Дмитрий Иванович Менделеев родился в Тобольске 27 января 1834 г. и был последним, семнадцатым по счету ребенком в семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны.
Дмитрий Иванович Менделеев и его открытие
Дмитрий Иванович Менделеев родился 8 февраля 1834 года в Сибири, в г. Тобольске в семье директора местной гимназии. Дмитрий Иванович Менделеев скончался 2 февраля 1907 года в Петербурге от воспаления легких, на семьдесят втором году жизни. Дмитрий Иванович Менделеев прошёл трудный путь к признанию и славе. Сам Дмитрий Менделеев рассказывал о том, что фамилию присвоил Ивану его педагог из семинарии. В 1865 году Дмитрий Иванович представил ученому совету физико-математического факультета университета докторскую диссертацию «Рассуждения о соединении спирта с водою».
ЭЛЕМЕНТарно: жизнь профессора Менделеева
Дмитрий Иванович был членом Общества содействия учащимся в Санкт-Петербурге сибирякам и активно участвовал в его деятельности. Дмитрий Иванович Менделеев родился последним, 17-ым ребенком в очень образованной и богатой семье. Дмитрий Иванович Менделеев известен большинству читателей как «отец» русской водки и автор Периодического закона. Дмитрий Иванович объяснял фамилию Менделеев так: «дана отцу, когда он что-то выменял, как соседний помещик Менделеев менял лошадей».
Вы точно человек?
В 1869 году ученый представил закон и свою знаменитую таблицу Первоклассный исследователь занимался изысканиями в сфере воздухоплавания, кораблестроения, гидродинамики, упругости газов, экономики, геологии. В 1876 он стал членом-корреспондентом АН по физике, занимался изучением сопротивления жидкостей, работал в Италии, посетил промышленную выставку в Филадельфии. В 1880 он выдвигался в академики, но, несмотря на выдающиеся научные достижения, избран не был. День, когда провалили его кандидатуру, называли «днем позора Петербургской Академии наук». В 1887 году Менделеев совершил рискованный полет на воздушном шаре для наблюдений за солнечным затмением. За этот научный подвиг ему была вручена медаль Академии аэростатической метеорологии.
В 1889 он стал первым отечественным служителем науки, получившим приглашение на конференцию «Фарадеевские чтения». Портрет Дмитрия Ивановича Менделеева В 1890 году ученый, как обладатель высоких гражданских качеств, подал в отставку, протестуя против ущемления прав студентов, и сосредоточился на решении проблем в промышленности и народном хозяйстве. В частности, по поручению Морского и Военного ведомств он с увлечением взялся за разработку пироколлодийного пороха для артиллерийских снарядов и блестяще справился с задачей, посетив немало западноевропейских профильных предприятий, вносил предложения при разработке таможенных правил, стал создателем ряда частей «Энциклопедического словаря» Брокгауза и Ефрона. В 1899 учёный инициировал проведение и возглавил Уральскую экспедицию с целью преодоления отсталости экономики и промышленности края, спустя год в качестве вице-президента Международного жюри участвовал во Всемирной выставке в Париже. Личная жизнь Дмитрия Менделеева Свою первую любовь, дочь тобольского аптекаря Соню, Дмитрий встретил в 14 лет.
На уроке танцев его поставили с ней в пару, но он отказался танцевать с 9-летней партнершей. Следующая их встреча произошла в Петербурге спустя 8 лет, и в этот раз Дмитрий безоглядно влюбился. Однако накануне свадьбы, когда они уже были помолвлены и все поздравляли счастливого жениха, красавица призналась отцу, что на венчании в церкви скажет «нет», о чем с сожалением было сообщено несостоявшемуся зятю. Молодой человек тяжело пережил расставание с возлюбленной — 3 дня не выходил из дому, отказывался от еды. Дмитрий Менделеев и Феозова Лещева В тот же период произошло его знакомство с уроженкой его родного города Феозвой Лещевой, старшей его на 6 лет приемной дочерью поэта Петра Ершова, выпускницей Московского Екатерининского института.
Девушка полюбила неординарного земляка, страдала из-за его сугубо дружеского к ней отношения и его увлечения Сонечкой. Когда после разрыва с невестой Менделеев уехал в Германию, их с Феозвой дружба продолжилась по переписке.
Они также очень важны в полупроводниковых технологиях, в связи с чем потребность в них весьма велика. Наконец, следует упомянуть, что ещё при жизни Менделеева было открыто семейство благородных газов. Это открытие отчётливо позволило отойти от аналогии периодов с музыкальными октавами и указало на выделение в таблице октетов химических элементов с повторением близких свойств на девятом элементе. Стоит добавить, что помимо использования этих элементов в технике они рассматриваются как важнейшие компоненты глубинных оболочек газовых гигантов. Дополнения в таблицу связаны не только с открытиями новых химических элементов. Нужно отметить, что в Периодической таблице не всегда положение элемента, определяемое его атомным весом, полностью соответствовало его химическим свойствам, которым Менделеев отдавал предпочтение.
Так возник вопрос: есть ли у элемента более фундаментальное свойство, чем его атомный вес? В 1913 году, через шесть лет после кончины Дмитрия Ивановича Менделеева, молодой английский физик Генри Мозли ввёл представление об атомном номере элемента — положительном заряде атомного ядра. Выполненные Мозли расчёты атомных спектров в дальнейшем привели к открытию четырёх до этого неизвестных элементов: гафния, рения, технеция и прометия. Модель электронного строения атомов способствовала пониманию особенностей их поведения в геохимических процессах. В частности, когда немецкий минералог Гуго Штрунц открыл в 1958 году первый галлиевый минерал галлит CuGaS2, все стали думать, что галлий следует искать в широко известном халькопирите CuFeS2, поскольку оба минерала имеют однотипную структуру. Но это было абсолютно безуспешно. Причина состоит в том, что у железа в халькопирите и у галлия в галлите разные внешние электронные оболочки. У галлия они содержат 18 электронов, а у железа — только 13.
Этот пример показывает, что Периодическая система позволяет многое понять в науке о рудных минералах. Большая роль менделеевской системы в минералогии была сразу оценена молодым профессором МГУ Владимиром Ивановичем Вернадским, построившим в конце ХIХ века таблицу изоморфно замещающихся элементов — так называемые ряды Вернадского. Радиусы атомов тогда ещё не были известны, и замещения рассматривались лишь внутри вертикальных рядов или групп Периодической системы. Поэтому ряды Вернадского не встретили признания у минералогов и геохимиков, а вместе с этим уходила на второй план и сама Периодическая система. Положение коренным образом изменилось после того, как Виктор Гольдшмидт в 1926 году сформулировал правило для изоморфных замещений. Поэтому в середине 40-х годов прошлого века прозвучали призывы Александра Николаевича Заварицкого и Анатолия Георгиевича Бетехтина не забывать о Периодической системе при рассмотрении не только изоморфных замещений, но и геохимических процессов. Сама же Периодическая система теперь, кроме атомного веса и порядкового номера элемента, дополнялась значением его ионного радиуса. Таким образом, в Периодической таблице выявились диагональные ряды, соответствующие допустимым изоморфным замещениям.
Этому диагональному закону большое внимание уделял Александр Евгеньевич Ферсман. Стало понятно, почему натрий и кальций замещают друг друга в любых пропорциях в полевых шпатах — главных породообразующих минералах земной коры. Далее на диагонали расположен иттрий, а с ним и вся группа редких земель. В целом результаты этих работ расширили представления о периодическом изменении новых, ранее неизвестных свойств химических элементов — ионных радиусов, потенциала ионизации и других понятий энергетической кристаллохимии. Факты из жизни Менделеева говорят о том, что он был весьма разносторонним человеком, которого очень многое восхищало и интересовало. Одним из необычных его увлечений было изготовление чемоданов. Его изделия отличались высоким качеством и добротностью. Секрет заключался в особом рецепте приготовления клеевой смеси, который учёный изобрёл сам.
Все купцы Москвы и Петербурга стремились заполучить чемоданы «от самого Менделеева». В последние годы жизни Менделеев много сделал для открытия первого университета в Сибири, в Томске, содействовал открытию в Киеве Политехнического института. В 1866 году он стал одним из создателей первого в Российской империи химического общества. В 1890 году Менделеев был вынужден покинуть Петербургский университет из-за своей поддержки студенческого движения, связанного с недовольством условиями жизни и учёбы, а также из-за разногласий с министром народного просвещения. В 1892 году министр финансов С. Витте предложил Менделееву стать хранителем Депо образцовых мер и весов, которое в 1893-м по инициативе Дмитрия Ивановича было преобразовано в Главную палату мер и весов. Он считал необходимым введение в России метрической системы мер, которая по его настоянию в 1899 году в принципе была принята. В начале 1907 года Д.
Менделеев заболел воспалением лёгких и вскоре скончался. Он похоронен на Волковском кладбище в Санкт-Петербурге. Подводя некоторый итог истории создания Периодической таблицы химических элементов, нужно ещё раз подчеркнуть особую приоритетную роль Д. Определённо это было признано международным научным сообществом ещё при его жизни. В 1905 году он был удостоен высшей награды Лондонского Королевского общества — медали Копли, вручаемой с 1731 года, «За вклад в химические и физические науки». В 1876 году Дмитрий Иванович стал членом-корреспондентом Петербургской академии наук. Однако кандидатура Менделеева в академики в 1880 году была незаслуженно отвергнута, несмотря на его международную известность и на то, что в значительной степени благодаря ему Петербург стал признанным центром химии. Очевидно, что для него это было весьма унизительно.
Менделеев трижды выдвигался на Нобелевскую премию: в 1905, 1906 и 1907 годах. Однако номинировали его только иностранцы. Члены Императорской академии наук при тайном голосовании неоднократно отвергали его кандидатуру.
Закон звучал так: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Существует и альтернативная формулировка: «Измеримые физические и химические свойства элементов и их соединений стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов». Графическим выражением данного закона является разработанная Менделеевым таблица элементов, которая вскоре стала также называться периодической.
Вот так обосновывает ее название сам ученый: «Было бы правильнее назвать мою систему периодической, поскольку она вытекает из периодического закона, что естественно». На склоне лет ученый так оценит свое открытие: «Это лучший свод моих взглядов и соображений о периодичности элементов... Это главная причина моей научной известности, потому что многое оправдалось гораздо позднее». Окончательная доработка периодической таблицы В течение последующих двух лет после первого упоминания о таблице элементов Менделеев сформулировал и заложил основы учения о периодичности. Параллельно с этим шли «шлифовка» и упорядочивание элементов в таблице, так как распределение иногда казалось Дмитрию Ивановичу несовершенным. По его мнению, атомные массы во многих случаях были определены неточно.
В результате такой ошибки некоторые элементы занимали не те места в таблице, и это подтверждалось свойствами их соединений. Руководствуясь законом периодичности и химико-физическими свойствами соединений, Менделеев изменил атомные массы этих элементов и поставил их в один ряд с теми, у которых были сходные свойства. Так, вначале он поместил карточку с бериллием, атомная масса которого считалась равной 14, рядом с алюминием атомная масса 27,4. В то время бериллий считали аналогом алюминия. Но, сопоставив химические свойства, переместил бериллий ближе к магнию. Можно сказать, что ученый таким образом высказал сомнение в общепринятом значении атомной массы бериллия.
Он изменил ее на 9,4. А формулу оксида бериллия по аналогии с оксидом магния переделал из Be2O3 в BeO. Следует заметить, что такое значение атомной массы бериллия было подтверждено только спустя десять лет. Так же смело Менделеев действовал и в остальных подобных случаях. Например, приписал урану атомную массу 240, вследствие чего элемент оказался последним в системе. Далее четко сформулировал понятия о группах элементов, малых и больших периодах.
Один из вариантов современного вида периодической таблицы Д. Менделеева Пустые места в таблице Менделеева не смущали: он с легкостью оставлял их, считая, что эти элементы еще не открыты и неизвестны науке. Так, с учетом свойств соседствующих с пустотами в таблице элементов и их соединений талантливый химик предсказал и подробно описал три неизвестных элемента, назвав их именами аналогов — эка-бор будущий элемент скандий , эка-алюминий известный затем как галлий и эка-силиций получивший название германий. Доработкой таблицы занимался не только сам ее создатель. К ней приложили руку многие видные химики всех передовых стран. Варианты периодической системы отличались друг от друга порой разительно, однако всегда во главе угла стоял открытый Менделеевым закон периодического изменения свойств элементов.
Так, химик поместил элемент водород в первую группу сверху слева , некоторые ученые вообще не предоставляли водороду места в системе, другие рассматривали его как легкий аналог галогенов хлора, брома или йода , третьи размещали водород в середине первого периода, подразумевая, что этот элемент как бы принадлежит ко всем группам элементов. К слову, такая неоднозначная ситуация сохранилась и до сих пор. Закон и периодическая система даже сегодня продолжают свое развитие, которое порой отражается на ее внешнем виде, но не меняет при этом ее сути Вариант таблицы, опубликованной в «Основах химии» Менделеева за 1871 год, представлял классическую короткую форму периодической системы, являющейся в весьма высокой степени информативной — четко очерчены периоды и группы элементов, под их символами приведены формулы важнейших соединений. Здесь большинство атомных масс округлены до целых чисел, а также четко показаны пробелы, которые отвечают предсказанным элементам. Во времена Менделеева было известно мало редкоземельных элементов. Ученый поместил в таблицу только символ элемента церия, а положение остальных — иттрия, лантана, диспрозия, эрбия — он затем неоднократно менял, но прийти к однозначному выводу так и не смог.
Несмотря на это, химик полагал, что за каждым редкоземельным элементом должно быть закреплено отдельное место в определенной группе периодической системы. Последним элементом в этом варианте таблицы был уран с атомной массой 240.
Советская марка с Менделеевым. Wikimedia Commons Мало кто знает, что Менделееву наша страна обязана не только таблицей химических элементов, но и нефтепроводами. Именно Менделеев в 1863 году предложил идею использования трубопровода при перекачке нефти и нефтепродуктов, объяснил принципы его строительства и доказал несомненные преимущества данного вида транспорта.
Основываясь на идеях Менделеева, другой выдающийся русский инженер, Владимир Шухов, в 1878 году построил первый в России нефтепровод Балаханы — Чёрный город в районе Баку. Длина первой российской нефтемагистрали составляла 10 километров. Ныне же длина российских нефтепроводов исчисляется десятками тысяч километров! И всё это стало возможным благодаря Меделееву и его талантливым последователям. Главный миф, связанный с именем Дмитрия Менделеева, называет великого учёного автором заветного стандарта русской водки.
Якобы именно благодаря ему идеальная крепость была определена в 40 градусов. В реальности в работах Менделеева никаких обоснований подобного выбора не существует. Вероятно, миф порождён тем, что знаменитый химик защитил докторскую диссертацию на тему «О соединении спирта с водою». А кроме того, он входил в комиссию «для изыскания способов к упорядочению производства и торгового обращения напитков, содержащих в себе алкоголь». Но никакого отношения к выбору стандарта Менделеев не имел.
Отец российской «нефтянки» и нефтехимии Менделеев не был изобретателем трубопроводного транспорта первые нефтепроводы появились в США — он лишь популяризировал это новшество, довёл его до ума и грамотно применил к российским условиям. Но зато идея нефтеналивного судна танкера — это стопроцентное ноу-хау Менделеева. В том же 1863 году — одновременно с разработкой трубопроводной прокачки нефти — Менделеев пришёл к идее нефтеналивного судна. Дело в том, что в те годы доставка нефтепродуктов осуществлялась при помощи огромных деревянных бочек. С учётом затрат на тару и на многократную перегрузку расходы на транспортировку нефти в несколько раз превышали стоимость самой добычи!
А это делало российские нефтепродукты неконкурентоспособными даже на внутреннем рынке, не говоря уже о внешних. Нефть Баку. Wikimedia Commons Дмитрий Иванович прекрасно понимал невозможность дальнейшего развития российской «нефтянки» при сохранении прежних способов транспортировки. И тогда у учёного возникла смелая идея — перевозить нефтепродукты не в традиционных бочках, а сразу в трюмах специальных судов. И вскоре появились на свет первые русские танкеры.
РЕФЕРАТ по теме: «Дмитрий Иванович Менделеев –ученый с мировыми заслугами».
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) Имя этого учёного знает абсолютно любой человек. Но всё-таки, именно Дмитрий Иванович Менделеев положил начало трубопроводному строительству. Сам Дмитрий Иванович Менделеев был женат дважды. В 1865 году Дмитрий Иванович представил ученому совету физико-математического факультета университета докторскую диссертацию «Рассуждения о соединении спирта с водою». Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в городе Тобольске в семье директора гимназии.
Биография Дмитрия Менделеева
Не следует, однако забывать, что сложившаяся структура организации представляет собой интересный эксперимент проверки форм развития. Подробнее Метролог Можно быть талантливым ученым, но негодным педагогом, можно быть отличным педагогом и никудышным лектором. Дмитрий Иванович Менделеев удивительным образом совмещал в себе эти три великих дара. К концу 90-х годов 19 века Главная палата мер и весов представляла собой один из крупнейших метрологических центров Европы с прекрасно оснащенными лабораториями, одна из них, лаборатория по определению массы тел, считалась лучшей в мире. Менделеев усовершенствовал полученные для Палаты весы заграничного производства, что помогло достичь большей степени точности, чем при взвешивании на аналогичных весах в Международном бюро мер и весов.
Охотно он занимался только математикой и физикой. Его отец скончался, когда Дмитрию было 10 лет. Матери его достался небольшой стекольный завод, которым она управляла в период учёбы сына в гимназии.
В 1849 году, когда Дмитрий оканчивал гимназию, завод сгорел, и семья переехала сначала в Москву, а потом в Петербург. Менделееву не сразу удалось продолжить образование, но всё же в 1850 году он был принят на отделение естественных наук физико-математического факультета Главного педагогического института Петербурга. Впрочем, и здесь продолжились проблемы с учёбой. На первом курсе он умудрился провалить все предметы, кроме математики. Перелом произошёл в конце обучения. В 1855 году за отличный аттестат Менделеев получил золотую медаль, а заодно и направление на должность старшего преподавателя гимназии в южный город — Симферополь. Здесь он познакомился с Николаем Ивановичем Пироговым, русским хирургом, естествоиспытателем и педагогом, профессором, основоположником военно-полевой хирургии. Однако вскоре из-за начавшейся Крымской войны перевёлся в Одессу, где работал учителем в Ришельевском лицее.
В 1856 году Менделеев возвратился в Петербург и в университете защитил диссертацию на степень магистра химии. Там же он начал работать и читать курс органической химии. В 1864-м Менделеев был избран профессором химии Петербургского технологического института, а годом позже, в 1865-м, защитил докторскую диссертацию. Через два года он уже возглавил кафедру неорганической химии Петербургского университета. Сохранились сведения, что учителем литературы Дмитрия Ивановича в Тобольской гимназии был известный впоследствии поэт Пётр Павлович Ершов, автор знаменитого «Конька-Горбунка». Весной 1862 года в Петербурге падчерица Ершова, Феозва Лещева, которая была старше Менделеева на шесть лет, стала его первой женой. Но отношения между супругами не складывались, и этот брак в 1881 году завершился разводом. Вторая жена, Анна Ивановна Попова, была моложе своего супруга на 26 лет.
Она училась в консерватории по классу фортепиано, посещала школу рисования в Санкт-Петербурге. С 1876 по 1880 год Анна училась в Академии художеств. Опуская многие подробности этого романа, упомяну лишь, что Менделеев по крайней мере два раза прерывал свою работу в университете и ездил к ней в Италию. В 1881 году, давая согласие на развод, церковь тем не менее наложила на Менделеева шестилетнее покаяние; в течение этого срока он не мог венчаться вновь. Однако в апреле 1882 года, вопреки этому решению, священник Адмиралтейской церкви по фамилии Куткевич за десять тысяч рублей обвенчал Менделеева и Попову. За нарушение запрета Куткевич был лишён духовного звания. От двух браков родилось семеро детей. Одна из его дочерей, старшая от второго брака, Любовь Менделеева, стала женой великого поэта Серебряного века Александра Блока.
В Петербургском университете Дмитрий Иванович Менделеев работал вплоть до 1890 года, и именно с этим периодом связано самое важное его открытие — создание Периодической таблицы химических элементов. Готовя лекционный курс под названием «Основы химии», Менделеев заметил определённую периодичность в свойствах химических элементов. Эта закономерность особенно ярко проявилась, когда он расположил элементы в соответствии с их атомными массами, даже несмотря на то что некоторые эти значения нуждались в корректировке. Кроме того, именно на основе этого подхода стало обоснованным предсказание некоторых, тогда ещё неизвестных, химических элементов. История не даёт однозначного ответа на ряд вопросов, связанных с окончанием работы над первой версией Периодической таблицы. Известно, что в понедельник, 17 февраля 1869 года, Менделеев завершил разработку рукописной версии таблицы «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Необходимая дополнительная информация содержалась в статье, которая была написана в последней декаде февраля и опубликована также в 1869 году в «Журнале Русского химического общества». С самого начала Менделеев отчётливо сознавал, что для его открытия необходимо международное признание.
Поэтому ещё в феврале он разослал свою таблицу западноевропейским коллегам. Кроме того, 6 18 марта 1869 года знаменитый доклад Менделеева с тем же названием, что и статья, был прочитан первым редактором журнала РХО профессором Николаем Александровичем Меншуткиным на заседании Русского химического общества. Вот как об этом писал Дмитрий Иванович в 1905 году: «В начале 1869 г. В этой фразе не уточняется, почему сам автор не выступил со своим докладом. По некоторым сведениям, ещё 17 февраля он должен был отправиться в поездку для обследования артельных сыроварен в Тверской губернии. Отъезд не состоялся потому, что этот день стал днём «открытия Периодического закона», и поездку перенесли на начало марта. Менделеев предполагал попутно заехать в свою усадьбу Боблово, где в это время шла работа по реконструкции его дома. В других записях того времени отмечается, что доклад был прочитан лично Д.
Но все эти детали отступают на второй план по сравнению с самой завершённой работой. Развитием учения о периодичности Менделеев занимался вплоть до конца 1871 года, шаг за шагом разрабатывая «естественную систему химических элементов». В тот год он лично посетил ряд высококлассных химических центров, где выступил с рассказом о своей работе, постоянно улучшая её первую версию. Возможно, что открытие Периодического закона стало одним из примеров, позволившим нобелевскому лауреату 1963 года, американскому физику венгерского происхождения Юджину Вигнеру в своей нобелевской лекции, посвящённой структуре атомных ядер, сформулировать философию научного поиска. По его словам, «наука начинается тогда, когда среди доступных природных явлений выявляются логика, согласованность и закономерность, позволяющие предложить их объяснение путём создания концепции или дать их интерпретацию естественным образом». Как это часто бывает с важными открытиями, для которых настало время, ряд учёных в разных странах примерно в этот же период также пришли к выводу о периодичности в системе химических элементов.
Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в одно целое все химические элементы.
Закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие знаний о строении атома, о природе вещества. Написанный им учебник «Основы химии» представлял собой первое стройное изложение неорганической химии и был переиздан 13 раз. В своем дневнике Дмитрий Иванович так охарактеризовал свои основные научные достижения: «всего более четыре предмета составили мое имя: периодический закон, исследования упругости газов, понимание растворов как ассоциаций и «Основы химии». Тут все мое богатство. Оно не отнято у кого-нибудь, а произведено мною, это мои дети и ими, увы, дорожу сильно, столько же, как детками». Периодическая система химических элементов Исследуя изменение химических свойств элементов в зависимости от величины их относительной атомной массы атомного веса , Д. Менделеев в 1869 г.
Физическая основа периодического закона была установлена в 1922 г. Поскольку химические свойства обусловлены строением электронных оболочек атома, периодическая система Менделеева — это естественная классификация элементов по электронным структурам их атомов. Простейшая основа такой классификации — число электронов в нейтральном атоме, которое равно заряду ядра. Но при образовании химической связи электроны могут перераспределяться между атомами, а заряд ядра остается неизменным, поэтому современная формулировка периодического закона гласит: «Свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов». Это обстоятельство отражено в периодической системе в виде горизонтальных и вертикальных рядов — периодов и групп. Период — горизонтальный ряд, имеющий одинаковое число электронных слоев, номер периода совпадает со значением главного квантового числа n внешнего уровня слоя ; таких периодов в периодической системе семь. Второй и последующие периоды начинаются щелочным элементом ns1 и заканчивается благородным газом ns2np6.
По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные — А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные — B-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III B, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов 4f- и 5f-семейства. Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы. В главных подгруппах валентные электроны электроны, способные образовывать химические связи расположены на s- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных — на s-орбиталях внешнего и d-орбиталяхпредвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются n — 2 f- n — 1 d- и ns-электроны. Сходство элементов внутри каждой группы — наиболее важная закономерность в периодической системе. Следует, кроме того, отметить такую закономерность, как диагональное сходство у пар элементов Li и Mg, Be и Al, B и Si и др.
Эта закономерность обусловлена тенденцией смены свойств по вертикали в группах и их изменением по горизонтали в периодах. Все сказанное выше подтверждает, что структура электронной оболочки атомов элемента изменяется периодически с ростом порядкового номера элемента. С другой стороны, свойства определяются строением электронной оболочки и, следовательно, находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома. Далее рассматриваются некоторые периодические свойства элементов. Элементы называются соответственно s- и p-элементами. Пока они вакантны, и третий период, как и второй, содержит восемь p-элементов элементов от Na до Ar. Следующие за аргоном калий и кальций имеют на внешнем уровне 4s-электроны четвертый период.
Появление 4s-электронов при наличии свободных 3d-орбиталей обусловлено экранированием ядра плотным 3s23p6-электронным слоем. В связи с отталкиванием от этого слоя внешних электронов для калия и кальция реализуются [Ar]4s1- и [Ar]4s2-состояния. Сходство K и Ca с Na и Mg соответственно, кроме чисто «химического» обоснования, подтверждается также электронными спектрами. При дальнейшем увеличении заряда у следующего за кальцием скандия 3d-состояние становится энергетически более выгодным, чем 4p, поэтому и заселяется 3d-орбиталь см. Из анализа зависимости энергии электрона от порядкового номера элемента В. При равенстве сумм сначала заполняется уровень с меньшим n и большим l, а потом с большим n и меньшим l. Приведенные рассуждения подтверждаются экспериментальными данными об изменении энергии s-, p-, d- и f-орбиталей в зависимости от порядкового номера элемента.
Как следует из рис. Характер этого различия таков, что кривые, выражающие изменение энергии, пересекаются. Поэтому в четвертом периоде в ряду от Sc до Zn все десять 3d-элементов — металлы с низшей степенью окисления, как правило, 2, за счет внешних 4s-электронов. Общая электронная формула этих элементов — 3d1—104s1—2. Для хрома и меди наблюдается проскок или провал электрона на d-уровень: Cr — 3d54s1, Cu — 3d104s1. Такой проскок с ns- на n — 1 d-уровень наблюдается также у Mo, Ag, Au, Pt и у других элементов и объясняется близостью энергий ns- и n — 1 d-уровней и стабильностью наполовину и полностью заполненных уровней. Образование катионов d-элементов связано с потерей, прежде всего внесших ns- и только затем n — 1 d-электронов.
Дальше в четвертом периоде после десяти d-элементов появляются p-элементы от Ga 4s24p1 до Kr 4s24p6. Пятый период повторяет четвертый — в нем также 18 элементов, и 4d-элементы, как и 3d образуют вставную декаду 4d 1—105s 0—2. В шестом периоде после лантана 5d16s2 — аналога скандия и иттрия следуют 14 4f-элементов — лантаноидов. Свойства этих элементов очень близки, поскольку идет заполнение глубоколежащего n — 2 f-подуровня. Общая формула лантаноидов 4f 2—145d 0—16s 2. После 4f-элементов заполняются 5d- и 6p-орбитали. Седьмой период отчасти повторяет шестой.
Их общая формула 5f 2—146d 0—17s2. Далее следуют еще 6 искусственно полученных 6d-элементов незавершенного седьмого периода. Периодическая система элементов. История создания Периодической системы Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии и атомные массы элементов связывает некая закономерность. Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.
Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года 14 февраля по старому стилю. Днем раньше Менделеев написал прошение об отпуске на десять дней для обследования артельных сыроварен в Тверской губернии: он получил письмо с рекомендациями по изучению производства сыра от А. Ходнева - одного из руководителей Вольного экономического общества. В Петербурге в этот день было пасмурно и морозно. Под ветром поскрипывали деревья в университетском саду, куда выходили окна квартиры Менделеева. Еще в постели Дмитрий Иванович выпил кружку теплого молока, затем встал, умылся и пошел завтракать. Настроение у него было чудесное.
За завтраком Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства. Недолго думая, на обратной стороне письма Ходнева он записал символы хлора Cl и калия K с довольно близкими атомными массами, равными соответственно 35,5 и 39 разница всего в 3,5 единицы. На том же письме Менделеев набросал символы других элементов, отыскивая среди них подобные "парадоксальные" пары: фтор F и натрий Na, бром Br и рубидий Rb, иод I и цезий Cs, для которых различие масс возрастает с 4,0 до 5,0, а потом и до 6,0. Менделеев тогда не мог знать, что "неопределенная зона" между явными неметаллами и металлами содержит элементы - благородные газы, открытие которых в дальнейшем существенно видоизменит Периодическую систему. После завтрака Менделеев закрылся в своем кабинете. Он достал из конторки пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства. Через некоторое время домочадцы услышали, как из кабинета стало доноситься: "У-у-у!
Ух, какая рогатая! Я те одолею. Эти возгласы означали, что у Дмитрия Ивановича наступило творческое вдохновение. Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов. Так, вначале он положил карточку с элементом бериллием Be атомная масса 14 рядом с карточкой элемента алюминия Al атомная масса 27,4 , по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия.
Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магнием Mg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be2O3 в BeO как у оксида магния MgO. Кстати, "исправленное" значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях. Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств. В течение всего дня Менделеев работал над системой элементов, отрываясь ненадолго, чтобы поиграть с дочерью Ольгой, пообедать и поужинать. Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату "17 февраля 1869 года" это по старому стилю.
Так был открыт Периодический закон, современная формулировка которого такова: Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов. Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен. До отъезда он еще успел передать Н. Меншуткину, химику-органику и будущему историку химии, рукопись статьи "Соотношение свойств с атомным весом элементов" - для публикации в Журнале Русского химического общества и для сообщения на предстоящем заседании общества. Доклад сначала не привлек особого внимания химиков, и Президент русского химического общества, академик Николай Зинин 1812-1880 заявил, что Менделеев делает не то, чем следует заниматься настоящему исследователю. Правда, через два года, прочтя статью Дмитрия Ивановича "Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов", Зинин изменил свое мнение и написал Менделееву: "Очень, очень хорошо, премного отличных сближений, даже весело читать, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов. Искренне Вам преданный и глубоко Вас уважающий Н.
Не все элементы Менделеев разместил в порядке возрастания атомных масс; в некоторых случаях он больше руководствовался сходством химических свойств. Так, у кобальта Co атомная масса больше, чем у никеля Ni, у теллура Te она также больше, чем у иода I, но Менделеев разместил их в порядке Co - Ni, Te - I, а не наоборот. Иначе теллур попадал бы в группу галогенов, а иод становился родственником селена Se. Периодический закон Д. Менделеева Закон открыт и сформулирован Д. Менделеевым: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от атомных весов элементов». Закон создан на основе глубокого анализа свойств элементов и их соединений.
Выдающиеся достижения физики, главным образом разработка теории строения атома, дали возможность раскрыть физическую сущность периодического закона: периодичность в изменении свойств химических элементов обусловлена периодическим изменением характера заполнения электронами внешнего электронного слоя по мере возрастания числа электронов, определяемого зарядом ядра. Заряд равен порядковому номера элемента в периодической системе. Современная формулировка периодического закона: «Свойства элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов». Созданная Д. Менделеевым в 1869-1871 гг. Менделеев не только первый точно сформулировал этот закон и представил содержание его в виде таблицы, которая стала классической, но и всесторонне обосновал его, показал его огромное научное значение, как руководящего классификационного принципа и как могучего орудия для научного исследования. Физический смысл периодического закона.
Был вскрыт лишь после выяснения того, что заряд ядра атома возрастает при переходе от одного химического элемента к соседнему в периодической системе на единицу элементарного заряда. Численно заряд ядра равен порядковому номеру атомному номеру Z соответствующего элемента в периодической системе, то есть числу протонов в ядре, в свою очередь равному числу электронов соответствующего нейтрального атома. Химические свойства атомов определяются структурой их внешних электронных оболочек, периодически изменяющейся с увеличением заряда ядра, и, следовательно, в основе периодического закона лежит представление об изменении заряда ядра атомов, а не атомной массы элементов. Наглядная иллюстрация периодического закона — кривые периодические изменения некоторых физических величин ионизационных потенциалов, атомных радиусов, атомных объёмов в зависимости от Z. Какого-либо общего математического выражения периодического закона не существует. Периодический закон имеет огромное естественнонаучное и философское значение. Он позволил рассматривать все элементы в их взаимной связи и прогнозировать свойства неизвестных элементов.
Благодаря периодическому закону многие научные поиски например, в области изучения строения вещества — в химии, физике, геохимии, космохимии, астрофизике получили целенаправленный характер.
В своем первоначальном варианте периодическая система понималась только как отражение существующего в природе порядка, и никаких объяснений, почему все должно обстоять именно так, не было. И лишь когда появилась квантовая механика, истинный смысл порядка элементов в таблице стал понятен. Это произошло, когда доктор Алан Айткен наводил порядок в кладовке химического факультета. Факультет переехал в новое помещение в 1968 году, и с тех пор оборудование, реактивы и бумаги пылились в подсобном помещении.
Таблица лежала в кладовке среди кучи разных лабораторных принадлежностей. В какой-то момент Айткен обнаружил свернутые в трубку лекционные материалы по химии, а в них — копию Периодической таблицы химических элементов, возраст которой оценивался в 133—140 лет. Найденная таблица аннотирована на немецком языке, слева внизу идет надпись Verlag v. Другая надпись — Lith. Выяснить, в каком году была напечатана таблица, помогли поиски в университетском архиве.
Нашлись данные о покупке таблицы профессором Томасом Пурди — пособие было куплено в октябре 1888 года. Тогда оно стоило 3 немецкие марки. Восстановление плаката заняло немало времени: поверхность пришлось очистить от грязи и мусора, отделить таблицу от подкладки, на которой та была закреплена, обработать специальными растворами для выравнивания кислотно-щелочного баланса и устранить разрывы с помощью специальной бумаги из бруссонетии бумажной и пасты из пшеничного крахмала. Теперь таблица находится в специальном хранилище университета, где для нее созданы подходящие условия. На самом же факультете осталась ее полномасштабная копия.
Чуть позже, но в том же 2019 году, сотрудники Санкт-Петербургского университета сообщили о своей сенсационной находке — обнаруженная ими в Большой химической аудитории таблица оказалась на 12 лет старше. В университете рассказали, что таблица представляет собой демонстрационный вариант, изготовленный в 1876 году. Она отличается от современных вариантов. Например, в ней нет VIII группы, в которую входят инертные благородные газы: на момент публикации они еще не были открыты.