Периодический закон Д. И. Менделеева

Одним из фундаментальных законов природы является Периодический закон, который был открыт Д. И. Менделеевым в 1869 г. Этот закон явился обобщением сведений об элементах, известных в то время. Ко времени открытия периодического закона было известно 63 элемента, определены их атомные веса, изучены свойства.

Попытки классифицировать химические элементы имело место и до Менделеева. Предшественники Менделеева, замечая сходства некоторых элементов, объединили их в отдельные группы, выделяя, например триадыэлементов (И. Деберейнер). Впервые мысль о периодичности свойств элементов высказал в 1862 г. Бегье де Шанкуртуа, а сходство между каждым 8-м элементом обнаружил в 1866 г. Ньюлендс, который назвал свою закономерность законом октав. Однако ему не удалось объяснить найденную закономерность, а в его таблице не нашлось места новым элементам, а в некоторые вертикальные столбцы попались элементы, различающиеся по свойствам.

Созданный Менделеевым закон и периодическая система были лишены этих недостатков. Расположив элементы по возрастанию атомных весов, Менделеев установил периодичность в изменении свойств элементов и сформулировал закон:

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов.

Предложенная Менделеевым периодическая система элементов имела четкую структуру в виде групп и периодов (рядов). В этой структуре нашлось место не только для всех известных в то время элементов, но были оставлены пустые места для еще не открытых элементов.

Выдающимся достижением Д.И. Менделеева является то, что он не только классифицировал уже открытые элементы, но предсказал существование неизвестных в то время элементов и охарактеризовал их ожидаемые свойства. Используя свою систему, Менделеев предсказал в 1871 г. существование трех неизвестных элементов: экабора (Sс), экаалюминия (Ga) и экасилиция (Ge). Первым был открыт галлийв 1875 г. Лекоком де Буабодреном, который обнаружил этот элемент в минерале сералерите ZnS, а затем выделил его в виде металла. Свойства галлия оказались тождественными свойствами неизвестного экаалюминия, предсказанными Менделеевым. В 1879 г. Л. Нильсоном в Швейцарии был выделен из некоторых минералов триоксид дииттербия и оксид нового элемента, названного им скандием. Этот элемент по своим свойствам, атомной массе соответствовал экабору.

В 1886 г. в Германии Винклер обнаружил в редком минерале аргиродите новый элемент германий,свойства которого совпали со свойствами экасилиция.

Открытие этих элементов было величайшим триумфом периодического закона.

Со временем изменилась формулировка этого закона, но при этом оно не изменила его содержание. Это изменение было обусловлено открытием в 1915 г. закона Мозли. При исследовании рентгеновских лучей, испускаемых антикатодами, сделанными из различных материалов, наблюдается подобие спектров испускания этих металлов. Чем больше атомный вес металла, из которого сделан антикатод, тем больше длина волны таких полос испускания. Мозли установил простое соотношение между длиной волны и атомными номерами элементов: = aZ + в, где Z - атомный номер элемента, соответствующий заряду ядра; а и в – постоянные; - длина волны. Открытие этого закона позволило утвердить фундаментальное значение атомного номера и соответственно заряда элемента. При классификации элементов существенным фактором должен быть не атомный вес, а заряд ядра. Поэтому современная формулировка периодического закона следующая: свойства простых веществ, а также форма и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.