Elementu periodiskā sistēma, Mendeļejeva tabula
- Detaļas
- Publicēts 30 Aprīlis 2022
- Autors Redaktors
Krievu ķīmiķa Dmitrija Mendeļejeva atklātā un izveidotā ķīmisko elementu periodizācijas un sistemātikas tabula - ķīmisko elementu sakārtojums pēc atomnumuriem, kas raksturo elementu īpašību periodisko maiņu.
Elementu īpašības atrodas periodiskā atkarībā no to atoma kodola lādiņa lieluma (Elementu periodiskais likums).
Elementu periodiskā sistēma ir mūsdienu ķīmijas pamats. Tai ir liela nozīme arī citu ķīmijai radniecīgu dabaszinātņu nozaru attīstībā. Tabula apstiprina vispārējās dabas attīstības likumus, piemēram, kvantitātes pāreju kvalitātē. Ufologi piezīmētu, ka, iespējams, tabula liecina par labu Programmētās pasaules teorijai.
Atklāšanas vēsture. Ķīmisko elementu klasifikācijai zinātnieki pievērsās XIX gs.
J.Dēbereiners (Vācija) konstatēja elementu grupas (triādes), kas līdzīgas pēc ķīmiskajām īpašībām.
1864.gadā vācu zinātnieks Jūlijs Lotārs Meijers piedāvāja savu ķīmisko elementu tabulu ar 28 elementiem 6 stabiņos, saskaņā ar to vērtību (valenci).
1866.gadā angļu ķīmiķis Džons Aleksandrs Ņūlends piedāvāja mēģinājumu saistīt elementu īpašības ar to atommasu, kuras arī noformēja tabulas veidā. Ņūlends un A.Šankurtuā (Francija) izvietoja elementus atommasas pieaugšanas secībā.
Tomēr sakārtot visus elementus pēc to līdzības savstarpēji saistītās grupās viņiem neizdevās.
Mendeļejeva izstrādātā tabula. Lai gan abi šie Meijera un Ņūlenda sistematizācijas mēģinājumi bija kļūdaini, tomēr Mendeļejevs bija ar šīm tabulām labi pazīstams, tātad arī "paraugi" bijuši tā acu priekšā. Zinātnieka kolēģi atceras, ka Mendeļejevs strādājis pie tabulas vairāku gadu garumā, un bijuši vairāki tās varianti.
Mendeļejevs savas tabulas principus izstrādāja 1868.gadā un atklāja ķīmisko elementu periodiskumu likumsalarību: elementu un to savienojumu īpašības ir periodiskā atkarībā no to atommasas (agrāk - atomsvara). Klasificējot elementus, viņš ņēma vērā arī ķīmisko elementu un to vienkāršo savienojumu fizikālās un ķīmiskās īpašības, kā arī vērtību attiecībā pret skābekli un ūdeņradi. Tikai 2 gadījumos, liekot kobaltu pirms niķeļa un telūru pirms joda, D.Mendeļejevs atkāpās no principa savirknēt elementus pēc atommagsas, dodot priekšroku elementiem un to savienojumu īpašībām. sakārtojot tajā laikā pazīstamos 68 ķīmiskos elementus noteiktā secībā, analogus elementus novietojot citu zem cita, D.Mndeļejevs sastādīja savu tabulu.
Tabulas pilnveidošana pēc izveidošanas. Tabulu zinātnieks turpināja koriģēt arī pēc tās nodošanas atklātībā. Izmantojot periodisko likumu un savu sastādīto tabulu, viņš paredzēja jaunus, toreiz vēl neatklātus elementus. Daži no šiem elementiem - gallijs, skandijs un ģermānijs tika atklāti viņa dzīves laikā, un tiem paredzētās īpašības sakrita ar eksperimentos iegūtajiem datiem.
Mūsdienās zināmi vairāk par 400 elementu periodisko sistēmu tabulu variantiem, bet visvairāk izplatīta D.Mendeļejeva izveidotā taisnstūra formas tabula.
XX gs. 1.pusē izveidojās mācība par atoma uzbūvi. Tā izskaidroja daudzas elementu eriodiskās sistēmas šķietamās nepilnības un trūkumus. Mūsu dienās D.Mendeļejeva periodisko likumu formulē šādi: elementu īpašības atrodas periodiskā atkarībā no to atoma kodola lādiņa lieluma. Ar to arī izskaidrojams, kāpēc daži elementi (K, Ar, Co, Ni, Te, I) tabulā nav sakārtoti atommasas pieaugšanas secībā. Elementa ķīmisko īpašību nesēji ir elektroni, kas atomā novietojas dažādos enerģētiskos līmeņos. Pēc pēdējā pievienotā elektrona izšķir s, p, d un f elementus. Tipiskie elementi ir s vai p elementi, blakus apakšgrupu elementi ir d elementi, bet lantanoīdi un aktinoīdi ir f elementi. Elektronu skaits atomā ir cieši saistīts ar elementu vērtību unoksidācijas pakāpi un izskaidro to periodiskās pārmaiņas. Elementu oksidācijas pakāpes savienojumos ar skābekli pieaug no +1 I grupā līdz +8 VIII grupā. Sākot ar IV grupu, galveno apakšgrupu elementi veido gaistošus ūdeņraža savienojumus, kuros elementu oksidācijas pakāpe samazinās no -4 uz -1. Saskaņā ar elektronu pievienošanas īpatnībām izskaidrojams periodu dažādais garums lantanoīdu un aktinoīdu skaits un novietojums elementu periodiskajā sistēmā.
Mendeļejeva tabula. Tabulā elementu izvietojums var būt dažāds. Tabulas elementu izvietojums var būt dažāds, tās elementu īpašības mainās horizontāli un vertikāli.
Horizontālā virzienā ir 7 periodi, no kuriem I, II, III periodi ir mazie periodi, bet IV, V, VI, VII - lielie periodi. katrs periods (izņemot pirmo) sākas ar sārmu metālu un beidzas ar cēlgāzi. II un III perioda elementus D.Mendeļejevs nosauca par tipiskajiem elementiem, to īpašības likumsakarīgi mainās no tipiska metāla līdz inertajam elementam. Lielajos periodos atrodas pārejas elementi, kā arī lantanoīdi un aktinoīdi - tie novietoti apakšā, bet lantāna un aktīnija rūtiņā ar zvaigznītēm atzīmēta to atrašanās vieta periodiskajā sistēmā.
Tabulas vertikālā virzienā atrodas 8 elementu grupas. Katrai grupai ir 2 apakšgrupas: galvenā apakšgrupa (a) un blakus apakšgrupa (b). Galvenajā apakšgrupā ietilpst tipiskie elementi un to analogi - metāli, nemetāli, cēlgāzes. Lai atspoguļotu elementu īpašību līdzību, elementu simboli galvenajās apakšgrupās novirzīti pa kreisi, bet blakus apakšgrupā - pa labi. Elementu īpašības apakšgrupās mainās likumsakarīgi: virzienā no augšas uz leju pastiprinās metālu īpašības un pavājinās nemetālu īpašības.
Mistika ar ķīmisko elementu tabulu. Stāsta, ka šo tabulu Mendeļejevs nosapņojis, un tikai pēc tam uzzīmējis nomodā.
Patiesībā bijis tā. 1869.gada sākumā Mendeļejevs jau bija tuvu tam, lai atklātu vienu no būtiskākajiem dabas likumiem - ķīmisko elementu periodiskuma likumu. Tomēr darba beigu posmā lietas vairs tik knaši nevedās - nekādi neizdevās izvietot ķīmiskos elementus tā, lai to īpašības periodiski mainītos saskaņā ar atommasas pieaugumu.
Tad nu piekusušais zinātnieks reiz aizmidzis darba vietā tieši uz galda un... guļot ieraudzījis tiešu tabulu, likuma grafisko attēlojumu. Pamodies, Mendeļejevs to aši uzlika uz papīra, tad izanalizēja un saprata - tas ir tieši tas, ap ko viņš bija pūlējies pēdējās 3 dienas.
Šo stāstu var izlasīt daudzos avotos, tomēr jāatzīmē, ka pats Mendeļejevs nekur neko tādu nav aprakstījis - ne dienasgrāmatā, ne vēstulēs draugiem. Stāsts ir cēlies no viņa paziņas, pazīstama Pēterpils universitātes ģeologa A.Inostranceva (Александр Александрович Иностранцев). Viņš bija pazīstams ar savu smago raksturu tik ļoti, ka viens no viņa skolniekiem sava pasniedzēja vārdā nosauca atklāto zvērzobu ķirzaku. Tad lūk, Insostrancevs vēsta, ka Mendeļejevs viņam pastāstījis sekojošo: "Ясно вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги и заснул опять. Только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка." Interesanti, ka pēcāk Inostrancevs šo gadījumu minēja kā pārsteidzošu piemēru "cilvēka smadzeņu pastiprinātas darbības psihisku iedarbību." Tātad par šīs stāsta avotu var uzskatīt Inostrancevu un viņa studentus.
Pats Mendeļejevs tomēr nekad nav to apstiprinājis ne presei, ne arī tiekoties ar citiem zinātniekiem. Tieši pretēji, daži viņa izteikumi noraida hipotēzi par to, ka tabula būtu radusies vienā momentā. Piemēram, uz "Pēterpils lapiņas" (Петербургский листoк) reportiera jautājumu, kā radusies tabulas ideja, viņš atbildēja: "…Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может, двадцать пять лет думал, а вы полагаете: сидел, и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку, и готово…!" Iespējams, ka atrisinājums bija Mendeļejeva īpatnējā humora izjūtā un sarunas vešanas manierē - esot bijis uzreiz tā grūti saprast, vai zinātnieks runā nopietni, vai tomēr joko. Tādējādi, iespējams, Mendeļejevs ar savu joku pats arī ir šīs mistiskās versijas autors.
Izmantojot savu izveidoto Bora atomu teoriju, 1923.gadā dāņu fiziķis N.Bors izskaidrojis atomu spektru un atoma elektronu čaulu uzbūvi, D.Mendeļejeva elementu periodisko sistēmu.
