10 фактов о периодической таблице Менделеева, которые вы не знали
Вероятно, все вы видели периодическую таблицу элементов. Возможно, что она и по сей день преследует вас в ваших снах, а может быть, она пока для вас всего лишь визуальный фон, украшающий стенку школьного класса. Однако в этой, казалось бы, случайной коллекции клеток кроется значительно больше, чем это кажется на первый взгляд.
Периодическая таблица (или ПТ, как мы будем периодически называть её в этой статье), а также те элементы, которые входят в неё, обладают чертами, о которых вы, возможно, никогда не догадывались. Вот десять фактов, начиная от создания таблицы и до внесения в неё последних элементов, которые большинству людей не известны.
10. Менделееву помогали
Периодическая таблица стала использоваться, начиная с 1869 года, когда она была составлена заросшим густой бородой Димитрием Менделеевым. Большинство людей думает, что Менделеев был единственным, кто работал над этой таблицей, и благодаря этому он стал самым гениальным химиком столетия. Однако его усилиям помогали несколько европейских учёных, которые внесли важный вклад в завершение этого колоссального набора элементов.
Менделеев широко известен как отец периодической таблицы, но, когда он её составлял, ещё не все элементы таблицы были уже открыты. Как такое стало возможно? Учёные славятся своим безумием…
9. Последние добавленные элементы
Верьте или нет, периодическая таблица не сильно менялась с 1950-х годов. Однако 2 декабря 2016 года было добавлено сразу четыре новых элемента: нихоний (элемент №113), московий (элемент №115), тенессин (элемент №117) и оганесон (элемент №118). Эти новые элементы получили свои названия только в июне 2016 года, так как потребовалась пятимесячная экспертиза, прежде чем их официально добавили в ПТ.
Три элемента получили свои названия в честь городов или государств, в которых их удалось получить, а оганесон был назван в честь российского физика-ядерщика Юрия Оганесяна за его вклад в получение этого элемента.
8. Какой буквы нет в таблице?
В латинском алфавите есть 26 букв, и каждая из них важна. Однако Менделеев решил этого не замечать. Взгляните на таблицу и скажите, какой букве не повезло? Подсказка: ищите по порядку и загибайте при этом пальцы после каждой найденной буквы. В итоге вы найдёте «пропавшую» букву (если у вас на руках присутствуют все десять пальцев). Догадались? Это буква под номером 10, буква «J».
Говорят, что «единица» – это цифра одиноких. Так, может, стоило бы назвать букву «J» буквой одиноких? Но вот забавный факт: большинство мальчиков, родившихся в США в 2000 году, получили имена, начинавшиеся с этой буквы. Таким образом, эта буква не осталась без должного внимания.
7. Синтезированные элементы
Как вы, возможно, уже знаете, на сегодняшний день в периодической таблице присутствует 118 элементов. Можете ли вы догадаться, сколько элементов из этих 118 были получены лабораторным путём? Из всего общего списка в природных условиях можно найти лишь 90 элементов.
Вам кажется, что 28 искусственно созданных элементов – это много? Ну, просто поверьте на слово. Их синтезируют, начиная с 1937 года, и учёные продолжают это делать и сейчас. Все эти элементы вы можете найти в таблице. Посмотрите на элементы с 95 по 118, все эти элементы отсутствуют на нашей планете и были синтезированы в лабораториях. То же касается и элементов под номерами 43, 61, 85 и 87.
6. 137-й элемент
В середине 20-го века известный учёный по имени Ричард Фейнман сделал довольно громкое заявление, которое повергло в изумление весь научный мир нашей планеты. По его словам, если мы когда-нибудь обнаружим 137-й элемент, то мы не сможем определить количество в нём протонов и нейтронов. Число 1/137 примечательно тем, что это значение константы тонкой структуры, которая описывает вероятность поглощения или излучения электроном фотона. Теоретически элемент №137 должен иметь 137 электронов и 100-процентную вероятность поглощения фотона. Его электроны будут вращаться со скоростью света. Ещё более невероятно, что электроны элемента 139, чтобы существовать, должны вращаться быстрее, чем скорость света.
Вы ещё не устали от физики? Возможно, вам будет интересно узнать, что число 137 объединяет три важнейших области физики: теорию о скорости света, квантовую механику и электромагнетизм. С начала 1900-х годов физики предполагают, что цифра 137 может быть основой Великой единой теории, в которую войдут все три вышеуказанных области. По общему признанию, это звучит так же невероятно, как легенды о НЛО и о Бермудском треугольнике.
5. Что можно сказать о названиях?
Почти все названия элементов имеют какой-то смысл, хотя он и не сразу понятен. Названия новым элементам даются не произвольно. Я бы назвал элемент просто первым пришедшим мне в голову словом. Например, «керфлумп». По-моему, неплохо.
Как правило, названия элементов относятся к одной из пяти основных категорий. Первая – это имена известных учёных, классический вариант – эйнштейний. Кроме того, элементы могут получить свои имена в зависимости от тех мест, где они были впервые зарегистрированы, например, германий, америций, галлий и т. д. В качестве дополнительной опции используются названия планет. Элемент уран был впервые обнаружен вскоре после того, как была открыта планета Уран. Элементы могут носить имена, связанные с мифологией, например, существует титан, названный так в честь древнегреческих титанов, и торий, названный по имени скандинавского бога-громовержца (или звёздного «мстителя», в зависимости от того, что вы предпочитаете).
И, наконец, есть названия, описывающие свойства элементов. Аргон происходит от греческого слова «аргос», что означает «ленивый» или «медленный». Из названия следует предположение, что этот газ не отличается активностью. Бром – это ещё один элемент, название которого происходит от греческого слова. «Бромос» означает «зловоние», и это довольно точно описывает запах брома.
4. Было ли создание таблицы «озарением»
Если вы любите карточные игры, то этот факт для вас. Менделееву требовалось каким-то образом упорядочить все элементы и найти систему для этого. Естественно, что для создания таблицы по категориям он обратился к пасьянсу (ну, а к чему же ещё?) Менделеев записал атомный вес каждого элемента на отдельной карточке, а затем приступил к раскладке своего передового пасьянса. Он укладывал элементы в соответствии с их специфическими свойствами, а затем упорядочивал их в каждом столбце в соответствии с их атомным весом.
Многие не могут сложить и обычный пасьянс, так что этот пасьянс впечатляет. Что будет дальше? Наверное, кто-нибудь с помощью шахмат сделает переворот в астрофизике или создаст ракету, способную долететь до окраин галактики. Представляется, что в этом не будет ничего необычного, если учесть, что Менделеев сумел получить такой гениальный результат всего лишь с помощью колоды обычных игральных карт.
3. Невезучие инертные газы
Помните, как мы классифицировали аргон как самый «ленивый» и «медленный» элемент в истории нашей вселенной? Похоже, что Менделеевым овладели такие же чувства. Когда в 1894 году впервые удалось получить чистый аргон, он не вписывался ни в один из столбцов таблицы, поэтому, вместо того чтобы заняться поисками решения, учёный решил просто отрицать его существование.
Ещё более поразительно, что аргон был не единственным элементом, который изначально постигла эта судьба. Помимо аргона, без классификации остались ещё пять других элементов. Это коснулось радона, неона, криптона, гелия и ксенона – и все отрицали их существование просто потому, что Менделеев не смог найти для них места в таблице. После нескольких лет перегруппировки и переклассификации этим элементам (названных инертными газами) всё-таки посчастливилось присоединиться к достойному клубу признанных реально существующими.
2. Атомная любовь
Совет для всех тех, кто считает себя романтиком. Возьмите бумажную копию периодической таблицы и вырежьте из неё все сложные и относительно ненужные средние столбцы так, чтобы у вас осталось 8 колонок (вы получите «короткую» форму таблицы). Сложите её посредине IV группы – и вы узнаете, какие элементы могут образовывать соединения друг с другом.
Элементы, которые «целуются» при складывании, способны образовывать стабильные соединения. Эти элементы имеют комплементарные электронные структуры, и они будут сочетаться друг с другом. И, если это не настоящая любовь, как у Ромео с Джульеттой или у Шрека с Фионой – тогда я не знаю, что такое любовь.
1. Углерод рулит
Углерод пытается быть в центре игры. Вы думаете, что всё знаете об углероде, но это не так, он занимает намного более важное место, чем вы это себе представляете. Знаете ли вы, что он присутствует более чем в половине всех известных соединений? И как насчёт того факта, что 20 процентов веса всех живых организмов приходится на углерод? Это действительно странно, но приготовьтесь: каждый атом углерода в вашем теле был когда-то частью фракции углекислого газа в атмосфере. Углерод является не только суперэлементом нашей планеты, он четвёртый по численности элемент во всей Вселенной.
Если периодическую таблицу сравнить с вечеринкой, то углерод – её главный ведущий. И кажется, что он единственный знает, как нужно всё правильно организовать. Ну и, помимо прочего, это основной элемент всех бриллиантов, так что при всей своей назойливости он ещё и блестит!
Перевод Дмитрия Оськина по статье с сайта listverse.comисточник
slavikap.livejournal.com
5 малоизвестных фактов о таблице Менделеева | Futurist
Автор: Павел Жданов | 19 октября 2017, 06:30Эксперты из американского института, изучающего новые материалы — AIMMPE (American Institute of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers) признали разработанную в конце XIX-го века Дмитрием Менделеевым периодическую систему самым важным для человечества открытием в истории эволюции материалов. А много ли о ней знаете вы?
Поисковая система Google посвятила сегодняшний дудл 182-летию Дмитрия Менделеева, «отца» периодической системы. В 1869-м году русский химик сформулировал периодический закон, который упорядочил все существующие химические элементы. Периодическая система стала его графическим выражением.
Изначально она состояла из 56-ти элементов, однако, с развитием в XX-м веке фундаментальной и прикладной науки (в том числе ядерного синтеза) число открытых на данный момент элементов достигло 118-ти. 113-й, 115-й, 117-й и 118-й элементы были задекларированы ИЮПАК (Международным союзом теоретической и прикладной химии) совсем недавно, 30-го декабря 2015 года.
Всего же за последние 50 лет Периодическая таблица Д.И.Менделеева пополнилась 17-ю новыми элементами (с 102-го по 118-й), 9 из которых были синтезированы в Объединенном институте ядерных исследований в подмосковной Дубне.
Портал Independent собрал пять фактов о периодической таблице, о которых вы могли не знать.
№1: элемент 115 живет меньше секунды
Большинство изотопов сверхтяжелых элементов (элементов с порядковым номером >100) являются нестабильными и подвергаются распадам в течение очень короткого промежутка времени. Так, недавно открытый унунпентий, также известный как элемент 115 и эка-висмут, имеет период полураспада всего около 220-ти миллисекунд.
№2: Менделеев любил карточные игры
№3: Менделеев предсказал существование элементов, которые еще предстояло открыть
Одной из важных особенностей, которая делает периодическую таблицу выдающимся открытием, является ее предсказательная сила. В таблице на момент ее появления оставались пустые ячейки для элементов, которые, согласно предположениям Менделеева, должны существовать, но еще не были открыты. К примеру, свойства галлия, скандия и магния Менделеев описал еще до их открытия.
№4: некоторые атомы могут «любить друг друга»
Если взять современную периодическую таблицу, вырезать из ее середины столбцы и сложить их пополам группами по 4 элемента, то группы, которые соприкоснутся («поцелуются»), в химическом смысле могут «любить друг друга», то есть взаимодействовать. Элементы из этих групп будут иметь комплиментарные (т.е. дополняющие друг друга) структуры, что и делает возможными реакции между ними.
№5: радиоактивные элементы двигаются по таблице
К сожалению, у Менделеева не было возможности встроить в периодическую систему часы, а ведь изменение некоторых элементов во времени — самое обычное дело. Так, своей нестабильностью отличаются ядра атомов радиоактивных элементов. Благодаря ней, претерпевая цепочки распадов, эти элементы могут «гулять» по таблице. Например, в продуктах деления урана-235, обнаружено около 300 изотопов различных элементов: от цинка до гадолиния.
Понравилась статья?
Поделись с друзьями!
ПоделитьсяПодпишись на еженедельную рассылку
futurist.ru
Таблица Менделеева — Интересные факты
В конце августа 1875 г. в кабинет акад. Вюрца входит его ученик, молодой французский химик Лекок-де-Буабодран. н долго не решается объяснить причину своего отменного прихода. Наконец он вынимает нз бокового кармана запечатанный зеленый конверт н вручает Вюрцу с просьбой сохранить его, не вскрывая. Получив заверения, что желание его будет нсполнено, Буа бодрен уходит.
Несмотря на свою молодость, Лекок-де-Буабодран уже в совершенстве овладел спектральным анализом веществ. Он знал наизусть спектры всех элементов. Эти цветные полоски, которые получаются при разложении света, испускаемого раскаленными веществами, давали ключ к определению состава тел. Ведь каждый элемент обладает строго определенным сочетанием спектральных линий.
Однажды, изучая спектр минерала цинковой обманки. Буабодран, к своему удивлению, обнаруживает в спектре новую, никому доселе не известную ярко-фиолетовую линию. Ученый решает, что эта линия принадлежит новому, неизвестному еще элементу. Опасаясь, что кто-либо другой оповестит мир об этом открытии, Буабодран записывает все происшедшее и в запечатанном конверте передает Вюрцу в Академию наук. Возвратившись в лабораторию, Буабодран продолжает упорно проверять свое открытие, так как боится сделать преждевременный, опрометчивый вывод.
Настает наконец день, когда все сомнения отброшены, когда он полностью убедился в правильности своих наблюдений…
В конце сентября того же года, во время очередного заседания Парижской Академии наук, Вюри при напряженном вниманиивсех присутствующих оглашает от имени своего ученика Лекока-дс-Буабодраия документ. хранящийся в запечатанном конверте В документе написано, что 27 августа 1875 г., между 3 и 4 часами пополудни. Лекок-де-Буабодран путем спектрального анализа обнаружил в цинковой обманке новый, неизвестный еще элемент. Этот элемент был назван галлием, в честь старинного названия родины Буабодрана — Франции.
Открытие галлия нашло отклик далеко за пределами Франции и помогло утверждению одного из основных законов химии.
Далеко от солнечной Франции, в далеком, хмуром Петербурге, проф. Дмитрий Иванович Менделеев сразу же оценил всю важность открытия молодого ученого. Узнав из протокола Парижской Академии об открытии галлия и о некоторых его свойствах, которые удалось установить Буабодраку. Менделеев сразу же решает, что галлий и есть тот самый элемент, существование которого он еще так недавно предсказывал на основании открытого им периодического закона.
Во времена Менделеева было известно всего 63 химических элемента. Несмотря на столь небольшое, казалось бы, число их, они не были систематизированы, распределены.
Не было единой точки зрения на природу элементов, на причины их сходства и различия. Все попытки классификации химических элементов неизменно кончались неудачей. Объяснялось это тем, что их авторы не смогли найти такого признака, общего для всех элементов, который можно было бы положить в основу классификация.
В 1867 г. Менделеев приступает к чтению лекций по курсу неорганической химии в Петербургском университете. Излагая студентам совокупность сведений о химических веществах, Менделеев все чаще и чаще задумывается над взаимными отношениями элементов и основой их классификации. Он все больше и больше склоняется к мысли о том, что наиболее важным, наиболее всеобщим свойством всех химических элементов является вес, или точнее, масса их атома. Постепенно крепнет убеждение Менделеева в том, что именно в атомных весах нужно искать причину сходства и различия элементов. Этот путь был уже отчасти испробован другими, но никто не пошел дальше предчувствия того великого закона природы, открытие и утверждение которого обессмертили имя Менделеева.
Однажды, придя поздно ночью домой, Менделеев решительно направляется в кабинет. Убеждения и мысли его созрели. Этой ночью он должен проверить, насколько правильны те взгляды, которые мучительно трудно вынашивались им в течение долгого времени. Он вынимает из шкафа лист картона и аккуратно нарезает 63 карточки, по числу химических элементов. На каждой карточке он пишет атомный вес элементе, название и важнейшие его свойства. Через некоторое время все 63 карточки заполнены. Теперь Дмитрий Иванович раскладывает их в ряд в порядке нарастания атомных весов элементов
Внимательно всматриваясь в длинный ряд карточек, Менделеев замечает, что свойства химических элементов изменяются но мере возрастания их атомного веся. Он берет первые 8 карточек, на которых нанесены элементы от водорода до фтора, и ставит их одну под другой так, чтобы атомные веса элементов возрастали сверху вниз.
Всю ночь раскладывал Менделеев карточки.
Образовавшийся вертикальный ряд карточек открывался водородом — самым легким нз всех элементов. Вес его атома принят за единицу при вычислении атомных весов. Под водородом поставлен литии, с атомным весом, равным семи. Это самый легкий нз известных металлов. Он очень энергично соединяется с кислородом н обладает ярко выраженными металлическими свойствами. У следующих за литнем элементов — бериллия и бора — по мере возрастания атомных весов металлические свойства слабеют. Дальше вниз следуют углерод, азот, кислород и фтор — уже не металлы, а металлоиды, причем фтор оказался ярко выраженным металлоидом. По своим свойствам он является полной противоположностью лития. Таким образом, свойства этих 8 элементов по мере увеличения их атомных весов изменяются от металлических к металоидным.
Следующий за фтором элемент — натрий — оказался опять резко выраженным металлом Он как бы нарушал найденную закономерность. Вместо плавного изменения свойств здесь был резкий скачок от ярко выраженного металлоида — фтора — к типичному металлу — натрию. Однако свойства следующих за натрием 7 элементов опять плавно изменялись от металлических к металлоидным. Пятнадцатый элемент — хлор — оказался опять резко выраженным металлоидом.
Теперь уже сомнений не было. Свойства элементов действительно зависят от их атомного веса, но зависимость эта не простая, а периодическая, повторяющаяся.
Когда Менделеев приставил первый вертикальный ряд элементов ко второму так. чтобы в первой строчке против лития оказался натрий, по всех остальных строчках оказались элементы, очень сходные между собой. Литий н натрий, углерод и кремний, азот и фосфор, фтор и хлор начинали собой естественные группы семейства элементов.
Дальше Дмитрий Иванович продолжил начало строк, подставив к ним сходные элементы так. что они стояли в порядке возрастания их атомных весов. Получилась таблица, названная впоследствии периодической системой элементов.
70 лет назад. 1 марта 1869 г.. Менделеев напечатал составленную таблицу и разослал ее многим ученым. Это был первый опыт составления периодической системы элементов. В дальнейшем Дмитрий Иванович видоизменил ее, сделал периоды горизонтальными, а ряды, в которых стоят сходные элементы, вертикальными. В этом виде система существует и в наши дни.
Надо было обладать гением Менделеева, для того чтобы в то время, когда атомные веса ряда элементов были вычислены неправильно, а о существовании многих элементов вообще не было известно, напасть на сдлед периодического закона. НО в XV было глубоко верить в свое открытие, чтобы, несмотря на кажущиеся непреодолимыми возражения, настаивать на безусловной правильности периодического закона.
Элементы, атомный вес которых был определен неверно, путали при помещении их в таблицу все карты. Место их в таблице не соответствовало их атомному весу. Менделеев смело преодолевает это препятствие, решив, что атомные веся этих элементов определены неправильно. Он исправляет атомные веса этих элементов в соответствии с их местом в периодической системе.
Стройности периодической таблицы очень мешало также отсутствие многих элементов, которые тогда не были известны. Вследствие этого таблица имела много пустых клеточек.
Из 63 элементов Менделееву удалось с полной уверенностью разместить в таблице только 36. Остальные элементы бы и им размещены лишь после того, как он уточнил их атомные веса И все же места 7 элементов казались самому Менделееву сомнительными.
Все это, однако, не могло поколебать глубочайшего убеждения Менделеева в том, что нм открыт один из важнейших законов природы. Его уверенность была настолько велика, что он решается на смелое предсказание 3 новых элементов, которые называет экабором, зкаялюмниием и экакремннем.
Проходит еще несколько лет после открытия Лекок-де-Буабодраном первого нз предсказанных Менделеевым элементов — экаалюмнння (галлия). Дмитрий Иванович занимается новыми исследованиями и очень активной педагогической работой в университете. Он упорно и много работает над дальнейшим уточнением открытого нм периодического закона н совсем не предполагает, что ему предстоит скоро получить новую радостную весть, на этот раз с севера — из Швеции.
В 1884 г. известный шведский хнмик Ннльсон сообщает, что им открыт второй из предсказанных Менделеевым элементов. Новый металл Ннльсон назвал скандием. Свойства вполне отвечали предсказанному Менделеевым экабору
«Таким образом, — заканчивает свое сообщение Ннльсон, — подтверждаются соображения русского химика, которые не только дали вовзможность предсказать существование названных элементов — скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства».
Наконец, п 1886 г.. немецкий ученый Винклер открывает третий предугаданный Менделеевым элемент. Винклер считает, что новый элемент — германий — как раз н есть предсказанный Менделеевым эка кремний. Чтобы еще больше убедить читателей в этом, ученый заканчивает свое сообщение таблицей сравнения свойств экакремння н германия.
В своем сообщении Вннклер говорит: «Нельзя требовать более очевидного доказательства правильности периодического закона, чем поразительное совпадение свойств экакремння и гермпння Это не простое подтверждение искусной теории — это блестящее расширение химического кругозора, великий шаг в области познаний».
Гениальное открытие Менделеева не сразу получило признание. Причиной этому служили, главным образом, слабые места менделеевской таблицы. Так например, было известно, что атомный вес никеля меньше атомного веса кобальта, между тем кобальт стоит в таблице раньше никеля; другая пара элементов — иол и теллур — также была примером такого же нарушения периодического закона.
Менделеев сознательно допустил такое нарушение своей системы Он считал, что свойства этих «спорных» элементов вполне достаточно определяют их место в таблице, в то время как атомный вес их мог быть определен неточно.
В 1894 г. весь ученый мир был поражен сенсационным открытием английского ученого Рамзая. Он нашел в воздухе новый, абсолютно недеятельный газ н назвал его аргоном (что значит «ленивый») Далее, один за другим были открыты еще четыре недеятельных газа: криптон, ксенон, гелий н неон. Вновь открытые элементы образовали новую группу, существование которой как будто нарушало стройность периодической таблицы.
Вслед за работой Рамзая последовало открытие так называемых редкоземельных элементов. Менделеев не знает, куда поместить их в своей таблице, н откровенно признает: «Тут мое личное мнение еще ин на чем не остановилось, и тут я вижу одну из труднейших задач, представляемых периодической закономерностью».
Несмотря на эти противоречия н трудности. Дмитрий Иванович уверен в своей правоте. Он считает, что наука пока еще не может объяснить этих нарушений периодической системы. При дальнейшем изучении свойств инертных газов было найдено, что эти элементы представляют собой переходную группу между металлами и галлондами. Поэтому Менделеев охотно согласился с бельгийским ученым Эррером и поместил инертные газы в новую, дополнительную группу своей таблицы — нулевую.
Осталось последнее возражение против менделеевской таблицы — несоответствие атомных весов некоторых элементов их месту в системе кобальт и никель, теллур и иод). Это возражение отпало только совсем недавно, когда наука вплотную подошла к разрешению загадки строения атома.
Во времена Менделеева атом считался неделимым. Ученые же пате-го века доказали, что атом состоит из ядра, заряженного положительно, и окружающих его электронов, заряженных отрицательно. В 1913 г. английский ученый Г. Моэли занялся изучением рентгеновских спектров элементов. Он нашел, что эти спектры очень просты и состоят из немногих линий. Для каждого элемента длина волны этих линий оказалась в очень простой математической связи с порядковым числом, т. е. номером его места в общем ряду элементов. Таким образом, оказалось возможным определить по порядковые числа всех элементов. Полученные числа определяли положение каждого элемента в менделеевской системе и объясняли все до сих пор спорные се места Порядковые номера кобальта н никеля, теллура и иоде подтвердили гениальную догадку Менделеева, который поставил кобальт раньше никеля и теллур раньше иода, хотя атомные веса этих элементов не соответствовали их месту в системе.
Открытие Мозлн сильно преобразило периодическую систему, н периодический закон формулируется теперь так — свойства элементов находятся в периодической зависимости от их порядковых номеров
Развитие науки о строении атоме позволило нейти место в системе и для редкоземельных элементов, разрешив задачу которую сам Менделеев не смог решить. Так одно за другим отпали все возражения против периодической системы, и закон Менделеева занимает почетное место среди важнейших законов естествознания.
faqo.ru
Создание таблицы Менделеева
Каждая клетка ждет льва
Не успели закончиться эти виртуозные исследования, выполненные удивительно простыми средствами, как ученых стали волновать другие вопросы: чем атомы и молекулы одного химического элемента отличаются от другого и как, собственно, устроен атом каждого элемента?
Незадолго до опытов Перрена великим химиком Менделеевым была составлена периодическая таблица химических элементов, и физики чувствовали, что строгая последовательность в изменении свойств элементов, повторяемость основных характеристик веществ ровно через каждые два, восемь, восемнадцать, тридцать два элемента таит еще не познанную физическую причину.
История науки сохранила замечательные примеры уверенности Дмитрия Ивановича Менделеева в универсальности открытого им закона.
Портрет Д. И. Менделеева
Ко времени опубликования закона (статья Менделеева появилась в одном из немецких журналов в 1869 году) в природе было обнаружено сравнительно мало химических элементов, и Менделеев оставил некоторые из клеток своей таблицы… пустыми. Он не просто сохранил места для будущих находок химиков, он описал (причем подробно) физические и химические параметры еще не открытых элементов.
Например, в 1871 году Менделеев написал, что пустое место в вертикальном столбце периодической таблицы под кремнием должен занять элемент, условно названный им экакремнием, со следующими свойствами: атомная масса 72, цвет — серый, плавится с трудом, плотность 5,5 г/см3, окись экакремния имеет формулу EsCl2, обладает плотностью 4,7 г/см3, и под действием водорода из нее можно выделить экакремний; хлористый экакремний ЕsСl4 кипит при 90°С, и его плотность равна 1,9 г/см3.
Конечно, эти свойства не могли подсказать химикам, как и где искать такой химический элемент, но пустая клетка в таблице Менделеева вселяла в них уверенность, что он существует в Природе. Помните старый охотничий рассказ о том, как проще всего поймать льва в Африке? Надо, говорит бывалый охотник, разгородить Африку на клетки, и в одной из них непременно окажется лев…
Фотография первого варианта периодической таблицы элементов, датированного 17 февраля 1869 года.
Трудно найти новый элемент среди необъятного моря природных веществ и химических соединений, почти так же трудно, как поймать льва в Африке описанным способом.
И тем не менее вскоре после опубликования работ Д. И. Менделеева были найдены (в 1875 и 1879 году!) в редких рудах и минералах галлий и скандий с описанными Менделеевым свойствами. Наступила очередь и экакремния…
В 1885 году немецкий химик К. Винклер выделил из минерала: артродита новый химический элемент, получивший в честь родины его первооткрывателя наименование германия. Вот каковы основные характеристики германия: атомная масса 72,6, трудно испаряется, серого цвета, плотность 5,4 г/см3, окись германия имеет формулу GeO2, плотность 4,7 г/см3; и в чистом виде новьй элемент можно получить из окиси, пропуская над ней водород.
Вполне естественно, что оставленное для экакремния место под кремнием занял германий.
Как хорошо сказал один из физиков, Менделеев предвидел в этом элементе все, кроме его названия…
Пустые клеточки в периодической таблице постепенно заполнялись элементами, предсказанными Менделеевым, но понять закономерность, лежащую в их расположении, ученые пока не могли.
Источник: Марк Колтун “Мир физики“.
Глава 1.
www.thingshistory.com
Современная форма таблицы Менделеева | Наука и жизнь
В этом году исполняется 170 лет со дня рождения выдающегося российского химика Дмитрия Ивановича Менделеева и 135 лет со дня создания им периодической системы элементов. За истекшее время таблица, наглядно демонстрирующая периодический закон, неоднократно дополнялась и расширялась. До последнего времени в научной и учебной литературе приводилась так называемая короткая форма таблицы. Современный, расширенный вариант таблицы Менделеева составлен авторами статьи на основании последних решений ИЮПАК — Междунаpодного союза теоpетической и пpикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry — IUPAC). Эта оpганизация, созданная в 1919 году, кооpдиниpует исследования, тpебующие междунаpодного согласования, контpоля и стандаpтизации, pекомендует и утверждает химическую теpминологию, включая названия элементов. Россия, будучи полноправным членом союза, выполняет его решения и рекомендации. Новая форма таблицы была одобрена XVII Менделеевским съездом в сентябре 2003 года. В таблицу внесены самые последние характеристики всех известных на сегодняшний день элементов. Она будет полезна всем, кто изучает химию и физику или просто интересуется современной наукой.ИЗ ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Первого марта 1869 года Д. И. Менделеев обнародовал периодический закон и его следствие — таблицу элементов. В 1870 году он назвал систему «естественной», а спустя год — «периодической». Таблица (далекий прообраз современной), демонстрирующая закон, была представлена Менделеевым под названием «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Им же была дана формулировка закона: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, находятся в периодической зависимости от их атомного веса». Таблица состояла из шести вертикальных групп, предшественниц будущих периодов. По горизонтали прослеживались еще не полные ряды элементов, прообразов будущих подгрупп (сегодня — групп) элементов. Она содержала 67 элементов (сейчас их около 120), в том числе три предсказанных, впоследствии открытых и названных «укрепителями периодического закона».
Естественно, первая таблица была несовершенной, и в последующие годы Менделеев многократно дополнял ее и вносил в ее структуру изменения. В момент представления первого варианта таблицы (март 1869 года) не были еще известны благородные («инертные») газы (Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) и отсутствовали сведения о внутреннем строении атомов. Лишь в двадцатых годах прошлого столетия, после революционных открытий в физике, применения рентгеновских лучей и обнаружения благородных газов, стало возможным дать современное определение закона о периодической зависимости свойств элементов от порядкового номера элемента, а не от атомного веса, как было вначале отмечено Д. Менделеевым. Иными словами, в трактовке закона понятие «атомный вес» элемента было заменено словами «порядковый (или атомный) номер», что отвечает числу протонов в ядре атома и, соответствен но, числу электронов у нейтрального атома. Определение стало отвечать данным об электронном строении атома, диктующим периодическую повторяемость свойств атомов через 2 (s-элементы), 6 (р-элементы), 10 (d-элементы) и 14 (f-элементы) элементов. Эти цифры отвечают максимально возможному числу электронов на определенном энергетическом уровне атома. Они же соответствуют и числу возможных элементов в соответствующем периоде. На первом энергетическом уровне дозволено быть только двум электронам (на s-уровне). Они привели к наличию в первом периоде двух элементов: водорода и гелия. На втором энергетическом уровне восемь разных электронов отвечают появлению восьми новых элементов — от лития до неона. Аналогичная картина наблюдается и в третьем периоде. В нем, вместо ожидаемых восемнадцати, также восемь элементов — от натрия до аргона. Здесь произошла задержка с образованием десяти d-элементов из-за того, что 3d-электроны оказались на более высоком энергетическом уровне, чем 4s-электроны. По этой причине 3d-элементы (скандий, титан и др.) появляются лишь в четвертом периоде после двух 4s-элементов (калий и кальций). Они предшествуют 4р-элементам (от галлия до криптона). Этим объясняется возникновение обобщающего термина — «переходные элементы», «вставная декада». В пятом периоде наблюдается аналогичная картина, в него с опозданием приходят 4d-элементы; они также оказываются переходными. Описанные естественные явления были одной из причин создания таблицы из восьми групп. Однако «запаздывают» также по четырнадцать 4f— и 5f-элементов уже на два периода. Из-за их большего числа и расположения этих электронов в третьем снаружи слое (близость свойств) в обеих обсуждаемых здесь формах таблиц они выделены вне групп. Общее правило при образовании периодов системы — все они начинаются со щелочных металлов с первым ns1-электроном, образующим n-период (n — номер периода системы). Завершает каждый период «инертный» газ с последним np6-электроном. Исключение — первый период системы, он находится всегда на особом положении.
Таким образом, число элементов в семи известных периодах составляет 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. В соответствии с указанными числами будут наполняться элементами все периоды в порядке возрастания их порядковых номеров. При этом один и тот же элемент может оказаться в различных по номеру группах, что заметно при сравнении двух таблиц.
Рассмотренные цифры позволяют создать таблицы, состоящие из 2, 8, 18 или 32 групп элементов в трех вариантах — из (2+6), (2+6+10) или (2+6+10+14) групп. Исторически, как наиболее удобные, распространение получили в первую очередь таблицы, состоящие из 8 или 18 вертикальных групп:
а) Короткая форма таблицы. Она, к сожалению, до сих пор приводится в большинстве российских справочников и учебных пособий, хотя официально отменена ИЮПАК в 1989 году. Таблица состояла из VIII (+0) групп «типических» элементов, подгрупп (иногда и рядов) и периодов элементов. В современной зарубежной литературе эта форма таблицы заменена длинной формой.
б) Длинная (реже называемая длиннопериодной или полудлинной) форма таблицы. Она была утверждена ИЮПАК в 1989 году, состоит из 18 групп, обозначенных арабскими (вместо римских) цифрами, и не содержит «типических» элементов, подгрупп, рядов и семейств. Ее упрощенные варианты появлялись гораздо раньше, но чаще всего с одним отличием — групп, обозначенных римскими цифрами, было восемь (с их растяжкой до восемнадцати за счет приставок а и b и искусственным созданием триад элементов).
в) Сверхдлинная (реже именуемая длинной) форма таблицы состояла бы из 32 групп элементов. Официально она вряд ли будет принята в предвидимом будущем, так как каждая из 14 дополнительных групп (сверх 18) содержала бы лишь два элемента (один лантаноид и один актиноид), близкие по свойствам ко всем остальным тринадцати элементам периода.
НОВАЯ ФОРМА ТАБЛИЦЫ
До 80-90-х годов прошлого века были распространены две первые формы таблицы. Первая — архаичная короткая форма с «насильственной» упаковкой элементов в восемь (I-VIII), иногда девять (+0) групп, подразделенных дополнительно еще на ряды (8 или 10) и подгруппы, содержавшие два или три «типических» элемента, предшествующих, в свою очередь, двум спорным по названиям (A, B или a, b, «главная» или «побочная»).
При выборе и утверждении длинного варианта таблицы были соблюдены «интересы» большинства элементов и принцип «золотой середины» без нарушения основы закона Менделеева — периодичности в свойствах элементов. Сорок элементов (по 10 d-элементов в каждом из периодов с 4 по 7), относимые ранее к «переходным», или «вставным» (между s- и p-элементами), и называемые «побочными», после 1989 года перестали быть таковыми. Они стали полноправными компонентами своих новых десяти групп.
С официальным принятием новой формы таблицы исчезли, став лишними, надуманные или принятые вынужденно термины: «типические элементы», «подгруппа» (главная и побочная), «триада», «ряды», «семейства» (железа или платиновых металлов). Все элементы одной группы (кроме водорода и гелия — они всегда на особом положении), расположенные вертикально в один ряд, имеют в принципе одинаковые две наружные (определяющие степень окисления) s- + p- или s- + d-орбитали электронов. Лантаноиды и актиноиды (f-элементы), как и раньше, остаются в третьей группе в соответствии с наличием в их электронных орбиталях условно s2d1-электронов. Различия в электронной структуре атомов актиноидов здесь не обсуждаются.
Длинная форма таблицы лишена несоответствий, недостатков и очевидных противоречий, присущих ее короткой форме, заметных при первом же взгляде на свойства элементов, искусственно собранных в одну и ту же группу. Так, например, в I группу короткой таблицы попали и металлы Cu, Ag, Au,и противоположные по активности щелочные металлы Na, K, Rb, Cs. Несовместимость свойств «одногрупповых» элементов прослеживается и по всем остальным группам. Обратим внимание лишь на бывшие конечные (VI-VIII) группы. Это — соседство в VI группе двух «типических» элементов — O и S и их аналогов Se, Te, Po с тугоплавкими металлами — Cr, Mo, W; в VII группе — элементов, отвечающих агрессивным летучим галогенам F, Cl, Br, I, с не менее тугоплавкими металлами Mn, Tc, Re.
Максимально противоречива структура VIII группы. В нее включены подгруппа VIIIb с «триадой» («семейство железа» — Fe, Co, Ni) и «семейство платиновых металлов» (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), куда, естественно, должны входить в виде трех вертикальных рядов и только что полученные элементы 108-110, которые никогда не относились к платиновым. В эту же группу входит, противореча здравому смыслу, и подгруппа VIIIa, куда отнесены благородные газы (He, Ne и другие).С уверенностью можно утверждать, что исторически эти триады-семейства были «втиснуты» в прокрустово ложе последней (VIII) группы вынужденно, вопреки логике, так как эта группа, согласно электронной структуре атомов, предназначена природой только для указанных газовых элементов. Причина образования такого «Ноева ковчега» проста: четырем триадам из 3(4) декад в каждом периоде при компоновке таблицы из восьми групп не хватило места в ее предшествующих семи группах.
В официально принятой длинной форме таблицы понятия «семейство железа» и «семейство платиновых металлов» исчезают логически, так как к ним, согласно их свойствам, совместному распространению в природе, изоморфизму и последовательному изменению электронной структуры, можно было бы присоединить соседей по таблице и справа и слева. Иными словами, первое семейство можно расширить, например, до ванадия и цинка включительно, а во второе — поместить другие благородные металлы — серебро, золото, ртуть; старые понятия надуманы искусственно, будучи привязаны к структуре бывшей VIII группы.
В предложенную таблицу для каждого элемента введены также две альтернативные величины относительной электроотрицательности (ОЭО) атомов (их способности в молекуле притягивать электроны, участвующие в образовании химических связей) и основные физические параметры соответствующих простых веществ. Использовать значения ОЭО важно, в частности, для исключения и исправления устаревших ошибочных названий и написания химических формул бинарных соединений. Например, водородные соединения элементов второго периода Н4С, Н3N, H2О, НF согласно значениям ОЭО (для водорода около 2,0, для других элементов — от 2,5 для углерода до 4,0 для фтора) называются соответственно карбидом, нитридом, оксидом и фторидом водорода. В соответствии с этим приведенные написания формул аммиака и метана более справедливы, нежели традиционные (NH3 и СН4).
Однако, несмотря на справедливое разрешение ИЮПАК давно назревшей проблемы и принятие новой системы во всем мире, ее использование в российском образовании и науке неоправданно запаздывает. Вместе с тем есть и отрадные исключения из этого. Помимо ряда изданий нового варианта таблицы, предложенного авторами настоящей статьи, можно отметить публикации простых вариантов длинной формы таблицы рядом передовых российских издательств, а современной таблицы на двух языках — в новом семитомном справочном издании. В отличие от российских, зарубежное образование и наука приняли к исполнению решение ИЮПАК 1989 года незамедлительно. Интернет также сообщает только о наличии длинной формы таблицы.
Современный вариант периодической системы, первый в российских публикациях, был создан в 1999 году. Новая форма таблицы Менделеева учебно-справочного назначения отвечает международным стандартам. Кроме русских и латинских названий элементов в ней приводятся английские и американские формы их написания. Чтобы сохранить преемственность таблиц и упростить использование ее длинной формы, новые номера групп в ней согласованы со старыми (римскими) номерами групп (I — VIII) и подгрупп (a, b), хотя зарубежные источники прежние обозначения уже не указывают. Упрощенные варианты рациональной длинной таблицы были распространены еще задолго до 1989 года, в том числе в СССР, с одним отличием — номеров групп было восемь (они обозначались римскими цифрами), но они «растягивались» до восемнадцати за счет приставок а и b и искусственного создания триад элементов. В новой таблице приведены исправленные атомные массы элементов, утвержденные ИЮПАК в 1995 году, и новые названия десяти последних элементов, окончательно утвержденные, также этой организацией, в 1997-м. Аналоги такой системы, в основном англоязычные, широко распространены в зарубежной литературе.
Авторы благодарныпрофессорам С. Г. Дьяконову,Н. В. Коровину, А. М. Кочневу, А. М. Кузнецову, Г. В. Лисичкину, А. И. Михайличенко, Ю. И. Сальникову, С. Н. Соловьеву, Н. А. Улаховичу, А. И. Хацринову и др., поддержавшим высказанные идеи или давшим полезные советы при оформлении современной таблицы Д. И. Менделеева.
ЛИТЕРАТУРА
Лидин Р. А. и др. Химия в помощь абитуриенту. — М.: Дрофа, 2001. 576 с.
Никольский А. Б., Суворов А. В. Химия. — СПб.: Химиздат, 2001. 512 с.
Новый справочник химика и технолога. — СПб.: НПО «Мир и семья», 2002. Т. 1, 954 с. Т. 2, 1276 с.
Сайфуллин Р. С., Сайфуллин А. Р. Универсальный лексикон: химия, физика и технология; R.S.Saifullin, A.R.Saifullin. Universal Concise Dictionary: Chemistry, Physics andTechnology. — М.: Логос, 2001, 2002. 548 с.
Хаускрофт К., Констебле Э.. Современный курс общей химии/ Пер. с англ. — М.: Мир, 2002. Т. 1, 252 с. Т. 2, 250 с.
Химия, справочник школьника и студента / Коллектив авторов. Пер. с нем. Изд. 2-е. — М.: Дрофа, 2000. 384 с.
Хисамиев Г. Г. Общая химия, задачи и упражнения (для вузов). — Казань: Магариф, 1999. 368 с.
Эмсли Дж. Элементы. — М.: Мир, 1993. 258 с.
Oxford Dictionary of Science / Ed. Isaacs A., Daintith J., Martin E. Oxford University Press, Oxford, New York, 1999. 858 p.
The New Encyclopedia Britannica, 15-th Ed., Encyclopedia Britannica, Inc. Chicago, 1974-1994.
Hawley’s Condensed Chemical Dictionary, 11-nd Ed Rev. N.I. Sax, R.J. Lewis, Sr. Van Nostrand Rheinhold Co., N.Y., 1987. 1303 p.
WebElementsTM Periodic table (professional edition) (http://www.webelements.com/. 1993-2003).
Krzysztof M. Pazdro, Chemia dla licealistov (Budowa materii w ochach chemika), Wyd. II. Oficyna Edukacyjna, Warszawa, 1996. 246 p.
Подписи к иллюстрациям
Илл. 1. В современном варианте таблицы Менделеева приведены уточненные в 1995 году значения атомных масс и утвержденные в 1997 году названия девяти полученных искусственно элементов №№ 101-109.
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
‹
›
www.nkj.ru
Таблица Менделеева
В этом году исполняется 170 лет со дня рождения выдающегося российского химика Дмитрия Ивановича Менделеева и 135 лет со дня создания им периодической системы элементов. За истекшее время таблица, наглядно демонстрирующая периодический закон, неоднократно дополнялась и расширялась. До последнего времени в научной и учебной литературе приводилась так называемая короткая форма таблицы. Современный, расширенный вариант таблицы Менделеева составлен авторами статьи на основании последних решений ИЮПАК — Междунаpодного союза теоpетической и пpикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry — IUPAC). Эта оpганизация, созданная в 1919 году, кооpдиниpует исследования, тpебующие междунаpодного согласования, контpоля и стандаpтизации, pекомендует и утверждает химическую теpминологию, включая названия элементов. Россия, будучи полноправным членом союза, выполняет его решения и рекомендации. Новая форма таблицы была одобрена XVII Менделеевским съездом в сентябре 2003 года. В таблицу внесены самые последние характеристики всех известных на сегодняшний день элементов. Она будет полезна всем, кто изучает химию и физику или просто интересуется современной наукой.
ИЗ ИСТОРИИ СОЗДАНИЯ И РАЗВИТИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Первого марта 1869 года Д. И. Менделеев обнародовал периодический закон и его следствие — таблицу элементов. В 1870 году он назвал систему «естественной», а спустя год — «периодической». Таблица (далекий прообраз современной), демонстрирующая закон, была представлена Менделеевым под названием «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Им же была дана формулировка закона: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, находятся в периодической зависимости от их атомного веса». Таблица состояла из шести вертикальных групп, предшественниц будущих периодов. По горизонтали прослеживались еще не полные ряды элементов, прообразов будущих подгрупп (сегодня — групп) элементов. Она содержала 67 элементов (сейчас их около 120), в том числе три предсказанных, впоследствии открытых и названных «укрепителями периодического закона».
Естественно, первая таблица была несовершенной, и в последующие годы Менделеев многократно дополнял ее и вносил в ее структуру изменения. В момент представления первого варианта таблицы (март 1869 года) не были еще известны благородные («инертные») газы (Не, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) и отсутствовали сведения о внутреннем строении атомов. Лишь в двадцатых годах прошлого столетия, после революционных открытий в физике, применения рентгеновских лучей и обнаружения благородных газов, стало возможным дать современное определение закона о периодической зависимости свойств элементов от порядкового номера элемента, а не от атомного веса, как было вначале отмечено Д. Менделеевым. Иными словами, в трактовке закона понятие «атомный вес» элемента было заменено словами «порядковый (или атомный) номер», что отвечает числу протонов в ядре атома и, соответствен но, числу электронов у нейтрального атома. Определение стало отвечать данным об электронном строении атома, диктующим периодическую повторяемость свойств атомов через 2 (s-элементы), 6 (р-элементы), 10 (d-элементы) и 14 (f-элементы) элементов. Эти цифры отвечают максимально возможному числу электронов на определенном энергетическом уровне атома. Они же соответствуют и числу возможных элементов в соответствующем периоде. На первом энергетическом уровне дозволено быть только двум электронам (на s-уровне). Они привели к наличию в первом периоде двух элементов: водорода и гелия. На втором энергетическом уровне восемь разных электронов отвечают появлению восьми новых элементов — от лития до неона. Аналогичная картина наблюдается и в третьем периоде. В нем, вместо ожидаемых восемнадцати, также восемь элементов — от натрия до аргона. Здесь произошла задержка с образованием десяти d-элементов из-за того, что 3d-электроны оказались на более высоком энергетическом уровне, чем 4s-электроны. По этой причине 3d-элементы (скандий, титан и др.) появляются лишь в четвертом периоде после двух 4s-элементов (калий и кальций). Они предшествуют 4р-элементам (от галлия до криптона). Этим объясняется возникновение обобщающего термина — «переходные элементы», «вставная декада». В пятом периоде наблюдается аналогичная картина, в него с опозданием приходят 4d-элементы; они также оказываются переходными. Описанные естественные явления были одной из причин создания таблицы из восьми групп. Однако «запаздывают» также по четырнадцать 4f- и 5f-элементов уже на два периода. Из-за их большего числа и расположения этих электронов в третьем снаружи слое (близость свойств) в обеих обсуждаемых здесь формах таблиц они выделены вне групп. Общее правило при образовании периодов системы — все они начинаются со щелочных металлов с первым ns1-электроном, образующим n-период (n — номер периода системы). Завершает каждый период «инертный» газ с последним np6-электроном. Исключение — первый период системы, он находится всегда на особом положении.
Так выглядел первый вариант таблицы элементов, составленный Менделеевым в 1869 году.
Таким образом, число элементов в семи известных периодах составляет 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. В соответствии с указанными числами будут наполняться элементами все периоды в порядке возрастания их порядковых номеров. При этом один и тот же элемент может оказаться в различных по номеру группах, что заметно при сравнении двух таблиц.
Рассмотренные цифры позволяют создать таблицы, состоящие из 2, 8, 18 или 32 групп элементов в трех вариантах — из (2+6), (2+6+10) или (2+6+10+14) групп. Исторически, как наиболее удобные, распространение получили в первую очередь таблицы, состоящие из 8 или 18 вертикальных групп:
а) Короткая форма таблицы. Она, к сожалению, до сих пор приводится в большинстве российских справочников и учебных пособий, хотя официально отменена ИЮПАК в 1989 году. Таблица состояла из VIII (+0) групп «типических» элементов, подгрупп (иногда и рядов) и периодов элементов. В современной зарубежной литературе эта форма таблицы заменена длинной формой.
б) Длинная (реже называемая длиннопериодной или полудлинной) форма таблицы. Она была утверждена ИЮПАК в 1989 году, состоит из 18 групп, обозначенных арабскими (вместо римских) цифрами, и не содержит «типических» элементов, подгрупп, рядов и семейств. Ее упрощенные варианты появлялись гораздо раньше, но чаще всего с одним отличием — групп, обозначенных римскими цифрами, было восемь (с их растяжкой до восемнадцати за счет приставок а и b и искусственным созданием триад элементов).
в) Сверхдлинная (реже именуемая длинной) форма таблицы состояла бы из 32 групп элементов. Официально она вряд ли будет принята в предвидимом будущем, так как каждая из 14 дополнительных групп (сверх 18) содержала бы лишь два элемента (один лантаноид и один актиноид), близкие по свойствам ко всем остальным тринадцати элементам периода.
НОВАЯ ФОРМА ТАБЛИЦЫ
До 80-90-х годов прошлого века были распространены две первые формы таблицы. Первая — архаичная короткая форма с «насильственной» упаковкой элементов в восемь (I-VIII), иногда девять (+0) групп, подразделенных дополнительно еще на ряды (8 или 10) и подгруппы, содержавшие два или три «типических» элемента, предшествующих, в свою очередь, двум спорным по названиям (A, B или a, b, «главная» или «побочная»).
При выборе и утверждении длинного варианта таблицы были соблюдены «интересы» большинства элементов и принцип «золотой середины» без нарушения основы закона Менделеева — периодичности в свойствах элементов. Сорок элементов (по 10 d-элементов в каждом из периодов с 4 по 7), относимые ранее к «переходным», или «вставным» (между s- и p-элементами), и называемые «побочными», после 1989 года перестали быть таковыми. Они стали полноправными компонентами своих новых десяти групп.
Современный вариант таблицы Менделеева, составленный по форме, утвержденной ИЮПАК в 1989 году и принятой международным научным сообществом. В нем приведены уточненные в 1995 году значения атомных масс и утвержденные в 1997 году названия девяти полученных искусственно элементов №№ 101-109.
С официальным принятием новой формы таблицы исчезли, став лишними, надуманные или принятые вынужденно термины: «типические элементы», «подгруппа» (главная и побочная), «триада», «ряды», «семейства» (железа или платиновых металлов). Все элементы одной группы (кроме водорода и гелия — они всегда на особом положении), расположенные вертикально в один ряд, имеют в принципе одинаковые две наружные (определяющие степень окисления) s- + p- или s- + d-орбитали электронов. Лантаноиды и актиноиды (f-элементы), как и раньше, остаются в третьей группе в соответствии с наличием в их электронных орбиталях условно s2d1-электронов. Различия в электронной структуре атомов актиноидов здесь не обсуждаются.
Периодическая система элементов, предложенная Нильсом Бором в 1921 году. Она отражает и строение электронных оболочек, и химические свойства атомов.
Длинная форма таблицы лишена несоответствий, недостатков и очевидных противоречий, присущих ее короткой форме, заметных при первом же взгляде на свойства элементов, искусственно собранных в одну и ту же группу. Так, например, в I группу короткой таблицы попали и металлы Cu, Ag, Au,и противоположные по активности щелочные металлы Na, K, Rb, Cs. Несовместимость свойств «одногрупповых» элементов прослеживается и по всем остальным группам. Обратим внимание лишь на бывшие конечные (VI-VIII) группы. Это — соседство в VI группе двух «типических» элементов — O и S и их аналогов Se, Te, Po с тугоплавкими металлами — Cr, Mo, W; в VII группе — элементов, отвечающих агрессивным летучим галогенам F, Cl, Br, I, с не менее тугоплавкими металлами Mn, Tc, Re.
Д. Менделеев и Д. Коновалов на закладке химической лаборатории Санкт-Петербургского университета. 1892.
Максимально противоречива структура VIII группы. В нее включены подгруппа VIIIb с «триадой» («семейство железа» — Fe, Co, Ni) и «семейство платиновых металлов» (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt), куда, естественно, должны входить в виде трех вертикальных рядов и только что полученные элементы 108-110, которые никогда не относились к платиновым. В эту же группу входит, противореча здравому смыслу, и подгруппа VIIIa, куда отнесены благородные газы (He, Ne и другие).С уверенностью можно утверждать, что исторически эти триады-семейства были «втиснуты» в прокрустово ложе последней (VIII) группы вынужденно, вопреки логике, так как эта группа, согласно электронной структуре атомов, предназначена природой только для указанных газовых элементов. Причина образования такого «Ноева ковчега» проста: четырем триадам из 3(4) декад в каждом периоде при компоновке таблицы из восьми групп не хватило места в ее предшествующих семи группах.
Группа русских ученых, обследовавших уральские заводы в 1899 году. Слева направо: С. Вуколов, К. Егоров, Д. Менделеев, П. Земятченский.
В официально принятой длинной форме таблицы понятия «семейство железа» и «семейство платиновых металлов» исчезают логически, так как к ним, согласно их свойствам, совместному распространению в природе, изоморфизму и последовательному изменению электронной структуры, можно было бы присоединить соседей по таблице и справа и слева. Иными словами, первое семейство можно расширить, например, до ванадия и цинка включительно, а во второе — поместить другие благородные металлы — серебро, золото, ртуть; старые понятия надуманы искусственно, будучи привязаны к структуре бывшей VIII группы.
В предложенную таблицу для каждого элемента введены также две альтернативные величины относительной электроотрицательности (ОЭО) атомов (их способности в молекуле притягивать электроны, участвующие в образовании химических связей) и основные физические параметры соответствующих простых веществ. Использовать значения ОЭО важно, в частности, для исключения и исправления устаревших ошибочных названий и написания химических формул бинарных соединений. Например, водородные соединения элементов второго периода Н4С, Н3N, h3О, НF согласно значениям ОЭО (для водорода около 2,0, для других элементов — от 2,5 для углерода до 4,0 для фтора) называются соответственно карбидом, нитридом, оксидом и фторидом водорода. В соответствии с этим приведенные написания формул аммиака и метана более справедливы, нежели традиционные (NH3 и СН4).
Д. И. Менделеев с братом Павлом. 1890.
Однако, несмотря на справедливое разрешение ИЮПАК давно назревшей проблемы и принятие новой системы во всем мире, ее использование в российском образовании и науке неоправданно запаздывает. Вместе с тем есть и отрадные исключения из этого. Помимо ряда изданий нового варианта таблицы, предложенного авторами настоящей статьи, можно отметить публикации простых вариантов длинной формы таблицы рядом передовых российских издательств, а современной таблицы на двух языках — в новом семитомном справочном издании. В отличие от российских, зарубежное образование и наука приняли к исполнению решение ИЮПАК 1989 года незамедлительно. Интернет также сообщает только о наличии длинной формы таблицы.
Д. И. Менделеев в мантии доктора прав Эдинбургского университета. Акварельный портрет работы И. Е. Репина. 1885 год.
Д. И. Менделеев в своем рабочем кабинете. 1904 год. Фото Ф. Блумбаха.
Современный вариант периодической системы, первый в российских публикациях, был создан в 1999 году. Новая форма таблицы Менделеева учебно-справочного назначения отвечает международным стандартам. Кроме русских и латинских названий элементов в ней приводятся английские и американские формы их написания. Чтобы сохранить преемственность таблиц и упростить использование ее длинной формы, новые номера групп в ней согласованы со старыми (римскими) номерами групп (I — VIII) и подгрупп (a, b), хотя зарубежные источники прежние обозначения уже не указывают. Упрощенные варианты рациональной длинной таблицы были распространены еще задолго до 1989 года, в том числе в СССР, с одним отличием — номеров групп было восемь (они обозначались римскими цифрами), но они «растягивались» до восемнадцати за счет приставок а и b и искусственного создания триад элементов. В новой таблице приведены исправленные атомные массы элементов, утвержденные ИЮПАК в 1995 году, и новые названия десяти последних элементов, окончательно утвержденные, также этой организацией, в 1997-м. Аналоги такой системы, в основном англоязычные, широко распространены в зарубежной литературе.
Тобольская губернская классическая гимназия, в которой в 1841-1849 годах учился Д. И. Менделеев.
Авторы благодарныпрофессорам С. Г. Дьяконову,Н. В. Коровину, А. М. Кочневу, А. М. Кузнецову, Г. В. Лисичкину, А. И. Михайличенко, Ю. И. Сальникову, С. Н. Соловьеву, Н. А. Улаховичу, А. И. Хацринову и др., поддержавшим высказанные идеи или давшим полезные советы при оформлении современной таблицы Д. И. Менделеева.
Доктор технических наук Р. Сайфуллин, профессор, действительный член Академии наук Республики Татарстан; кандидат химических наук А. САЙФУЛЛИН.
ЛИТЕРАТУРА
Лидин Р. А. и др. Химия в помощь абитуриенту. — М.: Дрофа, 2001. 576 с.
Никольский А. Б., Суворов А. В. Химия. — СПб.: Химиздат, 2001. 512 с.
Новый справочник химика и технолога. — СПб.: НПО «Мир и семья», 2002. Т. 1, 954 с. Т. 2, 1276 с.
Сайфуллин Р. С., Сайфуллин А. Р. Универсальный лексикон: химия, физика и технология; R.S.Saifullin, A.R.Saifullin. Universal Concise Dictionary: Chemistry, Physics andTechnology. — М.: Логос, 2001, 2002. 548 с.
Хаускрофт К., Констебле Э.. Современный курс общей химии/ Пер. с англ. — М.: Мир, 2002. Т. 1, 252 с. Т. 2, 250 с.
Химия, справочник школьника и студента / Коллектив авторов. Пер. с нем. Изд. 2-е. — М.: Дрофа, 2000. 384 с.
Хисамиев Г. Г. Общая химия, задачи и упражнения (для вузов). — Казань: Магариф, 1999. 368 с.
Эмсли Дж. Элементы. — М.: Мир, 1993. 258 с.
Oxford Dictionary of Science / Ed. Isaacs A., Daintith J., Martin E. Oxford University Press, Oxford, New York, 1999. 858 p.
The New Encyclopedia Britannica, 15-th Ed., Encyclopedia Britannica, Inc. Chicago, 1974-1994.
Hawley’s Condensed Chemical Dictionary, 11-nd Ed Rev. N.I. Sax, R.J. Lewis, Sr. Van Nostrand Rheinhold Co., N.Y., 1987. 1303 p.
WebElementsTM Periodic table (professional edition) (http://www.webelements.com/. 1993-2003).
Krzysztof M. Pazdro, Chemia dla licealistov (Budowa materii w ochach chemika), Wyd. II. Oficyna Edukacyjna, Warszawa, 1996. 246 p.
Новые книги
НЕИЗВЕСТНЫЙ МЕНДЕЛЕЕВ
В представлении большинства людей Менделеев — великий химик. Но оказывается, из всего количества его трудов собственно химии посвящено лишь 9%. С гораздо большим основанием Дмитрия Ивановича можно было бы назвать физико-химиком, физиком или технологом, ибо каждой из этих областей он посвятил примерно 20% своих работ. Наконец, немалая доля его исследований приходится на геофизику (5%) и экономику (8%).
Общественный фонд «Возрождение Тобольска» выпустил к 170-летию со дня рождения Дмитрия Ивановича Менделеева (1834-1907) избранные произведения ученого в двух томах («Тобольский гений России». Тобольск, 2003).
Менделеев родился в Тобольске, первой столице сибирского края. Здесь жили его предки. Первые книги, изданные в Сибири в XVIII веке, были напечатаны в Тобольске в типографии прадеда Дмитрия Ивановича — В. Я. Корнильева. Детство и юность, проведенные в Сибири, определили во многом последующие увлечения ученого.
Юбилейное издание готовили к печати Надежда Полунина и Герман Смирнов. Из огромного количества произведений, оставленных Менделеевым (более 500), им предстояло отобрать для двухтомника наиболее интересные и значимые работы. В последнее время сочинения Менделеева издаются очень редко. А между тем многие «заветные мысли», высказанные ученым, актуальны до сих пор. Вот, например: «Велико заблуждение тех, которые думают, что предстоящее России можно выполнить легко и просто, одним мановением руки или одними пламенными речами…»
Первый том издатели назвали «Неизвестный Менделеев». Книгу открывают отрывки из последних работ ученого — «Заветные мысли» (1903-1905) и «К познанию России» (1906). Вот как сформулировал автор те задачи, что ставил перед собой при написании «Заветных мыслей»: «Вся предлагаемая книга для того, между прочим, и писана, чтобы увеличить существующую у нас меру понимания условий для возможности увеличения средних народных достатков». Составители книги выделили на полях некоторые мысли — заповеди ученого: «… надо еще немало поработать мозгами в Государственной Думе, чтобы законами поощрить труд и вызвать порывы долга перед Родиной». И вновь о том же: «… нужно развивать мысли о накоплении в народе личной инициативы и трудолюбия…» Развитие образования, науки всегда волновало ученого: «Затраты на науку окупаются тем, что она видит многое зараньше, предупреждает, разбирает возможное, отбирает существенное из кучи практических подробностей».
Каких только проблем не коснулся ученый: тончайшие химические исследования и сыроварение, пульсирующий насос и действие удобрений, температура верхних слоев атмосферы и наиболее удобные конструкции керосиновых ламп. Он летал на воздушном шаре и интересовался проблемами мореходства и судостроения, занимался выработкой таможенного тарифа, работал в Главной палате мер и весов. Менделеев писал о мировом эфире и о картине Куинджи, о ледоколе «Ермак» и о разработке донецких углей…
Сохранилось письмо Дмитрия Ивановича, адресованное министру финансов С. Ю. Витте. Письмо написано за несколько месяцев до смерти автора и не отправлено адресату. Вот что ученый говорит о себе, подводя итоги прожитой жизни: «Начав (1855) с учительства в Симферопольской гимназии, я выслужил 48 лет Родине и Науке. Плоды моих трудов, прежде всего, в научной известности, составляю щей гордость — не одну мою личную, но и общую русскую, так как все главнейшие научные академии, начиная с Лондонской, Римской, Бельгийской, Парижской, Берлинской и Бостонской, избрали меня своим сочленом, как и многие ученые общества России, Западной Европы и Америки, всего более 50-ти обществ и учреждений.
Лучшее время жизни и ее главную силу взяло преподавательство во 2-ом кадетском корпусе, в Инженерной академии, в Институте путей сообщения, в Технологическом институте и в Университете. Из тысяч моих учеников много теперь повсюду видных деятелей, профессоров, администраторов, и, встречая их, всегда слышал, что доброе в них семя полагал, а не простую отбывал повинность.
Третья служба моя Родине наименее видна, хотя заботит меня с юных лет до сих пор. Эта служба, по мере сил и возможности, на пользу роста русской промышленности, начиная с сельскохозяйственной, в которой лично действовал, показав на деле возможность и выгодность еще в 60-х годах интенсивного хозяйства и организовав первые у нас опытные исследования по разведению хлебов. Личные усилия убедили меня, однако, очень скоро в том, что с одним земледелием Россия не двинется к надобным ей прогрессу, богатству и силе, останется страною бедною, что настоятельнее всего рост других видов промышленности: горного дела, фабрик, заводов, путей сообщения и торговли. Мои, так сказать, теоретические усилия начались с настойчивой пропаганды в пользу возможности развития — при определенных условиях — выработки бакинской нефти в эпоху, когда к нам ввозились миллионы пудов американского керосина».
«Сам удивляюсь — чего только я не делывал на своей научной жизни. И сделано, думаю, неплохо», — заметил как-то ученый.
Составители двухтомника использовали воспоминания людей, близко знавших Дмитрия Ивановича. «Если в какой-нибудь специальности достигнешь сути дела, — говорил Менделеев своей племяннице, — взберешься по лестнице всех предварительных знаний, а потом самостоятельно поработаешь сам, то и достигнешь того, что все легко будет даваться и сущность всякой науки будет легко усваивать».
А вот как видел Менделеева Александр Блок, имевший возможность наблюдать ученого в непринужденной домашней обстановке: «Он давно ВСЕ знает, что бывает на свете. Во все проник. Не скрывается от него ничего. Его знание самое полное. Оно происходит от гениальности, у простых людей такого не бывает… При нем вовсе не страшно, но всегда — неспокойно, это оттого, что он все и давно знает, без рассказов, без намеков, даже не видя и не слыша. Это всепознание лежит на нем очень тяжело. Когда он вздыхает и охает, он каждый раз вздыхает обо всем вместе; ничего отдельного или отрывочного у него нет — все неразделимо. То, что другие говорят, ему почти всегда скучно, потому что он все знает лучше всех…»
З. КОРОТКОВА.
nauka.relis.ru
| ||||||||||||||
www.picanal.narod.ru