U prvoj polovici 19. stoljeća bilo je raznih pokušaja sistematizacije elemenata i kombiniranja metala u periodnom sustavu. Tijekom tog povijesnog razdoblja nastala je takva istraživačka metoda kao što je kemijska analiza.
Iz povijesti otkrića periodnog sustava elemenata
Koristeći sličnu tehniku za određivanje specifičnih kemijskih svojstava, tadašnji su znanstvenici pokušali spojiti elemente u grupe, vodeći se njihovim kvantitativnim karakteristikama, kao i atomskom težinom.
Upotreba atomske težine
Dakle, I. V. Dubereiner je 1817. utvrdio da stroncij ima atomsku težinu sličnu onoj barija i kalcija. Također je uspio otkriti da ima dosta zajedničkog između svojstava barija, stroncija i kalcija. Na temelju tih zapažanja poznati je kemičar sastavio takozvanu trijadu elemenata. Ostale tvari kombinirane su u slične skupine:
- sumpor, selen, telurij;
- hlor, brom, jod;
- litij, natrij, kalij.
Klasifikacija prema kemijskim svojstvima
L. Gmelin je 1843. predložio tablicu u kojoj je rasporedio sličneelemenata u strogom redoslijedu prema njihovim kemijskim svojstvima. Dušik, vodik, kisik smatrao je glavnim elementima, ovaj kemičar ih je stavio izvan svog stola.
Pod kisikom je postavio tetrade (svaka po 4 znaka) i pentade (svaka po 5 znakova) elemenata. Metali u periodnom sustavu postavljeni su prema Berzeliusovoj terminologiji. Kako je zamislio Gmelin, svi elementi su određeni smanjenjem svojstava elektronegativnosti unutar svake podskupine periodnog sustava.
Spoji elemente okomito
Alexander Emile de Chancourtois je 1863. stavio sve elemente u rastuće atomske težine na cilindar, podijelivši ga na nekoliko okomitih pruga. Kao rezultat ove podjele, elementi sa sličnim fizičkim i kemijskim svojstvima nalaze se na vertikalama.
Zakon oktava
D. Newlands je 1864. otkrio prilično zanimljiv uzorak. Kada su kemijski elementi poredani uzlaznim redoslijedom njihovih atomskih težina, svaki osmi element pokazuje sličnosti s prvim. Newlands je sličnu činjenicu nazvao zakonom oktava (osam nota).
Njegov periodični sustav bio je vrlo proizvoljan, pa je ideja promatračkog znanstvenika nazvana "oktavnom" verzijom, povezujući je s glazbom. Upravo je Newlandsova verzija bila najbliža modernoj PS strukturi. No, prema spomenutom zakonu oktava, samo je 17 elemenata zadržalo svoja periodična svojstva, dok ostali znakovi nisu pokazivali takvu pravilnost.
Odling stolovi
U. Odling je predstavio nekoliko varijanti tablica elemenata odjednom. U prvomverziju, stvorenu 1857., predložio je da ih se podijeli u 9 skupina. Godine 1861. kemičar je napravio neke prilagodbe izvornoj verziji tablice, grupirajući znakove sa sličnim kemijskim svojstvima.
Varijanta Odlingove tablice, predložena 1868., pretpostavlja raspored od 45 elemenata u rastućim atomskim težinama. Usput, upravo je ta tablica kasnije postala prototip periodnog sustava D. I. Mendelejeva.
Valencijska podjela
L. Meyer je 1864. predložio tablicu koja je uključivala 44 elementa. Postavljeni su u 6 stupaca, prema valenciji vodika. Stol je imao dva dijela odjednom. Glavna je ujedinila šest skupina, uključila 28 znakova u rastućim atomskim težinama. U njegovoj strukturi, pentade i tetrade su se vidjeli iz znakova sličnih kemijskim svojstvima. Meyer je preostale elemente stavio u drugu tablicu.
Doprinos D. I. Mendeljejeva stvaranju tablice elemenata
Moderni periodični sustav elemenata D. I. Mendeljejeva pojavio se na temelju Mayerovih tablica sastavljenih 1869. godine. U drugoj verziji, Mayer je rasporedio znakove u 16 skupina, smjestio elemente u pentade i tetrade, uzimajući u obzir poznata kemijska svojstva. A umjesto valencije, koristio je jednostavno numeriranje za grupe. U njemu nije bilo bora, torija, vodika, niobija, urana.
Struktura periodnog sustava u obliku koji je predstavljen u modernim izdanjima nije se odmah pojavila. Može se razlikovatitri glavne faze tijekom kojih je nastao periodični sustav:
- Prva verzija tablice predstavljena je na građevnim blokovima. Praćena je periodična priroda odnosa između svojstava elemenata i vrijednosti njihovih atomskih težina. Mendelejev je predložio ovu verziju klasifikacije znakova 1868-1869
- Znanstvenik napušta izvorni sustav, jer nije odražavao kriterije prema kojima bi elementi spadali u određeni stupac. On predlaže postavljanje znakova prema sličnosti kemijskih svojstava (veljača 1869.)
- Godine 1870. Dmitrij Mendeljejev je uveo moderni periodični sustav elemenata u znanstveni svijet.
Verzija ruskog kemičara uzela je u obzir i položaj metala u periodičnom sustavu i svojstva nemetala. Tijekom godina koje su prošle od prvog izdanja Mendeljejevljevog briljantnog izuma, tablica nije doživjela veće promjene. A na onim mjestima koja su ostala prazna za vrijeme Dmitrija Ivanoviča pojavili su se novi elementi, otkriveni nakon njegove smrti.
Značajke periodnog sustava
Zašto se smatra da je opisani sustav periodičan? To je zbog strukture tablice.
Ukupno sadrži 8 grupa, a svaka ima dvije podgrupe: glavnu (glavnu) i sekundarnu. Ispostavilo se da ima ukupno 16 podskupina. Nalaze se okomito, odnosno od vrha prema dolje.
Osim toga, tablica također ima horizontalne redove koji se nazivaju točke. Oni također imaju svojedodatna podjela na male i velike. Karakteristika periodnog sustava podrazumijeva uzimanje u obzir položaja elementa: njegove grupe, podskupine i razdoblja.
Kako se mijenjaju svojstva u glavnim podgrupama
Sve glavne podskupine u periodnom sustavu počinju s elementima drugog razdoblja. Za znakove koji pripadaju istoj glavnoj podskupini, broj vanjskih elektrona je isti, ali udaljenost između posljednjih elektrona i pozitivne jezgre varira.
Osim toga, u njima se odozgo događa povećanje atomske težine (relativne atomske mase) elementa. Upravo je ovaj pokazatelj odlučujući čimbenik u identificiranju obrazaca promjena svojstava unutar glavnih podskupina.
Budući da se radijus (udaljenost između pozitivne jezgre i vanjskih negativnih elektrona) u glavnoj podskupini povećava, nemetalna svojstva (sposobnost prihvaćanja elektrona tijekom kemijskih transformacija) se smanjuju. Što se tiče promjene metalnih svojstava (doniranje elektrona drugim atomima), ona će se povećati.
Upotrebom periodičnog sustava možete usporediti svojstva različitih predstavnika iste glavne podskupine. U vrijeme kada je Mendeljejev stvorio periodični sustav, još uvijek nije bilo informacija o strukturi materije. Iznenađujuća je činjenica da je, nakon što je nastala teorija strukture atoma, proučavana u obrazovnim školama i specijaliziranim kemijskim sveučilištima i u današnje vrijeme, potvrdila Mendeljejevljevu hipotezu, a nije opovrgla njegove pretpostavke o rasporedu atoma unutar tablice.
Elektronegativnost uglavna podskupina smanjuje se na dno, odnosno, što se element nalazi niže u skupini, to će manja biti njegova sposobnost vezivanja atoma.
Promjena svojstava atoma u bočnim podgrupama
Budući da je Mendeljejev sustav periodičan, promjena svojstava u takvim podskupinama događa se obrnutim redoslijedom. Takve podskupine uključuju elemente počevši od razdoblja 4 (predstavnici d i f obitelji). Do dna u tim podskupinama, metalna svojstva opadaju, ali je broj vanjskih elektrona isti za sve predstavnike jedne podskupine.
Obilježja strukture razdoblja u PS
Svako novo razdoblje, s izuzetkom prvog, u tablici ruskog kemičara počinje aktivnim alkalnim metalom. Sljedeći su amfoterni metali, koji pokazuju dvojna svojstva u kemijskim transformacijama. Zatim postoji nekoliko elemenata s nemetalnim svojstvima. Razdoblje završava inertnim plinom (nemetalnim, praktičnim, ne pokazuje kemijsku aktivnost).
S obzirom da je sustav periodičan, dolazi do promjene aktivnosti u razdobljima. S lijeva na desno, redukcijska aktivnost (metalna svojstva) će se smanjiti, oksidacijska aktivnost (nemetalna svojstva) će se povećati. Dakle, najsjajniji metali u razdoblju su s lijeve strane, a nemetali s desne strane.
U velikim razdobljima, koji se sastoje od dva reda (4-7), pojavljuje se i periodični znak, ali zbog prisutnosti predstavnika d ili f obitelji, u redu je puno više metalnih elemenata.
Nazivi glavnih podgrupa
Dio grupa elemenata prisutnih u periodnom sustavu dobio je vlastita imena. Predstavnici prve skupine A podskupine nazivaju se alkalijski metali. Metali duguju ovo ime svojoj aktivnosti s vodom, što rezultira stvaranjem kaustičnih lužina.
Druga grupa A podskupina se smatra zemnoalkalijskim metalima. U interakciji s vodom, takvi metali stvaraju okside, nekad su se zvali zemlje. Od tada je sličan naziv dodijeljen predstavnicima ove podskupine.
Nemetali podskupine kisika nazivaju se halkogeni, a predstavnici skupine 7 A nazivaju se halogeni. 8 Podskupina se naziva inertnim plinovima zbog svoje minimalne kemijske aktivnosti.
PS u školskom tečaju
Za školarce se obično nudi varijanta periodnog sustava u kojoj su, osim skupina, podskupina, razdoblja, naznačene i formule viših hlapivih spojeva i viših oksida. Takav trik omogućuje učenicima da razviju vještine u sastavljanju viših oksida. Dovoljno je zamijeniti znak predstavnika podskupine umjesto elementa da se dobije gotovi najviši oksid.
Ako pomno pogledate opći izgled hlapljivih vodikovih spojeva, možete vidjeti da su karakteristični samo za nemetale. U skupinama 1-3 postoje crtice, budući da su metali tipični predstavnici ovih skupina.
Osim toga, u nekim školskim udžbenicima kemije svaki znak označava raspodjelu elektrona dužrazine energije. Ova informacija nije postojala u razdoblju Mendeljejevljevog rada, slične znanstvene činjenice pojavile su se mnogo kasnije.
Možete vidjeti i formulu vanjske elektronske razine, po kojoj je lako pogoditi kojoj obitelji ovaj element pripada. Takvi savjeti su neprihvatljivi na ispitnim sastancima, stoga maturanti 9. i 11. razreda, koji se odluče pokazati svoje kemijsko znanje na OGE-u ili Jedinstvenom državnom ispitu, dobivaju klasične crno-bijele verzije periodnih tablica koje ne sadrže dodatne informacije o struktura atoma, formule viših oksida, sastav hlapljivih vodikovih spojeva.
Takva je odluka sasvim logična i razumljiva, jer za one školarce koji su odlučili krenuti stopama Mendeljejeva i Lomonosova, neće biti teško koristiti klasičnu verziju sustava, jednostavno im ne trebaju upute.
Periodični zakon i sustav D. I. Mendeljejeva odigrali su najvažniju ulogu u daljnjem razvoju atomske i molekularne teorije. Nakon stvaranja sustava, znanstvenici su počeli posvećivati više pažnje proučavanju sastava elementa. Tablica je pomogla razjasniti neke informacije o jednostavnim tvarima, kao io prirodi i svojstvima elemenata koje one tvore.
Mendeljejev je i sam pretpostavio da će novi elementi uskoro biti otkriveni, te je odredio položaj metala u periodičnom sustavu. Nakon pojave potonjeg započela je nova era u kemiji. Osim toga, dat je ozbiljan početak formiranju mnogih srodnih znanosti koje se odnose na građu atoma itransformacije elemenata.
