Периодический закон и периодическая система химических элементов д.и. менделеева

ИСТОРИЯ СИСТЕМАТИЗАЦИИ

ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Немецкий химик И.В. Дёберейнер (1829) опубликовал таблицу, в которой разделил в группы по три химических элемента. Объединялись элементы со сходными свойствами образуемых ими веществ – триады Дёберейнера. Пример триад: Li, Nа, К; С1, Вr, I.

Американский химик Д.А.Р.Ньюлендс (1863) расположил химические элементы в порядке возрастания их атомных масс и обнаружил сходство между каждым восьмым по счёту элементом, начиная с любого, подобно строению музыкальной октавы, состоящей из восьми звуков (закон октав Ньюлендса).Однако учёному не удалось удовлетворительно объяснить найденную закономерность.

Немецкий химик Ю.Л.Мейер (1864) расположил химические элементы в порядке увеличения их атомных масс в виде таблицы, в которую поместил 27 элементов (меньше половины известных в то время); расположение других элементов было неясным.

Д.И. Менделеев [9](1869) открыл Периодический закон: «…Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от их атомного веса ».

До Менделеева исследователи преследовали только классифи-кационные цели и не шли дальше объединения отдельных химических элементов в группы на основании сходства их химических свойств. При этом каждый новый элемент рассматривался как нечто обособленное, не состоящее в связи с другими элементами. Менделеев был убеждён, что между всеми химическими элементами должна существовать закономерная связь, объединяющая их в единое целое, и пришёл к заключению, что в основу систематики элементов должен быть положен их относительный атомный вес.Расположив все элементы в порядке возрастающих атомных весов (масс), Менделеев обнаружил, что сходные в химическом отношении элементы встречаются через определённые интервалы, соответственно, в ряду элементов многие их свойства периодически повторяются.

Систему классификации химических элементов Менделеев выразил в виде периодической системы в форме таблицы.Ко времени открытия периодического закона было известно 63 химических элемента, описаны состав и свойства многих их соединений.

Периодическая таблица является графическим изображением периодической системы. Периодическая система едина, а её табличное выражение может иметь различные формы (см. приложение, табл. 1 и 2).

ОСНОВНАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ

ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА

Рассмотрим подряд по возрастающей относительной атомной массе первые 20 химических элементов, начиная с лития (пропустим водород и гелий).

Литий– активный металл, энергично разлагающий воду с образованием щёлочи.

Бериллий– тоже металл, но менее активный, медленно разлагающий воду при обычной температуре.

Бор – трёхвалентный элемент со слабо выраженными неметаллическими свойствами, проявляющий, однако, некоторые свойства металла.

Углерод– четырёхвалентный неметалл.

Азот– элемент с довольно резко выраженными свойствами неметалла.

Кислород– типичный неметалл.

Фтор– самый активный из неметаллов, принадлежащий к группе галогенов.

Таким образом, металлические свойства, ярко выраженные у лития, постепенно ослабевают при переходе от одного химического элемента к другому, уступая место неметаллическим свойствам, которые наиболее сильно проявляются у фтора. В то же время по мере увеличения относительной атомной массы степень окисления атомов элементов, начиная с лития, увеличивается на единицу для каждого следующего элемента до азота. Исключение из этой закономерности представляет атом фтора, степень окисления которого равна минус единице, а валентность – единице, и атом азота, степень окисления которого равна плюс пяти, а валентность не превышает четырёх, что связано с особенностями строения этих атомов.

Если бы изменение свойств и дальше происходило также, то после фтора следовал бы химический элемент с ещё более ярко выраженными неметаллическими свойствами. В действительности же следующий за фтором элемент неон представляет собой благородный (инертный) газ, не соединяющийся с атомами других элементов, то есть не проявляющий ни металлических, ни неметаллических свойств.

За неоном идёт натрий – металл, похожий на литий. За натрием следует магний – аналог бериллия,потом алюминий,хотя и металл, но также, как бор, обнаруживающий некоторые неметаллические свойства. После него идут кремний – четырёхвалентный неметалл, во многих отношениях сходный с углеродом; пятивалентный фосфор,по химическим свойствам похожий на азот; сера – элемент с резко выраженными неметаллическими свойствами; хлор– очень энергичный неметалл, принадлежащий к той же группе галогенов, что и фтор, и, наконец, опять благородный газ аргон.

Если проследить изменение свойств остальных химических элементов, то окажется, что оно происходит в таком же порядке, как и у первых шестнадцати (не считая водорода и гелия) элементов: за аргономопять идёт калий, затем металл кальций, сходный с магнием, и т. д.

Таким образом, изменение свойств химических элементов по мере возрастания их относительной атомной массы не совершается непрерывно, а имеет периодический характер. Через определённое число происходит как бы возврат элементов к исходным свойствам, после чего в определённой мере вновь повторяются свойства предыдущих элементов в той же последовательности, но с некоторыми качественными и количественными отличиями.