Реферати українською » Химия » Історія відкриття і підтвердження періодичного закону Д.І. Менделєєва


Реферат Історія відкриття і підтвердження періодичного закону Д.І. Менделєєва

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>Реферат

Тема:

«Історія відкриття і підтвердження періодичного закону Д.І. Менделєєва»

.

Санкт-Петербург 2007


Запровадження

Періодичний закон Д.І. Менделєєва – це фундаментальний закон, який встановлює періодичне зміна властивостей хімічних елементів залежно від підвищення зарядів ядер їх атомів. Відкритий Д.І. Менделєєвим у лютому 1869 р. У разі зіставлення властивостей всіх відомих у той час елементів і величин їх атомних мас (терезів). Термін «періодичний закон» Менделєєв запустив у вжиток у листопаді 1870, а жовтні 1871 дав остаточну формулюванняПериодического закону: «…властивості елементів, тож і властивості утворених ними прості і складні тіл, перебувають у періодичної залежність від їх атомної ваги». Графічним (>табличним) вираженням періодичного закону України є розроблена Менделєєвим періодична система елементів.


1. Спроби інших учених вивести періодичний закон

Періодична система, чи періодична класифікація, елементів мала величезне значення розвитку неорганічної хімії у другій половині ХІХ ст. Це значення нині колосально, оскільки саму систему внаслідок вивчення проблем будівлі речовини поступово придбала такий рівень раціональності, яких неможливий було досягти, знаючи лише атомні ваги. Перехід від емпіричну закономірності до Закону становить кінцевої мети будь-якої наукової теорії.

Пошуки основи природною класифікації хімічних елементів та його систематизації почалися набагато раніше відкриттяПериодического закону. Труднощі, із якими зіштовхувалися натуралісти, які першими працювали у цій галузі, були викликані недостатністю експериментальних даних: на початку ХІХ ст. число відомих хімічних елементів було ще занадто невелика, а прийняті значення атомних мас багатьох елементів неточні.

За винятком спроб Лавуазьє та її школи дати класифікацію елементів з урахуванням критерію аналогій у хімічному поведінці, перша спроба періодичної класифікації елементів належитьДеберейнеру.

>ТриадиДеберейнера і перші системи елементів

У 1829 р. німецький хімік І.Деберейнер спробував систематизації елементів. Він зазначив, деякі подібні за своїми властивостями елементи можна поєднати по три десятки в групи, що він назвав тріадами:Li–Na–K;Ca–Sr–Ba;S–Se–Te;P–As–Sb;Cl–Br–I.

Сутність запропонованого закону тріадДеберейнера зводилася до того, що атомна маса середнього елемента тріади була близькою дополусумме (середньому арифметичному) атомних мас двох крайніх елементів тріади. Хоча розбити всі відомі елементи на тріадиДеберейнеру, природно, зірвалася, закон тріад явно символізував наявність взаємозв'язку між атомної масою і властивостями елементів та їхніх з'єднань. Усі подальші спроби систематизації грунтувалися на розміщення елементів відповідно до їх атомними масами.

ІдеїДеберейнера розвинулися Л.Гмелиним, який довів, що взаємозв'язок між властивостями елементів та його атомними масами виявляється значно складнішим, ніж тріади. У 1843 р.Гмелин опублікував таблицю, у якій хімічно подібні елементи були за групами гаразд зростання з'єднувальних (еквівалентних) терезів. Елементи становили тріади, і навітьтетради іпентади (групи з чотирьох і п'яти елементів), причомуелектроотрицательность елементів в таблиці плавно змінювалися згори донизу.

У 1850-х рр. М. фонПеттенкофер і Ж. Дюма запропонували т.зв. диференціальні системи, створені задля виявлення загальних закономірностей у зміні атомної ваги елементів, які детально розробили німецькі хіміки А.Штреккер і Р.Чермак.

На початку 1960-х років в XIX ст. з'явилися відразу кілька робіт, які безпосередньо передувалиПериодическому закону.

Спіраль деШанкуртуа

А. деШанкуртуа мав всі відомі тоді хімічні елементи у єдиній послідовності зростання їх атомних мас і отриманий ряд наносив на поверхню циліндра лінією, яка з заснування з точки 45° до площині підстави (т.зв. земна спіраль). При розгортанні поверхні циліндра чинився, що у вертикальних лініях, паралельних осі циліндра, перебували хімічні елементи з подібними властивостями. Так, на одну вертикаль потрапляли літій, натрій, калій; берилій, магній, кальцій; кисень, сірка, селен, телур тощо. Недоліком спіралі деШанкуртуа стало те, що мешканці однієї лінії з близькими зі своєї хімічної природі елементами виявлялися заодно й елементи зовсім іншого хімічного поведінки. До групи лужних металів потрапляв марганець, у групу кисню і сірки – нічого спільного із нею яка має титан.

ТаблицяНьюлендса

Англійський учений Дж.Ньюлендс в 1864 р. опублікував таблицю елементів, яка відображатиме запропонований їм закон октав.Ньюлендс показав, що у ряду елементів, розміщених гаразд зростання атомних терезів, властивості восьмого елемента подібні зі властивостями першого.Ньюлендс намагався цієї залежності, справді має місце для легких елементів, загальний характер. У його таблиці в горизонтальних лавах розташовувалися подібні елементи, однак у тому самому ряду часто виявлялися і елементи цілком чудові як. З іншого боку, у деяких осередкахНьюлендс змушений був розмістити дві елемента; нарешті, таблиця не містила вільних місць; у результаті закон октав було прийнято надзвичайно скептично.

ТаблиціОдлинга і Мейєра

У 1864 р. У.Одлинг опублікував таблицю, у якій елементи було розміщено відповідно до їхнього атомним вагам ісходству хімічних властивостей, не супроводивши її, проте, певними коментарями.

У тому ж 1864 р. з'явився перший таблиця німецького хіміка Л. Мейєра; у неї було включено 28 елементів,размещенние о шостій шпальт відповідно до їхньоговалентностям. Мейєр свідомо обмежив число елементів в таблиці, аби підкреслити закономірне (аналогічне тріадамДеберейнера) зміна атомної маси лавах подібних елементів.

У 1870 р. вийшла робота Мейєра, яка містить нову таблицю під назвою «Природа елементів як функція їх атомної ваги», що складалася з дев'яти вертикальних шпальт. Подібні елементи розташовувалися в горизонтальних лавах таблиці; деякі осередки Мейєр залишив незаповненими. Таблиця супроводжувалася графіком залежності атомного обсягу елемента від атомної ваги, має характерний пилкоподібний вид, який чудово ілюструє термін «періодичність», вже запропонований на той час Менделєєвим.

2. Що було зроблено досі великого відкриття

Передумови відкриття періодичного закону слід шукати у книзі Д.І. Менделєєва (далі Д.І.) «Основи хімії». Перші глави 2-ї частину цієї книжки Д.І. написав у початку 1869 р. 1-ша глава присвячувалася натрію, 2-га – його аналогам, 3-тя – теплоємності, 4-та –щелочноземельним металам. До Дня відкриття періодичного закону (17 лютого 1869 р.) він, мабуть, вже встиг викласти питання про співвідношення такихполярно-противоположних елементів, як лужні метали ігалоиди, хто був зближені між собою за величиною їхатомности (валентності), і навіть питання про співвідношення самих лужних металів за величиною їх атомних терезів. Він впритул наблизився і до питання зближення і зіставленні дві групиполярно-противоположних елементів за величиною атомних терезів з членів, що фактично вже означало відмови від принципу розподілу елементів з їхньоїатомности і до принципу їх розподілу по атомним вагам. Цей перехід був не підготовку на відкриття періодичного закону, а потім уже початок відкриття

На початку 1869 р. Значна частка власності елементів об'єднана в окремі природні групи і сімейства за ознакою спільності хімічних властивостей; водночас другу частину їх був розрізнені, стояли окремо окремі елементи, які об'єднувалися в особливі групи. Твердо встановленими вважалися такі:

– група лужних металів – літій, натрій, калій, рубідій і цезій;

– групащелочноземельних металів – кальцій, стронцій і барій;

– група кисню – кисень, сірка, селен і телур;

– група азоту – азот, фосфор, миш'як і сурма. З іншого боку, сюди часто приєднували вісмут, а ролі неповного аналога азоту NO та миш'яку розглядали ванадій;

– група вуглецю – вуглець, кремній і олово, причому у ролі неповних аналогів кремнію і олова розглядали титан і цирконій;

– група галогенів (>галоидов) – фтор, хлор, бром і йод;

– група міді – мідь і срібло;

– група цинку – цинк і кадмій

– сімейство заліза – залізо, кобальт, нікель, марганець і хром;

– сімейство платинових металів – платина, осмій, іридій, паладій, рутеній і родій.

Складніше було з цими елементами, які можуть належати до найрізноманітніших групам чи сімействам:

– свинець, ртуть, магній, золото, бір, водень, алюміній, талій, молібден, вольфрам.

З іншого боку був відомий ряд елементів, властивості яких були ще досить вивчені:

– сімейство рідкісноземельних елементів – ітрій, «>ербий», церій, лантан і «>дидим»;

– ніобій і тантал;

– берилій;

– торій;

– уран;

– індій.

3. День великого відкриття

Д.І. був дуже різнобічним ученим. Він що й дуже цікавився питаннями сільського господарства. Він приймав найближче що у діяльності Вільного економічного суспільства на Петербурзі (>ВЭО), членом якого він складався.ВЭО організувало у низці північних губерній артільнесироварение. Однією з ініціаторів цього починання був Н.В. Верещагін. Наприкінці 1868 р., тобто. тоді як Д.І. закінчував вип. 2 своєї книжки, Верещагін звернувся доВЭО з проханням надіслати когось із членів Товариства у тому, щоб у місці обстежити роботу артільнихсироварен. Згода на що така поїздку висловив Д.І. У грудні 1868 р. він обстежив ряд артільнихсироварен в Тверській губернії. Для завершення обстеження потрібна було додаткова відрядження. Саме на 17 лютого 1869 р. і був призначений від'їзд.

Якби Д.І. міг наперед знати, що став саме 17 лютого він займеться новим хімічним дослідженням І що наступна обробка результатів займе в нього стільки часу, то навряд через 2 дні відкриття він би з університету, де він працював, відпускне свідчення для поїздки до ряд губерній, починаючи з 17 лютого 1869 р.

Розглянемо, як пройшов день 17 лютого які у житті й творчості його наповнили. У зв'язку з цими подіями Д.І, не зміг у намічений термін виїхати на сироварні і був змушений затриматися у Петербурзі на початок березня. Увесь цей час він переймався скоєнням і обробкою періодичного законом і його первинної публікацією як таблиці елементів.

Щоб краще розглянути, як протікало відкриття, виділимо кілька стадій, які вона відбулися протягом цієї однієї дня:

1) початкова стадія, коли Д.І. намацав новий принципу розподілу елементів, роблячи викладки не лише що отриманому тому-таки листі відХоднева;

2) стадія складання у перших двох неповних начерків більшості майбутньої системи елементів;

3) стадія складання карток елементів для «хімічного пасьянсу»;

4) вирішальна стадія – складання повного чорнового варіанта всієї системи;

5) заключна стадія – переписування набіло хіба що відкритої системи елементів для опублікування їх у друку.

У день від'їзду Д.І. отримав прекрасного листа по підпис секретаряВЭО А.І.Ходнева. Д.І., за свідченням сучасників часто використовував зворотний бік листів на свої наукових досліджень. Позаяк його невідступно переслідувала думка про перебування загальну закономірність властивостей елементів, то, не дивно, що, отримавши листа, він почав робити у ньому начерки майбутньої системи елементів.

Д.І. порівнював непоодинокі елементи, а групи елементів, які мають подібні властивості. Почав разом з зіставлення групи лужних металів ігалоидов. Потім довго шукав перехід від лужних дощелочноземельним металам. Він розраховував, що ними повинні перебуває т. зв. «перехідні» метали (>Cu,Ag,Hg), та був все-таки поставивщелочноземельние метали після лужних, минаючи перехідні.

Потім були дві неповні таблички елементів, складені одному аркуші папери, у яких Д.І. продовжував складати з груп елементів і окремих елементів, які у групи, варіанти майбутньої таблиці.

Вирішальним кроком на відкриття періодичного закону було те, що Д.І. спробував зіставити за величиною атомних терезів групи несхожих елементів. Спочатку Д.І. припускав будувати свою систему з урахуванням принципуатомности (валентності) елементів. Але він перейшов до принципу розподілу з урахуванням величини атомної маси елементів. Проте, принципатомности ні відкинутий, він застосовувався разом із новий принцип. Так, Менделєєв вибудовував свої груп з урахуванням як спільності хімічних властивостей елементів, а й у основі їхніх однаковою валентності. При складанні майбутніх періодів таблиці, він зазначав закономірне зміна валентностіот1 до запланованих 4 під час переходу відLi до З, та був знову до 1 за переходу до F.

Під час упорядкування нижньої неповної таблички елементів для Д.І. ставало зрозуміло, що вирішена було лише перша, далеко ще не найскладніше завдання – розміщення вже досить вивчених елементів у частині майбутньої таблиці. Мала відбутися сама складна й важка частину завдання розміщенням елементів на периферії що формується системи.

Через війну складання начерків двох неповних табличок елементів на окремому аркуші паперу виявилося недосконалість методу, застосованої розробки повної таблиці елементів, яка б охопити всі елементи. При неясності становища тієї чи іншої елемента, цей елемент припадало пересувати кілька разів з місця цього разу місце; тоді табличка заповнювалася б викресленнями і поправками, що ні дала б можливості швидко орієнтуватися під час розміщення нових елементів. Потрібно було знайти якийсь гнучкіший, більш рухливий спосіб, який допоміг би будь-якої миті бачити картину розподілу елементів як у чистому вигляді, не закриту попередніми перенесеннями, виправленнями ізачеркиваниями. Такий прийом Д.І, знайшов у картках з написаними них елементами. Такі картки легко можна було переставляти, маючи поперед очі всю картину розподілу елементів, досягнутого в момент. Разом про те можна був у будь-якої миті оглядати картки тих елементів, котрі потрапили до таблицю. Так виник прийом, який А.Є. Ферсман спостереження дуже вдало назвав «пасьянсом».

Усі 63 картки Д.І. розділив чотирма категорії за ознакою їх поширенні й вивченості. У 1-шу категорію потрапило 14 елементів, поширених які повсюдно та становлять головний матеріал видимих тіл:Al, З,Ca,Cl, Fe, H, K,Mg, N,Na,O,P, P.S, Si. З огляду на своєї поширеності, ці елементи мали укладати число добре досліджених. У 2-у категорію потрапили такі елементи (21), що зустрічаються у вільному вигляді або у вигляді сполук, хоча й поширені всюди чи зустрічаються у "малих кількостях:Ag,As,Au, B,Ba,Bi,Br, Co,Cr,Cu, F,Hg, I,Mn,Ni,Pb,Pt,Sb,Sn,Sr,Zn. Ці елементи також були укладати число добре вивчених. У 3-ю категорію ввійшло 18 елементів рідкісних, але добре досліджених:Be,Ce,Cd,Cs,In,Ir,Li,Mo,Os,Pd,Rb,Se, Te, Tl,Ur,Wo, Y. У 4-ту категорію ввійшло 10 елементів рідкісних мало досліджених:Di,Er, La,Nb,Rh,Ru,Ta,Th,Va,Zr. Надалі Д.І. міг зробити деякі перестановки елементів між першими трьома категоріями,

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація