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

-

75

-

Сопровождавший

её

т е к с т

содержал важнейшие

момента

деталь*»

но

вскрытого

годом

позднее

содержания

период ячее ног о

з а к о н а ,

а именно:

I»

"Элементы,

расположенные

по

величине

их

атомного в е с а ,

п р е д с т а м я ю т

явственную периодичноеть

с в о й с т в " . . .

2 . "Величина атомного веса

определяет

х а р а к т е р

э л е м е н т а ,

как

величина

частицы

определяет

с в о й с т в а

сложного

т е л а

от

т о г о ,

например,

соединения

$

н

Те

,

С6

к

3

и т . н . при сходстве

представляют

и р а з л и ч з я

весьма

я с н ы е " .

3»

"Долзно

окадоть

открытия

ещё

многих

н е и з в е с т н ы х

п р о ­

стых

тел ,

например,

сходных

с

алюмкаием в

кремнием

э л е м е н ­

т о в ,

с паем

65-75".

4.

"Величина

атомного

в е с а

элемента

может быть

исправлен'

па,

зная

е г о а н а л о г и .

Так , пай

теллура

должен

быт*

не

12$, а

123-126".

5.' "Некоторые

аналоги

элементов

открываются

по

величине

в е с а

ЙХ атома"

[ 3 ,

с т р .

3 0 - 3 1 ,

210 ] .

В

1870

году Д.И.Менделеев д а ё т

более

с о в е р е н н ы Н

в а р е а в т

с и с т е м а ,

а

в

1871 году

опубликовывает

в

журнале

РФХО свою

р а б о т у "Естественная система элементов и применение её к

указанию

свойств

неоткрытых

э л е м е н т о в " . В этой

же

работе

Д.И.Уенделеев

предлагает

назвать

"систему

*

естественной

системой

э л е м е н т о в " ,

габлнца 5

[ 3 , с т р . 75*76]

•

Дазный

в а р н а а т

пери од ячее кой системы

элементов •

это

прообраз

современной

таблицы ( т а о л я ц а

б ) .

-

77

-

«ил для

.ОКИСИ урана формулу

ЦЦ^

вместо формулы Пелиго

^ а _ 0 3

. Атомный

вес

бериллия

был

исправлен

с

13

на

9,

индия

-

с 75,6 на ,113. тория

-

с

116 на

232,

церия

-

с

93

на 138;

Были исправлены и установлены также атомные

в е с а

платины,

осмия,

иридия,

золота ,

титана,

л а н т а н а ,

нтрня

и

эрбия;

б)

расположить

йод

и

т е л л у р ,

никель

н кобальт

не

в

п о ­

рядке

возрастания

их атомных

в е с о в ,

а

теллур

перед

йодом,

кобальт

перед никелем,

исходя

из

свойств

данных

алемен -

'

т о в ;

в)

не

ограничиваться допущением существования .ецё .не

открытых

элементов

на

основе

периодического

з а к о н а ,

. а . дать

некоторую химическую характеристику

предсказанных" им

элемен ­

т о в ,

"Решаюсь

это

сделать

ради

т о г о ,

чтобы

хотя

со

временен,

когда

будет

открыто одно

из

этих

предсказываемых

мною

тел

( э к а б о р ,

экаалюминий,

э к а с и л и ц и й ) ,

иметь

возможность

окон ­

чательно

увериться

самому и

уверить

других

химиков

в с п р а ­

ведливости тех предположений, которые лежат в основании

предлагаемой

мною системы" [ з ,

с т р . 8 9 - 9 0 J .

В течение следующих пятнадцати л е т

предсказания

П. И. Менделеева

блестяше

подтвердились .

Французский химик Лекок - де - Буабодран

25 а в г у с т а

1875

г .

открыл

новый

элемент галлий,

обладающий

всеми свойствами

предполагаемого

Менделеевым

экаалюмнния.

В 1880 году Нильсон и Киеве (шведские

учёные)

открыли

элемент скандий

( э к а б о р - ) .

Но повод/

э т о п )

открытии

Нильсон

сообщал:

"Не

о с т а ё т с я

никакой;

с.оивяяия,

что

в

скандии

открыт

экабор

так

подтверждаются самый наглядным образом мысли р у с с к о г о

хими­

ка,

позволившие не

толт.ко предвидеть

существование

н а з в а н н о ­

го

простого

т е л а ,

но

и

наперёд указать

его важнейшие

с в о й с т ­

в а , "

Немецкий

учёный

Винклер по'поводу

открытия

германия

( э к а ^ с и л и ц и я ) сообщает:

"Вряд1 'ли мояет

существовать

более

яркое

д о к а з а т е л ь с т в о

справедливости

учения о

периодичности

элементов, чем. открытие до сих пор гипотетического

э к а с и -

лиция,

оно

с о с т а в л я е т ,

конечно . более

чем простое подтвержде­

рение

химического

к р у г о з о р а ,

гигантский

шаг

в области

по ­

знания"

[ П ,

с т р . 2 1 7 ] .

С-".!,.'•!, Менделеев писал

по

этому

поводу;

'Писавши в 1871 году статью о приложении

периодического

закона к определению ешё не открытых

э л е м е н т о в ,

я не

думал,

что

доживу до

оправдания- э т о г о следствия

периодического

з а ­

к о н а ,

но

действительность

ответила иначе. Описаны были мною

три

э л е м е н т а :

э к а б о р ,

экаалюминий и экасилиций,и не прошло

20

л е т

как

я

имел

уже

величайшую радость

видеть

все три

о т -

крышми"

[ 10', с т р . 3 8 9

J .

В определении самого Д.И. Менделеева периодический

закон

Формулируется:

"Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ина

простых

и сложных

тел,

с т о я т

в периодической

зависимости

п

?х

атомного

в е с а "

[ 3 ,

с т р . I I I ] .

Таблица 6

П Е Р И О Д И Ч Е С К А Я

С И С Т Е М А

Э Л Е М Е Н Т О В

~!Д. И.

М Е Н Д Е Л Е Е В А

n

n

ы

3

Л

E и

IV !

V

VIII

1 н

VI

VII

i

i H e '

I H )

1 ' It

t

гm i

L i

Be

i

В

N

и-мт

•

el if

i

N e °

Na"

tcmmi , i,

w

SiT

!Ar"

M e

A l

r r : s ;

CI

К

,

uTiii

V ^ -

Ca

T i

Cr" • T M i f

Fe"

.

N i " ,1

5

'Cu

G a ;

Oe!

As

'Se

^ B r T

; K r '

R b

!

S r

у - п г —

N b "

•

HI* lit I

T c '

PUT

R h "

Pd"

In

ittuk

•

Г ~ " Те

iUnt«ii

iXe"

Sn

S b

Cs"

л Ba

La

.7

H f

T F ~ 1 !

сд

R

T

l r

Pi

¥1

' A u

"He

T !

P F

•

' B i ! ;

"Po

~*АГ

R n . : .

¥11 l l D | F

L ,

Ra.

Ac"..,

(Th)

[Pa)

(U)

ВЫСШИЕ окислы I

f J ^ Q

R O

R A

R O ,

R A

R O ,

R A

R a

|МТУЧМ ВВДЛРОМ

R H ,

R H j

R H J

R H

ш ШЕДИИШЯ,

C e ^ P r '

л J

н

i

i

н

< л u

-|Nd'(

APnt

i\Sm"

I

E l f

G d ~ 7

T b

D f

i

H

a

l

VISUM •

шм и

:|

«мним

; ••—•i-

д

к

т

к к N

Ji

L w "

Pa"

R J ' i '

;iNp"

*IPu"

j Anr . i.Cm

№k IfCT

|Fnf

к и ш и

Es ilUll

i\ мпв»»

1

M d '

1ЧШ11Ш -,i

;|

^yoifiM

IS -JJ

К Р И В И* fl

win

mionwlH

I D

-

80

-

В с т а т ь е

"Периодическая

законность

химических

элементов"

вышедшей в 1898 году, рассматривая

изменение

с в о й с т в

элемен ­

тов и

их

соединений

в

системе

э л е м е н т о в , Д . И . № н д е л е е в

вновь

д а ё т формулировку

открытого им

периодического

з а к о н а : '

"Химические

и физические

с в о й с т в а

соединений,

образуемых

элементами, находятся в периодической зависимости от

в е л и ­

чины атомного в е с а ,

э т о

и

с о с т а в л я е т

сущность

периодической

законности"

[ 3,

258 ] .

S 1905 г . Д.И.Менделеев

пишет,

что

"периодическому

закону

будущее грозит не разрушением, а только надстройки

и р а з в и ­

тия быть

обещается" .

2.

Развитие

периодического

закона

' м с а л д е н и я

Редея,

что а з о т

из

воздуха

тяжелее

а з о т а ,

г,о.."!э,;кого из химических

соединений,

навели, к а к

известно^

Рамззя

на мысль

о

т о м ,

что

в воздухе

содержатся

ещё

н е и з в е с т ­

ные, утяжеляющие

е г о г а з ы .

После открытия аргона Раызай и Томсон предсказали

существо -

вание

и

других

г а з о в .

Это

предсказание

оправдалось открытием

неона,

криптона,

ксенона .

И в

периодической

таблице

б е з н е ­

определённое

м е с т о ;

неон

попал

между

фтором

и

натрием,

а р г о н -

- ы е ж д у х л о р о и

и калием,

крилтон-между

бромом

и

рубидием

и

ксенсн-ыекду

иодом

и цезием .

Д.И.Менделеев п и с а л :

" . . . .

я с ч и т а в Рамзая

утвердитедем

справедливости периодического

закона,

так

к а к

он

открыл

Hg ,

Ml ш Яг

.

Кг

и

> определил

их

атомные

в е с а ,

и эти

j числа

вполне

подходят

к

тройованиям периодической

сиотемы

-элементов"

f l u ,

с т р .

490

]

|

Открытие

закона

козли

С 1'ЛЗ

г . ) подтвердило

расцоло~

,»Ькми

элементов

в периодическое

системе по

атомным номерам.

В 1УJ2 году цоэли поставил перед собой задачу изучить

длины

рентгеновских лучей, получаемых от анодов,

сделанных

:цэ раэличшх

химических

элементов .

1йк

уже

гошг . илось, рентгеновские лучи возникают при

у д а ­

ре быстро

летящих электронов

о

какое-либо

твёрдое

т е л о

и

отличаются

от

лучей

видимого

с в е т а

значительно меньшей

д л и ­

1000А0

(фиолетовые л у ч и ) , длины воле

рентгеновских

лучей

хежат

в пределах

от го до 0 , [

ангстрема.

Чтобы

получить

спектр рентгеновских л у ч е й ,

нельзя

пользо ­

ваться

обыкновенной призмой

или дифракционной

решёткой.

В Г Л 2

году немецкий

Физик

Ц.Лауэ

предложил

использовать

кристаллы (например, хлористого натрия) для обнаружения

дифракции

рентгеноиских

л у ч е й .

Атомы

в кристалле

расположены

в опрелелёниом порядке на расстоянии

около 1СГ®

см

друг

от д р у г а ,

т . е . на

расстоянии

/ого же

аорядка,

что

я

длины

воли рентгеновского излучения.

Поэтому кристалл п р е д с т а в л я ­

ет как бы очень частую дифракционную решётку,

которая

с п о ­

собна

д а т ь спектр

жор отко иол нового и з у ч е н и я ,

как

рентгено ­

вское.

Экраном с п е к т | а

служит

фотографическая

плаотиижа

ы и бумага, после

и; он плени я

на ней4

отчётливо

выступают вое

л ь н и п и а с т р а .

-

83

-

Соотношение

между длинами

вола

рентгеновских лучей

с е р и

Ifat

или

и порядковыми

номераии

соответствую-их

элементов

( р р о . 1 9 )

носит название

закона

Ноэли.

Кора»

квадратные

из

обратных

значений

длин

вол»

р е н т г е н о в ­

с к о г о

ооектрв оерий

ила

1^

находятся

в линейной

завися»

мости

от

порядкового

номера

элементов .

математически

он

выражается:

rf/-^jp-

Й (М

-&}т

где

~ — в о л н о в о е

число,

указывающее

чяоло Ю*н (

Д ) ,

укладывающееся

на

одном

сантиметре,

Z -

порядковый

номер

элемента,

Аи$

-

постоянные,

разные

для

различных

оерк1«

ч

\

—Г"

1 - Г "

V ,

m

-1

р

f

t

«

w

А*

V

<*/

.»<

км

А*

J.

J/

№. i»

•

У

с

Ж

1

.г*

•Г

V

W

Сш

•5»

1

i

А—

|_

SO 'it

—i—J

19

It

10

H

>SBSt

Рис .

19,

йел-вчини

\]/^*-~Ю

для л я » И <*

-

вь -

Для объяснения зависимости между длиной волны рентгенов»

ского спектра • порядковым

номером Мозли воспользовался т е ­

орией строения атома водорода, развитой Борон.

Согласно модели Бора, рентгеновское излучение должно воз»

никнуть при переходе электрона на

К -

или на

А

-

уровень,

мозли также пришёл к выводу, что

порядковый номер-равен

числу положительных зарядов в ядре атома.

Благодаря открытие закона Мозли элемент теллур и

й о д .

аргон и калий, кобальт и никель расположились в

п е р и о д и ч е с

кой системе вопреки своим атомным весам*

Порядковые номера из уравнения

Мозли, таким

образом,позво*

ляют однозначно расположить" химические

элементы

на

основании

тов в периодической с и с

т е м е , дгчным Д . Й . Менделеевым.

Определение порядкового

номера элемента на основании закона

кой

системе

даже

т е х , которые

были

неизвестны.

Когда мозли открыл этот закон, не заняты были!иё:та элёнев

тами 1 периодической оиотеме с

порядковым номером 43,61,72,

75,

85,

87 .

В 1922 г о д у Гевеши

и Костер

открыли

элемент,

ко­

торый они назвали

гафнием ( £

-

7 2 ) ,

в

1925 году

Нождак.

Берг

и Также-,

открыли

новый элемент,

названный имя р е в в 8 й *{5?»

75)

В 1937

году Сегре и Перье синтезировал» ядериой реажвиеи

элемент ( £

« ч З ) ,

названный ими технецием» В 19Э9 году из

продуктов радиоактивного распада Перей выделила изотоп

нового элемента ( £

= 8 7 ) , получившего название франций.