I første halvdel af 1800-tallet var der forskellige forsøg på at systematisere grundstofferne og kombinere metaller i det periodiske system. Det var i denne historiske periode, at en sådan forskningsmetode som kemisk analyse opstod.
Fra historien om opdagelsen af det periodiske system
Ved at bruge en lignende teknik til at bestemme specifikke kemiske egenskaber forsøgte den tids videnskabsmænd at kombinere grundstoffer i grupper, styret af deres kvantitative egenskaber såvel som atomvægt.
Using atomic weight
Så, I. V. Dubereiner i 1817 fastslog, at strontium har en atomvægt svarende til barium og calcium. Han nåede også at finde ud af, at der er ret meget til fælles mellem egenskaberne barium, strontium og calcium. Baseret på disse observationer kompilerede den berømte kemiker den såkaldte triade af elementer. Andre stoffer blev kombineret i lignende grupper:
- svovl, selen, tellur;
- chlor, brom, jod;
- lithium, natrium, kalium.
Klassificering efter kemiske egenskaber
L. Gmelin i 1843 foreslog et bord, hvori han arrangerede lignendeelementer i en streng rækkefølge i henhold til deres kemiske egenskaber. Nitrogen, brint, oxygen han betragtede som hovedelementerne, denne kemiker placerede dem uden for sit bord.
Under ilt placerede han tetrader (4 tegn hver) og pentads (5 tegn hver) af elementerne. Metallerne i det periodiske system blev placeret efter Berzelius' terminologi. Som udtænkt af Gmelin blev alle grundstoffer bestemt ved faldende elektronegativitetsegenskaber inden for hver undergruppe af det periodiske system.
Flet elementer lodret
Alexander Emile de Chancourtois satte i 1863 alle grundstofferne i stigende atomvægte på en cylinder og delte den i flere lodrette striber. Som et resultat af denne opdeling er grundstoffer med lignende fysiske og kemiske egenskaber placeret på vertikalerne.
oktaverloven
D. Newlands opdagede i 1864 et ret interessant mønster. Når de kemiske grundstoffer er arrangeret i stigende rækkefølge efter deres atomvægt, viser hvert ottende grundstof ligheder med det første. Newlands kaldte et lignende faktum for oktaverloven (otte toner).
Hans periodiske system var meget vilkårligt, så ideen om en observant videnskabsmand blev kaldt "oktav"-versionen, og associerede den med musik. Det var Newlands-versionen, der var tættest på den moderne PS-struktur. Men ifølge den nævnte oktaverlov beholdt kun 17 grundstoffer deres periodiske egenskaber, mens resten af tegnene ikke viste en sådan regelmæssighed.
Odling-borde
U. Odling præsenterede flere varianter af tabeller over elementer på én gang. Først og fremmestversion, oprettet i 1857, foreslog han at opdele dem i 9 grupper. I 1861 foretog kemikeren nogle justeringer af den originale version af tabellen og grupperede tegn med lignende kemiske egenskaber.
En variant af Odlings bord, foreslået i 1868, antog arrangementet af 45 grundstoffer i stigende atomvægte. Det var i øvrigt denne tabel, der senere blev prototypen på D. I. Mendeleevs periodiske system.
Valency division
L. Meyer i 1864 foreslog en tabel, der indeholdt 44 elementer. De blev anbragt i 6 kolonner i henhold til hydrogenvalens. Bordet havde to dele på én gang. Den vigtigste forenede seks grupper, inkluderede 28 tegn i stigende atomvægte. I sin struktur blev pentads og tetrads set fra tegn, der ligner kemiske egenskaber. Meyer placerede de resterende elementer i den anden tabel.
D. I. Mendeleevs bidrag til skabelsen af tabellen med elementer
Det moderne periodiske system af elementer fra D. I. Mendeleev dukkede op på grundlag af Mayers tabeller udarbejdet i 1869. I den anden version arrangerede Mayer skiltene i 16 grupper, placerede grundstofferne i pentads og tetrads under hensyntagen til kendte kemiske egenskaber. Og i stedet for valens brugte han en simpel nummerering for grupper. Der var ikke bor, thorium, brint, niobium, uran i det.
Strukturen af det periodiske system i den form, der præsenteres i moderne udgaver, dukkede ikke op med det samme. Kan skelnestre hovedstadier, hvorunder det periodiske system blev skabt:
- Den første version af tabellen blev præsenteret på byggeklodser. Den periodiske karakter af forholdet mellem grundstoffernes egenskaber og værdierne af deres atomvægte blev sporet. Mendeleev foreslog denne version af klassificeringen af tegn i 1868-1869
- Forskeren opgiver det originale system, da det ikke afspejlede kriterierne for, at elementer ville falde ind i en bestemt kolonne. Han foreslår at placere skilte efter ligheden mellem kemiske egenskaber (februar 1869)
- I 1870 introducerede Dmitri Mendeleev det moderne periodiske system af grundstoffer til den videnskabelige verden.
Versionen af den russiske kemiker tog hensyn til både metallernes position i det periodiske system og egenskaberne af ikke-metaller. I løbet af årene, der er gået siden den første udgave af Mendeleevs geniale opfindelse, har bordet ikke undergået nogen større ændringer. Og på de steder, der blev efterladt tomme under Dmitry Ivanovichs tid, dukkede nye elementer op, opdaget efter hans død.
Funktioner i det periodiske system
Hvorfor anses det for, at det beskrevne system er periodisk? Dette skyldes tabellens struktur.
I alt indeholder den 8 grupper, og hver har to undergrupper: den primære (hoved) og sekundære. Det viser sig, at der er 16 undergrupper i alt. De er placeret lodret, det vil sige fra top til bund.
Tabellen har desuden også vandrette rækker kaldet punktum. De har også deresyderligere opdeling i små og store. Karakteristikken ved det periodiske system indebærer, at der tages hensyn til grundstoffets placering: dets gruppe, undergruppe og periode.
Hvordan egenskaber ændres i hovedundergrupperne
Alle hovedundergrupper i det periodiske system begynder med elementer fra den anden periode. For tegn, der tilhører den samme hovedundergruppe, er antallet af ydre elektroner det samme, men afstanden mellem de sidste elektroner og den positive kerne varierer.
Derudover sker en stigning i grundstoffets atomvægt (relativ atommasse) i dem fra oven. Det er denne indikator, der er den afgørende faktor for at identificere mønstre af ændringer i egenskaber inden for hovedundergrupperne.
Da radius (afstanden mellem den positive kerne og de ydre negative elektroner) i hovedundergruppen øges, falder ikke-metalliske egenskaber (evnen til at acceptere elektroner under kemiske transformationer). Hvad angår ændringen i metalliske egenskaber (donation af elektroner til andre atomer), vil den stige.
Ved at bruge det periodiske system kan du sammenligne egenskaberne for forskellige repræsentanter for den samme hovedundergruppe. På det tidspunkt, hvor Mendeleev skabte det periodiske system, var der stadig ingen information om stoffets struktur. Overraskende er det faktum, at efter teorien om atomets struktur opstod, studeret i uddannelsesskoler og specialiserede kemiske universiteter og på nuværende tidspunkt, bekræftede den Mendeleevs hypotese og modbeviste ikke hans antagelser om arrangementet af atomer inde i bordet.
Elektronegativitet ihovedundergrupperne falder til bunden, det vil sige, jo lavere grundstoffet er placeret i gruppen, jo mindre vil dets evne til at binde atomer være.
Ændring af egenskaberne for atomer i sideundergrupper
Da Mendeleevs system er periodisk, sker ændringen i egenskaber i sådanne undergrupper i omvendt rækkefølge. Sådanne undergrupper inkluderer elementer, der starter fra periode 4 (repræsentanter for d- og f-familier). Til bunden i disse undergrupper falder metalliske egenskaber, men antallet af eksterne elektroner er det samme for alle repræsentanter for én undergruppe.
Features af strukturen af perioder i PS
Hver nye periode, med undtagelse af den første, i den russiske kemikers tabel begynder med et aktivt alkalimetal. Dernæst er de amfotere metaller, som udviser dobbelte egenskaber i kemiske transformationer. Så er der flere grundstoffer med ikke-metalliske egenskaber. Perioden slutter med en inert gas (ikke-metal, praktisk, udviser ikke kemisk aktivitet).
I betragtning af at systemet er periodisk, er der en ændring i aktiviteten i perioder. Fra venstre mod højre vil reducerende aktivitet (metalliske egenskaber) falde, oxiderende aktivitet (ikke-metalliske egenskaber) vil stige. Således er de klareste metaller i perioden til venstre og ikke-metaller til højre.
I store perioder, bestående af to rækker (4-7), vises der også et periodisk tegn, men på grund af tilstedeværelsen af repræsentanter for d- eller f-familien er der meget mere metalliske grundstoffer i rækken.
Navne på hovedundergrupper
En del af grupperne af grundstoffer i det periodiske system har fået sine egne navne. Repræsentanter for den første gruppe A i undergruppen kaldes alkalimetaller. Metaller skylder dette navn til deres aktivitet med vand, hvilket resulterer i dannelsen af kaustiske alkalier.
Den anden gruppe A undergruppe betragtes som jordalkalimetaller. Når de interagerer med vand, danner sådanne metaller oxider, de blev engang kaldt jorder. Det var fra det tidspunkt, at et lignende navn blev tildelt repræsentanterne for denne undergruppe.
Ikkemetaller fra iltundergruppen kaldes kalkogener, og repræsentanter for 7 A-gruppen kaldes halogener. 8 En undergruppe kaldes inerte gasser på grund af dens minimale kemiske aktivitet.
PS i skolekurset
For skolebørn tilbydes norm alt en variant af det periodiske system, hvori ud over grupper også er angivet undergrupper, perioder, formlerne for højere flygtige forbindelser og højere oxider. Et sådant trick giver eleverne mulighed for at udvikle færdigheder i at kompilere højere oxider. Det er nok at erstatte tegnet for repræsentanten for undergruppen i stedet for elementet for at få det færdige højeste oxid.
Hvis du ser nærmere på det generelle udseende af flygtige brintforbindelser, kan du se, at de kun er karakteristiske for ikke-metaller. Der er streger i gruppe 1-3, da metaller er typiske repræsentanter for disse grupper.
I nogle skolekemi-lærebøger angiver hvert tegn desuden fordelingen af elektroner langsenerginiveauer. Denne information eksisterede ikke i perioden for Mendeleevs arbejde, lignende videnskabelige fakta dukkede op meget senere.
Du kan også se formlen for det eksterne elektroniske niveau, hvorved det er let at gætte, hvilken familie dette element tilhører. Sådanne tip er uacceptable ved eksamenssessioner, derfor får dimittender i klasse 9 og 11, som beslutter sig for at demonstrere deres kemiske viden ved OGE eller Unified State Examination, klassiske sort-hvide versioner af periodiske tabeller, der ikke indeholder yderligere information om atomets struktur, formlerne for højere oxider, sammensætningen af flygtige brintforbindelser.
En sådan beslutning er ret logisk og forståelig, for for de skolebørn, der besluttede at følge i Mendeleevs og Lomonosovs fodspor, vil det ikke være svært at bruge den klassiske version af systemet, de har simpelthen ikke brug for prompter.
Det var den periodiske lov og D. I. Mendeleevs system, der spillede den vigtigste rolle i den videre udvikling af atom- og molekylærteorien. Efter oprettelsen af systemet begyndte forskerne at være mere opmærksomme på studiet af sammensætningen af elementet. Tabellen hjalp med at tydeliggøre nogle oplysninger om simple stoffer, samt om arten og egenskaberne af de grundstoffer, de danner.
Mendeleev selv antog, at nye grundstoffer snart ville blive opdaget, og sørgede for metallernes placering i det periodiske system. Det var efter sidstnævntes udseende, at en ny æra begyndte inden for kemi. Derudover blev der givet en seriøs start på dannelsen af mange beslægtede videnskaber, der er relateret til strukturen af atomet ogtransformationer af elementer.
