История возникновения таблицы Менделеева. Часть 1

Пт, 08/09/2013 - 22:46

Известно, что Н. Бор объяснил переход от одних элементов к другим либо возникновением нового электронного слоя, либо включением добавляемого электрона в уже имеющийся внешний слой в зависимости от размещения элементов в Периодической таблице. В связи с этим показательным стало преображение таблицы Д.И. Менделеева в форму, предложенную Вернером в 1905 г. Существенным недостатком обычного варианта Периодической системы тех лет являлось то обстоятельство, что в нем не была выявлена связь между типическими элементами каждой группы и членами ее левой и правой группы. Так, из системы вытекало, что, например, в V группе сурьма является аналогом мышьяка, ниобий — аналогом ванадия и фосфор — аналогом азота. Оставалось неясным, в каком отношении к фосфору стоят ванадий и мышьяк. При решении этого вопроса долгое время руководствовались теми отдельными свойствами элементов, которые наиболее бросались в глаза. Так, применительно к V группе исходили из водородных соединений типа ЭН3 и у фосфора, и у мышьяка при отсутствии подобного соединения у ванадия. На этом основании подгруппу мышьяка рассматривали как «главную» подгруппу V группы, являющуюся непосредственным продолжением ее типических элементов. Напротив, подгруппу ванадия рассматривали как «побочную», совершенно оторванную от фосфора и азота. В результате этого становилось ничем не оправданным само помещение элементов подгруппы ванадия в V группу. Так как то же самое имело место в других группах, многим представлялось возможным узаконить создавшееся положение путем соответствующей перестройки самой Периодической системы. Эта форма Вернера, с различными усовершенствованиями, часто применяется и по сей день как «развернутая».(рис. 6)

Но возвратимся к Бору. После выявления электронных структур различных атомов и их определяющего влияния на свойства элементов стало ясным, что именно эти структуры являются тем действительно решающим признаком, который должен лечь в основу всякой химической систематики. Это нашло свое выражение в принятой Бором форме Периодической системы, основанной на аналогичности электронных структур нейтральных атомов. (рис. 7). Как видно из самой системы (соединительные линии), деление на «главные» и «побочные» подгруппы в ней полностью сохранено. В схеме в рамках помещены элементы, в атомах которых происходит дополнение внутренних электронных слоев: второго (в простых рамках), третьего (двойные рамки) снаружи. Таким образом, под стихийно сложившимися на тот момент представлениями была как будто подведена и теоретическая база.
Однако подход Бора к трактовке Периодической системы элементов оказалась весьма односторонним.

В 1913 г. стало ясно, что истинной основой периодического закона являются не атомные веса элементов, а положительные заряды ядер атомов. Эта формулировка Г. Мозли утрясла ряд неувязок в размещении некоторых элементов. Одновременно был уточнен и чрезвычайно важный вопрос о числе еще неоткрытых элементов.

Действительно, структура нейтральных атомов как таковых может иметь определяющее значение лишь для свойств простых веществ и тех реакций, которые протекают с их участием. Наоборот, для свойств всех сложных веществ и реакций между ними определяющими являются структуры соответствующих атомов в тех валентных состояниях, которые отвечают рассматриваемым соединениям. Отсюда следует, что достаточно углубленная трактовка Периодической системы элементов Д.И. Менделеева возможна лишь при учете структурных особенностей атомов не только в нейтральном их состоянии, но и при всех характерных для них валентностей.

Учитывая вышеизложенное, рассмотрим еще один вариант дальнейшего развития Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, которая стала развитием варианта таблицы по Бору. Эта форма системы основана на электронных аналогах. И для понимания того, о чем пойдет речь, немного углубимся в теорию.

Химические свойства элементов зависят не только от заряда ядра, количества электронов на внешних электронных оболочках и радиусов самих атомов, но и от структуры электронных оболочек. Важнейшую роль для появления тех или иных химических свойств играет при этом самая внешняя. Уже несравненно менее резко выражена зависимость свойств атомов и ионов от второго снаружи слоя, причем влияние структуры последнего сказывается тем слабее, чем больше электронов в самом внешнем (и меньше их во втором). Значение структуры еще глубже лежащих электронных слоев сводится почти к нулю. Так, например, Mg, Ca и Zn при валентности, равной нулю (в виде нейтральных атомов), имеют во внешней оболочке по два электрона. Следовательно, атомы Ca и Zn с равным правом могут считаться аналогами атома Mg.

Иначе обстоит дело для двухвалентного состояния, когда Mg и Ca содержат во внешней оболочке по восемь электронов, а Zn — 18. Здесь уже аналогом Mg является только Ca, а не Zn. То же самое имеет место и для Na, K и Cu. Разница заключается лишь в том, что благодаря наличию во внешней оболочке их нейтральных атомов только одного электрона влияние структуры второго слоя сказывается здесь так резко, как ни в одном другом месте Периодической таблицы. Поэтому из всех атомных аналогов наименьшее сходство наблюдается именно у Na и Cu.

Последовательно проводя подобное сопоставление для элементов при их различных валентных состояниях, нашим соотечественником Б.В. Некрасовым в 1935 г. было установлено, что в группах Периодической системы могут иметь место два различных случая аналогии, которые отображены в разработанной им же еще одной модификации Периодической таблицы элементов. Сплошными линиями на ней соединены полные аналоги, простыми пунктирными линиями — элементы, аналогичные при всех степенях окисления, кроме характеристичной, пунктиром — элементы, являющиеся аналогами только при характеристичной валентности (степени окисления).

Другие материалы рубрики


  • Впервые поливинилхлорид был получен в лабораторных условиях в 1835 году французским горным инженером-химиком Анри Виктором Реньо. Реньо, получивший раствор винилхлорида, случайно обнаружил, что со временем в нем образовался белый порошок. Ученый провел с порошком различные опыты, но не получил интересных результатов (ведь ПВХ очень инертен, за что его сейчас и ценят), и пионер полимерного синтеза утратил интерес к случайно открытому им веществу. Спустя почти полвека, в 1878 г., продукт полимеризации винилхлорида впервые был исследован более подробно, но лишь в 1913 году немецкий ученый Фриц Клатте получил первый патент на производство ПВХ. Клатте и считается основоположником промышленного производства ПВХ. Предполагалось использовать трудновоспламеняемый поливинилхлорид вместо вошедшего тогда в моду (одного из первых) тоннажного полимера — целлулоида. Из-за войны начавшееся было производство ПВХ было приостановлено.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Белое и пушистое всегда воспринимается как что-то хорошее. Если оно еще и полезное, интерес к нему возрастает. И еще интереснее, когда вещество состоит из особо мелких частиц, свойства которых непохожи на свойства таких же частиц, но больших. Этим и определяется незатухающий интерес к сравнительно новому виду порошков — нанодисперсным кремнийоксидам — нанокремнеземам.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ПЭТ — тара. Пластиковые бутылки. Этот предмет настолько прочно вошел в наш обиход, что без него невозможно представить нашу жизнь. Ведь массовое распространение пластиковая бутылка на постсоветском пространстве приобрела не так давно. Когда бутылка была еще сравнительным дефицитом — она встречалась только как тара для напитков или бытовой химии. Пластиковая бутылка была диковинкой.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Плавленым сырком традиционно называют у нас плавленый сыр. Уменьшительно-ласкательный суффикс словно подчеркивает, что он младший брат обычного твердого сыра. Так ли это и чем он похож на сыр обычный, чем от него отличается и что такое плавленый сыр вообще? Как он изменился в последние годы и все ли плавленые сыры стоит называть сырами? Какие странные компоненты в них можно найти и как выбрать «правильный» плавленый сырок?
    Полка с плавлеными сырами в хорошем магазине выглядит так, будто на ней выставлены не продукты, а игрушки. Этикетки всегда яркие, цепляющие глаз. А формы?! Пожалуй, нет другого продукта, который бы выпускался в столь разных упаковках.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Остановимся чуть детальнее на последнем определении понятия «химический элемент». Периодические попытки дать более полное (или правильное) определение понятия «элемент» вновь привели к тому, что толкование этого определения произведено через то, что растолковывается. Еще раз обратимся к формулировке: «Химический элемент – тип атомов, имеющих …. элемента». Это равносильно следующему: «человек – живое существо, обладающее свойствами человека». Безусловно, это неправильно. Кроме того, если есть тип атомов, что тогда может подразумеваться под видом атомов? А такое смешение понятий имеет место быть. Согласитесь, различие должно существовать, но путаница в точной науке недопустима...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • В независимости от половой принадлежности, места жительства и социального статуса, причиной смерти подавляющего числа людей после окончания периода активного роста становятся, как правило, одни и те же болезни. По данным ВОЗ, это сердечно-сосудистые болезни (инсульты, инфаркты), онкологические и связанные с нарушением и ослаблением иммунитета. И хотя причины естественного ухода из жизни у всех людей одинаковы, величина жизненного пути у каждого из нас может существенно отличаться, очень сильно завися от внутренних факторов, порождаемых факторами внешними.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Алмаз (англ. diamond; нім. diamant) — минерал класса самородных неметаллов, ценился во все времена и у всех народов. Каждая из древних цивилизаций награждала его своим именем. Греки называли его «адамас» или «адамантос» (непобедимый); римляне — «диамонд»; арабы — «алмас» (наитвердейший); древние евреи — «шамир»; индусы — «фарий». Английское название diamond происходит от латинского слова adamantem и его распространенной формы adiamentem. В русском языке арабское название «алмаз» было окончательно утверждено Афанасием Никитиным («Хождение за три моря», 1466-1472 г.г.). В украинском языке закрепилось древнеримско-греческое имя камня — «адамант», упоминаемое еще в 1705 г. в лекции «Про камені та геми» Прокоповича Феофана.
    Впервые алмазы были обнаружены в россыпях в Индии еще до нашей эры (5000 лет назад) и разрабатывались на протяжении многих веков. Легендарные копи Голконды дали миру почти все известные с древнейших времен алмазы, такие как «Кохинур», «Шах», «Орлов» и другие. К XVIII веку индийские копи истощились, однако вскоре новые месторождения были обнаружены на всех континентах, давая пищу все новым легендам и фактам.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6


  • Чтобы понять, чем замечательны нановолокна, разберемся сначала с обычными углеродными нитями. Все углеродные волокна можно разделить на несколько типов в зависимости от того, как и из чего они сделаны (рис. 1). (Впрочем, сейчас более принято их классифицировать по механическим свойствам.)
    Самый очевидный способ производства — обугливание натура

    льного или синтетического текстильного волокна без доступа воздуха. Так можно обработать лен, хлопок и нейлон, однако в практику вошли углеродные волокна на основе вискозы и полиакрилонитрила (ПАН). ПАНволокна — абсолютные лидеры, их доля в мировом производстве составляет 80%. Их толщина, естественно, примерно равна толщине исходного текстильного волокна (около 35 мкм), а свойства зависят в первую очередь от параметров обугливания, которое происходит в несколько этапов и завершается отжигом в вакууме или атмосфере инертного газа при 2000-30000С.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Один из главных претендентов на «мировое господство», который наверняка вскоре потеснит полиолефины в потреблении — поликарбонат (ПК). Этот «юноша» полимерной отрасли появился недавно (в конце 20 века). Но претендует ни много ни мало на роль… заменителя оконного, авто- и прочего стекла! Данная ниша в середине прошлого века вроде бы нашла своего героя — полиметилметакрилат.
    Но не все так просто. ПММА, ПА и другие полиакрилаты (посложнее и подороже) обнаружили «маленький, но ужасный» недостаток: они очень быстро царапались и мутнели в нормальных условиях. На волне ажиотажа по замене оконного стекла на ПММА было поставлено немало плексигласовых окон, автовставок и приборных крышек. Ну и где они сейчас? В лучшем случае доживают свое в зданиях «времен Брежнева и позднего СССР» — исцарапанные, изборожденные «трещинами серебра» ...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4