ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემა

ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემა, დიმიტრი მენდელეევის ელემენტთა პერიოდული სისტემა, ქიმიური ელემენტების კლასიფიკაცია — მენდელეევის მიერ 1869 წლის 1 მარტს აღმოჩენილი პერიოდულობის კანონის გრაფიკული ასახვა.

სისტემას არაფორმალურად „მენდელეევის ცხრილს“, „პერიოდულობის სისტემას“ ან უბრალოდ „პერიოდულ სისტემას“ უწოდებენ, მაგრამ უნდა აღინიშნოს რომ სახელი „პერიოდულობის სისტემა“ გაუმართლებელია როგორც ქიმიური, ასევე გრამატიკული თვალსაზრისითაც. არსებობს ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემის წარმოსახვის რამდენიმე სახე. მათ შორის ყველაზე უფრო გამოყენებულია გაშლილი და შემჭიდროებული ცხრილები.

ელემენტთა პერიოდული სისტემაში ქიმიური ელემენტები დალაგებულია ატომური ნომრის (და არა ატომური მასის) მიხედვით, რაც ბუნებრივად აიხსნება ატომის აგებულებაზე არსებული თანამედროვე შეხედულებებით: ატომური ნომერი ელემენტთა პერიოდული სისტემაში აჩვენებს ატომის ბირთვში პროტონების რაოდენობას და, შესაბამისად, ელექტრონების რაოდენობას ნეიტრალური ატომის ელექტრონულ გარსში, რაც განაპირობებს ელემენტის ქიმიურ თვისებებს. თანამედროვე ელემენტთა პერიოდული სისტემაში ერთი ქიმიური ელემენტის სახით გაერთიანებულია იზოტოპები, რომლეებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან ატომის ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობით და, ელექტრონულ გარსში ელექტრონთა ერთნაირი რაოდენობის მიუხედავად, აქვს განსხვავებული ატომური მასა.

ისტორია
ქიმიური ელემენტების სისტემატიზაციის ცდები (მსგავსი ქიმიური თვისებების მიხედვით) ჯერ კიდევ XIX საუკუნის 30-იან წლებიდან დაიწყო. 1864 წელს დ. მაიერმა ატომურ მასათა მონაცემების საფუძველზე შეადგინა ტაბულა, რომელშიც აჩვენა ელემენტთა რამდენიმე ჯგუფის ატომური მასებისა და თვისებების ურთიერთშესაბამისობა, მაგრამ ზოგადი თეორიული დასკვნა მას არ გაუკეთებია. დ. მენდელეევის შეფასებით, ელემენტთა პერიოდული სისტემის განმტკიცებას ხელი შეუწყო პ. მელიქიშვილისა და მისი მოწაფის ლ. პისარჟევსკის შრომებმა. 

2012 წლის მონაცემებით, ელემენტთა პერიოდული სისტემა მოიცავდა 118 ქიმიურ ელემენტს. მისი წინამორბედი იყო დ. მენდელეევის მიერ 1869 შედგენილი ცხრილი, რომელიც მეცნიერმა შემდგომი ორი წლის მანძილზე სრულყო — ელემენტები დაყო მწკრივებად, პერიოდებად, ჯგუფებად და უწოდა ელემენტთა პერიოდული სისტემა. ელემენტთა პერიოდული სისტემის გრაფიკული გამოსახულებების მრავალი ვარიანტიდან, რომლებიც უპირატესად ცხრილების სახით იყო წაროდგენილი, განსაკუთრებით გავრცელდა სამი ფორმა: მოკლე, რომელიც მენდელეევმა წამოადგინა, გრძელი და კიბისებრი.

მეტად მნიშვნელოვანი იყო ელემენტთა პერიოდული სისტემაში ელემენტების ადგილის დაკავშირება პერიოდისა და ჯგუფის ნომერთან. ამის საფუძველზე შესაძლებელი გახდა ზოგიერთი ელემენტის იმ დროს მიღებული ატომური ასის შესწორება. დ. მენდელეევმა ელემენტთა პერიოდული სისტემის საფუძველზე იწინასწარმეტყველა მანამდე უცნობი ელემენტების „ეკაბორის“ Sc, „ეკაალუმინის“ Ga, „ეკასილიციუმის“ Ge არსებობა და მათი ნაერთების თვისებები, რაც შემდგომში დაადასტურა და პერიოდულობის კანონმა საყოველთაო აღიარება მოუპოვა. გაირკვა, რომ რიგობრივი ნომერი რიცხობრივად ელემენტის ატომის ბირთვის მუხტის სიდიდის ტოლია (ე. რეზერფორდი, ჰ. მოზლი). ნეიტრონების აღმოჩენის შემდეგ გასაგები გახდა ატომური მასისა და იზოტოპების არსი, ელემენტთა თვისებების პერიოდულობა დაუკავშირდა ატომის ელექტრონული გარსის აგებულებას.

კლასიფიკაცია
დ. მენდელეევის სისტემაში ელემენტების თვისებების პერიოდულობა არ არის მარტივი. პირველი პერიოდი შედგება 2 ელემენტისაგან H და He. მას მოსდევს 2 რვა-რვა-წევრიანი პერიოდი. ეს არის მცირე პერიოდები. მათი ელენტები ერთმანეთის ჰომოლოგებს წარმოადგენენ, ესენია Li და Na, Be და Mg, B და Al და ა. შ. გარდა პირველისა, ყველა პერიოდი იწყება ლითონით და მთავრდება ინერტული აირით. პერიოდში ელემენტის თვისებები თანდათანობით იცვლება. Na ტიპური ლითონია, წარმოქმნის ძლიერ ტუტეს; Mg მკაფიოდ გამოხატულ ლითონურ თვისებებს იჩენს, მაგრამ ისეთი აქტიური არ არის, როგორც Na. Al უკვე ლითონ-არალითონია, მისი ჟანგი და ჰიდროჟანგი ამფოტერულია, Si არალითონია, P და S აქტიური არალითონებია, Cl ამ პერიოდში ყველაზე აქტიური არალითონია. მე-4 და მე-5 პერიოდები 18-18 წევრისაგან შესდგება. თითოეული მათგანის შედგენილობაში შედის VIII ჯგუფის 3-3 ელემენტი. თავისებურად იცვლება ელემენტების თვისებები მე-4 პერიოდის Sc-Zn მწკრივში. ასევე თავისებურად იცვლება ელემენტების თვისებები მე-5 პერიოდის Y-Cd მწკრივში. ამიტომ Sc-Zn და Y-Cd მწკრივის ელემენტებს გარდამავალი ელემენტები უწოდეს. ამ ორ დიდ პერიოდს მოჰყვება ყველაზე დიდი მე-6 პერიოდი, რომელიც 32 ელემენტს მოიცავს. ამ პერიოდში შედის ლანთანის მომდევნო 14 ელემენტი — ლანთანოიდები, რომელთა შორის დიდი მსგავსებაა. ეს პერიოდი შეიცავს აგრეთვე გარდამავალ ელემენტთა მწვრივს. უკანასკნელი მე-7 პერიოდი. გარდა Fr, Ra და Ac-ისა, მოიცავს 14 ელემენტისაგან შედგენილ აქტინოიდების ოჯახს და გარდამავალი ელემენტების მწკრივის პირველ წევრებს. 

მოძველებული კლასიფიკაციით: 8-წევრიანმა პერიოდებმა განაპირობა 8 ვერტიკალური ჯგუფის ჩამოყალიბება (I, II, III, IV,V, VI,VII დაVIII). ამ ჯგუფებში 18-წევრიანი პერიოდის ელემენტები თავისებურადაა დალაგებული. დიდი პერიოდის ელემენტები	2 მწკრივად ლაგდება: I მწკრივი 10 ელემენტს შეიცავს, II კი 8-ს. I მწკრივში უკანასკნელი 3 ელემენტი განლაგებულია VIII ჯგუფში ტრიადის საბით. ბუნებრივია, რომ დიდი და მცირე პერიოდების ელემენტებს შორის არ არის დიდი მსგავსება არც ვალენტობისა და არც სხვა თვისებების მიხედვით. ამიტომ თითთეული ჯგუფის ელემენტები გაყვეს 2 ქვეჯგუფად: მთავარი (ა) და თანაური (ბ) ქვეჯგუფის ელემენტებად.

მთავარი ქვეჯგუფების ელემენტების ქიმიური თვისებები არსებითადაა დამოკიდებული მათ განლაგებაზე ინერტული აირის მიმართ. სწორედ ამ ნიშნის მიხედვით არის დაყოფილი ელემენტები მთავარ და თანაქვეჯგუფებად. მთავარ ქვეჯგუფებს მიეკუთვნება ის	ელემენტები, რომელთა რიგობრივი რიცხვი	1-2 ერთეულით მეტია ან 5-1 ერთეულით ნაკლებია ინერტული აირის რიგობრივ რიცხვზე. დანარჩენი ელემენტები მიეკუთვნება თანაქვეჯგუფებს. ამრიგად, მთავარი ქვეჯგუფი შედგება დიდი და მცირე პერიოდის ელემენტებისაგან, თანაქვეჯგუფები კი — მხოლოთ დიდი პერიოდის ელემენტებისაგან. არალითონებს მხოლოდ მთავარი ქვეჯგუფები მოიცავს, თანაქვეჯგუფები კი ლითონებისაგან შედგება.

მცირე პერიოდების ელემენტებს დ. მენდელეევმა ტიპური ელემენტები უწოდა, ხოლო იმ ქვეჯგუფებს, რომლებიც ტიპურ ელემენტებს შეიცავენ — მთავარი ქვეჯგუფები.

ტიპური ლითონები განლაგებულია I და II ჯგუფში. მარცხნიდან მარჯვნივ გადანაცვლებისას სუსტდება ლითონური თვისებები და ძლიერდება არალითონური თვისებები. ამიტომაც V და VI ჯგუფებში ტიპური არალითონებია, ხოლო VII-ში — ყველაზე აქტიური არალითონები. ინერტული აირი არის საზღვარი საპირისპირო თვისებების მქონე ელემენტებს — ლითონებსა და არალითონებს შორის.

ატომური მასის გადიდებისას ჯგუფში ძლიერდება ლითთნური თვისებები. მისი შემცირებით კი — არალითონური თვისებები. ყველაზე აქტიური ლითონია ცეზიუმი Cs. ყველაზე აქტიური არალითონი კი — ფთორი F. ამრიგად, ელემენტთა ლითონური თვისებები პერიოდულ სისტემაში ძლიერდება დიაგონალურად: მარჯვნიდან მარცხნივ, ზემოდან ქვემოთ. მისი საპირისპირო მიმართულებით კი ძლიერდება არალითონური თვისებები.

ელემენტთა პერიოდული სისტემის ფიზიკური არსის გარვვევა დაკავშირებულია კვანტური მექანიკის განვითარებასთან. კვანტური რიცხვებისა და პაულის პრინცივის საფუძველზე ელემენტთა თვისებების პერიოდულობა ბუნებრივ ახსნას პოულობს.

მოცემულ ენერგეტიკულ დონეზე (გარსზე) ელექტრონების მაქსიმალური რიცხვი N=2n2, სადაც n მთავარი კვანტური რიცხვია. როდესაც n=1, 2, 3, 4, 5, შესაბამის გარსებს აღნიშნავენ K, L, M, N და O სიმბოლოებით.

n-ის ყოეელ მნიშვნვლობას შეესაბამება ენერგეტიკული დონე, რომელიც, თავის მხრივ, შედგება ქვედონეებისაგან. ქვედონეებს ახასიათებს მეორე კვანტური რიცხვი, რომელსაც გამოსახავენ l სიმბოლოთი და უწოდებენ ორბიტულ კვანტურ რიცხვს. მთავარი კვანტური რიცხვის ყოველ მნიშვნელობას შეესაბამება ორბიტული კვანტური რიცხვის დისკრეტული მნიშვნელობები. რომელიც იცვლება 0-იდან n-1-მდე.

l რიცხვის სიდიდე განსაზღვრავს ქვეგარსებზე ელექტრონების განლაგებას. l=0, 1, 2, 3 დაკავშირებულია ელექტრონების s, p, d, f მდგომარეობანი (მათ ხშირად უწოდებენ s, p, d, f  ელექტრონებს). ყოველ ასეთ მდგომარეობას შეესაბამება გარკვეული ფორმის ორბიტალი, რომლებიც აგრეთვე s, p, d, f  სიმბოლოებით აღინიშნება. მთავარი კვანტური რიცხვის მნიშვნელობების მიხედვით გვექნება 1s, 2s, 3s, ... 2p, 3p, 4p, ... 3d, 4d, 5d, 6d და 4f, 5f ქვეგარსები, სადაც ციფრები სიმბოლოების წინ გამოხატავს მთავარი კვანტური რიცხვის სიდიდეს.

ელექტრონების განაწილება თავისუფალ ენერგეტიკულ დონეებზე შედეგი პრინციპის შესაბამისად წარმოებს, პირველ რიგში შეივსება უდაბლესი ენერგეტიკული დონე, შემდეგ — მისი მომდევნოები (K, L, M და ა. შ.), Ar-ის შემდეგ კი — ენერგეტიკული დონე, რომელსაც განსაზღვრავს უფრო მეტი სიდიდის მთავარი კვანტური რიცხვი, მაგრამ დაბალი ორბიტული კვანტური რიცხვი. შესაბამისი დონე უფრო ადრე შეივსება, ვიდრე შუუვსებელი მის წინ მყოფი დონე. ამიტომაც ყოველ დიდ პერიოდში პირველ ორ ელემენტს გარე გარსზე (ლიტერატურაში ხშირად გარსის ნაცვლად ხმარობენ შრეს, ხოლო ქვეგარსის ნაცვლად — გარსს) აქვს s ელექტრონები და მხოლოდ III ჯგუფიდან იწყება d ქვეგარსის შევსება, რაც მთავრდება თანაქვეჯგუფის ელემენტებში. ქვეგარსების შევსების მიხედვით არჩევენ s, p, d და f ელემენტებს.

განხილული სურათი საშუალებას გვაძლვეს დავადგინოთ ატომთა ელექრონული გარსების პერიოდულობა. რიგობრივი რიცხვის გადიდებისას ივსება ახალი გარსები, რომლებშიც პერიოდულად მეორდება ელექტრონთა ერთნაირი ქვეგარსები (s; s, p; s, p, d; s, p, d, f). ამრიგად, ქიმიურ ელემენტების თვისებათა პერიოდულობას განაპირობებს ატომთა ელექტრონული გარსების აღნაგობის პერიოდულობა. ლანთანოიდებისა და აქტინოიდების ადგილმდებარეობის გარკეევა პერიოდულ სისტემაში არსებითად გააადვილა ატომის აღნაგობის თეორიის შემუშავებამ.

პვრიოდულობას ექვედებარება ელემენტთა ვალენტობის ცვლილება პერიოდებში. ვალენტობასთან უშუალოდ არის დაკავშირებული იონიზაციის პოტენციალები, რომელთა ცელილება აგრეთვე პერიოდულია.

პერიოდულობის კანონი მნიშვნელოვან როლს თამაშობს არა მარტო ახალი ელემენტების სინთეზში, არამედ ლითონთა ქიმიაში, ლითონთა ფიზიკაში და სხვა.

დამატებითი ელემენტების სია
ქიმიურ ელემენტთა ნომენკლატურა 100-ზე მეტით ატომური რიცხვით:
 ატომური ნომერი  სახელი (ლათ)  სახელი (ქართ)  სიმბოლო  ძვ. სახელი  IUPAC ოფიციალური სახელი  IUPAC სიმბოლო 101  Unnilunium  უნნილუნიუმი  Unu  eka-thulium  Mendelevium  Md 102  Unnilbium  უნნილბიუმი  Unb  eka-ytterbium  Nobelium  No 103  Unniltrium  უნნილტრიუმი  Unt  eka-lutetium  Lawrencium  Lr 104  Unnilquadrium  უნნილქუადრიუმი  Unq  eka-hafnium  Rutherfordium  Rf 105  Unnilpentium  უნნილპენტიუმი  Unp  eka-tantalum  Dubnium  Db 106  Unnilhexium  უნნილჰექსიუმი  Unh  eka-tungsten  Seaborgium  Sg 107  Unnilseptium  უნნილსეპტიუმი  Uns  eka-rhenium  Bohrium  Bh 108  Unniloctium  უნნილოქტიუმი  Uno  eka-osmium  Hassium  Hs 109  Unnilennium  უნნილენნიუმი  Une  eka-iridium  Meinterium  Mt 110  Ununnilium  უნუნნილიუმი  Uun  eka-platinum  Darmstadtium  Ds 111  Unununnium  უნუნუნნიუმი  Uuu  eka-gold  Roentgenium  Rg 112  Ununbium  უნუნბიუმი  Uub  eka-mercury  Copernicium  Cn 113  Ununtrium  უნუნტრიუმი  Uut  eka-thallium  Nihonium  Nh 114  Ununquadium  უნუნქვადიუმი  Uuq  eka-lead  Flerovium  Fl 115  Ununpentium  უნუნპენტიუმი  Uup  eka-bismuth  Moscovium  Mc 116  Ununhexium  უნუნჰექსიუმი  Uuh  eka-polonium  Livermorium  Lv 117  Ununseptium  უნუნსეპტიუმი  Uus  eka-astatine  Tennessine  Ts 118  Ununoctium  უნუნოქტიუმი  Uuo  eka-radon  Oganesson  Og 119  Ununennium  უნუნენნიუმი  Uue  eka-francium     120  Unbinilium  უნბინილიუმი  Ubn  eka-radium     121  Unbiunium  უნბიუნნიუმი  Ubu  eka-actinium     122  Unbibium  უნბიბიუმი  Ubb  eka-thorium     123  Unbitrium  უნბიტრიუმი  Ubt  eka-Protactinium     124  Unbiquadium  უნბიქვადიუმი  Ubq  eka-uranium     125  Unbipentium  უნბიპენტიუმი  Ubp  eka-neptunium     126  Unbihexium  უნბიჰექსიუმი  Ubh  eka-plutonium     127  Unbiseptium  უნბისეპტიუმი  Ubs  eka-americium     128  Unbioctium  უნბიოქტიუმი  Ubo  eka-curium     129  Unbiennium  უნბიენნიუმი  Ube  eka-berkelium     130  Untrinilium  უნტრინილიუმი  Utn  eka-californium     131  Untriunium  უნტრიუნნიუმი  Utu       132  Untribium  უნტრიბიუმი  Utb       133  Untritrium  უნტრიტრიუმი  Utt       134  Untriquadium  უნტრიქვადიუმი  Utq       135  Untripentium  უნტრიპენტიუმი  Utp       136  Untrihexium  უნტრიჰექსიუმი  Uth       137  Untriseptium  უნტრისეპტიუმი  Uts       138  Untrioctium  უნტრიოქტიუმი  Uto       139  Untriennium  უნტრიენნიუმი  Ute       140  Unquadnilium  უნქუადნილიუმი  Uqn       141  Unquadunium  უნქუადუნნიუმი  Uqu       142  Unquadbium  უნქუადბიუმი  Uqb       143  Unquadtrium  უნქუადტრიუმი  Uqt       144  Unquadquadium  უნქუადქვადიუმი  Uqq       145  Unquadpentium  უნქუადპენტიუმი  Uqp       146  Unquadhexium  უნქუადჰექსიუმი  Uqh       147  Unquadseptium  უნქუადსეპტიუმი  Uqs       148  Unquadoctium  უნქუადოქტიუმი  Uqo       149  Unquadennium  უნქუადენნიუმი  Uqe       150  Unpentnilium  უნპენტნილიუმი  Upn       151  Unpentunium  უნპენტუნნიუმი  Upu       152  Unpentbium  უნპენტბიუმი  Upb       153  Unpenttrium  უნპენტტრიუმი  Upt       154  Unpentquadium  უნპენტქვადიუმი  Upq       155  Unpentpentium  უნპენტპენტიუმი  Upp       156  Unpenthexium  უნპენტჰექსიუმი  Uph       157  Unpentseptium  უნპენტსეპტიუმი  Ups       158  Unpentoctium  უნპენტოქტიუმი  Upo       159  Unpentennium  უნპენტენნიუმი  Upe       160  Unhexnilium  უნჰექსნილიუმი  Uhn       161  Unhexunium  უნჰექსუნნიუმი  Uhu       162  Unhexbium  უნჰექსბიუმი  Uhb       163  Unhextrium  უნჰექსტრიუმი  Uht       164  Unhexquadium  უნჰექსქვადიუმი  Uhq       165  Unhexpentium  უნჰექსპენტიუმი  Uhp       166  Unhexhexium  უნჰექსჰექსიუმი  Uhh       167  Unhexseptium  უნჰექსსეპტიუმი  Uhs       168  Unhexoctium  უნჰექსოქტიუმი  Uho       169  Unhexennium  უნჰექსენნიუმი  Uhe       170  Unseptnilium  უნსეპტნილიუმი  Usn       171  Unseptunium  უნსეპტუნნიუმი  Usu       172  Unseptbium  უნსეპტბიუმი  Usb      

 ლიტერატურა