К
Создание периодической системы элементов
1869 году было известно 63 химических
элемента. На повестку дня вставал вопрос
об их классификации. Этот год ознаменовался
созданием периодической системы. Это
осуществил русский ученый-химик
Менделеев, который обратил внимание,
что элементы, расположенные в порядке
возрастания атомных весов, проявляют
периодичность химических свойств.
Расположив элементы в таблицу таким
образом, чтобы элементы со сходными
химическими свойствами составляли
столбцы, он и пришел к своей периодической
системе. 17 февраля 1869 года Менделеев
разослал некоторым коллегам – химикам
краткое сообщение под названием «Опыт
системы элементов».
Однако не все клетки в таблице Менделеева оказались заполнены известными в то время элементами. Будучи уверенным в справедливости предложенной им системы, Менделеев сделал вывод о существовании неоткрытых пока элементов: «Должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел, например, сходных с Al и Si элементов». Продолжая совершенствовать свою систему, Менделеев указал недостающие в таблице элементы, которым он присвоил условные названия: экабор, экаалюминий и экасилиций. «Экабор», 21-ый элемент периодической системы, был открыт в 1879 году шведским химиком Нильсеном и получил название «скандий». «Экаалюминий», 31-ый элемент, был открыт в 1875 году французским химиком Лекоком де Буабодраном и назван «галлием». Наконец, 32-ой элемент «экасилиций» был открыт в 1886 году немецким химиком Винклером под названием «германий».
Разработка богатейшего содержания периодической системы заняла многие годы. Было открыто свыше сорока новых элементов, и все они оказались органично включенными в систему Менделеева. Глубинный же смысл периодической системы был окончательно раскрыт в XX веке после создания квантовой механики.
П
Спектральные серии атома водорода
очти до самого конца ХIХ
века физики считали, что наблюдаемые
спектроскопистами спектральные серии
линий поглощения или испускания в
спектрах различных газов не отражают
физической структуры атома и являются
лишь причудливой игрой природы.
В 1885 году Иоганн
Бальмер установил, что длины волн четырех
наиболее интенсивных линий, лежащих в
оптической области спектра водорода и
обозначаемых символами
,
могут быть точно описаны эмпирической
формулой
,
(15.1)
где n = 3, 4, 5, 6, а В – эмпирическая константа, равная 3645,610-8 см. Позже Иоганн Ридберг переписал формулу Бальмера в виде:
,
(15.2)
где R 109678 см1 – постоянная Ридберга.
Впоследствии было показано, что все известные серии атомарного водорода можно описать одной общей формулой:
,
(15.3)
где m – целое число, определяющее данную серию, а n принимает значения m + 1, m + 2, m + 3 и т.д. Наконец, Ридберг и Ритц, обобщая результаты исследований спектров, пришли к выводу, что волновые числа любых линий в спектрах атомов различных элементов могут быть представлены формулой:
.
(15.4)
Величины T(n) получили название спектральных термов. Таким образом, любому сочетанию двух термов T(m) и T(n) соответствует определенная линия в спектре. Это положение получило название комбинационного принципа Ритца.
Однако и комбинационный принцип Ритца и обобщенная формула Бальмера (15.3) оставались лишь эмпирическими соотношениями. Для их обоснования требовалось построить новую теорию – теорию строения атома.