ЧАСТЬ И
ОБЩАЯ ХИМИЯ
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Первые попытки классификации химических
элементов
Семейства
химических элементов
В
мере роста числа известных химических элементов ученые пытались выделить из
их числа природные семьи с подобными свойствами. Калий, например, за
многим свойствам напоминает натрий. Обе простые вещества - это легкоплавкие
серебристо-белые металлы, такие мягкие, что их можно резать ножом. Они имеют высокую
химическую активность - взаимодействуют с кислородом воздуха и другими неметаллами -
хлором, серой, а также с водой и кислотами (часто со взрывом). В соединениях
Калий и Натрий одновалентні. их основные оксиды при взаимодействии с водой они
образуют щелочи - гидроксиды Натрия и Калия. Литий Li, Рубидий Rb, Цезий
Cs и Франций Fr по своим свойствам похожие на Натрий
и Калий. Все эти металлы называют щелочными, потому что им соответствуют щелочи состав ROH, где R - любой из щелочных металлов.
Кальций
Са, Стронций Sr и Барий Ва во многом подобные щелочных металлов, однако в
соединениях двовалентні. их называют лужноземельними металлами, потому что их
оксиды раньше называли землями.
Среди
неметаллов также есть группы элементов, сходны по свойствам. Хлор при взаимодействии
с металлами образует соли соляной кислоты - хлориды. Подобно хлора с металлами
реагируют фтор, бром и йод. Химические элементы, которые образуют эти простые вещества
(Фтор F, Хлор
СИ, Бром Вг и Йод И), также объединяют в семейство галогенов.
Галогены
- это наиболее активные неметаллы. Они легко вступают в реакции с металлами и
щелочами, но не реагируют с кислородом. В соединениях с Гідрогеном и металлами галогены
одновалентные, а водные растворы галогеноводородов являются кислотами.
Химические
элементы Кислород, Сульфур, Селен и Теллур объединяют в семейство халькогенам.
Простые вещества халькогени - неметаллы и взаимодействуют с металлами с образованием
солей. Химические элементы халькогени в соединениях с Гідрогеном двухвалентные, а в
соединениях с Оксигеном могут быть четырех - и шестивалентними. А элементы пятой
группы (Азот N, Фосфор
Р, Мышьяк As и т.п.)
называют пніктогенами.
Еще
одну семью образуют элементы восьмой группы: Гелий Не, Неон Ne, Аргон Аг,
Криптон Кг, Ксенон Хе, Радон Rn. их называют инертными или благородными газами. Простые
вещества, которые они образуют, состоят из одноатомных молекул. Все они в
обычных условиях являются газами, которые в небольших количествах содержатся в воздухе.
До недавнего времени ученые считали, что инертные газы вообще не образуют химических соединений,
о чем свидетельствует их название. Однако за последние несколько десятков лет ученым
удалось получить много соединений Криптона, Ксенона и Радона (в основном это оксиды
и фториды).
Триады
Деберейнера
Иоганн
Деберейнер - первый ученый, которому удалось установить некоторые закономерности в
свойствах химических элементов и их соединений. Проанализировав известные на тот
время химические элементы на основании их свойств и характерных признаков, он
указал на наличие семейств элементов, которые содержали в то время по три элемента
(триады). Первой триадой в 1817 году были щелочноземельные металлические элементы
Кальций, Стронций и Барий. Через 12 лет Деберейнер установил еще две триады:
щелочных металлических элементов (Литий, Натрий и Калий) и халькогенам (Сульфур,
Селен и Теллур). Также ученый заметил, что в рамках этих триад относительная атомная
масса среднего элемента примерно равен среднему арифметическому масс
первого и третьего. Позже было установлено, что характер классификации
элементов значительно сложнее, но закон триад Деберейнера подготовил основу для
систематизации элементов.
Октавы
Ньюлендса
В
в 1864 году Джон Ньюлендс впервые расположил известные в то время химические элементы по
увеличением их относительных атомных масс. Он отметил, что в этом ряду
наблюдается периодическое появление химически подобных элементов. Пронумерувавши
элементы в этом ряду (элементы, которые имели одинаковые массы, имели одинаковый
номер) и сравнив номера со свойствами элементов, он сделал вывод, что
каждый восьмой элемент является подобным по свойствам к первому элементу. Так
же, как в музыке восьмая нота в октаве подобна первой. Свое открытие
ученый назвал «законом октав»: номера подобных элементов отличаются на семь или
на число, кратное семи.
Таким
образом, Ньюлендс впервые выдвинул предположение о периодичности изменений свойств
элементов. Однако, даже предложив ввода порядкового номера элемента,
Ньюлендс не смог выявить физический смысл в своем открытии. Впрочем, на самом деле
открытие Ньюлендса на то время было одной из многих попыток классификации
химических элементов и поэтому не привлекло к себе особого внимания.
Таблица
Лотара Мейера
В
в 1864 году свою первую таблицу опубликовал немецкий химик Лотар Мейер. В нее входило
43 элементы из 63 известных в то время. Он расположил элементы по возрастанию
отношение молярной массы вещества, которая образует элемент, до молярного объема.
Относительно этого он наблюдал периодическую смену, и такое расположение соответствовало
валентностям элементов и увеличению их относительных атомных масс. Но работа
Мейера не имела систематического характера и не имела характера закона. В отличие
от Менделеева, Лотар Мейер даже не подозревал, что для некоторых элементов атомные
массы установлены неверно, что вносило определенные ошибки в его открытия и не давало
общего понимания классификации химических элементов.