Sistem berkala Dmitry Ivanovich Mendeleev dan kepentingannya untuk sains semula jadi
pengenalan
Penemuan corak dalam struktur jirim oleh D.I Mendeleev ternyata sangat tonggak penting dalam perkembangan sains dan pemikiran dunia. Hipotesis bahawa semua bahan di Alam Semesta terdiri daripada hanya beberapa dozen unsur kimia nampaknya benar-benar luar biasa pada abad ke-19, tetapi ia dibuktikan oleh "Jadual Unsur Berkala" Mendeleev.
Penemuan undang-undang berkala dan perkembangan sistem berkala unsur kimia oleh D. I. Mendeleev adalah kemuncak perkembangan kimia pada abad ke-19. Sebilangan besar pengetahuan tentang sifat-sifat 63 unsur yang diketahui pada masa itu telah dibawa ke susunan.
Jadual berkala unsur
D.I. Mendeleev percaya bahawa ciri utama unsur adalah mereka berat atom, dan pada tahun 1869 beliau mula-mula merumuskan undang-undang berkala.
Sifat-sifat jasad ringkas, serta bentuk dan sifat sebatian unsur, secara berkala bergantung pada nilai berat atom elemen.
Keseluruhan siri elemen disusun dalam tertib menaik jisim atom, Mendeleev membahagikannya kepada tempoh, di mana sifat unsur berubah secara berurutan, meletakkan tempoh untuk menyerlahkan unsur yang serupa.
Walau bagaimanapun, di sebalik kepentingan besar kesimpulan sedemikian, undang-undang berkala dan sistem Mendeleev hanya mewakili generalisasi fakta yang cemerlang, dan mereka makna fizikal untuk masa yang lama tetap tidak jelas. Hanya sebagai hasil daripada perkembangan fizik abad ke-20 - penemuan elektron, radioaktiviti, perkembangan teori struktur atom - muda, berbakat. ahli fizik Inggeris G. Mosle menetapkan bahawa magnitud cas nukleus atom secara konsisten meningkat dari unsur ke unsur demi unit. Dengan penemuan ini, Mozle mengesahkan tekaan cemerlang Mendeleev, yang berada di tiga tempat jadual berkala bergerak menjauhi urutan berat atom yang semakin meningkat.
Oleh itu, apabila menyusunnya, Mendeleev meletakkan 27 Co di hadapan 28 Ni, 52 Ti di hadapan 5 J, 18 Ar di hadapan 19 K, walaupun pada hakikatnya ini bercanggah dengan perumusan undang-undang berkala, iaitu susunan unsur mengikut pertambahan berat atom.
Mengikut undang-undang Mosle, caj nukleus unsur-unsur ini sepadan dengan kedudukannya dalam jadual.
Sehubungan dengan penemuan hukum Mosle formulasi moden Hukum berkala adalah seperti berikut:
sifat unsur, serta bentuk dan sifat sebatiannya, secara berkala bergantung pada cas nukleus atomnya.
Jadi, ciri utama bagi atom bukanlah jisim atom, tetapi magnitud caj positif isirong. Ini adalah ciri tepat yang lebih umum bagi atom, dan oleh itu unsur. Semua sifat Unsur dan kedudukannya dalam jadual berkala bergantung pada magnitud cas positif nukleus atom. Oleh itu, Nombor siri unsur kimia secara berangka bertepatan dengan cas nukleus atomnya. Jadual berkala unsur ialah imej grafik hukum berkala dan mencerminkan struktur atom unsur.
Teori struktur atom menerangkan perubahan berkala dalam sifat unsur. Meningkatkan cas positif nukleus atom dari 1 hingga 110 membawa kepada pengulangan berkala atom unsur-unsur struktur tahap tenaga luaran. Dan kerana sifat unsur bergantung terutamanya pada bilangan elektron pada tahap luar; kemudian mereka mengulangi secara berkala. Ini adalah makna fizikal undang-undang berkala.
Sebagai contoh, pertimbangkan perubahan dalam sifat unsur pertama dan terakhir tempoh. Setiap tempoh dalam jadual berkala bermula dengan unsur atom, yang pada peringkat luar mempunyai satu s-elektron (paras luar tidak lengkap) dan oleh itu mempamerkan sifat yang serupa- mudah melepaskan elektron valens, yang menentukan sifat logamnya. Ini adalah logam alkali - Li, Na, K, Rb, Cs.
Tempoh berakhir dengan unsur yang atomnya pada peringkat luar mengandungi 2 (s 2) elektron (dalam tempoh pertama) atau 8 (s 1 p 6) elektron (dalam semua yang berikutnya), iaitu, mereka mempunyai tahap luaran yang lengkap. ini gas mulia He, Ne, Ar, Kr, Xe, mempunyai sifat lengai.
Ia adalah tepat kerana persamaan dalam struktur tahap tenaga luaran bahawa sifat fizikal dan kimia mereka adalah serupa.
Dalam setiap tempoh, dengan peningkatan dalam nombor ordinal unsur, sifat logam secara beransur-ansur melemah dan bukan logam meningkat, dan tempoh itu berakhir dengan gas lengai. Dalam setiap tempoh, dengan peningkatan dalam nombor ordinal unsur, sifat logam secara beransur-ansur melemah dan bukan logam meningkat, dan tempoh itu berakhir dengan gas lengai.
Berdasarkan doktrin struktur atom, pembahagian semua unsur kepada tujuh tempoh yang dibuat oleh D. I. Mendeleev menjadi jelas. Nombor tempoh sepadan dengan bilangan tahap tenaga atom, iaitu kedudukan unsur dalam jadual berkala ditentukan oleh struktur atomnya. Bergantung pada sublevel yang diisi dengan elektron, semua unsur dibahagikan kepada empat jenis.
1. s-elemen. Sublapis-s lapisan luar (s 1 - s 2) diisi. Ini termasuk dua elemen pertama setiap tempoh.
2. unsur p. Subperingkat p peringkat luaran diisi (p 1 -- ms 6) - Ini termasuk enam elemen terakhir setiap tempoh, bermula dari yang kedua.
3. unsur-d. Subperingkat d tahap terakhir (d1 - d 10) diisi, dan 1 atau 2 elektron kekal pada tahap terakhir (luar). Ini termasuk elemen dekad pemalam (10) tempoh besar, bermula dari ke-4, terletak di antara elemen s dan p (ia juga dipanggil elemen peralihan).
4. elemen-f. F-subparas aras dalam (satu pertiga daripadanya di luar) diisi (f 1 -f 14), dan struktur luaran tahap elektronik tetap tidak berubah. Ini adalah lantanida dan aktinida, terletak dalam tempoh keenam dan ketujuh.
Oleh itu, bilangan unsur dalam tempoh (2-8-18-32) sepadan dengan bilangan maksimum elektron yang mungkin pada tahap tenaga yang sepadan: dalam yang pertama - dua, dalam kedua - lapan, dalam ketiga - lapan belas, dan dalam keempat - tiga puluh dua elektron. Pembahagian kumpulan kepada subkumpulan (utama dan sekunder) adalah berdasarkan perbezaan dalam pengisian tahap tenaga dengan elektron. Subkumpulan utama mekap s- dan elemen-p, dan subkumpulan sekunder - elemen-d. Setiap kumpulan menggabungkan unsur-unsur yang atomnya mempunyai struktur yang serupa dengan aras tenaga luaran. Dalam kes ini, atom unsur subkumpulan utama mengandungi pada peringkat luar (terakhir) sejumlah elektron yang sama dengan nombor kumpulan. Ini adalah elektron valens yang dipanggil.
Untuk unsur subkumpulan sampingan, elektron valensi bukan sahaja yang luar, tetapi juga paras kedua terakhir (luar kedua), yang merupakan perbezaan utama dalam sifat unsur subkumpulan utama dan sampingan.
Ia berikutan bahawa nombor kumpulan, sebagai peraturan, menunjukkan bilangan elektron yang boleh mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan kimia. Ini adalah makna fizikal nombor kumpulan.
Dari sudut teori struktur atom, peningkatan sifat logam unsur dalam setiap kumpulan dengan peningkatan cas nukleus atom dengan mudah dijelaskan. Membandingkan, sebagai contoh, taburan elektron mengikut tahap dalam atom 9 F (1s 2 2s 2 2р 5) dan 53J (1s 2 2s 2 2р 6 3s 2 Зр 6 3d 10 4s 2 4 R 6 4 d 10 5s 2 5p 5) boleh diperhatikan bahawa mereka mempunyai 7 elektron di peringkat luar, yang menunjukkan sifat yang serupa. Walau bagaimanapun, elektron luar dalam atom iodin berada lebih jauh dari nukleus dan oleh itu kurang dipegang rapat. Atas sebab ini, atom iodin boleh menderma elektron atau, dengan kata lain, mempamerkan sifat logam, yang tidak tipikal untuk fluorin.
Jadi, struktur atom menentukan dua corak:
a) perubahan sifat unsur secara mendatar - dalam satu tempoh, dari kiri ke kanan, sifat logam menjadi lemah dan sifat bukan logam dipertingkatkan;
b) perubahan dalam sifat unsur secara menegak - dalam kumpulan, dengan peningkatan nombor siri, sifat logam meningkat dan sifat bukan logam melemahkan.
Oleh itu: Apabila cas nukleus atom unsur kimia meningkat, strukturnya berubah secara berkala cengkerang elektronik, apa sebabnya perubahan berkala harta benda mereka.
Struktur sistem berkala D. I. Mendeleev.
Sistem berkala D. I. Mendeleev dibahagikan kepada tujuh tempoh - urutan unsur mendatar yang disusun dalam susunan nombor siri menaik, dan lapan kumpulan - urutan unsur dengan jenis yang sama konfigurasi elektronik atom dan sifat kimia yang serupa.
Tiga tempoh pertama dipanggil kecil, selebihnya - besar. Tempoh pertama merangkumi dua elemen, tempoh kedua dan ketiga - lapan setiap satu, keempat dan kelima - lapan belas setiap satu, keenam - tiga puluh dua, ketujuh (tidak lengkap) - dua puluh satu elemen.
Setiap tempoh (kecuali yang pertama) bermula logam alkali dan berakhir dengan gas mulia.
Elemen tempoh 2 dan 3 dipanggil tipikal.
Noktah kecil terdiri daripada satu baris, yang besar - daripada dua baris: genap (atas) dan ganjil (bawah). Logam terletak dalam barisan genap tempoh yang besar, dan sifat unsur-unsur berubah sedikit dari kiri ke kanan. Dalam baris ganjil noktah besar, sifat unsur berubah dari kiri ke kanan, seperti dalam unsur noktah 2 dan 3.
Dalam sistem berkala, bagi setiap unsur simbol dan nombor sirinya, nama unsur dan jisim atom relatifnya ditunjukkan. Koordinat kedudukan elemen dalam sistem ialah nombor tempoh dan nombor kumpulan.
Elemen dengan nombor siri 58-71, dipanggil lantanida, dan unsur bernombor 90-103 - aktinida - diletakkan secara berasingan di bahagian bawah jadual.
Kumpulan unsur, yang ditetapkan dengan angka Rom, dibahagikan kepada subkumpulan utama dan sekunder. Subkumpulan utama mengandungi 5 elemen (atau lebih). Subkumpulan sekunder termasuk unsur-unsur tempoh bermula dari keempat.
Sifat kimia unsur ditentukan oleh struktur atomnya, atau lebih tepatnya struktur kulit elektron atom. Perbandingan struktur cangkerang elektronik dengan kedudukan unsur dalam jadual berkala membolehkan kita menubuhkan beberapa corak penting:
1. Nombor kala ialah jumlah nombor aras tenaga yang diisi oleh elektron dalam atom daripada unsur ini.
2. Dalam tempoh kecil dan siri ganjil tempoh besar, dengan peningkatan cas positif nukleus, bilangan elektron pada bahagian luar tahap tenaga. Ini dikaitkan dengan kelemahan logam dan pengukuhan sifat bukan logam unsur dari kiri ke kanan.
Nombor kumpulan menunjukkan bilangan elektron yang boleh mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan kimia (elektron valens).
Dalam subkumpulan, apabila cas positif nukleus atom unsur meningkat, sifat logamnya menjadi lebih kuat dan sifat bukan logamnya menjadi lemah.
Sejarah penciptaan Jadual Berkala
Dmitry Ivanovich Mendeleev menulis pada Oktober 1897 dalam artikel "Undang-undang Berkala Unsur Kimia":
- Selepas penemuan Lavoisier, konsep unsur kimia dan jasad ringkas telah diperkukuhkan sehingga kajian mereka menjadi asas kepada semua konsep kimia, dan sebagai hasilnya memasuki semua sains semula jadi. Kami terpaksa mengakui bahawa semua bahan yang boleh diakses untuk penyelidikan mengandungi bilangan unsur heterogen material yang sangat terhad yang tidak berubah menjadi satu sama lain dan mempunyai intipati yang bebas dan berat, dan bahawa keseluruhan kepelbagaian bahan semula jadi hanya ditentukan oleh gabungan ini. beberapa elemen dan perbezaan sama ada dalam diri mereka sendiri atau dalam kuantiti relatifnya, atau jika kualiti dan kuantiti elemen adalah sama - dengan perbezaan kedudukan relatif, nisbah atau taburannya. Dalam kes ini, bahan yang mengandungi hanya satu unsur harus dipanggil badan "mudah", "kompleks" - dua atau lebih. Tetapi untuk unsur tertentu, mungkin terdapat banyak pengubahsuaian badan ringkas yang sepadan dengannya, bergantung pada pengedaran ("struktur") bahagian atau atomnya, i.e. daripada jenis isomerisme yang dipanggil "alotropi". Jadi karbon, sebagai unsur, berada dalam keadaan arang batu, grafit dan berlian, yang (diambil bentuk tulen) menghasilkan karbon dioksida yang sama apabila dibakar dan dalam kuantiti yang sama. Untuk "elemen" itu sendiri, tiada apa yang diketahui seperti ini. Mereka tidak mengalami pengubahsuaian atau transformasi bersama dan, menurut pandangan moden, mewakili intipati yang tidak berubah bagi bahan yang berubah (secara kimia, fizikal dan mekanikal), yang termasuk dalam kedua-dua badan ringkas dan kompleks.
Idea yang sangat meluas, pada zaman dahulu dan hingga ke hari ini, tentang perkara "tunggal atau utama", dari mana semua kepelbagaian bahan tersusun, belum disahkan oleh pengalaman, dan semua percubaan yang bertujuan untuk ini ternyata menafikan. ia. Ahli alkimia percaya pada transformasi logam menjadi satu sama lain, mereka membuktikannya cara yang berbeza, tetapi apabila disahkan, semuanya ternyata sama ada penipuan (terutamanya berkaitan dengan pengeluaran emas daripada logam lain), atau kesilapan dan ketidaklengkapan penyelidikan eksperimen. Walau bagaimanapun, seseorang tidak boleh tidak menyedari bahawa jika esok ternyata logam A berubah secara keseluruhan atau sebahagiannya menjadi logam B yang lain, maka ia tidak akan sama sekali mengikuti dari sini bahawa badan mudah mampu berubah menjadi satu sama lain secara umum, sebagai contoh, dari fakta bahawa untuk masa yang lama uranium oksida dianggap sebagai badan yang mudah, tetapi ternyata mengandungi oksigen dan uranium logam sebenar - tiada kesimpulan umum harus dibuat sama sekali, tetapi seseorang hanya boleh menilai secara khusus. darjah kebiasaan dahulu dan moden dengan uranium sebagai unsur bebas. Dari sudut pandangan ini, kita juga harus melihat transformasi perak Mexico sebahagiannya kepada emas (Mei-Jun 1897), diumumkan oleh Emmens (Stephen - N. Emmeus), jika kesahihan pemerhatian adalah wajar dan Argentaurum tidak berubah. merupakan amaran alkimia yang serupa daripada jenis yang sama, yang telah berlaku lebih daripada sekali dan juga bersembunyi di sebalik kerahsiaan dan kepentingan kewangan. Sejuk dan tekanan boleh menyumbang kepada perubahan dalam struktur dan sifat telah lama diketahui, sekurang-kurangnya dari contoh timah Fritzsche, tetapi tidak ada fakta yang menunjukkan bahawa perubahan ini berlaku dengan begitu mendalam dan tidak sampai kepada struktur zarah, tetapi kepada apa yang kini dianggap sebagai atom dan unsur, dan oleh itu transformasi (walaupun secara beransur-ansur) perak menjadi emas, yang ditegaskan oleh Emmens, akan tetap meragukan dan tidak penting walaupun berkaitan dengan perak dan emas, sehingga, pertama, "rahsia" itu begitu mendedahkan bahawa pengalaman itu boleh diterbitkan semula oleh semua orang , dan kedua, sehingga peralihan terbalik (dengan pemanasan dan tekanan berkurangan?) emas ke perak ditubuhkan, atau sehingga kemustahilan atau kesukaran sebenar ditetapkan. Adalah mudah untuk memahami bahawa peralihan karbon dioksida alkohol kepada gula adalah sukar, walaupun sebaliknya adalah mudah, kerana gula sudah pasti lebih kompleks daripada alkohol dan karbon dioksida. Dan nampaknya saya sangat tidak mungkin bahawa peralihan perak menjadi emas, jika sebaliknya, emas tidak akan berubah menjadi perak, kerana berat atom dan ketumpatan emas hampir dua kali ganda daripada perak, dari mana ia harus disimpulkan, berdasarkan semua yang diketahui dalam kimia, bahawa jika perak dan emas berasal dari bahan yang sama, maka emas lebih kompleks daripada perak dan harus ditukar menjadi perak dengan lebih mudah daripada belakang. Oleh itu, saya berpendapat bahawa En. Emmens, untuk meyakinkan, bukan sahaja harus mendedahkan "rahsia", tetapi juga cuba dan menunjukkan, jika boleh, transformasi emas menjadi perak, terutamanya apabila diperoleh daripada logam mahal satu lagi, 30 kali lebih murah, kepentingan kewangan jelas akan berada di latar belakang, dan kepentingan kebenaran dan kebenaran jelas akan berada di tempat pertama, tetapi kini perkara itu nampaknya, pada pendapat saya, dari sisi lain.
Dengan idea unsur kimia ini, ia menjadi sesuatu yang abstrak, kerana kita tidak melihat atau mengenalinya secara individu. Pengetahuan yang realistik seperti kimia telah mencapai idea yang hampir idealistik dari keseluruhan semua yang diperhatikan sehingga kini, dan jika idea ini dapat dipertahankan, maka hanya sebagai objek keyakinan yang berakar umbi, yang sehingga kini telah terbukti sepenuhnya. sesuai dengan pengalaman dan pemerhatian. Dalam pengertian ini, konsep unsur kimia adalah mendalam sebab sebenar dalam keseluruhan sains alam semula jadi, kerana, sebagai contoh, karbon tidak pernah, tidak pernah, diubah menjadi unsur lain oleh sesiapa sahaja, manakala badan mudah - arang batu - telah diubah menjadi grafit dan berlian dan, mungkin, suatu hari nanti ia akan menjadi mungkin. untuk mengubahnya menjadi bahan cecair atau gas, jika mungkin untuk mencari syarat untuk memudahkan zarah arang batu yang paling kompleks. Konsep utama yang boleh digunakan untuk menerangkan kesahihan P. adalah tepat pada perbezaan asas dalam idea tentang unsur dan badan mudah. Karbon adalah unsur, sesuatu yang tidak berubah, terkandung dalam arang batu dan dalam karbon dioksida atau dalam bercahaya, kedua-duanya dalam berlian dan dalam jisim berubah bahan organik, baik dalam batu kapur dan kayu. Ini bukan badan tertentu, tetapi bahan (bahan) berat dengan jumlah sifat. Sama seperti tiada badan konkrit dalam wap air atau salji - air cair, tetapi terdapat bahan berat yang sama dengan jumlahnya sahaja hartanah yang dimiliki, jadi semua bahan berkarbon mengandungi karbon homogen secara material: bukan arang batu, tetapi karbon. Jasad ringkas ialah bahan yang mengandungi hanya satu unsur, dan konsepnya menjadi jelas dengan jelas hanya apabila idea yang lebih kukuh tentang atom dan zarah atau molekul dari mana ia tersusun diiktiraf. bahan homogen; Selain itu, konsep unsur sepadan dengan atom, dan badan mudah - zarah. Jasad ringkas, seperti semua badan alam, terdiri daripada zarah: keseluruhan perbezaannya adalah badan yang kompleks hanya terdiri daripada fakta bahawa zarah badan kompleks mengandungi atom heterogen dua atau banyak unsur, dan zarah badan ringkas mengandungi atom homogen unsur tertentu. Semua yang dinyatakan di bawah mesti berkaitan secara khusus dengan unsur-unsur, i.e. cth kepada karbon, hidrogen dan oksigen, sebagai komponen gula, kayu, air, arang batu, gas oksigen, ozon, dsb., tetapi bukan jasad ringkas yang dibentuk oleh unsur. Pada masa yang sama, persoalannya jelas timbul: bagaimanakah seseorang boleh mencari apa-apa kesahihan sebenar berhubung dengan objek seperti unsur-unsur yang wujud hanya sebagai idea ahli kimia moden, dan apa yang sebenarnya boleh diharapkan sebagai akibat daripada penyiasatan beberapa abstraksi? Jawapan realiti soalan yang serupa dengan kejelasan lengkap: abstraksi, jika ia benar (mengandungi unsur-unsur kebenaran) dan sepadan dengan realiti, boleh berfungsi sebagai subjek kajian yang sama persis dengan kekonkretan material semata-mata. Oleh itu, unsur kimia, walaupun intipati abstraksi, tertakluk kepada penyiasatan dengan cara yang sama seperti jasad ringkas atau kompleks yang boleh dipanaskan, ditimbang dan secara amnya tertakluk kepada pemerhatian langsung. Intipati perkara di sini ialah unsur-unsur kimia, berdasarkan kajian eksperimen ke atas jasad ringkas dan kompleks yang mereka bentuk, menemui mereka. sifat individu dan tanda-tanda, yang keseluruhannya merupakan subjek penyelidikan. Sekarang kita akan beralih kepada menyenaraikan beberapa ciri kepunyaan unsur kimia untuk kemudian menunjukkan P. kesahihan unsur kimia.
Sifat unsur kimia harus dibahagikan kepada kualitatif dan kuantitatif, sekurang-kurangnya yang pertama adalah tertakluk kepada pengukuran. Antara yang kualitatif, pertama sekali, adalah keupayaan untuk membentuk asid dan bes. Klorin boleh berfungsi sebagai contoh bekas, kerana dengan kedua-dua hidrogen dan oksigen ia membentuk asid jelas yang mampu menghasilkan garam dengan logam dan bes, bermula dengan prototaip garam - garam meja. Garam meja natrium NaCl boleh berfungsi sebagai contoh unsur yang hanya menyediakan bes, kerana ia tidak menghasilkan oksida berasid dengan oksigen, membentuk sama ada bes (natrium oksida) atau peroksida, yang mempunyai ciri ciri hidrogen peroksida biasa. Semua unsur adalah lebih kurang berasid atau asas, dengan peralihan yang jelas daripada yang pertama kepada yang terakhir. Pakar elektrokimia (dengan Berzelius di kepala mereka) menyatakan sifat kualitatif unsur ini dengan membezakan unsur yang serupa dengan natrium, berdasarkan yang pertama, semasa penguraian, menjana arus di anod, dan yang terakhir di katod. Perbezaan kualitatif yang sama antara unsur dinyatakan sebahagiannya dalam perbezaan antara logam dan metaloid, kerana unsur asas adalah antara yang memberikan logam nyata dalam bentuk jasad ringkas, dan unsur berasid membentuk metaloid dalam bentuk jasad ringkas yang tidak mempunyai bentuk. dan sifat mekanikal logam sebenar. Tetapi dalam semua aspek ini bukan sahaja mustahil pengukuran langsung, yang membolehkan kita menetapkan urutan peralihan dari satu sifat ke harta yang lain, tetapi tidak ada perbezaan yang ketara, jadi terdapat unsur dalam satu cara atau yang lain yang peralihan atau yang boleh diklasifikasikan dalam satu atau kategori lain. Jadi aluminium, oleh penampilan logam yang jelas, konduktor galv yang sangat baik. semasa, dalam satu-satunya oksida Al 2 O 3 (alumina) memainkan sama ada peranan asas atau berasid, kerana ia bergabung dengan bes (contohnya, Na 2 O, MgO, dll.) dan dengan asid oksida, contohnya, membentuk garam sulfur-alumina A1 2 (SO 4) 3 =Al 2 O 3 3O 3; dalam kedua-dua kes ia mempunyai sifat yang dinyatakan dengan lemah. Sulfur, membentuk metaloid yang tidak diragui, adalah banyak hubungan kimia serupa dengan tellurium, yang kualiti luaran badan sederhana sentiasa berkaitan dengan logam. Kes sedemikian, sangat banyak, memberikan semua ciri kualitatif unsur-unsur tahap ketidakstabilan tertentu, walaupun ia berfungsi untuk memudahkan dan, boleh dikatakan, menghidupkan semula keseluruhan sistem perkenalan dengan unsur-unsur, menunjukkan di dalamnya tanda-tanda keperibadian yang menjadikannya mungkin untuk meramalkan sifat yang belum diperhatikan bagi jasad ringkas dan kompleks yang terbentuk daripada unsur. Kompleks ini ciri individu unsur memberikan minat yang melampau kepada penemuan unsur-unsur baru, tidak membenarkan dalam apa-apa cara untuk meramalkan jumlah ciri fizikal dan kimia ciri-ciri bahan yang dibentuk oleh mereka. Segala-galanya yang boleh dicapai dalam kajian unsur-unsur adalah terhad untuk menyatukan yang paling serupa ke dalam satu kumpulan, yang menjadikan semua kenalan ini serupa dengan taksonomi tumbuhan atau haiwan, i.e. kajian ini bersifat kebudak-budakan, deskriptif dan tidak membenarkan sebarang ramalan dibuat berhubung dengan elemen yang belum berada di tangan penyelidik. Sejumlah sifat lain, yang akan kita panggil kuantitatif, muncul dalam bentuk yang sesuai untuk unsur kimia hanya dari zaman Laurent dan Gerard, i.e. sejak 50-an abad semasa, apabila keupayaan tindak balas bersama pada bahagian komposisi zarah dikaji dan digeneralisasikan dan idea zarah dua jilid diperkukuh, i.e. bahawa dalam keadaan wap, selagi tiada penguraian, semua jenis zarah (iaitu, kuantiti bahan yang masuk tindak balas kimia antara mereka sendiri) semua jasad menduduki isipadu yang sama seperti dua isipadu hidrogen yang menduduki pada suhu dan tekanan yang sama. Tanpa pergi ke sini ke dalam pembentangan dan pembangunan prinsip-prinsip yang diperkukuh dalam idea yang kini diterima umum ini, sudah cukup untuk mengatakan bahawa dengan perkembangan kimia kesatuan atau separa dalam 40 atau 50 tahun yang lalu, kekerasan telah muncul yang sebelum ini berlaku. tidak wujud, baik dalam menentukan berat atom unsur dan dalam menentukan komposisi zarah-zarah badan sederhana dan kompleks yang dibentuk olehnya, dan menjadi sebab yang jelas perbezaan dalam sifat dan tindak balas oksigen biasa O 2 dan ozon O 3, walaupun kedua-duanya hanya mengandungi oksigen, serta perbezaan antara gas minyak (etilena) C 2 H 4 daripada cecair cetena C 16 H 32, walaupun kedua-duanya mengandungi 12 bahagian. mengikut berat karbon, 2 bahagian mengikut berat bahagian hidrogen. Semasa era kimia yang penting ini, dua ciri atau sifat kuantitatif yang lebih atau kurang tepat muncul di dalamnya untuk setiap unsur yang diperiksa dengan baik: berat atom dan jenis (bentuk) komposisi zarah sebatian yang terbentuk olehnya, walaupun tiada apa-apa. masih belum menunjukkan sama ada kaitan bersama ciri-ciri ini atau pada hubungannya dengan sifat unsur lain, terutamanya kualitatif. Ciri berat atom unsur, i.e. tidak boleh dibahagikan, terkecil jumlah relatif ia, yang merupakan sebahagian daripada zarah semua sebatiannya, amat penting untuk kajian unsur-unsur dan membentuk ciri-ciri individu mereka, setakat ini merupakan sifat empirik semata-mata, kerana untuk menentukan berat atom unsur adalah perlu untuk mengetahui bukan sahaja. komposisi berat setara atau relatif beberapa sebatiannya dengan unsur, atom beratnya diketahui daripada takrif lain, atau diterima secara konvensional seperti yang diketahui, tetapi juga menentukan (dengan tindak balas, ketumpatan wap, dll.) berat separa dan komposisi daripada sekurang-kurangnya satu, atau lebih baik lagi, banyak sebatian yang terbentuk olehnya. Laluan percubaan ini adalah sangat kompleks, panjang dan memerlukan bahan yang telah dimurnikan sepenuhnya dan dikaji dengan teliti dari antara sebatian unsur yang bagi kebanyakan orang, terutamanya untuk unsur-unsur yang jarang berlaku, tanpa sebab-sebab yang sangat menarik, masih terdapat banyak keraguan mengenai nilai sebenar berat atom, walaupun komposisi berat (bersamaan) beberapa sambungannya telah dipasang; contohnya, adalah uranium, vanadium, torium, berilium, serium, dll. Dengan nilai empirik semata-mata berat atom tidak ada kepentingan khas mendalami subjek ini untuk elemen yang jarang diperiksa, namun untuk jisim besar Nilai-nilai berat atom untuk unsur-unsur yang paling biasa sudah boleh dianggap kukuh pada awal 60-an, terutamanya selepas Cannizzaro ditubuhkan dengan kukuh untuk banyak logam, contohnya. Ca, Ba, Zn, Fe, Cu, dll. perbezaan ketara mereka daripada K, Na, Ag, dsb., menunjukkan bahawa zarah cth. sebatian klorida bekas mengandungi dua kali lebih banyak klorin daripada yang terakhir, i.e. bahawa Ca, Ba, Zn, dll. berikan CaCI 2, BaCI 2, dsb., i.e. diatomik (dua setara atau divalen), manakala K, Na, dsb. monoatomik (mono-setara), i.e. membentuk KCI, NaCI, dll. Sekitar pertengahan abad ini, berat atom unsur telah menjadi salah satu tanda di mana unsur-unsur kumpulan yang serupa mula dibandingkan.
Satu lagi yang paling penting ciri kuantitatif unsur mewakili komposisi zarah sebatian yang lebih tinggi yang dibentuk olehnya. Terdapat lebih kesederhanaan dan kejelasan di sini, kerana undang-undang Dalton bagi nisbah berbilang (atau kesederhanaan dan keutuhan bilangan atom yang membentuk zarah) sudah memaksa kita untuk menunggu hanya beberapa nombor dan lebih mudah untuk memahaminya. Generalisasi dinyatakan dalam doktrin atomicity unsur atau valens mereka. Hidrogen ialah unsur monatomik, kerana ia memberikan satu sebatian HX dengan unsur monatomik lain, yang mana klorin dianggap sebagai wakil, membentuk HCl. Oksigen adalah diatomik kerana ia memberikan H 2 O atau bergabung dengan dua Xs, jika dengan X kita maksudkan unsur monatomik. Ini adalah bagaimana HClO, Cl 2 O, dll. diperolehi. Dalam pengertian ini, nitrogen dianggap triatomik, kerana ia memberikan NH 3, NCl 3; karbon adalah tetraatomik kerana ia membentuk CH 4, CO 2, dll. Elemen yang serupa dari kumpulan yang sama, mis. halogen juga memberikan zarah sebatian yang serupa, i.e. mempunyai atomiti yang sama. Melalui semua ini, kajian tentang unsur-unsur telah berkembang dengan pesat. Tetapi terdapat banyak kesukaran pelbagai jenis. Sebatian oksigen, sebagai unsur diatomik yang mampu menggantikan dan mengekalkan X2, memberikan kesukaran tertentu, menjadikan pembentukan Cl2O, HClO, dsb. dapat difahami sepenuhnya. sebatian dengan unsur monoatomik. Walau bagaimanapun, oksigen yang sama menghasilkan bukan sahaja HClO, tetapi juga HClO 2, HClO 3 dan HClO 4 (asid perklorik), sama seperti bukan sahaja H 2 O, tetapi juga H 2 O 2 (hidrogen peroksida). Untuk menjelaskan, kami terpaksa mengakui bahawa oksigen, kerana diatomisitasnya, mempunyai dua pertalian (seperti yang mereka katakan), mampu meresap ke dalam setiap zarah dan berdiri di antara mana-mana dua atom yang termasuk di dalamnya. Terdapat banyak kesukaran, tetapi mari kita fokus pada dua, pada pendapat saya, yang paling penting. Pertama, ternyata terdapat sejenis tepi O 4 untuk bilangan atom oksigen yang termasuk dalam zarah, dan kelebihan ini tidak boleh dijangka berdasarkan apa yang diandaikan. Lebih-lebih lagi, mendekati tepi, sambungan yang terhasil selalunya tidak kurang, tetapi lebih kuat, yang tidak lagi mungkin sama sekali apabila memikirkan tentang atom oksigen yang diperah, kerana semakin banyaknya, semakin besar kemungkinan ia mempunyai ikatan yang lemah. Sementara itu, HClO 4 lebih kuat daripada HClO 3, yang terakhir ini lebih kuat daripada HClO 2 dan HClO, manakala HCl sekali lagi adalah badan yang sangat kuat secara kimia. Faset O 4 muncul dalam fakta bahawa sebatian hidrogen dengan keatoman yang berbeza:
HCl, H 2 S, H 3 P dan H 4 Si
Asid oksigen yang lebih tinggi menjawab:
HClO 4, H 2 SO 4, H 3 PO 4 dan H 4 SiO 4,
yang sama-sama mengandungi empat atom oksigen. Daripada ini juga datang kesimpulan yang tidak dijangka bahawa menganggap H sebagai mono- dan O sebagai unsur diatomik, keupayaan untuk bergabung dengan oksigen adalah bertentangan dengan hidrogen, i.e. apabila unsur meningkat dalam keupayaan mereka untuk memegang atom hidrogen atau peningkatan dalam atom, keupayaan mereka untuk menahan oksigen berkurangan; klorin, boleh dikatakan, adalah monoatomik dalam hidrogen dan semiatomik dalam oksigen, dan fosforus atau nitrogen analognya adalah triatomik dalam pengertian pertama, dan pentaatomik dalam erti kata kedua, seperti yang dapat dilihat dalam sebatian lain, contohnya NH 4 CI, POCl 3 , PCl 5, dsb. .P. Kedua, semua yang kita ketahui dengan jelas menunjukkan perbezaan yang mendalam dalam penambahan oksigen (memerahnya, berdasarkan idea keatoman unsur) dalam kes apabila hidrogen peroksida terbentuk, dari bila, contohnya. , ia terjadi. daripada H 2 SO 4 (asid sulfur) asid sulfurik H 2 SO 4 , walaupun H 2 O 2 berbeza daripada H 2 O dalam atom oksigen yang sama persis dengan H 2 SO 4 daripada H 2 SO 3 , dan walaupun penyahoksida dalam kedua-dua kes menukar darjat tertinggi pengoksidaan ke tahap yang lebih rendah. Perbezaan berhubung dengan ciri tindak balas H 2 O 2 dan H 2 SO 4 amat ketara disebabkan oleh fakta bahawa asid sulfurik mempunyai peroksida sendiri (asid persulfurik, analognya, asid perkromik, baru-baru ini dikaji oleh Wiede dan mengandungi, menurut datanya, H 2 CrO 5 ), yang mempunyai semua sifat hidrogen peroksida. Ini bermakna terdapat perbezaan yang ketara dalam kaedah penambahan oksigen dalam oksida "seperti garam" dan peroksida sebenar dan, oleh itu, hanya memerah atom oksigen antara yang lain tidak mencukupi untuk menyatakan semua kes penambahan oksigen, dan jika dinyatakan, maka kemungkinan besar ia harus digunakan pada peroksida, dan bukan pada pembentukan, boleh dikatakan, sebatian oksigen normal yang menghampiri RH n O 4, di mana n, bilangan atom hidrogen, tidak melebihi 4, sama seperti bilangan oksigen atom dalam asid yang mengandungi satu atom unsur R. Mengambil kira apa yang telah diperkatakan dan secara amnya bermakna melalui atom R unsur, seluruh badan maklumat tentang oksida seperti garam membawa kepada kesimpulan bahawa bilangan bentuk bebas atau jenis oksida adalah sangat kecil dan terhad kepada lapan berikut:
R 2 O 2 atau RO, mis. CaO, FeO.
Keharmonian dan kesederhanaan bentuk pengoksidaan ini sama sekali tidak mengikuti doktrin keatoman unsur dalam bentuk biasa (apabila menentukan keatom oleh sebatian dengan H atau Cl) dan merupakan masalah perbandingan langsung sebatian oksigen dengan sendiri. Secara amnya, doktrin keatoman unsur yang tetap dan tidak berubah mengandungi kesukaran dan ketidaksempurnaan (sebatian tak tepu seperti CO, sebatian supertepu seperti JCl 3, sebatian dengan air penghabluran, dll.), tetapi ia masih mempunyai dua aspek: penting, iaitu, dengannya kesederhanaan dan keharmonian ekspresi komposisi dan struktur kompleks sebatian organik, dan berhubung dengan ungkapan analogi unsur-unsur yang berkaitan, kerana atomiti, tidak kira bagaimana ia dipertimbangkan (atau komposisi zarah sebatian yang serupa), dalam kes ini ternyata sama. Jadi cth. halida atau logam kumpulan tertentu yang serupa antara satu sama lain dalam banyak cara lain (alkali, sebagai contoh) sentiasa ternyata mempunyai keatoman yang sama dan membentuk satu siri keseluruhan sebatian yang serupa, jadi kewujudan ciri ini sudah, untuk sedikit sebanyak, penunjuk analogi.
Untuk tidak merumitkan pembentangan, kami akan meninggalkan penghitungan sifat kualitatif dan kuantitatif unsur lain (contohnya, isomorfisme, haba sambungan, paparan, pembiasan, dll.) dan terus beralih kepada pembentangan undang-undang P., yang mana kita akan memikirkan: 1) mengenai intipati undang-undang, 2) mengenai sejarah dan aplikasinya dalam kajian kimia, 3) mengenai justifikasinya menggunakan semula elemen terbuka, 4) mengenai penggunaannya untuk menentukan nilai berat atom dan 5) mengenai beberapa ketidaklengkapan maklumat sedia ada.
Intipati P. legaliti. Oleh kerana semua sifat unsur kimia, berat atomnya adalah yang paling mudah diakses untuk ketepatan berangka penentuan dan untuk meyakinkan sepenuhnya, maka hasil yang paling semula jadi untuk mencari kesahihan unsur kimia ialah meletakkan berat atom, terutamanya kerana dalam berat. (mengikut undang-undang pemuliharaan jisim) kita berhadapan dengan tidak boleh dihancurkan dan harta yang paling penting semua perkara. Undang-undang sentiasa merupakan korespondensi pembolehubah, sama seperti dalam algebra kebergantungan fungsinya. Akibatnya, mempunyai berat atom sebagai satu pembolehubah untuk unsur, untuk mencari hukum unsur seseorang harus mengambil sifat unsur yang lain sebagai yang lain. nilai berubah, dan cari pergantungan berfungsi. Mengambil banyak sifat unsur, cth. keasidan dan kebasaan mereka, keupayaan mereka untuk bergabung dengan hidrogen atau oksigen, keatomannya atau komposisi sebatian masing-masing, haba yang dibebaskan dalam pembentukan yang sepadan, cth. sebatian klorida, walaupun mereka ciri-ciri fizikal dalam bentuk badan ringkas atau kompleks dengan komposisi yang serupa, dsb., seseorang boleh melihat urutan berkala bergantung pada berat atom. Untuk mengetahuinya, mari kita berikan senarai ringkas semua, sekarang definisi yang diketahui berat atom unsur-unsur, dipandu oleh ringkasan terbaru yang dibuat oleh F.W. Clarke (“Smithsonian Miscellaneous Collections”, 1075: “A recalculation of the atomic weights”, Washington, 1897, ms. 34), memandangkan ia kini sepatutnya dianggap paling boleh dipercayai dan mengandungi semua yang terbaik dan definisi terkini. Dalam kes ini, kami akan menerima, bersama-sama dengan majoriti ahli kimia, berat atom oksigen bersyarat sama dengan 16. Kajian terperinci tentang ralat "kemungkinan" menunjukkan bahawa untuk kira-kira separuh daripada keputusan yang diberikan ralat dalam nombor adalah kurang daripada 0.1%, tetapi untuk selebihnya ia mencapai beberapa perpuluhan, dan untuk yang lain, mungkin sehingga peratusan. Semua berat atom diberikan mengikut urutan magnitud.
Kesimpulan
Sistem berkala Dmitry Ivanovich Mendeleev adalah sangat penting untuk sains semula jadi dan semua sains secara umum. Dia membuktikan lelaki itu mampu menembusi rahsia struktur molekul jirim, dan seterusnya - dalam struktur atom. Berkat kejayaan itu kimia teori Seluruh revolusi telah dijalankan dalam industri, sejumlah besar bahan baru telah dicipta. Hubungan antara bukan organik dan kimia organik– unsur kimia yang sama ditemui dalam kedua-dua yang pertama dan kedua.
Struktur jadual berkala
Jadual berkala unsur kimia ialah pengelasan unsur kimia berdasarkan ciri-ciri tertentu struktur atom unsur kimia. Ia disusun atas dasar Undang-undang berkala, ditemui pada tahun 1869 oleh D.I. Pada masa itu, Jadual Berkala mengandungi 63 unsur kimia dan berbeza dari segi rupa daripada yang moden. Kini Jadual Berkala merangkumi kira-kira seratus dua puluh unsur kimia.
Jadual berkala disusun dalam bentuk jadual di mana unsur-unsur kimia disusun di dalamnya dalam susunan tertentu: apabila jisim atomnya bertambah. Kini terdapat banyak jenis imej Jadual Berkala. Yang paling biasa ialah imej dalam bentuk jadual dengan elemen yang disusun dari kiri ke kanan. Semua unsur kimia dalam Jadual Berkala dikumpulkan ke dalam tempoh dan kumpulan. Jadual berkala merangkumi tujuh tempoh dan lapan kumpulan. Kala ialah siri mendatar unsur kimia di mana sifat unsur berubah daripada logam biasa kepada bukan logam. Lajur menegak unsur kimia yang mengandungi unsur yang serupa dalam sifat kimia, membentuk kumpulan unsur kimia.
Tempoh pertama, kedua dan ketiga dipanggil kecil kerana ia mengandungi sebilangan kecil unsur (yang pertama - dua unsur, kedua dan ketiga - lapan unsur setiap satu). Unsur-unsur tempoh kedua dan ketiga dipanggil tipikal; sifatnya secara semula jadi berubah daripada logam biasa kepada gas lengai. Semua tempoh lain dipanggil besar (yang keempat dan kelima mengandungi 18 unsur, yang keenam - 32 dan yang ketujuh - 24 unsur). Sifat yang hampir serupa ditunjukkan oleh unsur yang terletak dalam tempoh yang besar pada penghujung setiap baris genap. Ini adalah triad yang dipanggil: Ferum - Kobalt - Nicol, yang membentuk keluarga besi, dan dua yang lain: Ruthenium - Rhodium - Palladium dan Osmium - Iridium - Platinum, yang membentuk keluarga logam platinum (platinoids).
Di bahagian bawah jadual D.I. Mendeleev adalah unsur kimia yang membentuk keluarga lantanida dan keluarga aktinida. Semua unsur ini secara rasmi dimasukkan ke dalam kumpulan ketiga dan datang selepas unsur kimia lanthanum (nombor 57) dan aktinium (nombor 89). Jadual berkala unsur mengandungi sepuluh baris. Noktah kecil (pertama, kedua dan ketiga) terdiri daripada satu baris, noktah besar (keempat, kelima dan keenam) mengandungi dua baris setiap satu. Terdapat satu baris dalam tempoh ketujuh.
Setiap tempoh yang lama terdiri daripada baris genap dan ganjil. Baris berpasangan mengandungi unsur logam; dalam baris ganjil, sifat unsur berubah seperti dalam unsur standard, i.e. daripada logam kepada sebutan bukan logam. Setiap kumpulan jadual D.I. Mendeleev terdiri daripada dua subkumpulan: utama dan menengah. Subkumpulan utama termasuk elemen kedua-dua tempoh kecil dan besar, iaitu subkumpulan utama bermula sama ada dengan tempoh pertama atau kedua. Subkumpulan sekunder termasuk unsur-unsur hanya tempoh yang panjang, i.e. subkumpulan sekunder bermula hanya dari tempoh keempat.