19 amžiaus pirmoje pusėje buvo įvairių bandymų sisteminti elementus ir sujungti metalus periodinėje sistemoje. Būtent šiuo istoriniu laikotarpiu atsirado toks tyrimo metodas kaip cheminė analizė.
Iš periodinės elementų lentelės atradimo istorijos
Naudodami panašią specifinių cheminių savybių nustatymo metodiką, to meto mokslininkai bandė sujungti elementus į grupes, vadovaudamiesi jų kiekybinėmis savybėmis, taip pat atominiu svoriu.
Atominio svorio naudojimas
Taigi, I. V. Dubereineris 1817 m. nustatė, kad stroncio atominė masė panaši į bario ir kalcio. Jam taip pat pavyko išsiaiškinti, kad tarp bario, stroncio ir kalcio savybių yra gana daug bendro. Remdamasis šiais stebėjimais, garsusis chemikas sudarė vadinamąją elementų triadą. Kitos medžiagos buvo sujungtos į panašias grupes:
- siera, selenas, telūras;
- chloras, bromas, jodas;
- litis, natris, kalis.
Klasifikavimas pagal chemines savybes
L. Gmelinas 1843 m. pasiūlė lentelę, kurioje jis išdėstė panašiąelementai griežta tvarka pagal jų chemines savybes. Azotą, vandenilį, deguonį jis laikė pagrindiniais elementais, šis chemikas padėjo juos už stalo.
Po deguonies jis padėjo elementų tetradas (po 4 ženklus) ir pentadus (po 5 ženklus). Periodinėje sistemoje metalai buvo išdėstyti pagal Berzelio terminologiją. Kaip sugalvojo Gmelinas, visi elementai buvo nustatyti mažinant elektronegatyvumo savybes kiekviename periodinės sistemos pogrupyje.
Sujungti elementus vertikaliai
Aleksandras Emilis de Chancourtois 1863 m. sudėjo visus elementus didėjančiu atominiu svoriu ant cilindro, padalindamas jį į kelias vertikalias juosteles. Dėl šio padalijimo vertikaliose vietose yra elementai su panašiomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis.
Oktavų dėsnis
D. 1864 m. Newlands atrado gana įdomų modelį. Kai cheminiai elementai yra išdėstyti didėjančia jų atominio svorio tvarka, kas aštuntas elementas turi panašumų su pirmuoju. Newlandsas panašų faktą pavadino oktavų (aštuonių natų) dėsniu.
Jo periodinė sistema buvo labai savavališka, todėl pastabaus mokslininko idėja buvo pavadinta „oktavos“versija, susiejant ją su muzika. Būtent „Newlands“versija buvo arčiausiai šiuolaikinės PS struktūros. Tačiau pagal minėtą oktavų dėsnį tik 17 elementų išlaikė savo periodines savybes, o kiti ženklai tokio dėsningumo nepasižymėjo.
Odling lentelės
U. Odlingas vienu metu pristatė kelis elementų lentelių variantus. Pirmajameversija, sukurta 1857 m., pasiūlė jas suskirstyti į 9 grupes. 1861 m. chemikas šiek tiek pakoregavo pradinę lentelės versiją, sugrupuodamas ženklus su panašiomis cheminėmis savybėmis.
Odlingo lentelės variantas, pasiūlytas 1868 m., numatė 45 elementų išdėstymą didėjančiais atominiais svoriais. Beje, būtent ši lentelė vėliau tapo D. I. Mendelejevo periodinės sistemos prototipu.
Valencijos skyrius
L. Meyeris 1864 m. pasiūlė lentelę, kurioje buvo 44 elementai. Jie buvo sudėti į 6 stulpelius pagal vandenilio valentingumą. Stalas turėjo dvi dalis iš karto. Pagrindinė vienijo šešias grupes, apėmė 28 ženklus didėjančiais atominiais svoriais. Jo struktūroje pentadai ir tetradai buvo matyti iš ženklų, panašių į chemines savybes. Meyeris įdėjo likusius elementus į antrąją lentelę.
D. I. Mendelejevo indėlis kuriant elementų lentelę
Šiuolaikinė periodinė D. I. Mendelejevo elementų sistema atsirado remiantis Mayerio lentelėmis, sudarytomis 1869 m. Antrajame variante Mayeris suskirstė ženklus į 16 grupių, elementus sudėliojo į pentadus ir tetradas, atsižvelgdamas į žinomas chemines savybes. Ir vietoj valentingumo jis naudojo paprastą grupių numeraciją. Jame nebuvo boro, torio, vandenilio, niobio, urano.
Periodinės sistemos struktūra tokia forma, kokia pateikiama šiuolaikiniuose leidimuose, atsirado ne iš karto. Galima atskirtitrys pagrindiniai periodinės sistemos kūrimo etapai:
- Pirmoji lentelės versija buvo pateikta ant statybinių blokų. Buvo atsektas periodiškas elementų savybių ir jų atominių svorių verčių ryšio pobūdis. Mendelejevas pasiūlė šią ženklų klasifikacijos versiją 1868–1869 m.
- Mokslininkas atsisako pirminės sistemos, nes ji neatspindėjo kriterijų, pagal kuriuos elementai pateks į tam tikrą stulpelį. Jis siūlo dėti ženklus pagal cheminių savybių panašumą (1869 m. vasario mėn.)
- 1870 m. Dmitrijus Mendelejevas mokslo pasauliui pristatė modernią periodinę elementų sistemą.
Rusijos chemiko versija atsižvelgė ir į metalų padėtį periodinėje sistemoje, ir į nemetalų savybes. Per tuos metus, kurie praėjo nuo pirmojo Mendelejevo genialaus išradimo leidimo, lentelė nepatyrė jokių esminių pakeitimų. O tose vietose, kurios liko tuščios Dmitrijaus Ivanovičiaus laikais, atsirado naujų elementų, atrastų po jo mirties.
Periodinės lentelės ypatybės
Kodėl manoma, kad aprašyta sistema yra periodinė? Taip yra dėl lentelės struktūros.
Iš viso jame yra 8 grupės, kurių kiekviena turi du pogrupius: pagrindinį (pagrindinį) ir antrinį. Pasirodo, iš viso yra 16 pogrupių. Jie išsidėstę vertikaliai, tai yra iš viršaus į apačią.
Be to, lentelėje taip pat yra horizontalių eilučių, vadinamų taškais. Jie taip pat turi savopapildomas skirstymas į mažus ir didelius. Periodinės sistemos charakteristika reiškia, kad reikia atsižvelgti į elemento vietą: jo grupę, pogrupį ir periodą.
Kaip keičiasi savybės pagrindiniuose pogrupiuose
Visi pagrindiniai periodinės lentelės pogrupiai prasideda antrojo laikotarpio elementais. Tam pačiam pagrindiniam pogrupiui priklausančių ženklų išorinių elektronų skaičius yra toks pat, tačiau atstumas tarp paskutinių elektronų ir teigiamo branduolio skiriasi.
Be to, jose iš viršaus padidėja elemento atominė masė (santykinė atominė masė). Būtent šis rodiklis yra lemiamas veiksnys nustatant pagrindinių pogrupių savybių pokyčių modelius.
Kadangi spindulys (atstumas tarp teigiamo branduolio ir išorinių neigiamų elektronų) pagrindiniame pogrupyje didėja, nemetalinės savybės (gebėjimas priimti elektronus cheminių virsmų metu) mažėja. Kalbant apie metalo savybių pasikeitimą (elektronų dovanojimą kitiems atomams), jis padidės.
Naudodami periodinę sistemą galite palyginti skirtingų to paties pagrindinio pogrupio atstovų savybes. Tuo metu, kai Mendelejevas kūrė periodinę sistemą, informacijos apie materijos sandarą dar nebuvo. Stebina tai, kad po to, kai atsirado atomo sandaros teorija, studijuojama švietimo mokyklose ir specializuotuose chemijos universitetuose ir šiuo metu, ji patvirtino Mendelejevo hipotezę ir nepaneigė jo prielaidų apie atomų išsidėstymą lentelės viduje.
Elektronegatyvumaspagrindiniai pogrupiai mažėja iki apačios, tai yra, kuo žemiau elementas yra grupėje, tuo mažesnė bus jo galimybė prijungti atomus.
Šoninių pogrupių atomų savybių keitimas
Kadangi Mendelejevo sistema yra periodinė, savybių pasikeitimas tokiuose pogrupiuose vyksta atvirkštine tvarka. Tokie pogrupiai apima elementus, pradedant nuo 4 periodo (d ir f šeimų atstovai). Į apačią šiuose pogrupiuose metalo savybės mažėja, tačiau išorinių elektronų skaičius yra vienodas visiems vieno pogrupio atstovams.
Taškų struktūros ypatumai PS
Kiekvienas naujas laikotarpis, išskyrus pirmąjį, rusų chemiko lentelėje prasideda aktyviu šarminiu metalu. Kitas yra amfoteriniai metalai, kurie cheminių transformacijų metu pasižymi dvejopomis savybėmis. Tada yra keletas nemetalinių savybių turinčių elementų. Laikotarpis baigiasi inertinėmis dujomis (nemetalinėmis, praktiškomis, neturinčiomis cheminio aktyvumo).
Atsižvelgiant į tai, kad sistema yra periodinė, veiklos periodais keičiasi. Iš kairės į dešinę mažės redukcinis aktyvumas (metalinės savybės), padidės oksidacinis aktyvumas (nemetalinės savybės). Taigi ryškiausi metalai šiuo laikotarpiu yra kairėje, o nemetalai – dešinėje.
Dideliais laikotarpiais, susidedančiais iš dviejų eilučių (4-7), atsiranda ir periodinis simbolis, tačiau dėl d arba f šeimos atstovų eilėje metalinių elementų yra daug daugiau.
Pagrindinių pogrupių pavadinimai
Dalis periodinėje lentelėje esančių elementų grupių gavo savo pavadinimus. Pirmosios pogrupio A grupės atstovai vadinami šarminiais metalais. Šį pavadinimą metalai gavo dėl savo aktyvumo su vandeniu, dėl kurio susidaro šarminiai šarmai.
Antras A grupės pogrupis laikomas šarminių žemių metalais. Sąveikaujant su vandeniu tokie metalai formuoja oksidus, kažkada jie buvo vadinami žemėmis. Būtent nuo to laiko panašus pavadinimas buvo priskirtas ir šio pogrupio atstovams.
Deguonies pogrupio nemetalai vadinami chalkogenais, o 7 A grupės atstovai – halogenais. 8 Pogrupis vadinamas inertinėmis dujomis dėl minimalaus cheminio aktyvumo.
PS mokyklos kurse
Mokslinukams dažniausiai siūlomas periodinės lentelės variantas, kuriame, be grupių, pogrupių, periodų, nurodomos ir didesnių lakiųjų junginių bei aukštesnių oksidų formulės. Toks triukas leidžia mokiniams lavinti aukštesnių oksidų sudarymo įgūdžius. Pakanka vietoj elemento pakeisti pogrupio atstovo ženklą, kad gautume galutinį didžiausią oksidą.
Jei atidžiai pažvelgsite į bendrą lakiųjų vandenilio junginių išvaizdą, pamatysite, kad jie būdingi tik nemetalams. 1–3 grupėse yra brūkšnelių, nes metalai yra tipiški šių grupių atstovai.
Be to, kai kuriuose mokykliniuose chemijos vadovėliuose kiekvienas ženklas rodo elektronų pasiskirstymąenergijos lygiai. Mendelejevo darbo laikotarpiu šios informacijos nebuvo, panašūs moksliniai faktai pasirodė daug vėliau.
Taip pat galite pamatyti išorinio elektroninio nivelyro formulę, pagal kurią nesunku atspėti, kuriai šeimai šis elementas priklauso. Tokie patarimai egzaminų sesijose nepriimtini, todėl 9 ir 11 klasių abiturientams, nusprendusiems pademonstruoti savo chemijos žinias OGE arba Vieningame valstybiniame egzamine, pateikiamos klasikinės nespalvotos periodinių lentelių versijos, kuriose nėra papildomos informacijos apie atomo struktūra, aukštesnių oksidų formulės, lakiųjų vandenilio junginių sudėtis.
Toks sprendimas yra gana logiškas ir suprantamas, nes tiems moksleiviams, kurie nusprendė sekti Mendelejevo ir Lomonosovo pėdomis, naudotis klasikine sistemos versija nebus sunku, jiems tiesiog nereikia raginimų.
Tolimesnėje atominės ir molekulinės teorijos raidoje svarbiausią vaidmenį suvaidino periodinis dėsnis ir D. I. Mendelejevo sistema. Sukūrę sistemą, mokslininkai pradėjo daugiau dėmesio skirti elemento sudėties tyrimui. Lentelė padėjo paaiškinti tam tikrą informaciją apie paprastas medžiagas, taip pat apie elementų, kuriuos jos sudaro, pobūdį ir savybes.
Mendelejevas pats manė, kad greitai bus atrasti nauji elementai, ir numatė metalų padėtį periodinėje sistemoje. Būtent po pastarojo pasirodymo chemijoje prasidėjo nauja era. Be to, buvo pradėta rimta pradžia daugelio susijusių mokslų, susijusių su atomo sandara ir, formavimuisielementų transformacijos.
