Автор периодического закона

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Автор — периодический закон

Автор периодического закона настойчиво подчеркивал, что аналогия в свойствах элементов наблюдается не только в группах, но и в периодах, а также по диагонали, Диагональная закономерность сыграла большую роль при разработке методов анализа многих элементов. [1]

В честь автора периодического закона Д. И. Менделеева 101 — й химический элемент назван менделевием Md. Курчатовий был открыт в 1964 г. в Объединенном институте ядерных исследований в г. Дубне. В том же институте в феврале 1970 г. открыт 105 — й элемент. [2]

В честь автора периодического закона Д. И. Менделеева 101 — й химический элемент назван менделеевием Md. Курчатовий синтезирован в 1964 г. в Объединенном институте ядерных исследований в г. Дубне. В том же институте в феврале 1970 г. синтезирован 105 — й элемент. Коллективом физиков социалистических стран, работающих в г. Дубне, в 1977 г. завершен цикл экспериментов по синтезу 106-го и 107-го элементов. [3]

В честь автора периодического закона Д.И.Менделеева 101 — й химический элемент назван менделевием Md. [4]

Такое изменение свойств было отмечено еще автором периодического закона и может быть объяснено тем, что при большем числе электронных оболочек электроны наружных оболочек более удалены от ядра, связаны с ядром слабее и легче могут принимать участие в образовании связей с другими атомами в химических соединениях. [5]

Глубокое понимание взаимосвязи теории и практики, науки и производства характеризует многообразную деятельность автора периодического закона на протяжении всей его жизни. [6]

Генеральная поисковая линия Менделеева, на что и опирается Кедров, видна из следующего высказывания автора Периодического закона : Давно известно много таких групп сходных элементов. Но знакомство с ними наводит на вопрос: где же причина сходства и каково отношение групп друг к другу. [7]

Хотя Ньюлендс и подметил повторяемость ( периодичность) свойств элементов на каждом восьмом, считать его автором периодического закона , разумеется, нельзя. Закон этот, как далее будет показано, гораздо сложнее, и периоды содержат по 2 — 8 — 18 — 32 элемента. [8]

Вопрос взаимосвязи аналитической химии с перио дическим законом впервые поставлен Н. А. Меншутки-ным через два года после % огкрытия Д. И. Менделеева, Автор периодического закона настойчиво подчеркивал, что аналогия в свойствах элементов наблюдается не только в группах, но и-в периодах, а также по диагонали. [9]

Вопрос взаимосвязи аналитической химии с перио-дическим законом впервые поставлен Н. А. Меншутки — ным через два года после открытия Д. И. Менделеева, Автор периодического закона настойчиво подчеркивал, что аналогия в свойствах элементов наблюдается не только в группах, но и в периодах, а также по диагонали. [10]

Попытки Браунера выяснить вопрос о дидиме нашли горячую поддержку у Менделеева. Автор периодического закона советовал чешскому исследователю в письме от 8 февраля 1881 г.: Если Вы взялись за редкие металлы, то позвольте обратить Ваше внимание на то, что весь узел их понимания надо искать, по моему мнению, в дидиме, о котором знают мало и неточно. Менделеев, как видим, соглашается с Браунером по вопросу о дидиме. Благодаря этому у Браунера окрепло мнение, что он, несмотря на бесчисленные и тяжелые разочарования, находится на верном пути. [11]

С одной стороны, положение металла в IV группе не внушало сомнений, а с другой — автор периодического закона еще в 1871 г. указывал на отдельные обстоятельства, которые наводили на размышления. В частности, легкость перехода от Се02 к Се203, от высшего окисла к низшему не являлась характерной чертой для окислов тяжелых элементов побочных подгрупп, например, в IV группе — для циркония и особенно для тория. На такой дуализм церия впоследствии было обращено большое внимание, и в наши дни при сопоставлении свойств лантаноидов и актиноидов фактор аномальной валентности церия нередко подчеркивается исследователями. [12]

Теоретическое обоснование идея образования элементов получила только после открытия периодического закона, на основе которого было установлено существование генетической связи между элементами. В результате перехода от одного элемента к другому в условиях постепенного количественного нарастания атомного веса происходит скачкообразное изменение качества, усложнение строения атомов химических элементов. Это позволяет раскрыть общность их состава, являющуюся основанием для важного вывода о возможности превращения элементов. Сам автор периодического закона в статье Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов писал в 1870 г., что все учение химии состоит в учении о свойствах элементов и что цель и задача его — превратить один в другой. [13]

Такая эволюция взглядов Менделеева весьма показательна. Из ее анализа, в частности, видно, что после решения вопроса о церии очередным камнем преткновения явился дидим. Браунеру обратить на дидим основное внимание. Задача, которую теперь ставил автор периодического закона , заключалась в доказательстве пяти-валентности дидима. Менделеев внимательно следил за работами своего друга и коллеги; неудачи Браунера в попытках получить Di205 оказали влияние на взгляды Менделеева. Di 142, то в последующих изданиях дидим уже не фигурирует в таблице элементов. К этому времени число редкоземельных элементов значительно возросло, и проблема их размещения сильно усложнилась. Не видя пока выхода из создавшегося положения, Менделеев оставил в таблице лишь лантан, церий и иттербий, справедливо полагая, что лишь тщательные исследования смогут внести ясность в этот вопрос. Менделеев считал предложенное Браунером дополнение заслуживающим внимания. Точка зрения Браунера нашла отражение и в его статье для седьмого издания Основ химии, написанной по просьбе Менделеева. Однако до конца Менделеев, видимо, идею Браунера не принял, потому что в 1906 г. писал: Браунер поместил все редкоземельные элементы около церия в особую добавочную группу. [14]

Но этот дарвиновский список далеко не полон. Английскому ученому оставались неизвестными труды русских исследователей, таких, например, как профессора П. Ф. Горянинова ( 1796 — 1865 гг.) или никому неизвестного в свое время студента Афанасия Каверзнева, отрывки из диссертации которого, написанной почти за сто лет до книги Дарвина, звучат как цитаты из последней. Но никто не оспаривает приоритета Дарвина на том основании, что отдельные мысли, схожие с теми, что он изложил в Происхождении видов, встречались у его предшественников. Точно так же несомненно, что именно Менделеев является автором периодического закона . [15]

Что такое периодический закон?

Открытие Периодического закона

В марте 1869 г. русский химик Д. И. Менделеев представил Русскому химическому обществу сообщение об открытии им Периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание менделеевского учебника «Основы химии» , в котором была приведена его периодическая таблица. В конце 1870 г. он доложил РХО статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов» , в которой предсказал свойства нескольких не открытых ещё элементов. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа) .

В 1871 г. в итоговой статье «Периодическая законность химических элементов» Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса» . Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим (т. н. короткий вариант) .

В отличие от своих предшественников, Менделеев не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных весов, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. Он взял на себя смелость на основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства неоткрытых ещё элементов.

Д. И. Менделеев на протяжении многих лет боролся за признание Периодического закона; его идеи получили признание только после того, как были открыты предсказанные Менделеевым элементы: галлий (П. Лекок де Буабодран, 1875), скандий (Л. Нильсен, 1879) и германий (К. Винклер, 1886) — соответственно экаалюминий, экабор и экасилиций. С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии.

[править]
Развитие Периодического закона в XX веке

В начале XX века Периодическая система элементов неоднократно видоизменялась для приведения в соответствие с новейшими научными данными. Д. И. Менделеев и У. Рамзай пришли к выводу о необходимости образования в таблице нулевой группы элементов, в которую вошли инертные газы. Инертные газы явились, таким образом, элементами, переходными между галогенами и щелочными металлами. Б. Браунер нашёл решение проблемы размещения в таблице редкоземельных элементов, предложив в 1902 г. помещать все РЗЭ в одну ячейку; в предложенном им длинном варианте таблицы шестой период таблицы был длиннее, чем четвёртый и пятый, которые в свою очередь длиннее, чем второй и третий периоды.

Дальнейшее развитие Периодического закона в было связано с успехами физики: установление делимости атома на основании открытия электрона и радиоактивности в конце концов позволило понять причины периодичности свойств химических элементов и создать теорию Периодической системы.

Для химии серьёзную проблему составляла необходимость размещения в Периодической таблице многочисленных продуктов радиоактивного распада, имеющих близкие атомные массы, но значительно отличающиеся периоды полураспада. Т. Сведберг в 1909 г. доказал, что свинец и неон, полученные в результате радиоактивного распада и отличающиеся по величине атомных масс от «обычных» элементов, химически им полностью тождественны. В 1911 г. Ф. Содди предложил размещать химически неразличимые элементы, имеющие различные атомные массы (изотопы) в одной ячейке таблицы.

Таблица Менделеева: история открытия, интересные факты и байки

24 октября, 2012

Поделиться в социальных сетях:

Открытие таблицы периодических химических элементов стало одной из важных вех в истории развития химии как науки. Первооткрывателем таблицы стал российский ученый Дмитрий Менделеев. Неординарный ученый с широчайшим научным кругозором сумел объединить все представления о природе химических элементов в единую стройную концепцию.

Об истории открытия таблицы периодических элементов, интересных фактах, связанных с открытием новых элементов, и народных байках, которые окружали Менделеева и созданную им таблицу химических элементов, М24.RU расскажет в этой статье.

История открытия таблицы

К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.

В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.

В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.

Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор — на хлор, а золото схоже с серебром и медью.

В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились — галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.

Байки о Менделееве

Гравюра, на которой изображен Менделеев. Фото: ИТАР-ТАСС

Об известном ученом и его открытиях ходило немало баек. Люди в то время слабо представляли себе химию и считали, что занятия химией — это что-то вроде поедания супа из младенцев и воровства в промышленных масштабах. Поэтому деятельность Менделеева быстро обросла массой слухов и легенд.

Одна из легенд гласит, что Менделеев открыл таблицу химических элементов во сне. Случай не единственный, точно также говорил о своем открытии Август Кекуле, которому приснилась формула бензольного кольца. Однако Менделеев только смеялся над критиками. «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы говорите: сидел и вдруг . готово!», — как-то сказал ученый о своем открытии.

Другая байка приписывает Менделееву открытие водки. В 1865 году великий ученый защитил диссертацию на тему «Рассуждение о соединении спирта с водою», и это сразу дало повод для новой легенды. Современники химика посмеивались, мол ученый «неплохо творит под действием спирта, соединенного с водой», а следующие поколения уже называли Менделеева первооткрывателем водки.

Посмеивались и над образом жизни ученого, а особенно над тем, что Менделеев оборудовал свою лабораторию в дупле огромного дуба.

Также современники подтрунивали над страстью Менделеева к чемоданам. Ученый в пору своего невольного бездействия в Симферополе вынужден был коротать время за плетением чемоданов. В дальнейшем он самостоятельно мастерил для нужд лаборатории картонные контейнеры. Несмотря на явно «любительский» характер этого увлечения, Менделеева часто называли «чемоданных дел мастером».

Одна из наиболее трагичных и в то же время известных страниц в истории химии и появления новых элементов в таблице Менделеева связана с открытием радия. Новый химический элемент был открыт супругами Марией и Пьером Кюри, которые обнаружили, что отходы, остающиеся после выделения урана из урановой руды, более радиоактивны, чем чистый уран.

Поскольку о том, что такое радиоактивность, тогда еще никто не знал, то новому элементу молва быстро приписала целебные свойства и способность излечивать чуть ли не от всех известных науке болезней. Радий включили в состав пищевых продуктов, зубной пасты, кремов для лица. Богачи носили часы, циферблат которых был окрашен краской, содержащей радий. Радиоактивный элемент рекомендовали как средство для улучшения потенции и снятия стресса.

Подобное «производство» продолжалось целых двадцать лет — до 30-х годов двадцатого века, когда ученые открыли истинные свойства радиоактивности и выяснили насколько губительно влияние радиации на человеческий организм.

Мария Кюри умерла в 1934 году от лучевой болезни, вызванной долговременным воздействием радия на организм.

Небулий и короний

Таблица Менделеева не только упорядочила химические элементы в единую стройную систему, но и позволила предсказать многие открытия новых элементов. В то же время некоторые химические «элементы» были признаны несуществующими на основании того, что они не укладывались в концепцию периодического закона. Наиболее известна история с «открытием» новых элементов небулия и корония.

При исследовании солнечной атмосферы астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных на земле химических элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний (потому что линии были обнаружены при исследовании «короны» Солнца — внешнего слоя атмосферы звезды).

Спустя несколько лет астрономы сделали еще одно открытие, изучая спектры газовых туманностей. Обнаруженные линии, которые снова не удалось отождествить ни с чем земным, приписали другому химическому элементу — небулию.

Открытия подверглись критике, поскольку в периодической таблице Менделеева уже не оставалось места для элементов, обладающих свойствами небулия и корония. После проверки обнаружилось, что небулий является обычным земным кислородом, а короний — сильно ионизированное железо.

Отметим, что сегодня в московском Центральном доме ученых РАН торжественно присвоят имена двум химическим элементам, открытым учеными из подмосковной Дубны.

Материал создан на основе информации из открытых источников. Подготовил Василий Макагонов @vmakagonov

Разработка урока. Открытие периодического закона и периодической системы Д.И. Менделеевым

Разработка урока по теме : открытие периодического закона и периодической системы Д. И. Менделеевым.

(разработан учителем химии высшей категории Соколовской Н.В.)

Он полон событий, сомнений,

и тайн бесконечных, и смелых догадок.

Как чудо Природы

1. добиться осознания и осмысления учащимися учебного материала по истории открытия периодического закона Д. И. Менделеевым, показать глубину увлеченности человека науки его способности анализировать информацию, самоотверженность.

2. развитие умений выделять главное в тексте и рассказе учителя, анализировать поэтические строки с тем чтобы находить в них научный смысл, переносить в другую знаковую систему учебную информацию.

3. воспитание патриотических чувств, гордости за свою страну, уважения к интеллектуальному труду и стремления к научной деятельности, формирование интереса к изучаемому предмету.

· бумага (листы формата А4);

· маркеры, карандаши, фломастеры (по выбору учащихся);

Журнал «химия в школе». №6 1989г, статья «к 120 — летию открытию периодического закона» М. П. Сергеева стр.150 – 156.

Антология русской советской поэзии. Т. 2. М. художественная литература, 1987.

Трифонов Д. Н. Страницы учения о периодичности. Химия в школе. №2, 3, 4, 5. 1989.

Он полон событий, сомнений,

и тайн бесконечных, и смелых догадок.

Как чудо Природы

Как вы думаете, проанализировав эпиграф к нашему уроку, какова тема нашего занятия и какие цели для нас с вами стоят?

Учащиеся совместно с учителем в форме эвристической беседы выводят тему урока и задачи.

Работать мы сегодня будем привлекая поэтические строки об истории открытия периодического закона Д. И, Менделеевым. Ваша задача во время прослушивания составить записи в любой форме (схемы, таблицы, опорного конспекта, тезисного плана, тезисного конспекта и любой другой форме), которая вам больше нравиться.

. 1 марта 1999 г. исполняется 130 лет со дня открытия Д. И. Менделеевым периодического закона. Открытию закона предшествовала длительная и напряженная научная работа Менделеева в течение 15 лет (1854 — 1869), а дальнейшему его углублению было отдано еще 25 лет (до начала 1907 г.).

Предшественники Менделеева (Доберейнер, Ньюлендс, Л. Мейер) сделали много для подготовки открытия периодического закона. Но ни один из этих ученых не решился на основании подмеченной периодичности предсказать новые химические элементы. Ни один из них не сумел в полном объеме охватить совокупность физических и химических свойств элементов и образованных ими веществ, обнаруживающих всю глубину периодического закона. Для них периодичность была лишь удобным способом классификации; они не увидели в ней фундаментального закона природы.

Вот первые строки, не забудьте о записях.

Весь мир большой:

планет круженье, свет зари –

все то, что видим мы снаружи,

законом связано внутри.

Найдется ль правило простое,

что целый мир объединит?

Таблицу Менделеев строит.

Природы ищет Алфавит.

Приступая к чтению лекции по химии в Петербургском университете и перебрав все книги, Менделеев не нашел ничего, что можно было бы рекомендовать студентам в качестве учебного пособия. Поэтому он решил написать новую книгу «Основы химии»

Случилось в Петербурге это.

писал учебник для студентов.

Задумался невольно он:

«Как рассказать про элементы?

Нельзя ли тут найти закон?»

Искали многие решенье,

но, проходя лишь полпути,

бросали. Мучило сомненье:

«А можно ли закон найти?»

Мир состоит из Элементов.

(В то время знали шестьдесят.)

А сколько их всего? На это

нельзя ответить наугад.

Но не гадал, а верил он:

«Тут должен, должен быть закон!»

Упрямо он искал решенье.

Был Труд, Надежда и Терпенье,

и Вера в то, что он найдет!

Он так работал целый год.

Но 17 февраля (1-ro марта) 1869 г. Д. И. Менделеев предполагал выехать из Петербурга для обследования артельных сыроварен в Тверскую и другие губернии. В день выезда он искал ответ на вопрос: какую группу элементов в «Основах химии» следует описывать сразу после щелочных металлов?

Но вот дела отложены,

С утра в поездку дальнюю

Все чемоданы собраны.

На козлах кучер мается:

«Поспеть бы надо к поезду,

а барин все копается!»

А барин одевается

и к двери направляется.

Он к двери на-прав-ля-ет-ся.

Шляпа брошена в углу!

Он бросается к столу.

И строчит карандашом.

Наконец-то! Он нашел!

Он на чем попало пишет.

Ничего вокруг не слышит.

Наконец-то понял он,

в чем разгадка, в чем закон.

Из кабинета не выходит:

«Не упустить бы мысли той!»

Он элементы ставит в строй,

но все ж Таблица не выходит.

Тогда, усталостью сражен,

лег на диван и видит сон.

проанализируйте данный отрывок и скажите, что предшествовало открытию закона?

При работе над своей системой химических элементов располагая элементы по возрастанию их атомных масс, Д. И. Менделеев заметил, что происходящее резкое изменение свойств при переходе от галогена к щелочному металлу и, уменьшение основных свойств при переходе от щелочного металла к щелочноземельному периодически повторяются. Оказалось, что, и формы соединений элементов также периодически повторяются. Например, оксид лития имеет вид Li 2 O , аналогичную же форму оксида имеют повторяющие свойства лития элементы: натрий, калий, рубидий, цезий. Все это дало возможность Д. И. Менделееву открытый им закон назвать законом периодичности и сформулировать следующим образом: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

Вот как об этом высказался поэт. Вы прослушав, этот отрывок найдите элементы о которых будет говориться в нем и продолжите свои записи подтвердив правильность открытия.

то водили хоровод,

то в покое пребывали:

Алюминий, Натрий, Калий,

Фтор, Бериллий, Водород.

Перепутались все свойства,

недалеко до беды.

Стали строиться в ряды.

Во втором ряду волненье:

все боятся окисленья.

Фтор ужасный окислитель!

Я не встану в этот ряд!

Пусть другие здесь горят!

Кислород нас всех окислит!

И, простите за повтор:

как несносен этот Фтор!

но не рвется сразу в бой!

не лезет в спор.

Но зато взорвался Фтор:

— Ax! Так мы для вас не пара!

Поддай им жару! Окисляй!

автор. Крикнул Углерод.

И за них я, и за вас!

Я сражаться не горю,

я вас лучше помирю!

Встану я посередине.

Третий ряд! Трубите сбор!

элементы встали в ряд. .

И выходит, что в колонну

все похожие стоят!

встал под Углеродом.

схожа с Кислородом.

Ряд пристраивают к ряду.

А рядов-то десять кряду.

Металлы под металлами,

идут своими клетками.

По порядку все стоит.

Вот Природы Алфавит!

Оговариваем правильность расположения естественных семейств галогенов, щелочных и щелочноземельных металлов и убеждаемся, что идея расположения химических элементов по возрастанию атомных масс была верна.

Вокруг периодического закона вскоре же после его открытия развернулась острая длительная борьба, больно отражавшаяся на душевном состоянии Менделеева.

Сторонников у него сначала было очень мало, даже среди русских химиков. Противников же — много, особенно в Германии и Англии. Это были химики, мыслившие эмпирически и не признававшие роли теоретического мышления. К ним относились Бунзен в Германии, Зинин в России, Нильсон и Петересон в Швеции.

Открытие периодического закона позволило Менделееву дать блестящий образец научного предвидения. В 1870 г. он предсказал существование трех еще неизвестных тогда элементов, которые назвал экасилицием, экаалюминием и экабором, — они должны были заполнить пустые клетки в периодической системе. Менделеев сумел правильно предсказать и важнейшие свойства новых элементов. Сейчас вновь мы обратимся к поэтическим строчкам, вы же продолжаете работу над своими записями.

Был четвертый ряд нарушен.

Элемент не обнаружен.

Элемент не обнаружен —

тот, что в этом месте нужен.

Но напрасно беспокойство.

Существует где-то он!

«Я найду сначала свойства,

и поможет мне закон!»

Удельный вес назвал и цвет,

летуч на воздухе иль нет,

как плавится, в чем растворим.

Законом, пользуясь своим, три элемента предсказал,

как будто их в глаза видал.

Быть может, раз в тысячелетье

свершить подобное дано.

Но мир открытья не заметил

иль не поверил, все равно.

И кто-то говорил по-свойски:

«Забудь об этой ерунде!

Как можно обнаружить свойства

не найденных нигде!»

Первый учебник по неорганической химии на основе периодического закона написал в Петербурге В. Ю. Рихтер (1874) и этим помог признанию самого закона. Но решающее значение имели открытия трех предсказанных Менделеевым элементов. В 1875 г. Лекок де Буабодран„ ничего не знавший о работах Менделеева, открыл новый металл, назвав его галлием. По ряду свойств и по способу открытия (спектральным путем) галлий совпадал с экаалюминием Менделеева. Но его удельный вес оказался сначала меньше предсказанного. Несмотря на это, Менделеев послал во Францию «Заметку по поводу открытия галлия», настаивая на своем предсказании.

Вот как-то раз узнали ученые всех стран:

металл чудесный Галлий (в честь Франции назвали)

Довольный и счастливый

но писем из России

никак не ожидал

Он взял письмо, прочел его.

От русского ученого?!

— Ошибся я! Слыхали?!—

Француз был удивлен.—

В глаза не видел Галлий,

а свойства знает он!

Вес высчитал удельный

точней, чем я, стократ

еще пять лет назад!

Глаза его сверкали,

Но вот металл свой Галлий

он кинул на весы.

Ответ в Россию мчится:

Я Вами восхищен!

Проверен мной практически

и я категорически

Это был первый триумф периодического закона, вызвавший большой интерес к трудам Менделеева и его предсказаниям. Ученый мир был ошеломлен тем, что предсказание Менделеевым свойств экаалюминия оказалось таким точным. С этого момента периодический закон начинает утверждаться в химии, переходя из гипотезы в строго доказанную истину.

В 1879 г. Нильсон в Швеции открыл скандий, в котором воплотился предсказанный Менделеевым экабор.

В 1886 г. Винклер в Германии открыл германий. Свойства германия с удивительной точностью совпали с предсказанными Менделеевым для экасилнция.

У химиков переполох!

Ведь Галлий был одним из трех,

И следом, как из-под земли,

вдруг Скандий в Швеции нашли,

на свет Германий извлекли

(естественно, в Германии).

Менделеев включил присланные ему портреты Лекока де Буабодрана, Нильсона и Винклера в общую рамку, озаглавив ее «Укрепители периодического закона».

После этих блестящих триумфов периодический закон прочно утвердился в науке в качестве объективного закона, истинность которого проверена и подтверждена на практике.

Потом дополнилась Таблица.

Узнали новые частицы.

Прославят, подтвердят Закон

открытья будущих времен.

Что за открытия будущих времен подтвердили периодический закон мы разберем на отдельном уроке, а сейчас давайте проверим или познакомимся с формой и содержанием ваших записей. На сегодняшнее занятие учебная информация изложена вся. Давайте посмотрим, что получилось у вас.

Несколько учеников (у кого отличаются формы записей и достаточно полно отражены события) располагают свои записи на доске и иллюстрируют их рассказом главных моментов в открытии периодического закона Д. И. Менделеева. Вместе со всеми анализируем работы учащихся, выбираем лучшую форму и хронологию событий.

Далее предлагаю ответить на вопросы ученикам для проверки усвоения учебного материала в форме тестовых заданий.

Вопросы для тестовой формы обратной связи:

1. в каком году была начата работа над периодической системой и периодическим законом Д. И. Менделеевым?

2. в каком году была закончена работа над периодической системой и периодическим законом Д. И. Менделеевым?

а)1марта 1869г. б) 1875г., в)1854г.

3. какую цель преследовал Д. И. Менделеев, начав работу над классификацией химических элементов?

а) Создать периодическую систему химических элементов, б)Составить естественную классификацию химических элементов.

4. как научный мир отреагировал на открытие периодического закона Д. И. Менделеевым?

а) Не заметил. б) принял с восторгом. в)отверг.

5. какой факт послужил практическим доказательством созданной периодической системы химических элементов?

а)предсказание экаалюминия, б)Открытие Галлия. в)опубликование работы,

Давайте проверим способом самопроверки количество правильных ответов. Сверьте ответы ваши с правильными на доске.

Учащиеся сверяют ответы, указывают количество верных ответов.

Последний вопрос на сегодняшнем уроке для вас. Скажите, кому было трудно или легко на уроке сегодня? Если было трудно, поднимите красную карточку на вашем столе, если легко поднимите желтую.

Учащиеся поднимают карточки, лежащие на столах.

· по выбору сочинить загадку, стихотворение, рекламный ролик значимости открытия периодической системы и периодического закона химических элементов Д. И. Менделеевым.

Автор периодического закона

Всё более удаляется от нас 1869 год — время первой формулировки Периодического закона Д.И. Менделеева (ПЗМ) и разработки им Периодической системы элементов (ПСЭ-М), в которых за главный критерий упорядочения был принят атомный вес элемента, доступная тогда и более или менее понятная характеристика. Но даже сам Дмитрий Иванович говорил, что «причины периодичности мы не знаем». Тогда было известно всего 63 элемента, а об их свойствах (в основном химических) было известно мало и не всегда точно.

Тем не менее, проблема систематизации элементов уже заявила о себе и требовала решения. Гениальная интуиция Менделеева позволила ему успешно (на тогдашнем уровне знаний) справиться с задачей. Его формулировка ПЗМ (октябрь 1971): «. свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Дмитрий Иванович выстроил все элементы в ряд (ряд Менделеева) по возрастанию атомного веса, в котором однако им же были допущены отступления для известных пар элементов (на основе химических свойств), т.е. фактически имеется зависимость не только от атомного веса.

Ученым стало понятно, что при переходе от одного элемента в ПСЭ-М к следующему какая-то характеристика элемента ступенчато возрастает на одну и ту же величину. Эта величина — Z получила название порядковый номер (в основном у химиков) или атомный номер (у физиков). Выяснилось, что и сам атомный вес определенным образом зависит от Z. Поэтому в качестве главного критерия упорядочения был принят порядковый номер Z, который соответственно вошел во 2-ю формулировку ПЗМ вместо атомного веса.

Шло время, и появились новые возможности систематизации. Это прежде всего успехи в исследовании линейчатых оптических спектров (ЛОС) нейтральных атомов и характеристического рентгеновского излучения (ХРИ). Выяснилось, что каждый элемент обладает уникальным спектром и целый ряд новых элементов были по ним и открыты. Для описания спектров были предложены квантовые числа, спектральные термы, принцип запрета В.Паули, закон Г.Мозли и др. Исследование атомов увенчалось созданием первых моделей атома (МОА), уже после смерти Д.И.Менделеева.

Закон Мозли, связавшего частоту характеристического рентгеновского излучения с порядковым номером Z, внес особенно большой вклад в науку. Он подтвердил правильность Менделеевского ряда и позволил указать на номера оставшихся еще неоткрытыми элементов. Но затем, руководствуясь благими намерениями придать порядковому номеру Z физический смысл, физики на уровне знаний начала XIX века (первые модели атома) пришли к поспешному выводу, что он не может быть ничем иным как постоянным положительным электрическим зарядом атомного ядра (количеством элементарных электрических зарядов — eZ).

В итоге ученые пришли к выводу, что нужна уточненная 2-я формулировка ПЗМ, в которой в качестве главного критерия систематизации был принят постоянный положительный электрический заряд ядра атома элемента.

Но, к сожалению, в начале ХХ века первые модели атома были представлены чересчур механистически (планетарные ядерные модели), а электрическая нейтральность атома в целом — положительным зарядом ядра и соответствующим количеством отрицательных элементарных частиц — электронов, т.е. тоже на уровне примитивных знаний того времени об электричестве. В результате использовались представления о постоянном кулоновском электрическом поле, притягивающем вращающиеся вокруг ядра электроны и пр. И не дай бог электрону упасть на ядро !

Открытие волновой природы электрона и многие проблемы с принятой моделью атома обусловили переход к «квантовомеханической модели атома». Квантовую механику (КВМ) объявили величайшим достижением ХХ века. Но с течением времени восторги поутихли. Причина — шаткая основа, на которой построена КВМ, базирующаяся на уравнении Шредингера, которое «описывает движение электрона». Прежде всего, неверен сам подход — вместо того, чтобы рассматривать равновесное квантовое состояние нейтрального атома в целом (на макроуровне, говоря языком синергетики), в КВМ рассматривают движение электрона (т.е. работают на излишне детализированном микроуровне). Представьте себе, что для случая идеального газа вместо рассмотрения его на макроуровне с постоянными по времени параметрами состояния газа (давлением, температурой, объемом) вдруг стали бы писать уравнения движения для каждого из миллиардов атомов и молекул газа, громко стеная при этом о трудности задачи и недостаточной мощности современных ЭВМ. В то время как на макроуровне все картина легко и изящно описывается с помощью уравнения связи параметров состояния газа — уравнения Клапейрона-Менделеева. [ФЭС, М, СЭ, 1984, с.288]

Нечто похожее по сложности предлагает нам КВМ в лице ее отцов-основателей, особенно для случая атомов с большими порядковыми номерами. Однако академик Лев Ландау (1908-68), сам один из столпов КВМ, уже писал [10, c.293]: «Атом с более чем одним электроном представляет собой сложную систему взаимодействующих друг с другом электронов. Для такой системы можно, строго говоря, рассматривать только состояния системы в целом». Эта же идея имеется в работах физика-спектроскописта акад. АН БССР Ельяшевича М.А. (1908-95).

Однако вернемся к рассмотрению формулировок Периодического закона. Современная (уточненная 2-я) формулировка ПЗМ звучит так:

«Свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер». Заряд ядра eZ = атомному (порядковому) номеру элемента в системе, помноженному на элементарный электрический заряд (т.е. Z численно равен количеству элементарных электрических зарядов).

Почему же нужна новая, 3-я формулировка ПЗМ ?

1) Из 2-й формулировки не очень понятно, о каких свойствах идет речь — если о химических, то они не имеют прямого отношения к элементам (нейтральным атомам). При взаимодействии нейтральных атомов происходит перекрытие их переменных ЭМП, в результате они оказывают друг на друга определенную степень возбуждения. Для описания химической связи нужно знать дополнительно — что с чем соединяется (состав и структура вещества) и при каких конкретных физических условиях (КФУ) и т.д.

2) Согласно разработанной автором «Колебательной модели», у ядра нейтрального атома нет ни постоянного электрического заряда, ни создаваемого им постоянного кулоновского поля (вместо этого — пульсирующее ядро, переменное электромагнитное поле — ЭМП, стоячая ЭМВ, параметрический резонанс, высокая добротность колебаний, долговечность атома). См ФИ, 2008, № 3, с.25

3) То есть нет четкого определения ни аргумента, ни функции. Насчет характера периодической зависимости тоже нет определенности. ПЗМ бесполезен без одновременного рассмотрения самой таблицы Периодической системы, поэтому его часто вообще не упоминают в учебниках в существующей формулировке («порочный круг»). Не случайно мы до сих пор не имеем полной теории Периодической системы и самого математического выражения ПЗМ.

4) Сейчас можно использовать принципиально новые возможности для более корректной формулировки Периодического закона и вывода его математического выражения, которые дают «Колебательная модель нейтрального атома» (связанных колебаний ядра и окружающей его среды) и «Симметричная квантовая Периодическая система нейтральных атомов (СК-ПСА)», разработанные и опубликованные автором.

5) Согласно синергетическому подходу, равновесное квантовое состояние атома в целом» (макроскопический подход) может быть описано несколькими независимыми от времени параметрами. Автором показано, что ими является присущий каждому атому строго индивидуальный (принцип запрета В.Паули) набор 4-х квантовых чисел, определяемых из его ЛОС (а не из уравнений КВМ).

Такой набор квантовых чисел однозначно определяет место элемента (его координаты) в разработанной автором СК-ПСА.

6) Такие параметры должны отвечать ряду требований:

— отвечать физической природе нейтрального атома (согласно «Колебательной модели»)

— быть целочисленными (что вытекает из самой сути излучения ядра)

— легко измеряться (из спектров нейтрального атома).

Таким образом, смысл известных для каждого атома квантовых чисел должен быть уточнен согласно их физической природе.

7) Вместо уравнения КВМ Э. Шредингера автор предлагает использовать уравнения связи квантовых чисел (уравнения Махова) (автором найдены два таких уравнения), которые и являются математическим выражением ПЗМ, адекватным новой формулировке. Подробнее об этом в готовящейся к изданию книге [11].

8) В свете «Колебательной модели нейтрального атома» и нового представления о переменном ЭМП ядра для новой формулировки Периодического закона вместо элементарного электрического заряда нужна другая физическая величина, вместе с порядковым номером Z характеризующая напряженность электромагнитного взаимодействия (ступенчато изменяющаяся с ростом Z) и однозначно определяемая из спектра нейтральных атомов. И такая величина есть — это постоянная тонкой структуры (α) [ФЭС-763], которую обычно используют при поисках «верхней границы Периодической системы».

Новая формулировка ПЗМ выглядит так:

«Характеристики нейтральных атомов находятся в периодической зависимости от величины напряженности (αZ) переменного электромагнитного поля (ЭМП), создаваемого их ядрами». К такой краткой формулировке автор пришел 22 ноября 2006 г. после ряда «пространных».

Из нее видно, что вместо величины электрического заряда (eZ), в которую входит элементарный электрический заряд, используется величина напряженности (αZ), в которую входит α постоянная тонкой структуры, которая «в квантовой электродинамике рассматривается как естественный параметр, характеризующий «силу» электромагнитного взаимодействия» [ФЭС, с.763].

Про характеристики нейтральных атомов (о квантовых числах, их физической природе и др.) мы уже говорили, а вот о характере периодической зависимости еще нужно немного пояснить. Уже сейчас имеются предпосылки для вывода уравнений связи квантовых чисел — это (n+l)-правила академика В.М. Клечковского (1900-72) [1, 2] и (nl)-правило дхн, проф. Д.Н. Трифонова [3], которые использованы автором для построения СК-ПСА. Помня о переменном ЭМП и распространяющейся (на конкретную для каждого атома глубину) стоячей ЭМВ, можно сказать, что сумма этих квантовых чисел представляет полную энергию стоячей ЭМВ, а разность — глубину изменения параметра колебаний. То есть уже имеются связки квантовых чисел, которые представляют в СК-ПСА (n+l)-период (все они парные и образуют диады), а (nl)-группы последовательных атомов — горизонтальные ряды СК-ПСА (до 4-х в периоде в пределах Z ≤ 120), представляющие собой последовательности f-, d-, p-, sэлементов. Т.е., при одном квантовом энергетическом уровне могут быть несколько квантовых состояний. Дальнейший учет особенностей двуединой стоячей ЭМВ и позволяет вывести уравнения связи квантовых чисел (уравнения Махова).

Для прояснения физического смысла квантовых чисел воспользуемся формулой энергии квантового излучателя (в общем виде) E = Eo (2k + 1), отсюда → = 2k

Конкретно имеем для En+l = Eo (2 + 1) → = n + l , то есть сумма квантовых чисел (n+l) — это отношение приращение полной энергии стоячей ЭМВ к ее исходному значению, что придает физический смысл упомянутому выше первому правилу академика В.М. Клечковского.

Стоячая ЭМВ — это материальный носитель параметрического резонанса (при постоянной внутренней энергии происходит перекачка энергии из электрической в магнитную и обратно с огромной частотой). При этом разность средних значений энергии электрической и магнитной составляющих полной энергии ЭМВ Enl = En — El — величина изменения параметра также квантуется.

Enl = Eо (2 + 1) → = n l , это отношение придает физический смысл правилу Д.Н Трифонова и отсюда же становится понятным правило n l ≥ 1, так как иначе нет стоячей ЭМВ (не должно быть присущего бегущей волне n = l, и связанного с ней уноса энергии). Можно ввести понятие «относительная величина изменения параметра» : = = λ

Квантуются также средние значения составляющих полной энергии стоячей ЭМВ

En = Eo (2n + 1) → = 2n

El = Eo (2l + 1) → = 2l

отсюда квантовые числа n и l приобретают новый физический смысл как квантовые числа составляющих электрической и магнитной энергий полной энергии стоячей ЭМВ (вместо «главное квантовое число» и «орбитальное квантовое число»).

Высокая и постоянная частота стоячей ЭМВ находит свое выражение через периодические функции, применительно к нашему случаю — тригонометрические. Двуединость стоячей ЭМВ — в параметрическом задании функции. Стоячая ЭМВ как гармоническая волна может быть описана уравнениями синусоиды вида y = A sin (ω t + φ),

здесь n и l квантовые числа (безразмерные целочисленные величины), показатели максимальной амплитуды относительной энергии электрической и магнитной составляющих стоячей ЭМВ, а nt и lt — текущие значения колеблющихся величин (составляющих стоячей ЭМВ) в данный момент времени, т.е. тоже величины безразмерные.*)

Поясним, что имеются именно две зависимости — косинусоида и синусоида На границе раздела «Ядро-окружающая среда» в начальный момент излучения первая имеет максимальную амплитуду — nto = n (иначе нет излучения), а амплитуда другой — lto = 0 (т.е имеется сдвиг по фазе). Начав распространяться от ядра, одна составляющая стоячей ЭМВ порождает другую и наоборот. Автор хотел бы предостеречь от поспешного вывода, что раз lto = 0, то и магнитная составляющая полной энергии стоячей ЭМВ также равна нулю. Это не так, достаточно вспомнить формулу квантового гармонического излучателя.

Вот это уравнение эллипса + = 1 (в канонической форме, обычное для связи гармонических колебаний) и представляет собой одно из уравнений связи квантовых чисел.

Физический смысл данного уравнения связи становится более ясным, если произвести некоторые преобразования. Для этого воспользуемся представлением эллипса как гипотрохоиды [12, с.127].

Для нашего случая ; .

Это — 1-е уравнение связи квантовых чисел (уравнение Махова).

Или достаточно наглядно .

Видно, что уравнение отражает постоянство полной энергии стоячей ЭМВ. Таким образом, вышеупомянутые связки квантовых чисел (n + l)- номер периода в СК-ПСА, а (n l)- определяет последовательность местоположения входящих в состав периода горизонтальных рядов — нашли своё место в уравнении связи, а само уравнение хорошо отражает структуру СК-ПСА.

Нами получено еще одно, 2-е уравнение связи для остальных двух квантовых чисел (из полного набора в соответствии с принципом запрета В.Паули) — ml и ms , но о них в двух словах не скажешь, да и с физическим смыслом «спинового» квантового числа ms нужно ещё разобраться — об этом см. [11]

Начало (порядковый номер исходного элемента — ZM) каждой M-диады (пары периодов СК-ПСА) можно получить из выполненного автором тождественного преобразования формулы В.М. Клечковского [3] для номера Zl элемента, при котором впервые появляется элемент с данным значением lmax

ZM = Zl -1 = = ,

тогда при lmax = 0; 1; 2; 3; 4. имеем ZM = 0; 4; 20; 56; 120. т.е. это так называемые тетраэдрические числа, что опосредованно связано с некими минимальными исходными для диады квантовыми энергетическими уровнями (тетраэдр среди всех пространственных тел имеет минимальную площадь поверхности при фиксированном объёме).

Более подробно на эту тему и упомянутых двух уравнениях связи квантовых чисел автор предполагает сообщить в готовящихся к печати работах [10,11].

Автор не претендует этой работой, естественно, на создание полной теории Периодической системы нейтральных атомов и ее математического выражения, но считает ее необходимым и важным этапом на этом пути, и в меру своих сил будет содействовать дальнейшему продвижению.

  1. Клечковский В.М. «Распределение атомных электронов и правило последовательного заполнения (n+l)-групп», М., Атомиздат, 1968
  2. Клечковский В.М. «Развитие некоторых теоретических проблем Периодической системы Д.И. Менделеева» (доклад на симпозиуме Х Менделеевского съезда). М., Наука, 1971, стр. 54-67.
  3. Трифонов Д.Н. «Структура и границы периодической системы», М., Атомиздат, 1976, 271 стр.
  4. Махов Б.Ф., книга «Симметричная квантовая Периодическая система элементов» (СК-ПСЭ), Москва, 1997 — ISBN 5-86700-027-3
  5. Махов Б.Ф., Статья «Симметричная квантовая периодическая система элементов (нейтральных атомов) — СК-ПСА (или Новая периодизация Периодической системы», в журнале РАЕ «Фундаментальные исследования», 2007, № 9, с. 30-36 — ISSN 1812-7339
  6. Махов Б.Ф., Доклад «Проявление парности в Периодической системе нейтральных атомов (СК-ПСА)», в Трудах V-Межд. конференции «Биниология, симметрология и синергетика в естественных науках», сент. 2007, г. Тюмень, ТюмГНГУ, Раздел «Физика и химия», стр. 59-65 ISBN 978-5-88465-835-4
  7. Махов Б.Ф., Статья «Мировой эфир» Д.И. Менделеева и его место в Периодической системе», в журнале РАЕ «Фундаментальные исследования», 2008, № 3, с. 25-28
  8. Махов Б.Ф., Статья «Физическая природа металлов в свете колебательной модели атома», в журнале РАЕ «Фундаментальные исследования», 2008, № 3, с. 29-37
  9. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. «Квантовая механика. Нерелятивистская теория», М.: Наука, 1974 (3-е изд). стр. 293. и 1989 (4-е изд). стр. 302
  10. Махов Б.Ф., книга «О модели нейтрального атома и путях выхода из кризиса в атомной физике» (подготовлена к печати).
  11. Махов Б.Ф., книга «Трехмерная СК-ПСА» (подготовлена к печати).
  12. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А., Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, Гл.ред. ФМЛ, 1986 (13е,испр), стр.127
  13. Статья «Тонкой структуры постоянная», Физический энциклопедический словарь — ФЭС, с.763

Смотрите еще:

  • Подследственность ст 201 ук Подследственность Следственного комитета Российской Федерации Предварительное следствие следователями Следственного комитета РФ производится согласно подследственности, установленной частью 2 статьи 151 Уголовно-процессуального […]
  • Комментарии уголовного кодекса рк Уголовный Кодекс РКСтатья 15. Лица, подлежащие уголовной ответственности 1. Уголовной ответственности подлежит вменяемое физическое лицо, достигшее ко времени совершения уголовного правонарушения шестнадцатилетнего возраста. 2. Лица, […]
  • Способ совершения преступления как признак объективной стороны преступления § 5. Место, время, способ, средства, обстановка совершения преступления. Значение этих признаков При определении основания для привлечения лица к уголовной ответственности и квалификации совершенного преступления следствие и судебные […]
  • 105 статья уголовного кодекса убийство Убийство (ст. 105 УК РФ) Уголовный кодекс РФ впервые установил законодательное определение понятия убийства: умышленное причинение смерти другому человеку (ч. 1 ст. 105 УК РФ). В соответствии с УК РФ все убийства можно разделить на […]
  • Право власти устанавливать налоги это право Тема 6. НАЛОГОВОЕ ПРАВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 6.1. Налоги и сборы Налоги — это обязательные, индивидуальные безвозмездные платежи, взимаемые с организаций и физических лиц в форме отчуждения принадлежавших им на праве собственности, […]
  • Опека и попечительство советского района адрес Отдел опеки и попечительства Начальник отдела: Кабинет: 107 Телефон: 468 36 58 E-mail: [email protected] Прием по вопросам усыновления (удочерения): Среда 15:00-17:00 Начальник отдела: Кабинет: 107 Телефон: 468 36 58 E-mail: […]
  • Простой и сложный состав преступления Виды составов преступления Группы соста­вов преступлений 1. В уголовном праве различают несколько видов (групп) соста­вов преступлений. В основу классификации могут быть положены различные критерии. Прежде всего это степень […]
  • Что там нового про пенсии Новый закон о пенсиях 2018 года Не успели улечься страсти по обсуждению пенсионной реформы 2013-2015 гг, как на подходе новый закон о пенсиях 2018 года? Решение о повышении пенсионного возраста принято, о чем объявил Дмитрий Медведев […]