Таблица менделеева это: Таблица Менделеева

Японские ученые разработали новую таблицу элементов — Российская газета

Сообщение о создании учеными Киотского университета новой периодической системы химических элементов сразу облетело мировые СМИ. Что и понятно. Ведь когда-то таблица Менделеева стала одним из величайших открытий в химии. Она внесла удивительный порядок в, казалось бы, хаотическое нагромождение разнообразных элементов. Наш великий соотечественник расположил элементы так, чтобы соседи по столбцу имели схожие химические свойства.

Что же нового придумали японцы? Здесь важно подчеркнуть, что, создавая свою таблицу, Менделеев ничего не знал ни о строении атома, ни о его ядре, ни о том, что электроны расположены на оболочках. А самое главное, что в одном столбце его таблицы находятся элементы с одним и тем же числом электронов на последней электронной оболочке. Все это было открыто через много лет. Можно сказать, что Менделеев совершил свое открытие не только во сне, но с завязанными глазами. И очередной раз можно только поразиться его предвидению.

У японцев ситуация принципиально иная. У них глаза широко раскрыты. Их таблица создана на основе уже имеющихся знаний о ядре атомов, состоящих из протонов и нейтронов. Еще в 1963 году была присуждена Нобелевская премия за модель, согласно которой протоны и нейтроны в ядре тоже расположены на оболочках. Ядро, у которого последняя протонная нейтронная оболочка полностью заполнена, особенно устойчиво, не вступает в ядерные реакции. Но практически не вступают в химические реакции и инертные газы, у которых полностью заполнена последняя электронная оболочка.

Аналогия очевидна. Именно на ней японские ученые и построили свою периодическую таблицу, взяв за основу не электронные, а протонные оболочки атомных ядер. И подход очевиден: надо «плясать от печки» — от ядер с полностью заполненными протонными оболочками. Это гелий, кислород, кальций, никель, олово, свинец и флеровий. Число протонов в их ядрах составляет 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 114, соответственно. Эти числа называют магическими за ту особую устойчивость, которую они придают ядрам.

Именно эти элементы японские ученые расположили в одном столбце, аналогичном столбцу инертных газов в таблице Менделеева. На основе такого столбца они и создали свою таблицу, расположив в строках элементы слева направо по мере заполнения оболочек.

Великий Менделеев создал свою таблицу, когда наука вообще не имела никакого представления ни о строении атома, ни об электронах

Исследователи надеются, что предложенный ими альтернативный способ представления химических элементов даст возможность другим ученым по-новому взглянуть на уже известные химические и физические закономерности и приведет к новым открытиям.

Описание новой таблицы японские ученые опубликовали в журнале Foundations of Chemistry.

Комментарий

Алексей Хохлов, академик РАН:

Некоторые СМИ уже сравнивают эту таблицу с той, что была создана великим Менделеевым. Говорят,что она может привести к новым открытиям.

Алексей Хохлов: Подобные заявления могут делать только те, кто плохо в школе учил химию. Таблица Менделеева связана не с ядром атома, а с электронами. Они определяют практически все химические связи и химические закономерности. Японские ученые проиллюстрировали некоторые уже известные факты, связанные со строением атомного ядра. Но особенности строения ядра на химические свойства почти не влияют, это не та епархия. Разве что имеют отношение к радиоактивному распаду.

Если для химиков эта работа не имеет значения, может, для физиков она станет откровением, даже стимулирует на озарения?

Алексей Хохлов: Вряд ли. Ведь структура атомного ядра давно известна, известны различные ядерные модели, авторам которых присуждена Нобелевская премия. А тем, кто сравнивает эту работу японских ученых и Дмитрия Ивановича Менделеева, хочу напомнить, что он создал свою таблицу, когда наука вообще не имела никакого представления ни о строении атома, ни об электронах. Только через 50 с лишним лет появилась квантовая механика, которая все это объяснила, в том числе строение атома и электронных оболочек. Периодический закон следует из квантовой физики. Так что если бы в то время таблицы Менделеева не было, то она могла бы быть предложена просто как следствие фундаментальных квантовых законов.

Именно это сейчас произошло с таблицей японских ученых. Если есть желание и время, можно ее использовать в педагогических целях, но ничего нового вы не узнаете. Так что эту таблицу элементов можно назвать изящной игрушкой. Но, повторяю, для обучения студентов она может быть вполне полезна.

В периодическую таблицу Менделеева внесены четыре новых элемента, два из которых связаны с Россией

В подмосковной Дубне приступили к изучению свойств новых химических элементов: открытые совместно с зарубежными учеными, два из четырех элементов получили названия, которые напрямую говорят о связи с Россией. Сегодня таблица Менделеева уже другая.

Для большинства из нас понять, что именно открыли и как это может быть использовано в жизни, настолько трудно, что мы можем только верить исследователям, представляя, как многое вообще еще неизвестно. Это категории высшей материи!

Так выглядит таблица Менделеева, которую можно купить в магазинах сегодня: в седьмом периоде зияют дыры. Теперь это все придется перепечатывать. 113, 115, 117 и 118 элементы официально открыты и получили названия. Три из них признаны открытиями ученых из Объединенного института ядерных исследований в подмосковной Дубне.

«Московий – в честь земли московской; ливерморий – это наши коллеги из Ливермора, которые работали вместе с нами, приезжали сюда, все эксперименты делаются здесь; то же самое теннессин – из Теннесси наши коллеги; ну а 118 – домашний, наш, родной», — рассказывает научный руководитель Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, академик РАН Юрий Оганесян.

118 элемент для Юрия Оганесяна не просто родной. Он назван в его честь – оганесон. Это второй случай в мировой истории, когда элемент периодической таблицы называется в честь ученого при жизни. Такой вариант названия предложили его коллеги из лаборатории ядерных исследований.

Больше 20 лет Юрий Цолакович стоит во главе российско-американской группы ученых, синтезирующих и исследующих сверхтяжелые элементы периодической системы.

«Охота за этими элементами – это такая сегодня совершенно важная часть современной экспериментальной ядерной физики. И тут надо сказать, что наши ученые, в частности, во главе с академиком Оганесяном, они здесь занимают самые передовые позиции», — отмечает президент Российской Академии Наук Владимир Фортов.

На вопросы журналистов «каково это, когда твое имя вписывается в историю на века», ученый отвечал скромно.

«Не ищите каких-то сверхчувств, поставьте себя на мое место. Я благодарен своим коллегам, своим товарищам, с которыми прошел этот долгий путь, и очень рад, конечно, что он кончился вот этим открытием, доказательством этому является не один, а на самом деле семь элементов. Один из них вот так назван, но это уже не столь важно, как он назван, а важно то, что это есть», — говорит ученый.

Сначала считалось, что периодическая таблица вообще должна закончиться на сотом элементе. Каждое новое открытие переворачивало весь научный мир. И именно Лаборатория ядерных исследований Дубнинского института — признанный мировой лидер по заполнению таблицы Менделеева. 105 элемент назван дубнием, а 114 — флеровием в честь основателя лаборатории Георгия Флерова. Теперь — московий и оганесон.

«За эти 60 лет в стенах этой Лаборатории, в стенах нашего института, усилиями многонациональных коллективов Лаборатории было открыто 11 сверхтяжелых элементов, доселе неизвестных миру, неизвестных науке, и это, конечно, я сказал бы, выдающийся результат», — сказал директор Объединенного института ядерных исследований Виктор Матвеев.

О практическом применении последних открытий речи пока не идет. Это дело науки будущего. Хотя ученые говорят: для того, чтобы синтезировать новый элемент, нужно уже совершить много технических открытий и инноваций. Ускорители, которые располагаются в Дубне, не имеют аналогов. На циклотроне У400 и были синтезированы самые тяжелые элементы.

Частицы кальция-48 проходят по каналу. Для синтеза нового элемента нужно, чтобы они попали точно в мишень. Обычно это уран, плутоний или калифорний. Мишень находится за стеной. Каждую секунду по ней выпускается 10 триллионов частиц, эксперимент идет несколько месяцев и за все это время рождается всего несколько ядер.

Ученые из Дубны уже поставили перед собой следующую задачу: синтез 119, 120 и последующих элементов. Специально для этого здесь строится так называемая «фабрика сверхтяжелых элементов».

Сердцем этой фабрики станет новый ускоритель, превосходящий по мощности все мировые аналоги в 10 раз. Именно в пространстве дубнинского циклотрона частицы будут разгоняться по спирали до скорости, близкой к скорости света.

Если во время предыдущих экспериментов ядра новых элементов образовывались раз в несколько месяцев, то теперь это будет происходить каждый день. Поставить научные открытия на поток – вот в чем смысл названия «фабрика». Первый запуск этого комплекса сверхтяжелых элементов намечен уже на ноябрь 2017 года.

Открытие самого большого в Евразии панно «Периодическая таблица Д.И. Менделеева»

Подробности

Опубликовано: 27 Июль 2021

Просмотров: 607

23 июля в 22:00 началась прямая трансляция церемонии открытия самого большого в Евразии панно «Периодическая таблица Д.И. Менделеева». Оно находится в ОИЯИ, Дубна. Событие посвящено 65-летнему юбилею Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) и городу Дубне.

Торжественная церемония открытия панно «Периодическая таблица» прошла в смешанном онлайн-офлайн формате. С приветствиями и поздравлениями выступили министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков, губернатор Московской области Андрей Воробьёв, глава города Дубна Сергей Куликов, президент Международного союза теоретической и прикладной физики Мишель Спиро, президент Международного союза теоретической и прикладной химии Кристофер Бретт, директор ОИЯИ Григорий Трубников и академик Юрий Цолакович Оганесян.

«Сегодня в Дубне появляется новая достопримечательность – международная, интернациональная, на языке, понятном всему миру, инсталляция Периодической таблицы Д.И. Менделеева. Новый яркий Art-Science проект, признанный всем миром. Наша Дубна – город, который причастен к современной таблице Д.И. Менделеева. Именно здесь в ОИЯИ, в Дубне открыты 10 новых элементов, которые обрели своё место в периодической таблице. Главная черта, которая движет учёными – быть первыми. Быть первыми там, где никто никогда не был. Идеи Дмитрия Ивановича опередили своё время и открыли дорогу в будущее»

, — говорит ведущий мероприятия, директор ОИЯИ Григорий Трубников.

Для развития синтеза сверхтяжёлых элементов построена Фабрика сверхтяжёлых элементов. В создании нового, уникального циклотронного комплекса значимую поддержку оказали губернатор Московской области Андрей Воробьёв и Правительство МО, он поздравил Дубну с 65-летием:

«С большим удовольствием хочу поздравить с 65-летием нашу уникальную Дубну и легендарный Объединённый институт ядерных исследований.

65 лет по меркам истории всего лишь миг, 2-3 поколения, но когда это поколение самых талантливых в мире учёных, когда они верят в прогресс, силу знаний, получается создать центр научной мысли, который всегда на шаг впереди. Наукоград – это про будущее, про поиски и открытия, про смелые цели и командную работу. Коллайдер и особая экономическая зона, международные проекты и сотни светлых голов из разных стран мира – сегодня всё это Дубна». Наука – это постоянное движение вперёд, открытия. Большие и смелые шаги предстоит сделать не только уже состоявшимся учёным, но и молодёжи, тем, кто по словам Григория Трубникова — на передовой научно-технического прогресса. Именно молодёжь предоставляет всему обществу возможность для технологического прорыва. Минобрнауки РФ активно взаимодействует с молодёжью, как глава ведомства с приветственным словом выступил Валерий Фальков, он поздравил Дубну с открытием панно с таблицей Д.И. Менделеева:

«Именно в Дубне были синтезированы новые химические элементы, имеющие русские корни: флеровий, московий, дубний, оганесон. Благодаря ОИЯИ Дубна уже 65 лет – точка притяжения мировой науки, она объединяет в своих проектах тысячи учёных из 64 стран. Убеждён, что монумент будет обращать на себя внимание. Возможно, увидев таблицу на стене Института, дети зададут вопросы старшим и получат ответы, которые пробудят их дальнейшее любопытство и вызовут интерес к науке. С такого вопроса может открыться путь в мир открытий и исследований»

, — говорит Валерий Фальков.

Глава города Дубна Сергей Куликов отметил, что очень приятно получить такой подарок, который объединяет имена двух учёных – Архимеда, так как панно располагается на стене бассейна ОИЯИ, названным в его честь, и Д.И. Менделеева, так как панно выполнено с изображением его таблицы.

По словам ведущего церемонии открытия Григория Трубникова, Периодическая таблица элементов – «скрижали на все времена, одна из страниц Библии науки. Чести быть при жизни увековеченным в Таблице, которая уже более 150 лет составляет основу для научных изысканий и открытий удостоились только два человека.

Один из них: американский ученый Гленн Теодор Сиборг, второй – наш современник, житель и почётный гражданин нашего города, города Дубны – академик Юрий Цолакович Оганесян».

«Дорогие дубнинцы, дорогие гости, дамы и господа. Таблице элементов исполнилось 152 года. Гениальное творение Д.И. Менделеева становится у нас достопримечательностью. Отныне и далее с берегов великой русской реки Волги с кораблей, плывущих по ней мы будем видеть вот это большое панно – таблицу, которая демонстрирует нам фундаментальный закон природы. В отличие от других законов природы, она не выражена так словесно, как Закон сохранения энергии, или в виде формулы, как Закон всемирного тяготения. Она выглядит как таблица. Её называют иконой физиков. «Икона» открыла врата в другой мир, в познание материального мира, сложнейших построений материи, в тайны мироздания, куда всегда стремился человеческий разум. Врата в невиданный мир, где меняются время и пространства, где предметы движутся с огромными скоростями, близкими к скорости света, где движение описывает уже неклассическая механика ньютона, а квантовая и так далее.

Таблица не стареет спустя полтора столетия. Она как Джоконда Леонардо да Винчи своей загадочной улыбкой влечёт исследователей. <…>. В этой Таблице, когда с неё спадёт покрывало, вы увидите три кубика серого цвета, которые не имеют названия. Они пока – неизвестные квадратики, элементы с атомными номерами 119, 120, 121. Что нас ждёт? Предсказания теоретиков мира разнообразны и, порою, экстравагантны, но мне кажется, что матушка Таблица и на этот раз преподнесёт нам сюрпризы, которые трудно предсказать», — говорит Юрий Оганесян.

Площадь панно более 284 кв.м. Оно расположено на стене бассейна ОИЯИ «Архимед», что находится на набережной реки Волги, как утверждают в пресс-службе, его будет хорошо видно как жителям и гостям города, так и пассажирам многочисленных круизных теплоходов, проплывающих по Волге.

Видео на YouTube-канале >>

Источник: Информационное агентство «Научная Россия»

Таблица Менделеева — Справочник химика 21

    По способу заполнения электронных оболочек атомов различают,четыре электронных семейства элементов 5-элементы, р-элементы, -элементы и /-элементы. Каждое -семейство характеризуется общностью свойств, а также закономерным расположением ъ периодической системе Д. И. Менделеева. Эта система отражает все особенности в строении электронных оболочек атомов элементов. Свойства з-, р-, -элементов и их соединений рассмотрим в плане таблицы Менделеева. 
[c.65]

    Однако таблице Менделеева предстояла еще одна серьезная проверка — в ней должно было найтись место для других вновь открытых элементов. [c.104]

    Синтез элементов. В 1869 г., когда Д. И. Менделеевым был открыт периодический закон, было-известно всего 63 элемента. На основании периодического закона Д. И. Менделеев предсказал существование 12 новых элементов, причем для трех из них (Оа, Ое, 5с) точно описал физические и химические свойства. В течение полувека (1875—1925 гг. ) были обнаружены в природе почти все элементы, расположенные в таблице Менделеева до урана. Путеводной нитью для поиска и установления химической природы элементов явился периодический закон и метод предсказания, использованный Д.

И. Менделеевым. [c.46]

    I видимому, Л. Больцман. Тем не менее, большинство моделей этих систем детерминистские по своей сути. Другой недостаток, препятствующий моделированию сложных систем — стремление к описанию их на уровне взаимодействия элементарных частей системы. В сложных системах процессы являются стохастическими. Детерминированность таких систем кажущаяся. Квантовая теория изменила представления об атомах и молекулах. Одно из крупнейших достижений физики и химии XX века — теория гибридизации Л. Полинга, обычно понимается довольно узко как образование сложных электронных оболочек, хотя истинный смысл этой теории в том, что реальный атом в молекуле и изолированный атом таблицы Менделеева — разные вещества. То же относится к молекулам молекула в почве, лаборатории и организме — разные объекты. Состояние вещества зависит от среды. Природные геохимические и биогеохимические системы — почвы, нефти, водные биоценозы состоят из бесконечного числа компонентов.

В природе нет и не может быть абсолютно чистого вещества. Понятие чистого вещества противоречит понятию памяти сред. В дальнейшем будет показано непостоянство закона постоянства состава. Кроме того, для таких систем характерны законы квантовой. логики. В конечном счете, это приводит к замыканию макромира таких систем 
[c.22]


    В ней были предусмотрены длинные периоды для элементов, получивших позже название переходных металлов. В оригинальной таблице Менделеева эти длинные периоды разбиты на две части каждый, так что любой длинный период занимает в таблице две строки. Это нововведение устраняло необходимость помещать такие металлы, как ванадий, V, хром, Сг, и марганец, Мп, под неметаллическими элементами-фосфором, серой и хлором. [c.307]

    Если по свойствам элемента было очевидно, что его нельзя поместить на очередное место в таблице в порядке возрастания атомной массы, в этом месте оставлялся пробел. Например, во время появления первой таблицы Менделеева не существовало элемента, который бы по своим свойствам мог занять место непосредственно под кремнием, Si. Поэтому Менделеев оставил это место вакантным для нового элемента, который он условно назвал экасилицием. [c.307]

    Построение таблицы Менделеева сопровождалось научной оценкой атомных масс. Например, в результате этой работы валентность хрома в его высшем оксиде была исправлена с 5 на 6. Было известно, что соединительный вес хрома равен 8,66 г. Поэтому вместо старого значения атомной массы хрома 43,3 ( = 5 8,66) Менделеев ввел новое более правильное значение 52,0 (= 6 8,66), [c.307]

    На основе установленных периодических закономерностей, отраженных в построении таблицы, Менделееву удалось предсказать свойства еще не открытых элементов. Эти предположения впоследствии оказались поразительно точными, как можно воочию убедиться, сопоставляя предсказанные Менделеевым свойства экасилиция со свойствами открытого позже элемента, названного германием, Се, который теперь занимает в таблице Менделеева место экасилиция. Свойства обоих элементов приведены в табл. 7-2. [c.310]

    Если электропроводность объясняется перезарядкой ионов, зонная теория полупроводников, по-видимому, в простейшем виде неприменима не происходит полного вырождения уровней валентных электронов в отдельных ионах, а сохраняется периодичность в энергетическом спектре валентных электронов кристалла. Катионы решетки находятся в потенциальной яме, так что переход электрона от катиона к катиону требует энергии активации, а длина свободного пробега электрона соответствует междуатомным расстояниям в кристаллической решетке. В таком случае энергия активации определяется не только параметрами атома, образующего катион (т. е. в конечном счете его положением в таблице Менделеева), но и межатомными расстояниями в кристалле, что указывает на значение геометрических параметров кристалла в отношении его каталитической активности. [c.29]

    Очистные сооружения составляют часть аппаратурного оформления технологических процессов. При- их проектировании стремятся разделить условно чистые и загрязненные промстоки, потому что чем больше разбавление, тем труднее удалять из воды загрязняющие вещества. Здесь уместно вспоминать такую аналогию у воде океанов содержатся огромные количества соединений почти всех элементов таблицы Менделеева, но в таких малых концентрациях, что извлечь их оттуда практически невозможно. [c.265]

    Предположим теперь, что в активированном комплексе связь между атомами галогена и инертного газа является ван-дер-ваальсо-вой и энергия этой связи аппроксимируется потенциалом Ленарда-Джонса (11.5). Для оценки и Оц атомов галогенов брали значения, полученные из данных о вязкости ближайшего к галогену в таблице Менделеева инертного газа (например, а, ) = а параметры взаимодействия вычисляли по (11.6). Вычисление расстояний /-ДМ в активированном комплексе производили в предположении, что АМ возникает вблизи состояний, соответствующих в этом случае Лдм можно найти из условия де(г)/дг = О, откуда Лдм = 2 /вОо. Исходя из модели жесткого активированного комплекса, примем Лдв всего на 5% большим, чем равновесное в молекуле Аз- Отношение электронных статистических весов переходного и исходного состояний во всех реакциях взято равным 1/6, = 2. Частоты деформационных колебаний активированного комплекса принимали одинаковыми и были вычислены в гармоническом приближении по формуле  [c.121]

    Вообще говоря, в качестве катализатора для дегидрогенизации газообразных парафинов применяются окиси металлов 6-й (например хром и молибден), б-й (например ванадий) и 4-й (например титан и церий) групп таблицы Менделеева, нанесенные на вещества со сравнительно низкой каталитической активностью (например окиси алюминия и магния). [c.240]

    Золотой пропорции подчиняется расположение химических элементов в периодической таблице Менделеева [63]. Последовательное чередование элементов основных и переходных подгрупп, а также лантаноидов образует последовательность., создающую сложный ритмический строй таблицы, сходный с музыкальным рядом.[c.62]

    Но его классы, в определенном смысле, стали и прообразом системы, так как все многообразие известных в то время химических элементов было приведено в относительный порядок — систему. Его классы металлов и неметаллов стали прообразами валентных групп элементов таблицы Менделеева. До сих пор первая валентная группа называется «группой металлов», при одном лишь уточнении — «щелочных», а седьмая — «металлоидов» (неметаллов). Здесь же от Лавуазье берет начало отождествление химического элемента и простого вещества. Металлы и неметаллы — это простые тела. Им (по Менделееву) отвечает понятие молекулы. Металлы и неметаллы — это форма организации атомов одного вида (химического элемента), а не сами химические элементы. Лавуазье, по существу, классифицировал не химические элементы, а простые вещества, так как в основе классификации лежали их физико-технические свойства. Его классификацию можно назвать качественно-описательной, потому что в ее основани- [c. 29]


    В 1884 г. Н. А. Морозов, заключенный царским правительством за революционную деятельность в Шлиссельбург-скую крепость, начинает от тоски тюремной жизни изучать химию. Он знакомится с системой Д. И. Менделеева и становится ее ярым приверженцем. Н. А. Морозов ставит вопрос не наблюдается ли периодическая повторяемость свойств и среди углеводородов Он строит таблицу, подобную второй менделеевской, состоящую из восьми вертикальных столбцов (рядов) углеводородов и их радикалов. Сличая свои ряды (классы) углеводородов с группами таблицы Менделеева, Морозов приходит к неожиданному выводу — все классы углеводородов, за исключением предельных, являются веществами химически активными, так же, как и химические эле- менты в Периодической системе. Но между таблицами есть и (различие. У Морозова имеются инертные соединения (нуле-в 1я группа), а в таблице Менделеева нет. Возникает мысль а что если их только пока нет И он решается на предсказание существования в природе инертных элементов, отмечая, что это должны быть газы, искать которые следует в воздухе. Его прогноз подтвердился через девять лет. [c.70]

    Бесков С. Д. и др. Инертные газы как главная подгруппа восьмой группы таблицы Менделеева // Уч. записки Московского педагогического ин-та.— 1971.— 291.— С. 36. [c.208]

    Пользуясь таблицей Менделеева, находим  [c.25]

    Полимеры, точнее главные цепи макромолекул, могут быть образованы элементами таблицы Менделеева с 1И по VI группу, расположенными в верхних периодах. При движении вниз вдоль [c.17]

    Сколько было споров и предложений по поводу размещения водорода в таблице, да и сегодня еще нет единого мнения на этот счет. А все объясняется отсутствием четких критериев «связки всех элементов в единое целое — систему. Нет возможности (да и смысла) анализировать все попытки определиться, наконец, с местом водорода в системе. Остановлюсь только на одном, особо характерном примере. 3. Р. Каика-цишвили [15] пишет Химия водорода не только многообразна, но и своеобразна. Свойства его настолько индивидуальны, что химики до сих пор не могут окончательно договориться о месте водорода в таблице Менделеева. И в научной, и в учебной литературе еще несколько лет назад печатались менделеевские таблицы с водородом, расположенным в 1-й группе и в VII — в скобках. Это отражало двойственность химического поведения элемента № 1. С одной стороны, налицо сходство водорода с самыми типичными щелочными металлами, а с другой — есть у него сходство и с самыми типичными неметаллами — галогенами. Существует также мнение о сходстве водорода с элементами подгруппы бора и углерода. Четыре точки зрения очень далеки одна от другой , — заканчивает в недоумении автор статьи. [c.171]

    Указать, где в таблице Менделеева находится  [c.38]

    Исходя из положения элементов в таблице Менделеева ответить  [c.38]

    Медь образует с иодом лишь одно соединение, соответствующее ее положению в таблице Менделеева. Написать формулу этог. о соединения. [c.39]

    Руководствуясь таблицей Менделеева, составить формулы а) хромовой кислоты и хромовокислого калия  [c.40]

    Анализ имеющихся данных по подгруппам таблицы Менделеева (т. е. для элементов с одинаковой конфигурацией внешних электронных оболочек атомов) показывает, что значения характеристических температур 0в уменьшаются с увеличением атомного номера 2, т. е. с увеличением относительного числа связанных с атомом электронов. [c.83]

    Зависимость 0в от атомного номера по подгруппам таблицы Менделеева выражается плавными кривыми, причем с увеличением 2 уменьшается разница в значениях 0д соседних элементов одной и той же подгруппы. Эта монотонная зависимость 0п от I достаточно четко выражена не только для отдельных элементов, но и для их соединений. [c.83]

    Зависимость теплоемкости простых веществ при различных температурах от порядкового номера элемента. Анализ экспериментальных данных по теплоемкостям при низких и высоких температурах указывает на периодический характер зависимости теплоемкости простых веществ от порядкового номера элемента в таблице Менделеева. Однако характер зависимости для низких температур существенно отличается от такового для высоких температур. Чтобы выяснить причины этого явления, необходимо рассмотреть сложную структуру теплоемкости. [c.83]

    Включение по мере необходимости дополнительных средств для эффективного усвоения содержания аудиовизуальной информации (параллельная демонстрация слайда, жест указкой на таблицу Менделеева, на конкретное вещество и т. д.) [c.19]

    Медь, серебро и золото мало напоминают щелочные металлы, с которыми их можно было бы сопоставить на основании рассмотрения короткопериодной формы периодической таблицы Менделеева (см. рис. 7-1). Медь обнаруживает в растворах главным образом состояние окисления + 2 и в меньшей степени -Н 1. Серебро, наоборот, чаще имеет в растворе состояние окисления -Ь 1, а состояния окисления -1-2 и -Ь 3 могут возникать только в предельно окислительных условиях. Для золота в растворе характерна степень окисления -I- 3 и реже + 1. Все три металла имеют небольшие отрицательные окислительные потенциалы, обусловливающие их инертность и сопротивляемость к окисленияю  [c.447]

    Таблицы периодической системы. На основании открытого им периодического закона Менделеев составил периодическую систему элементов. Он разбил весь ряд элементов на отдельные отрезки, внутри которых начинается и заканчивается периодическое изменение свойств, и расположил эти отрезки один под другим. Как известно, таблица Менделеева в ее так называемой коротко-пернодной форме (табл. 2 на первом форзаце книги) подразделяется на семь горизонтальных периодов и восемь вертикальных групи. [c.36]

    Стандартными материалами для нулевого каталитического действия иа парафиновые углеводороды авторы считают стекло, фарфор и кварц. Приводим дальше характеристику отдельных металлов различных грунн периодической таблицы Менделеева в отношепип каталитического действия их на реакцию крекипга парафиновых углеводородов.[c.230]

    В те годы, когда я учился в институте, такую науку, как история систематизации химических элементов (да и вообще, историю химии) не преподавали. Как мне известно, не преподают и сегодня (по крайней мере, в технических вузах). Тем не менее, такая наука существует, хотя во все времена она двигалась и сегодня движется энтузиастами. В учебных заведениях науки преподносятся студентам, как правило, в завершенном виде, где все неясные вопросы выяснены, а противоречия — разрешены. Не является исключением и преподавание Периодической системы химических элементов. Причем добав-дение «Менделеева» как бы сразу предупреждает возможные сомнения в том, что кроме таблицы Менделеева могут быть еще и другие формы наглядной иллюстрации данного объекта 1рироды. В студенческие годы такой подход нас вполне устраивает. Многих он устраивает вплоть до глубокой старости. [c.10]

    Так, постепенно разворачивая так называемую классическую таблицу Менделеева, мы пришли к ряду. По логике же познания, с него надо было начинать, как это предлагал Гладсон, чтобы придти потом к какой-то более компактной системе химических элементов. Могут сказать, а какая разница, с какой стороны подходить Важен конечный итог Разница есть и существенная. Идя от ряда к компактной системе, мы всегда помним натуральное состояние объекта препарирования. Расчленяя его, мы стремимся сохранить естественность теперь уже его частей, сохраняя мысленно глобальный образ ряда. При таком подходе могут быть использованы разные варианты компоновки, в том числе и известные ныне три таблицы разной длины, а может быть и более удачные варианты. [c.67]

    Не спутайте с принятой в химии (см. таблицу Менделеева) относительной молекулярной массой Мот, которая выражается в углеродных единицах (у. е,) Л1 = Мотн-10 кг/моль. [c.14]

    Решение. Предварительно переведем температуру в единицы СИ Г = 20 °С + 273 = 293 К. Затем найдем в таблице Менделеева откоснтельную молекулярную массу гелия Лioтн не = 4,00260 у. е. Откуда молярная масса гелия равна Мне = 4,00260 ч 10″ кг/моль. Принимая во внимание степень точности измерения температуры (три значащие цифры), округлим значение молярной массы до четырех значащих цифр Мне = 4,003-10-3 кг/моль. Подставив соответствующие значения в выражения (2) и (3), получим  [c.15]

    Решение. Переведем вначале данные задачи в единицы СИ Р] =4,00-101325 = 4,05-105 Па Т = = —25°С + 273 = 248 К Гг = 25 С + 273 = 298 К. Затем, пользуясь таблицей Менделеева, определим значение молярной массы этилена Л1с2Н4 = = 0,0280 кг/моль. В заключение, воспользовавшись выражением (4), получаем  [c.19]

    Решение. Для определения расхода газа, воспользуемся следствием закона Авогадро 1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 2,24->10 м ) тогда т кг газа с молярной массой М кг/моль займет объем Vq = (т/М) 2,24-10- м . Пользуясь таблицей Менделеева, определим молярную массу метана Мсн4=0>0160 кг/моль. Подставив соответствующие значения в формулу, получим  [c. 20]

    Далее, используя таблицу Менделеева, определяем молярную массу рассматриваемого нефтепродукта Л1с,оН22 = 0,142 кг/моль. [c.36]

    Решение. Формула бензилового спирта СбНбСНгОН. Пользуясь таблицей Менделеева, рассчитываем молярную массу его AJ yHaO 0,108 кг/моль. Исходя из этих данных, определим концентрацию спирта в воде  [c.37]

    Валентность. Ковалентность атомов. Понятие валентности является одной из центральных концепций химии. Оно было введено в середине XIX века. Таблица Менделеева наглядно представляла связь между валентностью элемента и его положением в периодической системе. Меделеев же ввел [c.117]

    Окислительно-восстановительный катализ наблюдается в радикальных процессах и связан с одноэлектронными переходами между катализатором и реагентами. В качестве катализаторов используются металлы 4—6 периодов таблицы Менделеева с незаполненными й -обо-лочками (Р1, N1, Со, Мп, Ре и др.), а также некоторые их оксиды и сульфиды.[c.243]


150 лет Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева

Автор: Марина Резник

2019 год провозглашен Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Нынешний год станет для таблицы Менделеева юбилейным: 150 лет назад, в 1869 году в журнале Русского химического обществ была опубликована статья «Соотношение свойств с атомным весом элементов», где описывалась первая схема Периодической таблицы.

Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Некоторые элементы, а именно, бериллий, индий, уран, торий, церий, титан, иттрий — имели на момент работы Менделеева неправильно определённый атомный вес, и Менделеев делает для них исправление атомного веса на основании открытого им периодического закона.

Многие страны долго не принимали новую систему. К примеру, в Норвегии информация о Периодической системе появилась почти спустя 20 лет после первой научной журнальной публикации. А в учебный процесс в норвежских вузах и колледжах данное открытие стало понемногу вводиться почти полвека спустя. В Испании ученые вначале вообще отнеслись к новой системе, предложенной русским ученым-химиком очень скептично. Периодическая таблица появилась в испанских учебниках, но рассматривалась не как основа классификации элементов, а лишь как способ введения теоретических аспектов в учебный материал.

Сейчас изобретением Дмитрия Ивановича Менделеева пользуется весь мир. В таблице на сегодняшний день 118 элементов. В 2010 году, с синтезом 118 элемента, седьмой период периодической системы был завершён, но история Периодической таблицы не закончена, она продолжается.

Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) родился 8 февраля 1834 года и в 2019 году отмечается не только 150-летие открытия Периодического закона элементов, но и 185 лет со дня рождения великого русского ученого. Вырос будущий ученый в Тобольске в большой семье – у него было шестнадцать братьев и сестёр. В семье же он был самым младшим.

Дмитрий Менделеев по праву считается одним из величайших учёных не только России, но и всего мира. Он преуспел в самых разных областях науки. Лишь около 10% всех работ Менделеева посвящены химии. Учёный написал более сорока научных трудов об арктическом мореплавании и принял активное участие в постройке «Ермака», первого в мире арктического ледокола. Учёный открыл для России бездымный порох по поручению властей. Вооружившись открытыми отчётами, он выяснил, сколько и каких пороховых ингредиентов страны-производители этого продукта ввозили за последние десять лет. Это позволило ему вычислить пропорции и после серии экспериментов добиться успеха. Всего в течение жизни великий учёный опубликовал 431 научную работу.

В 1885 году Менделеев представил свой проект воздушного шара с двигателями и герметичной кабиной, который смог бы подняться в верхние слои атмосферы. Однако этот проект так и не был реализован. Также именно Дмитрий Иванович первым изобрёл трубопроводы для перекачки нефти. До этого её транспортировали в бочках и бурдюках.

Самая распространенная легенда об открытии Периодической таблицы связана с тем, что якобы Дмитрий Иванович Менделеев увидел ее во сне, а затем быстро набросал увиденное и стал автором величайшего открытия. На самом деле Менделеев много лет упорно трудился, чтобы систематизировать и выстроить Периодическую таблицу. Однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учёный ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».

Составляя Периодическую таблицу, учёный предугадал характеристики ещё не открытых на тот момент элементов и оставил в своей таблице для них свободные места. На момент составления в таблице было 56 элементов. Но Менделеев оставил в ней пустые клеточки, точно зная, что некоторые еще только предстоит открыть. Сегодня их уже вдвое больше – 118.  В названиях элементов зашифрованы имена ученых или мифических героев. Например, эйнштейний и титан. Некоторые названы в честь географических мест и планет, например, германий и уран. В таблице Менделеева нет буквы J. Интересный факт – для обозначения элементов Менделеев использовал латинский алфавит. В нем 26 букв, а в таблице только 25. Почему-то отсутствует «жи». Почему – так и осталось загадкой. Рассказывают, что за открытие периодической системы Менделеева наградили алюминиевой кружкой. Для XIX века это было настоящее сокровище, потому что в те времена алюминий был дороже золота. Химический элемент менделеевий, открытый в 1955 году искусственным путём, получил название в честь создателя периодической таблицы.

Самая большая таблица Менделеева установлена на стенах химического факультета Университета Мурсии в Испании. Инсталляция состоит из 118-ти металлических квадратов. Каждый – размером 75 на 75 сантиметров. Общая площадь таблицы – почти 150 квадратных метров.

Дмитрий Иванович Менделеев около 30 лет своей жизни посвятил работе в Санкт-Петербургском университете. Он покинул его стены в знак протеста, когда министр народного просвещения отказался принять студенческую петицию, в которой учащиеся требовали свободы слова.

Российское химическое общество в этом году также отмечает свой 150-летний юбилей – оно родилось за год до открытия периодического закона Д.И. Менделеева и теперь носит его имя. В начале 1868 года Дмитрий Менделеев подготовил проект устава нового общества, создаваемого «для общения уже сложившихся сил русских химиков».

Сегодня не только ученые-химики во всем мире знают и ценят великое открытие Дмитрия Ивановича Менделеева. О Периодической таблице химических элементов пишут поэты и авторы научно-популярных книг. Как написал еще советский поэт Степан Петрович Щипачев в стихотворении «Читая Менделеева»:

« Другого ничего в природе нет
ни здесь, ни там, в космических глубинах:
все — от песчинок малых до планет —
из элементов состоит единых.

Как формула, как график трудовой
строй Менделеевской системы строгой.
Вокруг тебя творится мир живой,
входи в него, вдыхай, руками трогай.

Есть просто газ легчайший — водород,
есть просто кислород, а вместе это —
июньский дождь от всех своих щедрот,
сентябрьские туманы на рассветах.

Кипит железо, серебро, сурьма
и темно-бурые растворы брома,
и кажется вселенная сама
одной лабораторией огромной…».

О том, что химия – интересная и увлекательная наука, можно узнать из книги «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева». Ее автор – американский писатель и общественный деятель, автор научно-популярных бестселлеров Сэм Кин.

В своей книге он раскрывает тайны, которые лежат за названиями химических элементов. Ведь Периодическая таблица Менделеева – одно из главных научных достижений человечества. Но эта таблица еще и хранительница истории страстей, приключений, предательств и одержимости. Сэм Кин не просто исследует углерод, неон, кремний, золото и другие элементы, но и рассказывает, какую роль сыграли элементы в мировой истории, финансах, войнах, искусстве, как участвовали в отравлениях и жизни ученых, которые их обнаружили.

Сэм Кин подробно исследует ряд за рядом и столбец за столбцом Периодической таблицы, рассказывает, какие элементы носят названия «политических», а какие используются в качестве денег. А ведь есть еще и «художественные» элементы, и даже элементы «безумия»! Как пишет сам автор:

«Периодическая система – это удивительное человеческое достижение, артефакт, отражающий чудесные, коварные и порочные грани человеческого существа. Таблица позволяет понять, как мы взаимодействуем с окружающим миром. История нашего вида записана в виде компактного и красивого либретто. Все эти уровни заслуживают специального изучения, от простого к сложному. Сюжеты из Периодической таблицы не только станут для вас увлекательным чтением, но и помогут понять такие вещи, о которых никогда не пишут в учебниках и лабораторных пособиях. Мы едим химические элементы и дышим ими; люди ставят на них и проигрывают огромные суммы; философы обращаются к элементам, не задумываясь о значении науки. Элементы отравляют людей и порождают войны. Между водородом в левом верхнем углу и искусственно синтезированными эфемерными веществами, занимающими нижние ряды, вы найдете пузыри, бомбы, деньги, алхимию, политические игры, историю, яды, преступления и любовь… У Периодической системы есть своя грамматика, и если научишься читать между строк, то узнаешь множество новых историй».

Приятного чтения!

Резник Марина Васильевна,
главный библиотекарь отдела городского абонемента

Ptable — интерактивная периодическая таблица Д.И. Менделеева — Дидактор

Дидактор посвятил различным версиям периодической таблицы Д.И. Менделеева уже четыре статьи. После появившегося в 1869 году первоначального варианта периодической таблицы, созданного самим русским учёным, мировому научному сообществу предлагалось несколько сотен её вариантов.  Сам по себе этот мировой научный шедевр нашего великого соотечественника технологичен и обладает несколькими слоями. Поэтому легко поддаётся цифровой обработке. Появились интерактивные, весьма информативные таблицы, в том числе и на русском языке. Первые такие версии, как правило, в «настольном» исполнении, были представлены в технологии Flash.

Дидактор в течение последних лет писал о нескольких любопытных интерактивных таблицах Д.И. Менделеева. К примеру, любопытный проект Periodic Videos  и представляет собой серию небольших по размеру образовательных видеофильмов о химических элементах и таблице Менделеева.

Учитель Кейт Эневолдсен (Keith Enevoldsen) из Сиэтла (США) создал свою версию Периодической таблицы элементов, в изображениях и словах.

И, конечно же, эпохальная Периодическая система студии А. Лебедева, вобравшая в себе почти все идеи предшественников. Было обработано более 100 видов периодической таблицы. Впрочем, некоторыми педагогами-химиками высказывались и критические замечания в адрес этого мощного проекта.

Теперь я представляю вам одну из лучших разработок — Ptable, над которой её создатель Майкл Дайя работает уже более 20 лет. По сути, это онлайн платформа, которая постоянно совершенствуется.

Ptable — это интерактивная периодическая таблица, которая работает как на настольных, так и на мобильных устройствах. Химические элементы на Ptable организованы по атомному номеру, свойствам элемента и электронной конфигурации. Каждый элемент этой периодической таблицы содержит ссылку на материалы Википедии для получения дополнительной информации.

Некоторые из интересных функций, предоставляемых Ptable, включают хронограф, который позволяет пользователям изучить последовательность открытия химических элементов.

Изотопное представление. После выбора этой вкладки мы можем посмотреть избранные или все известные изотопы для данного элемента.

Вкладка соединения, которая предоставляет информацию о возможных соединениях элементов формы и многое другое.

Ptable  также обеспечивает полное орбитальное считывание основного состояния каждого элемента, квантовых чисел, состояний окисления и диаграмм, следующих правилам квантовой химии Ф. Хунда.

Что касается структуры данных, то пользователи имеют возможность настроить визуальное отображение данных. Есть тёмный режим, есть возможность просмотра данных в разных формах и многое другое. Материалы на Ptable доступны для печати.

К сожалению, мои предметные пристрастия далеки от химии. Если кто-то из коллег заметил ошибки в моих описаниях, сообщите, пожалуйста.

Устройство таблицы Менделеева | WhoYOUgle

Таблица Менделеева — визуализация переодической системы свойств химических элементов, открытая Д. И. Менделеевым.

Период и группа

Расположенный в каждой ячейке таблицы элемент оказывается на пересечении строки и столбца, номера которых являются, соответственно, периодом и группой.

Период и группа химического элемента

Начиная с четвертого, периоды состоят из двух рядов (строк), но это не должно смущать — это традиционный прием, позволяющий сделать таблицу не слишком широкой.

Химический элемент принадлежит либо основной, либо побочной группе. Принадлежность элемента основной группе в первую очередь означает, что он обладает свойствами, присущими группе в целом (например, все инертные газы находятся в восьмой группе, а щелочные металлы — в первой).

Цвет ячейки показывает принадлежность элемента определенному семейству (например, металлов или полупроводников). Расшифровка цветов приведена под таблицей.

Два больших семейства — лантаноиды и актиноиды — вынесены за пределы основной таблицы.

Химический элемент

Ячейка таблицы содержит символ элемента, его название, порядковый номер и относительную атомную массу.

Основные параметры элемента

Дробное значение атомной массы говорит о том, что в природе встречаются изотопы элементов; если атомная масса указана в квадратных скобках, она означает массу наиболее долгоживущего изотопа.

Символ элемента расположен слева, если элемент принадлежит основной группе, и справа, если побочной.

Основная и побочная группы

Распределение электронов

Увеличенная ячейка таблицы, показанная на странице химического элемента, содержит дополнительную информацию о распределении электронов по орбиталям и название по-латыни (одно-, двух- или трехбуквенный символ, обозначающий элемент, образован именно от латинского названия).

Детализированная карточка химического элемента

С ростом номера элемента электроны в атоме занимают более высокие уровни: общее число электронов на каждом уровне показано в столбике чисел под атомным номером. Нижнее число соответствует первому уровню.

Чем выше уровень, тем больше разнообразие орбиталей, по которым «вращаются» электроны атомной оболочки. Например, на первом уровне возможна только орбита s-типа, на втором — s— и p-типов.

Электронная конфигурация показана в сокращенном виде и по клику разворачивается в полную запись. Сокращенная запись говорит о том, что нижние уровни полностью заняты, причем совпадают с оболочкой одного из предыдущих элементов в таблице. Совпадающая часть условно записана символом элемента восьмой группы, помещенным в квадратные скобки (именно у элементов этой группы полностью заполняется очередной уровень). Цифры перед буквами обозначают номера уровней, верхние индексы — число электронов на орбитали.

Сокращенная и расширенная электронная конфигурация

Наконец, на отдельном рисунке показано условное распределение атомов по орбитам. Обратите внимание, что реальные орбитали имеют другую форму (не говоря уже о волновых функциях).

Условная визуализация электронных уровней

Периодическая таблица

В 19 веке были открыты многие ранее неизвестные элементы, и ученые отметили, что некоторые наборы элементов имеют схожие химические свойства. Например, хлор, бром и йод реагируют с другими элементами (такими как натрий) с образованием подобных соединений. Точно так же литий, натрий и калий реагируют с другими элементами (такими как кислород) с образованием подобных соединений. Почему это так?

В 1864 году Юлиус Лотар Мейер, немецкий химик, организовал элементы по атомной массе и сгруппировал их в соответствии с их химическими свойствами.Позднее в том же десятилетии русский химик Дмитрий Менделеев систематизировал все известные элементы по схожим свойствам. Он оставил пробелы в своей таблице для того, что, по его мнению, было неоткрытыми элементами, и сделал несколько смелых предсказаний относительно свойств этих неоткрытых элементов. Когда позже были обнаружены элементы, свойства которых точно соответствовали предсказаниям Менделеева, его версия таблицы завоевала популярность в научном сообществе. Поскольку определенные свойства элементов регулярно повторяются по всей таблице (то есть они являются периодическими), она стала известна как периодическая таблица элементов, которая группирует элементы по некоторым их свойствам..

Периодическая таблица является одним из краеугольных камней химии, поскольку в ней все известные элементы систематизированы на основе их химических свойств. Современная версия показана на рис. 2.7 «Современная периодическая таблица». Большинство периодических таблиц предоставляют дополнительные данные (например, атомную массу) в поле, содержащем символ каждого элемента. Элементы перечислены в порядке атомного номера.

Особенности периодической таблицы

Элементы со сходными химическими свойствами сгруппированы в столбцы, называемые группами (или семействами). Столбец элементов периодической таблицы.. Помимо нумерации, некоторые из этих групп имеют названия, например, щелочные металлы (первый столбец элементов), щелочноземельные металлы (второй столбец элементов), галогены (следующий за последний столбец элементов) и благородные газы (последний столбец элементов).

Примечание

Слово галоген происходит от греческого слова «производитель соли», потому что эти элементы объединяются с другими элементами, образуя группу соединений, называемых солями.

На здоровье: Радон

Радон — это невидимый инертный газ без запаха, который медленно выделяется из-под земли, особенно из горных пород и почв с высоким содержанием урана. Поскольку это благородный газ, радон химически не активен. К сожалению, он радиоактивный, и повышенное воздействие его коррелирует с повышенным риском рака легких.

Поскольку радон поступает из земли, мы не можем полностью избежать его появления. Кроме того, поскольку он плотнее воздуха, радон имеет тенденцию накапливаться в подвалах, которые при неправильной вентиляции могут быть опасны для жителей здания. К счастью, специализированная вентиляция сводит к минимуму количество радона, который может накапливаться. Доступны специальные вентиляторно-вентиляционные системы, которые забирают воздух из-под цокольного этажа, прежде чем он попадет в жилое помещение, и выпускают его над крышей дома.

После курения радон считается второй по величине предотвратимой причиной рака легких в Соединенных Штатах.По оценкам Американского онкологического общества, 10% всех случаев рака легких связаны с воздействием радона. Существует неопределенность в отношении того, какие уровни воздействия вызывают рак, а также что может быть точным возбудителем (радон или один из продуктов его распада, многие из которых также радиоактивны и, в отличие от радона, не являются газами). Агентство по охране окружающей среды США рекомендует тестировать каждый этаж ниже третьего этажа на уровень радона, чтобы предотвратить долгосрочные последствия для здоровья.

Каждая строка элементов периодической таблицы называется периодом Строка элементов периодической таблицы.. Периоды имеют разную длину; в первом периоде всего 2 элемента (водород и гелий), а во втором и третьем периодах по 8 элементов. Четвертый и пятый периоды содержат по 18 элементов каждый, а более поздние периоды настолько длинные, что сегмент каждого из них удаляется и помещается под основной частью таблицы.

Некоторые свойства элементов становятся очевидными при рассмотрении периодической таблицы в целом. Каждый элемент может быть классифицирован как металл, неметалл или полуметалл, как показано на рисунке 2.8 «Виды элементов». Металл Блестящий элемент, обычно серебристого цвета, отличный проводник тепла и электричества, ковкий и пластичный. блестящее вещество, обычно (но не всегда) серебристое, прекрасно проводящее электричество и тепло. Металлы также податливы (их можно бить в тонкие листы) и пластичны (их можно вытягивать в тонкие проволоки). Неметалл Элемент, который обычно тусклый, плохо проводит тепло и электричество и является хрупким. обычно тусклый и плохой проводник электричества и тепла.Твердые неметаллы также очень хрупкие. Как показано на рис. 2.8 «Типы элементов», металлы занимают три четверти левой таблицы Менделеева, а неметаллы (за исключением водорода) сгруппированы в верхнем правом углу таблицы Менделеева. Элементы со свойствами, промежуточными между свойствами металлов и неметаллов, называются полуметаллами (или металлоидами). Элемент, свойства которого являются промежуточными между металлами и неметаллами. Элементы, расположенные рядом с жирной линией в правой части таблицы Менделеева, обладают свойствами полуметаллов.

Рисунок 2.8 Типы элементов

Элементы — это металлы, неметаллы или полуметаллы. Каждая группа расположена в другой части периодической таблицы.

Другой способ категоризации элементов таблицы Менделеева показан на рис. 2.9 «Специальные названия разделов таблицы Менделеева». Первые два столбца слева и последние шесть столбцов справа называются основными элементами группы. Элемент в первых двух или последних шести столбцах периодической таблицы.. Блок из десяти столбцов между этими столбцами содержит переходные металлы. Элемент между основными элементами периодической таблицы. Две строки под основной частью периодической таблицы содержат внутренние переходные металлы. Элемент в двух строках под основной частью на периодическая таблица. Такие металлы также называются лантаноидными и актинидными элементами. Элементы в этих двух рядах также называются соответственно лантаноидными металлами и актинидными металлами .

Рисунок 2.9 Специальные названия разделов периодической таблицы

Некоторые разделы периодической таблицы имеют специальные названия. Элементы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций вместе известны как щелочные металлы.

Для вашего здоровья: переходные металлы в организме

Согласно таблице 2.2 «Элементный состав тела человека», большую часть элементного состава тела человека составляют элементы основных групп.Первым элементом в списке, который не является элементом основной группы, является железо с содержанием 0,006 процента по массе. Поскольку железо имеет относительно массивные атомы, оно окажется еще ниже в списке, организованном в процентах на атомов , а не в процентах по массе.

Железо является переходным металлом. Переходные металлы обладают интересными химическими свойствами, отчасти потому, что некоторые из их электронов находятся в подоболочках d . (Для получения дополнительной информации об электронных оболочках см. Раздел 2.6 «Расположение электронов».) Химический состав железа делает его ключевым компонентом правильного функционирования эритроцитов.

Эритроциты — это клетки, которые переносят кислород от легких к клеткам тела, а затем переносят углекислый газ от клеток к легким. Без эритроцитов известного нам дыхания животных не существовало бы. Важнейшей частью эритроцита является белок, называемый гемоглобином . Гемоглобин соединяется с кислородом и углекислым газом, транспортируя эти газы из одного места в другое в организме.Гемоглобин представляет собой относительно крупную молекулу с массой около 65 000 ед.

Ключевым атомом в белке гемоглобина является железо. Каждая молекула гемоглобина имеет четыре атома железа, которые действуют как центры связывания кислорода. Именно присутствие этого переходного металла в красных кровяных тельцах позволяет вам использовать кислород, который вы вдыхаете.

Другие переходные металлы выполняют важные функции в организме, несмотря на то, что присутствуют в небольших количествах. Цинк необходим для правильной работы иммунной системы организма, а также для синтеза белка и роста тканей и клеток.Медь также необходима для правильного функционирования некоторых белков в организме. Марганец необходим организму для правильного метаболизма кислорода. Кобальт является необходимым компонентом витамина B-12, жизненно важного питательного вещества. (Для получения дополнительной информации о белках и витаминах см. главу 18 «Аминокислоты, белки и ферменты».) Эти последние три металла не указаны явно в таблице 2.2 «Элементный состав человеческого тела», поэтому они присутствуют в организме. в очень малых количествах. Однако даже эти небольшие количества необходимы для нормального функционирования организма.

Периодическая таблица организована на основе сходства свойств элементов, но чем объясняется это сходство? Оказывается, форма таблицы Менделеева отражает заполнение подоболочек электронами, как показано на рис. 2.10 «Форма таблицы Менделеева». Начиная с первого периода и слева направо таблица воспроизводит порядок заполнения электронных подоболочек в атомах. Кроме того, элементы в одном и том же столбце имеют одинаковую электронную конфигурацию валентной оболочки. Например, все элементы в первом столбце имеют один s электронов в своих валентных оболочках, поэтому их электронные конфигурации можно описать как ns 1 (где n представляет собой номер оболочки). Это последнее наблюдение имеет решающее значение. Химия во многом является результатом взаимодействия между валентными электронами разных атомов. Таким образом, атомы с одинаковой электронной конфигурацией валентной оболочки будут иметь сходный химический состав.

Рис. 2.10 Форма периодической таблицы

Форма периодической таблицы отражает порядок, в котором электронные оболочки и подоболочки заполняются электронами.

Пример 9

Используя переменную n для представления номера оболочки валентного электрона, напишите конфигурацию электрона оболочки валентности для каждой группы.

  1. щелочноземельные металлы
  2. столбец элементов, возглавляемый углеродом

Раствор

  1. Щелочноземельные металлы находятся во второй колонке периодической таблицы. Этот столбец соответствует подоболочке s , заполненной двумя электронами. Следовательно, электронная конфигурация валентной оболочки равна нс 2 .
  2. Электронная конфигурация углерода: 1 s 2 2 s 2 2 p 2 . Его электронная конфигурация валентной оболочки имеет вид 2 s 2 2 p 2 . Каждый элемент в одном и том же столбце должен иметь аналогичную электронную конфигурацию валентной оболочки, которую мы можем представить как нс 2 нп 2 .

Упражнение по развитию навыков

    Используя переменную n для представления номера оболочки валентного электрона, напишите конфигурацию электрона оболочки валентности для каждой группы.

  1. столбец элементов, возглавляемый кислородом

Атомный радиус

Периодическая таблица полезна для понимания атомных свойств, которые показывают периодические тенденции. Одним из таких свойств является атомный радиус. Примерный размер атома. (Рисунок 2.11 «Тренды периодической таблицы»). Как упоминалось ранее, чем выше номер оболочки, тем дальше от ядра могут находиться электроны в этой оболочке. Другими словами, размер атома обычно определяется числом валентных электронных оболочек. Следовательно, когда мы спускаемся вниз по столбцу периодической таблицы, атомный радиус увеличивается. Однако по мере того, как мы переходим через периодов периодической таблицы, электроны добавляются к той же валентной оболочке ; тем временем к ядру добавляется больше протонов, поэтому положительный заряд ядра увеличивается.Увеличивающийся положительный заряд сильнее притягивает электроны, притягивая их ближе к ядру. Следовательно, по мере прохождения периода атомный радиус уменьшается. Эти тренды хорошо видны на рис. 2.11 «Тренды периодической таблицы».

Рисунок 2.11 Тенденции периодической таблицы

Относительные размеры атомов показывают несколько тенденций в отношении структуры периодической таблицы. Атомы становятся больше по мере продвижения вниз по столбцу и меньше по периоду.

Пример 10

Используя периодическую таблицу (а не рисунок 2.11 «Тенденции в периодической таблице»), какой атом больше?

  1. Н или Би
  2. Мг или Cl

Раствор

  1. Поскольку Bi находится ниже N в периодической таблице и имеет электроны в оболочках с более высокими номерами, мы ожидаем, что атомы Bi больше, чем атомы N.
  2. И Mg, и Cl находятся в периоде 3 периодической таблицы, но Cl лежит правее.Поэтому мы ожидаем, что атомы Mg будут больше, чем атомы Cl.

Карьера Фокус: клинический химик

Клиническая химия — это область химии, связанная с анализом биологических жидкостей для определения состояния здоровья человеческого организма. Клинические химики измеряют различные вещества, от простых элементов, таких как натрий и калий, до сложных молекул, таких как белки и ферменты, в крови, моче и других жидкостях организма. Отсутствие или присутствие, аномально низкое или повышенное количество вещества может быть признаком какого-либо заболевания или показателем здоровья. Многие клинические химики используют в своей работе сложное оборудование и сложные химические реакции, поэтому им необходимо не только разбираться в основах химии, но и уметь обращаться со специальными приборами и уметь интерпретировать результаты анализов.

Упражнения по обзору концепции

  1. Как элементы организованы в периодической таблице?

  2. Глядя на периодическую таблицу, где появляются следующие элементы?

    1. металлы
    2. неметаллы
    3. галогены
    4. переходные металлы
  3. Опишите тренды атомных радиусов в зависимости от положения элемента в периодической таблице.

ответы

  1. Элементы организованы по атомному номеру.

    1. левые три четверти таблицы Менделеева
    2. правая четверть периодической таблицы
    3. предпоследний столбец периодической таблицы
    4. средний раздел периодической таблицы
  2. При просмотре периодической таблицы атомные радиусы уменьшаются; по мере того, как вы спускаетесь по периодической таблице, атомные радиусы увеличиваются.

Ключевые выводы

  • Химические элементы расположены в таблице Менделеева.
  • Некоторые характеристики элементов связаны с их положением в периодической таблице.

Упражнения

  1. Какие элементы имеют химические свойства, подобные свойствам магния?

    1. натрий
    2. фтор
    3. кальций
    4. барий
    5. селен
  2. Какие элементы имеют химические свойства, подобные свойствам лития?

    1. натрий
    2. кальций
    3. бериллий
    4. барий
    5. калий
  3. Какие элементы имеют химические свойства, подобные свойствам хлора?

    1. натрий
    2. фтор
    3. кальций
    4. йод
    5. сера
  4. Какие элементы имеют химические свойства, подобные свойствам углерода?

    1. кремний
    2. кислород
    3. германий
    4. барий
    5. аргон
  5. Какие элементы относятся к щелочным металлам?

    1. натрий
    2. магний
    3. алюминий
    4. калий
    5. кальций
  6. Какие элементы относятся к щелочноземельным металлам?

    1. натрий
    2. магний
    3. алюминий
    4. калий
    5. кальций
  7. Какие элементы являются галогенами?

    1. кислород
    2. фтор
    3. хлор
    4. сера
    5. углерод
  8. Какие элементы относятся к благородным газам?

    1. гелий
    2. водород
    3. кислород
    4. неон
    5. хлор
  9. Какие пары элементов расположены в одном периоде?

    1. Х и Ли
    2. Н и Он
    3. Na и S
    4. Na и Rb
  10. Какие пары элементов расположены в одном периоде?

    1. В и №
    2. К и Br
    3. Na и P
    4. лития и магния
  11. Какой атом в каждой паре атомов имеет больший атомный радиус?

    1. Х и Ли
    2. Н и Р
    3. Cl и Ar
    4. Алюминий и Кл
  12. Какой атом в каждой паре атомов имеет больший атомный радиус?

    1. Н и Не
    2. Н и Ф
    3. Cl и Br
    4. Ал и В
  13. Скандий является (металлом, неметаллом, полуметаллом) и входит в (элементы основной группы, переходные металлы).

  14. Кремний представляет собой (металл, неметалл, полуметалл) и входит в (элементы основной группы, переходные металлы).

На этой неделе периодической таблице исполнится 150 лет

«L A république n’a pas besoin de savants ni de chimistes .Этим кратким увольнением суд в революционной Франции оборвал жизнь Антуана-Лорана де Лавуазье, которого некоторые считали величайшим химиком из всех. Грехом Лавуазье было сбор налогов. Он был членом фирмы, которая собирала различные налоги монархии, а затем, взяв свою долю, передавала то, что осталось, в королевскую казну. То, что он и многие его товарищи-фермеры погибли под лезвием гильотины, неудивительно. Но что отличало Лавуазье от его товарищей, так это то, на что он решил тратить свой доход.Большая часть средств пошла на создание самой оснащенной химической лаборатории в Европе.

Послушайте эту историю. Наслаждайтесь аудио и подкастами на iOS или Android.

Ваш браузер не поддерживает элемент

Экономьте время, слушая наши аудио статьи, одновременно работая в режиме многозадачности

OK

Ничего не получается из ничего. Вопрос о том, где на самом деле начинается история периодической таблицы элементов, остается спорным. Но лаборатория Лавуазье — самое подходящее место для начала, поскольку именно Лавуазье опубликовал первый предположительно исчерпывающий список химических элементов — веществ, которые не могут быть расщеплены в результате химических реакций на другие вещества, — и это были Лавуазье и его жена Мари. Энн, которая впервые применила метод количественного измерения того, что входит в химическую реакцию и выходит из нее, как способ добраться до сути такой реакции на самом деле.

Список элементов Лавуазье, опубликованный в 1789 году, за пять лет до казни, содержал 33 записи. Из них 23 — пятая часть от общего числа признанных в настоящее время — выдержали испытание временем. Некоторые из них, такие как золото, железо и сера, были известны с древних времен. Другие, такие как марганец, молибден и вольфрам, были открыты недавно. Чего в списке не было, так это структуры. Это была, avant la lettre , коллекция марок. Но альбом пропал.

На создание этого альбома, его наполнение и понимание, почему он такой, ушло полтора века.Однако теперь это знакомая черта каждой научной лаборатории средней школы. Его ряды и столбцы прямоугольников, каждый из которых содержит одно- или двухбуквенное сокращение названия элемента вместе с его порядковым атомным номером, представляют собой порядок и базовую структуру Вселенной, которые поразили бы Лавуазье. Не будет большим преувеличением сказать, что почти все в современной науке связано, обычно только на одном или двух шагах, с периодической таблицей.

Могущественный атом

Тщательные измерения Лавуазье открыли то, что теперь считалось обыденным, — закон сохранения материи.Химия преобразует природу веществ, но не их общую массу. Установив этот факт, другой француз, Луи-Жозеф Пруст, расширил эту идею законом определенных пропорций. Этот закон, опубликованный в 1794 году, в год казни Антуана Лавуазье, гласит, что весовые соотношения элементов в химическом соединении всегда одинаковы. Это не зависит от способа получения этого соединения. Оттуда Пруст мог бы сделать короткий шаг, чтобы прийти к идее о соединениях, состоящих из частиц разного веса, каждый из которых представляет собой определенный элемент.Но он не взял его. Это озарение пришлось ждать от Джона Дальтона, человека, который был полной противоположностью аристократического бонвивана Лавуазье. Родители Далтона были настолько бедны, что его заставили работать в возрасте десяти лет. Сам этот человек был аскетом, дальтоником, квакером. И он был англичанином.

Далтон жил в Манчестере, когда он был крупнейшим в мире промышленным городом. Он скромно зарабатывал на жизнь репетиторством, но тратил большую часть своей энергии на научные исследования, в том числе на дальтонизм, состояние, которое до сих пор иногда называют дальтонизмом.Это расследование ни к чему не привело. Но в течение первого десятилетия 19 века он воспользовался концепцией Пруста и показал не только то, что элементы реагируют в фиксированных весовых пропорциях, но и то, что эти пропорции представляют собой отношения небольших целых чисел. Простейший способ объяснить это — и тот способ, который нашел Дальтон, — состоял в том, чтобы предположить, что каждый элемент состоит из мельчайших неделимых частиц одинакового веса. Греческое слово, обозначающее неделимое, — «атомос». Так родился атом.

Дальтон основал свою систему относительных атомных весов на водороде, атомы которого он нашел самыми легкими.И его быстро подхватил кто-то, кто, хотя и был менее известен, чем Лавуазье, возможно, из-за его ужасного конца, был, возможно, более великим человеком. Якоб Берцелиус, швед, снабдил химию своим языком. Именно ему пришла в голову идея аббревиатур, которые теперь занимают прямоугольники периодической таблицы. Именно он объединил эти аббревиатуры с числами, указав соответствующие пропорции, чтобы составить формулы химических соединений: H 2 O (вода), H 2 SO 4 (серная кислота), NaCl (поваренная соль).И именно он использовал эти формулы для описания реакций: H 2 SO 4 + Zn→ZnSO 4 + H 2 (серная кислота плюс цинк превращается в сульфат цинка плюс водород). Хотя Дальтон изобрел атомную теорию, именно Берцелиус вложил ее в основу предмета.

И Берцелиус сделал больше. Он использовал недавно изобретенную Алессандро Вольта батарею, которая вырабатывала электричество в результате химической реакции, чтобы сделать обратное. Он использовал электричество для запуска химических реакций в растворах (например, высвобождение металлической меди из раствора сульфата меди), процесс, называемый электролизом.

Вернувшись в Англию, Хамфри Дэви, изобретатель шахтерской лампы безопасности, подхватил идею электролиза и усовершенствовал ее. Он использовал более мощную версию батареи Вольта для разложения расплавленных материалов, а не растворов. Таким образом, он открыл натрий и калий в 1807 году и магний, кальций, стронций, барий и бор в 1808 году. Он также показал, что хлор, который ранее считался соединением кислорода, на самом деле был элементом.

После работы Дэви новые элементы потекли густо и быстро.Йод (1811 г.). Кадмий и селен (1817 г.). Литий (1821 г.). Кремний (1823 г.). Алюминий и бром (1825 г.). К тому времени их было достаточно, чтобы сделать следующий шаг в путешествии.

Со времени их открытия было очевидно, что натрий и калий похожи, как и кальций, стронций и барий. Литий, когда он был обнаружен, оказался похож на натрий и калий. Точно так же бром и йод оказались похожими на хлор. В 1829 году немец Иоганн Доберейнер заметил любопытство в отношении этих трио (членов групп, теперь известных соответственно как щелочные металлы, щелочноземельные металлы и галогены), а также еще одного триплета, обладавшего сходными свойствами: серы, селена и теллура. В каждом случае, если элементы были расположены в порядке атомного веса, средний элемент (натрий, стронций, бром, селен) имел вес, который был бы средним из самого легкого и самого тяжелого из трех. Доберейнер назвал это законом триад. Это был первый намек на какую-то скрытую закономерность.

Коллекция марок продолжала пополняться. Торий был открыт в 1829 году (как оказалось, Берцелиусом). В 1838 г. последовал лантан, в 1843 г. — эрбий, в 1844 г. — рутений. Затем, в 1860 г., Роберт Бунзен, изобретатель горелки, носящей его имя, показал, как можно распознавать новые элементы по ярко окрашенным линиям в спектрах, полученных при воздействии содержащих их веществ. нагревается в пламени.Такой подход имел мгновенный успех. Бунзен и его коллега Густав Кирхгоф добавили в список цезий (1860 г.) и рубидий (1861 г.). Другие, копируя их, добавляли таллий (1861 г.) и индий (1863 г.). Однако величайшим триумфом спектроскопического анализа стал гелий (1868 г.). Это было обнаружено не по пробе в пламени бунзеновской горелки, а по спектру солнца.

По мере того, как появлялось все больше и больше элементов, поиск порядка усиливался. В 1864 году британец Джон Ньюлендс чуть не догадался.Он опубликовал то, что назвал законом октав. Расположив известные элементы в порядке атомного веса, он полагал, что разглядел, что, подобно музыкальной гамме, каждый восьмой элемент «рифмуется» так же, как натрий рифмуется с калием, а хлор с бромом.

Проблема со схемой Ньюлендса заключалась в том, что очень много рифм были навязаны. Взгляд на современную периодическую таблицу показывает, почему. Для высоких внешних колонн (не считая водорода, который сам по себе является законом) октавы Ньюлендса идеально подходят для самых легких известных тогда элементов.Однако в ряду, начинающемся с калия (К, от латинского kalium , что означает калий), высокие внешние столбцы разделены на части вторжением десяти других, более коротких столбцов, известных как переходные металлы. Чтобы справиться с этим вторжением, используя доступные тогда данные, требовалась смесь удачи и гениальности. А через несколько лет после публикации «Ньюлендса» один удачливый гений размышлял над этим вопросом в своем кабинете в Санкт-Петербурге.

Менделеев

Альберт Эйнштейн, щеголеватый в юности, в старости культивировал своенравный вид, что способствовало возникновению образа сумасшедшего профессора.Дмитрий Менделеев (на фото) выглядел так с самого начала — всего раз в год его стриг пастух ножницами для шерсти. Он также вел себя как сумасшедший профессор. Он был склонен к танцевальной ярости, что навело одного биографа на мысль о главном герое детской сказки «Румпельштильцхен». Также, как и Румпельштильцхен, он доказал, по крайней мере метафорически, способность прясть солому в золото.

Какое-то время Менделеев работал в Германии с Бунзеном и Кирхгофом, но поссорился с ними и вернулся домой.В 1869 году он был профессором общей химии в Санкт-Петербургском университете и писал учебник по этому предмету на русском языке. 14 февраля по юлианскому календарю, который тогда использовался в России (26 февраля по григорианскому календарю, используемому в большей части остальной Европы), обратившись к галогенам и щелочным металлам, он ломал голову над тем, какой организующий принцип мог бы послужить шаблоном. для остальных. 14-го числа была пятница, и в выходные проблема беспокоила его все больше и больше.Но в понедельник, 17-го числа, в ожидании саней, которые отвезут его на вокзал для поездки в имение, которое он купил в сельской местности, у него случилась мозговая волна.

Менделеев был заядлым игроком в пасьянс. Его мозговая волна должна была осознать, что так же, как игры на терпение требуют, чтобы игрок организовал колоду в виде сетки мастей в порядке ценности карт, так и элементы могут быть упорядочены по их атомному весу в «масти», которые имеют общие химические свойства. и физические свойства. Собрав свою собственную колоду, в которой каждая карта представляла один из 63 известных на тот момент элементов, он смог приступить к, возможно, самой важной игре на терпение, когда-либо сыгранной.

Впоследствии он утверждал, что ответ пришел к нему во сне. Возможно. Но после четырех дней работы над проблемой без особого отдыха граница между сном и бодрствованием, должно быть, была изрядно размыта. Какими бы ни были детали, в результате получилась сетка из карточек, в которой элементы располагались в виде шаблона (см. рисунок). Он опубликовал его две недели спустя.

Сон Менделеева

Его сетка не была идеальной. Действительно, там было полно дыр. Но эти дыры (во всяком случае, некоторые из них) оказались краеугольными камнями.Хотя в 1860-х годах не было причин полагать, что все элементы были открыты, Ньюлендс вел себя так, как если бы они были открыты. У Менделеева хватило уверенности оставить пробелы, чтобы схема заработала. В то время некоторые восприняли это как признак слабости. На самом деле это был признак силы, тем более что для нескольких пробелов он подробно описал свойства элементов, которые, как он предсказал, должны были их заполнить, и эти предсказания в целом сбылись.

Точно так же в исходной таблице Менделеева есть места, где он работает только с помощью обмана, то есть путем перестановки двух соседних элементов между местами, в которых им соответствует их атомный вес. Здесь Менделеев утверждал, что принятые веса неверны и нуждаются в повторном измерении. Иногда он оказывался прав и в этом. Но не всегда. Несколько таких пар, кобальт и никель, например (которые на самом деле делят слот в опубликованной таблице), упорно оставались не в порядке, предоставляя доказательства того, что атомный вес действительно был косвенным показателем какого-то более глубокого структурного принципа

Важно отметить, что Менделеев не был ограничен , как и Ньюлендс, из-за предубеждений о том, как все должно быть.В тех местах, где правило октавы не сработало, он позволил сетке вырваться из корсета. Это видно как вверху, так и внизу опубликованной таблицы.

Верхнее правое расширение содержит переходные металлы. Здесь последующие открытия подтвердили более или менее правильное понимание Менделеева. Нижний левый более проблематичен. Его содержимое представляет собой сумку для переноски, хотя он содержит все известные на тот момент элементы набора элементов, называемых лантаноидами. Вероятно, Менделееву повезло, что к 1869 году было открыто только три лантаноида.В современной таблице их 15, и вместе с актинидами под ними они образуют неуклюжую интерполяцию, которую часто относят к концу в виде сноски со звездочкой. Помогло бы или помешало бы игре Менделеева в химическое терпение наличие большего количества лантаноидов в упаковке — интригующий вопрос.

Был также невидимый пробел, заполнение которого было одним из величайших триумфов таблицы. Гелий, который Менделеев игнорировал из-за невозможности установить его атомный вес, оказался самым легким членом целого, новой строки (или столбца в современной таблице).Это благородные газы, ранее неизвестные из-за их химической инертности. Остальные – неон, аргон, криптон, ксенон и радон.

Как и в случае с открытиями Дэви, благородные газы произошли в результате падения. Все, кроме радона, было работой британца Уильяма Рамзи. С различными сотрудниками Рамзи выделил аргон в 1894 году, гелий в 1895 году и неон, криптон и ксенон в 1898 году. Вместо химии он использовал физические процессы. Все, кроме гелия, были продуктами недавно разработанной технологии криогеники, которую он использовал для сжижения воздуха и последующего разделения его на компоненты в соответствии с их температурами кипения.Гелий он нашел, нагревая минерал под названием клевеит.

Трансмутация элементов

В 1890-х появились первые подозрения, что сами атомы, несмотря на значение их названия, не могут быть действительно неделимыми. Первое свидетельство того, что атомы могут отщеплять части самих себя и, следовательно, должны иметь более мелкие компоненты, появилось в 1896 году. Это было, когда Анри Беккерель, исследовавший природу фосфоресценции, завернул несколько солей урана в фотобумагу и обнаружил, что бумага приобретает затуманенный.Так Беккерель открыл радиоактивность.

В следующем году Дж.Дж. Томсон выяснил, что «катодные лучи», испускаемые в вакуум отрицательным электродом, представляют собой электрически заряженные частицы, которые весят намного меньше любого атома. Затем, в 1899 году, Эрнест Резерфорд, бывший ученик Томсона, показал, что излучение Беккереля имеет две составляющие, которые он назвал «альфа» (тяжелые, положительно заряженные частицы) и «бета» (легкие, отрицательно заряженные).

Есть сурьма, мышьяк, алюминий, селен.И водород, и кислород, и…

Сам Беккерель в 1900 году показал, что бета-частицы — это то же самое, что и катодные лучи Томсона. Семь лет спустя Резерфорд продемонстрировал, что альфа-частицы представляют собой ионы гелия (попутно объясняя, почему клевеит, являющийся рудой урана, также является источником гелия). Теперь была подготовлена ​​сцена для некоторых из самых важных экспериментов в истории: попыток Резерфорда выяснить, как выглядят атомы.

Раньше предполагалось, что это вихри в светоносном эфире, через которые, как считалось, распространяются свет и радиоволны.Эта гипотеза, однако, умерла вместе с самим эфиром, когда его существование было экспериментально опровергнуто в 1890-х годах. Эксперименты Резерфорда, проведенные между 1908 и 1910 годами, исследовали материю, стреляя альфа-частицами в золотую фольгу. Большинство проплыло сквозь фольгу, и их зафиксировал сцинтилляционный экран. Но некоторые отклонились от курса, и их записали другие экраны, в том числе один за источником. Запись на этом экране альфа-частиц, возвращающихся туда, откуда они прибыли, была описана Резерфордом как «почти столь же невероятная, как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в кусок папиросной бумаги, и он вернулся бы и ударил вас».Его объяснение, которое теперь полностью подтвердилось, заключалось в том, что атомы в фольге имели крошечные положительно заряженные ядра, которые отражали положительно заряженные альфа-частицы, и что эти ядра были окружены электронами.

Независимо от точной природы атома, потеря альфа- и бета-частиц неизбежно изменяет его. Такой радиоактивный распад оказался источником еще большего количества членов периодической таблицы. Полоний и радий — продукты распада урана — были обнаружены в 1898 году Пьером и Марией Кюри.За ним в 1899 г. последовал актиний, самый легкий актинид. В 1900 г. был открыт радон. В 1913 г. протактиний.

Модели атома также стали более сложными. В 1913 году Резерфорд и его датский коллега Нильс Бор предположили, что электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца, а электрическое притяжение играет роль гравитации. В том же году Генри Мозли, еще один коллега Резерфорда, нашел математическую зависимость между спектром X лучей элемента при бомбардировке электронами и его атомным номером в таблице.В таких парах, как кобальт и никель, где таблица была сфальсифицирована, Мозли подтвердил правильность фальсификаций. Он привел в порядок лантаноиды, предсказав недостающие элементы, как это сделал Менделеев. Он также предсказал два новых переходных металла с атомными номерами 72 и 75, которые должным образом появились в 1923 г. (гафний) и 1925 г. (рений).

Спектры Мозли X -лучей продемонстрировали, что атомный номер элемента не зависит напрямую от его атомного веса. Вскоре Резерфорд показал, что атомный номер — это на самом деле номер ядра положительно заряженной частицы, которая стала известна как протон. Несмотря на то, что протоны весят почти в 2000 раз больше, чем электроны, они имеют одинаковые (хотя и противоположные) заряды. Следовательно, атом, имеющий одинаковое количество обоих, электрически нейтрален. Однако протоны недостаточно тяжелы, чтобы учитывать измеренный атомный вес. Для этого требуется вторая, электрически нейтральная частица, нейтрон. Это было обнаружено в 1932 году. Нейтроны также являются причиной того, что элемент может иметь атомы с разным атомным весом, известные как изотопы. Эти изотопы имеют разное количество нейтронов.

Однако у модели атома Бора-Резерфорда была проблема. Электростатические силы должны притягивать электроны к ядру, а не удерживать их на орбите. Здесь на помощь пришла новая наука квантовая механика. Квантовая теория требует, чтобы объекты были и частицами, и волнами. Волнообразный характер электронов означает, что когда они вращаются вокруг ядра атома, они образуют самоусиливающиеся трехмерные стоячие волны, называемые орбиталями. Стабильность этих стоячих волн останавливает втягивание электронов в ядро. И вот, наконец, объяснение того, почему таблица Менделеева такая, какая она есть.

Spdfg

По причинам, лежащим глубоко в основе квантовой механики, на каждой орбитали может быть один или два электрона, но не больше. Сами орбитали бывают разных типов (см. схему) и расположены в виде оболочек вокруг ядра. Первая оболочка имеет одну орбиталь типа «s» для максимум двух электронов. Второй, тип s и три типа p, максимум восемь. В третьем одна с, три р и пять ре, максимум 18.Четвертая, одна s, три p, пять d и семь f, максимум 32. И так далее. Названия получены от спектральных линий, которые видели Бунзен и его последователи. Цвета этих линий представляют энергию, высвобождаемую в виде света электронами, перемещающимися между орбиталями.

Именно оболочки определяют строки таблицы. В первом ряду, который состоит из водорода (один электрон) и гелия (два), заполняется первая оболочка. Во втором ряду, от лития до неона, заполняется вторая оболочка. Третий ряд, от натрия до аргона, заполняет s- и p-орбитали третьей оболочки. Четвертый, от калия до криптона, заполняет s- и p-орбитали четвертой оболочки и d третьей оболочки (в которой всего десять электронов для десяти столбцов переходных металлов).

Соединения создаются либо неспаренными электронами от разных атомов, образующими совместные орбитали, называемые ковалентными связями, либо полным переносом неспаренных электронов между атомами с образованием парных орбиталей у реципиентов. Когда это происходит, образующиеся положительные и отрицательные ионы удерживаются вместе электростатическими силами — процесс, называемый ионной связью.Повторяющийся порядок заполнения оболочек в каждой строке означает, что элементы в каждом столбце таблицы имеют одинаковую комбинацию неспаренных электронов и, следовательно, схожие свойства. Например, благородные газы инертны, потому что у них нет неспаренных электронов. Более того, дальнейший анализ показал, что разница между металлами и неметаллами зависит от того, насколько легко отделяются внешние электроны атома (если они легко отделяются, они могут течь как электрический ток, отражать свет таким образом, что металлы блестят, и придают пластичность твердой форме элемента). И это, по сути, решает химия.

Однако это еще не конец истории. В 1930-х годах физики обнаружили, что радиоактивность можно, по сути, обратить вспять путем бомбардировки атомов субатомными частицами для увеличения их атомных номеров. Таким образом, можно создавать новые элементы. Технеций, созданный в 1937 году, был первым таким. Двумя годами позже франций, последний открытый в природе, был выделен как продукт распада актиния. С этого момента расширение таблицы Менделеева стало делом физиков, а не химиков.

Технеций странный. Несмотря на его низкий атомный номер (43), он не имеет стабильных изотопов и поэтому встречается в природе только временно. Это причуда физики протонов и нейтронов, которую он разделяет с прометием (61). Но в тяжелом конце таблицы, помимо свинца (82), радиоактивность обязательна для всех. А помимо урана (92) он настолько обязателен, что когда-то считалось, что «трансурановые соединения» не встречаются в природе.

Эта часть периодической таблицы была игровой площадкой Гленна Сиборга, американского физика. В 1940 г. Сиборг входил в группу Калифорнийского университета в Беркли, которая производила нептуний (93). Когда позже в том же году глава группы ушел, его место занял Сиборг. На его глазах были созданы америций (95), кюрий (96), берклий (97), калифорний (98), эйнштейний (99), фермий (100), менделевий (101) и нобелий (102). Но его первое открытие, плутоний (94, 1941 г.), было самым важным. 16 июля 1945 года в Аламогордо, штат Нью-Мексико, была испытана первая атомная бомба, плутониевая имплозия.9 августа того же года другой такой же конструкции разрушил Нагасаки в Японии.

Америций тоже имеет свое применение. Поскольку это был синтетический продукт, он мог быть запатентован, и Сиборг действительно запатентовал его. Он использовался (и используется) в детекторах дыма, и он много лет получал от этого неплохой доход. Однако после 95 практический смысл расширения таблицы становился все менее и менее очевидным, поскольку элементы становились все менее и менее стабильными.

Усилия по созданию новых элементов замедлились после 1955 года, хотя в середине 1990-х годов они снова возобновились. Однако ни химия, ни весь мир не были в восторге от создания дармштадция (110), рентгения (111), коперника (112) и нихония (113), как это было с открытием калия или гелия. или радий или плутоний. То, что начиналось как коллекционирование марок, вернулось к своим корням, за исключением одного момента. Дело в том, что благодаря гениальности Менделеева у охотников за элементами теперь есть альбом, в который можно заносить свои открытия.

Самый тяжелый элемент из всех, оганесон (118), был создан в 2002 году, но назван только в 2016 году.Оганесон замыкает седьмую строку таблицы. Химически это должен быть благородный газ. Но учитывая, что за раз можно играть всего с несколькими атомами, а время жизни этих атомов измеряется в миллисекундах, маловероятно, что кто-то когда-либо узнает наверняка.

Несмотря на все усилия физиков, восьмой ряд так и не был достигнут. Но, как говорил сам Менделеев, «постичь, понять и схватить всю симметрию научного здания, включая его незаконченные части, равносильно вкусу того наслаждения, которое передают лишь высшие формы красоты и истины. Для тех, кто разделяет эту точку зрения и видит в периодической таблице высший пример поэзии природы, завершающее ряд и заполняющее альбом добавление оганесона может показаться самым подходящим местом для остановки.

Эта статья появилась в разделе «Наука и технологии» печатного издания под заголовком «Суть дела»

Что такое периодическая таблица?

Getty Images

Возможно, вы не пользовались периодической таблицей, но, скорее всего, вы ее видели.

Он известен во всем мире, и когда он был создан, это был огромный шаг вперед, помогающий ученым понять мир вокруг нас.

В 2019 году исполняется 150 лет со дня его изобретения. Что это такое и почему это так важно?

Что такое периодическая таблица?

Чтобы пользоваться веб-сайтом CBBC Newsround в лучшем виде, вам необходимо включить JavaScript.

Учитель химии Кристи объясняет, что такое периодическая таблица.

Элементы — строительные блоки для всего в мире.

В зависимости от температуры они могут быть твердыми, жидкими или газообразными.

Большинство из них встречаются в природе, такие как кислород, золото, медь, углерод и гелий.

Периодическая таблица — это способ упорядочить все эти химические элементы и собрать воедино похожие.

Getty Images

Каждый квадрат на столе содержит число и буквы.

Буквы — это химическое название элемента, например, кислород — это O, а золото — это Au.

Число является атомным номером.

Атомы — мельчайшие частицы химического элемента, которые могут существовать.

В настоящее время известно 118 элементов, но считается, что только 94 из них существуют в природе на Земле.

К сожалению, вы не видите эту активность!

Чтобы наслаждаться Newsround в лучшем виде, вам необходимо включить JavaScript.

Если вы не видите интерактивную активность на этой странице, нажмите здесь.

Почему таблица Менделеева называется таблицей Менделеева?

Она называется периодической таблицей из-за того, как расположены элементы.

Вы заметите, что они расположены в строках и столбцах.

Горизонтальные ряды (идущие слева направо) называются «периодами», а вертикальные столбцы (идущие сверху вниз) называются «группами».

Сверхнаучные открытия

Кто составил периодическую таблицу?

В 1869 году русский ученый Дмитрий Менделеев изобрел периодическую систему, которой мы пользуемся до сих пор.

До него другие пытались «упорядочить» элементы, но их таблицы были неполными или сгруппированы элементы, которые не были похожи.

Таблица Дмитрия не включала все элементы, потому что не все из них были известны в то время.

Однако он оставил для них пробелы и мог предсказать их свойства на основе элементов вокруг них в своей таблице.

SSPL/Коллекционер печатных изданий

Дмитрий Менделеев изобрел периодическую таблицу в 1869 году.

Почему периодическая таблица так важна?

Когда таблица Дмитрия была впервые создана, она помогла ученым сделать это и помогает по сей день.

Периодическая таблица также означает, что ученые могут предсказывать свойства материи на Земле и в остальной части Вселенной.

Организация Объединенных Наций назвала 2019 год международным годом периодической таблицы химических элементов как «одно из самых значительных достижений в науке»!

Getty Images

Кто создал периодическую таблицу элементов? Не только Дмитрий Менделеев — Кварц

Периодическая таблица объединяет научные исследования, международную политику, поклонение героям, стремление к структуре и стремление к признанию.

Формально современная периодическая таблица представляет собой систематизированное расположение известных химических элементов. Таблица организована упорядоченно, что показывает периодическое появление элементов со схожими химическими свойствами. Элементы со схожими химическими свойствами располагаются один над другим в столбцах; спускаясь по каждому столбцу от одной строки к другой, атомы элементов становятся больше и тяжелее. Именно такие периодические изменения свойств элементов наблюдал Дмитрий Менделеев (1834–1907) и другие ученые, которые стремились обобщить в табличной и других формах.

Тем не менее, периодическая таблица не так объективна, как может показаться это базовое описание.И кто заслуживает похвалы за его создание, тоже не однозначно. Я химик-теоретик; Я применяю химические принципы и математику, чтобы отвечать на вопросы и решать проблемы в различных областях химии. Я также очарован историей науки и тем, как мы присваиваем себе заслуги и называем вещи в науке. Эти интересы в сочетании с моим химическим образованием с годами привели меня к пересечению политики и науки в появлении современной периодической таблицы.

Есть, например, националистические наклоны к периодической таблице.Два элемента (франций и галлий) названы в честь Франции и по одному в честь Японии (нихоний), Германии (германий) и Польши (полоний). Скандинавия получила скандий; элементы берклиум, дармштадтиум и московий дают по трем городам место в таблице. Одна шведская деревня — Иттербю — заявила о своих правах на четыре элемента: эрбий, тербий, иттербий и иттрий. Ряд других мест и людей также зацепили свои маленькие прямоугольники на столе, и то, в некоторых случаях, только после серьезных споров.

Wikimedia Commons

Периодическая таблица элементов.

Возвышение Менделеева

Среди элементов, названных в честь людей, есть элемент номер 101, менделевий (Md), который чествует Менделеева. Сопротивляясь другим корыстным инстинктам, группа ученых из Беркли, открывших радиоактивный Md в 1955 году, решила наградить русского ученого Менделеева за его вклад в формулировку периодической таблицы. Однако в разгар холодной войны им пришлось убедить администрацию Эйзенхауэра позволить им уступить место за столом умершему русскому.

Почему же Менделеев? Он открыл периодическую таблицу? Едва.

Менделеев опубликовал в 1869 году статью, в которой известные тогда элементы были организованы авторитетным, логичным и систематическим образом, и он смело предсказал появление новых. За этой статьей в начале 1870-х годов последовали другие, которые улучшили первую и продемонстрировали ценность глубокого понимания периодичности в химии.

Он, его бумаги и его таблица привлекли большое внимание и ускорили прогресс в нашем коллективном понимании элементов и их взаимоотношений друг с другом.Но вдохновение и данные, которые стимулировали достижения Менделеева, в огромной степени были обязаны его предшественникам и современникам, таким как Амедео Авогадро (1776–1856), Иоганн Вольфганг Доберейнер (1780–1849) и Станислао Канниццаро ​​(1826–1910).

Contenders

В конце химического конгресса в Карлсруэ, Германия, в сентябре 1860 года, например, среди участников был роздан решающий доклад Канниццаро ​​о весе атомов элементов. На этом собрании присутствовал Менделеев, и работа Канниццаро ​​помогла ему составить свою таблицу 1869 года из 63 известных элементов, которую он упорядочил в соответствии с наблюдаемыми химическими свойствами и присвоил атомный вес.

Работа Канниццаро ​​была настолько убедительна, что другой участник встречи в Карлсруэ, Дж. Лотар Мейер, сообщил, что ему казалось, будто пелена спала с его глаз, когда он обрел новое понимание элементов.

Периодическая таблица Менделеева появилась примерно через девять лет после встречи в Карлсруэ (1869 г.), но к 1868 г. (1836-1923), например, уже предприняли, хотя и технически несовершенные, заслуживающие доверия попытки периодической сборки элементов.Ньюлендс также предсказал существование других элементов.

Мейер, просвещенный Канниццаро, изобрел таблицы в 1860-х годах, до появления Менделеева. Но его грандиозная статья с описанием его таблицы, во многом похожая на таблицу Менделеева, была опубликована в 1870 году, через несколько месяцев после статьи Менделеева 1869 года. Как и ожидалось, между ними в конце концов вспыхнул медленно тлеющий спор о приоритете.

Впечатляющее несовершенство

Заслуживает ли Менделеев похвалы за составление превосходной таблицы для своего времени, за продвижение понимания того, как свойства атомов ритмически связаны, за то, что он подчеркнул силу этого понимания и за смелые предсказания, которые продвинули вперед химию? Конечно.Но у великих побед может быть не один герой, и появление нашей таблицы Менделеева — одна из таких побед.

Wikimedia Commons

Дмитрия Ивановича Менделеева часто называют единственным создателем периодической таблицы.

Работа Менделеева не была ни началом, ни концом составления схемы периодичности в химии. Он перепутал некоторые элементы, и его таблица была неполной, даже с его предсказаниями: например, группа так называемых благородных газов была открыта в 1890-х годах и не предвиделась в его работах.И современные студенты-химики могут легко обнаружить и другие недостатки в его таблице 1869 года, основываясь на нашем современном понимании природы элементов.

Короче говоря, вклад Менделеева был чрезвычайно впечатляющим, но также и несовершенным, и ценность вклада Мейера была уже достаточно ясна, чтобы побудить Лондонское Королевское общество наградить его и Менделеева престижной медалью Дэви в 1892 году «за открытие периодические соотношения атомных весов.Действительно, совместная награда была приведена в качестве доказательства того, что некоторые считали особенно ценным в таблице Менделеева то, как она вмещала (как и таблица Мейера) известные элементы, а не столько предсказания Менделеевым новых элементов. .

Надеялось ли и Королевское общество посредством совместного присуждения приглушить беспокойство по поводу приоритета или кредита на все более незаменимый стол? Возможно. Но если таково было намерение, они потерпели неудачу. В науке, как и в политике, соблазн быть простым, а не точным может быть весьма сильным.Ученые до сих пор говорят: «Менделеев открыл периодическую таблицу».

Благородные намерения, политическое вмешательство

Что бы вы ни думали о роли Мейера и Менделеева в воплощении таблицы, история не обошлась с Мейером так хорошо, как могла бы. Можно спросить, например, заслуживает ли Альфред Нобель (1833–1896), современник Менделеева и Мейера (1830–1895), но не способствовавший непосредственно нашему пониманию периодичности, больше, чем Мейер, Ньюлендс или де Шанкуртуа места в периодической таблице.

На мой взгляд однозначно нет.

Несмотря на это, элемент 102 — нобеллий — был назван в честь Альфреда Нобеля, отчасти потому, что он умер достаточно богатым, чтобы профинансировать свое наследство миру в виде Нобелевских премий. Но здесь есть ирония. Нобель получил место в их периодической таблице, но ни Менделеев, ни Мейер, ни кто-либо другой не получили Нобелевской премии за демонстрацию периодичности или разработку периодической таблицы.

На самом деле Менделеев был девятью номинантами на Нобелевскую премию между 1905 и 1907 годами, но ни разу не выиграл.Некоторые утверждают, что ему было отказано, потому что шведский ученый Сванте Аррениус испытывал к нему сильную неприязнь. Менделеев подверг резкой критике теорию (не имеющую отношения к периодичности, о том, как соли растворяются в воде), которую предложил Аррениус, и, хотя Аррениус не был членом комитета по присуждению награды, он был известен, влиятелен и высоко ценился своими коллегами по Нобелевской премии. Комиссии по отбору премий. Но эта и другие предыстории Нобелевской премии — это отдельные политические дискуссии.

Политика, поклонение героям и борьба за признание часто ближе, чем хотелось бы, к научной практике.Место, где все они сходятся, находится в этом огромном списке химических элементов, известных человечеству.

Кто выиграл спор о приоритете? Класс минералов был назван в честь Мейера, но если наличие отдельной комнаты в периодической таблице является золотым стандартом для его отцов, то Менделевий ответил на вопрос.

Организация Объединенных Наций, ученые и люди, любящие науку, повсюду празднуют в этом году периодическую таблицу за чудесное химическое благо, которое она предлагала и продолжает предлагать нам.И мы также признаем его легендарное прошлое, внутренние политические бородавки и все такое.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.

Периодическая таблица: это больше, чем просто химия и физика

Кредит: Добро пожаловать/shutterstock. com

Это Международный год Периодической таблицы, и хотя меня (точно) обвиняют в том, что я фанат физики, я здесь, чтобы сказать вам, что эта знаменитая таблица касается не только физики, химии и других наук. .Это также касается математики, инженерии и даже ненаучных областей знаний, включая историю, географию и происхождение слов.

Во-первых, краткий обзор того, что такое периодическая таблица. Это схема всех химических строительных блоков материи. На сегодняшний день люди наблюдали 118, как естественных, так и искусственно созданных. Каждый из этих строительных блоков, известных как атомные элементы, содержит положительно заряженное ядро ​​(известное как ядро), которое (обычно) окружено облаком отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.Если немного увеличить ядро, мы обнаружим положительно заряженные частицы, известные как протоны, и нейтральные частицы, известные как нейтроны.

Единственным признаком, определяющим атомный элемент, является его атомный номер, то есть количество протонов в ядре. У водорода один протон, поэтому его атомный номер равен 1, а у урана 92, поэтому его атомный номер … 92. Если имеется равное количество электронов и протонов, атом электрически нейтрален. Если электронов меньше или больше, чем протонов, атом электрически заряжен и известен как ион.

 

Официальная периодическая таблица NIST.

Кредит: Н. Ханачек/NIST

Каждый атом может иметь несколько различных версий, известных как изотопы, в которых имеется разное количество нейтронов в ядре. Например, водород обычно имеет только один протон и не содержит нейтронов, но изотоп, известный как дейтерий или «тяжелый водород», также содержит один нейтрон.

Изотоп дейтерия помогает создавать более тяжелые элементы внутри звезд, делает некоторые лекарства более эффективными и может быть ключевым ингредиентом для получения чистой термоядерной энергии.Он был обнаружен в 1930-х годах в Национальном институте стандартов и технологий (NIST, тогда известном как Национальное бюро стандартов), где его идентифицировал Гарольд Юри из Колумбийского университета, получивший за этот подвиг Нобелевскую премию.

(Увы, Фердинанд Брикведд из NIST не получил приза. Все в порядке.)

Итак, вы уже можете видеть важность этого изотопа в астрономии, фармацевтике и энергетике. И все же, несмотря на свою важность, это редкость по сравнению с обычным водородом, самым распространенным компонентом воды, большинства звезд и Вселенной в целом.Удивительно, как один элемент периодической таблицы можно найти в стольких разных вещах в нашем мире.

В 1869 году Дмитрий Менделеев, русский химик, создал первую периодическую таблицу, расположив атомные элементы в столбцы и строки. Атомарные элементы в одних и тех же столбцах и строках имеют определенные общие свойства. Например, атомы в крайней правой колонке, известные как благородные газы, могут сильно различаться по массе от легких (гелий) до тяжелых (таких как радон), но их объединяет то, что они обычно не участвуют в химических реакциях. .

Гениальность Менделеева заключалась в том, что он оставил место для элементов, которые еще предстоит открыть, и тем самым предсказал их существование, например галлий в 1875 г. и германий в 1886 г. Как вы уже догадались, последний был назван в честь Германии родина первооткрывателя Клеменса Винклера). Что касается первого, то Поль Эмиль Лекок де Буабодран назвал элемент «галлией» в честь Галлии, региона железного века, который включает в себя современную Францию.

Итак, если вы любите историю, литературу и слова, таблица Менделеева для вас.Некоторые элементы названы в честь городов: Стронций происходит из шотландской деревни Стронтиан, где был найден минерал, содержащий этот элемент. Некоторые берут свои имена из мифологии. Элемент ванадий назван в честь скандинавской богини Ванадис. Недавно открытые элементы, как правило, назывались в честь реальных людей, например, мейтнерий (австрийско-шведский физик Лиза Мейтнер была соавтором ядерного деления). Именование элементов в честь мест также было в тренде. Например, теннессин происходит из штата Теннесси, где находится Национальная лаборатория Ок-Ридж, которая выполнила ключевую работу по производству этого конкретного элемента.

 

Крупный план сферы из почти чистого кремния.

Кредит: НИСТ

Если вам нравится инженерия, таблица Менделеева — идеальное полотно для инноваций. Полупроводниковая промышленность использовала периодическую таблицу, чтобы выйти за рамки стандартных устройств на основе кремния. Инженеры-полупроводники использовали различные комбинации элементов из столбцов III и V таблицы Менделеева для создания новых полупроводниковых сплавов, таких как нитрид галлия (GaN) и нитрид индия (InN), каждый из которых имеет свои преимущества.Например, нитрид галлия может излучать свет с большим количеством длин волн, включая синий свет, используемый в экранах смартфонов. Нитрид индия может поглощать свет в более узком диапазоне длин волн, что делает его отличным кандидатом для солнечных элементов, поскольку он поглощает определенные длины волн света, наиболее распространенные от солнца.

И, конечно же, материаловедение. Инженеры любят сочетать легкий металлический титан с другими элементами, такими как алюминий, для создания сплавов для самолетов и других транспортных средств.Сплавы магния и других элементов, таких как золото, находят применение в медицинских имплантатах для восстановления костей. Отличительной особенностью этих сплавов является то, что они биоразлагаемы, поэтому они исчезают после того, как послужили каркасом для роста новой кости.

Инициатива NIST по созданию генома материалов — это современное воплощение духа таблицы Менделеева, использующее возможности вычислений, включая искусственный интеллект, для объединения элементов в новые материалы для желаемых приложений, таких как менее дорогие в производстве никелевые монеты и «металлические стекла» для более прочных строительных материалов.

Точность хронометража может не ассоциироваться у вас с периодической таблицей, но исследователям Национального института стандартов и технологий, создающим передовые атомные часы, это первое, что приходит на ум. С 1967 года секунда определяется атомными часами с использованием атомов цезия. Если атомы цезия подвергнуть воздействию микроволнового излучения с частотой 9 192 631 770 герц (циклов в секунду), они изменят квантовые энергетические состояния. Используя электронный детектор для измерения того, изменились ли состояния атомов, ученые NIST удерживают генерируемую частоту привязанной к атомному переходу, обеспечивая очень стабильную выходную частоту.

Атомные часы позволяют нам точно делить секунду на миллиардные части и далее. Точные измерения времени полезны для временных меток финансовых транзакций, синхронизации связи и данных, а также навигации с использованием глобальной системы позиционирования (GPS). Совсем недавно исследователи Национального института стандартов и технологий (NIST) изготавливают часы из других атомов, таких как стронций, иттербий, ртуть и алюминий. Исследователи изменяют квантовые состояния этих атомов с помощью оптического излучения с частотой в сотни триллионов циклов в секунду (намного выше, чем микроволновое излучение, используемое в цезиевых часах). Эти «оптические часы» позволяют разделить секунду на еще более мелкие интервалы, которые могут быть полезны для таких вещей, как обнаружение подземных геологических отложений и даже темной материи.

 

Трехмерные (3-D) квантовые газовые атомные часы JILA состоят из сетки света, образованной тремя парами лазерных лучей. Стек из двух столов используется для настройки оптических компонентов вокруг вакуумной камеры. Здесь показан верхний стол, на котором установлены линзы и другая оптика.Синий лазерный луч возбуждает кубическое облако атомов стронция, расположенное за круглым окном в центре стола. Атомы стронция сильно флуоресцируют при возбуждении синим светом.

Кредит: Г.Э. Марти/ДЖИЛА

Если вы любите числа, ну конечно же, таблица Менделеева заполнена ими. Каждый атом на столе имеет множество величин. Помимо атомного номера, есть атомный вес и энергия ионизации (количество энергии, необходимое для отрыва электрона от этого атома).

Как мы получили такие точные цифры? Когда физики разрабатывали квантовую теорию, они производили очень точные (и удивительно правильные) расчеты энергетических уровней электронов в атомах. Помимо всего прочего, химики определили, как расположение электронов в атомах влияет на химические реакции. Вся эта работа ученых включала в себя современную математику.

Однако после того, как ученые разработали основы, им предстояло еще много работы, чтобы понять свойства каждого из элементов.Кто участвует? Ученые-измерители, такие как люди, работающие в NIST.

Математик NIST Джим Симс объяснил мне: «Как люди, занимающиеся стандартами, мы собираем мировые экспериментальные и теоретические данные об атомных свойствах элементов и критически оцениваем их, чтобы получить наилучшую оценку чисел в стол в любое время. Математика, безусловно, участвует в этом анализе, и, что более важно, любой расчет атомной структуры в значительной степени зависит как от математики, так и от вычислительной науки.

Я спросил Джима, какие достижения в математике привели к периодической таблице, которую мы знаем сегодня. «Вместо какого-либо конкретного примера, — сказал он, — все, что я могу привести, — это тот факт, что современная физика, химия и математика тесно переплетены».

И я пойду еще дальше, сказав, что в периодической таблице переплетено так много других полей. Одна маленькая диаграмма является одновременно источником знаний и трамплином для творчества во многих областях. Это гораздо больше, чем плакат на уроке химии в старшей школе; это дорожная карта на будущее.

Печатную версию официальной периодической таблицы NIST можно скачать здесь.

См. видеоролики NIST и другие ресурсы о Международном году Периодической таблицы здесь.

Как устроена периодическая таблица?

Расположение в периодической таблице было сформулировано так, чтобы дать очень информативное представление о химических элементах. Каждый из этих элементов специально помещен в периодическую таблицу с учетом определенных параметров.

Расположение периодической таблицы со временем менялось с момента ее создания. Это связано с тем, что новые элементы были либо открыты, либо созданы человеком, а затем добавлены в периодическую таблицу.

Прежде чем мы погрузимся в тонкости периодической таблицы, давайте сначала прогуляемся по закоулкам памяти.


Рекомендуемое видео для вас:


Дмитрий Менделеев – отец периодической таблицы

Дмитрий Менделеев, русский химик и изобретатель, по мнению Королевского химического общества, считается «отцом» периодической таблицы .В 1860-е годы Менделеев был популярным лектором в Санкт-Петербургском университете в России. В то время не было авторитетных современных органических учебников, которые можно было бы использовать в качестве основного материала для чтения. По этой причине Менделеев решил написать одну и решить две основные задачи: первая заключалась в том, чтобы организовать разрозненную природу элементов, а вторая — решить дилемму авторитетной книги.

Дмитрий Менделеев (Фото: Public Domain/Wikimedia Commons)

Однако это было не так просто, как можно было бы представить во времена Менделеева, поскольку приходилось преодолевать многочисленные препятствия.В то время было известно менее половины текущих элементов, а некоторые из тех элементов, которые присутствовали, имели неверные данные. Мы могли бы попытаться понять, через что прошел Менделеев, приведя аналогию с жесткой головоломкой, половина частей которой искривлена.

Менделеев в конце концов преуспел в своем начинании и написал исчерпывающую книгу по химии своего времени под названием «Принципы химии», которая была разделена на два тома. Работая над периодической таблицей, он в конечном итоге внес самый значительный вклад в органическую химию в истории.Он добился этого, записав свойства каждого элемента на карточке в порядке возрастания атомного веса, согласно Королевскому химическому обществу. Делая это, он заметил особую закономерность, возникающую в элементах.

После трехдневных интенсивных попыток проработать схему он сказал, что во сне увидел, как все элементы встали на свои места. Он тут же проснулся, записал это на листе бумаги и снова заснул. Проснувшись, он обнаружил, что требуется только одно исправление! Менделеев расположил элементы как по их атомному весу, так и по валентности.Он также был достаточно умен, чтобы оставить место для новых элементов, которые, как он думал, будут обнаружены (и он был прав!). Он также предсказал свойства пяти неизвестных элементов и то, какими будут их соединения, еще до их открытия, основываясь на принципах составленной им периодической таблицы.

Чтение периодической таблицы

Теперь периодическую таблицу можно читать любым количеством способов, предоставляя большой объем информации о конкретном элементе или группе элементов.

Атомный номер

Первый и наиболее важный аспект, который можно вывести из периодической таблицы, — это атомный номер элемента . Число протонов в атоме называется атомным номером элемента. Это также дает четкое представление о химическом поведении элемента. Например, мы можем сказать, что атомы углерода имеют шесть протонов, атомы водорода — один, а кислород — восемь.

Atomic Symbol

Следующим важным аспектом является Atomic Symbol . Как бы обыденно это ни звучало, атомный символ дает нам аббревиатуру каждого элемента. Эти символы приняты на международном уровне и помогают нам сократить длину имен элементов.Аббревиатура полезна, потому что она помогает нам быстрее писать химические уравнения и легче запоминать элементы.

Атомный вес

Третий решающий фактор Атомный вес . Стандартный атомный вес элемента также известен как атомная масса или атомная единица массы. Отдельные атомы всегда имеют атомный номер в виде целых чисел, но в атомной массе, указанной в периодической таблице, возникает странность, поскольку они представлены в виде десятичной дроби. Это связано с тем, что атомная масса, представленная в периодической таблице, представляет собой среднюю атомную массу всех изотопов.Количество нейтронов, присутствующих в элементе, можно найти, вычитая атомный номер из атомной массы (для природных элементов).

Другие интерференции

Периоды и группы

Периодическая таблица представляет собой графическую компоновку, которая дает информацию не только об отдельных элементах, но и об элементах с похожими свойствами. Семь рядов в периодической таблице известны как периодов . Каждый элемент в определенном ряду имеет одинаковое количество электронных оболочек, окружающих атомное ядро.

Элементы водород и гелий имеют единую орбитальную оболочку; элементы во втором ряду орбиталей имеют две орбитальные оболочки и так далее. Следующий вывод мы можем сделать из 18 столбцов, известных как групп . Все элементы в группе имеют одинаковое количество электронов, вращающихся вокруг ядра в самой внешней оболочке. Исключениями из этого правила являются водород, гелий и «переходные элементы», которые занимают группы с 3 по 12. Элементы в группе имеют общие важные химические характеристики.Группа 18, например, включает «инертные» или «благородные» газы. Группа 17 состоит из пяти галогенов.

Графические индикаторы

Некоторые периодические таблицы также имеют так называемые графические индикаторы, которые представляют собой не что иное, как цветные периодические таблицы. Эти цвета представляют состояние элемента при нуле градусов Цельсия. Граница элемента может подсказывать, что это за элемент. Если у него сплошная граница, это природный элемент, если у него пунктирная граница, то он радиоактивный, а если он содержит черточки, это искусственный элемент.В середине периодического элемента может появиться одна толстая линия, в которой левая часть предназначена для металлических элементов, а правая — для неметаллических элементов.

Лантаниды и актиниды

Внизу периодической таблицы находятся два дополнительных ряда элементов, содержащих в общей сложности четырнадцать элементов. Элементы верхнего ряда называются лантаноидов или редкоземельных элементов . Нижний ряд элементов называется актинидов .Они начинаются с элемента номер 90 и заканчиваются номером 103. Однако есть элементы выше 103, а также постоянные усилия по продвижению элементов более высокого порядка. В заключение мы можем сказать, что то, что начиналось как усилия одного человека, сегодня привело к созданию красивых, иллюстративных и весьма объяснительных дорожных карт для всех известных элементов — и модели предсказания тех элементов, которые все еще остаются за пределами нашего понимания!

Все, что стоит знать о периодической таблице

Независимо от того, висит ли она на стенах классной комнаты, развешана в комнатах общежития или напечатана трафаретной печатью на футболках, периодическая таблица элементов кричит: «Наука!» как никакое другое изображение.И почему бы нет? В таблице насчитывается 118 членов, и в таблице перечислены все известные химические элементы, (в основном) неизменные строительные блоки всех материалов во Вселенной.

Но это не просто случайный список элементов. Организация периодической таблицы показывает поведение и характеристики элемента: от размера атома, плотности и распространенности до того, как он, вероятно, будет взаимодействовать с другими элементами.

Элементы 101

Все состоит из атомов, а атомы состоят из своих крошечных частиц: электроны полухаотично летают вокруг центрального ядра, состоящего из нейтронов и протонов.(Нейтроны и протоны сами состоят из других частиц: кварков.) Число протонов, также называемое атомным номером, определяет элемент — измените его, и вы измените сам элемент.

(Фото: DesignUA/Shutterstock)

Как читать таблицу

Многие периодические таблицы включают атомный номер (количество протонов) и атомный вес (который зависит от протонов и нейтронов). Иногда они указывают полное название каждого элемента, но часто включают только их однобуквенный или двухбуквенный символ, прозвища, которые делают сложные химические формулы более компактными. Если символ не соответствует названию (например, Au для золота и Na для натрия), вероятно, он основан на оригинальном латинском названии элемента (aurum и natrium).

Элементы в одном столбце часто имеют сходство, поэтому химики называют эти группы. Грубо говоря, чем правее группа, тем больше у нее электронов, готовых взаимодействовать с другими элементами. Первая группа, известная как щелочные металлы, имеет только один такой электрон, который легко потерять при взаимодействии с элементом, имеющим больше электронов, например, с одним из 17-й группы, галогенами.Благородные газы в последней колонке названы так потому, что они удерживают столько электронов, сколько могут, поэтому они не легко реагируют с другими элементами — так же, как благородные дома в древности.

Строки в периодической таблице называются периодами, и в настоящее время их семь. Они перечисляют элементы в порядке их атомного номера, а затем обрывают и продолжают снова в новом ряду, повторяя установленные закономерности химических свойств. Сложность в построении таблицы заключается в том, чтобы знать, когда они обрезаются, или, что то же самое, сколько столбцов (групп) включать в каждую строку.

(Фото: Alison Mackey/Discover)

Серии лантанидов и актинидов — эти два ряда, плавающие сами по себе, названные в честь своих первых членов, лантана и актиния — изолированы таким образом, чтобы уступить ограниченному пространству. Они действительно должны быть втиснуты среди других элементов, но полная непрерывная таблица была бы слишком громоздкой и занимала бы слишком много места.

(Фото: Alison Mackey/Discover)

Общая форма таблицы Менделеева может показаться неровной, но она отражает сумасшедшее движение электронов вокруг атомных ядер.Они не вращаются красивыми, аккуратными кругами, как планеты вокруг солнца; вместо этого электроны рассеиваются по формам, называемым орбиталями, которые зависят от того, сколько других электронов находится поблизости. Например, первые два столбца включают сферические s-орбитали, которые могут содержать до двух электронов; большой блок столбцов от бора до неона группирует элементы с вариациями гантелевидных p-орбиталей.

Периодическая таблица элементов

Воспользуйтесь этой возможностью, чтобы взглянуть на периодическую таблицу и увидеть для себя некоторые из ее скрытых идей.

(Фото: Alison Mackey/Discover)

Первая периодическая таблица

Ученые уже давно создали элементарные таблицы известных элементов, но 150 лет назад русский химик придал современной таблице ее силу. В 1869 году Дмитрий Менделеев установил то, что мы сейчас называем периодическим законом: определенные тенденции, такие как температура плавления и атомный радиус, периодически повторяются среди элементов, когда они перечислены в порядке увеличения атомного веса. Завершите строку и начните новую, когда этот шаблон начнется заново, и вы получите что-то очень похожее на текущую периодическую таблицу, где столбцы представляют общие черты.

Но, что особенно важно, Менделеев не был ярым приверженцем своих собственных правил. Он оставил пробелы в своей таблице, где, по его мнению, могли лежать неоткрытые элементы, даже предсказав (правильно) некоторые из их свойств. И иногда он выдумывал расположение, чтобы сохранить одинаковые элементы вместе, даже если они были технически не в порядке. Как оказалось, в начале 20-го века химики узнали, что истинный порядок элементов определяется не атомным весом, а количеством протонов в ядре элемента. к выдумкам Менделеева.

К настоящему времени ученые заполнили все пробелы в таблице. Последние элементы были обнаружены всего 12 лет назад, и в настоящее время мы ищем еще больше, надеясь начать совершенно новый ряд.

Дмитрий Менделеев (Фото: Fine Art Images/Heritage Images/Getty Images)

Кто выбирает названия и символы новых элементов?

Первооткрыватели — до тех пор, пока это одобряет Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC). IUPAC обычно предлагает окончание имени на -ium для согласованности, и в прошлом практика заключалась в том, чтобы чтить места (америций и полоний), людей (курий и эйнштейний) и даже планеты (уран и плутоний).Прежде чем элемент получит официальное название, его имя-заполнитель основано на латинских названиях его атомного номера: оганесон, номер 118, был известен как унуноктий (один-один-восемь-иум).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.