книги из ГПНТБ / Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева

Когда

гениальные

предсказания Д.И.Менделеева подтвер ­

дились

и

периодический

закон

получил всеобщее

признание, ь

ряде стран (Франция, Англия, Германия) были предприняты

попытки

оспорить

первенство

Д.И.Менделеева

и

приписать

о т - '

крытие

периодического

з а к о н а

одному из своих учёных.

Периодический закон и периодическая система элементов,

хотя

и

созданы в то время, когда атом считался неделимый,

являются фундаментальным обобщением. В простом

законе

в ы ­

ражено

огромное

разнообразие

сложнейших

природных

з а к о н о ­

мерностей .

Все

последунцее р а з в и т и е

науки:

и

открытие

40

новых

элементов,

и определение их

с в о й с т в

и с в о й с т в

образуемых

ими соединений, и открытие радиоактивности, изотопии,

слож­

ной

структуры атома,

искусственной

радиоактивности

и мно­

гие другие - лишь укрепило

периодический

з а к о н ,

раскрыло

ноные его стороны, раснирило и углубило е г о содержание.

Периодический

закон

п ж ал

Нильс

Б о р , -

это

"путеводная

з в е з д а

для

исследователей

в

области

химии,

физики,

минера­

л о г и и ,

т е х н и к и " .

Периодический

закон -

это

один

из

общих

законов

природы,

которые постоянно

обогащают нау.цу.

В этом

е г о

огромное

общенаучное

значение .

Периодический

закон

имеет

и

(]млософское

значение .

По словам

Энгельса, "Менделеев, применив

бессознательно

г е ­

гелевский закон о .переходе количества в

к а ч е с т в о ,

с о в е р ­

шил

научныг

подвиг"

И действительно,

трудно

назвать

другой - закон природы,

который г>олее

определённо

указывал

-

166

-

*

бы, к а к

-количественные

изменения

( р о с т )

приводят

к

к а ч е с т в е н ­

ный изменениям - появление

н о ш х

с в о й с т в у

элементов

и

их

с о -

елин - ний .

В периодическом законе нашли

яркое

выражение

взаимосвязь

и взаимообусловленность

язлений .

Все

элементы

с в я з а н ы ,

как

звенья

единой цепл .

Каядый

элемент

можно

изучать

только

в

связи

G прочими, в с я

перкодкчзску-. систему

мокко

охватить

только

,ч с л е т е свойств

каждого э л е м е н т а . С; та

черта лучше

в с е г о

х а р а к т е р и з у е т с я

"звёздноетью"

периодической

системы.

" З в ё э д н о с т ь " периодической

системы проявляется

в

том,

что

каждый

элемент выступает в

о круг ен и и четырех

главных

с о с е ­

дей

сверху

и

снизу (по

п о д г р у п п е ) , с п р а в а н

а ; е в а

(по

перио ­

ду)

и четырёх

второстепенных,

расположенных

по диагоналям

от

н е г е .

Свойства элементов

являются средними

арифмзтически-

т

из

е з о й с т в его

главных

соседей

и почти

средними

из

свойств втор ост епенкых,

т . е . определяются

его

м е ­

стом

в

с и с т е м е ,

е г о

окружением!

3 т о ценное

качество

системы

дало возможность Д.И.Менделееву

предсказать

с в о й с т в а

пустовавших

к л е т о к ,

т . е .

неизвестных в

то время элементов и исправить

атомные веса

некоторых

э л е м е н ­

те а.

" З в ё з д и о с т ь " Менделеевской

системы, - пишет Л. Е . фарсман, -

ведущее .направление для установления законов

изоиорФизма

(однотипности

кристаллических

форм), геохимического

р а с п р е ­

д е л е н и я , технических

процессов,

поисков

аналогов

В з а а и о с з я зь

мезду

э л е м с а о д к

одного

я

того

к е

периода

зажгэчазтся

з

т о м , что

от-: имеют

о д г а а к о з о е ЧИСЛО

з л е к т р о н -

вых

слоёз

( р а в н о з нл \геру

п а р я о д а ) ,

а гс

ЕТЭМПНЗ кассы

при

п е р е х о д е

от

ярздудуасго

элзмента

к лооледутоз-'у

по

дерзеду

изменяется малкхс равно^грпит/Ц ска -са:!-'.

Взалкосзясз

м е д у

гдо;,:ег ~а:к

сддс;<

л

тс Г: г-э подгруппы

з а ­

ключается

в

тс;.:,

что

ок:: : :!/2:?т след;-;е

олеу.тр'>;:-:::"£

кэнфдгу -

раааи

ax

а то:.» в

ярд

в е р т о о д г р & п с

в з с

з о з р ~ с т г : : . : ц к х

сзачка х

в атогших

ьяссьх

прв

переходе

ос

г.р:-:нсго з.~з:..з::та

подгруп ­

пы .. раопаголзчнаАг н::.зе. Cawos

гдад"о о

-

зте

л г а о д о с в я з ь

едйэачкего

(элемента )

и

ц-злого

(с;;стс>дО

осра'гзза

Д . К. Мен­

делееву м.

Од

выразил

своей

СПСГСУО?; ст;.ое:-:;:о

а т з д а

дабого

элекента :

каддий

элемент

зычя.-;:зт

строение

езоай

э л е к т р о н ­

ной

оболочка

'и

своего

ядра

СВОЕМ

.vac ТО И

З

системе .

Периодическая система логя-чеокй"ЕЫводйгся" >;з

учения

о строении а т о и

и находится

со

строением

атоиз л г е о г о

э л е ­

мента

в диалектической

с в я з и ,

как

цшгое

с

его- ч а е г ь и .

Это

объясняется

т е п ,

что

э л з к т р с

-

оболочка

каждого

п о с л е ­

дующего аделгоь"..: органически включает в

себ я

эдедтреннуэ

к о н ­

фигурации предыдущего, а ядро каздого

последующего

элемен ­

та

-

адеркий,

точнее

протонный,

с о с т а в предыдущего.

Д.И..Менделеев

по

э т о м у

поводу

писал.'

"Утверждение закона возможно только при помещя.вывода из

него

следствий ,

б е з

него

невозможных1 я

н е о н й д а е ш х ,

и о п р а в ­

дания

тех

елчлдствий

в

опыта ой

проверке .

П о э т с ^ у - т о , у в и д ев пгркодичеокий.-закон, я.,со своей стороны

(1869 - IE7I) , вывел из

него

такие

л о г и ч е с к и е - с л е д с т в и я ,

которые

могли показать, зерен

ок

кли кет

« ... ,

Бе з такого способа

испытания

не

ио;:ет

утвердиться

НК^ОДИИ закон природ:/. Ек

Шанкуртуа, которому французы псепксываит право i:a открытие

периодического закона, ни Нг.влэндс, которого выставляют

а н ­

гличане , ни 2 . 1&йер,

которого

цитировали

иные,

клх о с н о в а т е ­

л е "

периодического

закона ,

не

рисковали

предугадывать

с а о и с т в а

некоторых

элементов,

изменять "принятые вес а атомов"

и в о о б ­

ще.считать периодический закон новым, строго поставленным

законом природы, могущим

охватывать

ещё д о с е л е

необобщён­

ны г

факты,как это

сделано, мной

с самого

начала"

]'i

\ .

Установлением периодического закона и созданием периоди ­

ческой системы

элементов

Д.И.Менделеев вывел учение об

а т о ­

ме и ученее об элементе на высшув ступень развития , слив их

воедино .

'

.

•

Развивая

лоыояоеовечое

представление

об

элементе, Менделе­

ев

пишет:

"Под

именем

элементов

дел и но подразумевать

те

ма ­

териальные

составные

части

простых и слоайих

т е л .

которые

предают им

известную

совокупность' физических

и

химических

с в о й с т в .

& л и

простому

телу

соответствуют понятия

о

частице

(корпускуле ,

молекуле),

то

элемент/

о т в е ч а е т

понятие

об

атоме".'

Поли бы.не был известен

периодически!:

з а к о л ,

било

бы

н е -

ВУЗМОЙНО

установление

строения атойов элементов, т . е .

перио ­

дический

закон

позволил

разобраться

а строении

атома .

Ijo.

с ы д о п и я

о

отрселик

атомов,

несмотря

на

их

огромное

значение д л я

науки, не

изменяют

периодического

в а к о н а .

Периодический

закон

л а ё т возможность предсказывать

я

вачнеь-

лять

такие свойства

элементов в

их

соединений,

которые

пока

не могут быть рассчитаны теоретически

на основе данных

об

электронном отроении атомов и молекул.

Переход от одного периода к другому, связанный о формиро­

ванием нового

электронного с л о я , - э т о

повторение в

процеосе

р а з в и т и я пройденных

ступеней

на

новой,

внсвей

о с н о в е . .

Изучая периодическую

систему

элементов,

мы у б е в д а е е т я

в

том, что она содержит яркие-примеры

закона единства

я

б о р ь ­

бы

противоположностей,

составляющего ядро

д и а л е к т и к е :

периоды объединяют

противоположные

по

с в о й с т в е н элементы,

д а

и

элементы,в

зависимости

от

условий, могут

реагировать

р а з »

личным образом . Так, например,

с е р а

может

быть

к а к о к и с л и т е ­

л е м ,

так и в о с с т а н о в и т е л е м ,

мышьяк

по

одним

свойствам

похож

на металлы, а по другим - на неметаллы и т . д .

Познаваемость мира

и е г о

эакономервостей - одяа s's

с у а д с т *

венных черт марксистского философского

материализма

-

вод»

твержзается периодическим законом и системой»

Созданием

с и с т е ш

элементов

Д .й.Менделеев

п о к а з а л ,

что

к а ­

жущееся разнообразие

природа

подчинено

единому

плану

р а з в и т и я .

Опираясь на

периодическую

с и с т е м у ,

учёные

не только

в с ё

глубже познают, как

устроен мир

и вещество)

она

ахтивно

п е р е ­

делывают мир, создают новые вещества с

любыми

желаемыми с в о й ­

ствами и новые

элементы, отсутствующие

в

таблкцег

"

Господбтво

над

природой, проявляющее с е б я

в- практяке

ч е -

л о а е ч е с т в а , е с т ь

р е з у л ь т а т объективно

верного

отражения

-

-

171 -

ЛИТЕРАТУРА

1.

Н.А.Умов,

С о ч . ,

т.1»,

1916, с т р . З ч . '

2.

Д . И,Менделеев . С о ч . ,

Т.Х1У,

с т р . 8 0 5 .

3 . . Д . И . Менделеев, Периодически}}

закон, Изд-во

АН СССР,М. ,1958.

4.

Н.Л.Глинка. Обшая х и п я .

Изд-во

"Химия", 1966.

5.

Б.Н.Чичерин, Система

химических

элементов . Ж?ФХО, 1688.

6.

Д.Андерсон". Открытие

электрона .

А т о ш з д а т ,

1968.

7.

Н.П.Агафошйя. Избранные главы общей химии.Учпедгиз, 1959.

0.

К.А.Мухин.

Введение в

ядерную

физику.

А т о и и з д а т . Ы . , 1 9 6 5 .

9.

Н.А.Фигуровский. Открытие

элементов и. происхождение

их

названия . Изд-^о

"Наука", 1970.

•

10.

Д.И.Менделеев. Основы

химки. Т.П,

19 ч 7 .

1 1 . О.А.Старосельокая-Никитина.. Эрнест

Резерфорд.

Изд-во

"На­

у к а " ,

М..

1967..

12Г Ю,-И.Корякин. Биография атома .

U.

,1961.

,13.

Б . В . Н е к р а с о в .

Основы

обшей химия,

т . 1 ,

изд - во

"Химия",

М . ,1965 .

^

'.;

14.

Э.В.Шпольский. Атомная физика,

т . 1 . Госиздательство

.физмахлит., if.,

1963.

15.

А.Н.Чечулин. Волновые

процессы.'

О п т и к а . в е р н а я

физика.

Госиздательство

т е х л п т . ,

I I . , 1 9 5 ч .

16.

"Курс

ХИМИЙ",

Ч . 1 , под р е д .

Г . А-.Дыитркева,

Г.П.Лучинского,

В.И.Семигаина.

Изд-во

"Высшая

школа",

П.,

1971,

Госиздательство ф и з м а т л а т . , й. ,- 1959.

••

-

172

19.

Ц . Х . Каралетьяна, С,й . Дракин .

Строение

вещества .

• "

й з д - ь о

"Высшая ш к о л а " , ' М , ,

1967,

20.

Р . Д р а г о . Физические

методы

в

неорганической

химии,

Изд-во

'"Мир", М.,

1967.

2 1 .

К.Дей, Д . Селбан . Теоретическая неорганьч-еокая химия.

Изд-во

"Химия", М.,

1969.

22.

А . Барнард . Теоретические

основы неорганической

химии.

' И з д - в о

"Мир", U . ,

1968.

'

23.

Г . Г р е й . Электроны

и

химическая

с в я з ь .

Изд-во

"Мир",

11.,

1967 .

2 4 . Ф.Коттон, Ди.Уилнкисон. Современная

неорганическая

химия,

. т . 1 ,

к з д - в о

" l & p " ,

П.,

1969.

25. К.А.Путилов,

В.А.Фабрикант.

Курс физики, т.Ш,

Физыатгяэ,

П.,

I960 .

26.

Я.К.Сирккн и М.Е.Дятккна. Химическая

с в я з ь и

отроение

молекул. Госхкмяздат, 19чб.

27. Е.Фичини, Н.Лаыброзо-Бадер,

Ж-К.Денеэе. Основы физичес ­

кой

химии. Изд-во

" t o p " ,

U , ,

1972.

2f,

О . К . Давтяи .

Квантовая химия,

Иэд-во

"Высшая

школа", М.,1962

-

173

-

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

,

........

§

I ,

Экспериментальные

д о к а з а т е л ь с т в а слоеной

структуры

атома

Ч

1. Открытие катодных лучей

4

2. Термоэлектронная эмиссия .

5

3.

Анодные

лучи

^

7

4.

Фотоэлектрический

э ф ф е к т ' . . . . . . . . . . . . . . .

7

5.

Рентгеновские лучи

8

6.

Явление

радиоактивности

9

7.

Исследование радиоактивного

излучения .

I I

$

2 .

Ранние модели атома

14

1.

Модель

Ля . Томе о на

14

2.

Планетарная модель атома Резерфорда . . .

15

3.

Недостатки теории

Резерфорда . . . . . . . . . .

19

§

3. Спектр атома водорода в других

атомов

элементов

>

2 1

§

ч>

Квантовая

модель

атома

водорода

24

1. Строение

атоиа

водорода по

Бору

27

2.

Значение

теории

Бора

. . . . . . . . . . . , : >

42

3.

Теория

Зоммерфельда

44

V 5.

Волновые

с в о й с т в а

электронов

46

Принцип неопределённости

49

§

6.

Волновое

уравнение Шредингера . . . . . . . . . . .

51

§

7.

Квантовые

числа

« . . .

58

1.

Главное квантовое число . . . . . . . . . . . . . . .

* 5 8

2.

Побочное

квантовое

число

. 7 . Y . Y . Y . . .

' 59

•

_

. - Г7ч -

3.

Магиитное

квантовое

число

62

4.

Атомные орбитапи

.

6ч

5.

Вид атомных

орбиталей

67*

6.

Пространственное распределение

атоинах

р-и

- орбиталей

69

7.,

Саинозре

квантовое

число

71

5 8,

Периодическая система элементов и периодический

закон Д . И . Менделеева

73

I ,

Работа Д.И.Менделеева

. . . . . . .

73

Развитие

периодического

закона

. ,

80

5

Лерньдччвский

закон и электронное

строение

атома

,

. .

. . . . . . . .

. . . . .

о . . . . .

87

1. Принцип запрета Паули

87

2 ,

Поотроение

электронных

оболочек

элементов . . .

93

§ ГО. Периоды , .

.108

§

I I , Группы

«

11ч

§

12,

Цгльтиплетная

структура

атомных термов

123

$

13. Периодичность

свойств

элементов

. . . . . . . . . 1 3 9

1.

Атомные

и

ионные радиусы

1чО

2.

Ковалентные радиусы

1'Ю

3.

Атомные

объёмы

1ч7

4 . Энергия

связи внешних электронов с атомом.

Энергия

ионизации

[ч9

5.

Сродство

к

электрону

. . . . . . 1 5 5

6.

Степень

окисления

элеиентов

. . . . . . . . . 1 5 7

• 7 ,

Значение

пэриодичзсксго

закона

Л.И.Мендел-е-

• '•'

ела

165

Литоратура

I7X

О г л а м е н и о

Г7Э