Ιστορία του περιοδικού συστήματος του Mendeleev. Η ιστορία της ανακάλυψης του περιοδικού νόμου και του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων από τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ. Ανάγκη ταξινόμησης

ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΥ ΝΟΜΟΥ

Ο περιοδικός νόμος ανακαλύφθηκε από τον D. I. Mendeleev ενώ εργαζόταν πάνω στο κείμενο του σχολικού βιβλίου «Βασικές αρχές της Χημείας», όταν συνάντησε δυσκολίες στη συστηματοποίηση του πραγματικού υλικού. Μέχρι τα μέσα Φεβρουαρίου 1869, σκεπτόμενος τη δομή του σχολικού βιβλίου, ο επιστήμονας κατέληξε σταδιακά στο συμπέρασμα ότι οι ιδιότητες των απλών ουσιών και οι ατομικές μάζες των στοιχείων συνδέονται με ένα συγκεκριμένο σχέδιο.

Η ανακάλυψη του περιοδικού πίνακα των στοιχείων δεν έγινε τυχαία, ήταν το αποτέλεσμα τεράστιας εργασίας, μακράς και επίπονης δουλειάς, η οποία ξοδεύτηκε τόσο από τον ίδιο τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς όσο και από πολλούς χημικούς από τους προκατόχους και τους συγχρόνους του. «Όταν άρχισα να οριστικοποιώ την ταξινόμηση των στοιχείων, έγραψα σε ξεχωριστές κάρτες κάθε στοιχείο και τις ενώσεις του και στη συνέχεια, ταξινομώντας τα με τη σειρά των ομάδων και των σειρών, έλαβα τον πρώτο οπτικό πίνακα του περιοδικού νόμου. Αλλά αυτό ήταν μόνο η τελευταία συγχορδία, το αποτέλεσμα όλων των προηγούμενων εργασιών ... "- είπε ο επιστήμονας. Ο Mendeleev τόνισε ότι η ανακάλυψή του ήταν το αποτέλεσμα που συμπλήρωσε είκοσι χρόνια σκέψης για τις σχέσεις μεταξύ των στοιχείων, σκεπτόμενος από όλες τις πλευρές της σχέσης των στοιχείων.

Στις 17 Φεβρουαρίου (1 Μαρτίου), το χειρόγραφο του άρθρου, που περιείχε έναν πίνακα με τίτλο «Ένα πείραμα σε ένα σύστημα στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα», ολοκληρώθηκε και υποβλήθηκε για εκτύπωση με σημειώσεις για συνθέτες και με την ημερομηνία «17 Φεβρουαρίου 1869». Η αναφορά για την ανακάλυψη του Mendeleev έγινε από τον εκδότη της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας, καθηγητή N. A. Menshutkin, σε μια συνεδρίαση της εταιρείας στις 22 Φεβρουαρίου (6 Μαρτίου) 1869. Ο ίδιος ο Mendeleev δεν ήταν παρών στη συνάντηση, αφού τότε χρόνο, με τις οδηγίες της Ελεύθερης Οικονομικής Εταιρείας, εξέτασε τα τυροκομεία των επαρχιών Tverskaya και Novgorod.

Στην πρώτη έκδοση του συστήματος, τα στοιχεία τακτοποιήθηκαν από επιστήμονες σε δεκαεννέα οριζόντιες σειρές και έξι κάθετες στήλες. Στις 17 Φεβρουαρίου (1 Μαρτίου), η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου δεν ολοκληρώθηκε σε καμία περίπτωση, αλλά μόλις ξεκίνησε. Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς συνέχισε την ανάπτυξή του και την εμβάθυνσή του για σχεδόν τρία χρόνια. Το 1870, ο Mendeleev δημοσίευσε τη δεύτερη έκδοση του συστήματος (The Natural System of Elements) στο Fundamentals of Chemistry: οριζόντιες στήλες ανάλογων στοιχείων μετατράπηκαν σε οκτώ κατακόρυφα διατεταγμένες ομάδες. οι έξι κάθετες στήλες της πρώτης έκδοσης μετατράπηκαν σε περιόδους που ξεκινούσαν με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνουν με ένα αλογόνο. Κάθε περίοδος χωρίστηκε σε δύο σειρές. στοιχεία διαφορετικών σειρών που περιλαμβάνονται στην ομάδα σχημάτισαν υποομάδες.

Η ουσία της ανακάλυψης του Mendeleev ήταν ότι με την αύξηση της ατομικής μάζας των χημικών στοιχείων, οι ιδιότητές τους δεν αλλάζουν μονότονα, αλλά περιοδικά. Μετά από έναν ορισμένο αριθμό στοιχείων διαφορετικών ιδιοτήτων, διατεταγμένων σε αύξον ατομικό βάρος, οι ιδιότητες αρχίζουν να επαναλαμβάνονται. Η διαφορά μεταξύ του έργου του Mendeleev και των έργων των προκατόχων του ήταν ότι ο Mendeleev δεν είχε μία, αλλά δύο βάσεις για την ταξινόμηση των στοιχείων - ατομική μάζα και χημική ομοιότητα. Για να τηρηθεί πλήρως η περιοδικότητα, ο Mendeleev διόρθωσε τις ατομικές μάζες ορισμένων στοιχείων, τοποθέτησε αρκετά στοιχεία στο σύστημά του σε αντίθεση με τις τότε αποδεκτές ιδέες για την ομοιότητά τους με άλλα, άφησε κενά κελιά στον πίνακα όπου στοιχεία που δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμη έπρεπε να είχε τοποθετηθεί.

Το 1871, με βάση αυτά τα έργα, ο Mendeleev διατύπωσε τον Περιοδικό Νόμο, η μορφή του οποίου βελτιώθηκε κάπως με την πάροδο του χρόνου.

Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων είχε μεγάλη επιρροή στη μετέπειτα ανάπτυξη της χημείας. Δεν ήταν μόνο η πρώτη φυσική ταξινόμησηχημικά στοιχεία, τα οποία έδειξαν ότι αποτελούν ένα αρμονικό σύστημα και συνδέονται στενά μεταξύ τους, αλλά ήταν επίσης ένα ισχυρό εργαλείο για περαιτέρω έρευνα. Την εποχή που ο Mendeleev συνέταξε τον πίνακα του με βάση τον περιοδικό νόμο που ανακάλυψε, πολλά στοιχεία ήταν ακόμη άγνωστα. Ο Mendeleev όχι μόνο ήταν πεπεισμένος ότι πρέπει να υπάρχουν ακόμα άγνωστα στοιχεία που θα γέμιζε αυτά τα μέρη, αλλά προέβλεψε επίσης τις ιδιότητες τέτοιων στοιχείων εκ των προτέρων, με βάση τη θέση τους μεταξύ άλλων στοιχείων. περιοδικό σύστημα. Τα επόμενα 15 χρόνια, οι προβλέψεις του Mendeleev επιβεβαιώθηκαν έξοχα. ανακαλύφθηκαν και τα τρία αναμενόμενα στοιχεία (Ga, Sc, Ge), που ήταν ο μεγαλύτερος θρίαμβος του περιοδικού νόμου.

DI. Ο Mendeleev παρέδωσε το χειρόγραφο "Η εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα" // Προεδρική Βιβλιοθήκη // Μια μέρα στην ιστορία http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx? itemid=1006

ΡΩΣΙΚΗ ΧΗΜΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ

Η Russian Chemical Society είναι ένας επιστημονικός οργανισμός που ιδρύθηκε στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης το 1868 και ήταν μια εθελοντική ένωση Ρώσων χημικών.

Η ανάγκη δημιουργίας της Εταιρείας ανακοινώθηκε στο 1ο Συνέδριο Ρώσων Φυσικολόγων και Γιατρών, που πραγματοποιήθηκε στην Αγία Πετρούπολη στα τέλη Δεκεμβρίου 1867 - αρχές Ιανουαρίου 1868. Στο Συνέδριο ανακοινώθηκε η απόφαση των συμμετεχόντων στο Χημικό Τμήμα:

Το Τμήμα Χημείας δήλωσε ομόφωνη επιθυμία να ενωθεί στη Χημική Εταιρεία για την επικοινωνία των ήδη εγκατεστημένων δυνάμεων των Ρώσων χημικών. Το τμήμα πιστεύει ότι αυτή η κοινωνία θα έχει μέλη σε όλες τις πόλεις της Ρωσίας και ότι η έκδοσή της θα περιλαμβάνει τα έργα όλων των Ρώσων χημικών, τυπωμένα στα ρωσικά.

Μέχρι τότε, χημικές εταιρείες είχαν ήδη ιδρυθεί σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες: η London Chemical Society (1841), η Chemical Society of France (1857), η German Chemical Society (1867). Η Αμερικανική Χημική Εταιρεία ιδρύθηκε το 1876.

Ο καταστατικός χάρτης της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας, που συντάχθηκε κυρίως από τον D. I. Mendeleev, εγκρίθηκε από το Υπουργείο Παιδείας στις 26 Οκτωβρίου 1868 και η πρώτη συνεδρίαση της Εταιρείας έγινε στις 6 Νοεμβρίου 1868. Αρχικά περιλάμβανε 35 χημικούς από Αγία Πετρούπολη, Καζάν, Μόσχα, Βαρσοβία, Κίεβο, Χάρκοβο και Οδησσό. Πρώτος Πρόεδρος του RCS ήταν ο N. N. Zinin, γραμματέας ο N. A. Menshutkin. Τα μέλη της εταιρείας πλήρωναν συνδρομές μέλους (10 ρούβλια ετησίως), η είσοδος νέων μελών πραγματοποιήθηκε μόνο μετά από σύσταση τριών υπαρχόντων. Τον πρώτο χρόνο της ύπαρξής του, το RCS αυξήθηκε από 35 σε 60 μέλη και συνέχισε να αναπτύσσεται ομαλά τα επόμενα χρόνια (129 το 1879, 237 το 1889, 293 το 1899, 364 το 1909, 565 το 1917).

Το 1869, η Ρωσική Χημική Εταιρεία απέκτησε το δικό της έντυπο όργανο - την Εφημερίδα της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας (ZhRHO). το περιοδικό έβγαινε 9 φορές το χρόνο (μηνιαία, εκτός από τους καλοκαιρινούς μήνες). Από το 1869 έως το 1900, ο εκδότης του ZhRHO ήταν ο N. A. Menshutkin και από το 1901 έως το 1930 - A. E. Favorsky.

Το 1878, το RCS συγχωνεύτηκε με τη Ρωσική Φυσική Εταιρεία (που ιδρύθηκε το 1872) για να σχηματίσει τη Ρωσική Φυσική και Χημική Εταιρεία. Οι πρώτοι Πρόεδροι του RFHO ήταν ο A. M. Butlerov (το 1878–1882) και ο D. I. Mendeleev (το 1883–1887). Σε σχέση με τη συγχώνευση, το 1879 (από τον 11ο τόμο) το Journal of the Russian Chemical Society μετονομάστηκε σε Journal of the Russian Physical and Chemical Society. Η περιοδικότητα της έκδοσης ήταν 10 τεύχη ετησίως. Το περιοδικό αποτελούνταν από δύο μέρη - χημικό (LRHO) και φυσικό (LRFO).

Για πρώτη φορά, πολλά έργα των κλασικών της ρωσικής χημείας δημοσιεύθηκαν στις σελίδες του ZhRHO. Μπορούμε να σημειώσουμε ιδιαίτερα τα έργα του D. I. Mendeleev σχετικά με τη δημιουργία και την ανάπτυξη του περιοδικού συστήματος στοιχείων και του A. M. Butlerov, που σχετίζονται με την ανάπτυξη της θεωρίας της δομής του ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ; έρευνα των N. A. Menshutkin, D. P. Konovalov, N. S. Kurnakov και L. A. Chugaev στον τομέα της ανόργανης και φυσικής χημείας. V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev και A. E. Arbuzov στον τομέα της οργανικής χημείας. Κατά την περίοδο από το 1869 έως το 1930, 5067 πρωτότυπα χημική έρευνα, δημοσιεύτηκαν επίσης περιλήψεις και άρθρα κριτικής για ορισμένα θέματα χημείας, μεταφράσεις των περισσότερων ενδιαφέροντα έργααπό ξένα περιοδικά.

Ο RFHO έγινε ο ιδρυτής των Συνεδρίων Mendeleev για τη Γενική και την Εφαρμοσμένη Χημεία. τα τρία πρώτα συνέδρια έγιναν στην Αγία Πετρούπολη το 1907, το 1911 και το 1922. Το 1919, η έκδοση του ZhRFKhO ανεστάλη και συνεχίστηκε μόνο το 1924.

Η ανακάλυψη του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων από τον Ντμίτρι Μεντελέεφ τον Μάρτιο του 1869 ήταν μια πραγματική ανακάλυψη στη χημεία. Ο Ρώσος επιστήμονας κατάφερε να συστηματοποιήσει τη γνώση για τα χημικά στοιχεία και να τα παρουσιάσει με τη μορφή πίνακα, τον οποίο οι μαθητές εξακολουθούν να μελετούν στα μαθήματα χημείας τώρα. Ο περιοδικός πίνακας έγινε το θεμέλιο για την ταχεία ανάπτυξη αυτής της περίπλοκης και ενδιαφέρουσας επιστήμης και η ιστορία της ανακάλυψής του καλύπτεται από θρύλους και μύθους. Για όλους όσους αγαπούν την επιστήμη, θα είναι ενδιαφέρον να μάθουν την αλήθεια για το πώς ο Mendeleev ανακάλυψε τον πίνακα των περιοδικών στοιχείων.

Η ιστορία του περιοδικού πίνακα: πώς ξεκίνησαν όλα

Προσπάθειες ταξινόμησης και συστηματοποίησης γνωστών χημικών στοιχείων έγιναν πολύ πριν από τον Ντμίτρι Μεντελέεφ. Τα συστήματα των στοιχείων τους προτάθηκαν από διάσημους επιστήμονες όπως οι Debereiner, Newlands, Meyer και άλλοι. Ωστόσο, λόγω της έλλειψης δεδομένων για τα χημικά στοιχεία και τις σωστές ατομικές μάζες τους, τα προτεινόμενα συστήματα δεν ήταν απολύτως αξιόπιστα.

Η ιστορία της ανακάλυψης του περιοδικού πίνακα ξεκινά το 1869, όταν ένας Ρώσος επιστήμονας σε μια συνάντηση της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας είπε στους συναδέλφους του για την ανακάλυψή του. Στον πίνακα που πρότεινε ο επιστήμονας, τα χημικά στοιχεία ταξινομήθηκαν ανάλογα με τις ιδιότητές τους, που παρέχονται από την τιμή του μοριακού τους βάρους.

Ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό του περιοδικού πίνακα ήταν επίσης η παρουσία κενών κυττάρων, τα οποία στο μέλλον γέμισαν με ανακαλυφθέντα χημικά στοιχεία που είχε προβλέψει ο επιστήμονας (γερμάνιο, γάλλιο, σκάνδιο). Μετά την ανακάλυψη του περιοδικού πίνακα έγιναν πολλές φορές προσθήκες και τροποποιήσεις. Μαζί με τον Σκωτσέζο χημικό William Ramsay, ο Mendeleev πρόσθεσε μια ομάδα αδρανών αερίων (μηδενική ομάδα) στον πίνακα.

Στο μέλλον, η ιστορία του περιοδικού πίνακα του Mendeleev σχετιζόταν άμεσα με ανακαλύψεις σε μια άλλη επιστήμη - τη φυσική. Οι εργασίες στον πίνακα των περιοδικών στοιχείων συνεχίζονται ακόμη, με σύγχρονους επιστήμονες να προσθέτουν νέα χημικά στοιχεία καθώς ανακαλύπτονται. Η σημασία του περιοδικού συστήματος του Ντμίτρι Μεντελέεφ είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί, γιατί χάρη σε αυτό:

• Συστηματοποιήθηκε η γνώση σχετικά με τις ιδιότητες των ήδη ανακαλυφθέντων χημικών στοιχείων.
• Κατέστη δυνατή η πρόβλεψη της ανακάλυψης νέων χημικών στοιχείων.
• Άρχισαν να αναπτύσσονται κλάδοι της φυσικής όπως η φυσική του ατόμου και η φυσική του πυρήνα.

Υπάρχουν πολλές επιλογές για την απεικόνιση χημικών στοιχείων σύμφωνα με τον περιοδικό νόμο, αλλά η πιο διάσημη και κοινή επιλογή είναι ο περιοδικός πίνακας γνωστός σε όλους.

Μύθοι και γεγονότα για τη δημιουργία του περιοδικού πίνακα

Η πιο κοινή παρανόηση στην ιστορία της ανακάλυψης του περιοδικού πίνακα είναι ότι ο επιστήμονας τον είδε σε ένα όνειρο. Μάλιστα, ο ίδιος ο Ντμίτρι Μεντελέεφ διέψευσε αυτόν τον μύθο και δήλωσε ότι σκεφτόταν τον περιοδικό νόμο για πολλά χρόνια. Για να συστηματοποιήσει τα χημικά στοιχεία, έγραψε το καθένα από αυτά σε ξεχωριστή κάρτα και τα συνδύασε επανειλημμένα μεταξύ τους, τακτοποιώντας τα σε σειρές ανάλογα με τις παρόμοιες ιδιότητες τους.

Ο μύθος για το «προφητικό» όνειρο ενός επιστήμονα μπορεί να εξηγηθεί από το γεγονός ότι ο Mendeleev εργάστηκε στη συστηματοποίηση των χημικών στοιχείων για μέρες ατελείωτες, που διακόπτονταν από έναν σύντομο ύπνο. Ωστόσο, μόνο η σκληρή δουλειά και το φυσικό ταλέντο του επιστήμονα έδωσαν το πολυαναμενόμενο αποτέλεσμα και παρείχαν στον Ντμίτρι Μεντελέεφ παγκόσμια φήμη.

Πολλοί μαθητές στο σχολείο, και μερικές φορές στο πανεπιστήμιο, αναγκάζονται να απομνημονεύσουν ή τουλάχιστον να περιηγηθούν κατά προσέγγιση στον περιοδικό πίνακα. Για να γίνει αυτό, ένα άτομο πρέπει όχι μόνο να έχει καλή μνήμη, αλλά και να σκέφτεται λογικά, συνδέοντας στοιχεία σε ξεχωριστές ομάδες και τάξεις. Η μελέτη του πίνακα είναι πιο εύκολη για εκείνους τους ανθρώπους που διατηρούν συνεχώς τον εγκέφαλό τους σε καλή κατάσταση κάνοντας προπονήσεις στο BrainApps.

Η οικογένεια Mendeleev ζούσε σε ένα σπίτι στην απότομη ψηλή όχθη του ποταμού Tobol στην πόλη Tobolsk και ο μελλοντικός επιστήμονας γεννήθηκε εδώ. Εκείνη την εποχή, πολλοί Δεκεμβριστές υπηρετούσαν εξόριστους στο Τομπόλσκ: Ανενκόφ, Μπαργιατίνσκι, Γουλφ, Κούχελμπέκερ, Φόνβισεν και άλλοι... Μόλυναν άλλους με το θάρρος και τη σκληρή δουλειά τους. Δεν τους έσπασαν οι φυλακές, η σκληρή εργασία ή η εξορία. Ο Mitya Mendeleev είδε τέτοιους ανθρώπους. Σε επικοινωνία μαζί τους, διαμορφώθηκε η αγάπη του για την Πατρίδα, η ευθύνη για το μέλλον της. Η οικογένεια Mendeleev είχε φιλικές και οικογενειακές σχέσεις με τους Decembrists. Ο D. I. Mendeleev έγραψε: «... αξιοσέβαστες και σεβαστοί Decembrists ζούσαν εδώ: Fonvizen, Annenkov, Muravyov, κοντά στην οικογένειά μας, ειδικά αφού ένας από τους Decembrist, ο Nikolai Vasilievich Basargin, παντρεύτηκε την αδερφή μου Olga Ivanovna ... Οικογένειες Decembrist , σε αυτά μέρες έδωσαν στη ζωή του Τομπόλσκ ένα ιδιαίτερο αποτύπωμα, το προίκισαν με κοσμική εκπαίδευση. Ο μύθος για αυτούς ζει ακόμα στο Τομπόλσκ.

Σε ηλικία 15 ετών, ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς αποφοίτησε από το γυμνάσιο. Η μητέρα του Μαρία Ντμίτριεβνα έκανε πολλές προσπάθειες για να συνεχίσει την εκπαίδευσή του ο νεαρός.

Ρύζι. 4. Μητέρα του D. I. Mendeleev - Maria Dmitrievna.

Ο Μεντελέγιεφ προσπάθησε να μπει στην Ιατροχειρουργική Ακαδημία της Αγίας Πετρούπολης. Ωστόσο, η ανατομία ήταν πέρα ​​από τη δύναμη ενός εντυπωσιακού νεαρού άνδρα, οπότε ο Mendeleev έπρεπε να αλλάξει την ιατρική σε παιδαγωγική. Το 1850, μπήκε στο Κύριο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, όπου είχε σπουδάσει κάποτε ο πατέρας του. Μόνο που εδώ ο Mendeleev ένιωσε μια γεύση για μελέτη και σύντομα έγινε ένας από τους καλύτερους.

Σε ηλικία 21 ετών, ο Mendeleev άντεξε λαμπρά εισαγωγικές εξετάσεις. Η μελέτη του Dmitri Mendeleev στην Αγία Πετρούπολη στο παιδαγωγικό ινστιτούτοδεν ήταν εύκολο στην αρχή. Στην πρώτη του χρονιά κατάφερε να πάρει μη ικανοποιητικούς βαθμούς σε όλα τα μαθήματα εκτός από τα μαθηματικά. Αλλά στα προηγούμενα χρόνια, τα πράγματα πήγαιναν διαφορετικά - ο μέσος ετήσιος βαθμός του Μεντελέγεφ ήταν τεσσεράμισι (από πέντε πιθανούς).

Η διατριβή του για το φαινόμενο του ισομορφισμού αναγνωρίστηκε ως διδακτορική διατριβή. Ταλαντούχος μαθητής το 1855. διορίστηκε δάσκαλος στο Γυμνάσιο Richelieu στην Οδησσό. Εδώ ετοίμασε το δεύτερο επιστημονική εργασία- «Συγκεκριμένοι τόμοι». Η εργασία αυτή παρουσιάστηκε ως μεταπτυχιακή εργασία. Το 1857 μετά την υπεράσπισή της, ο Mendeleev έλαβε τον τίτλο του Master of Chemistry, έγινε επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, όπου έδωσε διαλέξεις για την οργανική χημεία. Το 1859 στάλθηκε στο εξωτερικό.

Ο Mendeleev πέρασε δύο χρόνια σε διάφορα πανεπιστήμια στη Γαλλία και τη Γερμανία, αλλά η εργασία του στη διατριβή στη Χαϊδελβέργη με τους κορυφαίους επιστήμονες εκείνης της εποχής, Bunsen και Kirchhoff, ήταν η πιο παραγωγική.

Αναμφίβολα, η φύση του περιβάλλοντος στο οποίο πέρασε τα παιδικά του χρόνια επηρέασε πολύ τη ζωή του επιστήμονα. Από τα νιάτα του μέχρι τα βαθιά του γεράματα έκανε τα πάντα και πάντα με τον τρόπο του. Ξεκινώντας από τα μικρά πράγματα και προχωρώντας στα μεγάλα πράγματα. Η ανιψιά του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς, Ν. Για. Καπουστίνα-Γκούμπκινα, θυμήθηκε: «Είχε τα αγαπημένα του πιάτα, που εφευρέθηκε από τον εαυτό του ... Φορούσε πάντα ένα φαρδύ υφασμάτινο μπουφάν χωρίς ζώνη του δικού του σχεδίου ... Κάπνιζε στριφτά τσιγάρα, κυλώντας τα ο ίδιος...». Δημιούργησε ένα υποδειγματικό κτήμα - και το εγκατέλειψε αμέσως. Διεξήγαγε αξιόλογα πειράματα σχετικά με την πρόσφυση των υγρών και αμέσως εγκατέλειψε αυτό το πεδίο της επιστήμης για πάντα. Και τι σκάνδαλα κύλισε στις αρχές! Ακόμη και στη νεολαία του, ένας νεοσύστατος απόφοιτος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου, φώναξε στον διευθυντή του τμήματος, για τον οποίο κλήθηκε στον ίδιο τον υπουργό Abraham Sergeevich Norovatov. Ωστόσο, τι είναι για αυτόν ο διευθυντής του τμήματος - δεν υπολόγισε καν με τη σύνοδο. Όταν του επέβαλε επταετή μετάνοια με αφορμή το διαζύγιό του με τον Feoza Nikitishna, ο οποίος δεν συμβιβάστηκε ποτέ με την ιδιαιτερότητα των συμφερόντων του, ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς, έξι χρόνια πριν από την ημερομηνία λήξης, έπεισε τον ιερέα στην Κρονστάνδη να τον παντρευτεί. πάλι. Και τι άξιζε η ιστορία της πτήσης του με αερόστατο όταν άρπαξε με τη βία ένα μπαλόνι που ανήκε στο στρατιωτικό τμήμα, οδηγώντας τον στρατηγό Kovanko, έναν έμπειρο αεροναύτη, έξω από το καλάθι ... Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς δεν υπέφερε από σεμνότητα, αντίθετα - «Η σεμνότητα είναι η μητέρα όλων των κακών», υποστήριξε ο Mendeleev.

Η πρωτοτυπία της προσωπικότητας του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς παρατηρήθηκε όχι μόνο στη συμπεριφορά του επιστήμονα, αλλά και σε ολόκληρη την εμφάνισή του. Η ανιψιά του N. Ya. Kapustina-Gubkina σχεδίασε το ακόλουθο λεκτικό πορτρέτο του επιστήμονα: «Μια χαίτη με μακριά χνουδωτά μαλλιά γύρω από ένα ψηλό λευκό μέτωπο, πολύ εκφραστικό και πολύ ευκίνητο ... Καθαρά μπλε, διεισδυτικά μάτια ... Πολλά βρέθηκαν σε του μοιάζει με τον Γκαριμπάλντι... Όταν μιλούσε, πάντα χειρονομούσε. Οι φαρδιές, γρήγορες, νευρικές κινήσεις των χεριών του αντιστοιχούσαν πάντα στη διάθεσή του… Η χροιά της φωνής του ήταν χαμηλή, αλλά ηχηρή και κατανοητή, αλλά ο τόνος του άλλαζε πολύ και συχνά άλλαζε από χαμηλές νότες σε ψηλές, σχεδόν τενόρες.. Όταν μίλησε για αυτό που δεν του άρεσε, τότε συνοφρυώθηκε, έσκυψε, βόγκηξε, τσίριξε...». Η αγαπημένη ασχολία του Mendeleev για πολλά χρόνια ήταν η κατασκευή βαλιτσών και κορνίζων για πορτρέτα. Αγόρασε προμήθειες για αυτά τα έργα στο Gostiny Dvor.

Η πρωτοτυπία του Mendeleev τον διέκρινε από τη γενική μάζα από τη νεότητά του ... Ενώ σπούδαζε στο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, ο γαλανομάτης Σιβηρίας, που δεν είχε ούτε δεκάρα για την ψυχή του, απροσδόκητα για τους κυρίους καθηγητές, άρχισε να δείχνει τέτοια οξύνοια, τέτοια μανία στη δουλειά, που άφησε πολύ πίσω του όλους τους συντρόφους του. Τότε ήταν που έγινε αντιληπτός και αγαπήθηκε από έναν πραγματικό κρατικό σύμβουλο, μια γνωστή προσωπικότητα στη δημόσια εκπαίδευση, έναν δάσκαλο, επιστήμονα, καθηγητή χημείας Alexander Abramovich Voskresensky. Ως εκ τούτου, το 1867, ο Alexander Abramovich συνέστησε τον αγαπημένο του μαθητή, τον τριαντατριάχρονο Dmitry Ivanovich Mendeleev, στη θέση του καθηγητή γενικής και ανόργανης χημείας στη Φυσικομαθηματική Σχολή του Πανεπιστημίου της Αγίας Πετρούπολης. Τον Μάιο του 1868, η αγαπημένη κόρη Όλγα γεννήθηκε στους Μεντελέεφ ...

Τα τριάντα τρία είναι η παραδοσιακή ηλικία ενός άθλου: στα τριάντα τρία, σύμφωνα με το έπος των δακρύων από τη σόμπα, Ilya Muromets. Αλλά αν και από αυτή την άποψη η ζωή του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς δεν ήταν εξαίρεση, ο ίδιος δύσκολα μπορούσε να αισθανθεί ότι συνέβαινε μια απότομη στροφή στη ζωή του. Αντί για τα μαθήματα τεχνικής, οργανικής ή αναλυτικής χημείας που είχε δώσει πριν, έπρεπε να αρχίσει να διαβάζει ένα νέο μάθημα, γενική χημεία.

Φυσικά, το τσακισμένο πιο εύκολο. Ωστόσο, όταν ξεκίνησε τα προηγούμενα μαθήματα του, δεν ήταν επίσης εύκολο. Τα ρωσικά οφέλη είτε δεν υπήρχαν καθόλου, είτε υπήρχαν, αλλά ήταν ξεπερασμένα. Η χημεία είναι ένα νέο, νεανικό πράγμα, και στη νεολαία όλα γίνονται ξεπερασμένα γρήγορα. Ξένα σχολικά βιβλία, τα τελευταία, έπρεπε να μεταφραστούν μόνος μου. Μετάφρασε - «Αναλυτική Χημεία» του Ζεράρ, «Χημική Τεχνολογία» του Βάγκνερ. Και στην οργανική χημεία και στην Ευρώπη δεν βρέθηκε τίποτα άξιο, παρόλο που κάθεσαι και γράφεις μόνος σου. Και έγραψε. Σε δύο μήνες, ένα εντελώς νέο μάθημα βασισμένο σε νέες αρχές, τριάντα τυπωμένα φύλλα. Εξήντα μέρες καθημερινής σκληρής δουλειάς - δώδεκα τελειωμένες σελίδες την ημέρα. Ακριβώς μια μέρα - δεν ήθελε να ρυθμίσει τη ρουτίνα του ανάλογα με ένα τέτοιο ασήμαντο στοιχείο όπως η περιστροφή την υδρόγειογύρω από τον άξονά του, δεν σηκώθηκε από το τραπέζι για τριάντα ώρες, και για σαράντα.

Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς μπορούσε όχι μόνο να δουλεύει μεθυσμένος, αλλά και να κοιμάται μεθυσμένος. Νευρικό σύστημαΟ Mendeleev ήταν εξαιρετικά ευαίσθητος, τα συναισθήματά του ήταν αυξημένα - σχεδόν όλοι οι απομνημονευματολόγοι, χωρίς να λένε λέξη, αναφέρουν ότι ήταν ασυνήθιστα εύκολος, ξέσπασε συνεχώς σε ένα κλάμα, αν και, στην ουσία, ήταν ένα ευγενικό άτομο.

Είναι πιθανό ότι τα έμφυτα χαρακτηριστικά της προσωπικότητας του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς εξηγήθηκαν από την καθυστερημένη εμφάνισή του στην οικογένεια - ήταν το "τελευταίο παιδί", το δέκατο έβδομο παιδί στη σειρά. Και σύμφωνα με τις τρέχουσες ιδέες, η πιθανότητα μεταλλάξεων στους απογόνους αυξάνεται με την αύξηση της ηλικίας των γονέων.

Ξεκίνησε την πρώτη του διάλεξη για τη γενική χημεία ως εξής:

«Ό,τι παρατηρούμε το διακρίνουμε ξεκάθαρα ως ουσία ή ως φαινόμενο. Η ύλη καταλαμβάνει χώρο και έχει βάρος, ενώ τα φαινόμενα είναι πράγματα που συμβαίνουν στο χρόνο. Κάθε ουσία ασκεί μια ποικιλία φαινομένων και δεν υπάρχει ούτε ένα φαινόμενο που να λαμβάνει χώρα χωρίς ουσία. Μια ποικιλία ουσιών και φαινομένων δεν μπορεί να διαφύγει της προσοχής όλων. Το να ανακαλύψεις τη νομιμότητα, δηλαδή την απλότητα και την κανονικότητα σε αυτή την ποικιλομορφία, σημαίνει να μελετήσεις τη φύση…»

Για να ανακαλύψετε τη νομιμότητα, δηλαδή την απλότητα και την ορθότητα… Η ουσία έχει βάρος… Ουσία… Βάρος… Ουσία… Βάρος…

Το σκεφτόταν όλη την ώρα, ό,τι κι αν έκανε. Και τι δεν έκανε! Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς είχε αρκετό χρόνο για όλα. Φαίνεται ότι τελικά έλαβε το καλύτερο χημικό τμήμα στη Ρωσία, ένα κρατικό διαμέρισμα, την ευκαιρία να ζήσει άνετα, χωρίς να τρέχει για επιπλέον χρήματα - οπότε επικεντρωθείτε στο κύριο πράγμα και όλα τα άλλα είναι στο πλάι ... Αγόρασα ένα κτήμα 400 στρεμμάτων γης και ένα χρόνο αργότερα έστρωσα έμπειρο πάτωμα, στο οποίο μελέτησε τη δυνατότητα αντιστροφής της εξάντλησης της γης με τη βοήθεια της χημείας. Ένα από τα πρώτα στη Ρωσία.

Ενάμιση χρόνο πέρασε σαν μια στιγμή, αλλά δεν υπήρχε ακόμα πραγματικό σύστημα στη γενική χημεία. Αυτό δεν σημαίνει ότι ο Mendeleev διάβασε την πορεία του εντελώς τυχαία. Ξεκίνησε με αυτό που είναι γνωστό σε όλους - από νερό, από αέρα, από άνθρακα, από άλατα. Από τα στοιχεία που περιέχουν. Από τους κύριους νόμους, σύμφωνα με τους οποίους οι ουσίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Στη συνέχεια μίλησε για τους χημικούς συγγενείς του χλωρίου - φθόριο, βρώμιο, ιώδιο. Αυτή ήταν η τελευταία διάλεξη, το αντίγραφο της οποίας κατάφερε ακόμα να στείλει στο τυπογραφείο, όπου δακτυλογραφήθηκε η δεύτερη έκδοση του νέου βιβλίου που είχε ξεκινήσει.

Το πρώτο τεύχος, σε μορφή τσέπης, τυπώθηκε τον Ιανουάριο του 1869. Η σελίδα τίτλου έγραφε: "Βασικές αρχές της χημείας D. Mendeleev" . Χωρίς πρόλογο. Το πρώτο, ήδη δημοσιευμένο τεύχος, και το δεύτερο, που ήταν στο τυπογραφείο, υποτίθεται ότι ήταν, σύμφωνα με τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς, το πρώτο μέρος του μαθήματος και δύο ακόμη τεύχη - το δεύτερο μέρος.

Τον Ιανουάριο και το πρώτο μισό του Φεβρουαρίου, ο Mendeleev έδωσε διαλέξεις για το νάτριο και άλλα μέταλλα αλκαλίων, έγραψε το αντίστοιχο κεφάλαιο του δεύτερου μέρους. "Βασικές αρχές της χημείας" - και κόλλησε.

Το 1826, ο Jens Jakob Berzelius ολοκλήρωσε τη μελέτη 2000 ουσιών και, σε αυτή τη βάση, τον προσδιορισμό του ατομικού βάρους τριών δωδεκάδων χημικών στοιχείων. Πέντε από αυτά είχαν λανθασμένα ατομικά βάρη—νάτριο, κάλιο, άργυρο, βόριο και πυρίτιο. Ο Berzelius έκανε λάθος γιατί έκανε δύο εσφαλμένες υποθέσεις: ότι μπορεί να υπάρχει μόνο ένα άτομο μετάλλου σε ένα μόριο οξειδίου και ότι ένας ίσος όγκος αερίων περιέχει ίσο αριθμό ατόμων. Στην πραγματικότητα, ένα μόριο οξειδίου μπορεί να περιέχει δύο ή περισσότερα άτομα μετάλλου και ένας ίσος όγκος αερίων, σύμφωνα με το νόμο του Avogadro, περιέχει ίσο αριθμό όχι ατόμων, αλλά μορίων.

Μέχρι το 1858, όταν ο Ιταλός Stanislao Cannicaro, έχοντας επαναφέρει το νόμο του συμπατριώτη του Avogadro, διόρθωσε τα ατομικά βάρη πολλών στοιχείων, επικρατούσε σύγχυση στο θέμα των ατομικών βαρών.

Μόνο το 1860, στο χημικό συνέδριο στην Καρλσρούη, μετά από έντονες συζητήσεις, η σύγχυση αποκαλύφθηκε, ο νόμος του Avogadro αποκαταστάθηκε τελικά στα δικαιώματά του και τελικά αποσαφηνίστηκαν ακλόνητα θεμέλια για τον προσδιορισμό του ατομικού βάρους οποιουδήποτε χημικού στοιχείου.

Κατά ευτυχή σύμπτωση, ο Mendeleev ήταν σε ένα επαγγελματικό ταξίδι στο εξωτερικό το 1860, παρακολούθησε αυτό το συνέδριο και έλαβε μια σαφή και ξεκάθαρη ιδέα ότι το ατομικό βάρος έχει γίνει πλέον μια ακριβής και αξιόπιστη αριθμητική έκφραση. Επιστρέφοντας στη Ρωσία, ο Mendeleev άρχισε να μελετά τον κατάλογο των στοιχείων και επέστησε την προσοχή στην περιοδικότητα της αλλαγής του σθένους για τα στοιχεία διατεταγμένα σε αύξουσα σειρά ατομικών βαρών: σθένος H – 1, Li – 1, Είναι – 2, σι - 3, C - 4, mg – 2, Ν – 2, μικρό - 2, F - 1, Να – 1, Ο Αλ – 3, Σι - 4, κλπ. Με βάση την αύξηση και τη μείωση του σθένους, ο Mendeleev αναλύει τα στοιχεία σε περιόδους. Η 1η περίοδος περιελάμβανε μόνο ένα υδρογόνο, ακολουθούμενη από δύο περιόδους των 7 στοιχείων η καθεμία, στη συνέχεια περίοδοι που περιείχαν περισσότερα από 7 στοιχεία. Οι D, I, Mendeleev χρησιμοποίησαν αυτά τα δεδομένα όχι μόνο για να δημιουργήσουν ένα γράφημα, όπως έκαναν οι Meyer και Chancourtua, αλλά και για να δημιουργήσουν έναν πίνακα παρόμοιο με τον πίνακα Newlands. Ένας τέτοιος περιοδικός πίνακας στοιχείων είναι πιο σαφής και πιο οπτικός από ένα γράφημα και, επιπλέον, οι D, I, Mendeleev κατάφεραν να αποφύγουν το λάθος του Newlands, ο οποίος επέμενε στην ισότητα των περιόδων.

« Θεωρώ ότι το συνέδριο των χημικών του 1860 στην Καρλσρούη, στο οποίο συμμετείχα, ήταν η αποφασιστική στιγμή της σκέψης μου για τον περιοδικό νόμο ... , - σημείωσε ο Δ.Ι. Μεντελέεφ.

Το 1865, αγόρασε το κτήμα Boblovo κοντά στο Klin και είχε την ευκαιρία να ασχοληθεί με τη γεωργική χημεία, την οποία τότε του άρεσε, και να χαλαρώνει εκεί με την οικογένειά του κάθε καλοκαίρι.

Τα «γενέθλια» του συστήματος του D.I. Mendeleev συνήθως θεωρούνται στις 18 Φεβρουαρίου 1869, όταν συντάχθηκε η πρώτη έκδοση του πίνακα.

Ρύζι. 5. Φωτογραφία του D. I. Mendeleev το έτος της ανακάλυψης του περιοδικού νόμου.

Ήταν γνωστά 63 χημικά στοιχεία. Δεν έχουν μελετηθεί αρκετά καλά όλες οι ιδιότητες αυτών των στοιχείων, ακόμη και τα ατομικά βάρη ορισμένων έχουν προσδιοριστεί λανθασμένα ή ανακριβώς. Είναι πολύ ή λίγο - 63 στοιχεία; Αν θυμηθούμε ότι τώρα γνωρίζουμε 109 στοιχεία, τότε, φυσικά, δεν είναι αρκετά. Αλλά είναι αρκετά για να μπορέσουμε να παρατηρήσουμε το μοτίβο των αλλαγών στις ιδιότητές τους. Με 30 ή 40 γνωστά χημικά στοιχεία, δύσκολα θα ήταν δυνατό να ανακαλύψουμε κάτι. Χρειαζόταν ένα ορισμένο ελάχιστο ανοιχτών στοιχείων. Γι' αυτό μπορεί κανείς να χαρακτηρίσει την ανακάλυψη του Μεντελέγιεφ επίκαιρη.

Πριν από τον Mendeleev, οι επιστήμονες προσπάθησαν επίσης να υποτάξουν όλα τα γνωστά στοιχεία σε μια συγκεκριμένη σειρά, να τα ταξινομήσουν, να τα φέρουν σε ένα σύστημα. Είναι αδύνατο να πούμε ότι οι προσπάθειές τους ήταν άχρηστες: περιείχαν κάποιους κόκκους αλήθειας. Όλοι τους περιορίστηκαν στο να ενώσουν στοιχεία παρόμοια σε χημικές ιδιότητες σε ομάδες, αλλά δεν βρήκαν εσωτερική σύνδεση μεταξύ αυτών των «φυσικών», όπως έλεγαν τότε, των ομάδων τους.

Το 1849, ο εξέχων Ρώσος χημικός G. I. Hess άρχισε να ενδιαφέρεται για την ταξινόμηση των στοιχείων. Στο εγχειρίδιο Foundations of Pure Chemistry, περιέγραψε τέσσερις ομάδες μη μεταλλικών στοιχείων με παρόμοιες χημικές ιδιότητες:

I Te C N

Br Se B P

Cl S Si As

φά Ο

Ο Hess έγραψε: "Αυτή η ταξινόμηση απέχει ακόμα πολύ από το να είναι φυσική, αλλά εξακολουθεί να συνδέει στοιχεία και ομάδες που μοιάζουν πολύ και με την επέκταση των πληροφοριών μας μπορεί να βελτιωθεί."

Ανεπιτυχείς προσπάθειες για την κατασκευή ενός συστήματος χημικών στοιχείων με βάση τα ατομικά τους βάρη έγιναν ακόμη και πριν από το συνέδριο στην Καρλσρούη, και οι δύο από τους Βρετανούς: το 1853 από τον Gladstone, το 1857 από τον Odling.

Μία από τις προσπάθειες ταξινόμησης έγινε το 1862 από τον Γάλλο Alexander Emile Beguis de Chancourtois. . Αντιπροσώπευε το σύστημα των στοιχείων με τη μορφή σπειροειδούς γραμμής στην επιφάνεια του κυλίνδρου. Κάθε στροφή έχει 16 στοιχεία. Παρόμοια στοιχεία βρίσκονταν το ένα κάτω από το άλλο στη γεννήτρια του κυλίνδρου. Όταν δημοσίευσε το μήνυμά του, ο επιστήμονας δεν το συνόδευσε με το γράφημα που κατασκεύασε και κανείς από τους επιστήμονες δεν έδωσε σημασία στο έργο του de Chancourtois.

Ρύζι. 6. «Βίδα τελλουρίου» de Chancourtua.

Πιο επιτυχημένος ήταν ο Γερμανός χημικός Julius Lothar Meyer. Το 1864, πρότεινε έναν πίνακα στον οποίο όλα τα γνωστά χημικά στοιχεία χωρίστηκαν σε έξι ομάδες, ανάλογα με το σθένος τους. Με εμφάνισηΤο τραπέζι του Meyer έμοιαζε λίγο με το μελλοντικό Mendeleev. Θεώρησε τους όγκους που καταλαμβάνονταν από ποσότητες βάρους ενός στοιχείου αριθμητικά ίσες με τα ατομικά τους βάρη. Αποδείχθηκε ότι κάθε τέτοιο βάρος οποιουδήποτε στοιχείου περιέχει τον ίδιο αριθμό ατόμων. Αυτό σήμαινε ότι η αναλογία των θεωρούμενων όγκων των διαφόρων ατόμων αυτών των στοιχείων. Να γιατί καθορισμένο χαρακτηριστικότο στοιχείο ονομάζεται ατομικός όγκος.

Γραφικά, η εξάρτηση των ατομικών όγκων των στοιχείων από τα ατομικά τους βάρη εκφράζεται ως μια σειρά κυμάτων που ανεβαίνουν σε αιχμηρές κορυφές σε σημεία που αντιστοιχούν σε αλκαλικά μέταλλα (νάτριο, κάλιο, καίσιο). Κάθε κάθοδος και ανάβαση στην κορυφή αντιστοιχεί σε μια περίοδο στον πίνακα των στοιχείων. Σε κάθε περίοδο, οι τιμές ορισμένων φυσικών χαρακτηριστικών, εκτός από τον ατομικό όγκο, φυσικά μειώνονται πρώτα και μετά αυξάνονται.

Ρύζι. 7. Εξάρτηση των ατομικών όγκων από τις ατομικές μάζες των στοιχείων, σύμφωνα με

L. Meyer.

Το υδρογόνο, το στοιχείο με το μικρότερο ατομικό βάρος, ήταν πρώτο στη λίστα των στοιχείων. Εκείνη την εποχή, συνηθιζόταν να υποθέσουμε ότι η 101η περίοδος περιλαμβάνει ένα στοιχείο. Η 2η και η 3η περίοδος του χάρτη Meyer περιελάμβαναν επτά στοιχεία η καθεμία. Αυτές οι περίοδοι αντιγράφουν τις οκτάβες Newlands. Ωστόσο, στις δύο επόμενες περιόδους, ο αριθμός των στοιχείων ξεπέρασε τα επτά. Έτσι, ο Μάγιερ έδειξε ποιο ήταν το λάθος του Νιούλαντς. Ο νόμος των οκτάβων δεν μπορούσε να τηρηθεί αυστηρά για ολόκληρη τη λίστα των στοιχείων, οι τελευταίες περίοδοι έπρεπε να είναι μεγαλύτερες από τις πρώτες.

Μετά το 1860, ένας άλλος Άγγλος χημικός, ο John Alexander Reina Newlands, έκανε την πρώτη προσπάθεια αυτού του είδους. Ο ένας μετά τον άλλο συνέταξε πίνακες στους οποίους προσπαθούσε να μεταφράσει την ιδέα του. Ο τελευταίος πίνακας χρονολογείται το 1865. Ο επιστήμονας πίστευε ότι τα πάντα στον κόσμο υπόκεινται σε γενική αρμονία. Και στη χημεία και στη μουσική πρέπει να είναι το ίδιο. Τακτοποιημένα σε αύξουσα σειρά, τα ατομικά βάρη των στοιχείων χωρίζονται σε οκτάβες σε αυτό - σε οκτώ κάθετες σειρές, επτά στοιχεία η καθεμία. Πράγματι, πολλά χημικά σχετικά στοιχεία κατέληξαν στην ίδια οριζόντια γραμμή: στην πρώτη - αλογόνα, στη δεύτερη - αλκαλικά μέταλλα κ.ο.κ. Αλλά, δυστυχώς, πολλοί ξένοι μπήκαν επίσης στις τάξεις και αυτό χάλασε την όλη εικόνα. Μεταξύ των αλογόνων, για παράδειγμα, υπήρχε κοβάλτιο με νικέλιο και τρία πλατινοειδή. Στη γραμμή των αλκαλικών γαιών - βανάδιο και μόλυβδος. Η οικογένεια άνθρακα περιλαμβάνει βολφράμιο και υδράργυρο. Για να συνδυάσει με κάποιο τρόπο τα σχετικά στοιχεία, ο Newlands έπρεπε να παραβιάσει τη διάταξη των στοιχείων κατά σειρά ατομικών βαρών σε οκτώ περιπτώσεις. Επιπλέον, για να γίνουν οκτώ ομάδες των επτά στοιχείων, χρειάζονται 56 στοιχεία και ήταν γνωστά 62 και σε ορισμένα σημεία έβαλε δύο στοιχεία ταυτόχρονα στη θέση ενός στοιχείου. Αποδείχθηκε ότι ήταν ένα πλήρες χάος. Όταν ο Νιούλαντς ανέφερε τη δική του "Ο νόμος των οκτάβων" σε μια συνεδρίαση της London Chemical Society, ένας από τους παρευρισκόμενους παρατήρησε σαρκαστικά: προσπάθησε ο σεβαστός ομιλητής να τακτοποιήσει τα στοιχεία απλώς αλφαβητικά και να ανακαλύψει κάποια κανονικότητα;

Όλες αυτές οι ταξινομήσεις δεν περιείχαν το κύριο πράγμα: δεν αντανακλούσαν το γενικό, θεμελιώδες μοτίβο των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων. Δημιούργησαν μόνο την εμφάνιση της τάξης στον κόσμο τους.

Οι προκάτοχοι του Mendeleev, που παρατήρησαν ιδιαίτερες εκδηλώσεις της μεγάλης κανονικότητας στον κόσμο των χημικών στοιχείων, για διάφορους λόγους, δεν μπόρεσαν να φτάσουν στη μεγάλη γενίκευση και να συνειδητοποιήσουν την ύπαρξη ενός θεμελιώδη νόμου στον κόσμο. Ο Mendeleev δεν γνώριζε πολλά για τις προσπάθειες των προκατόχων του να τακτοποιήσουν τα χημικά στοιχεία κατά σειρά αύξησης των ατομικών μαζών και για τα περιστατικά που προέκυψαν σε αυτή την περίπτωση. Για παράδειγμα, δεν είχε σχεδόν καμία πληροφορία για το έργο των Chancourtois, Newlands και Meyer.

Σε αντίθεση με τον Newlands, ο Mendeleev θεώρησε το κύριο πράγμα όχι τόσο τα ατομικά βάρη όσο τις χημικές ιδιότητες, τη χημική ατομικότητα. Αυτό το σκεφτόταν όλη την ώρα. Ουσία… Βάρος… Ουσία… Βάρος… Δεν ήρθαν αποφάσεις.

Και τότε ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς μπήκε σε ένα άγριο χρονικό πρόβλημα. Και αποδείχθηκε πολύ άσχημα: όχι ότι ήταν «τώρα ή ποτέ», αλλά είτε σήμερα, είτε η υπόθεση αναβλήθηκε ξανά για αρκετές εβδομάδες.

Πριν από πολύ καιρό είχε υποσχεθεί στην Ελεύθερη Οικονομική Εταιρεία ότι θα πήγαινε στην επαρχία Tver τον Φεβρουάριο, θα επιθεωρούσε τα τοπικά τυροκομεία και θα παρουσίαζε τις απόψεις του για τη σκηνοθεσία αυτού του θέματος με σύγχρονο τρόπο. Για το ταξίδι είχε ήδη ζητηθεί η άδεια των πανεπιστημιακών αρχών. Και το «πιστοποιητικό διακοπών» -το τότε ταξιδιωτικό πιστοποιητικό- είχε ήδη διορθωθεί. Και το τελευταίο αποχωριστικό σημείωμα του Γραμματέα της Ελεύθερης Οικονομικής Εταιρείας Khodnev έλαβε. Και δεν έμενε τίποτε άλλο παρά να πάμε στο προκαθορισμένο ταξίδι. Το τρένο με το οποίο επρόκειτο να ταξιδέψει στο Τβερ αναχώρησε από το σταθμό της Μόσχας στις 17 Φεβρουαρίου, το βράδυ.

«Το πρωί, ενώ ήταν ακόμη στο κρεβάτι, έπινε πάντα μια κούπα ζεστό γάλα... Σηκώνοντας και πλένοντας τον εαυτό του, πήγε αμέσως στο γραφείο του και ήπιε μια ή δύο, μερικές φορές τρεις μεγάλες, σε μορφή κούπας, ένα φλιτζάνι δυνατό, όχι πολύ γλυκό τσάι» (από τα απομνημονεύματα της ανιψιάς του N.Ya. Kapustina-Gubkina).

Το ίχνος του κυπέλλου, που σώζεται στην πίσω όψη του σημειώματος του Khodnev, με ημερομηνία 17 Φεβρουαρίου, δείχνει ότι το έλαβαν νωρίς το πρωί, πριν από το πρωινό, πιθανότατα με αγγελιοφόρο. Και αυτό, με τη σειρά του, δείχνει ότι η σκέψη ενός συστήματος στοιχείων δεν άφησε τον Ντμίτρι Ιβάνοβιτς μέρα ή νύχτα: δίπλα στο αποτύπωμα ενός φλιτζανιού, ένα φύλλο διατηρεί ορατά ίχνη μιας αόρατης διαδικασίας σκέψης που οδήγησε σε μια μεγάλη επιστημονική ανακάλυψη. Στην ιστορία της επιστήμης, αυτή είναι η πιο σπάνια περίπτωση, αν όχι η μοναδική.

Αν κρίνουμε από τα φυσικά στοιχεία, έγινε έτσι. Αφού τελείωσε την κούπα του και την έβαλε στην πρώτη θέση που συνάντησε - στο γράμμα του Khodnev, άρπαξε αμέσως το στυλό του και στο πρώτο κομμάτι χαρτί που συνάντησε, στο ίδιο γράμμα του Khodnev, έγραψε τη σκέψη που πέρασε από το κεφάλι του . Πάνω στο φύλλο εμφανίζονταν, το ένα κάτω από το άλλο, τα σύμβολα του χλωρίου και του καλίου... Μετά νατρίου και βορίου, μετά λίθιο, βάριο, υδρογόνο... Το στυλό περιπλανήθηκε, όπως και η σκέψη. Τελικά, πήρε ένα κανονικό όγδοο καθαρού χαρτιού -και αυτό το φύλλο επιβίωσε- και σκιαγράφησε πάνω του, το ένα κάτω από το άλλο, με φθίνουσα σειρά, γραμμές συμβόλων και ατομικά βάρη: πάνω από αλκαλικές γαίες, από κάτω αλογόνα, από κάτω μια ομάδα οξυγόνου. , κάτω από αυτό άζωτο, από κάτω μια ομάδα άνθρακα κ.λπ. Ήταν φανερό με γυμνό μάτι πόσο κοντινές είναι οι διαφορές στα ατομικά βάρη μεταξύ των στοιχείων των γειτονικών τάξεων. Ο Mendeleev τότε δεν μπορούσε να γνωρίζει ότι η «ακαθόριστη ζώνη» μεταξύ του προφανούς αμέταλλακαι μέταλλαπεριέχει στοιχεία - ευγενή αέρια, η ανακάλυψη του οποίου στο μέλλον θα τροποποιήσει σημαντικά τον Περιοδικό Πίνακα.

Βιαζόταν, οπότε κάθε τόσο έκανε λάθη, έκανε τυπογραφικά λάθη. Το θείο απέδωσε το ατομικό βάρος 36, αντί για 32. Αφαιρώντας τους 65 (το ατομικό βάρος του ψευδαργύρου) 39 (το ατομικό βάρος του καλίου), πήρε 27. Αλλά δεν πρόκειται για μικρά πράγματα! Τον κουβαλούσε ένα υψηλό κύμα διαίσθησης.

Πίστευε στη διαίσθηση. Το χρησιμοποιούσε αρκετά συνειδητά σε διάφορες καταστάσεις της ζωής. Η Άννα Ιβάνοβνα, σύζυγος του Μεντελέεφ έγραψε: Αν αυτός

έπρεπε να λύσει μια δύσκολη, σημαντική ζωτική ερώτηση, γρήγορα, γρήγορα, με το ελαφρύ βάδισμά του, μπήκε, είπε τι είχε και μου ζήτησε να πω τη γνώμη μου για την πρώτη εντύπωση. «Απλώς μη σκέφτεσαι, απλώς μη σκέφτεσαι», επανέλαβε. Μίλησα και αυτή ήταν η λύση».

Ωστόσο, τίποτα δεν λειτούργησε. Το σκαρίφημα σεντόνι μετατράπηκε ξανά σε rebus. Και η ώρα πέρασε, το βράδυ ήταν απαραίτητο να πάμε στο σταθμό. Το κύριο πράγμα που ένιωθε ήδη, ένιωθε. Αλλά σε αυτό το συναίσθημα έπρεπε να δοθεί μια σαφής λογική μορφή. Μπορεί κανείς να φανταστεί πώς, σε απόγνωση ή μανία, όρμησε γύρω από το γραφείο, κοιτάζοντας τριγύρω ό,τι υπήρχε σε αυτό, αναζητώντας έναν τρόπο να διπλώσει γρήγορα το σύστημα. Τελικά, άρπαξε μια στοίβα χαρτιά, άνοιξε στη δεξιά σελίδα -όπου υπήρχε λίστα με απλά σώματα- τα «Βασικά» του και άρχισε να φτιάχνει μια άνευ προηγουμένου τράπουλα. Έχοντας φτιάξει μια τράπουλα με χημικά φύλλα, άρχισε να παίζει ένα πρωτόγνωρο παιχνίδι πασιέντζας. Η πασιέντζα προφανώς ρωτήθηκε! Οι πρώτες έξι γραμμές παρατάχθηκαν χωρίς κανένα σκάνδαλο. Μετά όμως όλα άρχισαν να ξετυλίγονται.

Ξανά και ξανά ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς έσφιξε το στυλό του και, με τον ορμητικό χειρόγραφό του, σκιαγράφησε στήλες με αριθμούς στο φύλλο. Και πάλι, σαστισμένος, παράτησε αυτό το επάγγελμα και άρχισε να στρίβει ένα τσιγάρο και να το ρουφήξει έτσι που το κεφάλι του ήταν εντελώς θολό. Επιτέλους τα μάτια του άρχισαν να γέρνουν, πετάχτηκε στον καναπέ και αποκοιμήθηκε βαθιά. Αυτό δεν ήταν καινούργιο για εκείνον. Αυτή τη φορά δεν κοιμήθηκε για πολύ — ίσως μερικές ώρες, ίσως μερικά λεπτά. Δεν υπάρχουν ακριβείς πληροφορίες για αυτό. Ξύπνησε από το γεγονός ότι είδε τη πασιέντζα του σε ένα όνειρο, και όχι με τη μορφή που την άφησε στο γραφείο, αλλά με μια άλλη, πιο αρμονική και λογική. Και μετά πετάχτηκε όρθιος και άρχισε να φτιάχνει ένα νέο τραπέζι σε ένα κομμάτι χαρτί.

Η πρώτη του διαφορά από την προηγούμενη έκδοση ήταν ότι τα στοιχεία ήταν πλέον παραταγμένα όχι με φθίνουσα σειρά, αλλά με αύξουσα σειρά ατομικών βαρών. Το δεύτερο είναι ότι οι κενές θέσεις μέσα στον πίνακα γεμίστηκαν με ερωτηματικά και ατομικά βάρη.

Ρύζι. 8. Σχέδιο σκίτσου που συνέταξε ο D. I. Mendeleev κατά την ανακάλυψη του περιοδικού νόμου (στην πορεία του ξετυλίγματος της «χημικής πασιέντζας»). 17 Φεβρουαρίου (1 Μαρτίου) 1869.

Για πολύ καιρό, η ιστορία του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς ότι είδε το τραπέζι του σε ένα όνειρο αντιμετωπίζονταν ως ανέκδοτο. Το να βρίσκεις οτιδήποτε λογικό στα όνειρα θεωρούνταν δεισιδαιμονία. Σήμερα, η επιστήμη δεν βάζει πλέον τυφλό εμπόδιο ανάμεσα στις διαδικασίες που συμβαίνουν στη συνείδηση ​​και στο υποσυνείδητο. Και δεν βλέπει τίποτα υπερφυσικό στο γεγονός ότι μια εικόνα που δεν διαμορφώθηκε στη διαδικασία της συνειδητής σκέψης εκδόθηκε σε τελική μορφή ως αποτέλεσμα μιας ασυνείδητης διαδικασίας.

Ο Mendeleev, πεπεισμένος για την ύπαρξη ενός αντικειμενικού νόμου στον οποίο υπακούουν όλα τα στοιχεία διαφορετικών ιδιοτήτων, ακολούθησε μια θεμελιωδώς διαφορετική πορεία.

Όντας αυθόρμητος υλιστής, έψαχνε για κάτι υλικό ως χαρακτηριστικό των στοιχείων, που αντικατοπτρίζει όλη την ποικιλία των ιδιοτήτων τους, θεωρώντας το ατομικό βάρος των στοιχείων ως χαρακτηριστικό, ο Mendeleev συνέκρινε τις ομάδες που ήταν γνωστές εκείνη την εποχή με το ατομικό βάρος των μελών τους.

Γράφοντας την ομάδα αλογόνου (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) κάτω από την ομάδα αλκαλιμετάλλων (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) και τοποθετώντας κάτω από αυτές άλλες ομάδες παρόμοιων στοιχείων (σε αύξουσα σειρά των ατομικών τους βαρών), ο Mendeleev διαπίστωσε ότι τα μέλη αυτών των φυσικών ομάδων σχηματίζουν μια κοινή κανονική σειρά στοιχείων. ταυτόχρονα επαναλαμβάνονται περιοδικά οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων που συνθέτουν μια τέτοια σειρά. Τοποθετώντας και τα 63 γνωστά τότε στοιχεία στο σύνολο "περιοδικό σύστημα" Ο Mendeleev ανακάλυψε ότι οι προηγούμενες φυσικές ομάδες εισήλθαν οργανικά σε αυτό το σύστημα, έχοντας χάσει την προηγούμενη τεχνητή διχόνοιά τους. Αργότερα, ο Mendeleev διατύπωσε τον περιοδικό νόμο που ανακάλυψε ως εξής: Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις τιμές των ατομικών βαρών των στοιχείων.

Η πρώτη έκδοση του πίνακα των χημικών στοιχείων, που εξέφραζε τον περιοδικό νόμο, δημοσιεύτηκε από τον Mendeleev με τη μορφή ξεχωριστού φύλλου που ονομάζεται "Η εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα" και έστειλε αυτό το φυλλάδιο τον Μάρτιο του 1869. πολλοί Ρώσοι και ξένοι χημικοί.

Ρύζι. 9. «Μια εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το βάρος και τη χημική τους ομοιότητα».

Το πρώτο τραπέζι είναι ακόμα πολύ ατελές, απέχει πολύ μοντέρνα εμφάνισηπεριοδικό σύστημα. Αλλά αυτός ο πίνακας αποδείχθηκε ότι ήταν η πρώτη γραφική απεικόνιση της κανονικότητας που ανακάλυψε ο Mendeleev: "Τα στοιχεία τακτοποιημένα σύμφωνα με τις τιμές του ατομικού τους βάρους αντιπροσωπεύουν μια σαφή περιοδικότητα ιδιοτήτων" ("Σχέση ιδιοτήτων με το ατομικό βάρος των στοιχείων" του Μεντελέεφ). Αυτό το άρθρο ήταν το αποτέλεσμα των προβληματισμών του επιστήμονα κατά τη διάρκεια της εργασίας σχετικά με την "Εμπειρία του συστήματος ...". Η αναφορά για τη σχέση που ανακάλυψε ο Mendeleev μεταξύ των ιδιοτήτων των στοιχείων και του ατομικού τους βάρους έγινε στις 6 Μαρτίου 1869 σε μια συνάντηση της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας. Ο Μεντελέεφ δεν ήταν παρών σε αυτή τη συνάντηση. Αντί για τον απόντα συγγραφέα, την έκθεση διάβασε ο χημικός N. A. Menshutkin. Στα πρακτικά της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας, εμφανίστηκε ένα ξερό σημείωμα για τη συνάντηση της 6ης Μαρτίου: «Ν. Ο Menshutkin αναφέρει για λογαριασμό του D. Mendeleev «την εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα». Ελλείψει του Ντ. Μεντελέεφ, η συζήτηση αυτού του θέματος αναβλήθηκε για την επόμενη συνεδρίαση». Η ομιλία του N. Menshutkin δημοσιεύτηκε στο «Journal of the Russian Chemical Society» («Σχέση ιδιοτήτων με το ατομικό βάρος των στοιχείων»). Το καλοκαίρι του 1871, ο Mendeleev συνόψισε τις πολυάριθμες μελέτες του σχετικά με την καθιέρωση του περιοδικού νόμου στο έργο του "Περιοδική νομιμότητα για τα χημικά στοιχεία" . Στο κλασικό έργο "Βασικές αρχές της χημείας", το οποίο κατά τη διάρκεια της ζωής του Μεντελέγιεφ 8 εκδόσεις στα ρωσικά και αρκετές εκδόσεις στο ξένες γλώσσες, ο Mendeleev πρώτος παρουσίασε την ανόργανη χημεία με βάση τον περιοδικό νόμο.

Κατά την κατασκευή του περιοδικού συστήματος στοιχείων, ο Mendeleev ξεπέρασε μεγάλες δυσκολίες, καθώς πολλά στοιχεία δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί, και από τα 63 στοιχεία που ήταν γνωστά μέχρι εκείνη την εποχή, τα εννέα είχαν προσδιορίσει εσφαλμένα ατομικά βάρη. Δημιουργώντας τον πίνακα, ο Mendeleev διόρθωσε το ατομικό βάρος του βηρυλλίου τοποθετώντας το βηρύλλιο όχι στην ίδια ομάδα με το αλουμίνιο, όπως έκαναν συνήθως οι χημικοί, αλλά στην ίδια ομάδα με το μαγνήσιο. Το 1870-71, ο Mendeleev άλλαξε τις τιμές των ατομικών βαρών του ινδίου, του ουρανίου, του θορίου, του δημητρίου και άλλων στοιχείων, καθοδηγούμενος από τις ιδιότητές τους και την καθορισμένη θέση στο περιοδικό σύστημα. Με βάση τον περιοδικό νόμο, τοποθέτησε το τελλούριο μπροστά από το ιώδιο και το κοβάλτιο μπροστά από το νικέλιο, έτσι ώστε το τελλούριο να πέφτει στην ίδια στήλη με στοιχεία με σθένος 2 και το ιώδιο να πέφτει στην ίδια στήλη με στοιχεία με σθένος 1. , αν και τα ατομικά βάρη αυτών των στοιχείων απαιτούσαν το αντίθετο.θέση.

Ο Mendeleev είδε τρεις περιστάσεις που, κατά τη γνώμη του, συνέβαλαν στην ανακάλυψη του περιοδικού νόμου:

Πρώτον, τα ατομικά βάρη των περισσότερων χημικών στοιχείων προσδιορίστηκαν λίγο πολύ με ακρίβεια.

Δεύτερον, εμφανίστηκε μια σαφής ιδέα για ομάδες στοιχείων παρόμοιων σε χημικές ιδιότητες (φυσικές ομάδες).

Τρίτον, μέχρι το 1869 είχε μελετηθεί η χημεία πολλών σπάνιων στοιχείων, χωρίς γνώση των οποίων θα ήταν δύσκολο να καταλήξουμε σε οποιαδήποτε γενίκευση.

Τέλος, το αποφασιστικό βήμα προς την ανακάλυψη του νόμου ήταν ότι ο Mendeleev συνέκρινε όλα τα στοιχεία μεταξύ τους σύμφωνα με το μέγεθος των ατομικών βαρών. Οι προκάτοχοι του Mendeleev συνέκριναν στοιχεία που ήταν παρόμοια μεταξύ τους. Δηλαδή στοιχεία φυσικών ομάδων. Αυτές οι ομάδες αποδείχτηκαν άσχετες μεταξύ τους. Ο Mendeleev τα συνδύασε λογικά στη δομή του τραπεζιού του.

Ωστόσο, ακόμη και μετά την τεράστια και προσεκτική δουλειά των χημικών για τη διόρθωση των ατομικών βαρών, σε τέσσερα σημεία του Περιοδικού Πίνακα τα στοιχεία «παραβιάζουν» την αυστηρή σειρά διάταξης στα αύξοντα ατομικά βάρη. Αυτά είναι ζεύγη στοιχείων:

18 Ar(39.948) – 19 K (39.098); 27 Co(58.933) – 28 Ni(58.69);

52 Te(127.60) – 53 I(126.904) 90 Th(232.038) – 91 Pa(231.0359).

Την εποχή του D. I. Mendeleev, τέτοιες αποκλίσεις θεωρούνταν ελλείψεις του Περιοδικού συστήματος. Η θεωρία της δομής του ατόμου έβαλε τα πάντα στη θέση τους: τα στοιχεία είναι διατεταγμένα αρκετά σωστά - σύμφωνα με τα φορτία των πυρήνων τους. Πώς, λοιπόν, να εξηγήσουμε ότι το ατομικό βάρος του αργού είναι μεγαλύτερο από το ατομικό βάρος του καλίου;

Το ατομικό βάρος οποιουδήποτε στοιχείου είναι ίσο με το μέσο ατομικό βάρος όλων των ισοτόπων του, λαμβάνοντας υπόψη την αφθονία τους στη φύση. Κατά τύχη, το ατομικό βάρος του αργού καθορίζεται από το πιο «βαρύ» ισότοπο (συμβαίνει στη φύση σε μεγαλύτερες ποσότητες). Το κάλιο, αντίθετα, κυριαρχείται από το «ελαφρύτερο» ισότοπό του (δηλαδή ένα ισότοπο με μικρότερο αριθμό μάζας).

Ο Mendeleev περιέγραψε την πορεία της δημιουργικής διαδικασίας, που είναι η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου, ως εξής: «... ακούσια προέκυψε η ιδέα ότι πρέπει να υπάρχει σύνδεση μεταξύ μάζας και χημικών ιδιοτήτων. Και δεδομένου ότι η μάζα της ύλης, αν και όχι απόλυτη, αλλά μόνο σχετική, είναι απαραίτητο να αναζητήσουμε μια λειτουργική αντιστοιχία μεταξύ των επιμέρους ιδιοτήτων των στοιχείων και των ατομικών βαρών τους. Το να ψάξεις για κάτι, ακόμα και μανιτάρια ή κάποιου είδους εθισμό, είναι αδύνατο διαφορετικά από το να κοιτάς και να προσπαθείς. Άρχισα λοιπόν να επιλέγω, γράφοντας σε ξεχωριστές κάρτες στοιχεία με τα ατομικά τους βάρη και τις θεμελιώδεις ιδιότητες, παρόμοια στοιχεία και στενά ατομικά βάρη, κάτι που γρήγορα οδήγησε στο συμπέρασμα ότι οι ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται περιοδικά από το ατομικό τους βάρος, επιπλέον, αμφιβάλλω πολλές ασάφειες, δεν αμφισβήτησα ούτε λεπτό για τη γενικότητα του πορίσματος που βγήκε, αφού ήταν αδύνατο να παραδεχτεί κανείς ένα ατύχημα.

Η θεμελιώδης σημασία και καινοτομία του Περιοδικού Νόμου ήταν η εξής:

1. Δημιουργήθηκε σύνδεση μεταξύ στοιχείων ΔΕΝ ΟΜΟΙΟΥΣ στις ιδιότητες τους. Αυτή η σχέση έγκειται στο γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν ομαλά και περίπου εξίσου με την αύξηση του ατομικού τους βάρους και στη συνέχεια αυτές οι αλλαγές ΕΠΑΝΑΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ.

2. Σε εκείνες τις περιπτώσεις που φαινόταν ότι λείπει κάποιος σύνδεσμος στην ακολουθία αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων, ο Περιοδικός Πίνακας προέβλεπε ΚΕΝΑ που έπρεπε να συμπληρωθούν με στοιχεία που δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμη.

Ρύζι. 10. Οι πρώτες πέντε περίοδοι του Περιοδικού πίνακα του D. I. Mendeleev. Τα αδρανή αέρια δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί, επομένως δεν εμφανίζονται στον πίνακα. Άλλα 4 στοιχεία άγνωστα μέχρι τη στιγμή που δημιουργήθηκε ο πίνακας σημειώνονται με ερωτηματικά. Τις ιδιότητες τριών από αυτές τις είχε προβλέψει ο D. I. Mendeleev με μεγάλη ακρίβεια (μέρος του Περιοδικού Πίνακα των χρόνων του D. I. Mendeleev σε μια πιο οικεία για εμάς μορφή).

Η αρχή που χρησιμοποιήθηκε από τον D. I. Mendeleev για την πρόβλεψη των ιδιοτήτων άγνωστων ακόμη στοιχείων φαίνεται στο Σχήμα 11.

Με βάση το νόμο της περιοδικότητας και εφαρμόζοντας πρακτικά το νόμο της διαλεκτικής για τη μετάβαση των ποσοτικών αλλαγών σε ποιοτικές, ο Mendeleev ήδη το 1869 επεσήμανε την ύπαρξη τεσσάρων στοιχείων που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Για πρώτη φορά στην ιστορία της χημείας, προβλέφθηκε η ύπαρξη νέων στοιχείων και ακόμη και τα ατομικά τους βάρη προσδιορίστηκαν χονδρικά. Στα τέλη του 1870. Ο Mendeleev, βασισμένος στο σύστημά του, περιέγραψε τις ιδιότητες του άγνωστου ακόμη στοιχείου της ομάδας III, αποκαλώντας το «κααλούμιο». Ο επιστήμονας πρότεινε επίσης ότι ένα νέο στοιχείο θα ανακαλυφθεί χρησιμοποιώντας φασματική ανάλυση. Πράγματι, το 1875, ο Γάλλος χημικός P.E. Lecoq de Boisbaudran, μελετώντας το μείγμα ψευδαργύρου με ένα φασματοσκόπιο, ανακάλυψε το εαλουμίνιο Mendeleev σε αυτό. Η ακριβής σύμπτωση των υποτιθέμενων ιδιοτήτων του στοιχείου με τις πειραματικά προσδιορισμένες ήταν ο πρώτος θρίαμβος και μια λαμπρή επιβεβαίωση της προγνωστικής ισχύος του περιοδικού νόμου. Περιγραφές των ιδιοτήτων του «εκαργιλίου» που προέβλεψε ο Mendeleev και οι ιδιότητες του γαλλίου που ανακάλυψε ο Boisbaudran δίνονται στον Πίνακα 1.

Προβλέφθηκε από τον D.I. Mendeleev

Εγκαταστάθηκε από τον Lecoq de Boisbaudran (1875)

Ekaaluminium Ea Ατομικό βάρος περίπου 68 Απλό σώμα, πρέπει να είναι χαμηλά εύτηκτο Πυκνότητα κοντά στο 5,9 Ατομικός όγκος 11,5 Δεν πρέπει να οξειδώνεται στον αέρα Πρέπει να αποσυντεθεί το νερό σε καυτή θερμότητα Σύνθετοι τύποι: ЕаСl3, Еа2О3, Еа2(SO4)3 Πρέπει να σχηματίζει στυπτηρία Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O, αλλά πιο δύσκολο από το αλουμίνιο Το οξείδιο Ea2O3 θα πρέπει να ανάγεται εύκολα και να δίνει ένα μέταλλο πιο πτητικό από το αλουμίνιο, και επομένως μπορεί να αναμένεται ότι το EaCl3 θα ανακαλυφθεί με φασματική ανάλυση - πτητικό.

Ατομικό βάρος περίπου 69,72 Το σημείο τήξης του καθαρού γαλλίου είναι 30 βαθμοί Κελσίου. Η πυκνότητα του στερεού γαλλίου είναι 5,904 και του υγρού γαλλίου είναι 6,095 Ατομικός όγκος 11.7 Ελαφρώς οξειδωμένο μόνο σε καυτές θερμοκρασίες Διασπά το νερό σε υψηλή θερμοκρασία Τύποι ένωσης: GaCl3, Ga2O3, Ga2(SO4)3 Σχηματίζει στυπτηρία NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Το γάλλιο ανάγεται από οξείδιο με πύρωση σε ρεύμα υδρογόνου. ανακαλύφθηκε με τη χρήση φασματικής ανάλυσης Σημείο βρασμού GaCl3 215-220 βαθμοί C

Το 1879 ο Σουηδός χημικός L. Nilson βρήκε το στοιχείο σκάνδιο, το οποίο αντιστοιχεί πλήρως στο εκαμπόρ που περιγράφει ο Mendeleev. Το 1886, ο Γερμανός χημικός K. Winkler ανακάλυψε το στοιχείο γερμάνιο, το οποίο αντιστοιχεί στο εξασυρίτιο. το 1898 οι Γάλλοι χημικοί Pierre Curie και Maria Sklodowska Curie ανακάλυψαν το πολώνιο και το ράδιο. Ο Mendeleev θεωρούσε τους Winkler, Lecoq de Boisbaudran και Nilsson «ενισχύοντες του περιοδικού νόμου».

Οι προβλέψεις που έκανε ο Μεντελέγιεφ ήταν επίσης δικαιολογημένες: ανακαλύφθηκε τριμαργάνιο - το σημερινό ρήνιο, δικέλιο - φράγκιο κ.λπ.

Μετά από αυτό, έγινε σαφές στους επιστήμονες σε όλο τον κόσμο ότι ο Περιοδικός Πίνακας του D. I. Mendeleev όχι μόνο συστηματοποιεί τα στοιχεία, αλλά είναι μια γραφική έκφραση του θεμελιώδους νόμου της φύσης - του Περιοδικού Νόμου.

Αυτός ο νόμος έχει προγνωστική δύναμη. Επέτρεψε να διεξάγει μια στοχευμένη αναζήτηση για νέα, που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί στοιχεία. Τα ατομικά βάρη πολλών στοιχείων, που προηγουμένως προσδιορίστηκαν με ανεπαρκή ακρίβεια, υποβλήθηκαν σε επαλήθευση και τελειοποίηση ακριβώς επειδή οι εσφαλμένες τιμές τους έρχονταν σε σύγκρουση με τον Περιοδικό Νόμο.

Κάποτε, ο D. I. Mendeleev παρατήρησε με απογοήτευση: «... δεν γνωρίζουμε τους λόγους της περιοδικότητας». Δεν πρόλαβε να ζήσει για να λύσει αυτό το μυστήριο.

Ένα από τα σημαντικά επιχειρήματα υπέρ της πολύπλοκης δομής των ατόμων ήταν η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου του D. I. Mendeleev:

Οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι ιδιότητες και οι μορφές των ενώσεων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από τις ατομικές μάζες των χημικών στοιχείων.

Όταν αποδείχθηκε ότι ο σειριακός αριθμός ενός στοιχείου στο σύστημα είναι αριθμητικά ίσος με το φορτίο του πυρήνα του ατόμου του, έγινε σαφές φυσική οντότηταπεριοδικός νόμος.

Γιατί όμως οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων αλλάζουν περιοδικά καθώς αυξάνεται το φορτίο του πυρήνα; Γιατί το σύστημα των στοιχείων είναι κατασκευασμένο με αυτόν τον τρόπο και όχι διαφορετικά, και γιατί οι περίοδοι του περιέχουν έναν αυστηρά καθορισμένο αριθμό στοιχείων; Δεν υπήρχαν απαντήσεις σε αυτά τα κρίσιμα ερωτήματα.

Ο λογικός συλλογισμός προέβλεψε ότι εάν υπάρχει σχέση μεταξύ των χημικών στοιχείων που αποτελούνται από άτομα, τότε τα άτομα έχουν κάτι κοινό και, επομένως, πρέπει να έχουν πολύπλοκη δομή.

Το μυστικό του περιοδικού συστήματος στοιχείων αποκαλύφθηκε εντελώς όταν κατέστη δυνατό να κατανοηθεί η πιο περίπλοκη δομή του ατόμου, η δομή των εξωτερικών κελυφών ηλεκτρονίων του, οι νόμοι της κίνησης των ηλεκτρονίων γύρω από έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα, στον οποίο σχεδόν ολόκληρο το η μάζα του ατόμου συγκεντρώνεται.

Όλα τα χημικά και φυσικές ιδιότητεςΟι ουσίες καθορίζονται από τη δομή των ατόμων. Ο περιοδικός νόμος που ανακάλυψε ο Mendeleev είναι ένας παγκόσμιος νόμος της φύσης, επειδή βασίζεται στον νόμο της δομής του ατόμου.

Ιδρυτής της σύγχρονης θεωρίας του ατόμου είναι ο Άγγλος φυσικός Ράδερφορντ, ο οποίος πειστικά πειράματα έδειξαν ότι σχεδόν όλη η μάζα και η θετικά φορτισμένη ύλη του ατόμου συγκεντρώνεται σε ένα μικρό μέρος του όγκου του. Ονόμασε αυτό το τμήμα του ατόμου πυρήνας. Το θετικό φορτίο του πυρήνα αντισταθμίζεται από τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του. Σε αυτό το μοντέλο του ατόμου τα ηλεκτρόνια μοιάζουν με τους πλανήτες του ηλιακού συστήματος, με αποτέλεσμα να ονομαστεί πλανητικό. Αργότερα, ο Rutherford κατάφερε να χρησιμοποιήσει πειραματικά δεδομένα για να υπολογίσει τα φορτία των πυρήνων. Αποδείχτηκαν ίσοι με τους σειριακούς αριθμούς των στοιχείων στον πίνακα του D. I. Mendeleev. Μετά το έργο του Ράδερφορντ και των μαθητών του, ο περιοδικός νόμος του Μεντελέεφ έλαβε ένα σαφέστερο νόημα και μια ελαφρώς διαφορετική διατύπωση:

Οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι ιδιότητες και οι μορφές του συνδυασμού των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο του πυρήνα των ατόμων των στοιχείων.

Έτσι, ο σειριακός αριθμός ενός χημικού στοιχείου στο περιοδικό σύστημα έλαβε φυσικό νόημα.

Το 1913, ο G. Moseley μελέτησε την εκπομπή ακτίνων Χ ενός αριθμού χημικών στοιχείων στο εργαστήριο του Rutherford. Για το σκοπό αυτό σχεδίασε την άνοδο ενός σωλήνα ακτίνων Χ από υλικά που αποτελούνται από ορισμένα στοιχεία. Αποδείχθηκε ότι τα μήκη κύματος της χαρακτηριστικής ακτινοβολίας ακτίνων Χ αυξάνονται με την αύξηση του σειριακού αριθμού των στοιχείων που αποτελούν την κάθοδο. Ο G. Moseley εξήγαγε μια εξίσωση που συσχετίζει το μήκος κύματος και τον αύξοντα αριθμό Z:

Αυτή η μαθηματική έκφραση ονομάζεται τώρα νόμος του Moseley. Καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του σειριακού αριθμού του υπό μελέτη στοιχείου από το μετρούμενο μήκος κύματος ακτίνων Χ.

Ο απλούστερος ατομικός πυρήνας είναι ο πυρήνας του ατόμου του υδρογόνου. Το φορτίο του είναι ίσο και αντίθετο σε πρόσημο με το φορτίο ενός ηλεκτρονίου και η μάζα του είναι η μικρότερη από όλους τους πυρήνες. Ο πυρήνας του ατόμου του υδρογόνου αναγνωρίστηκε ως στοιχειώδες σωματίδιο και το 1920 ο Ράδερφορντ του έδωσε το όνομα πρωτόνιο . Η μάζα ενός πρωτονίου είναι περίπου μία μονάδα ατομικής μάζας.

Ωστόσο, η μάζα όλων των ατόμων, εκτός από το υδρογόνο, υπερβαίνει αριθμητικά τα φορτία των πυρήνων των ατόμων. Ήδη ο Ράδερφορντ υπέθεσε ότι εκτός από τα πρωτόνια, οι πυρήνες θα πρέπει να περιέχουν μερικά ουδέτερα σωματίδια με μια ορισμένη μάζα. Αυτά τα σωματίδια ανακαλύφθηκαν το 1932 από τους Bothe και Becker. Ο Τσάντγουικ καθιέρωσε τη φύση τους και ονόμασε νετρόνια . Το νετρόνιο είναι ένα αφόρτιστο σωματίδιο με μάζα σχεδόν ίση με τη μάζα ενός πρωτονίου, δηλαδή επίσης 1 AU. τρώω.

Το 1932, ο Σοβιετικός επιστήμονας D. D. Ivanenko και Γερμανός φυσικόςΟ Χάιζενμπεργκ ανέπτυξε ανεξάρτητα τη θεωρία πρωτονίων-νετρονίων του πυρήνα, σύμφωνα με την οποία οι πυρήνες των ατόμων αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια.

Εξετάστε τη δομή ενός ατόμου κάποιου στοιχείου, για παράδειγμα, νατρίου, από τη σκοπιά της θεωρίας πρωτονίων-νετρονίων. Ο σειριακός αριθμός του νατρίου στο περιοδικό σύστημα είναι 11, ο μαζικός αριθμός είναι 23. Σύμφωνα με τον σειριακό αριθμό, το φορτίο του πυρήνα του ατόμου νατρίου είναι + 11. Επομένως, υπάρχουν 11 ηλεκτρόνια στο άτομο νατρίου, το άθροισμα των φορτίων των οποίων είναι ίσο με το θετικό φορτίο του πυρήνα. Εάν το άτομο νατρίου χάσει ένα ηλεκτρόνιο, τότε το θετικό φορτίο θα είναι ένα μεγαλύτερο από το άθροισμα των αρνητικών φορτίων των ηλεκτρονίων (10) και το άτομο νατρίου θα γίνει ιόν με φορτίο 1+. Το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου είναι ίσο με το άθροισμα των φορτίων 11 πρωτονίων στον πυρήνα, η μάζα του οποίου είναι 11 α. ε. μ. Δεδομένου ότι ο μαζικός αριθμός του νατρίου είναι 23 π.μ. μ.μ., τότε η διαφορά 23 - 11 \u003d 12 καθορίζει τον αριθμό των νετρονίων στο άτομο νατρίου.

Πρωτόνια και νετρόνια ονομάζονται νουκλεόνια . Ο πυρήνας του ατόμου νατρίου αποτελείται από 23 νουκλεόνια, εκ των οποίων τα 11 είναι πρωτόνια και τα 12 είναι νετρόνια. Ο συνολικός αριθμός των νουκλεονίων στον πυρήνα αναγράφεται στο επάνω αριστερό μέρος του χαρακτηρισμού του στοιχείου και ο αριθμός των πρωτονίων κάτω αριστερά, π.χ. Na.

Όλα τα άτομα ενός δεδομένου στοιχείου έχουν το ίδιο πυρηνικό φορτίο, δηλαδή τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα. Ο αριθμός των νετρονίων στους πυρήνες των ατόμων των στοιχείων μπορεί να είναι διαφορετικός. Τα άτομα που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων και διαφορετικό αριθμό νετρονίων στους πυρήνες τους ονομάζονται ισότοπα .

Τα άτομα διαφορετικών στοιχείων των οποίων ο πυρήνας περιέχει τον ίδιο αριθμό νουκλεονίων ονομάζονται ισοβαρείς .

Η επιστήμη οφείλει τη δημιουργία μιας πραγματικής σύνδεσης μεταξύ της δομής του ατόμου και της δομής του περιοδικού συστήματος, πρώτα απ 'όλα, στον μεγάλο Δανό φυσικό Niels Bohr. Ήταν επίσης ο πρώτος που εξήγησε τις αληθινές αρχές της περιοδικής αλλαγής στις ιδιότητες των στοιχείων. Ο Bohr ξεκίνησε κάνοντας βιώσιμο το μοντέλο του ατόμου του Rutherford.

Το πλανητικό μοντέλο του ατόμου του Rutherford αντανακλούσε την προφανή αλήθεια ότι το κύριο μέρος του ατόμου περιέχεται σε ένα αμελητέο μέρος του όγκου - τον ατομικό πυρήνα, και τα ηλεκτρόνια κατανέμονται στον υπόλοιπο όγκο του ατόμου. Ωστόσο, η φύση της κίνησης ενός ηλεκτρονίου σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου έρχεται σε αντίθεση με τη θεωρία της κίνησης των ηλεκτρικών φορτίων της ηλεκτροδυναμικής.

Πρώτον, σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτροδυναμικής, ένα ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από έναν πυρήνα πρέπει να πέσει πάνω στον πυρήνα ως αποτέλεσμα της απώλειας ενέργειας για ακτινοβολία. κατα δευτερον, όταν πλησιάζει ο πυρήνας, τα μήκη κύματος που εκπέμπονται από το ηλεκτρόνιο πρέπει να αλλάζουν συνεχώς, σχηματίζοντας ένα συνεχές φάσμα. Ωστόσο, τα άτομα δεν εξαφανίζονται, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια δεν πέφτουν στον πυρήνα και το φάσμα ακτινοβολίας των ατόμων δεν είναι συνεχές.

Εάν το μέταλλο θερμανθεί στη θερμοκρασία εξάτμισης, τότε ο ατμός του θα αρχίσει να λάμπει και ο ατμός κάθε μετάλλου έχει το δικό του χρώμα. Η ακτινοβολία ενός μεταλλικού ατμού που αποσυντίθεται από ένα πρίσμα σχηματίζει ένα φάσμα που αποτελείται από μεμονωμένες φωτεινές γραμμές. Ένα τέτοιο φάσμα ονομάζεται φάσμα γραμμής. Κάθε γραμμή του φάσματος χαρακτηρίζεται από μια ορισμένη συχνότητα ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Το 1905, ο Αϊνστάιν, εξηγώντας το φαινόμενο του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, πρότεινε ότι το φως διαδίδεται με τη μορφή φωτονίων ή ενεργειακών κβαντών, τα οποία έχουν μια πολύ συγκεκριμένη σημασία για κάθε τύπο ατόμου.

Το 1913, ο Bohr εισήγαγε μια κβαντική αναπαράσταση στο πλανητικό μοντέλο του ατόμου του Rutherford και εξήγησε την προέλευση των γραμμικών φασμάτων των ατόμων. Η θεωρία του για τη δομή του ατόμου του υδρογόνου βασίζεται σε δύο αξιώματα.

Πρώτο αξίωμα:

Το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από τον πυρήνα, χωρίς να εκπέμπει ενέργεια, κατά μήκος αυστηρά καθορισμένων σταθερών τροχιών που ικανοποιούν την κβαντική θεωρία.

Σε κάθε μία από αυτές τις τροχιές, το ηλεκτρόνιο έχει μια ορισμένη ενέργεια. Όσο πιο μακριά από τον πυρήνα βρίσκεται η τροχιά, τόσο περισσότερη ενέργεια έχει το ηλεκτρόνιο που βρίσκεται πάνω του.

Η κίνηση ενός αντικειμένου γύρω από το κέντρο στην κλασική μηχανική καθορίζεται από τη γωνιακή ορμή m´v´r, όπου m είναι η μάζα του κινούμενου αντικειμένου, v είναι η ταχύτητα του αντικειμένου, r είναι η ακτίνα του κύκλου. Σύμφωνα με την κβαντομηχανική, η ενέργεια αυτού του αντικειμένου μπορεί να έχει μόνο ορισμένες τιμές. Ο Bohr πίστευε ότι η γωνιακή ορμή ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο υδρογόνου μπορεί να είναι ίση μόνο με έναν ακέραιο αριθμό κβαντών δράσης. Προφανώς, αυτή η αναλογία ήταν η εικασία του Bohr, αργότερα προέκυψε μαθηματικά από τον Γάλλο φυσικό de Broglie.

Έτσι, η μαθηματική έκφραση του πρώτου αξιώματος του Bohr είναι η ισότητα:

(1)

Σύμφωνα με την εξίσωση (1), η ελάχιστη ακτίνα της τροχιάς του ηλεκτρονίου και, κατά συνέπεια, η ελάχιστη δυναμική ενέργεια του ηλεκτρονίου αντιστοιχεί στην τιμή του n ίση με τη μονάδα. Η κατάσταση του ατόμου του υδρογόνου, που αντιστοιχεί στην τιμή n=1, ονομάζεται κανονική ή βασική. Ένα άτομο υδρογόνου του οποίου το ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε οποιαδήποτε άλλη τροχιά που αντιστοιχεί στις τιμές n=2, 3, 4, ¼ ονομάζεται διεγερμένο.

Η εξίσωση (1) περιέχει την ταχύτητα των ηλεκτρονίων και την ακτίνα της τροχιάς ως άγνωστες. Αν κάνουμε μια άλλη εξίσωση, η οποία θα περιλαμβάνει τα v και r, τότε μπορούμε να υπολογίσουμε τις τιμές αυτών των σημαντικών χαρακτηριστικών του ηλεκτρονίου στο άτομο υδρογόνου. Μια τέτοια εξίσωση προκύπτει λαμβάνοντας υπόψη την ισότητα των φυγόκεντρων και κεντρομόλο δυνάμεων που δρουν στον «πυρήνα ενός ατόμου υδρογόνου - ηλεκτρονίου».

Η φυγόκεντρος δύναμη είναι . Η κεντρομόλος δύναμη, που καθορίζει την έλξη ενός ηλεκτρονίου προς τον πυρήνα, σύμφωνα με το νόμο του Κουλόμπ είναι . Λαμβάνοντας υπόψη την ισότητα των φορτίων του ηλεκτρονίου και του πυρήνα στο άτομο του υδρογόνου, μπορούμε να γράψουμε:

(2)

Λύνοντας το σύστημα των εξισώσεων (1) και (2) ως προς τα v και r, βρίσκουμε:

(3)

Οι εξισώσεις (3) και (4) καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό των τροχιακών ακτίνων και των ταχυτήτων ηλεκτρονίων για οποιαδήποτε τιμή του n. Στο n=1, η ακτίνα της πρώτης τροχιάς του ατόμου του υδρογόνου, της ακτίνας Bohr, είναι ίση με 0,053 nm. Η ταχύτητα του ηλεκτρονίου σε αυτή την τροχιά είναι 2200 km/s. Οι εξισώσεις (3) και (4) δείχνουν ότι οι ακτίνες των τροχιών ηλεκτρονίων του ατόμου υδρογόνου σχετίζονται μεταξύ τους ως τετράγωνα φυσικούς αριθμούς, και η ταχύτητα του ηλεκτρονίου μειώνεται με την αύξηση του n.

Δεύτερο αξίωμα:

Όταν κινείται από τη μια τροχιά στην άλλη, ένα ηλεκτρόνιο απορροφά ή εκπέμπει ένα κβάντο ενέργειας.

Όταν ένα άτομο διεγείρεται, δηλ. όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από μια τροχιά πλησιέστερη στον πυρήνα σε μια πιο απομακρυσμένη τροχιά, απορροφάται ένα ενεργειακό κβάντο και, αντιστρόφως, όταν ένα ηλεκτρόνιο μετακινείται από μια μακρινή τροχιά σε μια κοντινή, η κβαντική ενέργεια Ε 2 - Εκπέμπεται E 1 \u003d hv. Αφού βρήκε τις ακτίνες των τροχιών και την ενέργεια του ηλεκτρονίου πάνω τους, ο Bohr υπολόγισε την ενέργεια των φωτονίων και των αντίστοιχων γραμμών τους στο φάσμα γραμμής του υδρογόνου, που αντιστοιχούσε στα πειραματικά δεδομένα.

Ο αριθμός n, που καθορίζει το μέγεθος των ακτίνων των κβαντικών τροχιών, την ταχύτητα κίνησης των ηλεκτρονίων και την ενέργειά τους, ονομάζεται κύριος κβαντικός αριθμός .

Ο Sommerfeld βελτίωσε περαιτέρω τη θεωρία του Bohr. Πρότεινε ότι σε ένα άτομο μπορεί να υπάρχουν όχι μόνο κυκλικές, αλλά και ελλειπτικές τροχιές ηλεκτρονίων, και με βάση αυτό εξήγησε την προέλευση λεπτή δομήφάσμα υδρογόνου.

Ρύζι. 12. Ένα ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο Bohr περιγράφει όχι μόνο κυκλικές, αλλά και ελλειπτικές τροχιές. Δείτε πώς μοιάζουν για διαφορετικές αξίες μεγάλοστο Π =2, 3, 4.

Ωστόσο, η θεωρία Bohr-Sommerfeld για τη δομή του ατόμου συνδύασε την κλασική και την κβαντομηχανική έννοιες και, ως εκ τούτου, οικοδομήθηκε πάνω σε αντιφάσεις. Τα κύρια μειονεκτήματα της θεωρίας Bohr-Sommerfeld είναι τα εξής:

1. Η θεωρία δεν είναι ικανή να εξηγήσει όλες τις λεπτομέρειες των φασματικών χαρακτηριστικών των ατόμων.

2. Δεν σας επιτρέπει να ποσοτικοποιήσετε χημικός δεσμόςακόμη και σε ένα τόσο απλό μόριο όπως το μόριο του υδρογόνου.

Αλλά η θεμελιώδης θέση εδραιώθηκε σταθερά: η πλήρωση των κελυφών ηλεκτρονίων στα άτομα των χημικών στοιχείων συμβαίνει ξεκινώντας από το τρίτο, Μ - τα κελύφη δεν είναι διαδοχικά, σταδιακά σε πλήρη χωρητικότητα (δηλαδή, όπως έγινε με ΠΡΟΣ ΤΗΝ- και μεγάλο - κοχύλια), αλλά σταδιακά. Με άλλα λόγια, η κατασκευή των κελυφών ηλεκτρονίων διακόπτεται προσωρινά λόγω του γεγονότος ότι τα ηλεκτρόνια εμφανίζονται σε άτομα που ανήκουν σε άλλα κελύφη.

Οι επιστολές αυτές χαρακτηρίζονται ως εξής: n , μεγάλο , m l , Κυρία – και στη γλώσσα της ατομικής φυσικής ονομάζονται κβαντικοί αριθμοί. Ιστορικά, εισήχθησαν σταδιακά και η εμφάνισή τους συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με τη μελέτη των ατομικών φασμάτων.

Αποδεικνύεται λοιπόν ότι η κατάσταση οποιουδήποτε ηλεκτρονίου σε ένα άτομο μπορεί να γραφτεί σε έναν ειδικό κώδικα, ο οποίος είναι ένας συνδυασμός τεσσάρων κβαντικών αριθμών. Αυτές δεν είναι απλώς κάποιες αφηρημένες ποσότητες που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή ηλεκτρονικών καταστάσεων. Αντιθέτως, όλα έχουν πραγματικό φυσικό περιεχόμενο.

Αριθμός Π περιλαμβάνεται στον τύπο για την χωρητικότητα του κελύφους ηλεκτρονίων (2 Π 2), δηλαδή ο δεδομένος κβαντικός αριθμός Π αντιστοιχεί στον αριθμό του κελύφους ηλεκτρονίων. Με άλλα λόγια, αυτός ο αριθμός καθορίζει εάν ένα ηλεκτρόνιο ανήκει σε ένα δεδομένο κέλυφος ηλεκτρονίων.

Αριθμός Π δέχεται μόνο ακέραιες τιμές: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,… που αντιστοιχούν αντίστοιχα στα κελύφη: K, L, M, N, O, P, Q.

Επειδή η Π περιλαμβάνεται στον τύπο για την ενέργεια ενός ηλεκτρονίου, τότε λένε ότι ο κύριος κβαντικός αριθμός καθορίζει τη συνολική ενέργεια ενός ηλεκτρονίου σε ένα άτομο.

Ένα άλλο γράμμα του αλφαβήτου μας - ο τροχιακός (πλευρικός) κβαντικός αριθμός - συμβολίζεται ως μεγάλο . Εισήχθη για να τονίσει τη μη ισοδυναμία όλων των ηλεκτρονίων που ανήκουν σε ένα δεδομένο κέλυφος.

Κάθε κέλυφος υποδιαιρείται σε ορισμένα υποκελύφη και ο αριθμός τους είναι ίσος με τον αριθμό του κελύφους. δηλ. K-shell ( Π =1) αποτελείται από ένα υποκέλυφος. L-shell ( Π =2) - από δύο. M-shell ( Π =3) - από τρία υποκελύφη ...

Και κάθε υποκέλυφος αυτού του κελύφους χαρακτηρίζεται από μια συγκεκριμένη τιμή μεγάλο . Ο τροχιακός κβαντικός αριθμός παίρνει επίσης ακέραιες τιμές, αλλά ξεκινώντας από το μηδέν, δηλαδή 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ... Έτσι, μεγάλο πάντα λιγότερο Π . Είναι εύκολο να καταλάβει κανείς ότι πότε Π =1 μεγάλο =0; στο n =2 μεγάλο =0 και 1; στο n = 3 μεγάλο = 0, 1 και 2, κλπ. Αριθμός μεγάλο , να το πω έτσι, έχει μια γεωμετρική εικόνα. Εξάλλου, οι τροχιές των ηλεκτρονίων που ανήκουν σε ένα ή άλλο κέλυφος μπορεί να είναι όχι μόνο κυκλικές, αλλά και ελλειπτικές.

διαφορετικές έννοιες μεγάλο και χαρακτηρίζουν διαφορετικούς τύπους τροχιών.

Οι φυσικοί αγαπούν τις παραδόσεις και προτιμούν τους παλιούς χαρακτηρισμούς γραμμάτων για να προσδιορίσουν τα υποκέλυφα ηλεκτρονίων. μικρό ( μεγάλο =0), Π ( μεγάλο =1), ρε ( μεγάλο =2), φά ( μεγάλο =3). Αυτά είναι τα πρώτα γράμματα γερμανικές λέξειςπου χαρακτηρίζει τα χαρακτηριστικά της σειράς φασματικών γραμμών λόγω μεταπτώσεων ηλεκτρονίων: αιχμηρά, κύρια, διάχυτα, θεμελιώδη.

Τώρα μπορείτε να γράψετε εν συντομία ποια υποκέλυφα ηλεκτρονίων περιέχονται στα κελύφη ηλεκτρονίων (Πίνακας 2).

Για να μάθετε πόσα ηλεκτρόνια περιέχουν τα διάφορα υποκέλυφα ηλεκτρονίων, βοηθήστε στον προσδιορισμό του τρίτου και του τέταρτου κβαντικού αριθμού - m l και m s, που ονομάζονται μαγνητικά και spin.

Μαγνητικός κβαντικός αριθμός m μεγάλοστενά συνδεδεμένη με μεγάλο και καθορίζει, αφενός, την κατεύθυνση της θέσης αυτών των τροχιών στο διάστημα και, αφετέρου, τον αριθμό τους δυνατό για ένα δεδομένο μεγάλο . Από κάποιους νόμους της ατομικής θεωρίας προκύπτει ότι για ένα δεδομένο μεγάλο κβαντικός αριθμός m μεγάλο, παίρνει 2 μεγάλο +1 ακέραιες τιμές: από - μεγάλο σε + μεγάλο , συμπεριλαμβανομένου του μηδενός. Για παράδειγμα, για μεγάλο =3 αυτή είναι η ακολουθία m μεγάλο έχουμε: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, δηλαδή επτά τιμές συνολικά.

Γιατί μ μεγάλοονομάζεται μαγνητικός; Κάθε ηλεκτρόνιο, που περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα, είναι ουσιαστικά μια στροφή της περιέλιξης, κατά μήκος της οποίας ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο, επομένως κάθε τροχιά στο άτομο μπορεί να θεωρηθεί ως ένα επίπεδο μαγνητικό φύλλο. Όταν βρεθεί ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, κάθε τροχιά ηλεκτρονίου θα αλληλεπιδράσει με αυτό το πεδίο και θα τείνει να καταλάβει μια συγκεκριμένη θέση στο άτομο.

Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε κάθε τροχιά καθορίζεται από την τιμή του κβαντικού αριθμού σπιν m s .

Συμπεριφορά ατόμων σε ισχυρά ανομοιογενή μαγνητικά πεδίαέδειξε ότι κάθε ηλεκτρόνιο σε ένα άτομο συμπεριφέρεται σαν μαγνήτης. Και αυτό δείχνει ότι το ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του, όπως ένας πλανήτης σε τροχιά. Αυτή η ιδιότητα του ηλεκτρονίου ονομάζεται "σπιν" (μετάφραση από τα αγγλικά - να περιστρέφεται). Η περιστροφική κίνηση ενός ηλεκτρονίου είναι σταθερή και αμετάβλητη. Η περιστροφή ενός ηλεκτρονίου είναι εντελώς ασυνήθιστη: δεν μπορεί να επιβραδυνθεί, να επιταχυνθεί ή να σταματήσει. Είναι το ίδιο για όλα τα ηλεκτρόνια στον κόσμο.

Αλλά αν και η περιστροφή κοινή περιουσίααπό όλα τα ηλεκτρόνια, περιέχει επίσης τον λόγο για τη διαφορά μεταξύ των ηλεκτρονίων στο άτομο.

Δύο ηλεκτρόνια, που περιστρέφονται στην ίδια τροχιά γύρω από τον πυρήνα, έχουν το ίδιο σπιν σε μέγεθος, και ωστόσο μπορούν να διαφέρουν ως προς την κατεύθυνση της περιστροφής τους. Σε αυτή την περίπτωση, το πρόσημο της γωνιακής ορμής και το πρόσημο της περιστροφής αλλάζουν.

Ο κβαντικός υπολογισμός οδηγεί σε δύο πιθανές τιμές των κβαντικών αριθμών spin που είναι εγγενείς σε ένα ηλεκτρόνιο σε τροχιά: s=+ και s= - . Δεν μπορεί να υπάρχουν άλλες αξίες. Επομένως, σε ένα άτομο, είτε μόνο ένα είτε δύο ηλεκτρόνια μπορούν να περιστρέφονται σε κάθε τροχιά. Δεν μπορεί να υπάρξει άλλο.

Κάθε υποκέλυφος ηλεκτρονίων μπορεί να φιλοξενήσει 2 (2 μεγάλο + 1) - ηλεκτρόνια, συγκεκριμένα (πίνακας 3):

Από εδώ, με απλή προσθήκη, λαμβάνονται οι χωρητικότητες των διαδοχικών κελυφών.

Η απλότητα του βασικού νόμου, στον οποίο μειώθηκε η αρχική άπειρη πολυπλοκότητα της δομής του ατόμου, είναι εκπληκτική. Όλη η ιδιότροπη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό του περίβλημα, που διέπει όλες τις ιδιότητές του, μπορεί να εκφραστεί με εξαιρετική απλότητα: Δεν υπάρχουν και δεν μπορούν να υπάρχουν δύο πανομοιότυπα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο.Αυτός ο νόμος είναι γνωστός στην επιστήμη ως η αρχή Pauli (από τον Ελβετό θεωρητικό φυσικό).

Γνωρίζοντας τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων σε ένα άτομο, ο οποίος είναι ίσος με τον αύξοντα αριθμό του στο σύστημα Mendeleev, μπορείτε να "χτίσετε" ένα άτομο: μπορείτε να υπολογίσετε τη δομή του εξωτερικού του κελύφους ηλεκτρονίων - να καθορίσετε πόσα ηλεκτρόνια υπάρχουν σε αυτό και τι ευγενικοί είναι σε αυτό.

Καθώς μεγαλώνεις Ζ παρόμοιοι τύποι ηλεκτρονικών διαμορφώσεων ατόμων επαναλαμβάνονται περιοδικά.Στην πραγματικότητα, αυτό είναι επίσης μια διατύπωση του περιοδικού νόμου, αλλά σε σχέση με τη διαδικασία κατανομής των ηλεκτρονίων σε κελύφη και υποφλοιούς.

Γνωρίζοντας το νόμο της δομής του ατόμου, μπορείτε τώρα να δημιουργήσετε ένα περιοδικό σύστημα και να εξηγήσετε γιατί είναι χτισμένο με αυτόν τον τρόπο. Χρειάζεται μόνο μια μικρή ορολογική διευκρίνιση: εκείνα τα στοιχεία στα άτομα των οποίων εμφανίζεται η κατασκευή υποκεφύλων s-, p-, d-, f ονομάζονται συνήθως s-, p-, d-, f-στοιχεία, αντίστοιχα.

Συνηθίζεται να γράφεται ο τύπος ενός ατόμου με αυτή τη μορφή: ο κύριος κβαντικός αριθμός είναι ο αντίστοιχος αριθμός, ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός είναι το γράμμα, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σημειώνεται πάνω δεξιά.

Η πρώτη περίοδος περιέχει 1 s-στοιχεία - υδρογόνο και ήλιο. Η σχηματική αναπαράσταση της πρώτης περιόδου έχει ως εξής: 1 s 2 . Η δεύτερη περίοδος μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: 2 s 2 2 p 6 , δηλ. περιλαμβάνει στοιχεία στα οποία συμπληρώνονται 2 s-, 2 p-subshells. Και το τρίτο (3 s-, 3p-subshells είναι ενσωματωμένα σε αυτό): 3 s 2 3p 6 . Προφανώς, επαναλαμβάνονται παρόμοιοι τύποι ηλεκτρονικών διαμορφώσεων.

Στην αρχή της 4ης περιόδου, υπάρχουν δύο 4 s-στοιχεία, δηλαδή η πλήρωση του N-shell αρχίζει νωρίτερα από την ολοκλήρωση της κατασκευής του M-shell. Περιέχει 10 ακόμη κενές θέσεις, οι οποίες συμπληρώνονται στα επόμενα δέκα στοιχεία (3 d-στοιχεία). Το γέμισμα του κελύφους Μ έχει τελειώσει, το γέμισμα του κελύφους Ν συνεχίζεται (με έξι ηλεκτρόνια p 4). Κατά συνέπεια, η δομή της 4ης περιόδου έχει ως εξής: 4 s 2 3 d 10 4 p 6 . Η πέμπτη περίοδος συμπληρώνεται με τον ίδιο τρόπο:

5 s 2 4 d 10 5 p 6 .

Υπάρχουν 32 στοιχεία στην έκτη περίοδο. Η σχηματική του αναπαράσταση έχει ως εξής: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6 .

Και, τέλος, η επόμενη, 7η περίοδος: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6 . Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι δεν είναι ακόμη γνωστά όλα τα στοιχεία της 7ης περιόδου.

Ένα τέτοιο σταδιακό γέμισμα των κελυφών είναι μια αυστηρή φυσική κανονικότητα. Αποδεικνύεται ότι αντί να καταλαμβάνουν τα επίπεδα του υποκέλυφου 3 d, είναι πιο κερδοφόρο για τα ηλεκτρόνια (από ενεργειακής άποψης) να συμπληρώσουν πρώτα τα επίπεδα του υποκελλίου 4 s. Είναι αυτές οι ενεργειακές «ταλαντεύσεις» «πιο κερδοφόρες - πιο ασύμφορες» και εξηγούν την κατάσταση που στα χημικά στοιχεία η πλήρωση των κελυφών ηλεκτρονίων πηγαίνει σε προεξοχές.

Στα μέσα της δεκαετίας του 20. Ο Γάλλος φυσικός L. de Broglie εξέφρασε μια τολμηρή ιδέα: όλα τα υλικά σωματίδια (συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονίων) δεν έχουν μόνο υλικό, αλλά και ιδιότητες κυμάτων. Σύντομα κατέστη δυνατό να φανεί ότι τα ηλεκτρόνια, όπως τα κύματα φωτός, μπορούν επίσης να περάσουν γύρω από εμπόδια.

Δεδομένου ότι ένα ηλεκτρόνιο είναι ένα κύμα, η κίνησή του σε ένα άτομο μπορεί να περιγραφεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση κύματος. Μια τέτοια εξίσωση προήλθε το 1926 από τον Αυστριακό φυσικό E. Schrödinger. Οι μαθηματικοί την αποκαλούν μερική διαφορική εξίσωση δεύτερης τάξης. Για τους φυσικούς, αυτή είναι η βασική εξίσωση της κβαντικής μηχανικής.

Δείτε πώς μοιάζει αυτή η εξίσωση:

+++ y=0

όπου Μείναι η μάζα ηλεκτρονίων. r – την απόσταση ενός ηλεκτρονίου από τον πυρήνα. μι είναι το φορτίο ηλεκτρονίων. μιείναι η συνολική ενέργεια του ηλεκτρονίου, η οποία ισούται με το άθροισμα της κινητικής και της δυνητικής ενέργειας. Ζείναι ο σειριακός αριθμός του ατόμου (για ένα άτομο υδρογόνου είναι ίσος με 1). η- "κβάντο δράσης" Χ , y , z – συντεταγμένες ηλεκτρονίων; y - κυματική συνάρτηση (αφηρημένη αφηρημένη ποσότητα που χαρακτηρίζει τον βαθμό πιθανότητας).

Ο βαθμός πιθανότητας ότι ένα ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη θέση στο χώρο γύρω από τον πυρήνα. Εάν y \u003d 1, τότε, επομένως, το ηλεκτρόνιο πρέπει πραγματικά να βρίσκεται σε αυτό ακριβώς το μέρος. αν y = 0, τότε δεν υπάρχει καθόλου ηλεκτρόνιο εκεί.

Η έννοια της πιθανότητας εύρεσης ηλεκτρονίου είναι κεντρική στην κβαντομηχανική. Και η τιμή της συνάρτησης y (psi) (ακριβέστερα, το τετράγωνο της τιμής της) εκφράζει την πιθανότητα ενός ηλεκτρονίου να βρίσκεται σε ένα ή άλλο σημείο του χώρου.

Δεν υπάρχουν σαφείς τροχιές ηλεκτρονίων στο κβαντομηχανικό άτομο, οι οποίες περιγράφονται τόσο ξεκάθαρα στο μοντέλο Bohr του ατόμου. Το ηλεκτρόνιο είναι σαν να λερώνεται στο διάστημα με τη μορφή σύννεφου. Αλλά η πυκνότητα αυτού του σύννεφου είναι διαφορετική: όπως λένε, πού είναι πυκνό και πού είναι άδειο. Μια υψηλότερη πυκνότητα νέφους αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη πιθανότητα εύρεσης ηλεκτρονίου.

Από το αφηρημένο κβαντομηχανικό μοντέλο του ατόμου, μπορεί κανείς να προχωρήσει στο οπτικό και ορατό μοντέλο του ατόμου του Bohr. Για να γίνει αυτό, πρέπει να λύσετε την εξίσωση Schrödinger. Αποδεικνύεται ότι η κυματική συνάρτηση σχετίζεται με τρία διαφορετικά μεγέθη, το οποίο μπορεί να λάβει μόνο ακέραιες τιμές. Επιπλέον, η ακολουθία των αλλαγών σε αυτά τα μεγέθη είναι τέτοια που δεν μπορούν να είναι τίποτα άλλο από κβαντικούς αριθμούς. Κύρια, τροχιακά και μαγνητικά. Αλλά εισήχθησαν ειδικά για να προσδιορίσουν τα φάσματα διαφόρων ατόμων. Στη συνέχεια μετανάστευσαν πολύ οργανικά στο μοντέλο του ατόμου Bohr. Αυτή είναι η επιστημονική λογική - ακόμη και ο πιο σκληρός σκεπτικιστής δεν θα την υπονομεύσει.

Όλα αυτά σημαίνουν ότι η λύση της εξίσωσης Schrödinger οδηγεί τελικά στην παραγωγή της αλληλουχίας πλήρωσης των ηλεκτρονιακών κελυφών και των υποφύλλων των ατόμων. Αυτό είναι το κύριο πλεονέκτημα του κβαντομηχανικού ατόμου έναντι του ατόμου Bohr. Και οι έννοιες που είναι γνωστές στο πλανητικό άτομο μπορούν να αναθεωρηθούν από την άποψη της κβαντικής μηχανικής. Μπορούμε να πούμε ότι η τροχιά είναι ένα ορισμένο σύνολο πιθανών θέσεων ενός δεδομένου ηλεκτρονίου σε ένα άτομο. Αντιστοιχεί σε μια συγκεκριμένη κυματική συνάρτηση. Αντί του όρου «τροχία» στη σύγχρονη ατομική φυσικήκαι χημεία, χρησιμοποιείται ο όρος "τροχιακό".

Έτσι, η εξίσωση Schrödinger είναι σαν ένα μαγικό ραβδί που εξαλείφει όλες τις ελλείψεις που περιέχονται στην επίσημη θεωρία του περιοδικού συστήματος. Μετατρέπει το «επίσημο» σε «πραγματικό».

Στην πραγματικότητα, αυτό απέχει πολύ από την περίπτωση. Επειδή η εξίσωση έχει μόνο μια ακριβή λύση για το άτομο υδρογόνου, το απλούστερο από τα άτομα. Για το άτομο ηλίου και τα επόμενα, είναι αδύνατο να λυθεί ακριβώς η εξίσωση Schrödinger, αφού προστίθενται οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης μεταξύ των ηλεκτρονίων. Και το να ληφθεί υπόψη η επιρροή τους στο τελικό αποτέλεσμα είναι ένα μαθηματικό πρόβλημα αφάνταστης πολυπλοκότητας. Είναι απρόσιτο στις ανθρώπινες ικανότητες. Μόνο ηλεκτρονικοί υπολογιστές υψηλής ταχύτητας, που εκτελούν εκατοντάδες χιλιάδες λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, μπορούν να συγκριθούν με αυτό. Και ακόμη και τότε μόνο υπό την προϋπόθεση ότι το πρόγραμμα για τους υπολογισμούς αναπτύσσεται με πολλές απλουστεύσεις και προσεγγίσεις.

Για 40 χρόνια, ο κατάλογος των γνωστών χημικών στοιχείων έχει αυξηθεί κατά 19. Και τα 19 στοιχεία συντέθηκαν, παρασκευάστηκαν τεχνητά.

Η σύνθεση στοιχείων μπορεί να γίνει κατανοητή ως απόκτηση από ένα στοιχείο με χαμηλότερο πυρηνικό φορτίο, έναν χαμηλότερο ατομικό αριθμό ενός στοιχείου με μεγαλύτερο ατομικό αριθμό. Και η διαδικασία λήψης ονομάζεται πυρηνική αντίδραση. Η εξίσωσή της γράφεται με τον ίδιο τρόπο όπως η εξίσωση μιας συνηθισμένης χημικής αντίδρασης. Τα αντιδρώντα βρίσκονται στα αριστερά, τα προϊόντα είναι στα δεξιά. Τα αντιδρώντα σε μια πυρηνική αντίδραση είναι ο στόχος και το βομβαρδιστικό σωματίδιο.

Σχεδόν οποιοδήποτε στοιχείο του περιοδικού συστήματος (σε ελεύθερη μορφή ή με τη μορφή χημικής ένωσης) μπορεί να χρησιμεύσει ως στόχος.

Ο ρόλος των βομβαρδιστικών σωματιδίων παίζεται από σωματίδια α, νετρόνια, πρωτόνια, δευτερόνια (πυρήνες του βαριού ισοτόπου του υδρογόνου), καθώς και τα λεγόμενα πολλαπλά φορτισμένα βαρέα ιόντα διαφόρων στοιχείων - βόριο, άνθρακας, άζωτο, οξυγόνο, νέον, αργό και άλλα στοιχεία του περιοδικού συστήματος.

Για να συμβεί μια πυρηνική αντίδραση, το σωματίδιο που βομβαρδίζει πρέπει να συγκρουστεί με τον πυρήνα του ατόμου στόχου. Εάν το σωματίδιο έχει αρκετά υψηλή ενέργεια, τότε μπορεί να διεισδύσει τόσο βαθιά στον πυρήνα που συγχωνεύεται μαζί του. Δεδομένου ότι όλα τα σωματίδια που αναφέρονται παραπάνω, εκτός από το νετρόνιο, φέρουν θετικά φορτία, τότε, συγχωνεύοντας με τον πυρήνα, αυξάνουν το φορτίο του. Και η αλλαγή της τιμής του Ζ σημαίνει μετασχηματισμός στοιχείων: η σύνθεση ενός στοιχείου με μια νέα τιμή του πυρηνικού φορτίου.

Προκειμένου να βρεθεί ένας τρόπος να επιταχυνθούν τα βομβαρδιστικά σωματίδια, για να τους δοθεί μια μεγάλη ενέργεια επαρκής για να τα συγχωνεύσει με τους πυρήνες, εφευρέθηκε και κατασκευάστηκε ένας ειδικός επιταχυντής σωματιδίων, το κυκλοτρόνιο. Στη συνέχεια έχτισαν ένα ειδικό εργοστάσιο νέων στοιχείων - έναν πυρηνικό πρύτανη. Ο άμεσος σκοπός του είναι η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Αλλά επειδή υπάρχουν πάντα έντονες ροές νετρονίων σε αυτό, είναι εύκολο να χρησιμοποιηθούν για τους σκοπούς της τεχνητής σύνθεσης. Το νετρόνιο δεν έχει φορτίο και επομένως δεν είναι απαραίτητο (και αδύνατο) να επιταχυνθεί. Αντίθετα, τα αργά νετρόνια αποδεικνύονται πιο χρήσιμα από τα γρήγορα.

Οι χημικοί έπρεπε να βάλουν το μυαλό τους και να επιδείξουν αυθεντικά θαύματα εφευρετικότητας προκειμένου να αναπτύξουν τρόπους για να διαχωρίσουν αμελητέες ποσότητες νέων στοιχείων από την ουσία στόχο. Για να μάθουν να μελετούν τις ιδιότητες των νέων στοιχείων όταν μόνο λίγα από τα άτομα τους ήταν διαθέσιμα...

Με την εργασία εκατοντάδων και χιλιάδων επιστημόνων, 19 νέα κύτταρα συμπληρώθηκαν στο περιοδικό σύστημα. Τέσσερα είναι μέσα στα παλιά του όρια: μεταξύ υδρογόνου και ουρανίου. Δεκαπέντε - για το ουράνιο. Να πώς έγιναν όλα...

4 θέσεις στο περιοδικό σύστημα παρέμειναν κενές για μεγάλο χρονικό διάστημα: κελιά με Νο. 43, 61, 85 και 87.

Αυτά τα 4 στοιχεία ήταν άπιαστα. Οι προσπάθειες των επιστημόνων που στόχευαν στην αναζήτησή τους στη φύση παρέμειναν ανεπιτυχείς. Με τη βοήθεια του περιοδικού νόμου, όλες οι άλλες θέσεις στον περιοδικό πίνακα γεμίστηκαν εδώ και πολύ καιρό - από το υδρογόνο μέχρι το ουράνιο.

Περισσότερες από μία φορές σε επιστημονικά περιοδικά υπήρξαν αναφορές για την ανακάλυψη αυτών των τεσσάρων στοιχείων. Αλλά όλες αυτές οι ανακαλύψεις δεν επιβεβαιώθηκαν: κάθε φορά ένας ακριβής έλεγχος έδειχνε ότι είχε γίνει ένα λάθος και τυχαίες ασήμαντες ακαθαρσίες θεωρούνταν εσφαλμένα ένα νέο στοιχείο.

μακρύς και δύσκολη αναζήτησητελικά οδήγησε στην ανακάλυψη στη φύση ενός από τα άπιαστα στοιχεία. Αποδείχθηκε ότι το εκάσιο Νο. 87 εμφανίζεται στην αλυσίδα διάσπασης του φυσικού ραδιενεργού ισοτόπου ουρανίου-235. είναι ένα βραχύβιο ραδιενεργό στοιχείο.

Ρύζι. 13. Σχέδιο σχηματισμού του στοιχείου Νο. 87 - Γαλλία. Ορισμένα ραδιενεργά ισότοπα μπορούν να διασπαστούν με δύο τρόπους, για παράδειγμα, μέσω της διάσπασης α- και β. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ραδιενεργό πιρούνι. Όλες οι φυσικές οικογένειες ραδιενεργών περιέχουν πιρούνια.

Το στοιχείο 87 αξίζει να ειπωθεί με περισσότερες λεπτομέρειες. Τώρα στις εγκυκλοπαίδειες της χημείας διαβάζουμε: το φράγκιο (αριθμός σειράς 87) ανακαλύφθηκε το 1939 από τη Γαλλίδα επιστήμονα Marguerite Perey.

Πώς κατάφερε ο Perey να συλλάβει το άπιαστο στοιχείο; Το 1914, τρεις Αυστριακοί ραδιοχημικοί - S. Meyer, W. Hess και F. Panet - άρχισαν να μελετούν τη ραδιενεργή διάσπαση του ισοτόπου ακτινίου με μαζικό αριθμό 227. Ήταν γνωστό ότι ανήκει στην οικογένεια ακτινοουρανίου και εκπέμπει β- σωματίδια? ως εκ τούτου το προϊόν αποσύνθεσής του είναι το θόριο. Ωστόσο, οι επιστήμονες είχαν αόριστες υποψίες ότι το ακτίνιο-227, σε σπάνιες περιπτώσεις, εκπέμπει επίσης σωματίδια α. Με άλλα λόγια, ένα από τα παραδείγματα ραδιενεργού πιρουνιού παρατηρείται εδώ. Κατά τη διάρκεια ενός τέτοιου μετασχηματισμού, θα πρέπει να σχηματιστεί ένα ισότοπο του στοιχείου 87. Ο Meyer και οι συνεργάτες του παρατήρησαν στην πραγματικότητα σωματίδια α. Απαιτήθηκαν περαιτέρω μελέτες, αλλά διακόπηκαν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο.

Η Marguerite Perey ακολούθησε τον ίδιο δρόμο. Είχε όμως στη διάθεσή της πιο ευαίσθητα όργανα, νέες, βελτιωμένες μεθόδους ανάλυσης. έτσι ήταν επιτυχημένη.

Το φράγκιο είναι ένα από τα τεχνητά συντιθέμενα στοιχεία. Ωστόσο, το στοιχείο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στη φύση. Είναι ένα ισότοπο του φραγκίου-223. Ο χρόνος ημιζωής του είναι μόνο 22 λεπτά. Γίνεται σαφές γιατί υπάρχει τόσο μικρή Γαλλία στη Γη. Πρώτον, λόγω της ευθραυστότητάς του, δεν έχει χρόνο να συγκεντρωθεί σε αξιοσημείωτες ποσότητες και, δεύτερον, η ίδια η διαδικασία σχηματισμού του χαρακτηρίζεται από χαμηλή πιθανότητα: μόνο το 1,2% των πυρήνων του ακτινίου-227 διασπάται με την εκπομπή α- σωματίδια.

Από αυτή την άποψη, το φράγκιο είναι πιο κερδοφόρο να παρασκευαστεί τεχνητά. Έχει ήδη λάβει 20 ισότοπα φραγκίου και το μακροβιότερο από αυτά είναι το φράγκιο-223. δουλεύοντας με πολύ μικρές ποσότητες αλάτων φραγκίου, οι χημικοί μπόρεσαν να αποδείξουν ότι οι ιδιότητές του είναι εξαιρετικά παρόμοιες με το καίσιο.

Μελετώντας τις ιδιότητες των ατομικών πυρήνων, οι φυσικοί κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι στοιχεία με ατομικούς αριθμούς 43, 61, 85 και 87 δεν μπορούν να έχουν σταθερά ισότοπα. Μπορούν να είναι μόνο ραδιενεργά, με σύντομο χρόνο ημιζωής και θα πρέπει να εξαφανιστούν γρήγορα. Επομένως, όλα αυτά τα στοιχεία δημιουργήθηκαν από τον άνθρωπο τεχνητά. Οι δρόμοι για τη δημιουργία νέων στοιχείων υποδεικνύονταν από τον περιοδικό νόμο. Το στοιχείο 43 ήταν το πρώτο που δημιουργήθηκε τεχνητά.

Πρέπει να υπάρχουν 43 θετικά φορτία στον πυρήνα του στοιχείου 43 και 43 ηλεκτρόνια πρέπει να περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Ο κενός χώρος για το στοιχείο 43, που βρίσκεται στα μέσα της πέμπτης περιόδου, έχει μαγγάνιο στην τέταρτη περίοδο και ρήνιο στην έκτη περίοδο. Επομένως, οι χημικές ιδιότητες του στοιχείου 43 θα πρέπει να είναι παρόμοιες με εκείνες του μαγγανίου και του ρηνίου. Στα αριστερά του κελιού 43 είναι το μολυβδαίνιο #42, στα δεξιά το ρουθήνιο #44. Επομένως, για να δημιουργηθεί το στοιχείο 43, είναι απαραίτητο να αυξηθεί ο αριθμός των φορτίων στον πυρήνα ενός ατόμου που έχει 42 φορτία κατά ένα ακόμη στοιχειώδες φορτίο. Επομένως, για τη σύνθεση ενός νέου στοιχείου 43, το μολυβδαίνιο πρέπει να λαμβάνεται ως πρώτη ύλη. Το ελαφρύτερο στοιχείο, το υδρογόνο, έχει ένα θετικό φορτίο. Έτσι, μπορούμε να περιμένουμε ότι το στοιχείο 43 μπορεί να ληφθεί ως αποτέλεσμα μιας πυρηνικής αντίδρασης μεταξύ μολυβδαινίου και πρωτονίου.

Ρύζι. 14. Σχέδιο σύνθεσης στοιχείου Νο. 43 - τεχνήτιο.

Οι ιδιότητες του στοιχείου 43 θα πρέπει να είναι παρόμοιες με τις χημικές ιδιότητες του μαγγανίου και του ρηνίου και για να ανιχνευθεί και να αποδειχθεί ο σχηματισμός αυτού του στοιχείου, πρέπει να χρησιμοποιηθεί χημικές αντιδράσεις, παρόμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται από τους χημικούς για τον προσδιορισμό της παρουσίας μικρών ποσοτήτων μαγγανίου και ρηνίου.

Έτσι το περιοδικό σύστημα καθιστά δυνατή τη χάραξη του δρόμου για τη δημιουργία τεχνητών στοιχείων.

Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, το πρώτο τεχνητό χημικό στοιχείο δημιουργήθηκε το 1937. Έλαβε το σημαντικό όνομα τεχνήτιο - το πρώτο στοιχείο που κατασκευάστηκε με τεχνικά, τεχνητά μέσα. Έτσι συντέθηκε το τεχνήτιο. Η πλάκα του μολυβδαινίου υποβλήθηκε σε έντονο βομβαρδισμό από πυρήνες του βαριού ισοτόπου υδρογόνου - δευτερίου, οι οποίοι διασκορπίστηκαν στο κυκλοτρόνιο με μεγάλη ταχύτητα.

Βαριά πυρήνες υδρογόνου, που λάμβαναν πολύ υψηλή ενέργεια, διείσδυσαν στους πυρήνες του μολυβδαινίου. Μετά την ακτινοβολία στο κυκλοτρόνιο, το πλαστικό μολυβδαινίου διαλύθηκε σε οξύ. Μια ασήμαντη ποσότητα νέας ραδιενεργής ουσίας απομονώθηκε από το διάλυμα χρησιμοποιώντας τις ίδιες αντιδράσεις που είναι απαραίτητες για τον αναλυτικό προσδιορισμό του μαγγανίου (ανάλογα με το στοιχείο 43). Αυτό ήταν ένα νέο στοιχείο - τεχνήτιο. Αντιστοιχούν ακριβώς στη θέση του στοιχείου στον περιοδικό πίνακα.

Τώρα το τεχνήτιο έχει γίνει αρκετά προσιτό: σχηματίζεται σε αρκετά μεγάλες ποσότητεςσε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Το τεχνήτιο έχει μελετηθεί καλά και χρησιμοποιείται ήδη στην πράξη.

Η μέθοδος με την οποία δημιουργήθηκε το στοιχείο 61 είναι πολύ παρόμοια με τη μέθοδο με την οποία λαμβάνεται το τεχνήτιο. Το στοιχείο 61 απομονώθηκε μόλις το 1945 από στοιχεία κατακερματισμού που σχηματίστηκαν σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα ως αποτέλεσμα της σχάσης του ουρανίου.

Ρύζι. 15. Σχέδιο σύνθεσης στοιχείου Νο. 61 - προμέθιο.

Το στοιχείο έλαβε το συμβολικό όνομα "προμέθιο". Αυτό το όνομα δεν του δόθηκε με έναν απλό λόγο. Συμβολίζει το δραματικό μονοπάτι της επιστήμης που κλέβει την ενέργεια της πυρηνικής σχάσης από τη φύση και κατέχει αυτήν την ενέργεια (σύμφωνα με το μύθο, ο τιτάνας Προμηθέας έκλεψε τη φωτιά από τον ουρανό και την έδωσε στους ανθρώπους· γι' αυτό ήταν αλυσοδεμένος σε έναν βράχο και έναν τεράστιο αετό τον βασάνιζε κάθε μέρα), αλλά προειδοποιεί επίσης τους ανθρώπους από έναν τρομερό στρατιωτικό κίνδυνο.

Το προμέθιο λαμβάνεται πλέον σε σημαντικές ποσότητες: χρησιμοποιείται σε ατομικές μπαταρίες - πηγές συνεχές ρεύμαμπορεί να λειτουργεί χωρίς διακοπή για πολλά χρόνια.

Με παρόμοιο τρόπο συντέθηκε το βαρύτερο αλογόνο, το ecaiod, στοιχείο 85. Λήφθηκε για πρώτη φορά βομβαρδίζοντας βισμούθιο (Νο. 83) με πυρήνες ηλίου (Νο. 2), επιταχυνόμενο σε κυκλοτρόνιο σε υψηλές ενέργειες. Το νέο στοιχείο ονομάζεται αστατίνη (ασταθής). Είναι ραδιενεργό και εξαφανίζεται γρήγορα. Οι χημικές του ιδιότητες αποδείχθηκε επίσης ότι αντιστοιχούν ακριβώς στον περιοδικό νόμο. Είναι παρόμοιο με το ιώδιο.

Ρύζι. 16. Σχέδιο για τη σύνθεση του στοιχείου Νο. 85 - αστατίνη.

Τα στοιχεία υπερουρανίου είναι τεχνητά συντιθέμενα χημικά στοιχεία που βρίσκονται στο περιοδικό σύστημα μετά το ουράνιο. Πόσα ακόμη από αυτά θα συντεθούν στο μέλλον, ενώ κανείς δεν μπορεί να απαντήσει σίγουρα.

Το ουράνιο ήταν το τελευταίο στη φυσική σειρά χημικών στοιχείων για 70 χρόνια.

Και όλο αυτό το διάστημα, οι επιστήμονες, φυσικά, ανησυχούσαν για το ερώτημα: υπάρχουν στη φύση στοιχεία βαρύτερα από το ουράνιο; Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς πίστευε ότι εάν τα στοιχεία υπερουρανίου μπορούσαν ποτέ να βρεθούν στα έγκατα της γης, τότε ο αριθμός τους θα έπρεπε να περιοριστεί. Μετά την ανακάλυψη της ραδιενέργειας, η απουσία τέτοιων στοιχείων στη φύση εξηγήθηκε από το γεγονός ότι ο χρόνος ημιζωής τους είναι σύντομος και όλα αποσυντίθενται, μετατράπηκαν σε ελαφρύτερα στοιχεία, πριν από πολύ καιρό, στα πρώτα στάδια της εξέλιξής μας. πλανήτης. Αλλά το ουράνιο, που αποδείχθηκε ότι ήταν ραδιενεργό, είχε τόσο μεγάλη διάρκεια ζωής που επέζησε μέχρι την εποχή μας. Γιατί, τουλάχιστον για τους πλησιέστερους υπερουρανικούς, η φύση δεν μπορούσε να αφήσει τόσο γενναιόδωρο χρόνο ύπαρξης; Υπήρχαν πολλές αναφορές για την ανακάλυψη υποτιθέμενων νέων στοιχείων μέσα στο σύστημα - μεταξύ υδρογόνου και ουρανίου, αλλά σχεδόν ποτέ σε επιστημονικά περιοδικά δεν έγραψαν για την ανακάλυψη υπερουρανίων. Οι επιστήμονες υποστήριξαν μόνο ποιος ήταν ο λόγος για τη διακοπή του περιοδικού συστήματος για το ουράνιο.

Μόνο η πυρηνική σύντηξη κατέστησε δυνατή τη δημιουργία ενδιαφέρων περιστάσεων που δεν μπορούσαν καν να υποψιαστούν πριν.

Οι πρώτες μελέτες για τη σύνθεση νέων χημικών στοιχείων είχαν ως στόχο την τεχνητή παραγωγή transurans. Το πρώτο τεχνητό στοιχείο υπερουρανίου συζητήθηκε τρία χρόνια πριν εμφανιστεί το τεχνήτιο. Το διεγερτικό γεγονός ήταν η ανακάλυψη του νετρονίου. ένα στοιχειώδες σωματίδιο, χωρίς φορτίο, είχε τεράστια διεισδυτική δύναμη, μπορούσε να φτάσει στον ατομικό πυρήνα χωρίς να συναντήσει κανένα εμπόδιο και να προκαλέσει μετασχηματισμούς διαφόρων στοιχείων. Τα νετρόνια άρχισαν να πυροβολούν στόχους από μια ποικιλία ουσιών. Ο εξαιρετικός Ιταλός φυσικός Ε. Φέρμι έγινε ο πρωτοπόρος της έρευνας στον τομέα αυτό.

Το ουράνιο που ακτινοβολήθηκε με νετρόνια παρουσίασε άγνωστη δραστηριότητα με μικρό χρόνο ημιζωής. Το ουράνιο-238, έχοντας απορροφήσει ένα νετρόνιο, μετατρέπεται σε ένα άγνωστο ισότοπο του στοιχείου ουράνιο-239, το οποίο είναι β-ραδιενεργό και θα πρέπει να μετατραπεί σε ισότοπο ενός στοιχείου με αύξοντα αριθμό 93. Παρόμοιο συμπέρασμα κατέληξαν οι Ε. Φέρμι και τους συναδέλφους του.

Στην πραγματικότητα, χρειάστηκε μεγάλη προσπάθεια για να αποδειχθεί ότι η άγνωστη δραστηριότητα αντιστοιχεί πραγματικά στο πρώτο στοιχείο υπερουρανίου. Οι χημικές εργασίες οδήγησαν στο συμπέρασμα: το νέο στοιχείο είναι παρόμοιο στις ιδιότητές του με το μαγγάνιο, δηλαδή ανήκει στην υποομάδα VII b. Αυτό το επιχείρημα αποδείχθηκε εντυπωσιακό: εκείνη την εποχή (τη δεκαετία του '30), σχεδόν όλοι οι χημικοί πίστευαν ότι αν υπήρχαν στοιχεία υπερουρανίου, τότε τουλάχιστον το πρώτο από αυτά θα ήταν παρόμοια ρε-στοιχεία από προηγούμενες περιόδους. Ήταν ένα λάθος που αναμφίβολα επηρέασε την πορεία της ιστορίας της ανακάλυψης στοιχείων βαρύτερων από το ουράνιο.

Με μια λέξη, το 1934, ο E. Fermi ανακοίνωσε με σιγουριά τη σύνθεση όχι μόνο του στοιχείου 93, στο οποίο έδωσε το όνομα «ausonium», αλλά και τον δεξιό γείτονά του στον περιοδικό πίνακα - «hesperium» (No. 94). Το τελευταίο ήταν προϊόν β-διάσπασης του αυσονίου:

Υπήρχαν επιστήμονες που «τράβηξαν» αυτή την αλυσίδα ακόμα πιο πέρα. Μεταξύ αυτών: οι Γερμανοί ερευνητές O. Hahn, L. Meitner και F. Strassmann. Το 1937 μιλούσαν ήδη, σαν για κάτι αληθινό, για το στοιχείο Νο. 97:

Αλλά κανένα από τα νέα στοιχεία δεν ελήφθη σε αξιοσημείωτες ποσότητες, δεν απομονώθηκε σε ελεύθερη μορφή. Η σύνθεσή τους κρίθηκε από διάφορα έμμεσα σημάδια.

Τελικά, αποδείχθηκε ότι όλες αυτές οι εφήμερες ουσίες, που λαμβάνονται για στοιχεία υπερουρανίου, είναι στην πραγματικότητα στοιχεία που ανήκουν ... στο μέσο του περιοδικού συστήματος, δηλαδή τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα γνωστών από καιρό χημικών στοιχείων. Αυτό έγινε σαφές όταν οι O. Hahn και F. Strassmann έκαναν στις 22 Δεκεμβρίου 1938 μια από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις του 20ου αιώνα. - η ανακάλυψη σχάσης ουρανίου υπό τη δράση αργών νετρονίων. Οι επιστήμονες έχουν αναμφισβήτητα αποδείξει ότι το ουράνιο που ακτινοβολείται με νετρόνια περιέχει ισότοπα βαρίου και λανθανίου. Θα μπορούσαν να σχηματιστούν μόνο με την υπόθεση ότι τα νετρόνια, όπως ήταν, διασπούν τους πυρήνες του ουρανίου σε πολλά μικρότερα θραύσματα.

Ο μηχανισμός διαίρεσης εξηγήθηκε από τους L. Meitner και O. Frisch. Το λεγόμενο μοντέλο πτώσης του πυρήνα υπήρχε ήδη: ο ατομικός πυρήνας παρομοιαζόταν με μια σταγόνα υγρού. Αν δοθεί αρκετή ενέργεια στη σταγόνα, αν διεγερθεί, τότε μπορεί να χωριστεί σε μικρότερες σταγόνες. Ομοίως, ο πυρήνας, που φέρεται σε διεγερμένη κατάσταση από ένα νετρόνιο, είναι ικανός να αποσυντεθεί, να χωριστεί σε μικρότερα μέρη - τους πυρήνες των ατόμων των ελαφρύτερων στοιχείων.

Το 1940, οι Σοβιετικοί επιστήμονες G. N. Flerov και K. A. Petrzhak απέδειξαν ότι η σχάση του ουρανίου μπορεί να συμβεί αυθόρμητα. Έτσι άνοιξε το νέο είδοςραδιενεργοί μετασχηματισμοί που βρίσκονται στη φύση, αυθόρμητη σχάσηουράνιο. Αυτή ήταν μια εξαιρετικά σημαντική ανακάλυψη.

Ωστόσο, είναι λάθος να δηλώνει κανείς ότι η έρευνα για τα υπερουράνια τη δεκαετία του 1930 ήταν εσφαλμένη.

Το ουράνιο έχει δύο κύρια φυσικά ισότοπα: το ουράνιο-238 (σημαντικά κυρίαρχο) και το ουράνιο-235. Το δεύτερο διασπάται κυρίως υπό τη δράση αργών νετρονίων, ενώ το πρώτο, απορροφώντας ένα νετρόνιο, μετατρέπεται μόνο σε ένα βαρύτερο ισότοπο - το ουράνιο-239, και αυτή η απορρόφηση είναι όσο πιο έντονη, τόσο πιο γρήγορα είναι τα βομβαρδιστικά νετρόνια. Ως εκ τούτου, στις πρώτες προσπάθειες σύνθεσης υπερουρανίων, η επίδραση της επιβράδυνσης των νετρονίων οδήγησε στο γεγονός ότι όταν «βομβαρδίζεται» ένας στόχος από φυσικό ουράνιο που περιέχει και , επικράτησε η διαδικασία σχάσης.

Αλλά το ουράνιο-238 που απορρόφησε το νετρόνιο ήταν αναπόφευκτο να δημιουργήσει την αλυσίδα σχηματισμού στοιχείων υπερουρανίου. Ήταν απαραίτητο να βρεθεί ένας αξιόπιστος τρόπος για να παγιδευτούν τα άτομα του στοιχείου 93 στο πιο περίπλοκο χάος των θραυσμάτων σχάσης. Συγκριτικά μικρότερα σε μάζα, αυτά τα θραύσματα στη διαδικασία του βομβαρδισμού ουρανίου θα έπρεπε να έχουν πετάξει μακριά σε μεγάλες αποστάσεις (έχουν μεγαλύτερη διαδρομή) από τα πολύ μαζικά άτομα του στοιχείου 93.

Αυτές οι σκέψεις βασίστηκαν στον Αμερικανό φυσικό E. Macmillan, ο οποίος εργάστηκε στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, ως βάση για τα πειράματά του. Την άνοιξη του 1939, άρχισε να μελετά προσεκτικά την κατανομή των θραυσμάτων σχάσης ουρανίου σε όλο το μήκος των διαδρομών. Κατάφερε να διαχωρίσει ένα μικρό τμήμα θραυσμάτων με ασήμαντο μήκος διαδρομής. Σε αυτό το τμήμα βρήκε ίχνη ραδιενεργού ουσίας με χρόνο ημιζωής 2,3 ημέρες και υψηλή ένταση ακτινοβολίας. Τέτοια δραστηριότητα δεν παρατηρήθηκε σε άλλα κλάσματα θραυσμάτων. Ο Macmillan μπόρεσε να δείξει ότι αυτή η ουσία Χ είναι προϊόν διάσπασης του ισοτόπου ουρανίου-239:

Ο χημικός F. Ableson συμμετείχε στην εργασία. Αποδείχθηκε ότι ραδιενεργή ουσίαμε χρόνο ημιζωής 2,3 ημέρες, μπορεί να διαχωριστεί χημικά από το ουράνιο και το θόριο και δεν έχει καμία σχέση με το ρήνιο. Έτσι, κατέρρευσε η υπόθεση ότι το στοιχείο 93 πρέπει να είναι μια εκρίζωση.

Σχετικά με την επιτυχημένη σύνθεση του ποσειδώνιου (το νέο στοιχείο πήρε το όνομά του από τον πλανήτη ηλιακό σύστημα) ανακοίνωσε το αμερικανικό περιοδικό «Physical Review» στις αρχές του 1940. Έτσι ξεκίνησε η εποχή της σύνθεσης στοιχείων υπερουρανίου, η οποία αποδείχθηκε πολύ σημαντική για την περαιτέρω ανάπτυξη της θεωρίας της περιοδικότητας του Mendeleev.

Ρύζι. 17. Σχήμα σύνθεσης στοιχείου Νο. 93 - Ποσειδώνιο.

Ακόμη και οι περίοδοι των μακροβιότερων ισοτόπων των στοιχείων υπερουρανίου, κατά κανόνα, είναι σημαντικά κατώτερες από την ηλικία της Γης και επομένως η ύπαρξή τους στη φύση πλέον αποκλείεται πρακτικά. Έτσι, ο λόγος για το σπάσιμο της φυσικής σειράς χημικών στοιχείων στο ουράνιο, το στοιχείο 92, είναι ξεκάθαρος.

Το Ποσειδώνιο ακολουθήθηκε από το πλουτώνιο. Συντέθηκε με μια πυρηνική αντίδραση:

χειμώνας 1940-1941 από τον Αμερικανό επιστήμονα G. Seaborg και τους συναδέλφους του (πολλά ακόμη νέα στοιχεία υπερουρανίου συντέθηκαν στη συνέχεια στο εργαστήριο του G. Seaborg). Αλλά το πιο σημαντικό ισότοπο του πλουτωνίου αποδείχθηκε ότι είχε χρόνο ημιζωής 24.360 χρόνια. Επιπλέον, το πλουτώνιο-239 υπό τη δράση αργών νετρονίων διασπάται πολύ πιο εντατικά από

Ρύζι. 18. Σχέδιο σύνθεσης στοιχείου Νο. 94 - πλουτώνιο.

Στη δεκαετία του '40. Συντέθηκαν τρία ακόμη στοιχεία βαρύτερα από το ουράνιο: αμερίκιο (προς τιμήν της Αμερικής), κούριο (προς τιμήν των Μ. και Π. Κιουρί) και βερκέλιο (προς τιμήν του Μπέρκλεϋ στην Καλιφόρνια). Ο στόχος στους πυρηνικούς αντιδραστήρες ήταν το πλουτώνιο-239, που βομβαρδίστηκε από νετρόνια και σωματίδια α, και το αμερίκιο (η ακτινοβολία του οδήγησε στη σύνθεση του βερκελίου):

.

δεκαετία του '50 ξεκίνησε με τη σύνθεση καλιφόρνιο (αρ. 98). Προέκυψε όταν το μακρόβιο ισότοπο κουρίου-242 συσσωρεύτηκε σε σημαντικές ποσότητες και έγινε στόχος από αυτό. Πυρηνική αντίδραση: οδήγησε στη σύνθεση του νέου στοιχείου 98.

Προκειμένου να προχωρήσουμε προς τα στοιχεία 99 και 100, έπρεπε να ληφθεί μέριμνα για τη συσσώρευση ποσοτήτων βάρους από βερκέλιο και καλιφόρνιο. Ο βομβαρδισμός στόχων που κατασκευάστηκαν από αυτά με σωματίδια α παρείχε αφορμή για τη σύνθεση νέων στοιχείων. Αλλά οι χρόνοι ημιζωής (ώρες και λεπτά) των συντιθέμενων ισοτόπων των στοιχείων 97 και 98 ήταν πολύ σύντομοι, και αυτό αποδείχθηκε ότι ήταν εμπόδιο στη συσσώρευσή τους στις απαιτούμενες ποσότητες. Προτάθηκε επίσης ένας άλλος τρόπος: μακροχρόνια ακτινοβολία πλουτωνίου με έντονη ροή νετρονίων. Θα έπρεπε όμως να περιμένει κανείς τα αποτελέσματα για πολλά χρόνια (για να αποκτήσει ένα από τα ισότοπα του βερκελλίου στην καθαρή του μορφή, ο στόχος του πλουτωνίου ακτινοβολήθηκε για έως και 6 χρόνια!). Υπήρχε μόνο ένας τρόπος να μειωθεί σημαντικά ο χρόνος σύνθεσης: να αυξηθεί απότομα η ισχύς της δέσμης νετρονίων. Στα εργαστήρια αυτό δεν ήταν δυνατό.

Μια θερμοπυρηνική έκρηξη ήρθε στη διάσωση. Την 1η Νοεμβρίου 1952, οι Αμερικανοί πυροδότησαν μια θερμοπυρηνική συσκευή στην ατόλη Eniwetok στο Ειρηνικός ωκεανός. Στο σημείο της έκρηξης συλλέχθηκαν αρκετές εκατοντάδες κιλά χώματος, εξετάστηκαν δείγματα. Ως αποτέλεσμα, κατέστη δυνατός ο εντοπισμός ισοτόπων των στοιχείων 99 και 100, που ονομάστηκαν αντίστοιχα einsteinium (προς τιμή του A. Einstein) και fermium (προς τιμή του E. Fermi).

Η ροή νετρονίων που σχηματίστηκε κατά τη διάρκεια της έκρηξης αποδείχθηκε πολύ ισχυρή, έτσι ώστε οι πυρήνες του ουρανίου-238 ήταν σε θέση να απορροφήσουν μεγάλο αριθμό νετρονίων σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτά τα υπερβαριά ισότοπα ουρανίου, ως αποτέλεσμα αλυσίδων διαδοχικών διασπάσεων, μετατράπηκαν σε ισότοπα αϊνσταϊνίου και φερμιίου (Εικόνα 19).

Ρύζι. 19. Σχέδιο σύνθεσης στοιχείων Νο. 99 - αϊνστάινιο και Νο. 100 - φέρμιο.

Ο Mendeleev ονόμασε το χημικό στοιχείο Νο. 101, το οποίο συνέθεσαν Αμερικανοί φυσικοί με επικεφαλής τον G. Seaborg το 1955. Οι συγγραφείς της σύνθεσης ονόμασαν το νέο στοιχείο "σε αναγνώριση της αξίας του μεγάλου Ρώσου χημικού, ο οποίος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε το περιοδικό σύστημα να προβλέψει τις ιδιότητες των μη ανακαλυφθέντων χημικών στοιχείων». Οι επιστήμονες κατάφεραν να συσσωρεύσουν αρκετό αϊνστάινιο για να προετοιμάσουν έναν στόχο από αυτό (η ποσότητα του αϊνστάινιου μετρήθηκε σε ένα δισεκατομμύριο άτομα). ακτινοβολώντας το με σωματίδια α, ήταν δυνατό να υπολογιστεί για τη σύνθεση των πυρήνων του στοιχείου 101 (Εικόνα 20):

Ρύζι. 20. Σχέδιο σύνθεσης στοιχείου Νο. 101 - μεντελεύιο.

Ο χρόνος ημιζωής του ισοτόπου που προέκυψε αποδείχθηκε πολύ μεγαλύτερος από ό,τι νόμιζαν οι θεωρητικοί. Και παρόλο που ελήφθησαν μερικά άτομα μεντελευίου ως αποτέλεσμα της σύνθεσης, αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατή η μελέτη των χημικών τους ιδιοτήτων με τις ίδιες μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν για προηγούμενα transurans.

Μια αξιόλογη αξιολόγηση του περιοδικού νόμου δόθηκε από τον William Razmay, ο οποίος υποστήριξε ότι ο περιοδικός νόμος είναι μια αληθινή πυξίδα για τους ερευνητές.

Πέρασαν αρκετά χρόνια, μετά τον θάνατό του, και το σύστημα Mendeleev έγινε ο πιο σημαντικός κρίκος στη γνώση μας για τον κόσμο στον οποίο ζούμε, για την εξέλιξη της ύλης στο σύμπαν, αφού ο Mendeleev στο επιστημονικές ανακαλύψεις, και ιδιαίτερα στην ανακάλυψη του περιοδικού νόμου, εφάρμοσε ουσιαστικά τη διαλεκτική μέθοδο της γνώσης των φυσικών φαινομένων, σε σχέση με την οποία εκτιμήθηκε ιδιαίτερα από τον Φρίντριχ Ένγκελς, ο οποίος, αξιολογώντας τον περιοδικό νόμο, σημείωσε ότι ο επιστήμονας εφάρμοσε ακόμη και ασυνείδητα τον εγελιανό νόμος για τη μετάβαση της ποσότητας σε ποιότητα, πέτυχε ωστόσο ένα επιστημονικό επίτευγμα.

Είναι αδύνατο να σπουδάσεις χημεία παρά μόνο με βάση αυτόν τον πανταχού παρόντα νόμο. Πόσο γελοίο θα φαινόταν ένα εγχειρίδιο χημείας χωρίς τον περιοδικό πίνακα! Πρέπει να κατανοήσετε πώς συνδέονται τα διάφορα στοιχεία και γιατί συνδέονται τόσο. Μόνο τότε το περιοδικό σύστημα θα αποδειχθεί ότι είναι η πιο πλούσια αποθήκη πληροφοριών σχετικά με τις ιδιότητες των στοιχείων και των ενώσεων τους, μια τέτοια αποθήκη με την οποία λίγα μπορούν να συγκριθούν.

Ένας έμπειρος χημικός, κοιτάζοντας μόνο τη θέση που καταλαμβάνει οποιοδήποτε στοιχείο στο σύστημα, μπορεί να πει πολλά για αυτό: ένα δεδομένο στοιχείο είναι ένα μέταλλο ή ένα μη μέταλλο. ανεξάρτητα από το αν σχηματίζει ή όχι ενώσεις με υδρογόνο - υδρίδια. ποια οξείδια είναι χαρακτηριστικά αυτού του στοιχείου. τι σθένη μπορεί να δείξει όταν εισέρχεται σε χημικές ενώσεις; ποιες ενώσεις αυτού του στοιχείου θα είναι σταθερές και ποιες, αντίθετα, θα είναι εύθραυστες. από ποιες ενώσεις και με ποιον τρόπο είναι πιο βολικό και πιο κερδοφόρο να ληφθεί αυτό το στοιχείο σε ελεύθερη μορφή. Και αν ένας χημικός είναι σε θέση να εξάγει όλες αυτές τις πληροφορίες από το περιοδικό σύστημα, τότε αυτό σημαίνει ότι τις έχει κατακτήσει καλά.

Το περιοδικό σύστημα είναι η βάση για την απόκτηση νέων υλικών και ουσιών με νέες, ασυνήθιστες, προκαθορισμένες ιδιότητες, τέτοιες ουσίες που είναι άγνωστες στη φύση. Δημιουργούνται τώρα σε μεγάλους αριθμούς. Έγινε επίσης κατευθυντήριο νήμα για τη σύνθεση ημιαγωγών υλικών. Οι επιστήμονες έχουν βρει σε πολλά παραδείγματα ότι οι ενώσεις στοιχείων που καταλαμβάνουν συγκεκριμένες θέσεις στον περιοδικό πίνακα (κυρίως στις ομάδες III-V) έχουν ή θα έπρεπε να έχουν τις καλύτερες ιδιότητες ημιαγωγών.

Είναι αδύνατο να τεθεί το καθήκον της απόκτησης νέων κραμάτων, αγνοώντας το περιοδικό σύστημα. Εξάλλου, η δομή και οι ιδιότητες των κραμάτων καθορίζονται από τη θέση των μετάλλων στον πίνακα. Επί του παρόντος, χιλιάδες διαφορετικά κράματα είναι γνωστά.

Ίσως σε οποιονδήποτε κλάδο της σύγχρονης χημείας μπορεί κανείς να παρατηρήσει μια αντανάκλαση του περιοδικού νόμου. Αλλά όχι μόνο οι χημικοί σκύβουν το κεφάλι μπροστά στο μεγαλείο του. Στη δύσκολη και συναρπαστική δουλειά της σύνθεσης νέων στοιχείων, είναι αδύνατο να γίνει χωρίς τον περιοδικό νόμο. Μια γιγαντιαία φυσική διαδικασία σύνθεσης χημικών στοιχείων λαμβάνει χώρα στα αστέρια. Οι επιστήμονες ονομάζουν αυτή τη διαδικασία πυρηνοσύνθεση.

Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες δεν έχουν ιδέα με ποιους τρόπους, ως αποτέλεσμα ποιων διαδοχικών πυρηνικές αντιδράσειςσχηματίστηκαν γνωστά σε εμάς χημικά στοιχεία. Υπάρχουν πολλές υποθέσεις πυρηνοσύνθεσης, αλλά δεν υπάρχει ακόμη πλήρης θεωρία. Αλλά είναι ασφαλές να πούμε ότι ακόμη και οι πιο δειλές υποθέσεις σχετικά με τους τρόπους προέλευσης των στοιχείων θα ήταν αδύνατες χωρίς να ληφθεί υπόψη η διαδοχική διάταξη των στοιχείων στο περιοδικό σύστημα. Οι κανονικότητες της πυρηνικής περιοδικότητας, η δομή και οι ιδιότητες των ατομικών πυρήνων αποτελούν τη βάση των διαφόρων αντιδράσεων της πυρηνοσύνθεσης.

Θα χρειαζόταν πολύς χρόνος για να απαριθμήσουμε εκείνους τους τομείς της ανθρώπινης γνώσης και πρακτικής όπου ο Μεγάλος Νόμος και το σύστημα των στοιχείων διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο. Και, στην πραγματικότητα, δεν φανταζόμαστε καν την πλήρη κλίμακα της θεωρίας της περιοδικότητας του Mendeleev. Πολλές φορές θα εξακολουθήσει να αναβοσβήνει μπροστά στους επιστήμονες με τις απροσδόκητες πτυχές του.

Ο Mendeleev είναι αναμφίβολα ένας από τους μεγαλύτερους χημικούς στον κόσμο. Αν και έχουν περάσει περισσότερα από εκατό χρόνια από τον νόμο του, κανείς δεν ξέρει πότε θα γίνει πλήρως κατανοητό ολόκληρο το περιεχόμενο του περίφημου περιοδικού πίνακα.

Ρύζι. 21. Φωτογραφία του Dmitry Ivanovich Mendeleev.

Ρύζι. 22. Ρωσική Χημική Εταιρεία υπό την προεδρία

1. Petryanov I. V., Trifonov D. N. "The Great Law"

Μόσχα, Παιδαγωγική, 1984

2. Kedrov B. M. «Προβλέψεις του D. I. Mendeleev στην ατομική»

Μόσχα, Atomizdat, 1977

3. Agafoshin N. P. "Περιοδικός νόμος και το περιοδικό σύστημα στοιχείων του D. I. Mendeleev" Μόσχα, "Διαφωτισμός", 1973

4. «Δ. I. Mendeleev στα απομνημονεύματα των σύγχρονων "Μόσχα", Atomizdat ", 1973

5. Βιογραφικός οδηγός Volkov V. A. "Εξαιρετικοί χημικοί του κόσμου" Μόσχα, " μεταπτυχιακό σχολείο", 1991

6. Bogolyubova L. N. "Βιογραφίες μεγάλων χημικών" Μόσχα, "Διαφωτισμός", 1997

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. επιτραπέζια εγκυκλοπαίδεια "Everything about Everything" Μόσχα, "Mnemozina", 2001

8. Summ L. B. παιδική εγκυκλοπαίδεια «Γνωρίζω τον κόσμο. Χημεία» Μόσχα, «Olimp», 1998

Τον χειμώνα του 1867-68, ο Μεντελέγιεφ άρχισε να γράφει το σχολικό βιβλίο «Βασικές αρχές της Χημείας» και αμέσως αντιμετώπισε δυσκολίες στη συστηματοποίηση του πραγματικού υλικού. Στα μέσα Φεβρουαρίου 1869, ενώ συλλογιζόταν τη δομή του σχολικού βιβλίου, κατέληξε σταδιακά στο συμπέρασμα ότι οι ιδιότητες των απλών ουσιών (και αυτή είναι η μορφή της ύπαρξης χημικών στοιχείων σε ελεύθερη κατάσταση) και οι ατομικές μάζες των στοιχείων είναι συνδέονται με ένα συγκεκριμένο μοτίβο.

Ο Mendeleev δεν γνώριζε πολλά για τις προσπάθειες των προκατόχων του να τακτοποιήσουν τα χημικά στοιχεία κατά σειρά αύξησης των ατομικών μαζών και για τα περιστατικά που προέκυψαν σε αυτή την περίπτωση. Για παράδειγμα, δεν είχε σχεδόν καμία πληροφορία για το έργο των Chancourtois, Newlands και Meyer.

Το αποφασιστικό στάδιο των σκέψεών του ήρθε την 1η Μαρτίου 1869 (14 Φεβρουαρίου, παλαιού τύπου). Μια μέρα νωρίτερα, ο Mendeleev έγραψε ένα αίτημα για δεκαήμερες διακοπές για να επιθεωρήσει τυροκομεία artel στην επαρχία Tver: έλαβε μια επιστολή με συστάσεις για τη μελέτη της παραγωγής τυριού από τον A. I. Khodnev, έναν από τους ηγέτες της Ελεύθερης Οικονομικής Κοινωνίας.

Η Πετρούπολη εκείνη τη μέρα ήταν συννεφιασμένη και παγωμένη. Τα δέντρα έτριζαν στον άνεμο στον κήπο του πανεπιστημίου, όπου έβλεπαν τα παράθυρα του διαμερίσματος του Mendeleev. Ενώ ήταν ακόμη στο κρεβάτι, ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς ήπιε μια κούπα ζεστό γάλα, μετά σηκώθηκε, πλύθηκε και πήγε για πρωινό. Η διάθεσή του ήταν υπέροχη.

Στο πρωινό, ο Mendeleev είχε μια απροσδόκητη ιδέα: να συγκρίνει κοντινές ατομικές μάζες διαφόρων χημικών στοιχείων και τις χημικές τους ιδιότητες.

Χωρίς να το σκεφτώ δύο φορές, αντιθετη πλευραΣτην επιστολή του προς τον Khodnev, έγραψε τα σύμβολα για το χλώριο Cl και το κάλιο Κ με αρκετά παρόμοιες ατομικές μάζες, ίσες με 35,5 και 39, αντίστοιχα (η διαφορά είναι μόνο 3,5 μονάδες). Στην ίδια επιστολή, ο Mendeleev σκιαγράφησε σύμβολα άλλων στοιχείων, αναζητώντας παρόμοια «παράδοξα» ζεύγη μεταξύ τους: φθόριο F και νάτριο Na, βρώμιο Br και ρουβίδιο Rb, ιώδιο I και καίσιο Cs, για τα οποία η διαφορά μάζας αυξάνεται από 4,0 σε 5,0 και μετά στο 6.0. Ο Mendeleev τότε δεν μπορούσε να γνωρίζει ότι η «ακαθόριστη ζώνη» μεταξύ προφανών μη μετάλλων και μετάλλων περιέχει στοιχεία - ευγενή αέρια, η ανακάλυψη των οποίων στο μέλλον θα τροποποιήσει σημαντικά τον Περιοδικό Πίνακα.

Μετά το πρωινό, ο Μεντελέεφ κλείστηκε στο γραφείο του. Έβγαλε ένα πακέτο επαγγελματικές κάρτεςκαι άρχισαν να γράφουν στην πίσω όψη τους τα σύμβολα των στοιχείων και τις κύριες χημικές τους ιδιότητες.

Μετά από λίγη ώρα, το νοικοκυριό άκουσε πώς άρχισε να ακούγεται από το γραφείο: "Uuu! Horned one. Wow, τι κερασφόρος! Θα τους ξεπεράσω. Θα τους σκοτώσω!" Αυτά τα επιφωνήματα σήμαιναν ότι ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς είχε μια δημιουργική έμπνευση.

Ο Mendeleev μετατόπισε τις κάρτες από τη μια οριζόντια σειρά στην άλλη, καθοδηγούμενος από τις τιμές της ατομικής μάζας και τις ιδιότητες απλών ουσιών που σχηματίζονται από άτομα του ίδιου στοιχείου. Για άλλη μια φορά, μια ενδελεχής γνώση της ανόργανης χημείας τον βοήθησε. Σταδιακά, άρχισε να διαμορφώνεται η εμφάνιση του μελλοντικού Περιοδικού Πίνακα των χημικών στοιχείων.

Έτσι, στην αρχή έβαλε μια κάρτα με το στοιχείο βηρύλλιο Be (ατομική μάζα 14) δίπλα στην κάρτα του στοιχείου αλουμινίου Al (ατομική μάζα 27,4), σύμφωνα με την τότε παράδοση, παίρνοντας το βηρύλλιο για ανάλογο αλουμινίου. Ωστόσο, στη συνέχεια, συγκρίνοντας τις χημικές ιδιότητες, τοποθέτησε το βηρύλλιο πάνω από το μαγνήσιο Mg. Έχοντας αμφισβητήσει την τότε γενικά αποδεκτή τιμή της ατομικής μάζας του βηρυλλίου, την άλλαξε σε 9,4 και άλλαξε τον τύπο του οξειδίου του βηρυλλίου από Be2O3 σε BeO (όπως το οξείδιο του μαγνησίου MgO). Παρεμπιπτόντως, η «διορθωμένη» τιμή της ατομικής μάζας του βηρυλλίου επιβεβαιώθηκε μόλις δέκα χρόνια αργότερα. Ενήργησε το ίδιο τολμηρά και σε άλλες περιπτώσεις.

Σταδιακά, ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς κατέληξε στο τελικό συμπέρασμα ότι τα στοιχεία, διατεταγμένα σε αύξουσα σειρά των ατομικών τους μαζών, δείχνουν μια σαφή περιοδικότητα σε φυσική και Χημικές ιδιότητες.

Καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας, ο Mendeleev δούλευε στο σύστημα των στοιχείων, κάνοντας μικρά διαλείμματα για να παίξει με την κόρη του Όλγα, να γευματίσει και να δειπνήσει.

Το βράδυ της 1ης Μαρτίου 1869, αντέγραψε τον πίνακα που είχε συντάξει και, υπό τον τίτλο «Πείραμα ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα», τον έστειλε στον εκτυπωτή, κάνοντας σημειώσεις για στοιχειοθέτες. και βάζοντας την ημερομηνία «17 Φεβρουαρίου 1869» (σύμφωνα με το παλιό στυλ).

Έτσι ανακαλύφθηκε ο Περιοδικός Νόμος, η σύγχρονη διατύπωση του οποίου έχει ως εξής: «Οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο των πυρήνων τους. άτομα»

Ο Μεντελέγιεφ ήταν τότε μόλις 35 ετών.

Ο Μεντελέγιεφ έστειλε τυπωμένα φύλλα με πίνακα στοιχείων σε πολλούς εγχώριους και ξένους χημικούς και μόνο μετά από αυτό έφυγε από την Αγία Πετρούπολη για να επιθεωρήσει τυροκομεία.

Πριν από την αναχώρησή του, κατάφερε ακόμα να παραδώσει στον N. A. Menshutkin, οργανικό χημικό και μελλοντικό ιστορικό της χημείας, το χειρόγραφο του άρθρου "Σχέση ιδιοτήτων με το ατομικό βάρος των στοιχείων" - για δημοσίευση στο Journal of the Russian Chemical Society και για επικοινωνία στην επικείμενη συνάντηση της κοινωνίας.

Στις 18 Μαρτίου 1869, ο Menshutkin, ο οποίος εκείνη την εποχή ήταν ο υπάλληλος της κοινωνίας, έκανε μια μικρή αναφορά για τον Περιοδικό Νόμο για λογαριασμό του Mendeleev. Η έκθεση αρχικά δεν τράβηξε πολύ την προσοχή των χημικών και ο Πρόεδρος της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας, Ακαδημαϊκός Νικολάι Ζινίν (1812-1880) δήλωσε ότι ο Μεντελέγεφ δεν έκανε αυτό που έπρεπε να κάνει ένας πραγματικός ερευνητής. Είναι αλήθεια ότι δύο χρόνια αργότερα, αφού διάβασε το άρθρο του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς "Το φυσικό σύστημα των στοιχείων και η εφαρμογή του στην ένδειξη των ιδιοτήτων ορισμένων στοιχείων", ο Ζινίν άλλαξε γνώμη και έγραψε στον Μεντελέεφ: "Πολύ, πολύ καλές, πολύ εξαιρετικές προσεγγίσεις, ακόμη και διασκεδαστικές για να διαβάσω, ο Θεός να σας έχει καλή τύχη στην πειραματική επιβεβαίωση των συμπερασμάτων σας.Ειλικρινά αφοσιωμένος σε εσάς και με βαθύ σεβασμό N. Zinin.

Ο Μεντελέγιεφ είχε ακόμη πολλά να κάνει μετά την ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου. Ο λόγος για την περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων παρέμεινε άγνωστος και η ίδια η δομή του Περιοδικού Πίνακα, όπου οι ιδιότητες επαναλήφθηκαν μέσω επτά στοιχείων στο όγδοο, δεν βρήκε εξήγηση. Ωστόσο, το πρώτο πέπλο μυστηρίου αφαιρέθηκε από αυτούς τους αριθμούς: στη δεύτερη και τρίτη περίοδο του συστήματος, υπήρχαν τότε μόνο επτά στοιχεία το καθένα.

Ο Mendeleev δεν τοποθέτησε όλα τα στοιχεία σε αύξουσα σειρά ατομικών μαζών. σε ορισμένες περιπτώσεις καθοδηγούνταν περισσότερο από την ομοιότητα των χημικών ιδιοτήτων. Έτσι, το κοβάλτιο Co έχει ατομική μάζα μεγαλύτερη από το νικέλιο Ni, το τελλούριο Te έχει επίσης μεγαλύτερη ατομική μάζα από το ιώδιο Ι, αλλά ο Mendeleev τα τοποθέτησε με τη σειρά Co - Ni, Te - I και όχι το αντίστροφο. Διαφορετικά, το τελλούριο θα έπεφτε στην ομάδα των αλογόνων και το ιώδιο θα γινόταν συγγενής του σεληνίου Se.

Το πιο σημαντικό πράγμα στην ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου είναι η πρόβλεψη της ύπαρξης χημικών στοιχείων που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη. Κάτω από το αλουμίνιο Al, ο Mendeleev άφησε μια θέση για το ανάλογό του "ekaaluminum", κάτω από το βόριο B - για το "ekabor", και κάτω από το πυρίτιο Si - για το "ekasilicon". Έτσι ονόμασε ο Mendeleev χημικά στοιχεία που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Τους έδωσε μάλιστα τα σύμβολα El, Eb και Es.

Σχετικά με το στοιχείο "εκασίλιο", ο Mendeleev έγραψε: "Μου φαίνεται ότι το πιο ενδιαφέρον από τα μέταλλα που αναμφίβολα λείπουν θα είναι αυτό που ανήκει στην ομάδα IV των αναλόγων του άνθρακα, δηλαδή στη σειρά III. Αυτό θα είναι το μέταλλο αμέσως μετά το πυρίτιο, και ως εκ τούτου θα ονομάσουμε την διέγερσή του." Πράγματι, αυτό το στοιχείο που δεν έχει ανακαλυφθεί ακόμη υποτίθεται ότι θα γίνει ένα είδος «κλειδαριάς» που συνδέει δύο τυπικά αμέταλλα - τον άνθρακα C και το πυρίτιο Si - με δύο τυπικά μέταλλα - τον κασσίτερο Sn και τον μόλυβδο Pb.

Δεν εκτίμησαν αμέσως όλοι οι ξένοι χημικοί τη σημασία της ανακάλυψης του Mendeleev. Άλλαξε πολύ στον κόσμο των καθιερωμένων ιδεών. Έτσι, ο Γερμανός φυσικοχημικός Wilhelm Ostwald, ο μελλοντικός βραβευμένος βραβείο Νόμπελ, υποστήριξε ότι δεν ανακαλύφθηκε ο νόμος, αλλά η αρχή της ταξινόμησης «κάτι αόριστο». Ο Γερμανός χημικός Robert Bunsen, ο οποίος ανακάλυψε δύο νέα αλκαλικά στοιχεία το 1861, το ρουβίδιο Rb και το καίσιο Cs, έγραψε ότι ο Mendeleev πήγαινε τους χημικούς «σε έναν τραβηγμένο κόσμο καθαρών αφαιρέσεων».

Ο Χέρμαν Κόλμπε, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας, χαρακτήρισε την ανακάλυψη του Μεντελέγιεφ «κερδοσκοπική» το 1870. Ο Kolbe διακρίθηκε από την αγένεια και την απόρριψη νέων θεωρητικών απόψεων στη χημεία. Συγκεκριμένα, ήταν πολέμιος της θεωρίας της δομής των οργανικών ενώσεων και κάποτε επιτέθηκε δριμύτα στο άρθρο του Jacob van't Hoff «Χημεία στο Διάστημα». Αργότερα, ο van't Hoff, για την έρευνά του, έγινε ο πρώτος Ο βραβευμένος με Νόμπελ. Όμως ο Κόλμπε πρότεινε ερευνητές όπως ο van't Hoff «να αποκλείσουν από τις τάξεις των πραγματικών επιστημόνων και να τους εγγράψουν στο στρατόπεδο των πνευματιστών»!

Κάθε χρόνο ο Περιοδικός Νόμος κέρδιζε όλο και περισσότερους υποστηρικτές και ο ανακάλυψε του - όλο και περισσότερη αναγνώριση. Στο εργαστήριο του Μεντελέεφ άρχισαν να εμφανίζονται υψηλόβαθμοι επισκέπτες, συμπεριλαμβανομένου ακόμη και του Μεγάλου Δούκα Konstantin Nikolayevich, επικεφαλής του ναυτικού τμήματος.