V první polovině 19. století existovaly různé pokusy systematizovat prvky a kombinovat kovy v periodickém systému. Právě v tomto historickém období vznikla taková výzkumná metoda, jako je chemická analýza.
Z historie objevu periodické tabulky prvků
Pomocí podobné techniky pro stanovení specifických chemických vlastností se tehdejší vědci pokoušeli spojovat prvky do skupin, řídili se jejich kvantitativními charakteristikami a také atomovou hmotností.
Použití atomové hmotnosti
I. V. Dubereiner v roce 1817 určil, že stroncium má atomovou hmotnost podobnou jako baryum a vápník. Podařilo se mu také zjistit, že mezi vlastnostmi barya, stroncia a vápníku je poměrně hodně společného. Na základě těchto pozorování sestavil slavný chemik tzv. triádu prvků. Ostatní látky byly sloučeny do podobných skupin:
- síra, selen, tellur;
- chlór, brom, jód;
- lithium, sodík, draslík.
Klasifikace podle chemických vlastností
L. Gmelin v roce 1843 navrhl stůl, ve kterém uspořádal podobnéprvky v přísném pořadí podle jejich chemických vlastností. Dusík, vodík, kyslík považoval za hlavní prvky, tento chemik je umístil mimo svůj stůl.
Pod kyslík umístil tetrády (každý 4 znaky) a pentády (každý 5 znaků) prvků. Kovy v periodickém systému byly umístěny podle terminologie Berzelia. Podle Gmelina byly všechny prvky určeny klesajícími vlastnostmi elektronegativity v každé podskupině periodického systému.
Sloučit prvky svisle
Alexander Emile de Chancourtois v roce 1863 vložil všechny prvky do vzestupných atomových hmotností na válec a rozdělil jej do několika svislých pruhů. V důsledku tohoto rozdělení jsou prvky s podobnými fyzikálními a chemickými vlastnostmi umístěny na vertikálách.
Zákon oktáv
D. Newlands objevil v roce 1864 poměrně zajímavý vzor. Když jsou chemické prvky uspořádány ve vzestupném pořadí jejich atomových hmotností, každý osmý prvek vykazuje podobnosti s prvním. Newlands nazval podobnou skutečnost zákonem oktáv (osmi not).
Jeho periodický systém byl velmi svévolný, takže myšlenka pozorného vědce byla nazývána „oktávovou“verzí, spojující ji s hudbou. Právě verze Newlands byla nejblíže moderní struktuře PS. Ale podle zmíněného zákona oktáv si pouze 17 prvků zachovalo své periodické vlastnosti, zatímco zbytek znamének takovou pravidelnost nevykazoval.
Odling tables
U. Odling představil několik variant tabulek prvků najednou. Zaprvéverze, vytvořené v roce 1857, navrhl rozdělit je do 9 skupin. V roce 1861 provedl chemik některé úpravy původní verze tabulky a seskupil znaky s podobnými chemickými vlastnostmi.
Varianta Odlingova stolu, navržená v roce 1868, předpokládala uspořádání 45 prvků ve vzestupných atomových hmotnostech. Mimochodem, právě tato tabulka se později stala prototypem periodického systému D. I. Mendělejeva.
Valenční divize
L. Meyer v roce 1864 navrhl tabulku, která obsahovala 44 prvků. Byly umístěny v 6 sloupcích podle mocenství vodíku. Stůl měl dvě části najednou. Ta hlavní sjednocovala šest skupin, zahrnovala 28 znaků ve vzestupných atomových vahách. V jeho struktuře byly pentády a tetrády vidět ze znaků podobných chemickým vlastnostem. Meyer umístil zbývající prvky do druhé tabulky.
Příspěvek D. I. Mendělejeva k vytvoření tabulky prvků
Moderní periodický systém prvků D. I. Mendělejeva se objevil na základě Mayerových tabulek sestavených v roce 1869. Ve druhé verzi Mayer seřadil znaky do 16 skupin, prvky umístil do pentád a tetrád s přihlédnutím ke známým chemickým vlastnostem. A místo valence použil pro skupiny jednoduché číslování. Nebyl v něm žádný bor, thorium, vodík, niob ani uran.
Struktura periodického systému ve formě, která je prezentována v moderních vydáních, se neobjevila okamžitě. Lze rozlišittři hlavní fáze, během kterých byl periodický systém vytvořen:
- První verze tabulky byla představena na stavebních blocích. Byla sledována periodická povaha vztahu mezi vlastnostmi prvků a hodnotami jejich atomových hmotností. Mendělejev navrhl tuto verzi klasifikace znaků v letech 1868-1869
- Vědec opouští původní systém, protože nereflektoval kritéria, podle kterých by prvky spadaly do určitého sloupce. Navrhuje umístit značky podle podobnosti chemických vlastností (únor 1869)
- V roce 1870 představil Dmitrij Mendělejev vědeckému světu moderní periodický systém prvků.
Verze ruského chemika brala v úvahu jak postavení kovů v periodické soustavě, tak vlastnosti nekovů. Během let, která uplynula od prvního vydání Mendělejevova geniálního vynálezu, nedoznal stůl žádných zásadních změn. A na těch místech, která za dob Dmitrije Ivanoviče zůstala prázdná, se objevily nové prvky, objevené po jeho smrti.
Funkce periodické tabulky
Proč se má za to, že popsaný systém je periodický? To je způsobeno strukturou tabulky.
Celkem obsahuje 8 skupin a každá má dvě podskupiny: hlavní (hlavní) a vedlejší. Ukazuje se, že podskupin je celkem 16. Jsou umístěny vertikálně, tedy shora dolů.
Tabulka má kromě toho také vodorovné řádky nazývané tečky. Také mají svédodatečné dělení na malé a velké. Charakteristika periodického systému znamená vzít v úvahu umístění prvku: jeho skupinu, podskupinu a období.
Jak se mění vlastnosti v hlavních podskupinách
Všechny hlavní podskupiny v periodické tabulce začínají prvky druhé periody. Pro znaky patřící do stejné hlavní podskupiny je počet vnějších elektronů stejný, ale vzdálenost mezi posledními elektrony a kladným jádrem se liší.
Navíc v nich shora dochází ke zvýšení atomové hmotnosti (relativní atomové hmotnosti) prvku. Právě tento indikátor je určujícím faktorem při identifikaci vzorců změn vlastností v rámci hlavních podskupin.
Protože se poloměr (vzdálenost mezi kladným jádrem a vnějšími zápornými elektrony) v hlavní podskupině zvětšuje, nekovové vlastnosti (schopnost přijímat elektrony během chemických přeměn) se zmenšují. Pokud jde o změnu kovových vlastností (darování elektronů jiným atomům), ta se zvýší.
Pomocí periodického systému můžete porovnávat vlastnosti různých zástupců stejné hlavní podskupiny. V době, kdy Mendělejev vytvořil periodický systém, ještě neexistovaly žádné informace o struktuře hmoty. Překvapivý je fakt, že poté, co teorie o struktuře atomu vznikla, studovala na pedagogických školách a specializovaných chemických univerzitách a v současnosti, potvrdila Mendělejevovu hypotézu a nevyvrátila jeho domněnky o uspořádání atomů uvnitř tabulky.
Elektronegativita vhlavní podskupiny se snižují ke dnu, to znamená, že čím níže se prvek ve skupině nachází, tím menší bude jeho schopnost připojovat atomy.
Změna vlastností atomů ve vedlejších podskupinách
Vzhledem k tomu, že Mendělejevův systém je periodický, dochází ke změně vlastností v takových podskupinách v opačném pořadí. Takové podskupiny zahrnují prvky počínaje obdobím 4 (zástupci rodin daf). Ke dnu v těchto podskupinách klesají kovové vlastnosti, ale počet vnějších elektronů je stejný pro všechny zástupce jedné podskupiny.
Funkce struktury období v PS
Každé nové období, s výjimkou prvního, v tabulce ruského chemika začíná aktivním alkalickým kovem. Další jsou amfoterní kovy, které vykazují dvojí vlastnosti při chemických přeměnách. Dále existuje několik prvků s nekovovými vlastnostmi. Období končí inertním plynem (nekovovým, praktickým, nevykazujícím chemickou aktivitu).
Vzhledem k tomu, že systém je periodický, dochází ke změně aktivity v obdobích. Zleva doprava se sníží redukční aktivita (kovové vlastnosti), zvýší se oxidační aktivita (nekovové vlastnosti). Nejjasnější kovy v tomto období jsou tedy vlevo a nekovy vpravo.
Ve velkých obdobích sestávajících ze dvou řad (4-7) se objevuje i periodický charakter, ale vzhledem k přítomnosti zástupců rodiny d nebo f je v řadě mnohem více kovových prvků.
Názvy hlavních podskupin
Část skupin prvků přítomných v periodické tabulce obdržela svá vlastní jména. Zástupci první skupiny A podskupiny se nazývají alkalické kovy. Kovy za tento název vděčí své aktivitě s vodou, která vede k tvorbě žíravých alkálií.
Druhá podskupina skupiny A je považována za kovy alkalických zemin. Při interakci s vodou tvoří takové kovy oxidy, kdysi se jim říkalo zeminy. Právě od té doby bylo podobné jméno přiděleno zástupcům této podskupiny.
Nekovy podskupiny kyslíku se nazývají chalkogeny a zástupci skupiny 7A se nazývají halogeny. 8 Podskupina se nazývá inertní plyny kvůli její minimální chemické aktivitě.
PS ve školním kurzu
Pro školáky se většinou nabízí varianta periodické tabulky, ve které jsou kromě skupin, podskupin, period uvedeny i vzorce vyšších těkavých sloučenin a vyšších oxidů. Takový trik umožňuje studentům rozvíjet dovednosti při sestavování vyšších oxidů. Stačí místo prvku dosadit znaménko zástupce podskupiny a získáte hotový nejvyšší oxid.
Pokud se pozorně podíváte na obecný vzhled těkavých sloučenin vodíku, uvidíte, že jsou charakteristické pouze pro nekovy. Ve skupinách 1-3 jsou čárky, protože kovy jsou typickými zástupci těchto skupin.
V některých školních učebnicích chemie navíc každý znak označuje rozložení elektronů podélenergetické hladiny. Tato informace v době Mendělejevova působení neexistovala, podobná vědecká fakta se objevila mnohem později.
Můžete také vidět vzorec externí elektronické úrovně, podle kterého lze snadno uhodnout, do které rodiny tento prvek patří. Takové tipy jsou při zkouškách nepřijatelné, proto absolventům 9. a 11. ročníku, kteří se rozhodnou prokázat své chemické znalosti na OGE nebo Jednotné státní zkoušce, jsou poskytovány klasické černobílé verze periodických tabulek, které neobsahují další informace o struktura atomu, vzorce vyšších oxidů, složení těkavých sloučenin vodíku.
Takové rozhodnutí je celkem logické a pochopitelné, protože pro ty školáky, kteří se rozhodli jít ve stopách Mendělejeva a Lomonosova, nebude těžké používat klasickou verzi systému, prostě nepotřebují výzvy.
Právě periodický zákon a systém D. I. Mendělejeva sehrály nejdůležitější roli v dalším vývoji atomové a molekulární teorie. Po vytvoření systému se vědci začali více věnovat studiu složení prvku. Tabulka pomohla objasnit některé informace o jednoduchých látkách a také o povaze a vlastnostech prvků, které tvoří.
Sám Mendělejev předpokládal, že brzy budou objeveny nové prvky, a zajistil postavení kovů v periodickém systému. To bylo poté, co se objevila druhá, že začala nová éra v chemii. Kromě toho došlo k vážnému zahájení formování mnoha příbuzných věd, které souvisejí se strukturou atomu atransformace prvků.
