Mfumo wa upimaji wa Dmitry Ivanovich Mendeleev na umuhimu wake kwa sayansi ya asili
Utangulizi
Ugunduzi wa mifumo katika muundo wa jambo na D.I. Mendeleev uligeuka kuwa mzuri sana hatua muhimu katika maendeleo ya sayansi na fikra za ulimwengu. Dhana ya kwamba vitu vyote katika Ulimwengu vinajumuisha vipengele kadhaa tu vya kemikali ilionekana kuwa ya ajabu kabisa katika karne ya 19, lakini ilithibitishwa na “Jedwali la Vipengee la Vipengee” la Mendeleev.
Ugunduzi wa sheria ya upimaji na ukuzaji wa mfumo wa upimaji wa vitu vya kemikali na D. I. Mendeleev ulikuwa kilele cha maendeleo ya kemia katika karne ya 19. Kiasi kikubwa cha ujuzi juu ya mali ya vipengele 63 vilivyojulikana wakati huo vililetwa kwa utaratibu.
Jedwali la mara kwa mara la vipengele
D. I. Mendeleev aliamini kuwa sifa kuu za vitu ni zao uzito wa atomiki, na mnamo 1869 alitunga sheria ya mara kwa mara.
Mali ya miili rahisi, pamoja na maumbo na mali ya misombo ya vipengele, mara kwa mara hutegemea thamani mizani ya atomiki vipengele.
Msururu mzima wa vipengele vilivyopangwa kwa mpangilio wa kupanda wingi wa atomiki, Mendeleev aliigawanya katika vipindi, ndani ambayo mali ya vipengele hubadilika sequentially, kuweka vipindi ili kuonyesha vipengele sawa.
Walakini, licha ya umuhimu mkubwa wa hitimisho kama hilo, sheria ya mara kwa mara na mfumo wa Mendeleev uliwakilisha tu ujanibishaji mzuri wa ukweli, na wao. maana ya kimwili kwa muda mrefu ilibaki haijulikani. Tu kama matokeo ya maendeleo ya fizikia ya karne ya 20 - ugunduzi wa elektroni, radioactivity, maendeleo ya nadharia ya muundo wa atomiki - kijana, mwenye vipaji. Mwanafizikia wa Kiingereza G. Mosle alithibitisha kuwa ukubwa wa chaji za nuklei za atomiki huongezeka mara kwa mara kutoka kipengele hadi kipengele kwa kitengo. Kwa ugunduzi huu, Mozle alithibitisha nadhani nzuri ya Mendeleev, ambaye katika sehemu tatu meza ya mara kwa mara kusogezwa mbali na mlolongo unaoongezeka wa uzito wa atomiki.
Kwa hivyo, wakati wa kuitayarisha, Mendeleev aliweka 27 Co mbele ya 28 Ni, 52 Ti mbele ya 5 J, 18 Ar mbele ya 19 K, licha ya ukweli kwamba hii ilipingana na uundaji wa sheria ya mara kwa mara, yaani, mpangilio. ya vipengele ili kuongeza uzito wa atomiki.
Kwa mujibu wa sheria ya Mosle, mashtaka ya nuclei ya vipengele hivi viliendana na nafasi yao katika jedwali.
Kuhusiana na ugunduzi wa sheria ya Mosle uundaji wa kisasa Sheria ya mara kwa mara ni kama ifuatavyo:
mali ya vipengele, pamoja na fomu na mali ya misombo yao, mara kwa mara hutegemea malipo ya kiini cha atomi zao.
Kwa hiyo, sifa kuu ya atomi si wingi wa atomiki, lakini ukubwa malipo chanya kokwa. Hii ni tabia sahihi zaidi ya jumla ya atomi, na kwa hivyo kipengele. Sifa zote za Kipengele na nafasi yake katika jedwali la upimaji hutegemea ukubwa wa malipo chanya ya kiini cha atomiki. Hivyo, Nambari ya mfululizo ya kipengele cha kemikali kiidadi inalingana na chaji ya kiini cha atomi yake. Jedwali la mara kwa mara la vipengele ni uwakilishi wa picha sheria ya mara kwa mara na huonyesha muundo wa atomi za vipengele.
Nadharia ya muundo wa atomiki inaelezea mabadiliko ya mara kwa mara katika sifa za vipengele. Kuongezeka kwa malipo chanya viini vya atomiki kutoka 1 hadi 110 husababisha marudio ya mara kwa mara ya atomi za vipengele vya kimuundo vya kiwango cha nishati ya nje. Na kwa kuwa mali ya vipengele hutegemea hasa idadi ya elektroni katika ngazi ya nje; kisha wanarudia mara kwa mara. Hii ndiyo maana ya kimwili ya sheria ya muda.
Kwa mfano, fikiria mabadiliko katika mali ya mambo ya kwanza na ya mwisho ya vipindi. Kila kipindi kwenye jedwali la upimaji huanza na vitu vya atomi, ambavyo kwa kiwango cha nje vina elektroni moja (viwango vya nje visivyo kamili) na kwa hivyo vinaonyesha. mali zinazofanana- kutoa kwa urahisi elektroni za valence, ambayo huamua tabia zao za metali. Hizi ni metali za alkali - Li, Na, K, Rb, Cs.
Kipindi kinaisha na elementi ambazo atomi zake kwenye ngazi ya nje zina elektroni 2 (s 2) (katika kipindi cha kwanza) au 8 (s 1 p 6) elektroni (katika zote zinazofuata), ambayo ni, wana kiwango cha nje kilichokamilishwa. Hii gesi nzuri Yeye, Ne, Ar, Kr, Xe, akiwa na mali ya inert.
Ni kwa sababu ya kufanana katika muundo wa kiwango cha nishati ya nje ambayo mali zao za kimwili na kemikali zinafanana.
Katika kila kipindi, pamoja na kuongezeka kwa idadi ya vitu, mali ya metali polepole hudhoofisha na zisizo za metali huongezeka, na kipindi hicho huisha na gesi ya ajizi. Katika kila kipindi, pamoja na kuongezeka kwa idadi ya vitu, mali ya metali polepole hudhoofisha na zisizo za metali huongezeka, na kipindi hicho huisha na gesi ya ajizi.
Kwa kuzingatia fundisho la muundo wa atomi, mgawanyiko wa vitu vyote katika vipindi saba vilivyofanywa na D. I. Mendeleev huwa wazi. Nambari ya kipindi inalingana na idadi ya viwango vya nishati ya atomi, yaani, nafasi ya vipengele katika jedwali la upimaji imedhamiriwa na muundo wa atomi zao. Kulingana na ambayo sublevel imejazwa na elektroni, vipengele vyote vinagawanywa katika aina nne.
1. vipengele vya s. S-sublayer ya safu ya nje (s 1 - s 2) imejaa. Hii inajumuisha vipengele viwili vya kwanza vya kila kipindi.
2. p-vipengele. Sehemu ndogo ya p ya kiwango cha nje imejazwa (uk 1 -- uk 6) - Hii inajumuisha vipengele sita vya mwisho vya kila kipindi, kuanzia cha pili.
3. d-vipengele. D-sublevel ya ngazi ya mwisho (d1 - d 10) imejaa, na elektroni 1 au 2 hubakia kwenye ngazi ya mwisho (nje). Hizi ni pamoja na vipengele vya miongo ya kuziba (10) ya vipindi vikubwa, kuanzia ya 4, iko kati ya vipengele vya s na p (pia huitwa vipengele vya mpito).
4. vipengele vya f. F-sublevel ya kiwango cha kina (theluthi moja yake nje) imejazwa (f 1 -f 14), na muundo wa nje kiwango cha elektroniki inabaki bila kubadilika. Hizi ni lanthanides na actinides, ziko katika kipindi cha sita na saba.
Kwa hivyo, idadi ya vitu katika vipindi (2-8-18-32) inalingana na idadi ya juu inayowezekana ya elektroni katika viwango vya nishati inayolingana: ya kwanza - mbili, ya pili - nane, ya tatu - kumi na nane, na. katika nne - thelathini na mbili elektroni. Mgawanyiko wa vikundi katika vikundi vidogo (kuu na sekondari) unategemea tofauti katika kujaza viwango vya nishati na elektroni. Kikundi kidogo kikuu make up s- na vipengele vya p, na kikundi kidogo cha pili - d-elements. Kila kundi linachanganya vipengele ambavyo atomi zao zina muundo sawa wa kiwango cha nishati ya nje. Katika kesi hii, atomi za vipengele vya vikundi vidogo vina katika viwango vya nje (mwisho) idadi ya elektroni sawa na nambari ya kikundi. Hizi ndizo zinazoitwa elektroni za valence.
Kwa vipengele vya vikundi vidogo vya upande, elektroni za valence sio tu za nje, lakini pia viwango vya penultimate (pili ya nje), ambayo ni tofauti kuu katika mali ya vipengele vya vikundi vidogo na vya upande.
Inafuata kwamba nambari ya kikundi, kama sheria, inaonyesha idadi ya elektroni zinazoweza kushiriki katika malezi vifungo vya kemikali. Hii ni maana ya kimwili ya nambari ya kikundi.
Kutoka kwa mtazamo wa nadharia ya muundo wa atomiki, ongezeko la mali ya metali ya vipengele katika kila kikundi na kuongezeka kwa malipo ya kiini cha atomiki huelezewa kwa urahisi. Kulinganisha, kwa mfano, usambazaji wa elektroni kwa viwango katika atomi 9 F (1s 2 2s 2 2р 5) na 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) inaweza kuzingatiwa kuwa wana elektroni 7 katika ngazi ya nje, ambayo inaonyesha mali sawa. Walakini, elektroni za nje katika atomi ya iodini ziko mbali zaidi na kiini na kwa hivyo hazishikiwi sana. Kwa sababu hii, atomi za iodini zinaweza kutoa elektroni au, kwa maneno mengine, kuonyesha mali ya metali, ambayo si ya kawaida kwa fluorine.
Kwa hivyo, muundo wa atomi huamua mifumo miwili:
a) mabadiliko katika mali ya vipengele kwa usawa - katika kipindi, kutoka kushoto kwenda kulia, mali ya metali ni dhaifu na mali zisizo za metali zinaimarishwa;
b) mabadiliko katika mali ya vipengele kwa wima - katika kikundi, na kuongezeka kwa idadi ya serial, mali ya metali huongezeka na mali zisizo za metali hudhoofisha.
Hivyo: Kadiri chaji ya kiini cha atomi za vitu vya kemikali inavyoongezeka, muundo wao hubadilika mara kwa mara makombora ya elektroniki, sababu ni nini mabadiliko ya mara kwa mara mali zao.
Muundo wa mfumo wa upimaji wa D. I. Mendeleev.
Mfumo wa upimaji wa D. I. Mendeleev umegawanywa katika vipindi saba - mlolongo wa usawa wa vitu vilivyopangwa kwa mpangilio wa kupanda wa nambari ya serial, na vikundi nane - mlolongo wa vitu vilivyo na aina moja. usanidi wa kielektroniki atomi na mali zinazofanana za kemikali.
Vipindi vitatu vya kwanza vinaitwa ndogo, wengine - kubwa. Kipindi cha kwanza kinajumuisha vipengele viwili, vipindi vya pili na vya tatu - nane kila moja, ya nne na ya tano - kumi na nane kila moja, ya sita - thelathini na mbili, ya saba (haijakamilika) - vipengele ishirini na moja.
Kila kipindi (isipokuwa cha kwanza) huanza chuma cha alkali na kuishia na gesi adhimu.
Vipengele vya vipindi vya 2 na 3 vinaitwa kawaida.
Vipindi vidogo vinajumuisha safu moja, kubwa - ya safu mbili: hata (juu) na isiyo ya kawaida (chini). Metali ziko katika safu hata za vipindi vikubwa, na mali ya vitu hubadilika kidogo kutoka kushoto kwenda kulia. Katika safu zisizo za kawaida za vipindi vikubwa, mali ya vitu hubadilika kutoka kushoto kwenda kulia, kama ilivyo katika vipengee vya 2 na 3.
Katika mfumo wa upimaji, kwa kila kipengele ishara yake na nambari ya serial, jina la kipengele na molekuli yake ya atomiki ya jamaa huonyeshwa. Viwianishi vya nafasi ya kipengele kwenye mfumo ni nambari ya kipindi na nambari ya kikundi.
Vipengele na nambari za serial 58-71, inayoitwa lanthanides, na vipengele vilivyohesabiwa 90-103 - actinides - vimewekwa tofauti chini ya meza.
Vikundi vya vipengele, vilivyoteuliwa na nambari za Kirumi, vimegawanywa katika vikundi vidogo na vya sekondari. Vikundi vidogo vidogo vina vipengele 5 (au zaidi). Vikundi vidogo vya upili vinajumuisha vipengele vya vipindi kuanzia cha nne.
Sifa za kemikali za vitu zimedhamiriwa na muundo wa atomi yao, au tuseme muundo wa ganda la elektroni la atomi. Ulinganisho wa muundo wa makombora ya elektroniki na nafasi ya vitu kwenye jedwali la upimaji huturuhusu kuanzisha mifumo kadhaa muhimu:
1. Nambari ya kipindi ni jumla ya nambari viwango vya nishati kujazwa na elektroni katika atomi ya kipengele hiki.
2. Katika vipindi vidogo na mfululizo usio wa kawaida wa vipindi vikubwa, pamoja na kuongezeka kwa malipo chanya ya viini, idadi ya elektroni kwenye sehemu ya nje. kiwango cha nishati. Hii inahusishwa na kudhoofika kwa metali na kuimarisha mali zisizo za metali za vipengele kutoka kushoto kwenda kulia.
Nambari ya kikundi inaonyesha idadi ya elektroni zinazoweza kushiriki katika uundaji wa vifungo vya kemikali (elektroni za valence).
Katika vikundi vidogo, kadiri chaji chanya ya viini vya atomi za msingi inavyoongezeka, mali zao za metali huwa na nguvu na mali zao zisizo za metali hudhoofika.
Historia ya uundaji wa Jedwali la Periodic
Dmitry Ivanovich Mendeleev aliandika mnamo Oktoba 1897 katika nakala "Sheria ya Kipindi ya Vipengele vya Kemikali":
- Baada ya uvumbuzi wa Lavoisier, dhana ya vipengele vya kemikali na miili rahisi iliimarishwa sana kwamba utafiti wao uliunda msingi wa dhana zote za kemikali, na matokeo yake wakaingia katika sayansi yote ya asili. Ilitubidi tukubali kwamba vitu vyote vinavyoweza kufikiwa kwa utafiti vina idadi ndogo sana ya vitu tofauti vya asili ambavyo havibadiliki kuwa kila kimoja na kuwa na kiini huru, kizito, na kwamba anuwai nzima ya vitu asili imedhamiriwa tu na mchanganyiko wa hizi. vipengele vichache na tofauti ama yenyewe au kwa kiasi chao cha jamaa , au ikiwa ubora na wingi wa vipengele ni sawa - kwa tofauti katika nafasi yao ya jamaa, uwiano au usambazaji. Katika kesi hii, vitu vyenye kipengele kimoja tu vinapaswa kuitwa miili "rahisi", "ngumu" - mbili au zaidi. Lakini kwa kipengele kilichopewa, kunaweza kuwa na marekebisho mengi ya miili rahisi inayofanana nayo, kulingana na usambazaji ("muundo") wa sehemu zake au atomi, i.e. kutoka kwa aina hiyo ya isomerism inayoitwa "allotropy". Kwa hivyo kaboni, kama kipengele, iko katika hali ya makaa ya mawe, grafiti na almasi, ambayo (imechukuliwa fomu safi) kuzalisha kaboni dioksidi sawa wakati wa kuchomwa moto na kwa kiasi sawa. Kwa "vipengele" wenyewe, hakuna kitu kama hiki kinachojulikana. Hazifanyiki marekebisho au mabadiliko ya pande zote na, kulingana na maoni ya kisasa, huwakilisha kiini kisichobadilika cha dutu inayobadilika (kemikali, kimwili na mitambo), ambayo imejumuishwa katika miili rahisi na ngumu.
Wazo lililoenea sana, katika nyakati za zamani na hadi leo, la jambo "moja au la msingi", ambalo aina zote za vitu zinaundwa, halijathibitishwa na uzoefu, na majaribio yote yaliyolenga hii yamegeuka kukanusha. ni. Alchemists waliamini katika mabadiliko ya metali ndani ya kila mmoja, walithibitisha njia tofauti, lakini wakati kuthibitishwa, kila kitu kiligeuka kuwa ama udanganyifu (hasa kuhusiana na uzalishaji wa dhahabu kutoka kwa metali nyingine), au kosa na kutokamilika kwa utafiti wa majaribio. Walakini, mtu hawezi kusaidia lakini kugundua kuwa ikiwa kesho itageuka kuwa chuma A kinabadilishwa kwa ujumla au kwa sehemu kuwa chuma kingine B, basi haitafuata kabisa kutoka kwa hii kwamba miili rahisi inaweza kubadilika kuwa kila mmoja kwa ujumla. kama, kwa mfano, kutokana na ukweli kwamba kwa muda mrefu oksidi ya uranium ilionekana kuwa mwili rahisi, lakini ikawa na oksijeni na uranium halisi ya metali - hakuna hitimisho la jumla linapaswa kufanywa hata kidogo, lakini mtu anaweza tu kuhukumu hasa. digrii za zamani na za kisasa za kufahamiana na urani kama nyenzo huru. Kwa mtazamo huu, tunapaswa pia kuangalia mabadiliko ya fedha ya Mexican sehemu ya dhahabu (Mei-Juni 1897), iliyotangazwa na Emmens (Stephen - N. Emmeus), ikiwa uhalali wa uchunguzi ni haki na Argentaurum haina kugeuka. kuwa onyo sawa la alkemikali ya aina hiyo hiyo, ambayo imetokea zaidi ya mara moja na pia kujificha nyuma ya vazi la usiri na maslahi ya fedha. Kwamba baridi na shinikizo vinaweza kuchangia mabadiliko ya muundo na mali imejulikana kwa muda mrefu, angalau kutoka kwa mfano wa bati ya Fritzsche, lakini hakuna ukweli unaoonyesha kwamba mabadiliko haya huenda kwa undani na kufikia sio muundo wa chembe, lakini. kwa kile ambacho sasa kinachukuliwa kuwa atomi na vitu, na kwa hivyo mabadiliko (hata ikiwa polepole) ya fedha kuwa dhahabu, yaliyothibitishwa na Emmens, yatabaki kuwa ya shaka na yasiyo na maana hata kuhusiana na fedha na dhahabu, hadi, kwanza, "siri" iwe hivyo. ilifunua kuwa uzoefu unaweza kuzalishwa na kila mtu , na pili, mpaka mabadiliko ya nyuma (na inapokanzwa na shinikizo la kupungua?) ya dhahabu ndani ya fedha imeanzishwa, au mpaka kutowezekana kwake halisi au ugumu kuanzishwa. Ni rahisi kuelewa kuwa ubadilishaji wa kaboni dioksidi kuwa sukari ni ngumu, ingawa kinyume chake ni rahisi, kwa sababu sukari bila shaka ngumu zaidi kuliko pombe na kaboni dioksidi. Na inaonekana kwangu kuwa haiwezekani sana kwamba ubadilishaji wa fedha kuwa dhahabu, ikiwa kinyume chake, dhahabu haitabadilika kuwa fedha, kwa sababu uzani wa atomiki na msongamano wa dhahabu ni karibu mara mbili ya ile ya fedha, ambayo inapaswa kuhitimishwa, kwa kuzingatia. kila kitu kinachojulikana katika kemia, kwamba ikiwa fedha na dhahabu zilitoka kwa nyenzo sawa, basi dhahabu ni ngumu zaidi kuliko fedha na inapaswa kubadilishwa kuwa fedha kwa urahisi zaidi kuliko nyuma. Kwa hiyo, nadhani Mheshimiwa Emmens, kwa kushawishi, haipaswi tu kufunua "siri", lakini pia jaribu na kuonyesha, ikiwa inawezekana, mabadiliko ya dhahabu katika fedha, hasa tangu wakati kupatikana kutoka. chuma cha gharama kubwa ya mwingine, mara 30 nafuu, maslahi ya fedha itakuwa wazi kuwa nyuma, na maslahi ya ukweli na ukweli itakuwa wazi kuwa katika nafasi ya kwanza, lakini sasa jambo inaonekana, kwa maoni yangu, kutoka upande mwingine.
Kwa wazo hili la vipengele vya kemikali, zinageuka kuwa kitu cha kufikirika, kwani hatuzioni au kuzijua kibinafsi. Ujuzi wa kweli kama kemia umefikia wazo la karibu kama hilo kutoka kwa jumla ya kila kitu kinachozingatiwa hadi sasa, na ikiwa wazo hili linaweza kutetewa, basi tu kama kitu cha imani iliyokita mizizi, ambayo hadi sasa imethibitishwa kuwa kamili. kwa kukubaliana na uzoefu na uchunguzi. Kwa maana hii, dhana ya vipengele vya kemikali ni ya kina sababu ya kweli katika sayansi nzima ya maumbile, kwani, kwa mfano, kaboni haijawahi, kamwe, kubadilishwa kuwa kitu kingine chochote na mtu yeyote, wakati mwili rahisi - makaa ya mawe - umebadilishwa kuwa grafiti na almasi na, labda, siku moja itawezekana. ili kuibadilisha kuwa kioevu au gesi, ikiwa inawezekana kupata masharti ya kurahisisha chembe ngumu zaidi za makaa ya mawe. Dhana kuu ambayo inawezekana kuanza kuelezea uhalali wa P. inajumuisha kwa usahihi tofauti ya kimsingi katika mawazo kuhusu vipengele na kuhusu miili rahisi. Carbon ni kipengele, kitu kisichobadilika, kilichomo ndani ya makaa ya mawe na ndani kaboni dioksidi au katika mwangaza, katika almasi na katika wingi wa kubadilika jambo la kikaboni, katika chokaa na mbao. Huu sio mwili maalum, lakini ni dutu yenye uzito (nyenzo) yenye jumla ya mali. Kama vile hakuna mwili halisi katika mvuke wa maji au theluji - maji ya kioevu, lakini kuna dutu hiyo hiyo yenye uzito na jumla yake pekee mali zinazomilikiwa, hivyo nyenzo zote za kaboni zina kaboni yenye homogeneous: si makaa ya mawe, lakini kaboni. Miili rahisi ni vitu vilivyo na kipengele kimoja tu, na dhana yao inakuwa wazi tu wakati wazo lililoimarishwa la atomi na chembe au molekuli ambazo zinaundwa zinatambuliwa. vitu vyenye homogeneous; Zaidi ya hayo, dhana ya kipengele inalingana na atomi, na kwa mwili rahisi - chembe. Miili rahisi, kama miili yote ya asili, imeundwa na chembe: tofauti zao zote ni miili tata Inajumuisha tu ukweli kwamba chembe za miili tata zina atomi nyingi za vitu viwili au vingi, na chembe za miili rahisi zina atomi zenye homogeneous za kitu fulani. Kila kitu kilichoelezwa hapa chini lazima kihusiane hasa na vipengele, i.e. km kwa kaboni, hidrojeni na oksijeni, kama vipengele sukari, kuni, maji, makaa ya mawe, gesi ya oksijeni, ozoni, nk, lakini sio miili rahisi inayoundwa na vipengele. Wakati huo huo, swali linatokea wazi: mtu anawezaje kupata uhalali wowote wa kweli kuhusiana na vitu kama vitu ambavyo vipo tu kama maoni ya wanakemia wa kisasa, na ni nini kinachoweza kutarajiwa kama matokeo ya uchunguzi wa baadhi ya vifupisho? Majibu ya ukweli maswali yanayofanana kwa uwazi kabisa: vifupisho, ikiwa ni vya ukweli (vina vipengele vya ukweli) na vinalingana na ukweli, vinaweza kutumika kama somo la utafiti sawa kabisa na ukweli halisi wa nyenzo. Kwa hivyo, vipengele vya kemikali, ingawa kiini cha uondoaji, vinaweza kuchunguzwa kwa njia sawa na miili rahisi au ngumu ambayo inaweza kupashwa joto, kupimwa na kwa ujumla chini ya uchunguzi wa moja kwa moja. Kiini cha jambo hapa ni kwamba vipengele vya kemikali, kwa misingi ya utafiti wa majaribio ya miili rahisi na ngumu wanayounda, hugundua yao. mali ya mtu binafsi na ishara, jumla yake ambayo inajumuisha mada ya utafiti. Sasa tutageukia kuorodhesha baadhi ya vipengele vya vipengele vya kemikali ili kisha kuonyesha P. uhalali wa vipengele vya kemikali.
Tabia za vipengele vya kemikali zinapaswa kugawanywa katika ubora na kiasi, angalau wa kwanza wao wenyewe walikuwa chini ya kipimo. Kati ya zile za ubora, kwanza kabisa, ni uwezo wa kuunda asidi na besi. Klorini inaweza kutumika kama mfano wa zamani, kwa kuwa na hidrojeni na oksijeni huunda asidi dhahiri inayoweza kutoa chumvi na metali na besi, kuanzia na mfano wa chumvi - chumvi ya meza. Chumvi ya meza ya sodiamu NaCl inaweza kutumika kama mfano wa vitu ambavyo hutoa besi tu, kwani haitoi oksidi za asidi na oksijeni, na kutengeneza msingi (oksidi ya sodiamu) au peroksidi, ambayo ina. sifa za tabia peroksidi ya hidrojeni ya kawaida. Vipengele vyote ni zaidi au chini ya tindikali au msingi, na mabadiliko ya wazi kutoka kwa wa kwanza hadi wa mwisho. Electrochemists (pamoja na Berzelius kichwani mwao) walionyesha mali hii ya ubora wa vipengele kwa kutofautisha wale sawa na sodiamu, kwa msingi kwamba wa zamani, wakati wa mtengano, hutoa sasa katika anode, na mwisho katika cathode. Tofauti sawa ya ubora kati ya vipengele huonyeshwa kwa sehemu katika tofauti kati ya metali na metalloids, kwani vipengele vya msingi ni kati ya wale ambao hutoa metali halisi kwa namna ya miili rahisi, na vipengele vya asidi huunda metalloids kwa namna ya miili rahisi ambayo haina fomu. na mali ya mitambo metali halisi. Lakini katika mambo haya yote haiwezekani tu kipimo cha moja kwa moja, ambayo inatuwezesha kuanzisha mlolongo wa mpito kutoka kwa mali moja hadi nyingine, lakini hakuna tofauti kali, kwa hiyo kuna mambo kwa njia moja au nyingine ambayo ni ya mpito au yale ambayo yanaweza kuainishwa katika jamii moja au nyingine. Kwa hivyo alumini, na mwonekano chuma wazi, conductor bora ya galv. sasa, katika oksidi yake pekee ya Al 2 O 3 (alumina) ina jukumu la msingi au la asidi, kwani inachanganya na besi (kwa mfano, Na 2 O, MgO, nk) na oksidi za asidi, kwa mfano, kutengeneza chumvi ya sulfuri-alumina A1 2 (SO 4) 3 =Al 2 O 3 3O 3; katika hali zote mbili ina sifa dhaifu zilizoonyeshwa. Sulfuri, kutengeneza metalloid isiyo na shaka, ni nyingi mahusiano ya kemikali sawa na tellurium, ambayo sifa za nje mwili rahisi daima kuhusiana na metali. Kesi kama hizi, nyingi sana, hupeana sifa zote za ubora wa vitu kiwango fulani cha kutokuwa na utulivu, ingawa hutumikia kuwezesha na, kwa kusema, kufufua mfumo mzima wa kufahamiana na mambo, ikionyesha ndani yao ishara za umoja unaoifanya. inawezekana kutabiri sifa ambazo bado hazijaonekana za miili rahisi na ngumu iliyoundwa kutoka kwa vipengele. Haya ni magumu sifa za mtu binafsi vipengele vilitoa shauku kubwa kwa ugunduzi wa vipengele vipya, bila kuruhusu kwa njia yoyote kutabiri jumla ya sifa za kimwili na kemikali tabia ya vitu vinavyoundwa nao. Kila kitu ambacho kingeweza kupatikana katika utafiti wa vipengele kilikuwa na kikomo cha kuleta pamoja sawa zaidi katika kundi moja, ambayo ilifanya ujuzi huu wote kuwa sawa na taxonomy ya mimea au wanyama, i.e. utafiti ulikuwa wa kitumwa, wa maelezo na haukuruhusu utabiri wowote kufanywa kuhusiana na vipengele ambavyo bado haviko mikononi mwa watafiti. Idadi ya mali nyingine, ambayo tutaita kiasi, ilionekana kwa fomu yao sahihi kwa vipengele vya kemikali tu kutoka wakati wa Laurent na Gerard, i.e. tangu miaka ya 50 ya karne ya sasa, wakati uwezo wa mmenyuko wa kuheshimiana kwa sehemu ya muundo wa chembe ulisomwa na kufanywa kwa jumla na wazo la chembe mbili-kiasi liliimarishwa, i.e. kwamba katika hali ya mvuke, kwa muda mrefu kama hakuna mtengano, kila aina ya chembe (yaani, kiasi cha vitu vinavyoingia. mmenyuko wa kemikali kati yao wenyewe) ya miili yote inachukua ujazo sawa na ujazo mbili za hidrojeni kwenye joto sawa na shinikizo sawa. Bila kwenda hapa katika uwasilishaji na ukuzaji wa kanuni ambazo ziliimarishwa katika wazo hili linalokubalika kwa jumla, inatosha kusema kwamba pamoja na maendeleo ya kemia ya umoja au sehemu katika miaka 40 au 50 iliyopita, ugumu umeibuka ambao hapo awali ulifanya. haipo, katika kuamua uzani wa atomiki wa vitu na katika kuamua muundo wa chembe za miili rahisi na ngumu inayoundwa nao, na ikawa. sababu dhahiri tofauti katika mali na athari za oksijeni ya kawaida O 2 na ozoni O 3, ingawa zote zina oksijeni tu, na pia tofauti kati ya gesi ya mafuta (ethilini) C 2 H 4 kutoka kwa kioevu cetene C 16 H 32, ingawa zote zina sehemu 12. kwa uzito wa kaboni, sehemu 2 kwa uzito wa sehemu za hidrojeni. Wakati wa enzi hii muhimu ya kemia, sifa au mali mbili sahihi zaidi za kiasi zilionekana ndani yake kwa kila kitu kilichochunguzwa vizuri: uzito wa atomi na aina (sura) ya muundo wa chembe ya misombo inayoundwa nayo, ingawa hakuna kitu. bado ilikuwa imeonyesha uhusiano wa pande zote wa sifa hizi au juu ya uhusiano wao na wengine, hasa ubora, sifa za vipengele. Tabia ya uzito wa atomiki ya kipengele, i.e. isiyogawanyika, ndogo zaidi kiasi cha jamaa hiyo, ambayo ni sehemu ya chembe za misombo yake yote, ilikuwa muhimu sana kwa ajili ya utafiti wa vipengele na ilijumuisha sifa zao za kibinafsi, hadi sasa ni mali ya majaribio, kwa kuwa kuamua uzito wa atomiki wa kipengele ni muhimu kujua sio tu. muundo wa uzito sawa au wa jamaa wa baadhi ya misombo yake na vipengele, atomi ya uzito ambayo inajulikana kutoka kwa ufafanuzi mwingine, au inakubaliwa kwa kawaida kama inavyojulikana, lakini pia kuamua (kwa athari, msongamano wa mvuke, nk) uzito wa sehemu na muundo. ya angalau moja, au bora zaidi, nyingi ya misombo inayoundwa nayo. Njia hii ya majaribio ni ngumu sana, ndefu na inahitaji nyenzo zilizosafishwa kabisa na zilizosomwa kwa uangalifu kutoka kwa misombo ya kitu ambacho kwa wengi, haswa kwa vitu adimu kwa maumbile, kwa kukosekana kwa sababu za kulazimisha, mashaka mengi yalibaki juu ya thamani ya kweli ya uzito wa atomiki, ingawa muundo wa uzito (sawa) wa baadhi ya viunganisho vyao umewekwa; kama vile, kwa mfano, zilikuwa uranium, vanadium, thoriamu, beriliamu, ceriamu, n.k. Kwa thamani ya majaribio tu ya uzito wa atomi hapakuwa na maslahi maalum chunguza katika somo hili kwa vipengele ambavyo havijachunguzwa mara chache, bado kwa wingi mkubwa Thamani za uzani wa atomiki kwa vitu vya kawaida tayari zinaweza kuzingatiwa kuwa imara katika miaka ya 60, hasa baada ya Cannizzaro kuanzishwa kwa metali nyingi, kwa mfano. Ca, Ba, Zn, Fe, Cu, nk. tofauti yao ya wazi kutoka kwa K, Na, Ag, n.k., kuonyesha kwamba chembe k.m. misombo ya kloridi ya zamani ina klorini mara mbili kuliko ya mwisho, i.e. kwamba Ca, Ba, Zn, nk. kutoa CaCI 2, BaCI 2, nk, i.e. diatomic (mbili-sawa au divalent), wakati K, Na, nk. monoatomic (mono-sawa), i.e. fomu ya KCI, NaCI, nk. Karibu katikati ya karne hii, uzani wa atomi ya vitu vilivyotumika tayari kama moja ya ishara ambazo vipengele sawa vya vikundi vilianza kulinganishwa.
Mwingine muhimu zaidi sifa za kiasi vipengele vinawakilisha utungaji wa chembe za misombo ya juu inayoundwa nao. Kuna unyenyekevu na uwazi zaidi hapa, kwa sababu sheria ya Dalton ya uwiano mbalimbali (au usahili na uadilifu wa idadi ya atomi zinazounda chembe) tayari inatulazimisha kusubiri nambari chache tu na ilikuwa rahisi kuzielewa. Ujumla ulionyeshwa katika fundisho la atomicity ya elementi au valency yao. Hidrojeni ni kipengele cha monatomic, kwa sababu inatoa kiwanja kimoja HX na vipengele vingine vya monatomic, ambayo klorini ilionekana kuwa mwakilishi, na kutengeneza HCl. Oksijeni ni ya diatomiki kwa sababu inatoa H 2 O au inachanganya na X mbili, ikiwa kwa X tunamaanisha vipengele vya monatomic. Hivi ndivyo HClO, Cl 2 O, nk. Kwa maana hii, nitrojeni inachukuliwa kuwa triatomic, kwani inatoa NH 3, NCl 3; kaboni ni tetraatomiki kwa sababu inaunda CH 4, CO 2, nk. Vipengele vinavyofanana vya kundi moja, k.m. halojeni pia hutoa chembe sawa za misombo, i.e. kuwa na atomiki sawa. Kupitia haya yote, utafiti wa vipengele umeendelea sana. Lakini kulikuwa na matatizo mengi aina mbalimbali. Michanganyiko ya oksijeni, kama kipengele cha diatomic inayoweza kuchukua nafasi ya X2 na kubakiza, iliwasilisha ugumu fulani, na kufanya uundaji wa Cl2O, HClO, nk kueleweka kabisa. misombo yenye vipengele vya monatomic. Walakini, oksijeni hiyo hiyo haitoi HClO tu, bali pia HClO 2, HClO 3 na HClO 4 (asidi ya perkloric), kama sio H 2 O tu, bali pia H 2 O 2 (peroksidi ya hidrojeni). Ili kuelezea, ilitubidi tukubali kwamba oksijeni, kwa sababu ya diatomicity yake, kuwa na viambatisho viwili (kama wasemavyo), ina uwezo wa kupenya ndani ya kila chembe na kusimama kati ya atomi zozote mbili zilizojumuishwa ndani yake. Kulikuwa na shida nyingi, lakini hebu tuzingatie mbili, kwa maoni yangu, muhimu zaidi. Kwanza, iliibuka kuwa kulikuwa na aina ya makali ya O 4 kwa idadi ya atomi za oksijeni zilizojumuishwa kwenye chembe, na makali haya hayawezi kutarajiwa kulingana na kile kilichochukuliwa. Zaidi ya hayo, inakaribia ukingo, viunganisho vilivyosababishwa mara nyingi havikuwa chini, lakini vilikuwa na nguvu zaidi, ambavyo haviwezekani kabisa wakati wa kufikiria juu ya atomi za oksijeni zilizopigwa, kwa kuwa zaidi yao kuna, kuna uwezekano mkubwa zaidi wa kuwa na vifungo dhaifu. Wakati huo huo, HClO 4 ina nguvu zaidi kuliko HClO 3, hii ya mwisho ina nguvu zaidi kuliko HClO 2 na HClO, wakati HCl tena ni mwili wenye nguvu sana kemikali. Sehemu ya O 4 inaonekana katika ukweli kwamba misombo ya hidrojeni ya atomiki tofauti:
HCl, H 2 S, H 3 P na H 4 Si
Jibu la asidi ya oksijeni ya juu:
HClO 4, H 2 SO 4, H 3 PO 4 na H 4 SiO 4,
ambayo kwa usawa yana atomi nne za oksijeni. Kutokana na hili hata inakuja hitimisho lisilotarajiwa kwamba kwa kuzingatia H kama mono- na O kama vipengele vya diatomiki, uwezo wa kuchanganya na oksijeni ni kinyume na hidrojeni, i.e. vipengele vinavyoongezeka katika uwezo wao wa kushikilia atomi za hidrojeni au kuongezeka kwa atomiki, uwezo wao wa kushikilia oksijeni hupungua; klorini, kwa kusema, ni monoatomiki katika hidrojeni na semiatomic katika oksijeni, na fosforasi au nitrojeni yake ya mfano ni triatomic kwa maana ya kwanza, na pentaatomic katika pili, kama inavyoonekana katika misombo mingine, kwa mfano NH 4 CI, POCl 3. , PCl 5, nk. .P. Pili, kila kitu tunachojua kinaashiria tofauti kubwa katika kuongeza oksijeni (kuifinya ndani, kwa kuzingatia wazo la atomiki ya vitu) katika kesi wakati peroksidi ya hidrojeni inaundwa, kutoka wakati, kwa mfano. , hutokea. kutoka H 2 SO 4 (sulphur asidi) asidi ya sulfuriki H 2 SO 4 , ingawa H 2 O 2 inatofautiana na H 2 O katika atomi ya oksijeni sawa na H 2 SO 4 kutoka H 2 SO 3 , na ingawa viondoa oksijeni katika hali zote mbili hubadilika. shahada ya juu oxidation kwa kiwango cha chini. Tofauti katika uhusiano na tabia ya athari ya H 2 O 2 na H 2 SO 4 inatamkwa haswa kwa sababu asidi ya sulfuriki ina peroksidi yake (asidi ya perssulfuriki, analog ambayo, asidi ya perchromic, ilisomwa hivi karibuni na Wiede na. ina, kulingana na data yake, H 2 CrO 5 ), ambayo ina mali yote ya peroxide ya hidrojeni. Hii inamaanisha kuwa kuna tofauti kubwa katika njia ya kuongeza oksijeni katika oksidi za "chumvi-kama" na peroksidi halisi na, kwa hivyo, kufinya tu atomi za oksijeni kati ya zingine haitoshi kuelezea kesi zote za kuongeza oksijeni, na ikiwa imeonyeshwa. basi uwezekano mkubwa unapaswa kutumika kwa peroksidi, na sio kwa malezi, kwa kusema, ya misombo ya oksijeni ya kawaida inayokaribia RH n O 4, ambapo n, idadi ya atomi za hidrojeni, haizidi 4, kama idadi ya oksijeni. atomi katika asidi iliyo na chembe moja ya elementi R. Kwa kuzingatia yale ambayo yamesemwa na kwa ujumla maana yake kupitia atomi ya R ya vipengele, habari nzima kuhusu oksidi zinazofanana na chumvi hupelekea hitimisho kwamba idadi ya maumbo au aina huru za oksidi ni ndogo sana na ni mdogo kwa nane zifuatazo:
R 2 O 2 au RO, k.m. CaO, FeO.
Upatanifu huu na usahili wa aina za oksidi haufuati kabisa kutoka kwa fundisho la atomicity ya elementi katika hali yake ya kawaida (wakati wa kuamua atomiki kwa kiwanja na H au Cl) na ni suala la kulinganisha moja kwa moja. misombo ya oksijeni wao wenyewe. Kwa ujumla, fundisho la atomiksi isiyobadilika na isiyobadilika ya vipengee ina ugumu na kutokamilika (misombo isiyojaa kama CO, misombo iliyojaa maji kama vile JCl 3, misombo yenye maji ya fuwele, n.k.), lakini bado ina vipengele viwili: muhimu, yaani, pamoja na unyenyekevu na maelewano ya kujieleza kwa muundo na muundo wa tata misombo ya kikaboni, na kuhusiana na usemi wa mlinganisho wa vipengele vinavyohusiana, tangu atomicity, bila kujali jinsi inavyozingatiwa (au muundo wa chembe za misombo sawa), katika kesi hii inageuka kuwa sawa. Kwa hivyo kwa mfano. halidi au metali za kikundi fulani ambacho ni sawa kwa kila mmoja kwa njia zingine nyingi (alkali, kwa mfano) kila wakati hugeuka kuwa na atomiki sawa na kuunda safu nzima ya misombo inayofanana, kwa hivyo uwepo wa kipengele hiki tayari. kiasi fulani, kiashiria cha mlinganisho.
Ili sio kutatanisha uwasilishaji, tutaacha hesabu ya sifa zingine za ubora na idadi ya vitu (kwa mfano, isomorphism, joto la unganisho, onyesho, kinzani, nk) na kurejea moja kwa moja kwenye uwasilishaji wa sheria ya P., ambayo tutaishi: 1) juu ya kiini cha sheria , 2) juu ya historia yake na matumizi ya utafiti wa kemia, 3) juu ya uhalali wake kwa kutumia tena vipengele wazi, 4) kuhusu matumizi yake ya kubainisha thamani ya uzito wa atomiki na 5) kuhusu kutokamilika kwa taarifa iliyopo.
Kiini cha uhalali wa P.. Kwa kuwa kati ya mali zote za vitu vya kemikali, uzani wao wa atomiki ndio unaopatikana zaidi kwa usahihi wa nambari ya uamuzi na kwa ushawishi kamili, basi matokeo ya asili zaidi ya kupata uhalali wa vitu vya kemikali ni kuweka uzani wa atomi, haswa kwani kwa uzani. (kwa mujibu wa sheria ya uhifadhi wa wingi) tunashughulika na isiyoweza kuharibika na mali muhimu zaidi mambo yote. Sheria daima ni mawasiliano ya vigeu, kama vile katika aljebra utegemezi wao wa kiutendaji. Kwa hivyo, kuwa na uzito wa atomiki kama kigezo kimoja cha elementi, ili kupata sheria ya vipengele mtu anapaswa kuchukua sifa nyingine za elementi kama nyingine. thamani ya kutofautiana, na kutafuta utegemezi wa kazi. Kuchukua sifa nyingi za vipengele, k.m. asidi na msingi wao, uwezo wao wa kuchanganya na hidrojeni au oksijeni, atomiki yao au muundo wa misombo yao husika, joto iliyotolewa katika malezi ya sambamba, k.m. misombo ya kloridi, hata wao mali za kimwili kwa namna ya miili rahisi au ngumu ya muundo sawa, nk, mtu anaweza kuona mlolongo wa mara kwa mara kulingana na uzito wa atomiki. Ili kujua, hebu kwanza tupe orodha rahisi ya yote, sasa hivi ufafanuzi unaojulikana uzito wa atomiki wa elementi, ukiongozwa na muhtasari wa hivi majuzi uliofanywa na F.W. Clarke (“Smithsonian Miscellaneous Collections”, 1075: “A recalculation of the atomic weights”, Washington, 1897, p. 34), kwa kuwa sasa inapaswa kuchukuliwa kuwa ya kuaminika zaidi na ina yote bora na ufafanuzi wa hivi karibuni. Katika kesi hii, tutakubali, pamoja na wengi wa wanakemia, uzito wa masharti ya atomiki ya oksijeni sawa na 16. Uchunguzi wa kina wa makosa "inayowezekana" unaonyesha kwamba kwa takriban nusu ya matokeo yaliyotolewa makosa katika idadi ni chini ya. 0.1%, lakini kwa wengine hufikia sehemu ya kumi kadhaa, na kwa wengine, labda hadi asilimia. Uzito wote wa atomiki hutolewa kwa mpangilio wa ukubwa.
Hitimisho
Mfumo wa upimaji wa Dmitry Ivanovich Mendeleev ulikuwa wa umuhimu mkubwa kwa sayansi ya asili na sayansi yote kwa ujumla. Alithibitisha kuwa mwanaume ana uwezo wa kupenya siri muundo wa molekuli jambo, na baadaye - katika muundo wa atomi. Shukrani kwa mafanikio kemia ya kinadharia Mapinduzi yote yalifanywa katika tasnia, idadi kubwa ya vifaa vipya viliundwa. Uhusiano kati ya isokaboni na kemia ya kikaboni- vipengele sawa vya kemikali vilipatikana katika kwanza na ya pili.
Muundo wa jedwali la upimaji
Jedwali la mara kwa mara la vipengele vya kemikali ni uainishaji wa vipengele vya kemikali kulingana na vipengele fulani muundo wa atomi za vipengele vya kemikali. Iliundwa kwa msingi sheria ya mara kwa mara, iliyogunduliwa mwaka wa 1869 na D.I. Mendeleev. Wakati huo, Jedwali la Periodic lilijumuisha vipengele vya kemikali 63 na ilikuwa tofauti kwa kuonekana kutoka kwa kisasa. Sasa Jedwali la Periodic linajumuisha vipengele vya kemikali mia moja na ishirini.
Jedwali la mara kwa mara linaundwa kwa namna ya meza ambayo vipengele vya kemikali vimepangwa ndani kwa utaratibu fulani: kadri wingi wao wa atomiki unavyoongezeka. Sasa kuna aina nyingi za picha za Jedwali la Periodic. Ya kawaida ni picha katika mfumo wa meza na vipengele vilivyopangwa kutoka kushoto kwenda kulia. Vipengele vyote vya kemikali katika Jedwali la Vipindi vimejumuishwa katika vipindi na vikundi. Jedwali la mara kwa mara linajumuisha vipindi saba na vikundi nane. Vipindi ni mfululizo wa mlalo wa vipengele vya kemikali ambapo sifa za vipengele hubadilika kutoka kwa metali ya kawaida hadi isiyo ya metali. Safu wima za vipengele vya kemikali ambavyo vina vipengele vinavyofanana ndani kemikali mali, kuunda vikundi vya vipengele vya kemikali.
Vipindi vya kwanza, vya pili na vya tatu vinaitwa vidogo kwa sababu vina idadi ndogo ya vipengele (vipengele vya kwanza - viwili, vya pili na vya tatu - vipengele nane kila mmoja). Vipengele vya kipindi cha pili na cha tatu huitwa kawaida; mali zao hubadilika kwa kawaida kutoka kwa chuma cha kawaida hadi gesi ya inert. Vipindi vingine vyote vinaitwa kubwa (ya nne na ya tano ina vipengele 18, ya sita - 32 na ya saba - vipengele 24). Hasa mali zinazofanana zinaonyeshwa na vipengele vilivyo ndani ya vipindi vikubwa mwishoni mwa kila safu hata. Hizi ndizo zinazoitwa triads: Ferum - Cobalt - Nicol, ambayo huunda familia ya chuma, na wengine wawili: Ruthenium - Rhodium - Palladium na Osmium - Iridium - Platinum, ambayo huunda familia ya metali ya platinamu (platinoids).
Chini ya jedwali la D.I. Mendeleev ni vipengele vya kemikali vinavyounda familia ya lanthanide na familia ya actinide. Vipengele hivi vyote vimejumuishwa rasmi katika kundi la tatu na huja baada ya vipengele vya kemikali lanthanum (nambari 57) na actinium (nambari 89). Jedwali la mara kwa mara la vipengele lina safu kumi. Vipindi vidogo (kwanza, pili na tatu) vinajumuisha safu moja, vipindi vikubwa (vya nne, tano na sita) vina safu mbili kila moja. Kuna safu moja katika kipindi cha saba.
Kila muda mrefu lina safu nyororo na zisizo za kawaida. Safu zilizounganishwa zina vitu vya chuma; katika safu zisizo za kawaida, sifa za vitu hubadilika kama ilivyo kwa vitu vya kawaida, i.e. kutoka kwa metali hadi kutamka zisizo za metali. Kila kundi la jedwali la D.I. Mendeleev linajumuisha vikundi viwili: kuu na sekondari. Vikundi vidogo vinajumuisha vipengele vya vipindi vidogo na vikubwa, yaani, vikundi vidogo huanza na kipindi cha kwanza au cha pili. Vikundi vidogo vya sekondari vinajumuisha vipengele vya muda mrefu tu, i.e. vikundi vidogo vya sekondari huanza tu kutoka kipindi cha nne.