V prvej polovici 19. storočia existovali rôzne pokusy o systematizáciu prvkov a kombinovanie kovov v periodickom systéme. Práve v tomto historickom období vznikla taká výskumná metóda ako chemická analýza.
Z histórie objavovania Periodickej tabuľky prvkov
Pomocou podobnej techniky na určenie špecifických chemických vlastností sa vtedajší vedci pokúsili spojiť prvky do skupín, pričom sa riadili ich kvantitatívnymi charakteristikami, ako aj atómovou hmotnosťou.
Použitie atómovej hmotnosti
I. V. Dubereiner v roku 1817 určil, že stroncium má atómovú hmotnosť podobnú atómovej hmotnosti bária a vápnika. Podarilo sa mu tiež zistiť, že medzi vlastnosťami bária, stroncia a vápnika je pomerne veľa spoločného. Na základe týchto pozorovaní zostavil slávny chemik takzvanú triádu prvkov. Ostatné látky boli spojené do podobných skupín:
- síra, selén, telúr;
- chlór, bróm, jód;
- lítium, sodík, draslík.
Klasifikácia podľa chemických vlastností
L. Gmelin v roku 1843 navrhol tabuľku, v ktorej usporiadal podobnéprvky v prísnom poradí podľa ich chemických vlastností. Dusík, vodík, kyslík považoval za hlavné prvky a tento chemik ich umiestnil mimo svojho stola.
Pod kyslík umiestnil tetrády (každý 4 znaky) a pentády (každý 5 znakov) prvkov. Kovy v periodickom systéme boli umiestnené podľa terminológie Berzeliusa. Ako si predstavil Gmelin, všetky prvky boli určené znížením vlastností elektronegativity v rámci každej podskupiny periodického systému.
Zlúčiť prvky vertikálne
Alexander Emile de Chancourtois v roku 1863 vložil všetky prvky do vzostupných atómových hmotností na valec a rozdelil ho do niekoľkých zvislých pruhov. V dôsledku tohto rozdelenia sa prvky s podobnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami nachádzajú na vertikálach.
Zákon oktáv
D. Newlands objavil v roku 1864 pomerne zaujímavý vzor. Keď sú chemické prvky usporiadané vo vzostupnom poradí ich atómových hmotností, každý ôsmy prvok vykazuje podobnosť s prvým. Newlands nazval podobnú skutočnosť zákonom oktáv (osem nôt).
Jeho periodický systém bol veľmi svojvoľný, takže myšlienka pozorného vedca sa nazývala „oktávová“verzia, ktorá ju spájala s hudbou. Práve verzia Newlands mala najbližšie k modernej štruktúre PS. Ale podľa spomínaného zákona oktáv si len 17 prvkov zachovalo svoje periodické vlastnosti, zatiaľ čo ostatné znamienka nevykazovali takú pravidelnosť.
Odling tables
U. Odling predstavil niekoľko variantov tabuliek prvkov naraz. V prvomverzie, vytvorenej v roku 1857, navrhol rozdeliť ich do 9 skupín. V roku 1861 urobil chemik niekoľko úprav pôvodnej verzie tabuľky a zoskupil znaky s podobnými chemickými vlastnosťami.
Variant Odlingovej tabuľky, navrhnutý v roku 1868, predpokladal usporiadanie 45 prvkov vo vzostupných atómových hmotnostiach. Mimochodom, práve táto tabuľka sa neskôr stala prototypom periodického systému D. I. Mendelejeva.
Valency division
L. Meyer v roku 1864 navrhol tabuľku, ktorá obsahovala 44 prvkov. Boli umiestnené v 6 stĺpcoch podľa valencie vodíka. Stôl mal dve časti naraz. Hlavná spájala šesť skupín, zahŕňala 28 znakov vo vzostupných atómových hmotnostiach. V jeho štruktúre boli pentády a tetrády viditeľné zo znakov podobných chemickým vlastnostiam. Meyer umiestnil zostávajúce prvky do druhej tabuľky.
Príspevok D. I. Mendelejeva k vytvoreniu tabuľky prvkov
Moderný periodický systém prvkov D. I. Mendelejeva sa objavil na základe Mayerových tabuliek zostavených v roku 1869. V druhej verzii Mayer usporiadal znaky do 16 skupín, prvky umiestnil do pentád a tetrád, pričom zohľadnil známe chemické vlastnosti. A namiesto valencie použil jednoduché číslovanie skupín. Neobsahoval bór, tórium, vodík, niób ani urán.
Štruktúra periodického systému v podobe, v akej je prezentovaná v moderných vydaniach, sa neobjavila okamžite. Dá sa rozlíšiťtri hlavné etapy, počas ktorých bol vytvorený periodický systém:
- Prvá verzia tabuľky bola prezentovaná na stavebných blokoch. Bola vysledovaná periodická povaha vzťahu medzi vlastnosťami prvkov a hodnotami ich atómových hmotností. Mendelejev navrhol túto verziu klasifikácie znakov v rokoch 1868-1869
- Vedec opúšťa pôvodný systém, pretože nereflektoval kritériá, podľa ktorých by prvky spadali do určitého stĺpca. Navrhuje umiestniť značky podľa podobnosti chemických vlastností (február 1869)
- V roku 1870 predstavil Dmitrij Mendelejev do vedeckého sveta moderný periodický systém prvkov.
Verzia ruského chemika zohľadňovala tak postavenie kovov v periodickom systéme, ako aj vlastnosti nekovov. V priebehu rokov, ktoré uplynuli od prvého vydania Mendelejevovho geniálneho vynálezu, neprešiel stôl žiadnymi zásadnými zmenami. A na tých miestach, ktoré zostali prázdne za čias Dmitrija Ivanoviča, sa objavili nové prvky objavené po jeho smrti.
Funkcie periodickej tabuľky
Prečo sa opísaný systém považuje za periodický? Je to spôsobené štruktúrou tabuľky.
Celkovo obsahuje 8 skupín a každá má dve podskupiny: hlavnú (hlavnú) a vedľajšiu. Ukazuje sa, že podskupín je celkovo 16. Sú umiestnené vertikálne, teda zhora nadol.
Okrem toho má tabuľka aj vodorovné riadky nazývané bodky. Majú tiež svojedodatočné rozdelenie na malé a veľké. Charakteristika periodického systému znamená brať do úvahy umiestnenie prvku: jeho skupinu, podskupinu a obdobie.
Ako sa menia vlastnosti v hlavných podskupinách
Všetky hlavné podskupiny v periodickej tabuľke začínajú prvkami druhej periódy. Pre znaky patriace do rovnakej hlavnej podskupiny je počet vonkajších elektrónov rovnaký, ale vzdialenosť medzi poslednými elektrónmi a kladným jadrom sa mení.
Okrem toho v nich zhora dochádza k zvýšeniu atómovej hmotnosti (relatívnej atómovej hmotnosti) prvku. Práve tento indikátor je určujúcim faktorom pri identifikácii vzorcov zmien vlastností v rámci hlavných podskupín.
Keďže sa polomer (vzdialenosť medzi kladným jadrom a vonkajšími zápornými elektrónmi) v hlavnej podskupine zväčšuje, nekovové vlastnosti (schopnosť prijímať elektróny počas chemických premien) sa zmenšujú. Čo sa týka zmeny vlastností kovu (darovanie elektrónov iným atómom), tá sa zvýši.
Pomocou periodického systému môžete porovnávať vlastnosti rôznych zástupcov tej istej hlavnej podskupiny. V čase, keď Mendelejev vytvoril periodický systém, ešte neexistovali žiadne informácie o štruktúre hmoty. Prekvapivý je fakt, že po tom, čo teória o štruktúre atómu vznikla, študovala na pedagogických školách a špecializovaných chemických univerzitách a v súčasnosti, potvrdila Mendelejevovu hypotézu a nevyvrátila jeho predpoklady o usporiadaní atómov v tabuľke.
Elektronegativita vhlavné podskupiny klesajú nadol, to znamená, že čím nižšie sa prvok v skupine nachádza, tým menšia bude jeho schopnosť pripájať atómy.
Zmena vlastností atómov vo vedľajších podskupinách
Keďže Mendelejevov systém je periodický, zmena vlastností v takýchto podskupinách nastáva v opačnom poradí. Takéto podskupiny zahŕňajú prvky začínajúce od obdobia 4 (zástupcovia rodín d a f). V týchto podskupinách sa vlastnosti kovov znižujú, ale počet vonkajších elektrónov je rovnaký pre všetkých zástupcov jednej podskupiny.
Funkcie štruktúry období v PS
Každé nové obdobie, s výnimkou prvého, v tabuľke ruského chemika začína aktívnym alkalickým kovom. Ďalej sú to amfotérne kovy, ktoré pri chemických premenách vykazujú dvojaké vlastnosti. Potom je tu niekoľko prvkov s nekovovými vlastnosťami. Obdobie končí inertným plynom (nekovovým, praktickým, nevykazujúcim chemickú aktivitu).
Vzhľadom na to, že systém je periodický, dochádza k zmene aktivity v obdobiach. Zľava doprava sa zníži redukčná aktivita (kovové vlastnosti), zvýši sa oxidačná aktivita (nekovové vlastnosti). Najjasnejšie kovy v tomto období sú teda vľavo a nekovy vpravo.
Vo veľkých periódach, ktoré pozostávajú z dvoch radov (4-7), sa objavuje aj periodický charakter, ale vzhľadom na prítomnosť zástupcov rodiny d alebo f je v rade oveľa viac kovových prvkov.
Názvy hlavných podskupín
Časť skupín prvkov prítomných v periodickej tabuľke má svoje vlastné názvy. Zástupcovia prvej skupiny A podskupiny sa nazývajú alkalické kovy. Kovy za tento názov vďačia svojej aktivite s vodou, ktorá vedie k tvorbe žieravých zásad.
Druhá podskupina skupiny A sa považuje za kovy alkalických zemín. Pri interakcii s vodou takéto kovy tvoria oxidy, kedysi sa im hovorilo zeminy. Od tej doby bolo zástupcom tejto podskupiny pridelené podobné meno.
Nekovy z podskupiny kyslíka sa nazývajú chalkogény a zástupcovia skupiny 7A sa nazývajú halogény. 8 Podskupina sa nazýva inertné plyny, pretože má minimálnu chemickú aktivitu.
PS v školskom kurze
Pre školákov sa väčšinou ponúka variant periodickej sústavy, v ktorom sú okrem skupín, podskupín, periód uvedené aj vzorce vyšších prchavých zlúčenín a vyšších oxidov. Takýto trik umožňuje študentom rozvíjať zručnosti pri zostavovaní vyšších oxidov. Ak chcete získať hotový najvyšší oxid, stačí namiesto prvku nahradiť znamienko zástupcu podskupiny.
Ak sa bližšie pozriete na všeobecný vzhľad prchavých zlúčenín vodíka, môžete vidieť, že sú charakteristické len pre nekovy. V skupinách 1-3 sú pomlčky, pretože kovy sú typickými predstaviteľmi týchto skupín.
Okrem toho v niektorých školských učebniciach chémie každý znak označuje rozloženie elektrónov pozdĺženergetické hladiny. Tieto informácie v období Mendelejevovho pôsobenia neexistovali, podobné vedecké fakty sa objavili oveľa neskôr.
Môžete vidieť aj vzorec externej elektronickej úrovne, podľa ktorej je ľahké uhádnuť, do ktorej rodiny tento prvok patrí. Takéto tipy sú na skúšobných stretnutiach neprijateľné, preto absolventom 9. a 11. ročníka, ktorí sa rozhodnú preukázať svoje chemické znalosti na OGE alebo Jednotnej štátnej skúške, sa poskytujú klasické čiernobiele verzie periodických tabuliek, ktoré neobsahujú ďalšie informácie o štruktúra atómu, vzorce vyšších oxidov, zloženie prchavých zlúčenín vodíka.
Takéto rozhodnutie je celkom logické a pochopiteľné, pretože pre tých školákov, ktorí sa rozhodli ísť v stopách Mendeleeva a Lomonosova, nebude ťažké používať klasickú verziu systému, jednoducho nepotrebujú výzvy.
Práve periodický zákon a systém D. I. Mendelejeva zohrali najdôležitejšiu úlohu v ďalšom rozvoji atómovej a molekulárnej teórie. Po vytvorení systému sa vedci začali viac venovať štúdiu zloženia prvku. Tabuľka pomohla objasniť niektoré informácie o jednoduchých látkach, ako aj o povahe a vlastnostiach prvkov, ktoré tvoria.
Sám Mendelejev predpokladal, že čoskoro budú objavené nové prvky a zabezpečil postavenie kovov v periodickom systéme. Po objavení sa toho posledného začala nová éra v chémii. Okrem toho sa vážne začalo formovanie mnohých súvisiacich vied, ktoré súvisia so štruktúrou atómu atransformácie prvkov.
