Дмитрий Менделеев, открытия которого во многом опередили свое время, был не только ученым – практиком, но и еще заурядным литературным деятелем. Периодический закон Дмитрия Ивановича Менделеева — один из фундаментальных законов природы, который увязывает зависимость свойств химических элементов и простых веществ с их атомными массами.
История открытия таблицы Менделеева
Различные энциклопедии дают краткие сведения о жизни и деятельности великого русского ученого, но одно перечисление проблем, которыми занимался еев занимает довольно много места. До открытия Менделеева науке было известно 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Одним из великих достижений российской науки XIX века было открытие периодического закона химических элементов Дмитрием Ивановичем Менделеевым.
Дмитрий Иванович Менделеев
Там, где раньше учёному требовалось провести ряд сложнейших и даже не всегда возможных в реальности опытов — теперь стало достаточно одного взгляда в таблицу. Существует легенда, якобы знаменитая таблица явилась Менделееву во сне. Но сам Дмитрий Иванович эту информацию не подтвердил. Он действительно нередко засиживался над работой до поздней ночи и засыпал, продолжая размышлять над решением задачи, однако факт мистического озарения во сне учёный отрицал: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете, сел и вдруг — готово! Теперь расскажем, как устроена Периодическая таблица элементов Менделеева и как ею пользоваться. Каждый из них занимает своё место в зависимости от атомного числа. Оно показывает, сколько протонов содержит ядро атома элемента и сколько электронов в атоме находятся вокруг него. Атом каждого последующего элемента содержит на один протон больше, чем предыдущий. Периоды — это строки таблицы.
На данный момент их семь. У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней. Группы — это столбцы. В группы в Периодической таблице объединяются элементы с одинаковым числом электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов. В кратком варианте таблицы, используемой в школьных учебниках, элементы разделены на восемь групп. Каждая из них делится на главную A и побочную B подгруппы, которые объединяют элементы со сходными химическими свойствами. Каждый элемент обозначается одной или двумя латинскими буквами. Порядковый номер элемента число протонов в его ядре обычно пишется в левом верхнем углу.
Также в ячейке элемента указана его относительная атомная масса сумма масс протонов и нейтронов. Это усреднённая величина, для расчёта которой используются атомные массы всех изотопов элемента с учётом их содержания в природе. Поэтому обычно она является дробным числом. Чтобы узнать количество нейтронов в ядре элемента, необходимо вычесть его порядковый номер из относительной атомной массы массового числа. Свойства Периодической системы элементов Расположение химических элементов в таблице Менделеева позволяет сопоставлять не только их атомные массы, но и химические свойства. Вот как они изменяются в пределах группы сверху вниз : Металлические свойства усиливаются, неметаллические ослабевают. Увеличивается атомный радиус. Усиливаются основные свойства гидроксидов и кислотные свойства водородных соединений неметаллов.
В пределах периодов слева направо свойства элементов меняются следующим образом: Металлические свойства ослабевают, неметаллические усиливаются. Уменьшается атомный радиус. Возрастает электроотрицательность. Элементы Периодической таблицы Менделеева По положению элемента в периоде можно определить его принадлежность к металлам или неметаллам. Металлы расположены в левом нижнем углу таблицы, неметаллы — в правом верхнем углу.
За доказательство невозможности существования этой модификации в 1954 году была присуждена Нобелевская премия Но все-таки что-то мешает согласиться с таким подходом. Что-то заставляет усомниться, что пенициллин — при всем ошеломляющем его значении — есть вершина человеческой мысли. И если немного подумать, становится понятным, что именно мешает. Открытия подобного рода направлены на то, чтобы изменить нашу жизнь — разумеется, к лучшему. Но, пожалуй, всё же гораздо важнее научиться нашу жизнь как следует понимать. Или постигать, если угодно. Гелиоцентрическая система мира, закон всемирного тяготения, теория относительности сами по себе не увеличивают продолжительность жизни, в отличие от пенициллина. Но подлинное величие — в медленном постижении масштаба. Ньютон и Коперник, Эйнштейн и Менделеев не старались изменить мир — они старались получше понять его устройство. Фото: commons. Рукопись «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве».
Менделеев открыл в феврале 1869 года один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов. Первый рукописный вариант периодического закона. Написал классический труд «Основы химии» 1869-1871 , где изложил неорганическую химию с точки зрения периодического закона ещё при жизни автора «Основы химии» издавались восемь раз и были переведены на многие иностранные языки. Слайд 4 Нефтяные промыслы в Баку рис. Клапейроном уравнение Клапейрона — Менделеева. Слайд 6 Занимаясь вопросами воздухоплавания, Д. Пикаром только в 1924 году.
Первые шаги на этом пути изменили не только периодическую таблицу. В 1940 году, после того как Гленн Сиборг и его коллеги по Калифорнийскому университету в Беркли получили элемент номер 94, плутоний, их быстро взяли на работу в проект «Манхэттен» — Флеров был прав. Приняв участие в создании плутониевой бомбы — той, что потом сбросили на Нагасаки, — Сиборг вернулся в Беркли и продолжил создавать новые элементы с мирным практическим применением америций, например, используется в дымовых детекторах или без практического использования вовсе. К 1955 году его команде удалось синтезировать еще 6 искусственных элементов и добраться до 101-го элемента, которому Сиборг дал имя «менделевий». Какое-то время казалось, что таблица Менделеева закончится именно здесь, на фамилии ее создателя. Протоны в атомном ядре всегда пытаются разорвать его на части, поскольку их позитивные электрические заряды отталкивают друг друга, но нейтроны, электрически нейтральные частицы, которых больше, чем протонов, удерживают ядро от разрушения. Однако их связывающая сила работает лишь на очень близком расстоянии. С увеличением атомного номера ядра силы отталкивания растут быстрее сил притяжения. Поэтому в периодической таблице должна быть последняя клеточка, соответствующая максимальному размеру ядра, после которого атом не сможет сохранять стабильность даже на кратчайшее время, словно своего рода химическая муха-поденка. После получения менделевия, период полураспада которого составляет 51,5 суток, казалось, что ученые подобрались к этому пределу вплотную. Но исследователи из Беркли продолжали работу, соперничая с возглавляемой Флеровым Лабораторией ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне. С 1965-го по 1974 год Беркли объявлял о создании элементов с номерами 102, 103, 104, 105 и 106 — но то же самое уже сделали и в Дубне. Эти «поденки» жили всего по нескольку секунд. О том, кто первым произвел тот или иной элемент, шли ожесточенные споры — дело было в разгар холодной войны. В итоге сошлись на компромиссе: 105-й элемент получил имя «дубний», а 106-й — «сиборгий». Ядерной войны между физиками удалось избежать. Тем временем теоретики нашли новую цель для поиска элементов. Очень большое ядро, решили они, может оказаться неожиданно стабильным, если оно обладает «магическим числом» протонов и нейтронов — которому соответствует наиболее устойчивая структура ядра.
День рождения Менделеева: 10 главных открытий ученого
Но ему были нужны редкие изотопы кальция-48 и плутония-244, содержащие достаточное количество дополнительных нейтронов, чтобы связать 114 протонов, и Оганесян убедил американских физиков из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса предоставить ему 20 миллиграммов тяжелого изотопа плутония-244. План заключался в том, чтобы циклотрон обстреливал пучком кальция со скоростью, равной одной десятой скорости света, фольгу, покрытую слоем драгоценного плутония. Оганесян рассчитывал, что среди триллионов атомов, появляющихся на другой стороне фольги а фольга эта была намного тоньше волоса будет хотя бы один атом 114-го элемента. Для его обнаружения группа Оганесяна совместно с учеными из Ливермора сконструировала новый детектор представлен на фото ниже. Создавать сверхтяжелые элементы сложно; обнаружить их бывает еще сложнее. Этот прибор, используемый в Дубне, засекает нейтроны, излучаемые после образования нового элемента. Элемент, чья жизнь слишком коротка, чтобы его можно было поймать, должен быть обнаружен по структуре его радиоактивного распада.
В конце ноября 1998 года циклотрон синтезировал один-единственный атом элемента номер 114. Он просуществовал лишь несколько секунд — но это было в тысячи раз дольше, чем следовало бы ожидать, если бы «острова стабильности» не существовало; кроме того, было доказано, что кальциевый метод эффективен. С тех пор в Дубне и в других лабораториях синтезировали элементы с номерами 115, 116, 117 и 118, а также их изотопы с различным количеством нейтронов. До главной вершины «острова», где элемент может существовать годами, еще далеко, но Оганесян и его команда высадились на него, когда впервые синтезировали 114-й элемент, о котором мечтали несколько десятилетий. Весной прошлого года этот элемент был официально включен в периодическую таблицу и получил имя «флеровий». Кто-то должен выяснить, как ведут себя новые элементы — сами по себе и в реакциях с другими.
Кто-то должен найти способ присоединить в ядре флеровия к 114 протонам магическое число нейтронов — 184 — чтобы достичь вершины острова. Кто-то должен проверить, нет ли других «пиков» — в районе120-го или 126-го элемента. Сегодня эти задачи кажутся почти невыполнимыми. Но академик Оганесян на покой не собирается.
Менделеев открыл в феврале 1869 года один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов.
Первый рукописный вариант периодического закона. Написал классический труд «Основы химии» 1869-1871 , где изложил неорганическую химию с точки зрения периодического закона ещё при жизни автора «Основы химии» издавались восемь раз и были переведены на многие иностранные языки. Слайд 4 Нефтяные промыслы в Баку рис. Клапейроном уравнение Клапейрона — Менделеева. Слайд 6 Занимаясь вопросами воздухоплавания, Д. Пикаром только в 1924 году.
На протяжении жизни Дмитрий Иванович успешно занимался исследованием газов, пониманием расстворов, удельными объемами, однако, мировую известность ему принесло открытие Периодического закона. Менделееву принадлежит открытие одного из главных законов в естествознании - Периодического закона химических элементов. Он был первым, кто систематизировал и обобщил огромное число химических наблюдений и фактов. Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в одно целое все химические элементы. Несмотря на оглушительный успех своего открытия, Менделеев предпочёл реализовать себя в других областях науки, нежели чем всю жизнь посвятить исключительно химии. На протяжении жизни учёный успешно занимался исследованием газов, пониманием расстворов, удельными объемами, однако, мировую известность ему принесло другое открытие.
Менделеев видел в том, чтобы воспитывать научное мировоззрение студентов, научить их самостоятельно мыслить. Мнения современников о Менделееве-лекторе и преподавателе были полярно противоположными, хотя народу в аудиториях, где он читал курс химии, всегда собиралось много. Значимость этих проблем настолько очевидна, что постоянное информационно-пропагандистское обеспечение нашей деятельности представляет собой интересный эксперимент проверки существенных финансовых и административных условий. Равным образом консультация с широким активом требуют от нас анализа новых предложений.
Не следует, однако забывать, что сложившаяся структура организации представляет собой интересный эксперимент проверки форм развития. Подробнее Метролог Можно быть талантливым ученым, но негодным педагогом, можно быть отличным педагогом и никудышным лектором.
110 лет со дня смерти ученого Дмитрия Ивановича Менделеева
Легенды и факты о происхождении таблицы Менделеева Происхождение знаменитой периодической таблицы окутано множеством мифов. Одним из наиболее распространенных является заблуждение, что идея системы пришла к ученому во сне. В действительности сам химик опроверг данную легенду и утверждал, что он на протяжении долгих лет трудился над ее разработкой. Для систематизации элементов он записывал их все на отдельные карточки и множество раз пытался их сочетать, располагая карточки в ряд, исходя из похожих свойств. Легенда о вещем сне появилась из-за того, что сам ученый трудился над классификацией всех химических веществ сутками, изредка делая перерыв на пару часов сна.
Но только многолетняя упорная работа и прирожденный талант Менделеева дали результат в виде всем известной таблицы и принесли перспективному ученому известность на весь мир. Как организована периодическая система Все составляющие таблицы располагаются по рядам с учетом увеличения их массы, а сама длина каждого ряда составлена таким способом, чтобы расположенные в нем элементы имели похожие характеристики. Если описывать кратко, то внутри всех столбцов элементы размещаются в соответствии со схожими свойствами, которые варьируются при переходе между столбцами. Изначально периодическая таблица представляла собой наглядную систему уже существующих в природе элементов, при этом не было никакой основы, почему они должны стоять именно так.
Но с появлением квантовой механики все обрело смысл, и расположение каждого элемента теперь было понятно. Правильный творческий процесс Если же поднимать вопрос, какой урок организации творческого процесса можно извлечь из истории, как Д. Менделеев создал свою периодическую таблицу, то можно рассмотреть труд А.
Менделеева Пустые места в таблице Менделеева не смущали: он с легкостью оставлял их, считая, что эти элементы еще не открыты и неизвестны науке. Так, с учетом свойств соседствующих с пустотами в таблице элементов и их соединений талантливый химик предсказал и подробно описал три неизвестных элемента, назвав их именами аналогов — эка-бор будущий элемент скандий , эка-алюминий известный затем как галлий и эка-силиций получивший название германий.
Доработкой таблицы занимался не только сам ее создатель. К ней приложили руку многие видные химики всех передовых стран. Варианты периодической системы отличались друг от друга порой разительно, однако всегда во главе угла стоял открытый Менделеевым закон периодического изменения свойств элементов. Так, химик поместил элемент водород в первую группу сверху слева , некоторые ученые вообще не предоставляли водороду места в системе, другие рассматривали его как легкий аналог галогенов хлора, брома или йода , третьи размещали водород в середине первого периода, подразумевая, что этот элемент как бы принадлежит ко всем группам элементов. К слову, такая неоднозначная ситуация сохранилась и до сих пор.
Закон и периодическая система даже сегодня продолжают свое развитие, которое порой отражается на ее внешнем виде, но не меняет при этом ее сути Вариант таблицы, опубликованной в «Основах химии» Менделеева за 1871 год, представлял классическую короткую форму периодической системы, являющейся в весьма высокой степени информативной — четко очерчены периоды и группы элементов, под их символами приведены формулы важнейших соединений. Здесь большинство атомных масс округлены до целых чисел, а также четко показаны пробелы, которые отвечают предсказанным элементам. Во времена Менделеева было известно мало редкоземельных элементов. Ученый поместил в таблицу только символ элемента церия, а положение остальных — иттрия, лантана, диспрозия, эрбия — он затем неоднократно менял, но прийти к однозначному выводу так и не смог. Несмотря на это, химик полагал, что за каждым редкоземельным элементом должно быть закреплено отдельное место в определенной группе периодической системы.
Последним элементом в этом варианте таблицы был уран с атомной массой 240. Менделеев не спешил предсказывать существование элементов тяжелее урана. Он считал, что если они и есть в природе, то их совсем немного. Так, в таблице после урана идут пять пустых мест, которые соответствуют трансурановым элементам с их вероятными атомными массами. Кроме этого, в таблице присутствуют и другие элементы, которые еще предстояло открыть: два аналога марганца с атомными массами 100 и 190 — будущие технеций и рений, аналоги цезия, бария, лантана и тантала — франций, радий, актиний и протактиний, аналоги теллура и йода — полоний и астат.
В восьмом издании «Основ химии», которое вышло в 1906-м, была помещена другая, немного модифицированная таблица. В нее добавили так называемую нулевую группу, включающую новые элементы, открытые в конце XVIII века, — благородные, или инертные, газы. Их Менделеев предсказать не смог, более того, они стали целым испытанием для периодического закона и таблицы. Дело в том, что от данных элементов не удавалось получить каких-либо соединений, они просто не вступали в химическое взаимодействие с другими веществами. Доходило до того, что некоторые ученые отказывались признавать их элементами.
Однако в итоге была выдвинута идея так называемой нулевой группы, что позволило включить данные элементы в таблицу. Кроме них в таблицу попал еще радий — это говорит о том, что Менделеев окончательно признал явление радиоактивности и радиоактивных элементов. Открытие предсказанных элементов Интересна история открытия элементов, существование которых предрекал Менделеев исходя из периодической таблицы. По сути, относительно скорое их обнаружение и полное совпадение предсказанных свойств с реальными стало дополнительной причиной признания периодического закона, дальнейшего развития таблицы и поиска новых элементов. А началось все, как водится, с подачи Дмитрия Ивановича.
Однажды осенью 1875 года, просматривая доклады Парижской академии наук, Менделеев обратил внимание на сообщение французского химика Поля-Эмиля Лекока де Буабодрана об открытии нового элемента, названного галлием в честь Франции, но по ее латинскому названию — Галлия. Интересно то, что символ страны — петух — по-французски пишется lecoq, а на латыни — gallus, поэтому, дав новому элементу имя галлий, Лекок неумышленно увековечил заодно и свою фамилию. Памятник Д. Менделееву, Санкт-Петербург Открытие галлия — первое подтверждение закономерности, выведенной Менделеевым. Ученый получил новый элемент в очень небольшом количестве меньше 100 мг , и полностью изучить его физические и химические свойства не представлялось возможным.
Поэтому неудивительно, что первоначально атомная масса была определена неверно: французский исследователь указал цифру 4,7. По вычислениям Менделеева, у эка-алюминия он должен быть 5,9. Дмитрий Иванович написал французскому ученому о том, что, судя по свойствам открытого элемента, это не что иное, как предсказанный им в 1869- м эка-алюминий.
В 1863 году свою теорию представил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа английского ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией. Благодаря кропотливому труду и сопоставлению химических элементов Менделеев смог обнаружить связь между элементами, в которой они могут быть одним целым, а их свойства являются не чем-то само собой разумеющимся, а представляют собой периодически повторяющееся явление. В результате размышлений Менделеева 1 марта 1869 года был завершен самый первый вариант Периодической системы химических элементов, который получил тогда название "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве". Как выглядела первая таблица Менделеева В этом варианте элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам рядам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы и по шести вертикальным столбцам прообразам будущих периодов. В этой работе, датированной августом 1871 года, Дмитрий Менделеев приводит формулировку периодического закона, которая затем оставалась в силе на протяжении более сорока лет: "Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса".
Астафьев Почему таблица называется периодической Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор — на хлор, а золото схоже с серебром и медью. Появление новых элементов в таблице Менделеева Пользуясь периодической системой, Менделеев также предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические и физические свойства. В дальнейшем расчеты ученого полностью подтвердились: галлий открыт в 1875 году , скандий открыт в 1879 году и германий открыт в 1885 году поразительно точно соответствовали тем свойствам, которые описал Менделеев. Затем прогнозы гениального химика продолжили реализовываться и были открыты еще восемь новых элементов, среди которых: полоний 1898 год , рений 1925 год , технеций 1937 год , франций 1939 год и астат 1942—1943 годы. Кстати, в 1900 году Дмитрий Менделеев и шотландский химик Уильям Рамзай пришли к мнению, что в таблицу должны быть включены и элементы нулевой группы — до 1962 года они назывались инертными, а после — благородными газами. На сегодняшний день в Периодической системе химических элементов — 118 элементов.
Последний, самый тяжелый из известных, — оганесон Og , названный так в честь своего первооткрывателя Юрия Цолаковича Оганесяна. Научный руководитель лаборатории ядерных реакций имени Г. Флерова Объединенного института ядерных исследований в Дубне стал четвертым в истории ученым, при жизни которого его именем был назван химический элемент. Менделеева расположены по рядам в соответствии с возрастанием их массы, а длина рядов подобрана так, чтобы находящиеся в них элементы имели схожие свойства. Например, благородные газы, такие как радон, ксенон, криптон, аргон, неон и гелий, с трудом вступают в реакции с другими элементами, а также имеют низкую химическую активность, из-за чего расположены в крайнем правом столбце.
Как все началось За много лет перед тем как Дмитрий Менделеев открыл периодическую таблицу, многие ученые пытались систематизировать известные в то время химические вещества. Но недостаток информации о каждом химическом элементе и верной атомной массе привел к тому, что созданные таблицы не имели достоверных данных. Именно 1869 год ознаменовался открытием известной таблицы. В это время химик на заседании научного сообщества поведал собственным коллегам о недавно сделанном открытии. Каждый химический элемент имеет свое отдельное место, исходя из величины и молекулярной массы. Стоит заметить, что также в таблице есть пустые клетки, их в дальнейшем заполнял новый периодический элемент, открытие которого предсказал сам ученый сюда относится скандий, галлий и германий. После того, как изобретение было представлено миру, оно также несколько раз исправлялось и дополнялось. Во время совместной работы с химиком из Шотландии У. Рамзаем российский ученый дополнил систему группой инертных газов так называемая нулевая группа. Далее история разработки системы химических элементов прямым образом связывалась с физикой. Усердный труд над системой ведется в настоящее время, современные светлые умы постоянно дополняют таблицу новыми элементами по мере их открытия. Невозможно переоценить создание системы Менделеева, поскольку за счет нее удалось: классифицировать познания о характеристиках каждого уже открытого элемента; спрогнозировать появление новых веществ; дать толчок развитию физики ядра и атома.
Сообщить об опечатке
- Предыстория появления системы химических элементов
- Смотрите также
- История открытия таблицы Менделеева
- Дмитрий Менделеев
- Исследования силикатов
Упорядочить хаос изобретения и открытия Менделеева
Известно, что Менделеев открыто критиковал Нобелей и обвинял их в хищническом отношении к российской нефти. Ещё одно немалое достижение Менделеева – это открытие «температуры абсолютного кипения жидкостей», то есть критической температуры. Дмитрий Менделеев — один из самых значимых ученых в мировой истории. Разработанная им периодическая система химических элементов стала величайшим открытием XIX века и была признана фундаментальным. Дмитрий Иванович Менделеев открытия с датами. Дмитрий Менделеев открыл периодический закон 1 марта 1869 года, закончив работу над «Опытом системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Менделеев кратко о его достижениях | Образовательные документы для учителей, воспитателей, учеников и родителей.
Дмитрий Иванович Менделеев: биография, научная деятельность и интересные факты из жизни
Хотя другие ученые, такие как Ньюлендс, также отмечали периодичность элементов, заслуга открытия принадлежит Менделееву и Мейеру. Сделать профессии химиков, инженеров более популярными, воспитать "юных Менделеевых" — ключевая задача, которую мы ставим в ходе открытия фестиваля "Год Менделеева"». Краткая биография русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. § Менделеев создал точную теорию весов, предложил точнейшие приемы взвешивания. Менделеев исследовал (в 1854—1856 годах) явления изоморфизма, раскрывающие отношения между кристаллической формой и химическим составом соединений, а также зависимость свойств элементов от величины их атомных объёмов.