In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts gab es verschiedene Versuche, die Elemente zu systematisieren und Metalle im Periodensystem zusammenzufassen. In dieser historischen Periode entstand eine solche Forschungsmethode wie die chemische Analyse.
Aus der Entdeckungsgeschichte des Periodensystems der Elemente
Mit einer ähnlichen Technik zur Bestimmung spezifischer chemischer Eigenschaften versuchten die damaligen Wissenschaftler, Elemente in Gruppen zusammenzufassen, wobei sie sich von ihren quantitativen Eigenschaften sowie ihrem Atomgewicht leiten ließen.
Atomgewicht verwenden
So stellte I. V. Dubereiner 1817 fest, dass Strontium ein ähnliches Atomgewicht wie Barium und Calcium hat. Es gelang ihm auch herauszufinden, dass es zwischen den Eigenschaften von Barium, Strontium und Calcium viele Gemeinsamkeiten gibt. Basierend auf diesen Beobachtungen stellte der berühmte Chemiker die sogenannte Trias der Elemente zusammen. Andere Substanzen wurden in ähnliche Gruppen zusammengefasst:
- Schwefel, Selen, Tellur;
- Chlor, Brom, Jod;
- Lithium, Natrium, Kalium.
Klassifizierung nach chemischen Eigenschaften
L. Gmelin schlug 1843 einen Tisch vor, in dem er ähnlich arrangierteElemente in einer strengen Reihenfolge nach ihren chemischen Eigenschaften. Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff hielt er für die Hauptelemente, dieser Chemiker stellte sie vor seinen Tisch.
Unter Sauerstoff platzierte er Tetraden (je 4 Zeichen) und Pentaden (je 5 Zeichen) der Elemente. Die Metalle im Periodensystem wurden nach der Terminologie von Berzelius angeordnet. Wie von Gmelin konzipiert, wurden alle Elemente durch abnehmende Elektronegativitätseigenschaften innerhalb jeder Untergruppe des Periodensystems bestimmt.
Elemente vertikal zusammenführen
Alexander Emile de Chancourtois trug 1863 alle Elemente in aufsteigenden Atomgewichten auf einen Zylinder und teilte ihn in mehrere vertikale Streifen. Als Ergebnis dieser Aufteilung befinden sich Elemente mit ähnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften auf den Vertikalen.
Oktavengesetz
D. Newlands entdeckten 1864 ein ziemlich interessantes Muster. Ordnet man die chemischen Elemente in aufsteigender Reihenfolge ihrer Atomgewichte an, so weist jedes achte Element Ähnlichkeiten mit dem ersten auf. Newlands nannte eine ähnliche Tatsache das Gesetz der Oktaven (acht Noten).
Sein Periodensystem war sehr willkürlich, daher wurde die Idee eines aufmerksamen Wissenschaftlers die "Oktav" -Version genannt, die mit Musik in Verbindung gebracht wurde. Es war die Newlands-Version, die der modernen PS-Struktur am nächsten kam. Aber nach dem erwähnten Gesetz der Oktaven behielten nur 17 Elemente ihre periodischen Eigenschaften bei, während der Rest der Zeichen keine solche Regelmäßigkeit aufwies.
Odling-Tische
U. Odling stellte gleich mehrere Varianten von Elementtabellen vor. In der erstenVersion, die 1857 erstellt wurde, schlug er vor, sie in 9 Gruppen zu unterteilen. 1861 nahm der Chemiker einige Anpassungen an der ursprünglichen Version der Tabelle vor und gruppierte Zeichen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften.
Eine 1868 vorgeschlagene Variante von Odlings Tabelle ging von einer Anordnung von 45 Elementen in aufsteigenden Atomgewichten aus. Übrigens war es diese Tabelle, die später zum Prototyp des Periodensystems von D. I. Mendeleev wurde.
Wertigkeitsteilung
L. Meyer schlug 1864 eine Tabelle mit 44 Elementen vor. Sie wurden entsprechend der Wasserstoffwertigkeit in 6 Sp alten angeordnet. Der Tisch hatte gleichzeitig zwei Teile. Die Hauptgruppe vereinigte sechs Gruppen, darunter 28 Zeichen in aufsteigenden Atomgewichten. In seiner Struktur wurden Pentaden und Tetraden aus Zeichen gesehen, die den chemischen Eigenschaften ähneln. Meyer platzierte die restlichen Elemente in der zweiten Tabelle.
Der Beitrag von D. I. Mendeleev zur Erstellung der Elementtabelle
Das moderne Periodensystem der Elemente von D. I. Mendeleev erschien auf der Grundlage von Mayers Tabellen, die 1869 zusammengestellt wurden. In der zweiten Version ordnete Mayer die Zeichen in 16 Gruppen, stellte die Elemente unter Berücksichtigung bekannter chemischer Eigenschaften in Pentaden und Tetraden. Und statt Wertigkeit verwendete er eine einfache Nummerierung für Gruppen. Es war kein Bor, Thorium, Wasserstoff, Niob, Uran darin.
Die Struktur des Periodensystems in der Form, wie sie in modernen Ausgaben präsentiert wird, erschien nicht sofort. Kann außeinandergeh alten werdendrei Hauptphasen, in denen das Periodensystem geschaffen wurde:
- Die erste Version der Tabelle wurde auf Bausteinen präsentiert. Die periodische Natur der Beziehung zwischen den Eigenschaften der Elemente und den Werten ihrer Atomgewichte wurde verfolgt. Mendeleev schlug diese Version der Zeichenklassifikation 1868-1869 vor
- Der Wissenschaftler verlässt das ursprüngliche System, da es nicht die Kriterien widerspiegelte, nach denen Elemente in eine bestimmte Sp alte fallen würden. Er schlägt vor, Zeichen nach der Ähnlichkeit chemischer Eigenschaften anzubringen (Februar 1869)
- 1870 führte Dmitri Mendeleev das moderne Periodensystem der Elemente in die wissenschaftliche Welt ein.
Die Version des russischen Chemikers berücksichtigte sowohl die Stellung von Metallen im Periodensystem als auch die Eigenschaften von Nichtmetallen. In den Jahren, die seit der Erstausgabe von Mendelejews brillanter Erfindung vergangen sind, hat sich der Tisch nicht wesentlich verändert. Und an den Orten, die während der Zeit von Dmitri Iwanowitsch leer gelassen wurden, tauchten neue Elemente auf, die nach seinem Tod entdeckt wurden.
Merkmale des Periodensystems
Warum wird angenommen, dass das beschriebene System periodisch ist? Dies liegt an der Struktur der Tabelle.
Insgesamt enthält es 8 Gruppen und jede hat zwei Untergruppen: die Haupt- (Haupt-) und die Nebengruppe. Es stellt sich heraus, dass es insgesamt 16 Untergruppen gibt, die vertikal angeordnet sind, also von oben nach unten.
Außerdem hat die Tabelle auch horizontale Zeilen, die Perioden genannt werden. Sie haben auch ihrezusätzliche Unterteilung in klein und groß. Die Charakteristik des Periodensystems impliziert die Berücksichtigung des Orts des Elements: seine Gruppe, Untergruppe und Periode.
Wie sich Eigenschaften in den Hauptuntergruppen verändern
Alle Hauptuntergruppen im Periodensystem beginnen mit Elementen der zweiten Periode. Bei Zeichen, die zur gleichen Hauptuntergruppe gehören, ist die Anzahl der äußeren Elektronen gleich, aber der Abstand zwischen den letzten Elektronen und dem positiven Kern variiert.
Außerdem kommt es bei ihnen von oben zu einer Zunahme des Atomgewichts (relative Atommasse) des Elements. Dieser Indikator ist der bestimmende Faktor bei der Identifizierung von Mustern von Eigenschaftsänderungen innerhalb der Hauptuntergruppen.
Da der Radius (der Abstand zwischen dem positiven Kern und den äußeren negativen Elektronen) in der Hauptuntergruppe zunimmt, nehmen die nichtmetallischen Eigenschaften (die Fähigkeit, Elektronen bei chemischen Umwandlungen aufzunehmen) ab. Die Änderung der metallischen Eigenschaften (Elektronenabgabe an andere Atome) wird zunehmen.
Anhand des Periodensystems können Sie die Eigenschaften verschiedener Vertreter derselben Hauptuntergruppe vergleichen. Als Mendeleev das Periodensystem schuf, gab es noch keine Informationen über den Aufbau der Materie. Überraschend ist die Tatsache, dass nach der Entstehung der Theorie der Atomstruktur, die an Pädagogischen Schulen und spezialisierten Chemieuniversitäten studiert wurde und derzeit Mendelejews Hypothese bestätigt und seine Annahmen über die Anordnung der Atome im Tisch nicht widerlegt wurde.
Elektronegativität eindie Hauptuntergruppen nimmt nach unten ab, d. h. je tiefer das Element in der Gruppe steht, desto geringer ist seine Fähigkeit, Atome zu binden.
Änderung der Eigenschaften von Atomen in Nebengruppen
Da Mendeleevs System periodisch ist, erfolgt die Änderung der Eigenschaften in solchen Untergruppen in umgekehrter Reihenfolge. Solche Untergruppen umfassen Elemente ab Periode 4 (Vertreter der d- und f-Familien). Nach unten nehmen in diesen Untergruppen die metallischen Eigenschaften ab, aber die Zahl der externen Elektronen ist bei allen Vertretern einer Untergruppe gleich.
Merkmale der Periodenstruktur in PS
Jede neue Periode, mit Ausnahme der ersten, in der Tabelle des russischen Chemikers beginnt mit einem aktiven Alkalimetall. Als nächstes kommen die amphoteren Metalle, die bei chemischen Umwandlungen duale Eigenschaften aufweisen. Dann gibt es mehrere Elemente mit nichtmetallischen Eigenschaften. Der Zeitraum endet mit einem Inertgas (nichtmetallisch, praktisch, zeigt keine chemische Aktivität).
Da das System periodisch ist, ändert sich die Aktivität periodenweise. Von links nach rechts nimmt die reduzierende Aktivität (metallische Eigenschaften) ab, die oxidierende Aktivität (nichtmetallische Eigenschaften) nimmt zu. Somit sind die hellsten Metalle in der Periode auf der linken Seite und Nichtmetalle auf der rechten Seite.
In großen Perioden, bestehend aus zwei Reihen (4-7), erscheint auch ein periodischer Charakter, aber aufgrund der Anwesenheit von Vertretern der d- oder f-Familie gibt es viel mehr metallische Elemente in der Reihe.
Namen der wichtigsten Untergruppen
Ein Teil der im Periodensystem vorhandenen Elementgruppen hat eigene Namen erh alten. Vertreter der ersten Gruppe A der Nebengruppe werden als Alkalimetalle bezeichnet. Diesen Namen verdanken Metalle ihrer Aktivität mit Wasser, wodurch Ätzalkalien entstehen.
Die zweite Untergruppe der Gruppe A gilt als Erdalkalimetalle. Bei der Wechselwirkung mit Wasser bilden solche Metalle Oxide, sie wurden früher Erden genannt. Von dieser Zeit an wurde den Vertretern dieser Untergruppe ein ähnlicher Name zugewiesen.
Nichtmetalle der Sauerstoff-Untergruppe nennt man Chalkogene, Vertreter der 7 A-Gruppe Halogene. 8 Eine Untergruppe wird wegen ihrer geringen chemischen Aktivität Inertgase genannt.
PS im Schulkurs
Für Schulkinder wird meist eine Variante des Periodensystems angeboten, in der neben Gruppen, Untergruppen, Perioden auch die Formeln höherflüchtiger Verbindungen und höherer Oxide angegeben sind. Ein solcher Trick ermöglicht es den Schülern, Fähigkeiten beim Zusammenstellen höherer Oxide zu entwickeln. Es reicht aus, das Zeichen des Vertreters der Untergruppe anstelle des Elements zu ersetzen, um das fertige höchste Oxid zu erh alten.
Wenn Sie sich das allgemeine Erscheinungsbild von flüchtigen Wasserstoffverbindungen genau ansehen, können Sie sehen, dass sie nur für Nichtmetalle charakteristisch sind. In den Gruppen 1-3 sind Striche, da Metalle typische Vertreter dieser Gruppen sind.
Außerdem gibt in einigen Schulbüchern für Chemie jedes Zeichen die Verteilung der Elektronen anEnergieniveaus. Diese Informationen existierten während der Zeit von Mendeleevs Arbeit nicht, ähnliche wissenschaftliche Fakten tauchten viel später auf.
Sie können auch die Formel der externen elektronischen Ebene sehen, anhand derer leicht zu erraten ist, zu welcher Familie dieses Element gehört. Solche Tipps sind bei Prüfungsterminen nicht akzeptabel, daher erh alten Absolventen der Klassen 9 und 11, die sich entscheiden, ihre chemischen Kenntnisse bei der OGE oder dem Einheitlichen Staatsexamen nachzuweisen, klassische Schwarz-Weiß-Versionen von Periodensystemen, die keine zusätzlichen Informationen enth alten die Struktur des Atoms, die Formeln höherer Oxide, die Zusammensetzung flüchtiger Wasserstoffverbindungen.
Eine solche Entscheidung ist ziemlich logisch und verständlich, denn für die Schulkinder, die sich entschieden haben, in die Fußstapfen von Mendeleev und Lomonosov zu treten, wird es nicht schwierig sein, die klassische Version des Systems zu verwenden, sie brauchen einfach keine Eingabeaufforderungen.
Es war das Periodengesetz und das System von D. I. Mendeleev, die die wichtigste Rolle bei der Weiterentwicklung der Atom- und Molekültheorie spielten. Nach der Erstellung des Systems begannen die Wissenschaftler, der Untersuchung der Zusammensetzung des Elements mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Die Tabelle half, einige Informationen über einfache Substanzen sowie über die Art und Eigenschaften der Elemente, die sie bilden, zu klären.
Mendeleev selbst ging davon aus, dass bald neue Elemente entdeckt würden, und lieferte die Position der Metalle im Periodensystem. Nach dem Erscheinen des letzteren begann eine neue Ära in der Chemie. Darüber hinaus wurde der Bildung vieler verwandter Wissenschaften, die sich auf die Struktur des Atoms beziehen, ein ernsthafter Start gegebenTransformationen von Elementen.
