Перыядычная сістэма элементаў

Перыядычная сістэма хімічных элементаў (табліца Мендзялеева) — класіфікацыя хімічных элементаў, якая ўстанаўлівае залежнасць розных уласцівасцей элементаў ад зарада атамнага ядра. Сістэма з’яўляецца графічным выразам перыядычнага закона, устаноўленага рускім хімікам Д. І. Мендзялеевым ў 1869 годзе. Яе першапачатковы варыянт быў распрацаваны Д. І. Мендзялеевым ў 1869—1871 гадах і ўстанаўліваў залежнасць уласцівасцей элементаў ад іх атамнай вагі (па-сучаснаму, ад атамнай масы). Усяго прапанавана некалькі соценьУ кнізе В. М. Потапов, Г. Н. Хомченко, «Химия», М. 1982 (стр. 26) сцвярджаецца, што іх больш за 400. варыянтаў малюнка перыядычнай сістэмы (аналітычных крывых, табліц, геаметрычных фігур і т. п.). У сучасным варыянце сістэмы мяркуецца звядзенне элементаў у двухмерную табліцу, у якой кожны слупок (група) вызначае асноўныя фізіка-хімічныя ўласцівасці, а радкі ўяўляюць сабой перыяды, у пэўнай меры падобныя адзін аднаму.

 Гісторыя адкрыцця 

К сярэдзіне XIX стагоддзя былі адкрыты 63 хімічныя элементы, і спробы знайсці заканамернасці ў гэтым наборы рабіліся неаднаразова. У 1829 годзе Дзёберэйнер апублікаваў знойдзены ім «закон трыяд»: атамныя вагі многіх элементаў блізкія да сярэдняга арыфметычнага двух іншых элементаў, блізкіх да зыходнага па хімічных уласцівасцях (стронцый, кальцый і барый; хлор, бром і ёд і інш.). Першую спробу размясціць элементы ў парадку ўзрастання атамных вагаў распачаў  (1862), які размясціў элементы ўздоўж шрубавай лініі і адзначыў часты цыклічны паўтор хімічных уласцівасцей па вертыкалі. Абедзве названыя мадэлі не прыцягнулі ўвагі навуковай грамадскасці.

У 1866 годзе свой варыянт перыядычнай сістэмы прапанаваў хімік і музыкант , мадэль якога («закон актаў») вонкава трохі нагадвала Мендзялееўскую, але была скампраметавана настойлівымі спробамі аўтара знайсці ў табліцы містычную музычную гармонію. У гэтым жа дзесяцігоддзі з’явілася яшчэ некалькі спроб сістэматызацыі хімічных элементаў; бліжэй за ўсё да канчатковага варыянта падышоў Юліус Лотар Меер (1864). Д. І. Мендзялееў апублікаваў сваю першую схему перыядычнай табліцы ў 1869 годзе ў артыкуле «Суадносіны ўласцівасцей з атамнай вагой элементаў» (у часопісе ); яшчэ раней (люты 1869 года) навуковае паведамленне аб адкрыцці было ім разаслана вядучым хімікам свету. Днём адкрыцця перыядычнага закону лічыцца 1 сакавіка (17 лютага па старым стылі) 1869 года, у які Д. І. Мендзялееў скончыў працу над «Вопытам сістэмы элементаў, заснаванай на іх атамнай вазе і хімічным падабенстве».

Паводле легенды, думка аб сістэме хімічных элементаў прыйшла да Мендзялеева ў сне, аднак вядома, што аднойчы на пытанне, як ён адкрыў перыядычную сістэму, вучоны адказаў: «Я над ёй, можа быць, дваццаць гадоў думаў, а вы думаеце: сядзеў і раптам… гатова».

Напісаўшы на картках асноўныя ўласцівасці кожнага элемента (іх у той час было вядома 63, з якіх адзін —  Di — аказаўся ў далейшым сумессю двух зноў адкрытых элементаў празеадыму і неадыму), Мендзялееў пачынае шматразова перастаўляць гэтыя карткі, складаць з іх рады падобных па уласцівасцях элементаў, супастаўляць рады адзін з іншым. Вынікам працы стаў адпраўлены ў 1869 годзе ў навуковыя ўстановы Расіі і іншых краін першы варыянт сістэмы («Вопыт сістэмы элементаў, заснаванай на іх атамнай вазе і хімічным падабенстве»), у якім элементы былі расстаўленыя па дзевятнаццаці гарызантальных радах (радах падобных элементаў, якія сталі правобразам груп сучаснай сістэмы) і па шасці вертыкальных слупках (правобразах будучых перыядаў). У 1870 годзе Мендзялееў у «Асновах хіміі» публікуе другі варыянт сістэмы («Натуральную сістэму элементаў»), які мае больш звыклы нам выгляд: гарызантальныя слупкі элементаў-аналагаў ператварыліся ў восем вертыкальна размешчаных груп; шэсць вертыкальных слупкоў першага варыянта ператварыліся ў перыяды, якія пачыналіся шчолачным металам і заканчваліся галагенам. Кожны перыяд быў разбіты на два рады; элементы розных уключаных у групу радоў утварылі падгрупы.

Сутнасць адкрыцця Мендзялеева заключалася ў тым, што з ростам атамнай масы хімічных элементаў іх уласцівасці мяняюцца не манатонна, а перыядычна. Пасля пэўнай колькасці розных па ўласцівасцях элементаў, размешчаных па ўзрастанні атамнай вагі, уласцівасці пачынаюць паўтарацца. Напрыклад, натрый падобны на калій, фтор падобны на хлор, а золата падобна на серабро і медзь. Зразумела, уласцівасці не паўтараюцца ў дакладнасці, да іх дадаюцца і змены. Адрозненнем працы Мендзялеева ад работ яго папярэднікаў было тое, што асноў для класіфікацыі элементаў у Мендзялеева была не адна, а дзве — атамная маса і хімічнае падабенства. Для таго, каб перыядычнасць цалкам выконвалася, Мендзялеевым былі зроблены вельмі смелыя крокі: ён выправіў атамныя масы некаторых элементаў (напрыклад, берылія, індыя, урану, торыя, цэрыя, тытана, ітрыя), некалькі элементаў размясціў у сваёй сістэме насуперак прынятым у той час уяўленням аб іх падабенстве з іншымі (напрыклад, талій, які лічыўся шчолачным металам, ён змясціў у трэцюю групу паводле яго фактычнай максімальнай валентнасці), пакінуў у табліцы пустыя клеткі, дзе павінны былі размясціцца пакуль не адкрытыя элементы. У 1871 годзе на аснове гэтых работ Мендзялееў сфармуляваў Перыядычны закон, форма якога з часам была некалькі ўдасканалена.

Навуковая дакладнасць перыядычнага закона атрымала пацвярджэнне вельмі скора: у 1875—1886 гадах былі адкрыты галій (экаалюміній), скандый (экабор) і германій (экасіліцый), для якіх Мендзялееў, карыстаючыся перыядычнай сістэмай, прадказаў не толькі магчымасць іх існавання, але і з дзіўнай дакладнасцю апісаў цэлы шэраг фізічных і хімічных уласцівасцей.

У пачатку XX стагоддзя з адкрыццём будовы атама было ўстаноўлена, што перыядычнасць змены ўласцівасцей элементаў вызначаецца не атамнай вагой, а зарадам ядра, роўным атамнаму нумару і ліку электронаў, размеркаванне якіх па электронных абалонках атама элемента вызначае яго хімічныя ўласцівасці.

Далейшае развіццё перыядычнай сістэмы звязана з запаўненнем пустых клетак табліцы, у якія змяшчаліся ўсё новыя і новыя элементы: высакародныя газы, прыродныя і штучна атрыманыя радыеактыўныя элементы. У 2010 годзе, з сінтэзам 117 элемента, сёмы перыяд перыядычнай сістэмы быў завершаны, праблема ніжняй мяжы табліцы Мендзялеева застаецца адной з найважнейшых у сучаснай тэарэтычнай хіміі. Змены ў перыядычную табліцу хімічных элементаў уносіліся ў 2011 годзе, тады ў яе дадалі элементы 114 і 116.

У пачатку 2016 года сёмы рад табліцы быў запоўнены цалкам. У новых элементаў, якія носяць нумары 113, 115, 117 і 118, пакуль няма пастаянных назваў. Навукоўцы прыдумаюць іх пазней. Усе чатыры элементыя належаць да звышцяжкіх. Першаадкрывальнікам элементаў 115, 117 і 118 прызнаная міжнародная даследчая група, якая складаецца з расійскіх і амерыканскіх навукоўцаў. Гэтая група таксама прэтэндавала на права лічыцца першаадкрывальнікам элемента 113, аднак у выніку эксперты замацавалі гэта адкрыццё за навукоўцамі з Японііhttp://nashaniva.by/?c=ar&i=162885.

 Структура перыядычнай сістэмы 

Найбольш распаўсюджанымі з’яўляюцца 3 формы табліцы Мендзялеева: «кароткая» (кароткаперыядная), «доўгая» (доўгаперыядная) і «звышдоўгая». У «звышдоўгім» варыянце кожны перыяд займае роўна адзін радок. У «доўгім» варыянце лантаноіды і актыноіды вынесеныя з агульнай табліцы, робячы яе больш кампактнай. У «кароткай» форме запісы, у дадатак да гэтага, чацвёрты і наступныя перыяды займаюць па 2 радкі; сімвалы элементаў галоўных і пабочных падгруп выраўноўваюцца адносна розных старон клетак. Вадарод часам змяшчаюць у 7-ю («кароткая» форма) або 17-ю («доўгая» форма) групу табліцы.

Ніжэй прыведзены доўгі варыянт (доўгаперыядная форма), зацверджаны Міжнародным саюзам тэарэтычнай і прыкладной хіміі (IUPAC) у якасці асноўнага.

 Табліца 

 Група → 1I A 2II A 3III B 4IV B 5V B 6VI B 7VII B 8VIII B 9VIII B 10VIII B 11I B 12II B 13III A 14IV A 15V A 16VI A 17VII A 18VIII A ↓ Перыяд абалонка ↓ 1 1H 2He K 2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne L 3 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar M 4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr N 5 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe O 6 55Cs 56Ba 57La * 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn P 7 87Fr 88Ra 89Ac ** 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Cn 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv 117Ts 118Og Q  * Лантаноіды 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu ** Актыноіды 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr 

  Легенда: Натуральныя элементы Шчолачныя металы Шчолачназямельныя металы Лантаноіды Актыноіды Пераходныя металы Штучныя элементы Металы Паўметалы Галагены Інертныя газы Неметалы

Кароткая форма табліцы, якая змяшчае восем груп элементаўПример короткой формы таблицы., была афіцыйна адменена ІЮПАК ў 1989 годзе. З сучаснай замежнай літаратуры кароткая форма выключана цалкам, замест яе выкарыстоўваецца доўгая форма. Такую сітуацыю некаторыя даследчыкі звязваюць у тым ліку з уяўнай рацыянальнай кампактнасцю кароткай формы табліцы, а таксама з інерцыяй, стэрэатыпным мысленнем і неўспрыманнем сучаснай (міжнароднай) інфармацыіР. С. Сайфуллин, А. Р. Сайфуллин, «Новая таблица Менделеева», Химия и жизнь, 2003, № 12, стр. 14—17. (В виде PDF-файла — 6,0 МБ — на сайте «Единой Коллекции цифровых образовательных ресурсов… ».).

У 1970 году Тэадор Сіборг прапанаваў пашыраную перыядычную табліцу элементаў. Нільсам Борам распрацоўвалася лесвічная (пірамідальная) форма перыядычнай сістэмы. Існуе і мноства іншых, такіх, што рэдка або зусім не выкарыстоўваюцца, але вельмі арыгінальных, спосабаў графічнага адлюстравання перыядычнага законаТрифонов Д. Н.: Структура и границы периодич. систем. ~М.: 1969. Сёння існуюць некалькі сотняў варыянтаў табліцы, пры гэтым навукоўцы прапануюць усё новыя варыянты.

 Крыніцы 

 Літаратура 



 Спасылкі 
 11. Стариков В. С. Периодическая таблица элементов выдержанна временем в учёном и научном мире



Катэгорыя:Вікіпедыя:Істотныя артыкулы
Катэгорыя:Дзмітрый Мендзялееў
Катэгорыя:Класіфікатары