасиетін сақтап қалды, ал қалған белгілер ондай заңдылықты көрсетпеді.
Одлинг үстелдері
U. Одлинг бірден элементтер кестелерінің бірнеше нұсқасын ұсынды. Біріншісінденұсқасы, 1857 жылы құрылған, ол оларды 9 топқа бөлуді ұсынды. 1861 жылы химик кестенің бастапқы нұсқасына ұқсас химиялық қасиеттері бар белгілерді топтастыру арқылы кейбір түзетулер енгізді.
1868 жылы ұсынылған Одлинг кестесінің нұсқасы өсіп келе жатқан атомдық салмақтардағы 45 элементтің орналасуын болжады. Айтпақшы, дәл осы кесте кейіннен Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесінің прототипі болды.
Валенттілік бөлімі
Л. Мейер 1864 жылы 44 элементті қамтитын кестені ұсынды. Олар сутегі валенттілігіне сәйкес 6 бағанға орналастырылды. Үстелде бірден екі бөлік болды. Негізгісі алты топты біріктірді, атомдық салмақтардың көтерілуіндегі 28 белгілерді қамтиды. Оның құрылымында пентадалар мен тетрадалар химиялық қасиеттерге ұқсас белгілерден көрінді. Мейер қалған элементтерді екінші кестеге орналастырды.
Д. И. Менделеевтің элементтер кестесін құруға қосқан үлесі
Д. И. Менделеев элементтерінің қазіргі периодтық жүйесі 1869 жылы құрастырылған Майер кестелері негізінде пайда болды. Екінші нұсқада Майер белгілерді 16 топқа бөлді, белгілі химиялық қасиеттерді ескере отырып, элементтерді пентадалар мен тетрадаларға орналастырды. Ал валенттіліктің орнына ол топтар үшін қарапайым нөмірлеуді қолданды. Онда бор, торий, сутегі, ниобий, уран болған жоқ.
Қазіргі басылымдарда берілген формадағы мерзімді жүйенің құрылымы бірден пайда болған жоқ. Айыра аладыПериодтық жүйе құрылған үш негізгі кезең:
- Кестенің бірінші нұсқасы құрылыс блоктарында ұсынылды. Элементтердің қасиеттері мен олардың атомдық салмақтарының мәндері арасындағы байланыстың периодтық сипаты бақыланды. Менделеев белгілерді жіктеудің бұл нұсқасын 1868-1869ұсынған.
- Ғалым бастапқы жүйеден бас тартады, өйткені ол элементтердің белгілі бір бағанға түсетін критерийлерін көрсетпеген. Ол белгілерді химиялық қасиеттерінің ұқсастығына қарай қоюды ұсынады (1869 ж. ақпан)
- 1870 жылы Дмитрий Менделеев ғылыми әлемге элементтердің қазіргі периодтық жүйесін енгізді.
Орыс химигі нұсқасы металдардың периодтық жүйедегі орнын да, бейметалдардың қасиеттерін де ескерді. Менделеевтің тамаша өнертабысының бірінші басылымынан бері өткен жылдар ішінде кесте ешқандай үлкен өзгерістерге ұшыраған жоқ. Ал Дмитрий Иванович кезінде бос қалған жерлерде ол қайтыс болғаннан кейін ашылған жаңа элементтер пайда болды.
Периодтық кестенің ерекшеліктері
Неліктен сипатталған жүйе мерзімді деп есептеледі? Бұл кестенің құрылымына байланысты.
Барлығы 8 топтан тұрады және әрқайсысында екі топша бар: негізгі (негізгі) және қосымша. Барлығы 16 топша бар екен. Олар тігінен, яғни жоғарыдан төменге қарай орналасқан.
Сонымен қатар кестеде нүктелер деп аталатын көлденең жолдар да бар. Олардың да өзкіші және үлкен деп қосымша бөлу. Периодтық жүйенің сипаттамасы элементтің орналасуын ескеруді білдіреді: оның тобы, топшасы және период.
Негізгі ішкі топтардағы сипаттар қалай өзгереді
Периодтық кестедегі барлық негізгі топшалар екінші период элементтерінен басталады. Бір негізгі топшаға жататын белгілер үшін сыртқы электрондар саны бірдей, бірақ соңғы электрондар мен оң ядро арасындағы қашықтық өзгереді.
Сонымен қатар оларда элементтің атомдық салмағының (салыстырмалы атомдық массасы) жоғарыдан жоғарылауы орын алады. Дәл осы көрсеткіш негізгі топшалардағы қасиеттердің өзгеру заңдылықтарын анықтауда анықтаушы фактор болып табылады.
Негізгі топшадағы радиус (оң ядро мен сыртқы теріс электрондар арасындағы қашықтық) ұлғайғандықтан, металл емес қасиеттер (химиялық түрлендірулер кезінде электрондарды қабылдау қабілеті) төмендейді. Металлдық қасиеттердің өзгеруіне келетін болсақ (электрондарды басқа атомдарға беру), ол артады.
Периодтық жүйені пайдалану арқылы бір негізгі топшаның әртүрлі өкілдерінің қасиеттерін салыстыруға болады. Менделеев периодтық жүйені жасаған кезде әлі күнге дейін материяның құрылымы туралы ешқандай ақпарат болған жоқ. Атом құрылысы теориясының пайда болғаннан кейін оқу орындарында және мамандандырылған химия университеттерінде зерттеліп, қазіргі уақытта Менделеевтің гипотезасын растап, оның атомдардың кесте ішіндегі орналасуы туралы болжамдарын жоққа шығармағаны таң қалдырады.
Электротерістілікнегізгі топшалар төмен қарай азаяды, яғни элемент топта неғұрлым төмен болса, оның атомдарды қосу қабілеті соғұрлым аз болады.
Бүйірлік топшалардағы атомдардың қасиеттерін өзгерту
Менделеев жүйесі периодты болғандықтан, мұндай топшалардағы қасиеттердің өзгеруі кері тәртіпте жүреді. Мұндай топшаларға 4 кезеңнен басталатын элементтер кіреді (d және f отбасыларының өкілдері). Бұл топшаларда металдық қасиеттер төмендейді, бірақ сыртқы электрондар саны бір топшаның барлық өкілдері үшін бірдей.
PS-тегі кезеңдердің құрылымының ерекшеліктері
Орыс химигі кестесіндегі әрбір жаңа кезең, біріншісін қоспағанда, белсенді сілтілі металдан басталады. Одан әрі химиялық түрленуде қос қасиет көрсететін амфотерлік металдар. Содан кейін металл емес қасиеттері бар бірнеше элементтер бар. Бұл кезең инертті газбен аяқталады (металл емес, практикалық, химиялық белсенділік көрсетпейді).
Жүйе мерзімді екенін ескерсек, кезеңдерде белсенділіктің өзгеруі байқалады. Солдан оңға қарай тотықсыздандырғыш белсенділік (металлдық қасиеттер) төмендейді, тотықтырғыш белсенділік (металл емес қасиеттер) жоғарылайды. Осылайша, кезеңдегі ең жарқын металдар сол жақта, ал бейметалдар оң жақта.
Екі қатардан (4-7) тұратын үлкен кезеңдерде мерзімді таңба да пайда болады, бірақ d немесе f тұқымдасының өкілдерінің болуына байланысты қатарда металдық элементтер әлдеқайда көп болады.
Негізгі топшалардың атаулары
Периодтық жүйедегі элементтер топтарының бір бөлігі өз атауларына ие болды. Топшаның бірінші А тобының өкілдері сілтілік металдар деп аталады. Металдар бұл атауды сумен әрекеттесуіне байланысты, нәтижесінде күйдіргіш сілтілер пайда болады.
Екінші топ А топшасы сілтілі жер металдары болып саналады. Сумен әрекеттескенде мұндай металдар оксидтер түзеді, оларды бір кездері жер деп атаған. Дәл сол кезден бастап осы топтың өкілдеріне ұқсас атау берілген.
Оттегі топшасының бейметалдары халькогендер, ал 7 А тобының өкілдері галогендер деп аталады. 8 Ішкі топ минималды химиялық белсенділікке байланысты инертті газдар деп аталады.
Мектеп курсындағы PS
Мектеп оқушылары үшін әдетте периодтық жүйенің нұсқасы ұсынылады, онда топтардан, топшалардан, периодтардан басқа жоғары ұшқыш қосылыстардың және жоғары оксидтердің формулалары да көрсетіледі. Мұндай трюк студенттердің жоғары оксидтерді құрастыру дағдыларын дамытуға мүмкіндік береді. Дайын ең жоғары оксидті алу үшін элементтің орнына ішкі топ өкілінің белгісін қою жеткілікті.
Ұшқыш сутегі қосылыстарының жалпы көрінісіне мұқият қарасаңыз, олардың тек бейметалдарға ғана тән екенін көруге болады. 1-3 топтарда сызықшалар бар, өйткені металдар осы топтардың әдеттегі өкілдері болып табылады.
Сонымен қатар, кейбір мектептегі химия оқулықтарында әрбір белгі электрондардың бойымен таралуын көрсетеді.энергия деңгейлері. Бұл ақпарат Менделеев жұмыс істеген кезеңде болған жоқ, ұқсас ғылыми фактілер кейінірек пайда болды.
Сіз сондай-ақ сыртқы электрондық деңгейдің формуласын көре аласыз, оның көмегімен бұл элемент қай отбасыға жататынын болжауға болады. Емтихан сессияларында мұндай кеңестер қабылданбайды, сондықтан химиялық білімдерін OGE немесе Бірыңғай мемлекеттік емтиханда көрсетуге шешім қабылдаған 9 және 11 сынып түлектеріне мерзімді кестелердің классикалық қара және ақ нұсқалары беріледі, оларда қосымша ақпарат жоқ. атомның құрылысы, жоғары оксидтердің формулалары, ұшқыш сутегі қосылыстарының құрамы.
Мұндай шешім өте қисынды және түсінікті, өйткені Менделеев пен Ломоносовтың ізімен жүруге шешім қабылдаған мектеп оқушылары үшін жүйенің классикалық нұсқасын пайдалану қиын болмайды, олар жай ғана нұсқауларды қажет етпейді..
Атомдық және молекулалық теорияның одан әрі дамуында ең маңызды рөл атқарған Д. И. Менделеевтің периодтық заңы мен жүйесі болды. Жүйені жасағаннан кейін ғалымдар элементтің құрамын зерттеуге көп көңіл бөле бастады. Кесте қарапайым заттар туралы, сондай-ақ олар түзетін элементтердің табиғаты мен қасиеттері туралы кейбір ақпаратты нақтылауға көмектесті.
Менделеевтің өзі жақын арада жаңа элементтер ашылады деп болжап, металдардың периодтық жүйедегі орнын қарастырған. Соңғысы пайда болғаннан кейін химияда жаңа дәуір басталды. Сонымен қатар, атом құрылысы мен байланысты көптеген туыстас ғылымдардың қалыптасуына байыпты бастама берілдіэлементтердің түрлендірулері.
