Химия периодическая таблица менделеева: Формы периодической таблицы

Формы периодической таблицы

Наиболее распространёнными являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая»,  «длинная», «сверхдлинная».


В «короткой» форме записи четвертый и последующие периоды занимают по 2 строчки.



В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает  одну строчку.

В качестве основного варианта IUPAC утвердил длинный вариант Периодической таблицы. Короткая форма таблицы, содержащая восемь групп элементов,  официально отменена ИЮПАК еще в 1989 г.


Нильсом Бором разработана лестничная (пирамидальная) форма периодической системы.


Существует несколько сотен вариантов, редко или вовсе не используемых, но весьма оригинальных, способов графического или табличного отображения Периодического закона,  при этом учёные предлагают всё новые варианты.

Познакомиться с разнообразием Периодических таблиц химических элементов, собранных со всего мира, можно на выставке, посвященной открытию Международного года Периодической таблицы, проводимой под эгидой ЮНЕСКО и Правительства Российской Федерации, при поддержке Российской Академии Наук, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева. 

Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.).

Самая большая Периодическая таблица была установлена на стенах химического факультета в Университете Мурсии в Испании. В общей сложности она занимает в общей сложности  150 м2. Она состоит из 118 металлических квадратов размером 75×75 см. В неё включены все известные химические элементы, каждый из которых занимает отдельный квадрат.


В 2006 г. в Чикаго (США) временно была организована восьмиэтажная периодическая таблица выполненная с помощью плакатов.

Памятник Менделееву перед химическим факультетом Словацкого технологического университета в Братиславе:


В 2003 году студенты университета Уэйк Форест спроектировали стол и скамью для пикника в форме таблицы Менделеева.


На стене ВНИИ метрологии имени Д.И. Менделева в Санкт-Петербурге размещено мозаичное панно – Периодическая таблица химических элементов. В 1932 году рядом со зданием был установлен памятник великому русскому химику.

Таблица Менделеева – универсальный и безграничный язык общения ученых

АМ: Это инициатива, которая поддержана ЮНЕСКО и ООН. Изначально год Периодического закона, год 150-летия открытия Периодического закона, это инициатива, с которой выступила Российская академия наук при поддержке Министерства иностранных дел Российской Федерации. 

Таблица Менделеева — универсальный язык общения ученых, прежде всего химиков. Хотя, если мы посмотрим шире, Менделеев был не только химиком. И открытие Периодического закона – это открытие, которое связывает очень многих ученых. Это и химики, и биологи, и медики, геологи, геохимики…

Для чего нужен этот год? Для того, чтобы еще раз напомнить всему миру, поскольку это международное событие, что мир наш развивается за счет открытий ученых, и что наука — это двигатель, драйвер прогресса человечества.

Во Франции, в ЮНЕСКО, 29 января будет торжественное открытие празднования Международного года Периодического закона. В России такое открытие пройдет 6 февраля в здании Российской академии наук.

Фото РХТУ

Александр Мажуга, ректор Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева

АУ: Химия – наука, которая постоянно развивается. Какие ее направления сегодня наиболее востребованы в мире? В чем будущее химических технологий?

АМ: Сегодня, как и многие другие науки, химия выходит на междисциплинарный уровень. И все больше востребованных направлений находятся на стыке наук. Это химия, биология и медицина, биомедицина, биохимия, биоорганическая химия. Надо понимать, что химия — это вообще все, что есть вокруг нас: то, чем мы дышим, что мы едим, к чему мы прикасаемся. Но наиболее востребованные направления сейчас, это — биомедицина, использование новых материалов в медицине; все, что связано с созданием новых конструкционных материалов – это, естественно, тоже химия. А конструкционные материалы – это различные аппараты новые, это различные строительные материалы, материалы для сельского хозяйства. Конечно же химия – это основа наших лекарств. Фармацевтическая химия – синтез новых терапевтических, диагностических агентов. Если химия – все, что вокруг нас, то химическая технология – это то, что позволяет получать те или иные продукты.

АУ: Что интересует молодежь, на какие факультеты и специальности самый высокий конкурс? Куда хотят пойти учиться абитуриенты?

АМ: Самый высокий конкурс в нашем университете на следующих направлениях: химико-фармацевтический факультет – это все, что связано с разработкой фармацевтических субстанций; биотехнологический факультет – наш университет специализируется в области биотехнологий применительно к пищевым добавкам, различным кормам, а также к селекции микроорганизмов, которые используются применительно к утилизации тех или иных техногенных отходов. И факультет нефтегазохимии и полимеров – все, что связано с созданием новых конструкционных материалов, прежде всего полимерного строения.

АУ: Вы упомянули сейчас переработку отходов при помощи различных новых соединений. Это направление, которое очень востребовано, потому что загрязнение окружающей среды – тема, которая постоянно на повестке дня и ООН, и всего мира. Такая научная работа идет обычно закрыто — в институтах и университетах — или же она предполагает международное сотрудничество и есть  какие-то крупные проекты?

Такие работы ведутся в рамках международного сотрудничества и, конечно же, вместе с нашими партнерами из химической и биотехнологической промышленности. И тут нужен не только биотехнологический подход, чтобы решить техногенные проблемы, но и направление, связанное с созданием новых «зеленых» химических производств, производств, которые экологичны, требуют небольшого количества ресурсов – например, замкнутые циклы. Такие химические фабрики будущего – тоже важное направление работы нашего университета.

АУ: Зачастую образование бывает очень академичным, научным… Есть ли практика связи образования с навыками и работой в отрасли, с работой на практический результат?

Основной залог успеха образования в нашей области, в области химической технологии, это непосредственный контакт с предприятиями, с конечными потребителями наших технологий, с компаниями, куда идут работать наши выпускники. Мы стараемся максимально изменять образовательные «траектории» наших студентов так, чтобы они были синхронизированы с предприятиями отрасли.

Фото РХТУ

Новый учебный комлекс РХТУ

АУ: Участвуют ли студенты в каких-то научных разработках, которые потом  претворяются в жизнь?

АМ: Да, конечно. Студенты во время обучения в нашем университете занимаются наукой, как и во многих других университетах в нашей стране. Мы рассматриваем сейчас возможность так называемого «проектного» обучения, когда начиная с первого курса студенты – мы можем также готовить проектные группы – выполняют тот или иной проект, связанный с отраслью химической технологии, и на выходе они получают технологию, которую можно реализовать. И подход, когда дипломный проект — это некий стартап, также реализуется в нашем университете.

АУ: Возвращаясь к теме таблицы Менделеева… Говорят,  оформляя свой Периодический закон в таблицу, Менделеев предусмотрительно оставил свободные места – «на будущее». Как происходит открытие новых элементов, как часто приходится обновлять таблицу?

АМ: Периодическая таблица – это не просто графическое представление элементов.

До Менделеева были более ранние варианты, когда элементы располагались по мере увеличения их атомного номера или веса (те элементы, что были открыты на момент той или иной таблицы). Но только Менделеев увидел в расположении элементов периодичность. Так появился Периодический закон: свойства элементов изменяются в рядах, и они повторяются. То есть самое его главное открытие – не просто расположение элементов в ячейках в таблице, а закон периодичности.

Сейчас элементы, которые были совсем недавно открыты – три новых элемента, –  являются сверхтяжелыми, радиоактивными и короткоживущими. На момент открытия таблицы такого количества элементов как сейчас известно не было. Что самое главное, Менделеев своим законом предсказывал существование элементов. В его первоначальной таблице были пустые ячейки – он показывал, что в этой ячейке должен появиться новый элемент. Само доказательство закона происходило позднее, когда эти новые элементы открывались и попадали уже в ячеечку Периодической таблицы. Мало того, Менделеев мог предсказывать и массу этого элемента, причем совпадения были порой с точностью до десятой в атомной массе!

Что касается новых элементов и пустых ячеек, то, как говорят, таблица Менделеева не окончена и, на самом деле, бесконечна. Сейчас мы находимся на таком «минимуме стабильности» химических элементов, но благодаря предсказаниям физиков мы должны будем выйти на элементы, которые будут опять же стабильны. То есть, чем тяжелее элемент, чем больше у него масса, тем менее стабильным он становится. Часто такие элементы — короткоживущие и радиоактивные. Но через какой-то период мы должны выйти опять на более стабильные элементы.

АУ: Есть ли страны-лидеры в открытии новых элементов, которые открыли их больше всего?

АМ: Нельзя сказать, что какая-то одна страна имеет лидерство. И в России было открыто шесть элементов, и в США было открыто достаточно большое количество. Достаточно сложно сказать, в какой стране больше или меньше было открыто. Чаще всего сейчас открытие новых элементов – как последних трех – происходит в коллаборации. Так, последние три были открыты при сотрудничестве России и США вместе: кто-то делает мишень, кто-то ее облучает, кто-то выделяет. И, соответственно, и один из элементов был назван в честь известного российского ученого, академика Юрия Оганесяна. Кстати, это единственный пример в Периодической таблице, когда элемент назван в честь живущего сейчас ученого.

АУ: То есть выдающийся ученый получил таким образом  «памятник при жизни»?

АМ: Да, при жизни. Есть еще ряд элементов, которые названы «московий» — в честь Москвы, «дубний» — в честь г. Дубны, где находится Объединенный институт ядерных исследований, и конечно же «рутений», названный в честь России. Поэтому, ждем новых элементов – в коллаборации с другими странами, другими научными и учебными организациями.

 

Таблица Менделеева: проверено временем

Этот год объявлен ЮНЕСКО Международным годом Периодической таблицы химических элементов в честь 150-летнего юбилея со дня открытия Дмитрием Ивановичем Менделеевым периодического закона, определившего дальнейшее развитие химии, физики и других наук. О том, как Периодическая таблица Менделеева помогает химикам сегодня, нам рассказали сотрудники кафедры физической химии – одной из старейших кафедр университета.

04.04.2019 3140

Первое обнародование Периодической таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева состоялось 6 марта 1869 года на заседании Русского физико-химического общества. Множество последующих открытий и новых концепций в физике, химии и других науках опиралось на закономерности Периодической таблицы. Кафедра химии в ЛЭТИ была создана почти через три десятка лет после великого открытия Дмитрия Ивановича. Её основал в 1891 году доктор химических наук, профессор Александр Александрович Кракау. Курс «Физическая химия» ввёл основатель физико-химического анализа академик Николай Семёнович Курнаков. В разные годы здесь работали: создатель отечественной электрометаллургической промышленности проф. Максимилиан Степанович Максименко, проф. Николай Антонович Пушин, впервые получивший электролитическим способом алюминий из отечественного сырья, создатель термодинамической шкалы твёрдости профессор Борис Филиппович Ормонт, при котором кафедра была переименована в кафедру физической химии.

С приходом на заведование члена-корреспондента РАН Виктора Владимировича Гусарова кафедра после почти 80-летнего перерыва опять стала выпускающей. На ней осуществляется подготовка магистров по программе «Биосовместимые материалы» в рамках направления «Биотехнические системы и технологии», а также аспирантов по специальности «Физическая химия». Образовательную и научную деятельность осуществляют как преподаватели ЛЭТИ, так и учёные из ведущих научно-исследовательских институтов Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Так, сотрудни- ками кафедры под руководством В.В. Гусарова в рамках совместной работы с коллективами НИТИ имени А.П. Александрова, СПб АЭП и проектно-конструкторского филиала концерна «Росэнергоатом» по разработке и обоснованию работоспособности отечественного устройства   локализации расплава активной зоны ядерного реактора (ловушки расплава) был создан новый класс функциональных материалов – жертвенный материал. Он призван именно «пожертвовать собой», чтобы минимизировать последствия тяжёлых аварий на атомных станциях. Впервые в мире он был внедрён при строительстве АЭС в Китае, затем – в Индии, потом – в России.

На кафедре ведутся работы над созданием оксидных катализаторов (в том числе, для нужд атомной энергетики), нанокомпозиционных материалов (группа доцента А. Н. Бугрова), изучаются механизмы формирования наночастиц, свойства и области применения фуллеренов и фуллеренолов (группа профессора Н.А. Чарыкова). Об этом нам рассказала заведующая кафедрой физической химии ЛЭТИ, доктор химических наук Оксана Владимировна Альмяшева. Сама она принимала участие в разработке новых катализаторов окисления водорода для пассивной системы безопасности АЭС, позволяющих понизить вероятность образования и взрыва гремучей смеси в реакторном пространстве. В итоге разработанный научной группой химического конструирования материалов нанокомпозиционный катализатор превзошёл по ключевым параметрам более дорогие, используемые в настоящее время платино-палладиевые катализаторы.

По словам сотрудников кафедры, без использования периодического закона Д.И. Менделеева невозможно себе представить процесс конструирования новых материалов с требуемым набором свойств. Вот что рассказал начальник отдела исследований тяжёлых аварий НИТИ имени А.П. Александрова, преподаватель спецкурса для магистрантов кафедры физической химии Вячеслав Исхакович Альмяшев, принимавший непосредственное участие в разработке жертвенных материалов:

– После техногенной катастрофы на Чернобыльской АЭС стало понятно, что атомные станции помимо активных систем безопасности должны иметь такие системы, которые на уровне физико-химических процессов без участия оперативного персонала существенно понижали бы вероятность выхода радиоактивных материалов за пределы реакторного пространства, даже в случае таких серьёзных аварий, как тяжелая авария с расплавлением активной зоны. К таким системам (пассивным системам безопасности) относится и ловушка расплава, в качестве функционального наполнителя которой выступает разработанный нами жертвенный материал. Его назначение – изменить свойства поступающего в ловушку расплава таким образом, чтобы обеспечить благоприятные условия его охлаждения и кристаллизации в корпусе ловушки. Разработка любого материала начинается с выбора элементного состава, то есть с анализа Периодической системы Д. И. Менделеева. Далее осуществляется термодинамический анализ и выбор оптимальной композиции. В курсе «Физико-химическое конструирование биосовместимых материалов» я прививаю студентам навыки обоснования выбора элементного состава и структуры материалов для направленного получения совокупности свойств, требуемых для решения поставленной задачи. В иных курсах программы «Биосовместимые материалы» ребята получают опыт синтеза материалов.

Сегодня происходит смена технологического уклада. Наиболее важные и заметные открытия происходят на стыке наук и опираются на использование новых материалов, конструирование которых начинается с атомного уровня. Оно немыслимо без понимания Периодической таблицы Менделеева.