53 perioodilisuse tabeli element. Mendelejevi perioodiline süsteem

Ta kasutas Robert Boyle'i ja Antoine Lavouzieri tööd. Esimene teadlane pooldas lagunematute keemiliste elementide otsimist. 15 Boyle'i nimekirjas 1668. aastal.

Lavuzier lisas neile veel 13, kuid sajand hiljem. Otsing venis, sest puudus ühtne teooria elementidevahelise seose kohta. Lõpuks astus "mängu" Dmitri Mendelejev. Ta otsustas, et ainete aatommassi ja nende koha vahel süsteemis on seos.

See teooria võimaldas teadlasel avastada kümneid elemente neid avastamata praktikas, vaid looduses. See pandi järeltulijate õlgadele. Aga nüüd pole asi nendes. Pühendagem artikkel suurele vene teadlasele ja tema lauale.

Perioodilise tabeli loomise ajalugu

perioodilisustabel algas raamatuga "Omaduste seos elementide aatommassiga". Teos anti välja 1870. aastatel. Samal ajal rääkis vene teadlane riigi keemiaseltsiga ja saatis tabeli esimese versiooni kolleegidele välismaalt.

Enne Mendelejevit avastasid erinevad teadlased 63 elementi. Meie kaasmaalane alustas nende omaduste võrdlemisest. Esiteks töötas ta kaaliumi ja klooriga. Seejärel võttis ta kasutusele leeliselise rühma metallide rühma.

Keemik sai spetsiaalse tabeli ja elementide kaardid, et need pasjansina laduda, otsides õigeid vasteid ja kombinatsioone. Selle tulemusena tekkis arusaam: - komponentide omadused sõltuvad nende aatomite massist. Niisiis, perioodilisuse tabeli elemendid ridadesse rivistatud.

Keemiamaestro avastus oli otsus jätta nendesse ridadesse tühimikud. Aatommasside erinevuse perioodilisus pani teadlase oletama, et kõik elemendid pole inimkonnale veel teada. Kaaluvahed osade "naabrite" vahel olid liiga suured.

Sellepärast, Mendelejevi perioodilisustabel sai nagu malelaud, kus oli palju "valgeid" rakke. Aeg on näidanud, et nad tõesti ootasid oma "külalisi". Need muutusid näiteks inertgaasideks. Heelium, neoon, argoon, krüptoon, radioakt ja ksenoon avastati alles 20. sajandi 30. aastatel.

Nüüd müütidest. Laialt arvatakse, et keemia perioodiline tabel ilmus talle unes. Need on ülikooli õppejõudude intriigid, täpsemalt üks neist - Aleksander Inostrantsev. See on vene geoloog, kes pidas loenguid Peterburi kaevandusülikoolis.

Inostrantsev tundis Mendelejevit ja käis tal külas. Kord jäi otsingutest kurnatud Dmitri otse Aleksandri ees magama. Ta ootas, kuni keemik ärkab ja nägi, kuidas Mendelejev haarab paberitüki ja kirjutab üles tabeli lõpliku versiooni.

Tegelikult polnud teadlasel lihtsalt aega seda teha enne, kui Morpheus ta kinni püüdis. Inostrantsev tahtis aga oma õpilasi lõbustada. Geoloog mõtles nähtu põhjal välja ratta, mille tänulikud kuulajad kiiresti massidesse levitasid.

Perioodilise tabeli omadused

Alates esimesest versioonist 1969. aastal järguline perioodilisustabel paranenud mitu korda. Niisiis oli väärisgaaside avastamisega 1930. aastatel võimalik tuletada elementide uus sõltuvus – nende seerianumbritest, mitte massist, nagu väitis süsteemi autor.

Mõiste "aatommass" asendati mõistega "aatomnumber". Oli võimalik uurida prootonite arvu aatomite tuumades. See number on elemendi seerianumber.

20. sajandi teadlased uurisid ka aatomite elektroonilist ehitust. See mõjutab ka elementide perioodilisust ja kajastub hilisemates väljaannetes. perioodilised tabelid. Foto Loetelu näitab, et selles sisalduvad ained on paigutatud aatommassi kasvades.

Põhiprintsiipi ei muudetud. Mass suureneb vasakult paremale. Samas ei ole tabel ühekordne, vaid jagatud 7 perioodiks. Sellest ka nimekirja nimi. Periood on horisontaalne rida. Selle algus on tüüpilised metallid, lõpp on mittemetalliliste omadustega elemendid. Langus on järk-järguline.

On suuri ja väikeseid perioode. Esimesed on tabeli alguses, neid on 3. See avab 2-elemendilise perioodiga loendi. Järgnevad kaks veergu, milles on 8 üksust. Ülejäänud 4 perioodi on suured. Kuues on pikim, sellel on 32 elementi. Neljandas ja viiendas on neid 18 ja seitsmendas - 24.

Saab kokku lugeda mitu elementi tabelis Mendelejev. Kokku on 112 pealkirja. Nimed. Seal on 118 lahtrit, kuid loendis on 126 väljaga variatsioone. Veel on tühjad lahtrid avastamata elementide jaoks, millel pole nimesid.

Kõik perioodid ei mahu ühele reale. Suured perioodid koosnevad 2 reast. Metallide hulk neis kaalub üles. Seetõttu on alumised read neile täielikult pühendatud. Ülemistes ridades täheldatakse metallidelt inertsete ainete järkjärgulist vähenemist.

Perioodilise tabeli pildid vertikaalselt jagatud. seda rühmad perioodilisustabelis, neid on 8. Keemiliste omaduste poolest sarnased elemendid on paigutatud vertikaalselt. Need jagunevad põhi- ja sekundaarseteks alarühmadeks. Viimased algavad alles 4. perioodist. Põhilistesse alarühmadesse kuuluvad ka väikeste perioodide elemendid.

Perioodilise tabeli olemus

Periooditabeli elementide nimetused on 112 positsiooni. Nende ühtsesse loendisse paigutamise olemus on esmaste elementide süstematiseerimine. Nad hakkasid selle pärast võitlema isegi iidsetel aegadel.

Aristoteles oli üks esimesi, kes mõistis, millest kõik olemasolev koosneb. Ta võttis aluseks ainete omadused - külm ja kuumus. Empidokles tõi elementide järgi välja 4 põhiprintsiipi: vesi, maa, tuli ja õhk.

Metallid perioodilisustabelis, nagu ka teised elemendid, on põhiprintsiibid, kuid kaasaegsest vaatenurgast. Vene keemikul õnnestus avastada enamik meie maailma komponente ja oletada veel tundmatute primaarsete elementide olemasolu.

Selgub, et perioodilisuse tabeli hääldus- meie reaalsuse teatud mudeli väljaütlemine, selle komponentideks lammutamine. Nende õppimine pole aga lihtne. Proovime ülesannet lihtsamaks muuta, kirjeldades paari tõhusat meetodit.

Kuidas õppida perioodilisustabelit

Alustame kaasaegsest meetodist. Arvutiteadlased on välja töötanud mitmeid välkmänge, mis aitavad Mendelejevi nimekirja pähe õppida. Projektis osalejatel pakutakse elemente leida erinevate võimaluste järgi, näiteks nime, aatommassi, tähemärgistuse järgi.

Mängijal on õigus valida tegevusala – ainult osa lauast või kogu see. Samuti jätame meie testamendis välja elementide nimed ja muud parameetrid. See raskendab otsingut. Edasijõudnutele on ette nähtud ka taimer, see tähendab, et treening toimub kiirusega.

Mängutingimused teevad õppimiseks elementide numbrid perioodilisustabelis mitte igav, vaid lõbus. Põnevus ärkab ja teadmisi peas on lihtsam süstematiseerida. Need, kes ei aktsepteeri arvuti välklampide projekte, pakuvad nimekirja meeldejätmiseks traditsioonilisemat viisi.

See on jagatud 8 rühma ehk 18 (vastavalt 1989. aasta väljaandele). Mäletamise hõlbustamiseks on parem luua mitu eraldi tabelit, mitte töötada terve versiooniga. Abiks on ka iga elemendiga sobitatud visuaalsed pildid. Toetuge oma assotsiatsioonidele.

Seega saab ajus olevat rauda korreleerida näiteks küünega ja elavhõbedat termomeetriga. Kas elemendi nimi on võõras? Kasutame sugestiivsete assotsiatsioonide meetodit. , näiteks koostame sõnade "taffy" ja "speaker" algusest.

Perioodilise tabeli omadusedära õpi ühe istumisega. Õppetunnid on soovitatavad 10-20 minutit päevas. Alustuseks on soovitatav meeles pidada ainult põhiomadusi: elemendi nimi, tähistus, aatommass ja seerianumber.

Koolilapsed eelistavad riputada perioodilisustabeli töölaua kohale või seinale, mida sageli vaadatakse. Meetod sobib inimestele, kellel on ülekaalus visuaalne mälu. Loendi andmed jäävad tahes-tahtmata meelde isegi ilma tuupita.

Seda arvestavad ka õpetajad. Reeglina ei sunni need nimekirja pähe õppima, vaid võimaldavad seda vaadata isegi kontrollüksuste pealt. Pidev tabeli vaatamine võrdub seinale printimise või eksamite eel petulehtede kirjutamisega.

Uuringut alustades meenutagem, et Mendelejev ei mäletanud oma nimekirja kohe. Kord, kui teadlaselt küsiti, kuidas ta laua avas, vastati: "Ma olen sellele mõelnud võib-olla 20 aastat, aga te arvate: ma istusin ja järsku on see valmis." Perioodiline süsteem on vaevarikas töö, mida ei saa lühikese ajaga omandada.

Teadus ei salli kiirustamist, sest see viib pettekujutluste ja tüütute vigadeni. Nii et samal ajal Mendelejeviga koostas tabeli Lothar Meyer. Sakslane ei lõpetanud aga nimekirja pisutki ega olnud oma seisukoha tõestamisel veenev. Seetõttu tunnustas avalikkus vene teadlase, mitte tema Saksamaalt pärit kolleegi keemiku tööd.

MENDELEJEVI PERIOODIKATABEL

Mendelejevi keemiliste elementide perioodilisuse tabeli konstruktsioon vastab arvuteooria ja ortogonaalsete aluste iseloomulikele perioodidele. Hadamardi maatriksite täiendamine paaris- ja paaritu järku maatriksitega loob pesastatud maatriksielementide struktuurse aluse: esimese (Odin), teise (Euler), kolmanda (Mersenne), neljanda (Hadamard) ja viienda (Fermat) järku maatriksid.

On lihtne näha, et suurusjärgus 4 k Hadamardi maatriksitele vastavad inertsed elemendid, mille aatommass on neljakordne: heelium 4, neoon 20, argoon 40 (39,948) jne, aga ka elu ja digitaaltehnoloogia alused: süsinik 12, hapnik 16, räni 28 , germaanium 72.

Tundub, et Mersenne'i järgu maatriksitega 4 k-1, vastupidi, kõik aktiivne, mürgine, hävitav ja söövitav on seotud. Kuid need on ka radioaktiivsed elemendid - energiaallikad ja plii 207 (lõppprodukt, mürgised soolad). Fluor on loomulikult 19. Mersenne'i maatriksite järjestused vastavad radioaktiivsete elementide järjestusele, mida nimetatakse aktiiniumi seeriaks: uraan 235, plutoonium 239 (isotoop, mis on uraanist võimsam aatomienergia allikas) jne. Need on ka leelismetallid liitium 7, naatrium 23 ja kaalium 39.

Gallium – aatommass 68

Tellimused 4 k–2 Euleri maatriksit (topelt Mersenne) vastab lämmastikule 14 (atmosfääri baas). Lauasoola moodustavad kaks "mersennilaadset" naatriumi 23 ja kloori 35 aatomit, koos on see kombinatsioon tüüpiline, just Euleri maatriksite jaoks. Massiivsemal klooril, mille kaal on 35,4, jääb Hadamardi dimensioonist 36 veidi puudu. Harilikud soolakristallid: kuubik (! s.t. leebe tegelane, Hadamars) ja oktaeeder (trotslikum, see on kahtlemata Euler).

Aatomifüüsikas on raud 56 - nikkel 59 üleminek piiriks elementide vahel, mis annavad energiat suurema tuuma (vesinikpomm) sünteesil ja lagunemisel (uraanipomm). Järjestus 58 on kuulus selle poolest, et selle jaoks pole olemas mitte ainult Hadamardi maatriksite analooge Belevitši maatriksite kujul, mille diagonaalis on nullid, vaid selle jaoks pole ka palju kaalutud maatriksiid - lähimal ortogonaalil W(58,53) on 5 nulli igas veerus ja reas (sügav vahe ).

Fermat' maatriksitele ja nende asendustele vastavas seerias 4 k+1,maksab saatuse tahtel 257 fermii.Ei oska midagi öelda,täpne tabamus. Siin on kuld 197. Elektroonika sümbolid vask 64 (63.547) ja hõbe 108 (107.868) ilmselt kullani ei ulatu ja vastavad tagasihoidlikumatele Hadamardi maatriksitele. Vask, mille aatommass pole kaugeltki 63, on keemiliselt aktiivne – selle rohelised oksiidid on hästi tuntud.

Suure suurendusega boorikristallid

FROM kuldne suhe boor on ühendatud - aatommass kõigi teiste elementide hulgas on lähim 10-le (täpsemalt 10,8, mõjutab ka aatommassi lähedus paaritutele arvudele). Boor on üsna keeruline element. Bohril on elu enda ajaloos segane roll. Selle struktuuride raamistik on palju keerulisem kui teemant. Ainulaadne keemilise sideme tüüp, mis võimaldab booril igasugust lisandit absorbeerida, on väga halvasti mõistetav, kuigi suur osa teadlasi on sellega seotud uuringute eest juba saanud Nobeli preemia. Boorikristalli kuju on ikosaeeder, viis kolmnurka moodustavad tipu.

Plaatina müsteerium. Viies element on kahtlemata väärismetallid nagu kuld. Vedrustus üle Hadamardi mõõtme 4 k, 1 suurele.

Stabiilne isotoop uraan 238

Tuletage siiski meelde, et Fermat' numbrid on haruldased (lähim on 257). Looduslikud kullakristallid on kuubilähedase kujuga, kuid ka pentagramm sädeleb. Selle lähim naaber, plaatina, väärismetall, on vähem kui 4 korda vähem aatommassiga kullast 197. Plaatina aatommass ei ole 193, vaid mõnevõrra suurenenud, 194 (Euleri maatriksite järjekord). Pisiasi, kuid see toob ta mõne agressiivsema elemendi leeri. Tasub meeles pidada, et seoses oma inertsusega (see lahustub võib-olla vees) kasutatakse plaatinat keemiliste protsesside aktiivse katalüsaatorina.

Käsnjas plaatina süütab toatemperatuuril vesiniku. Plaatina olemus pole sugugi rahulik, iriidium 192 käitub vaiksemalt (isotoopide 191 ja 193 segu). See on pigem vask, kuid kulla kaalu ja iseloomuga.

Neoon 20 ja naatrium 23 vahel ei ole elementi, mille aatommass on 22. Loomulikult on aatomkaalud lahutamatu tunnus. Kuid isotoopide hulgas on omakorda ka kurioosne omaduste korrelatsioon arvude ja vastavate ortogonaalsete aluste maatriksite omadustega. Tuumakütusena on kõige enam kasutusel isotoop uraan 235 (Mersenne'i maatriksite järjekord), milles on võimalik isemajandav tuumaahelreaktsioon. Looduses esineb see element stabiilsel kujul uraanina 238 (Euleri maatriksite järjekord). 13 aatommassiga elementi pole olemas. Mis puutub kaosesse, siis perioodilisustabeli stabiilsete elementide piiratud arv ja kolmeteistkümnendat järku maatriksites nähtava barjääri tõttu kõrget järku maatriksite leidmise raskused on korrelatsioonis.

Keemiliste elementide isotoobid, stabiilsuse saar

Igaüks, kes koolis käis, mäletab, et üks kohustuslik õppeaine oli keemia. See võib talle meeldida või mitte meeldida – see ei oma tähtsust. Ja on tõenäoline, et paljud selle distsipliini teadmised on juba unustatud ja neid ei rakendata elus. Küllap aga mäletavad kõik D. I. Mendelejevi keemiliste elementide tabelit. Paljude jaoks on see jäänud mitmevärviliseks tabeliks, kus igasse ruutu on kirjutatud teatud tähed, mis tähistavad keemiliste elementide nimetusi. Kuid siin ei räägi me keemiast kui sellisest, vaid kirjeldame sadu keemilisi reaktsioone ja protsesse, vaid räägime sellest, kuidas perioodilisustabel üldiselt ilmus - see lugu pakub huvi igale inimesele ja tõepoolest kõigile, kes soovivad. huvitav ja kasulik teave.

Natuke tausta

Veel 1668. aastal avaldas silmapaistev Iiri keemik, füüsik ja teoloog Robert Boyle raamatu, milles lükati ümber paljud alkeemiaga seotud müüdid ja kus ta rääkis vajadusest otsida lagunematuid keemilisi elemente. Teadlane andis neist ka nimekirja, mis koosnes vaid 15 elemendist, kuid lubas arvata, et elemente võib olla rohkem. Sellest sai lähtepunkt mitte ainult uute elementide otsimisel, vaid ka nende süstematiseerimisel.

Sada aastat hiljem koostas prantsuse keemik Antoine Lavoisier uue nimekirja, mis sisaldas juba 35 elementi. 23 neist leiti hiljem olevat lagunematud. Kuid teadlased üle maailma jätkasid uute elementide otsimist. Ja peamist rolli selles protsessis mängis kuulus vene keemik Dmitri Ivanovitš Mendelejev - ta oli esimene, kes esitas hüpoteesi, et elementide aatommassi ja nende asukoha vahel süsteemis võib olla seos.

Tänu hoolikale tööle ja keemiliste elementide võrdlemisele suutis Mendelejev avastada elementidevahelise seose, milles nad võivad olla üks ja nende omadused ei ole iseenesestmõistetavad, vaid perioodiliselt korduvad nähtused. Selle tulemusena sõnastas Mendelejev veebruaris 1869 esimese perioodilise seaduse ja juba märtsis esitas keemiaajaloolane N. A. Menshutkin Venemaa Keemia Seltsile tema aruande “Omaduste seos elementide aatommassiga”. Seejärel avaldati Mendelejevi publikatsioon samal aastal Saksamaal ajakirjas Zeitschrift fur Chemie ja 1871. aastal avaldati teises Saksa ajakirjas Annalen der Chemie tema avastusele pühendatud teadlase uus ulatuslik väljaanne.

Perioodilise tabeli koostamine

1869. aastaks oli põhiidee Mendelejev juba välja kujundanud ja seda üsna lühikese ajaga, kuid ta ei suutnud seda pikka aega vormistada mingiks korrastatud süsteemiks, mis selgelt näitaks, mis on mis. Ühes vestluses kolleeg A. A. Inostrantseviga ütles ta isegi, et tema peas on kõik juba korda läinud, kuid kõike ta lauale tuua ei jõudnud. Pärast seda alustas Mendelejevi biograafide sõnul hoolikat tööd oma laua kallal, mis kestis kolm päeva ilma unepausita. Sorteeriti kõikvõimalikud võimalused elementide tabelisse korraldamiseks ja töö tegi keeruliseks asjaolu, et tol ajal ei teadnud teadus veel kõiki keemilisi elemente. Kuid vaatamata sellele loodi tabel ikkagi ja elemendid süstematiseeriti.

Legend Mendelejevi unenäost

Paljud on kuulnud lugu, et D. I. Mendelejev unistas oma lauast. Seda versiooni levitas aktiivselt eelmainitud Mendelejevi kolleeg A. A. Inostrantsev naljaka loona, millega ta oma õpilasi lõbustas. Ta ütles, et Dmitri Ivanovitš läks magama ja nägi unes selgelt oma lauda, ​​kus kõik keemilised elemendid olid õiges järjekorras paigutatud. Selle peale viskasid õpilased isegi nalja, et samamoodi avastati 40° viin. Aga reaalsed eeldused unejutuks olid siiski olemas: nagu juba mainitud, töötas Mendelejev une ja puhkuseta laual ning Inostrantsev leidis ta kord väsinuna ja kurnatuna. Pärastlõunal otsustas Mendelejev teha pausi ja mõni aeg hiljem ärkas ta järsult, võttis kohe paberitüki ja kujutas sellel valmis lauda. Kuid teadlane ise lükkas kogu selle loo unenäoga ümber, öeldes: "Ma olen sellele mõelnud võib-olla kakskümmend aastat ja te arvate: ma istusin ja äkki ... see on valmis." Nii et unenägude legend võib olla väga atraktiivne, kuid tabeli loomine sai võimalikuks vaid raske tööga.

Edasine töö

Ajavahemikul 1869–1871 arendas Mendelejev välja perioodilisuse ideed, millele teadlaskond kaldus. Ja selle protsessi üks olulisi etappe oli arusaam, et süsteemi mis tahes element peaks paiknema selle omaduste kogumi põhjal võrreldes teiste elementide omadustega. Selle ja ka klaasi moodustavate oksiidide muutumise uuringute tulemuste põhjal õnnestus keemikul muuta mõnede elementide, sealhulgas uraani, indiumi, berülliumi ja teiste aatommasside väärtusi.

Loomulikult soovis Mendelejev võimalikult kiiresti täita tabelisse jäänud tühjad lahtrid ja ennustas 1870. aastal, et peagi avastatakse teadusele tundmatud keemilised elemendid, mille aatommassid ja omadused ta oskas välja arvutada. Esimesed neist olid gallium (avastati 1875), skandium (avastati 1879) ja germaanium (avastati 1885). Seejärel jätkati prognooside täitmist ja avastati veel kaheksa uut elementi, sealhulgas: poloonium (1898), reenium (1925), tehneetsium (1937), francium (1939) ja astatiin (1942–1943). Muide, 1900. aastal jõudsid D. I. Mendelejev ja šoti keemik William Ramsay järeldusele, et tabelisse tuleks lisada ka nullrühma elemendid - kuni 1962. aastani nimetati neid inertseks ja pärast - väärisgaasideks.

Perioodilise süsteemi korraldus

D. I. Mendelejevi tabelis olevad keemilised elemendid on paigutatud ridadesse vastavalt nende massi suurenemisele ja ridade pikkus valitakse nii, et neis olevad elemendid oleksid sarnaste omadustega. Näiteks väärisgaasid, nagu radoon, ksenoon, krüptoon, argoon, neoon ja heelium, ei reageeri kergesti teiste elementidega ning neil on ka madal keemiline aktiivsus, mistõttu need asuvad kõige parempoolsemas veerus. Ja vasakpoolse veeru elemendid (kaalium, naatrium, liitium jne) reageerivad suurepäraselt teiste elementidega ja reaktsioonid ise on plahvatusohtlikud. Lihtsamalt öeldes on igas veerus elementidel sarnased omadused, mis erinevad veeruti. Kõik elemendid kuni nr 92-ni leidub looduses ja nr 93-ga algavad tehiselemendid, mida saab luua ainult laboris.

Algses versioonis mõisteti perioodilist süsteemi vaid looduses eksisteeriva korra peegeldusena ja puudusid seletused, miks kõik nii peaks olema. Ja alles kvantmehaanika ilmumisel sai selgeks elementide järjekorra tegelik tähendus tabelis.

Loomeprotsessi õppetunnid

Rääkides sellest, milliseid loomeprotsessi õppetunde saab teha kogu D. I. Mendelejevi perioodilisustabeli loomise ajaloost, võib näiteks tuua inglise loova mõtlemise valdkonna uurija Graham Wallace'i ja prantsuse teadlase ideed. Henri Poincaré. Võtame neid lühidalt.

Poincaré (1908) ja Graham Wallace'i (1926) järgi on looval mõtlemisel neli peamist etappi:

• Koolitus- põhiülesande sõnastamise etapp ja esimesed katsed seda lahendada;
• Inkubeerimine- etapp, mille jooksul toimub ajutine tähelepanu kõrvalejuhtimine protsessist, kuid töö probleemile lahenduse leidmiseks toimub alateadvuse tasemel;
• arusaam- intuitiivse lahenduse leidmise etapp. Pealegi võib selle lahenduse leida olukorras, mis ülesandega absoluutselt ei ole asjakohane;
• Uurimine- lahenduse testimise ja juurutamise etapp, milles toimub selle lahenduse ja selle võimaliku edasiarenduse kontrollimine.

Nagu näeme, järgis Mendelejev oma tabeli loomisel intuitiivselt neid nelja etappi. Kui tõhus see on, saab hinnata tulemuste järgi, s.t. sest tabel loodi. Ja arvestades, et selle loomine oli tohutu samm edasi mitte ainult keemiateaduse, vaid kogu inimkonna jaoks, saab ülaltoodud nelja etappi rakendada nii väikeste projektide kui ka globaalsete plaanide elluviimisel. Peamine asi, mida meeles pidada, on see, et mitte ainsatki avastust ega ainsatki probleemi lahendust ei leia üksi, hoolimata sellest, kui väga me neid unes näha tahaksime ja kui palju me ka ei magaks. Edu saavutamiseks, olgu selleks siis keemiliste elementide tabeli koostamine või uue turundusplaani väljatöötamine, peavad sul olema teatud teadmised ja oskused ning oskuslikult kasutada oma potentsiaali ja pingutada.

Soovime teile edu ettevõtmistes ja plaanide edukat elluviimist!

Kuidas see kõik algas?

Paljud 19.–20. sajandi vahetuse tuntud väljapaistvad keemikud on juba ammu märganud, et paljude keemiliste elementide füüsikalised ja keemilised omadused on üksteisega väga sarnased. Näiteks kaalium, liitium ja naatrium on kõik aktiivsed metallid, mis veega interakteerudes moodustavad nende metallide aktiivseid hüdroksiide; Kloor, fluor, broom nende ühendites vesinikuga näitasid sama valentsi, mis on võrdne I-ga ja kõik need ühendid on tugevad happed. Sellest sarnasusest on juba ammu tehtud järeldus, et kõiki teadaolevaid keemilisi elemente saab ühendada rühmadesse ja nii et iga rühma elementidel on teatud füüsikalis-keemiliste omaduste kogum. Selliseid rühmi koostasid erinevad teadlased aga sageli erinevatest elementidest valesti ning pikka aega eirasid paljud elementide üht peamist omadust - see on nende aatommass. Seda eirati, kuna see oli ja on erinevate elementide puhul erinev, mis tähendab, et seda ei saanud kasutada rühmitamise parameetrina. Ainus erand oli prantsuse keemik Alexander Emile Chancourtua, kes üritas kõiki elemente paigutada kolmemõõtmelisse mudelisse piki spiraali, kuid tema tööd ei tunnustanud teadusringkond ning mudel osutus tülikaks ja ebamugavaks.

Erinevalt paljudest teadlastest on D.I. Mendelejev võttis elementide klassifitseerimisel põhiparameetrina aatommassi (tol ajal veel "Aatomi mass"). Dmitri Ivanovitš paigutas oma versioonis elemendid nende aatommasside kasvavas järjekorras ja siin tekkis muster, et elementide teatud ajavahemike järel nende omadused korduvad perioodiliselt. Tõsi, tuli teha erandeid: osa elemente vahetati ja ei vastanud aatommasside suurenemisele (näiteks telluur ja jood), kuid need vastasid elementide omadustele. Aatomi- ja molekulaarteooria edasine areng õigustas selliseid edusamme ja näitas selle korralduse kehtivust. Selle kohta saab täpsemalt lugeda artiklist "Mis on Mendelejevi avastus"

Nagu näeme, ei ole selle versiooni elementide paigutus sugugi sama, mida näeme tänapäevasel kujul. Esiteks on rühmad ja perioodid vastupidised: rühmad horisontaalselt, perioodid vertikaalselt ja teiseks on selles natuke liiga palju rühmi - üheksateist, mitte täna aktsepteeritud kaheksateist.

Ent juba aasta hiljem, 1870. aastal, moodustas Mendelejev tabelist uue versiooni, mis on meile juba paremini äratuntav: sarnased elemendid on vertikaalselt ritta, moodustades rühmi, ja 6 perioodi on paigutatud horisontaalselt. Eriti tähelepanuväärne on see, et nii tabeli esimeses kui ka teises versioonis on näha märkimisväärseid saavutusi, mida tema eelkäijatel ei olnud: tabel jättis hoolikalt kohad elementidele, mis Mendelejevi sõnul olid veel avastamata. Vastavad vabad töökohad on tema poolt märgitud küsimärgiga ja neid näete ülaltoodud pildil. Seejärel avastati tõepoolest vastavad elemendid: galium, germaanium, skandium. Seega Dmitri Ivanovitš mitte ainult ei süstematiseerinud elemente rühmadesse ja perioodidesse, vaid ennustas ka uute, seni teadmata elementide avastamist.

Hiljem, pärast paljude tolleaegsete keemia aktuaalsete saladuste lahendamist - uute elementide avastamine, väärisgaaside rühma eraldamine koos William Ramsay osalusel, tõsiasja tuvastamine, et didüümium ei ole iseseisev element. kõik, vaid on segu kahest teisest - üha uusi ja uusi tabeliversioone, millel on mõnikord isegi mitte-tabelivaade. Kuid me ei anna neid kõiki siin, vaid anname ainult lõpliku versiooni, mis kujunes välja suure teadlase eluajal.

Üleminek aatommassilt tuumalaengule.

Kahjuks ei elanud Dmitri Ivanovitš aatomi ehituse planetaarse teooria nägemiseni ega näinud Rutherfordi katsete võidukäiku, kuigi just tema avastustega algas perioodilise seaduse ja kogu perioodilisuse väljatöötamisel uus ajastu. süsteem. Tuletan meelde, et Ernest Rutherfordi tehtud katsetest järeldub, et elementide aatomid koosnevad positiivselt laetud aatomituumast ja ümber tuuma tiirlevatest negatiivselt laetud elektronidest. Pärast kõigi tol ajal teadaolevate elementide aatomituumade laengute määramist selgus, et perioodilises süsteemis paiknevad need vastavalt tuuma laengule. Ja perioodiline seadus on saanud uue tähenduse, nüüd hakkas see kõlama järgmiselt:

"Keemiliste elementide omadused, samuti nende moodustatud lihtainete ja ühendite vormid ja omadused on perioodilises sõltuvuses nende aatomite tuumade laengute suurusest."

Nüüd sai selgeks, miks osa kergemaid elemente Mendelejev oma raskematele eelkäijatele selja taha pani – kogu asi on selles, et nii need oma tuuma laengute järjekorras seisavad. Näiteks telluur on raskem kui jood, kuid ta on tabelis varasem, kuna selle aatomi tuuma laeng ja elektronide arv on 52, joodil aga 53. Tabelit saab vaadata ja ise veenduda.

Pärast aatomi ja aatomituuma ehituse avastamist läbis perioodiline süsteem veel mitmeid muutusi, kuni lõpuks saavutas see meile koolist tuttava vormi, perioodilisuse tabeli lühiajalise versiooni.

Selles tabelis teame juba kõike: 7 perioodi, 10 seeriat, kõrval- ja põhialagruppe. Samuti tuli uute elementide avastamise ja nendega tabeli täitmisega elemendid nagu Actinium ja Lanthanum paigutada eraldi ridadesse, mis kõik said nimeks Actinides ja Lanthanides. See süsteemi versioon eksisteeris väga pikka aega - maailma teadusringkondades peaaegu 80ndate lõpuni, 90ndate alguseni ja meie riigis veelgi kauem - kuni selle sajandi 10ndateni.

Perioodilise tabeli kaasaegne versioon.

Variant, mille paljud meist koolis läbi elasid, osutub aga tegelikult väga segaseks ning segadus väljendub alarühmade põhi- ja sekundaarrühmadeks jagamises ning elementide omaduste kuvamise loogika meeldejätmine läheb päris keeruliseks. Muidugi, vaatamata sellele õppisid paljud seda, said keemiateaduste doktoriteks, kuid tänapäeval on see siiski asendatud uue versiooniga - pikaajalisega. Märgin, et selle konkreetse valiku on heaks kiitnud IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Vaatame seda.

Kaheksa rühma asendati kaheksateistkümnega, mille hulgas ei ole enam jaotust peamiseks ja sekundaarseks ning kõik rühmad on määratud elektronide paigutusega aatomi kestas. Samal ajal vabanesid nad kaherealistest ja üherealistest perioodidest, nüüd sisaldavad kõik perioodid ainult ühte rida. Kui mugav see valik on? Nüüd nähakse selgemalt elementide omaduste perioodilisust. Rühma number näitab tegelikult välistasandi elektronide arvu ja seetõttu asuvad kõik vana versiooni peamised alarühmad esimeses, teises ja kolmeteistkümnendas kuni kaheksateistkümnendas rühmas ning kõik "endised küljerühmad" laua keskel. Seega on nüüd tabelist selgelt näha, et kui see on esimene rühm, siis need on leelismetallid ja teie jaoks pole vask ega hõbe ning on selge, et kõik transiitmetallid näitavad hästi oma omaduste sarnasust tänu täidisele. d-alatasemel, mis mõjutab vähemal määral väliseid omadusi, samuti lantaniididel ja aktiniididel on sarnased omadused ainult f-alataseme erinevuse tõttu. Seega on kogu tabel jagatud järgmisteks plokkideks: s-plokk, millel täidetakse s-elektronid, d-plokk, p-plokk ja f-plokk, täidisega vastavalt d, p ja f-elektronid.

Kahjuks on meil see võimalus kooliõpikutes alles viimasel 2-3 aastal ja ka siis mitte kõigis. Ja väga vale. Millega see seotud on? Noh, esiteks, seisakuga 90ndatel, mil riigis ei toimunud üldse arengut, rääkimata haridussektorist, nimelt läks 90ndatel maailma keemiakogukond sellele võimalusele. Teiseks kerge inertsiga ja raskustega kõike uut tajuda, sest meie õpetajad on harjunud vana, lühiajalise tabeliversiooniga, hoolimata sellest, et see on keemiat õppides palju keerulisem ja vähem mugav.

Perioodilise süsteemi laiendatud versioon.

Kuid aeg ei seisa paigal, ka teadus ja tehnoloogia. Perioodilise süsteemi 118. element on juba avastatud, mis tähendab, et peagi tuleb avastada tabeli järgmine, kaheksas periood. Lisaks ilmub uus energia alamtase: g-alamtase. Selle koostisosade elemendid, nagu lantaniidid või aktiniidid, tuleb tabelis allapoole nihutada või seda tabelit laiendatakse veel kaks korda, nii et see ei mahu enam A4-lehele. Siin annan ainult lingi Wikipediale (vt Laiendatud perioodiline süsteem) ega korda selle valiku kirjeldust veel kord. Kõik, kes on huvitatud, võivad jälgida linki ja vaadata.

Selles versioonis ei ole f-elemendid (lantaniidid ja aktiniidid) ega g-elemendid ("tulevikuelemendid" nr 121-128) eraldi välja toodud, vaid teevad tabeli 32 lahtri võrra laiemaks. Samuti paigutatakse element heelium teise rühma, kuna see kuulub s-plokki.

Üldiselt on ebatõenäoline, et tulevased keemikud seda võimalust kasutavad, tõenäoliselt asendatakse perioodilisustabel mõne alternatiiviga, mille julged teadlased on juba välja pakkunud: Benfey süsteem, Stewarti "keemiline galaktika" või mõni muu variant. Kuid see juhtub alles pärast keemiliste elementide stabiilsuse teise saare saavutamist ja suure tõenäosusega on see tuumafüüsika kui keemia selguse jaoks rohkem vajalik, kuid praegu piisab vana hea Dmitri Ivanovitši perioodilisest süsteemist.

Perioodilise tabeli element 115 – moskovium – on üliraske sünteetiline element sümboliga Mc ja aatomnumbriga 115. Selle sai esmakordselt 2003. aastal Venemaa ja Ameerika teadlaste ühine meeskond Dubnas asuvas Tuumauuringute Ühisinstituudis (JINR). , Venemaa. 2015. aasta detsembris tunnistas see rahvusvaheliste teadusorganisatsioonide ühistöörühma IUPAC/IUPAP üheks neljast uuest elemendist. 28. novembril 2016 nimetati see ametlikult Moskva piirkonna järgi, kus JINR asub.

Iseloomulik

Perioodilise tabeli element 115 on äärmiselt radioaktiivne: selle kõige stabiilsema teadaoleva isotoobi moskovium-290 poolestusaeg on vaid 0,8 sekundit. Teadlased klassifitseerivad moskoviumi intransitionmetalliks, mis on mitmete omaduste poolest sarnane vismutiga. Perioodilises tabelis kuulub ta 7. perioodi p-ploki transaktiniidide elementide hulka ja on paigutatud 15. rühma kui kõige raskem pniktogeen (lämmastiku alarühma element), kuigi pole kinnitatud, et see käituks nagu raskem vismutihomoloog.

Arvutuste kohaselt on elemendil mõned omadused, mis sarnanevad kergematele homoloogidele: lämmastik, fosfor, arseen, antimon ja vismut. See näitab mitmeid olulisi erinevusi neist. Praeguseks on sünteesitud umbes 100 moskoviumi aatomit, mille massiarv on 287–290.

Füüsikalised omadused

Perioodilise tabeli muskuskivi elemendi 115 valentselektronid jagunevad kolmeks alamkihiks: 7s (kaks elektroni), 7p 1/2 (kaks elektroni) ja 7p 3/2 (üks elektron). Esimesed kaks neist on relativistlikult stabiliseeritud ja käituvad seetõttu nagu inertgaasid, samas kui viimased on relativistlikult destabiliseeritud ja võivad kergesti osaleda keemilistes interaktsioonides. Seega peaks moskoviumi esmane ionisatsioonipotentsiaal olema umbes 5,58 eV. Arvutuste kohaselt peaks moskovium oma suure aatommassi tõttu olema tihe metall, mille tihedus on umbes 13,5 g/cm3.

Eeldatavad disainiomadused:

• Faas: tahke.
• Sulamistemperatuur: 400 °C (670 °K, 750 °F).
• Keemistemperatuur: 1100°C (1400°K, 2000°F).
• Spetsiaalne sulamissoojus: 5,90-5,98 kJ/mol.
• Aurustumise ja kondensatsiooni erisoojus: 138 kJ/mol.

Keemilised omadused

Perioodilise tabeli 115. element on kolmas keemiliste elementide seerias 7p ja on perioodilisuse tabeli 15. rühma raskeim liige, mis asub vismuti all. Moskoovia keemilise koostoime vesilahuses määravad Mc + ja Mc 3+ ioonide omadused. Esimesed on arvatavasti kergesti hüdrolüüsitavad ja moodustavad ioonsidemeid halogeenide, tsüaniidide ja ammoniaagiga. Moskovium (I) hüdroksiid (McOH), karbonaat (Mc 2 CO 3), oksalaat (Mc 2 C 2 O 4) ja fluoriid (McF) peavad olema vees lahustuvad. Sulfiid (Mc 2 S) peab olema lahustumatu. Kloriid (McCl), bromiid (McBr), jodiid (McI) ja tiotsüanaat (McSCN) on halvasti lahustuvad ühendid.

Moskovium(III)fluoriid (McF 3) ja tiosoniid (McS 3) on arvatavasti vees lahustumatud (sarnaselt vastavate vismutiühenditega). Kuigi kloriid (III) (McCl 3), bromiid (McBr 3) ja jodiid (McI 3) peaksid olema kergesti lahustuvad ja kergesti hüdrolüüsitavad, et moodustada oksohaliide, nagu McOCl ja McOBr (samuti sarnane vismutiga). Moscovium(I) ja (III) oksiididel on sarnased oksüdatsiooniastmed ja nende suhteline stabiilsus sõltub suuresti sellest, milliste elementidega nad interakteeruvad.

Ebakindlus

Kuna perioodilisuse tabeli 115. elementi sünteesivad vähesed katseliselt, on selle täpsed omadused problemaatilised. Teadlased peavad keskenduma teoreetilistele arvutustele ja võrdlema stabiilsemate elementidega, mis on omadustelt sarnased.

2011. aastal viidi läbi katsed nihooniumi, fleroviumi ja moskoviumi isotoopide loomiseks reaktsioonides "kiirendite" (kaltsium-48) ja "sihtmärkide" (ameritsium-243 ja plutoonium-244) vahel, et uurida nende omadusi. Kuid "sihtmärkide" hulka kuulusid plii ja vismuti lisandid ning sellest tulenevalt saadi nukleonide ülekandereaktsioonides mõned vismuti ja polooniumi isotoobid, mis muutsid katset keeruliseks. Samal ajal aitavad saadud andmed teadlastel tulevikus üksikasjalikumalt uurida vismuti ja polooniumi raskeid homolooge, nagu moskoviumi ja maksamoriumi.

Avamine

Periooditabeli elemendi 115 esimene edukas süntees oli Venemaa ja Ameerika teadlaste ühistöö 2003. aasta augustis JINRis Dubnas. Tuumafüüsiku Juri Oganesjani juhitud meeskonda kuulusid lisaks kodumaistele spetsialistidele kolleegid Lawrence Livermore'i riiklikust laborist. 2. veebruaril 2004 avaldasid teadlased väljaandes Physical Review teabe, et nad pommitasid ameriitsium-243 kaltsium-48 ioonidega U-400 tsüklotronis ja said neli uue aine aatomit (üks 287 Mc tuum ja kolm 288 Mc tuuma ). Need aatomid lagunevad (lagunevad), kiirgades alfaosakesi elemendile nihoonium umbes 100 millisekundi jooksul. Moskoviumi kaks raskemat isotoopi, 289 Mc ja 290 Mc, avastati aastatel 2009–2010.

Esialgu ei saanud IUPAC uue elemendi avastamist heaks kiita. Vajas kinnitust teistest allikatest. Järgmise paari aasta jooksul viidi läbi järjekordne hilisemate katsete hindamine ja taas esitati Dubna meeskonna nõue 115. elemendi avastamiseks.

2013. aasta augustis teatas rühm Lundi ülikooli ja Darmstadti (Saksamaa) Raskeioonide Instituudi teadlasi, et nad kordasid 2004. aasta katset, kinnitades sellega Dubnas saadud tulemusi. Veel ühe kinnituse avaldas Berkeleys töötanud teadlaste meeskond 2015. aastal. 2015. aasta detsembris tunnustas ühine IUPAC/IUPAP töörühm selle elemendi avastamist ja seadis prioriteediks Vene-Ameerika teadlaste meeskonna avastamise.

Nimi

1979. aasta perioodilisuse tabeli element 115 otsustati IUPAC-i soovituse kohaselt nimetada "ununpentium" ja tähistada seda vastava sümboliga UUP. Ehkki seda nime on sellest ajast alates laialdaselt kasutatud avastamata (kuid teoreetiliselt ennustatud) elemendi kohta, pole see füüsikakogukonnas tähelepanu saanud. Kõige sagedamini nimetati ainet nii - element nr 115 või E115.

30. detsembril 2015 tunnustas Rahvusvaheline Puhta ja Rakenduskeemia Liit uue elemendi avastamist. Uute reeglite kohaselt on avastajatel õigus pakkuda uuele ainele oma nime. Alguses pidi see perioodilisustabeli 115. elementi füüsik Paul Langevini auks nimetama "langeviiniumiks". Hiljem pakkus Dubna teadlaste meeskond võimalusena Moskva piirkonna auks, kus avastus tehti, nime "Moskvalane". 2016. aasta juunis kiitis IUPAC algatuse heaks ja 28. novembril 2016 kiitis ametlikult heaks nimetuse "moscovium".