Періодична система елементів

Після атомної реформи Каніццаро, коли були встановлені правильні (або близькі до них) атомні ваги елементів, відкрилась дорога до створення системи елементів. Найближче до цього в той період були хіміки Лотар Майер та Дмитро Менделєєв.Якщо не враховувати спроб Лавуазьє та його послідовників дати класифікацію елементів на підставі аналогії в їх хімічній поведінці, то перша така спроба належить Йогану Деберейнеру (1780-1849). Він був спочатку фабрикантом хімічних товарів, а потім професором хімії, фармації та технології в Ієні. Деберейнер відкрив каталітичні властивості Pt, уперше отримав фурфурол, роз'яснив утворення ацетатної кислоти при бродінні спиртових розчинів. Був другом Ґете.

Деберейнер помітив, що якщо згрупувати по 3 елементи-аналоги, то атомна вага середнього елемента = півсумі а.в. крайніх елементів.

S 32,1 СІ 35,5 Са 40,1

Se 79,2 Br 80 Sr 87,7

Те 127,5 І 126,8 Ва 134,4

Так виникли тріади Деберейнера - перша спроба класифікації елементів. Подібні спроби в 50-60 pp. XIX століття робили ще й інші вчені. З них варто згадати Александра де Шанкуртуа (1819-1886), який у творі "Земна спіраль" групував елементи в порядку зростання атомної ваги по спіралі. При цьому подібні елементи опинялись один під одним на одній утворюючій циліндра.

Майже одночасно Джон Ньюлендс (1838-98) склав ряд елементів за зростанням атомних ваг і помітив, що кожен восьмий повторює властивості першого ("закон октав").

Проте найближче до відкриття періодичної системи лементів був німецький хімік Лотар Майєр, професор хімії Тюбінґенського університету. Це був видатний хімік, він досліджував як неорганічні (хлориди йоду, Мо, Сг), так і органічні (насичені вуглеводні, металоорганічні) сполуки. Написав серію книг з хімії: "Сучасні теорії хімії та їх значення для хімічної статики" (1864), "Основи теоретичної хімії" (1890) та інші. 1864 року він публікує працю "Сучасні теорії в хімії", де дає прототип таблиці елементів, але розмістив там не всі елементи, а зробив це аж 1870 pоку, показавши, що періодичність властивостей є періодичною функцією їх атомних ваг. Оскільки тоді деякі атомні ваги були визначені помилково, у нього не вистачило сміливості (як це зробив пізніше Менделєєв), розставити ці елементи там, де було їх справжнє місце, відповідно поправивши числове значення атомної ваги.

Лише 1869 року з'явилася повна таблиця Д.І.Менделєєва (1834-1907). Він викладав хімію в Петербурзькому університеті. Був різностороннім ученим: досліджував фізичні константи сполук, створив гідратну теорію розчинів, написав "Основи хімії". Менделєєв створив свою систему, удосконаливши її (1870), ввівши поняття про групу, період. Для чіткої орієнтації в періодичній таблиці він застосував принцип утворення сполук з воднем або киснем − RH_X та RO_x. Менделєєв увів паристі і непаристі ряди, залишив порожні місця для невідкритих ще елементів. При цьому обчислив (як середнє арифметичне властивостей 4-х сусідніх елементів) їх очікувані атомні ваги і деякі інші характеристики. І ці передбачення повністю підтвердились. Згодом були відкриті Sc = Екабор за Менделєєвим (Нільсон, 1879), Ga (Лекок де Буабадран, 1875), EкaSi = Ge (Вінклер, 1886).

Видозмінені таблиці почали виникати в 70-х, 80-х pp. Справа у тому, що таблиця не була зовсім однозначною (і залишається такою і досі). Неясно було, де розташувати водень. До першої групи потрапили Cu, Ag, Au, які давали вищі валентні стани, ніж одиниця. Далі труднощі виникали з розташуванням рідкісно-земельними елементами РЗЕ), яких тоді було відомо вже шість. Менделєєв розмістив їх у таблиці досить довільно. До 1907 року були відкриті всі РЗЕ (крім Рm), але незрозуміло було, як їх розташувати. Як відомо, це з‘ясувалося лише після створення теорії будови атома (Бор, Зоммерфельд, 1920-1925).

До труднощів системи додалося ще й відкриття благородних газів (інертних елементів) − Рамзай (1894-1898 pp.). Він використав спостереження лорда Роберта Релея (сина знаменитого фізика Джона Релея) про різну густину азоту, отриманого з повітря (1,257 г/л) і з розкладу хімічних сполук Нітрогену (1,251 г/л). Релей опублікував це спостереження, на що звернув увагу Рамзай. Так були послідовно відкриті (дослідженням залишків зрідженого повітря): Аr (Рамзай, 1894); Ne, Kr, Хе (Рамзай і Трейверс, 1898), Не (Рамзай, з уранової руди, після 1868 р., коли Жанссен відкрив його спектрально на сонці).

Ці елементи теж потрібно було розташувати в таблиці − виділили нульову (восьму) групу. Це запропонував чеський учений Богуслав Браунер (1902).

Нарешті, 1895 року було відкрито явище радіоактивності (Анрі Беккерель), а потім подружжя П ‘ єр та Марія Склодовська-Кюрі відкрили радій, полоній та інші радіоактивні елементи. Це стало найбільш революційним відкриттям в галузі хімії нової епохи, бо воно не тільки перевернуло застаріле вчення про незнищуваність атомів елементів, але й дало поштовх новій галузі науки - атомній фізиці.

Одним із результатів створення періодичної системи було повернення до гіпотези Праута про те, що всі атоми складаються з атомів водню. 1888 року Уільям Крукс висловив припущення, що всі елементи виникли з первинної матерії ("протилу") шляхом її більшого або меншого ущільнення. Це значною (але не повною) мірою підтвердилось після з’ясування будови атомів (Бор, Зоммерфельд).

Відкриття і становлення періодичного закону означало ще один переломний (після атомної теорії Дальтона - Авогадро - Каніццаро) етап в становленні хімії як науки. Більше того, періодичний закон є одним з фундаментальних законів природи, поряд з законом тяжіння, законом збереження матерії. Відтепер хімія мала міцний фундамент для подальшого розвитку і розквіту.

Дата добавления: 2013-12-14