Nella prima metà del 19° secolo, ci furono vari tentativi di sistematizzare gli elementi e combinare i metalli nel sistema periodico. Fu durante questo periodo storico che nacque un metodo di ricerca come l'analisi chimica.
Dalla storia della scoperta della Tavola periodica degli elementi
Usando una tecnica simile per determinare proprietà chimiche specifiche, gli scienziati di quel tempo cercarono di combinare gli elementi in gruppi, guidati dalle loro caratteristiche quantitative e dal peso atomico.
Uso del peso atomico
Quindi, I. V. Dubereiner nel 1817 stabilì che lo stronzio ha un peso atomico simile a quello del bario e del calcio. Riuscì anche a scoprire che c'è molto in comune tra le proprietà di bario, stronzio e calcio. Sulla base di queste osservazioni, il famoso chimico compilò la cosiddetta triade degli elementi. Altre sostanze sono state combinate in gruppi simili:
- zolfo, selenio, tellurio;
- cloro, bromo, iodio;
- litio, sodio, potassio.
Classificazione per proprietà chimiche
L. Gmelin nel 1843 propose una tavola in cui dispose similielementi in un ordine rigoroso in base alle loro proprietà chimiche. Azoto, idrogeno, ossigeno considerava gli elementi principali, questo chimico li mise fuori dal suo tavolo.
Sotto ossigeno mise tetradi (4 segni ciascuno) e pentadi (5 segni ciascuno) degli elementi. I metalli nel sistema periodico sono stati collocati secondo la terminologia di Berzelius. Come concepito da Gmelin, tutti gli elementi sono stati determinati diminuendo le proprietà di elettronegatività all'interno di ciascun sottogruppo del sistema periodico.
Unisci elementi verticalmente
Alexander Emile de Chancourtois nel 1863 mise tutti gli elementi in pesi atomici ascendenti su un cilindro, dividendolo in diverse strisce verticali. Come risultato di questa divisione, elementi con proprietà fisiche e chimiche simili si trovano sulle verticali.
Legge delle ottave
D. Newlands scoprì nel 1864 uno schema piuttosto interessante. Quando gli elementi chimici sono disposti in ordine crescente di peso atomico, ogni ottavo elemento mostra somiglianze con il primo. Newlands chiamò un fatto simile la legge delle ottave (otto note).
Il suo sistema periodico era molto arbitrario, quindi l'idea di uno scienziato attento era chiamata la versione "ottava", associandola alla musica. Era la versione Newlands più vicina alla moderna struttura PS. Ma secondo la citata legge delle ottave, solo 17 elementi conservavano le loro proprietà periodiche, mentre il resto dei segni non mostrava tale regolarità.
Tavoli Odling
U. Odling ha presentato diverse varianti di tabelle degli elementi contemporaneamente. Nel primoversione, creata nel 1857, propose di dividerli in 9 gruppi. Nel 1861, il farmacista apportò alcune modifiche alla versione originale della tabella, raggruppando segni con proprietà chimiche simili.
Una variante della tavola di Odling, proposta nel 1868, assumeva la disposizione di 45 elementi in pesi atomici ascendenti. A proposito, fu questa tavola che in seguito divenne il prototipo del sistema periodico di D. I. Mendeleev.
Divisione di valenza
L. Meyer nel 1864 propose una tavola che comprendeva 44 elementi. Sono stati posti in 6 colonne, secondo la valenza dell'idrogeno. Il tavolo aveva due parti contemporaneamente. Il principale univa sei gruppi, includeva 28 segni in pesi atomici ascendenti. Nella sua struttura, pentadi e tetradi sono stati visti da segni simili alle proprietà chimiche. Meyer ha posizionato gli elementi rimanenti nella seconda tabella.
Il contributo di D. I. Mendeleev alla creazione della tavola degli elementi
Il moderno sistema periodico di elementi di D. I. Mendeleev è apparso sulla base delle tavole di Mayer compilate nel 1869. Nella seconda versione, Mayer ha organizzato i segni in 16 gruppi, ha posizionato gli elementi in pentadi e tetradi, tenendo conto delle proprietà chimiche note. E invece della valenza, usava una semplice numerazione per i gruppi. Non c'erano boro, torio, idrogeno, niobio, uranio.
La struttura del sistema periodico nella forma che viene presentata nelle edizioni moderne non è apparsa immediatamente. Può essere distintotre fasi principali durante le quali è stato creato il sistema periodico:
- La prima versione della tabella è stata presentata su blocchi di costruzione. È stata tracciata la natura periodica della relazione tra le proprietà degli elementi e i valori dei loro pesi atomici. Mendeleev propose questa versione della classificazione dei segni nel 1868-1869
- Lo scienziato abbandona il sistema originale, poiché non rifletteva i criteri in base ai quali gli elementi sarebbero caduti in una determinata colonna. Propone di posizionare i segni secondo la somiglianza delle proprietà chimiche (febbraio 1869)
- Nel 1870, Dmitri Mendeleev introdusse il moderno sistema periodico di elementi nel mondo scientifico.
La versione del chimico russo teneva conto sia della posizione dei metalli nel sistema periodico che delle proprietà dei non metalli. Negli anni trascorsi dalla prima edizione della geniale invenzione di Mendeleev, il tavolo non ha subito grandi modifiche. E in quei luoghi che furono lasciati vuoti al tempo di Dmitry Ivanovich, apparvero nuovi elementi, scoperti dopo la sua morte.
Caratteristiche della tavola periodica
Perché si ritiene che il sistema descritto sia periodico? Ciò è dovuto alla struttura del tavolo.
In totale, contiene 8 gruppi e ognuno ha due sottogruppi: il principale (principale) e il secondario. Si scopre che ci sono 16 sottogruppi in totale, posizionati verticalmente, cioè dall' alto verso il basso.
Inoltre, la tabella ha anche righe orizzontali chiamate punti. Hanno anche il loroulteriore divisione in piccoli e grandi. La caratteristica del sistema periodico implica la presa in considerazione della posizione dell'elemento: il suo gruppo, sottogruppo e periodo.
Come cambiano le proprietà nei sottogruppi principali
Tutti i principali sottogruppi della tavola periodica iniziano con elementi del secondo periodo. Per i segni appartenenti allo stesso sottogruppo principale, il numero di elettroni esterni è lo stesso, ma varia la distanza tra gli ultimi elettroni e il nucleo positivo.
Inoltre, in essi si verifica dall' alto un aumento del peso atomico (massa atomica relativa) dell'elemento. È questo indicatore che è il fattore determinante nell'identificazione dei modelli di cambiamento nelle proprietà all'interno dei principali sottogruppi.
Poiché il raggio (la distanza tra il nucleo positivo e gli elettroni negativi esterni) nel sottogruppo principale aumenta, le proprietà non metalliche (la capacità di accettare elettroni durante le trasformazioni chimiche) diminuiscono. Per quanto riguarda il cambiamento nelle proprietà metalliche (donazione di elettroni ad altri atomi), aumenterà.
Utilizzando il sistema periodico, puoi confrontare le proprietà di diversi rappresentanti dello stesso sottogruppo principale. All'epoca in cui Mendeleev creò il sistema periodico, non c'erano ancora informazioni sulla struttura della materia. Sorprendente è il fatto che dopo che è sorta la teoria della struttura dell'atomo, studiata nelle scuole educative e nelle università chimiche specializzate e attualmente, ha confermato l'ipotesi di Mendeleev e non ha confutato le sue ipotesi sulla disposizione degli atomi all'interno del tavolo.
Elettronegatività ini sottogruppi principali decrescono verso il basso, ovvero più in basso si trova l'elemento nel gruppo, minore sarà la sua capacità di attaccare gli atomi.
Cambiare le proprietà degli atomi nei sottogruppi laterali
Poiché il sistema di Mendeleev è periodico, la modifica delle proprietà in tali sottogruppi avviene in ordine inverso. Tali sottogruppi comprendono elementi a partire dal periodo 4 (rappresentanti delle famiglie d ed f). In fondo in questi sottogruppi, le proprietà metalliche diminuiscono, ma il numero di elettroni esterni è lo stesso per tutti i rappresentanti di un sottogruppo.
Caratteristiche della struttura dei periodi in PS
Ogni nuovo periodo, ad eccezione del primo, nella tavola del chimico russo inizia con un metallo alcalino attivo. Poi ci sono i metalli anfoteri, che mostrano proprietà doppie nelle trasformazioni chimiche. Poi ci sono diversi elementi con proprietà non metalliche. Il periodo termina con un gas inerte (non metallico, pratico, che non mostra attività chimica).
Dato che il sistema è periodico, c'è un cambiamento di attività nei periodi. Da sinistra a destra, l'attività riducente (proprietà metalliche) diminuirà, mentre aumenterà l'attività ossidante (proprietà non metalliche). Pertanto, i metalli più brillanti del periodo sono a sinistra e i non metalli a destra.
Nei periodi ampi, costituiti da due file (4-7), compare anche un carattere periodico, ma a causa della presenza di rappresentanti della famiglia d o f, nella riga sono presenti molti più elementi metallici.
Nomi dei sottogruppi principali
Parte dei gruppi di elementi presenti nella tavola periodica ha ricevuto nomi propri. I rappresentanti del primo gruppo A del sottogruppo sono chiamati metalli alcalini. I metalli devono questo nome alla loro attività con l'acqua, che porta alla formazione di alcali caustici.
Il secondo sottogruppo del gruppo A è considerato metalli alcalino terrosi. Quando interagiscono con l'acqua, tali metalli formano ossidi, un tempo venivano chiamati terre. Fu da quel momento che un nome simile fu assegnato ai rappresentanti di questo sottogruppo.
I non metalli del sottogruppo dell'ossigeno sono chiamati calcogeni e i rappresentanti del gruppo 7 A sono chiamati alogeni. 8 Un sottogruppo è chiamato gas inerti a causa della sua attività chimica minima.
PS nel corso scolastico
Per gli scolari viene solitamente proposta una variante della tavola periodica, in cui, oltre ai gruppi, sottogruppi, periodi, sono indicate anche le formule dei composti volatili superiori e degli ossidi superiori. Un tale trucco consente agli studenti di sviluppare abilità nella compilazione di ossidi superiori. È sufficiente sostituire il segno del rappresentante del sottogruppo al posto dell'elemento per ottenere l'ossido più alto finito.
Se osservi attentamente l'aspetto generale dei composti volatili dell'idrogeno, puoi vedere che sono caratteristici solo dei non metalli. Ci sono trattini nei gruppi 1-3, poiché i metalli sono tipici rappresentanti di questi gruppi.
Inoltre, in alcuni testi scolastici di chimica, ogni segno indica la distribuzione degli elettroni lungolivelli di energia. Questa informazione non esisteva durante il periodo del lavoro di Mendeleev, fatti scientifici simili apparvero molto più tardi.
Puoi anche vedere la formula della livella elettronica esterna, dalla quale è facile intuire a quale famiglia appartenga questo elemento. Tali suggerimenti sono inaccettabili alle sessioni di esame, pertanto, ai laureati dei gradi 9 e 11, che decidono di dimostrare le proprie conoscenze chimiche all'OGE o all'Esame di stato unificato, vengono fornite le classiche versioni in bianco e nero delle tavole periodiche che non contengono informazioni aggiuntive su la struttura dell'atomo, le formule degli ossidi superiori, la composizione dei composti volatili dell'idrogeno.
Una tale decisione è abbastanza logica e comprensibile, perché per quegli scolari che hanno deciso di seguire le orme di Mendeleev e Lomonosov, non sarà difficile utilizzare la versione classica del sistema, semplicemente non hanno bisogno di suggerimenti.
Fu la legge periodica e il sistema di D. I. Mendeleev a svolgere il ruolo più importante nell'ulteriore sviluppo della teoria atomica e molecolare. Dopo la creazione del sistema, gli scienziati hanno iniziato a prestare maggiore attenzione allo studio della composizione dell'elemento. La tabella ha aiutato a chiarire alcune informazioni sulle sostanze semplici, nonché sulla natura e le proprietà degli elementi che formano.
Lo stesso Mendeleev presumeva che nuovi elementi sarebbero stati presto scoperti e fornì la posizione dei metalli nel sistema periodico. Fu dopo la comparsa di quest'ultimo che iniziò una nuova era nella chimica. Inoltre, è stato dato un serio inizio alla formazione di molte scienze correlate che sono legate alla struttura dell'atomo etrasformazioni di elementi.
