Головна ⇒ 📌Довідник з хімії ⇒ Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону

Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону

ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 2. ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА І БУДОВА АТОМІВ

§ 2.1. Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону

Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону і побудова ним періодичної системи елементів – це результат його тривалої й напруженої наукової роботи. Періодичний закон і періодична система елементів – значне досягнення хімічної науки, основа сучасної хімії.

За головну характеристику атома під час побудови періодичної

системи було взято його атомну масу. У своїй праці “Основи хімії” Д. І. Менделєєв писав: “Маса речовини є саме такою властивістю її, від якої повинні залежати всі інші властивості… Тому ближче або природніше шукати залежність між властивостями і подібністю елементів, з одного боку, і атомними їх вагами (масами) – з іншого” .

Попередники Д. І. Менделєєва (Й. Деберейнер, Д. Ньюлендс, Лотар Майєр та інші) порівнювали між собою тільки подібні елементи, а тому і не змогли відкрити періодичний закон. На відміну від них Д. І. Менделєєв виявив періодичну зміну властивостей елементів залежно від зміни значень

їх атомних мас, порівнюючи між собою несхожі природні групи елементів. На той час були відомі такі групи елементів, як, наприклад, галогени, лужні та лужноземельні метали. Д. І. Менделєєв виписав і зіставив елементи цих груп, розмістивши їх у порядку зростання значень атомної маси:

“У цих трьох групах видно суть справи, – писав Д. І. Менделєєв. – Галогени мають меншу атомну вагу (маcу), ніж лужні метали, а останні – меншу, ніж лужноземельні”. Отже, в безперервному ряду елементів, розміщених у порядку зростання атомної маси, слідом за флуором мають стояти натрій і магній, за хлором – калій і кальцій, за бором – рубідій і стронцій, за йодом – цезій і барій. Безперервний ряд елементів можна зобразити так:

…F, Na, Mg, …Cl, К, Са, … Br, Rb, Sr, … l, Cs, Ba

19 23 24 35,5 39 40 80 85 87 127 133 137

Звідси видно, що різка зміна властивостей під час переходу від галогену до лужного металу і зменшення основних властивостей під час переходу від лужного металу до лужноземельного періодично повторюється, “якщо ці елементи розмістити в порядку за величиною їх атомної ваги” . Ця періодична зміна властивостей елементів виявляється незалежно від того, скількох елементів немає в ряду між магнієм і хлором, кальцієм і бромом, стронцієм і йодом.

З’ясувалося, що і форми сполук елементів також періодично повторюються. Наприклад, оксид літію має вигляд Li2O. Аналогічну форму оксиду мають елементи, що повторюють властивості літію: натрій, калій, рубідій, цезій – Na2O, К2О, Rb2O, Cs2O.

Усе це дало змогу Д. І. Менделєєву відкритий ним закон назвати “законом періодичності” і сформулювати його так: “Властивості простих тіл, а також форми і властивості сполук елементів перебувають у періодичній залежності (або, висловлюючись алгебраїчно, утворюють періодичну функцію) від величини атомних ваг елементів. Відповідно до цього закону і складена періодична система елементів”1, яка об’єктивно відбиває періодичний закон. Весь ряд елементів, розміщених у порядку зростання атомних мас, Д. І. Менделєєв розділяє на періоди. Всередині кожного періоду закономірно змінюються властивості елементів (наприклад, від лужного металу до галогену). Розміщуючи періоди так, щоб виділити подібні елементи, Д. І, Менделєєв створив періодичну систему хімічних елементів. При цьому в кількох елементів було виправлено атомні маси, а для 29 ще не відкритих елементів залишено порожні місця (прочерки).

1 Менделеев Д. И. Основы химии. – Т. II. – С. 80-81.

2Склад “ека” означає “один”, тут у значенні “перший аналог”.

Періодична система елементів є графічним (табличним) зображенням періодичного закону.

Дата відкриття закону і створення першого варіанта періодичної системи – 1 березня 1869 р. Над удосконаленням періодичної системи елементів Д. І. Менделєєв працював до кінця життя. На основі періодичного закону і періодичної системи Д. І. Менделєєв дійшов висновку про існування нових, не відкритих ще на той час елементів; властивості трьох з них він детально описав і дав їм умовні назви – екабор, екаалюміній і екасиліцій. Властивості кожного елемента Д. І. Менделєєв визначив, виходячи із властивостей атомоаналогів. Так він називав елементи, що оточують даний елемент у періодичній системі. Атомна маса елемента, наприклад магнію, обчислювалась як середнє арифметичне атомних мас атомоаналогів, тобто

Такими простими прийомами користувався Д. І. Менделєєв для визначення ряду фізичних властивостей передбачених елементів.

Передбачення Д. І. Менделєєва блискуче підтвердилися. Всі три елементи були ще за життя Д. І. Менделєєва відкриті, а передбачені властивості їх точно збіглися з властивостями, визначеними експериментально. Це зумовило загальне визнання періодичного закону.

“Описано було мною три елементи, – писав Д. І. Менделєєв в “Основах хімії”, – екабор, екаалюміній і екасиліцій, і не минуло двадцяти років, як я вже мав величезну радість бачити всі три відкритими і названими від тих трьох країн, де знайдено рідкісні мінерали, що їх містять, і де їх відкрито: галій, скандій та германій”.

Галій відкрив Лекок де Буабодран у 1875 p., скандій – Л. Ф. Нільсон у 1879 р. і германій – К. А. Вінклер у 1886 р. У 1883 р. чеський учений Б. Ф. Браунер довів, що атомна маса телуру дорівнює не 128, а 125, як випливає із закону періодичності. Цих учених Д. І. Менделєєв вважав “справжніми стверджувачами періодичного закону”.

1 Мєнделеев Д. И. Основы химии. – Т. II. – С. 389-390.