Периодическая система элементов Менделеева.

План: 1. Открытие закона 2. Структура таблицы 3. Формулировка закона 4. Значение закона

I. Предпосылки открытия периодического закона.

Попытки классификации химических элементов.

Периодический закон был открыт (сформулирован) в 1869 году Д.И. Менделеевым. К тому времени было уже известно более 60-ти химических элементов. По мере открытия новых элементов подтверждалась мысль о том, что многообразие ок- ружающего мира обусловлено различными качественными и количественными сочетаниями химических элементов. Впол- не закономерными были попытки исследователей выявить вза- имосвязь между химическими элементами как с качественной, так и с количественной стороны.

По мере накопления фактов об элементах возникла необхо- димость в их классификации. Вначале ученые пытались все хи- мические элементы разделить на две группы – металлы и неме- таллы (А.Лавуазье, Й.Я. Берцелиус). При изучении важнейших классов неорганических соединений выяснилось, что типич- ные металлы отличаются от типичных неметаллов не только по физическим, но и по химическим свойствам. Типичные ме- таллы, как например кальций Ca, образуют основные оксиды, которым соответствуют основания:

2Ca + O2 → 2CaO

металл основной оксид (кальций) (оксид кальция)

CaO + H2O → Ca(OH)2

основной оксид основание

Неметаллы, например сера S, образуют кислотные оксиды, которым соответствуют кислоты:

2S + 3O2 → 2SO3

неметалл (сера) — кислотный оксид (оксид серы) SO3 + H2O → H2SO4

кислотный оксид — кислота (серная)

Металлы, как правило, реагируют с кислотами, замещая в них атомы водорода H, с образованием солей. Для неметаллов реакция с кислотами нехарактерна.

Позже выяснилось, что классификация химических эле- ментов на металлы и неметаллы является неполной. Так как, существуют химические элементы, которые проявляют двойс- твенную природу. Оксиды и гидроксиды этих элементов спо- собны реагировать и с кислотами и со щелочами (такие оксиды и гидроксиды называются амфотерными)

В 1817 году немецкий химик И.В. Деберейнер на основе сходс- тва некоторых элементов расположил их отдельными триадами (Li, Na, K и Ca, Sr, Ba). При этом он впервые обнаружил, что атом- ная масса среднего элемента равна среднеарифметической сумме атомных масс крайних. Эта работа была одной из первых по сис- тематизации элементов в зависимости от атомной массы, при- знанной основной количественной характеристикой элемента.

Предшественники Д.И. Менделеева обнаружили группы элементов, сходных по химическим свойствам, причем разни- ца между атомными массами родственных элементов в группе равна некоторой постоянной величине.

Однако эти авторы не пошли дальше установления частных закономерностей внутри групп. В одних случаях различные естественные группы сопоставлялись чисто эмпирически, в рамках единой таблицы, а в других делались попытки поиска конкретных закономерностей.

Работы предшественников подготовили почву для откры- тия Д.И. Менделеева.

II . Открытие периодического закона Д .И . Менделеевым, составление системы .

Как и предшественники, Д.И. Менделеев в качестве основ- ной характеристики, однозначно определяющей химический элемент, выбрал атомную массу. Однако, Д.И. Менделеев искал закономерности в изменении атомных масс не только химичес- ки сходных элементов внутри одной естественной группы, но и между несходными элементами. Сопоставив крайне противо- положные в химическом отношении, но близкие по величине атомной массы элементы таких групп, как щелочные металлы и галогены, и написав первые под вторыми, Д.И. Менделеев рас- положил под и над ними другие группы сходных элементов в порядке изменения их атомных масс. Оказалось, что элементы этих естественных групп образуют общий закономерный ряд, причем химические свойства элементов периодически повто- ряются. При этом обнаружилось, что распределение элементов по величине их атомной массы не только не противоречит их сходству, а наоборот, прямо на него указывает.

1 марта (18 февраля по старому стилю) 1869 года Д.И. Менде- леев разослал химикам набросок периодической системы хи- мических элементов под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Эта дата считается датой построения периодической системы эле- ментов.

При изучении свойств химических элементов Д.И. Менделе- ев уделял особое внимание характеру изменения этих свойств у элементов аналогов и сходных соединений, которые вели к количественной оценке изучаемых явлений.

К таким свойствам относились атомная масса, кристалличес- кая форма, плотность, атомный объем и форма соединений. Первый вариант системы элементов позволил Д.И.Менделееву сделать основные выводы из нее:

1) свойства элементов, расположенных в соответствии с ве- личиной атомной массы, изменяются периодически;

2) величина атомной массы определяет характер элемента;

3) элементы с малыми атомными массами типические, они наиболее распространены в природе, свойства их выражены резко;

4) можно ожидать открытия еще многих неизвестных про- стых тел (элементов);

5) можно иногда уточнять атомные массы элементов, на ос- нове их аналогов;

6) по величине массы атомов могут быть найдены аналоги элементов. На основании этих выводов и сформулирован закон.