1.4. О форме таблицы д. И. Менделеева

Периодическая система или таблица, являющаяся графической формой изображения периодического закона, впервые была представлена Д. И. Менделеевым в 1869 г. Первоначально (1870 г.) автор называл таблицу естественной, а с 1871 г. – периодической. Напомним здесь и формулировку периодического закона, данную Д. И. Менделеевым: «Свой-ства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, находятся в периодической зависимости от их атомного веса».

В первоначальном варианте таблица содержала шесть вертикальных групп элементов, которые в дальнейшем образуют периоды. По горизонтали намечались ещё не полные ряды – прообразы будущих подгрупп (как будет сказано ниже, теперь их положено называть группами). На момент представления Д. И. Менделеевым первого варианта таблицы было известно 64 элемента; к ним следует добавить ещё три предсказанных творцом периодического закона и впоследствии открытых элемента, убедительно продемонстрировавших универсальность этой закономерности. Сам Д. И. Менделеев, осознавая несовершенство первого варианта таблицы, в последующие годы неоднократно вносил изменения в её структуру.

После революционных открытий в физике на рубеже XIX – XX вв. открытия благородных газов была объяснена периодическая повторяемость свойств атомов с увеличением числа электронов. Примерно тогда же в менделеевской формулировке периодического закона слова «атомный вес» были заменены словами «порядковый номер». Последний, как хорошо известно, равен числу протонов в ядре и соответственно числу электронов в электронейтральном атоме. При заполнении электронных слоёв (уровней) и электронных оболочек (подуровней) в зависимости от номера периода, равного числу электронных слоев, свойства атомов повторяются через определённое число порядковых номеров: 2, 8, 18, 32 и т.д. Это и позволяет располагать элементы в таблице Д. И. Менделеева по-разному, выделяя соответственно 8, 18 или 32 группы.

Короткопериодная форма таблицы, содержащая восемь групп, до сих пор находится в большинстве российских справочных и учебных пособий, включая школьные учебники, хотя она официально отменена ИЮПАК в 1989 г. ИЮПАК (IUPAC) – Международный союз чистой (теоретической) и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry) – организация, которая призвана координировать исследования, требующие международного согласования и стандартизации, утверждает (рекомендует) номенклатурные правила и химическую терминологию, в том числе названия элементов. Россия (а ранее СССР) являющаяся полноправным членом ИЮПАК, в принципе должна выполнять решения и рекомендации этой организации. В короткопериодной форме таблицы было восемь групп (иногда к ним добавлялась нулевая группа), обозначаемых римскими цифрами, подгруппы (иногда и ряды) и периоды. В современной зарубежной учебной литературе короткая форма таблицы отсутствует, нет её и в Интернете, используется только длинная (длиннопериодная) форма. Именно длинная форма таблицы Д. И. Менделеева рекомендована ИЮПАК в том же 1989 г. Она состоит из 18 групп, обозначаемых арабскими цифрами, и не содержит подгрупп и рядов.

Возможна и сверхдлинная форма таблицы Д. И. Менделеева, содер-жащая 32 группы элементов. Основное её отличие от обсуждаемой длиннопериодной формы заключается в наличии 14 дополнительных групп элементов, каждая из которых содержит только два элемента (лантаноид и актиноид). Именно по этой причине маловероятно, что такая форма таблицы будет официально принята в ближайшем будущем.

Из 118 известных сейчас элементов в длиннопериодной форме таблицы 90 из них занимают оправданное положение с точки зрения электронного строения, тогда как в короткопериодной таблице – только 44. Такое различие связано с тем, что четыре декады d-элементов стали полноправными членами своих новых десяти групп и фактически перестали быть «переходными» или «вставными». С официальным принятием длиннопериодной формы таблицы Д. И. Менделеева стали из-лишними такие термины: типические элементы, подгруппа (главная и побочная), триада, ряды, семейства железа и платиновых металлов. В этой форме таблицы все элементы одной группы (кроме Н и Не, которые всегда будут стоять особняком) имеют две одинаковые внешние, определяющие валентность и степень окисления s-, p- или s-, d-электронные орбитали. Лантаноиды и актиноиды остались в третьей группе, поскольку на их внешних орбиталях находятся 3 электрона.

Исчезает серьёзное противоречие короткой формы таблицы – попадание в одну группу элементов, резко отличающихся по химическим и физическим свойствам: Cu, Ag, Au и щелочные металлы; Zn, Cd, Hg и щёлочноземельные металлы; S, Se, Te и Cr, Mo, W; галогены и Mn, Tc, Re.

Исчезает и наиболее серьёзное противоречие короткой формы таблицы – VΙΙΙ группа с её «семейством» железа и «семейством» платиновых металлов. Исторически эти триады были втиснуты в последнюю (VΙΙΙ) группу вынужденно из-за нехватки места в предыдущих семи группах, хотя ясно, что при любой форме таблицы последняя группа должна быть предназначена только благородным газам. С принятием длиннопериодной формы таблицы понятия «семейство железа» и «семейство платиновых металлов» должны исчезнуть или принять соответствующее новое содержание.