In de eerste helft van de 19e eeuw waren er verschillende pogingen om de elementen te systematiseren en metalen te combineren in het periodiek systeem. Het was tijdens deze historische periode dat een dergelijke onderzoeksmethode als chemische analyse ontstond.
Uit de geschiedenis van de ontdekking van het periodiek systeem der elementen
Met behulp van een vergelijkbare techniek voor het bepalen van specifieke chemische eigenschappen, probeerden wetenschappers van die tijd elementen in groepen te combineren, geleid door hun kwantitatieve kenmerken, evenals atoomgewicht.
Atomaire gewicht gebruiken
Dus I. V. Dubereiner heeft in 1817 vastgesteld dat strontium een atoomgewicht heeft dat vergelijkbaar is met dat van barium en calcium. Hij kwam er ook achter dat er nogal wat overeenkomsten zijn tussen de eigenschappen van barium, strontium en calcium. Op basis van deze waarnemingen stelde de beroemde chemicus de zogenaamde triade van elementen samen. Andere stoffen werden samengevoegd tot vergelijkbare groepen:
- zwavel, selenium, tellurium;
- chloor, broom, jodium;
- lithium, natrium, kalium.
Classificatie op basis van chemische eigenschappen
L. Gmelin stelde in 1843 een tafel voor waarin hij soortgelijke schikteelementen in een strikte volgorde volgens hun chemische eigenschappen. Stikstof, waterstof, zuurstof beschouwde hij als de belangrijkste elementen, deze scheikundige zette ze buiten zijn tafel.
Onder zuurstof plaatste hij tetrads (elk 4 tekens) en pentads (elk 5 tekens) van de elementen. De metalen in het periodiek systeem werden geplaatst volgens de terminologie van Berzelius. Zoals bedacht door Gmelin, werden alle elementen bepaald door de elektronegativiteitseigenschappen binnen elke subgroep van het periodiek systeem te verminderen.
Elementen verticaal samenvoegen
Alexander Emile de Chancourtois plaatste in 1863 alle elementen in oplopende atoomgewichten op een cilinder en verdeelde deze in verschillende verticale strepen. Als gevolg van deze verdeling bevinden zich elementen met vergelijkbare fysische en chemische eigenschappen op de verticale lijnen.
Wet van octaven
D. Newlands ontdekte in 1864 een nogal interessant patroon. Wanneer de chemische elementen in oplopende volgorde van hun atoomgewicht worden gerangschikt, vertoont elk achtste element overeenkomsten met het eerste. Newlands noemde een soortgelijk feit de wet van octaven (acht noten).
Zijn periodiek systeem was erg willekeurig, dus het idee van een oplettende wetenschapper werd de "octaaf" -versie genoemd en associeerde het met muziek. Het was de Newlands-versie die het dichtst bij de moderne PS-structuur stond. Maar volgens de genoemde wet van octaven behielden slechts 17 elementen hun periodieke eigenschappen, terwijl de rest van de tekens niet zo'n regelmaat vertoonden.
Odling-tafels
U. Odling presenteerde meerdere varianten van tabellen met elementen tegelijk. In de eersteversie, gemaakt in 1857, stelde hij voor om ze in 9 groepen te verdelen. In 1861 maakte de chemicus enkele aanpassingen aan de originele versie van de tabel, waarbij hij tekens met vergelijkbare chemische eigenschappen groepeerde.
Een variant van de tafel van Odling, voorgesteld in 1868, ging uit van de rangschikking van 45 elementen in oplopende atoomgewichten. Trouwens, het was deze tafel die later het prototype werd van het periodiek systeem van D. I. Mendelejev.
Valentie divisie
L. Meyer stelde in 1864 een tafel voor met 44 elementen. Ze werden in 6 kolommen geplaatst, volgens waterstofvalentie. De tafel bestond uit twee delen tegelijk. De belangrijkste verenigde zes groepen, inclusief 28 tekens in oplopende atoomgewichten. In zijn structuur werden pentaden en tetrads gezien van tekens die vergelijkbaar waren met chemische eigenschappen. Meyer plaatste de overige elementen in de tweede tafel.
De bijdrage van D. I. Mendelejev aan de totstandkoming van de tabel met elementen
Het moderne periodieke systeem van elementen van D. I. Mendelejev verscheen op basis van Mayers tabellen die in 1869 waren samengesteld. In de tweede versie rangschikte Mayer de tekens in 16 groepen, plaatste de elementen in pentaden en tetrads, rekening houdend met bekende chemische eigenschappen. En in plaats van valentie gebruikte hij een eenvoudige nummering voor groepen. Er zat geen boor, thorium, waterstof, niobium, uranium in.
De structuur van het periodiek systeem in de vorm die wordt gepresenteerd in moderne edities verscheen niet meteen. Kunnen onderscheiden wordendrie hoofdfasen waarin het periodiek systeem werd gecreëerd:
- De eerste versie van de tabel werd gepresenteerd op bouwstenen. Het periodieke karakter van de relatie tussen de eigenschappen van de elementen en de waarden van hun atoomgewichten werd getraceerd. Mendelejev stelde deze versie van de classificatie van tekens voor in 1868-1869
- De wetenschapper verlaat het oorspronkelijke systeem, omdat het niet de criteria weerspiegelde op basis waarvan elementen in een bepaalde kolom zouden vallen. Hij stelt voor om borden te plaatsen volgens de overeenkomst van chemische eigenschappen (februari 1869)
- In 1870 introduceerde Dmitri Mendelejev het moderne periodieke systeem van elementen in de wetenschappelijke wereld.
De versie van de Russische chemicus hield rekening met zowel de positie van metalen in het periodieke systeem als de eigenschappen van niet-metalen. In de loop van de jaren die zijn verstreken sinds de eerste editie van Mendelejevs briljante uitvinding, heeft de tafel geen grote veranderingen ondergaan. En op die plaatsen die leeg waren gelaten in de tijd van Dmitry Ivanovich, verschenen nieuwe elementen, ontdekt na zijn dood.
Kenmerken van het periodiek systeem
Waarom wordt aangenomen dat het beschreven systeem periodiek is? Dit komt door de structuur van de tabel.
In totaal bevat het 8 groepen en elk heeft twee subgroepen: de hoofd- (hoofd) en secundaire. Het blijkt dat er in totaal 16 subgroepen zijn, die verticaal staan, dus van boven naar beneden.
Bovendien heeft de tabel ook horizontale rijen die punten worden genoemd. Ze hebben ook hunextra indeling in klein en groot. Het kenmerk van het periodiek systeem houdt in dat rekening wordt gehouden met de locatie van het element: zijn groep, subgroep en periode.
Hoe eigenschappen veranderen in de hoofdsubgroepen
Alle hoofdsubgroepen in het periodiek systeem beginnen met elementen van de tweede periode. Voor tekens die tot dezelfde hoofdsubgroep behoren, is het aantal buitenste elektronen hetzelfde, maar de afstand tussen de laatste elektronen en de positieve kern varieert.
Bovendien vindt er van bovenaf een toename van het atoomgewicht (relatieve atoommassa) van het element plaats. Het is deze indicator die de bepalende factor is bij het identificeren van patronen van veranderingen in eigenschappen binnen de belangrijkste subgroepen.
Aangezien de straal (de afstand tussen de positieve kern en de buitenste negatieve elektronen) in de hoofdsubgroep toeneemt, nemen niet-metalen eigenschappen (het vermogen om elektronen te accepteren tijdens chemische transformaties) af. Wat betreft de verandering in metallische eigenschappen (donatie van elektronen aan andere atomen), deze zal toenemen.
Met behulp van het periodiek systeem kun je de eigenschappen van verschillende vertegenwoordigers van dezelfde hoofdsubgroep vergelijken. Op het moment dat Mendelejev het periodiek systeem creëerde, was er nog geen informatie over de structuur van materie. Verrassend is het feit dat nadat de theorie van de structuur van het atoom ontstond, het werd bestudeerd in onderwijsscholen en gespecialiseerde chemische universiteiten en op dit moment, het de hypothese van Mendelejev bevestigde en zijn veronderstellingen over de rangschikking van atomen in de tafel niet weerlegde.
Elektronegativiteit inde hoofdsubgroepen nemen af naar beneden, dat wil zeggen, hoe lager het element zich in de groep bevindt, hoe minder het vermogen om atomen te hechten zal zijn.
De eigenschappen van atomen in zijsubgroepen wijzigen
Omdat het systeem van Mendelejev periodiek is, vindt de verandering in eigenschappen in dergelijke subgroepen plaats in omgekeerde volgorde. Dergelijke subgroepen bevatten elementen vanaf periode 4 (vertegenwoordigers van d- en f-families). Helemaal onderaan in deze subgroepen nemen de metaaleigenschappen af, maar het aantal externe elektronen is hetzelfde voor alle vertegenwoordigers van één subgroep.
Kenmerken van de structuur van perioden in PS
Elke nieuwe periode, met uitzondering van de eerste, in de tabel van de Russische chemicus begint met een actief alkalimetaal. De volgende zijn de amfotere metalen, die dubbele eigenschappen vertonen bij chemische transformaties. Dan zijn er verschillende elementen met niet-metalen eigenschappen. De periode eindigt met een inert gas (niet-metaal, praktisch, vertoont geen chemische activiteit).
Aangezien het systeem periodiek is, is er een verandering in activiteit in perioden. Van links naar rechts zal de reducerende activiteit (metaaleigenschappen) afnemen, de oxiderende activiteit (niet-metaaleigenschappen) toenemen. Dus de helderste metalen in de periode staan aan de linkerkant en de niet-metalen aan de rechterkant.
In grote perioden, bestaande uit twee rijen (4-7), verschijnt ook een periodiek teken, maar door de aanwezigheid van vertegenwoordigers van de familie d of f zijn er veel meer metalen elementen in de rij.
Namen van hoofdsubgroepen
Een deel van de groepen elementen die aanwezig zijn in het periodiek systeem heeft een eigen naam gekregen. Vertegenwoordigers van de eerste groep A van de subgroep worden alkalimetalen genoemd. Metalen danken deze naam aan hun activiteit met water, wat resulteert in de vorming van bijtende alkaliën.
De tweede groep Een subgroep wordt beschouwd als aardalkalimetalen. Bij interactie met water vormen dergelijke metalen oxiden, ze werden ooit aarde genoemd. Vanaf die tijd werd een gelijkaardige naam toegekend aan de vertegenwoordigers van deze subgroep.
Niet-metalen van de zuurstofsubgroep worden chalcogenen genoemd en vertegenwoordigers van de 7 A-groep worden halogenen genoemd. 8 Een subgroep wordt inerte gassen genoemd vanwege de minimale chemische activiteit.
PS op school
Voor schoolkinderen wordt meestal een variant van het periodiek systeem aangeboden, waarin naast groepen, subgroepen, perioden ook de formules van hogere vluchtige stoffen en hogere oxiden worden aangegeven. Zo'n truc stelt studenten in staat vaardigheden te ontwikkelen in het samenstellen van hogere oxiden. Het is voldoende om het teken van de vertegenwoordiger van de subgroep te vervangen in plaats van het element om het uiteindelijke hoogste oxide te krijgen.
Als je goed kijkt naar het algemene uiterlijk van vluchtige waterstofverbindingen, kun je zien dat ze alleen kenmerkend zijn voor niet-metalen. Er zijn streepjes in de groepen 1-3, aangezien metalen typische vertegenwoordigers van deze groepen zijn.
Bovendien geeft elk teken in sommige scheikundeboeken op school de verdeling van elektronen aanenergie niveau. Deze informatie bestond niet tijdens de periode van Mendelejevs werk, soortgelijke wetenschappelijke feiten verschenen veel later.
Je kunt ook de formule van het externe elektronische niveau zien, waardoor het gemakkelijk is te raden tot welke familie dit element behoort. Dergelijke tips zijn onaanvaardbaar tijdens examensessies, daarom krijgen afgestudeerden van de klassen 9 en 11, die besluiten hun chemische kennis te demonstreren op het OGE of het Unified State Examination, klassieke zwart-witversies van periodieke tabellen die geen aanvullende informatie bevatten over de structuur van het atoom, de formules van hogere oxiden, de samenstelling van vluchtige waterstofverbindingen.
Een dergelijke beslissing is vrij logisch en begrijpelijk, want voor die schoolkinderen die besloten in de voetsporen van Mendelejev en Lomonosov te treden, zal het niet moeilijk zijn om de klassieke versie van het systeem te gebruiken, ze hebben gewoon geen prompts nodig.
Het was de periodieke wet en het systeem van D. I. Mendelejev die de belangrijkste rol speelden in de verdere ontwikkeling van de atoom- en moleculaire theorie. Na de oprichting van het systeem begonnen wetenschappers meer aandacht te besteden aan de studie van de samenstelling van het element. De tabel hielp om wat informatie te verduidelijken over eenvoudige stoffen, evenals over de aard en eigenschappen van de elementen die ze vormen.
Mendelejev zelf ging ervan uit dat er spoedig nieuwe elementen zouden worden ontdekt en voorzag in de positie van metalen in het periodiek systeem. Het was na het verschijnen van de laatste dat een nieuw tijdperk in de chemie begon. Daarnaast werd een serieuze start gegeven aan de vorming van vele verwante wetenschappen die te maken hebben met de structuur van het atoom entransformaties van elementen.
