Головна ⇒ 📌Довідник с фізики ⇒ Методологічне значення періодичного закону Д. І. Менделєєва

Методологічне значення періодичного закону Д. І. Менделєєва

ФІЗИКА

Частина 5 АТОМНА ФІЗИКА

Розділ 15 БУДОВА АТОМА

15.10. Методологічне значення періодичного закону Д. І. Менделєєва

Період атомістичної хімії завершився в другій половині XIX ст. відкриттям Д. І. Менделєєвим періодичного закону елементів і побудовою на його основі періодичної системи елементів (1869 р.). Для цього відкриття були всі об’єктивні передумови. Було підтверджено вірогідність атомної гіпотези. В хімії утвердилися поняття “атом” і “молекула”. На основі атомної гіпотези відкрито закони, за якими з елементів

утворюються складні хімічні речовини.

На початку другої половини XIX ст. хіміки вже вивчили понад 50 елементів, дали описання їхніх властивостей і досить точно визначили атомну масу. Виникла потреба систематизувати накопичений матеріал. Перші спроби класифікації грунтувались на чітко виражених фізичних і хімічних властивостях (наприклад, металів і неметалів), на виділенні окремих груп або рядів подібних між собою елементів (наприклад, галоїдів). Проте попередники Д. І. Менделєєва ставили перед собою обмежену мету – класифікувати елементи зручнішим способом. Ніхто з них за окремими закономірностями не помітив

загального основного закону.

Д. І. Менделєєв насамперед чітко визначив поняття “елемент”. Він відмежував його від “простого тіла” і, що найголовніше, пов’язав з ученням про атоми. Поняттю “просте тіло” відповідає молекула, яка складається з атомів. Елементами ж називають ті складові частини простих і складних тіл, які зумовлюють їхні фізичні і хімічні властивості. Елементу відповідає поняття про атом. Наприклад, карбон є елементом, а графіт і алмаз – простими тілами.

Основною властивістю елемента, що визначає інші властивості атома (і елемента) і дає змогу відрізняти атоми одного елемента від іншого, є його атомна маса. Саме ця властивість пов’язана із самою природою елемента і має бути покладена, на думку Д. І. Менделєєва, в основу наукової системи елементів. Суть цієї системи полягала в розкритті характеру зв’язку між атомною масою як кількісною визначеністю елемента, і всією сукупністю його властивостей як якісною визначеністю.

Ідея про те, що атомна маса елемента є його основною властивістю в загальному вигляді, була висловлена ще до Д. І. Менделєєва. Проте тільки Менделєєв, вивчивши весь попередній теоретичний і емпіричний матеріал, визначив характер залежності властивостей елементів від атомної маси. Проаналізувавши цю залежність, він дійшов висновку, що “якщо всі елементи розмістити в порядку відповідно до значення їхньої атомної маси, то вийде періодичне повторення властивостей. Це виражається законом періодичності: властивості простих тіл, а також форми і властивості сполук елементів перебувають у періодичній залежності (або, на мові алгебри, утворюють періодичну функцію) від значення атомних мас елементів”*.

Під час аналізу змісту періодичного закону особливе значення має дослідження питання про те, як виявляється дія законів діалектики. Послідовно переходячи від одного елемента до іншого в порядку зростання атомної маси (або атомного номера), можна простежити зростання або послаблення суперечливих властивостей (наприклад, металевих і металоїдних) хімічних елементів. Ці суперечності розвиваються відповідно до закону переходу однієї якості в іншу при кількісних змінах. Зі збільшенням кількості елементарних частинок, що утворюють атом, його властивості якісно змінюються і періодично повторюються. Проте це повторення не є копіюванням, поверненням до пройденого етапу розвитку. Більш складні елементи тієї самої групи періодичної системи завжди виявляють такі якісні особливості, яких не було в простіших елементах. Наприклад, багато властивостей ауруму подібні до властивостей купруму. Аурум і купрум містяться в тій самій підгрупі 1-ї групи періодичної системи. Проте атоми ауруму більш складні, ніж атоми купруму. Вони мають свої якісні особливості, внаслідок чого золото і мідь мають різне практичне застосування.

Слід зазначити, що в основі періодичного закону лежить не лише уявлення про періодичну залежність властивостей елементів, а й уявлення про закономірний зв’язок між властивостями елементів у кожному періоді і в кожній групі періодичної системи, а також всередині цієї системи по діагональних напрямах. Саме цей закономірний зв’язок між кількісними і якісними характеристиками елементів, вперше відкритий і досліджений Д. І. Менделєєвим, дав змогу йому передбачити існування і властивості невідомих на той час хімічних елементів.

До відкриття періодичної системи було відомо і описано 54 елементи. Д. І. Менделєєв передбачив існування нових 12 елементів. Для трьох із них – скандію, галію і германію – він визначив заздалегідь усі найважливіші фізико-хімічні властивості.

Спираючись на періодичний закон, Д. І. Менделєєв виправив атомну масу деяких елементів. Так само були передбачені інертні гази. Згодом відкрили лантаноїди, гелій та аргон, актиноїди.

Теоретичні передбачення, які Д. І. Менделєєв зробив на основі періодичного закону, підтвердилися на практиці. Тим самим періодичний закон утвердився як об’єктивний закон природи. Сучасна атомна фізика не тільки не суперечить періодичній системі, а, навпаки, глибше розкрила її зміст, дала відповідь на ті запитання, які залишалися нез’ясованими. Всі елементи залишилися на тих самих місцях, де їх поставив Д. І. Менделєєв, а відкриті пізніше елементи розмістилися у відведених для них місцях у таблиці.

Науковий подвиг Д. І. Менделєєва полягав у тому, що він зробив із періодичного закону далекосяжні теоретичні передбачення. Вони дали ключ до дослідної перевірки закону, на багато років вперед показали шлях розвитку науки. Періодичний закон став одним із основних законів природознавства, які становлять фундамент сучасного фізичного вчення про будову матерії.

_____________________________________________________________

*Менделеев Д. И. Основы химии: В 2 т. – М.; Л.: Госхимиздат, 1947. – Т. 2. – С. 80-81.