Відкриття періодичного закону Менделєєва

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

РЕФЕРАТ

на тему:

«Відкриття періодичного закону Менделєєва»

Зміст

І. Вступ.

ІІ. Історія відкриття періодичного закону хімічних елементів.

2.1. Попередники Д.І. Менделєєва про систематизацію хімічних елементів;

2.2. Відкриття періодичного закону Д.І. Менделєєва;

2.3. Значення періодичного закону для розвитку для розвитку хімічної науки.

ІІІ. Висновок.

Література.

І. Вступ.

В історії розвитку науки відомо багато великих відкриттів. Але деякі з них можна співставити з тим, що зробив Менделєєв — найвидатніший хімік світу. Хоча із часу відкриття його закону пройшло багато років, ніхто не може сказати, коли буде до кінця зрозумілий весь зміст знаменитої «таблиці Менделєєва».

За словами самого Дмитра Івановича Менделєєва, відкриттю періодичного закону сприяло нагромадження «до кінця 60-х років таких нових відомостей про рідкісні елементи, які відкрили їхні різнобічні зв’язки між собою й іншими елементами». Можна перелічити й ряд інших даних, які доповнювали уявлення про подібність елементів і їхніх властивостей: вивчення ізоморфізму, введення поняття про валентності, розробка нових способів визначення атомних мас, обговорення гіпотези Праута й ін. Дійсно, уже в п’ятидесяті - шістдесяті роки з’явилося понад десяток спроб знайти систему елементів, що заслуговують на увагу.

Все частіше в деяких роботах з’являються думки про необхідність класифікації хімічних елементів. Так, у роботі А. Беренфельда вказується, що серйозне значення має вивчення рідкісних елементів: «…вони усе більше й більше заповнюють пробіли між відомими… тілами природи й допомагають скласти із цих тіл безперервний ряд, у якому всякий елемент мав би своє певне місце». Особливо цікава щодо цього дисертація Н. Алишевського (1865), що писав: «Останнім часом при величезному достатку матеріалів у хімії усе більше й більше пробивається прагнення систематизувати, групувати вироблені факти. Сучасні хіміки прийшли до висновку, що багато хімічних елементів, досить різні по своїх зовнішніх фізичних властивостях, у своїх хімічних функціях дуже подібні, навіть тотожні між собою». І ще: «Якщо… природні групи встановляться в неорганічній хімії для всіх, поки ще розрізнених, хімічно неподільних тіл, тоді вивчення реакцій їх полегшиться найвищою мірою, а разом з тим з’явиться можливість зробити ті виcновки, установити такі закони, які дотепер були долею тільки однієї органічної хімії».

Сам Н. Алишевський провів порівняння деяких властивостей на основі положення елементів у їхніх природних групах.

Але якщо рівень знань епохи об'єктивно визначив можливість наукового рішення проблеми, то від рівня знань ученого і його світогляду залежало перетворити цю можливість у дійсність. Це не випадково вдалося здійснити Менделєєву.

ІІ. Історія відкриття періодичного закону хімічних елементів.

2.1. Попередники Д.І. Менделєєва про систематизацію хімічних елементів.

Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону не було несподіваним і випадковим; воно виявилося закономірним завершенням певного етапу пізнання природи, якісним стрибком у розвитку людських знань про речовину та її перетворення.

Історія науки знає багато важливих винаходів, але вирішальне значення як для дальшого систематичного пізнання природи, так і для діалектико-матеріалістичного розуміння різних природних явищ мало відкриття закону збереження маси речовини, законів атомістики, періодичного закону, створення теорії будови атома. Кожне з цих великих відкриттів народжувалось у лоні попередньої до нього теорії та на її базі. Досить це показати на такому прикладі.

Відомо, що практичне відкриття перетворення форм матеріального руху так стародавнє, що від нього можна вести літочислення історії людства, а теоретичне вираження ідеї збереження речовини й перетворення руху сформульоване в наївно діалектичній формі ще в стародавній китайській і грецькій філософії. Проте тільки експериментально доведений М. В. Ломоносовим закон збереження маси речовини став фактичним науковим підтвердженням ідей матеріалістичної філософії про вічність матерії, про єдність матерії та руху.

У свою чергу закон збереження маси речовини був тією основою, на якій став можливим розвиток законів хімічної атомістики (вчення про будову речовини) і створення кінетичної теорії газів. Закони атомістики дали поштовх до глибокого розуміння хімічних перетворень, поєднуючи кількісну і якісну їх характеристику.

Наслідком застосування законів атомістики до вивчення хімічних процесів стало сформування теорії хімічної будови речовин О. М. Бутлерова в органічній хімії й відкриття періодичного закону хімічних елементів — у неорганічній.

Перший міжнародний конгрес хіміків (1860 р.) ствердив атомно-молекулярну теорію, яка відкрила широкі перспективи розвитку органічної та неорганічної хімії. В 60-х роках минулого століття з метою більш точного визначення атомної маси елементів виконується багато цікавих аналітичних і синтетичних досліджень, які сприяли дальшому розробленню методів хімічного аналізу.

Розвиток хімічного аналізу у свою чергу привів до відкриття нових хімічних елементів. Загальна кількість відомих хімічних елементів у цей час досягла 65.

Ще в перших десятиріччях XIX ст. у науці панувала думка про те, що хімічними елементами є такі речовини, які вже далі, при хімічному аналізі, не розкладаються. Хоч визначення елемента як останньої грані хімічної подільності сполук і давало можливість виділити менш складні тіла аналітичним шляхом, але воно мало значний недолік: елементи ставилися в залежність від уміння дослідників розкладати хімічні сполуки. Саме тому до числа елементів могли бути причислені сполуки, які дуже важко розкласти широко доступними методами. У зв’язку з цим істотною була постановка питання: як бути з гранями подільності речовин на елементи та складні тіла, скільки всього повинно бути елементів і яким законам вони підлягають.

Ці питання висувались з усією гостротою хіміками середини минулого століття й на них дав відповідь новий закон хімії - періодичний закон, який не тільки об'єднав усі відомі хімічні елементи в одну систему, але й розкрив саме поняття «хімічний елемент».

Значну роль у розумінні поняття «хімічний елемент» відіграла атомно-молекулярна теорія, яка порівнювала елемент з типом атомів, що характеризується певною масою (атомна маса,) і відповідними властивостями. Згідно з періодичним законом, крім атомної маси, характерною ознакою елемента є його положення в системі елементів і, отже, його відношення до інших елементів. Ця ж остання ознака визначення поняття «елемент» могла бути прийнята за основу лише тому, що періодичний закон давши основу суто наукової класифікації елементів.

З історії хімії відомо, що першу спробу класифікації елементів зробив великий французький вчений А. Лавуазьє, який ділив елементи за дуже примітивним принципом на метали й не метали. Далі цей поділ відстоював шведський вчений Я. Берцеліус, користуючись при цьому своїм правилом електро-хімічного дуалізму (що допускає лише сполучення елементів з різними електричними зарядами їх — позитивним і негативним). Ця перша класифікація елементів, що бере свій початок з кінця XVIII ст., при всій своїй обмеженості не позбавлена логічної основи. Справа в тому, що й пізніше й навіть тепер ми користуємось певним рядом ґрунтовних ознак, які характерні металам, для доповідного опису властивостей того або іншого елемента. Разом з тим вся багатогранність хімічних перетворень не може бути зведена до двох типів ознак — металічності й неметалічності. Саме тому вже в перших десятиріччях XIX ст. робляться спроби більш досконалої класифікації елементів.

В XIX ст. у зв’язку з розкриттям подібності у властивостях багатьох елементів дослідники починають шукати певний взаємозв'язок, якому повинні підкоритись всі елементи. Цікавою в цьому відношенні була спроба німецького вченого Й. В. Деберейнера, який звернув увагу на існування ряду потрійних аналогій серед хімічних елементів. Він проаналізував перехід від одиничних зв’язків до особливих, але не піднявся у своєму дослідженні до розкриття загального взаємозв'язку між елементами. В опублікованій в 1829 р. роботі Й. В. Деберейнер сформулював правило тріад, згідно якого наводиться кілька рядів подібних елементів; між трьома спорідненими елементами в кожному цьому ряді існує залежність, у якій атомна маса середнього елемента є середнім арифметичним атомної маси більш легкого й більш важкого елементів. Наприклад: елемент літій має атомну масу 6,94, а калій — 39,10. Обчислення атомної маси натрію слід проводити так: (6. 94 + 39. 10) / 2 = 23. 02 — атомна маса натрію.

Алі Деберейнер не зміг згрупувати всі елементи в тріади. Він виділив лише такі тріади: літій, натрій, калій; кальцій, стронцій, барій; фосфор, арсен, стибій; сірка, селенів, телур; хлор, бром, йод.

Відкрите ним часткове правило не говорило нічого про можливість наукового передбачення, а отже, й не змогло відповісти на ті питання, що висувала хімія середини XIX ст.

Ідея Деберейнера одержала розвиток у дослідженнях М.І. Петтенкофера, який звернув увагу на те, що хімічні еквіваленти подібних між собою елементів відрізняються частіше всього на числа, кратні 8. Таблиця Петтенкофера включала вже 18 елементів. Класифікаційний принцип Деберейнера — Петтенкофера був підтриманий працями Ж. Б. Дюма, який поділив всі відомі елементи на шість груп, що включали споріднені елементи: водень, фтор, хлор, бром; кисень, сірка, селеній; азот, фосфор, арсен; вуглець, силіцій; бор. Дюма відмічав, що атомна маса і хімічні властивості середніх елементів є немовби середнім арифметичним властивостей і атомної маси крайніх елементів.

Подібні спроби класифікації були також зроблені рядом інших вчених. В 1857 р. Є. Ленсен створив класифікацію елементів, у якій було об'єднано двадцять тріад одночасно. Окремі тріади в Ленсена були представлені поодинокими елементами, іноді двома.

Цікаву класифікацію, що давала вказівку на споріднення елементів за походженням, створив французький геолог Б. де Шанкуртуа. В 1862 р. він розташував всі елементи в порядку зростання їх атомної важеля по висхідній спіралі, обернутій на поверхні циліндра (під кутом 45° до основи), поділеній шістнадцятьма вертикальними лініями. Кожний наступний елемент займав місце в точці перетинань спіралі з вертикальною лінією. Завдяки цьому в багатьох випадках подібні елементи розміщувались вздовж по вертикалі.

В 1863 р. англійський хімік Дж. Ньюлендс помітив, що при послідовному розташуванні елементів у ряд відповідно до зростання їх атомних важелів (еквівалентів), кожний восьмий елемент повторює властивості першого. Він виділив сім таких груп (октав). Але й у цьому випадку елементи розташовувались не закономірно, а випадково, підганялись під емпіричне правило й досить часто схожі елементи не потрапляли в один ряд, і навпаки, відмінні за властивостями елементи знаходились один від іншого через сім на восьмому місці. Отже, і правило Ньюлендса не могло поширитись на всі елементи, оскільки в його основі лежала механістична ідея найпростішого й різкого розподілу елементів за групами.

Можна було б вказати й на спробу класифікації елементів, зроблену англійським ученим В. Одлінгом (1857 р.), який спочатку вважав за доцільне розбити всі відомі елементи на 13 груп (головним чином за тріадами), а пізніше (1864 р.) намагався побудувати систематику хімічних елементів за зміною атомної маси.

В 1864 р. німецький хімік Л. Мейєр опублікував схему, у якій елементи були розбиті на шість груп за ознакою однакової валентності. Він помітив, що в схожих елементів з однаковою валентністю атомна маса має однакову різницю.

Але класифікаційний принцип, в основу якого була покладена валентність, не міг привести до відкриття взаємозв'язку між всіма елементами, оскільки він не допускав змінного характеру валентності. У таблиці Л. Мейєра часто була відсутня аналогія у вертикальних стовпчиках елементів. Вона відображала в основному ті аналогії, на які вже вказував В. Одлінг (1857 р.), і значно уступала принципам, якими керувались Шан-куртуа й Ньюлендс.

В 1870 р. Л. Мейєр вдруге запропонував таблицю, де всі елементи було розподілено вже на 9 колонок; у пояснювальному тексті він навіть говорив про хімічну періодичність. Алі ця робота Л. Мейєра була виконана на рік пізніше повідомлення Менделєєва й носила на собі вплив останнього. Л. Мейєр вслід за Ж. Дюма й Д.І. Менделєєвим давши графічне зображення залежності атомних об'ємів елементів від величини атомної важеля, яку досить наочно ілюструвало існування періодичності властивостей елементів.

Таким чином, уже в 50 — 60-х роках минулого століття багато хіміків-дослідників звертаються до проблеми систематики елементів, роблять спроби знайти загальну залежність між елементами. Проте вони не зуміли повністю розкрити таку залежність і їм не вдалося знайти об'єктивний закон, що лежить в основі взаємозв'язку між хімічними елементами.

Кожний об'єктивний закон є найбільш загальною й високою в порівнянні з причиною й наслідком формою зв’язку, що характеризує суть явищ. Розкриваючи причинно-наслідкові відношення між суттю явищ, закон вказує на загальність їх у межах певних форм руху. Виступаючи як необхідний, суттєвий, внутрішній відносно стійкий зв’язок предметів і явищ у їх русі, всякий закон природи дає можливість відкривати нові факти, становить основу наукового передбачення.

Висновки по систематиці елементів, які зробили попередники Д. І. Менделєєва, не відповідали вимогам наукового розуміння закону. Дослідники, які, здавалось, могли відкрити періодичний закон, не зрозуміли його суті. Про це говорило перш за все ставлення одного з цих учених — Л. Мейєра до висновків, зроблених Д.І. Менделєєвим. Л. Мейєр віднісся до висновків з періодичного закону як до таких, що грунтуються на хитких принципах, а запропоновану Д.І. Менделєєвим зміну атомної маси деяких елементів він вважав передчасною. І хоча Л. Мейєр після відкриття Д.І. Менделєєвим періодичного закону теж говорив про періодичну залежність властивостей, проте суті закону він так і не зрозумів.

Попередники Д.І. Менделєєва в галузі класифікації елементів не змогли відкрити періодичного закону з двох причин: по-перше, всі вони зосереджували увагу на правилах класифікації, а не на законі, що повинний визначити природу цієї класифікації, і, по-друге, їх метод дослідження був метафізичний. Формальна логіка, застосована як основний метод пізнання, призводила до поділу елементів на відірвані одна від однієї групи, не давала можливості вченим побачити за подібністю відмінності, зблизити протилежні за своїми властивостями елементи.

Всі попередні спроби класифікації вдало охарактеризував Д.І. Менделєєв. Він указував на односторонність методів аналізу відношень між елементами й говорив про те, що попередні системи були штучні, бо їм не вистачало твердих об'єктивних принципів. У той же час Д.І. Менделєєв не раз підкреслював, що всі попередні класифікації малі велике значення, бо в них по зернах нагромаджувались необхідні хімічні знання про кількісні і якісні зміни властивостей елементів, про подібність елементів певних груп, які стали передумовою відкриття періодичного закону.

2.2. Відкриття періодичного закону Д.І. Менделєєва;

Дмитро Менделєєв (1834−1907) народився в Тобольську в родині директора гімназії й піклувальника народних училищ Тобольской губернії Івана Павловича Менделєєва й Марії Дмитрівни Менделєєвої. Виховувала його мати, оскільки батько майбутнього хіміка осліп незабаром після народження свого сина.

Восени 1841 року Митя вступив у Тобольскую гімназію. Він був прийнятий у перший клас з умовою, що залишиться там два роки, поки йому не здійсниться вісім років.

Нещастя переслідували родину Менделєєвих. Восени 1847 року помер батько, а через три місяці - сестра Аполлінарія. Навесні 1849 року Митя закінчив гімназію, і Марія Дмитрівна, розпродавши майно, разом з дітьми відправилася спочатку в Москву, а потім у Петербург. Їй хотілося, щоб молодший син вступив до університету.

Лише завдяки клопотанню матері 9 серпня 1850 року Дмитро був зарахований студентом Головного педагогічного інституту в Петербурзі на фізико-математичний факультет.

Перша наукова праця Менделєєва «Хімічний аналіз ортіту з Фінляндії» була опублікована в 1854 році, наступного року він закінчив інститут. У травні 1855 року Вчена рада присудила Менделєєву титул «Старший учитель» і нагородила золотою медаллю. Лікарі рекомендували йому змінити нездоровий петербурзький клімат і виїхати на південь.

В Одесі Менделєєва призначили викладачем математики, фізики й природничих наук у гімназію при Рішельєвському ліцеї. Багато часу він віддавав роботі над магістерською дисертацією, у якій розглядав проблему «питомих обсягів» з погляду унітарної теорії Жерара, повністю відкинувши дуалістичну теорію Берцеліуса. Ця робота показала дивну здатність Менделєєва до узагальнення і його широкі пізнання в хімії.

Восени Менделєєв блискуче захистив дисертацію, з успіхом прочитав і вступну лекцію «Будова силікатних сполук» і на початку 1857 року став приват-доцентом при Петербурзькому університеті.

В 1859 році він був відряджений за кордон. Два роки Менделєєв провів у Німеччині, де організував власну лабораторію. Наприкінці лютого 1861 року Менделєєв приїхав у Петербург. Знайти викладацьку роботу в середині навчального року було неможливо. І він вирішує написати підручник з органічної хімії. Підручник, що вийшов незабаром у світ, а також переклад «Хімічної технології» Вагнера принесли Менделєєву велику популярність. 1 січня 1864 року Менделєєва було призначено на посаду штатного доцента органічної хімії Петербурзького університету. Одночасно із цією посадою Менделєєв одержав місце професора в Петербурзькому технологічному інституті. Тепер турбот про матеріальне забезпечення родини стало менше, і Менделєєв приступив до роботи над докторською дисертацією. Захист дисертації відбувся 31 січня 1865 року. Через два місяці Менделєєв був призначений екстраординарним професором на кафедрі технічної хімії Петербурзького університету, а в грудні - ординарним професором. У той час виникла гостра необхідність створити новий підручник з неорганічної хімії, який би відображав сучасний рівень розвитку хімічної науки. Ця ідея захопила Менделєєва. Одночасно він почав збирати матеріал для другого випуску підручника, куди повинен був ввійти опис хімічних елементів.

Менделєєв ретельно вивчив опис властивостей елементів і їхніх сполук. Але в якому порядку їх проводити? Ніякої системи розташування елементів не існувало. Тоді вчений зробив картонні картки. На кожну картку він заносив назву елемента, його атомну вагу, формули з'єднань і основні властивості. Поступово кошик наповнювалася картками, що містили відомості про всі відомі до цього часу елементи. Проте, довгий час нічого не виходило. Говорять, що періодичну таблицю елементів учений побачив у сні, залишалося її лише записати й обґрунтувати.

Але, звичайно ж, відкриття було зроблено ним не випадково, тому що в його діяльності органічно поєднувалися теорія й практика, знання фізичної сторони явища, математична інтуїція й філософське осмислення. Крім того, Менделєєв умів критично ставитися до робіт своїх попередників і сучасників. Не перенасичуючи себе інформацією, він ніби пропускав отримані вже дані через призму ще не сформованої концепції й, подібно скульпторові, викидав все зайве.

Поступово Менделєєв зрозумів, що зі зміною атомної ваги змінюються й властивості елементів. Наближався до кінця лютий 1869 року. Через кілька днів рукопис статті, що містив таблицю елементів, був закінчений і зданий до друку.

1 березня 1869 року Д. І. Менделєєв відправив у друкарню листок, на якому був записаний його «Досвід системи елементів, заснованої на їхній атомній масі й хімічній подібності». Через два тижні він представив у Російське хімічне товариство статтю «Співвідношення властивостей з атомною масою елементів». Повідомлення про відкриття Менделєєва було зроблено редактором «Журналу Російського хімічного товариства» професором Н.А. Меншуткіним на засіданні товариства 6 березня 1869 року. Сам Менделєєв на засіданні не був присутній, тому що в цей час за завданням Вільного економічного товариства він обстежував сироварні Тверської і Новгородської губерній.

З того дня, коли за простими рядами символів хімічних елементів Менделєєв побачив прояв закону природи, інші проблеми відійшли на задній план. Він закинув роботу над підручником «Основи хімії», не займався й дослідженнями. Розподіл елементів таблиці здавалося йому недосконалим. На його думку, атомні маси у багатьох випадках були визначені неточно, і тому деякі елементи не потрапляли на місця, що відповідають їхнім властивостям. Взявши за основу періодичний закон, Менделєєв змінив атомні маси цих елементів і поставив їх в один ряд з подібними за властивостями елементами.

У статті, що вийшла німецькою мовою в «Анналах», видаваних Лібіхом, Менделєєв відвів велике місце розділу «Застосування періодичного Закону для визначення властивостей ще не відкритих елементів». Він пророкував і докладно описав властивості трьох невідомих ще науці елементів — ека-бору, ека-алюмінію й ека-кремнію.

Здавалося, для Менделєєва питання про періодичний закон було вичерпане. Але одного разу восени 1875 року, коли Менделєєв переглядав доповіді Паризької Академії наук, погляд його впав на повідомлення Лекока де Буабодрана про відкриття нового елемента, названого ним галієм. Однак французький дослідник вказав питому масу галію — 4,7, а за підрахунками Менделєєва в эка-алюмінію виходило 5,9. Менделєєв вирішив написати вченому, указавши, що, судячи із властивостей відкритого ним галію, це не що інше, як передбачений в 1869 році ека-алюміній.

Дійсно, більш точні визначення питомої маси галію дали значення 5,94. Відкриття галію викликало справжню сенсацію серед учених. Імена Менделєєва й Лекока де Буабодрана відразу стали відомі усьому світу. Вчені, натхненні першим успіхом, почали шукати інші, ще не відкриті елементи, які були передбачені Менделєєвим. У десятках лабораторій Європи закипіла робота, сотні вчених мріяли про незвичайні відкриття.

І успіхи не змусили себе довго чекати. В 1879 році професор Ларе Фредерік Нільсон, що працював в Упсальському університеті (Швеція), відкрив новий елемент, що повністю відповідає описаному Менделєєвим ека-бору. Він назвав його скандієм. Повторне доведення Менделєєва викликало дійсний тріумф. Незабаром стали надходити повідомлення про обрання Менделєєва почесним членом різних європейських університетів і академій.

Прекрасним підтвердженням менделєєвського закону стала й відкрита Рамзаєм група інертних газів, що дала можливість включити в систему «нульову» групу перехідну між лужними металами й металоїдами. Сам Менделєєв писав про «закріплювачів» закону: «Писавши в 1871 році статтю про додаток періодичного закону до визначення властивостей ще невідкритих елементів, я не думав, що доживу до виправдання цього наслідку періодичного закону, але дійсність відповіла інакше. Описані були мною три елементи: экабор, экаалюміній і экасиліцій, і не пройшло 20 років, як я мав уже величезну радість бачити всі три відкритими й отримавши ми свої імена від тих трьох країн, де знайдені рідкі мінерали, їх складові, і де зроблено їхнє відкриття: галію, скандію й германію. Л. де Буабодрана, Нільсона й Вінклера, що їх відкрили, я, зі свого боку, вважаю щирими зміцнювачами періодичного закону. Без них він не був би визнаний у такій мірі, як це трапилося нині. У такій же мірі я вважаю Рамзая утвердителем періодичного закону… «

2.3. Значення періодичного закону для розвитку хімічної науки.

Періодичний закон відіграв виключно важливу роль у розвитку хімічної науки. З ним пов’язаний цілий етан у розвитку хімії. Закон Менделєєва є одним із тих узагальнень в хімії, яке на великий період визначило розвиток науки й накреслило перспективи цього розвитку.

Перш за все періодичний закон дав можливість не тільки більш точно визначити місце для багатьох елементів, таких як уран, торій, індій, берилій, германій і т.д. у системі, але й встановити та виправити для них ряд властивостей і, в першу чергу, атомну масу і валентність. Наприклад, для елемента індію до Менделєєва був відомий лише еквівалент 38,253.

До відкриття періодичного закону хіміки визначали атомну масу елементів лише дослідним шляхом. З відкриттям періодичного закону стало ясно, що кожному елементові, який має певні властивості, у системі загального взаємозв'язку елементів відповідає лише одне й певне місце. Якщо атомна маса і валентність визначені невірно, то елемент буде припадати або на зайняте вже місце, або на таке, куди його неможливо помістити за його властивостями. Періодичний закон дозволив розміщати елементи за сукупністю їх властивостей, а це було вирішальним для визначення валентності. Та обставина, що різниця атомної маси сусідніх елементів послідовно, закономірно змінювалась, стала джерелом теоретичного виправлення атомної маси елементів. З іншого боку, вихідним пунктом при цьому були точно визначені місця елементів, їх валентність, а також дослідно знайдені для них еквіваленти.

Виключно велике значення періодичний закон мав для визначення загальних понять хімії, як, наприклад, «валентність» або «атомність», як її тоді називали, а також для визначення понять хімічний елемент «перекисні», «двоокисні» тощо.

Періодичний закон став тією основою, на якій не тільки одержало визначення саме поняття елемента, але стало можливим також розмежувати поняття елемента і простої речовини, які, як відомо, з часу Р. Бойля і А. Лавуазьє до 70-х років XIX ст. вважались тотожними. Виходячи з періодичного закону, Д.І. Менделєєв прийшов до цілком певного висновку, що поняттю простої речовини відповідає молекула (за винятком інертних газів), а елементові - атом, бо елементами повинні називатись «ті матеріальні складові частини простих тіл і складних тіл, які обумовлюють їх фізичне і хімічне відношення». Не менш важливе значення для науки мав і аналіз змісту «валентності» з точки зору періодичного закону. З 1853 р., коли Є. Франкланд увів поняття «атомності», її майже завжди визначали числом атомів водню або хлору, які здатні з'єднуватись з атомом даного елемента. Звідси бере початок уявлення про абсолютну постійність валентності, яку підтримували ряд авторів. За киснемо валентність не прийнято визначати було аж до 70-х років. Хіміки вважали, що кисень, як двохвалентний елемент, здатний з'єднуватись з іншими елементами в самих різноманітних відношеннях, входячи за допомогою двох одиниць своєї валентності між двома іншими атомами.

Періодичний закон, розкривши діалектику взаємозв'язку й взаємозалежності між атомами елементів у природі, ліквідував у хімії безподільну владу випадковості, перетворив хімію в справжню науку. Періодичний закон, став могутнім факелом наукового пізнання, який осяяв шляхи передбачення ще невідомих елементів.

Експериментальне підтвердження об'єктивного характеру періодичного закону Д.І. Менделєєва було велетенським кроком уперед щодо пізнання речовини. На протязі всієї історії розвитку хімії й фізики ще не було такого випадку, коли наукова теорія давала можливість повніше й глибше передбачити властивості речовини, ніж це здійснюється експериментальним способом. Винайдення в природі елементів, передбачених теорією, нанесло сильний удар по емпіризму в хімії, похитнувши позиції його прибічників, які ігнорували значення наукової теорії, сліпо йшли за фактами, боялися піднестись до сміливих наукових узагальнень. Відкриття елементів, що так геніально були передбачені на базі періодичного закону, сприяло дальшому розвитку цього закону, глибокому вдосконаленню системи елементів.

Важливо звернути увагу й на другу сторону справи. Д.І. Менделєєв не тільки передбачив існування елементів галію, скандію, германію, але й вказав на ті методи, за допомогою яких вони будуть відкриті в природі. Це вже було не просто передбачення існування невідомого ще науці об'єкта, але й пряме передбачення того, як цей об'єкт найбільш ймовірно вступатиме у взаємодію з людською свідомістю, якою стороною він себе виявить. Цей чудовий факт наукового передбачення виявився найсильнішим підтвердженням положення діалектичного матеріалізму про те, що у світі немає й бути не може недоступних пізнанню «мов у собі», що кожна таємниця природи повинна відступати перед могутньою силою людського знання.

У 80-х роках XIX ст. періодичний закон, став могутньою зброєю пізнання, але від цього його розвиток не припиняється. Важливим етапом розвитку періодичного закону було вивчення рідкоземельних елементів, які не відразу знайшли своє місце в періодичній системі.

В 70-х і особливо в 80-х роках було відкрито ряд досить подібних між собою рідкоземельних елементів, таких, як ітербій, самарій, неодим, тулій, гадоліній і т.д. Труднощі, пов’язані з розміщенням цих елементів по певних місцях періодичної системи, змусили деяких хіміків висловити свої сумніви відносно правильності самого періодичного закону. Алі від цього переконання Д.І. Менделєєва в тому, що дальші успіхи не зруйнують періодичний закон, а ще більше ствердять його, ні скільки не похитнулось.

У вивченні рідкоземельних металів і в розміщенні їх у періодичній системі велике значення мали дослідження видатного чеського хіміка Б. Ф. Браунера. Він помітив, що елементи лантан, церій, празеодим, неодим тощо мають дуже багато подібного між собою. У більшості випадків всі ці елементи при утворенні кисневих сполук проявляють валентність 3. Хоч Браунер і не зовсім був впевнений в тому, де повинні бути рідкоземельні елементи розміщені в періодичній системі, але він доводив, що їх треба об'єднати в одну групу. Він вперше довів на дослідах, що церій у вищому оксиді чотиривалентний, а також ствердив, що Менделєєв правильно визначив атомну масу церію.

В 1901 р. Браунер запропонував впровадити особливу додаткову «інтерперіодичну» групу, розташовану зразу за лантаном, і в неї включити всі рідкісноземельні елементи. Далі вивчення лантаноїдів і відкриття нових елементів цієї сім'ї велося безпосередньо на базі періодичного закону.

У кінні XIX ст. періодична система витримала дуже серйозну перевірку. В 1892 р. англійський фізик Релей і хімік В. Рамзай повідомили про те, що ними відкритий новий елемент, який вони назвали аргоном (лінивий); атоми цього газу не вступали ні в які хімічні реакції. Через два роки Рамзай і його учень Траверсі, нагріваючи мінерал клевеїт у сірчаній кислоті, одержали ще один елемент, який був теж інертним газом. Цей елемент назвали гелієм, тому що в його спектрі була характерна жовта лінія, яку ще раніше помічено при дослідженні хромосфери Сонця. Цим новим елементам потрібно було знайти певне місце в періодичній системі. Хоч було зрозуміло, що гелій (Не=4) повинен знайти своє місце між воднем (Н=1) і літієм (Ьі=7), розмістити його було не так просто. Складність цього питання полягала в тому, що в періодичну систему, де кожній групі елементів відповідає певна валентність, треба було включити елемент нульової валентності. Розв’язуючи це питання, Рамзай допустив існування особливої нульової групи, яка повинна стояти посередником між галогенами й лужними металами. При такому розміщенні гелій завершував перший період, а аргон — третій період. А коли так, то повинні бути інертні гази, якими закінчуються 2-й, 3-й, 4-й, 5-й, 6-й періоди. І. Рамзай висловив передбачення ще не відкритого елемента, який повинен зайняти своє місце в нульовій групі між гелієм і аргоном.

Велике значення періодичного закону полягає в тому, що він відображає взаємозв'язок всіх атомів у природі. Вже в найпершому формулюванні цього закону Д. І. Менделєєв вказує на взаємну обумовленість маси атомів та їх хімічної індивідуальності. При глибокому аналізі періодичного закону можна було зрозуміти, що кожний з типів атомів є вузловим пунктом у розвитку речовини, що між атомами незаперечно існують генетичні відношення.

Періодичний закон мав значний вплив на розвиток хімічної атомістики. Він став вихідним пунктом багатьох гіпотез про будову атомів. Під впливом висновків, які виникали із цього закону, вже сам його автор зробив припущення, що «…атоми простих тіл є складні істоти, які утворились шляхом складання деяких ще менших частин (ультиматів), що те, що ми називаємо неподільним (атом) — неподільне лише звичайними хімічними силами, як частки молекули неподільні у звичайних умовах фізичними силами.

Періодичний закон ставши тією базою, на якій було створено такі вчення, як теорія будови атома, теорія ядра атома, вчення про ізотопи тощо.

ІІІ. Висновок.

Сьогодні ясно, що в менделєєвському відкритті злилися воєдино три лінії розвитку хімії: пошуки систематики різних об'єктів хімії (від атомів до кристалів) у їхньому взаємозв'язку — поняття «хімічний елемент» їх об'єднало; вивчення індивідуальності елементів, особливо тих, що рідко застосовувались, що дозволило розкрити поняття елемент-аналогії; вивчення взаємозв'язку властивостей зі складом і будовою сполук, що привело до формування цілісного навчання про періодичність.

Вклад у вчення про періодичний закон і пов’язані з ним фізико-хімічні і геохімічні вчення внесли у ХХ ст. вчені Росії, Англії, Франції, США, Польщі, Данії, Швеції та ін. Міжнародний характер періодичного закону Д.І. Менделєєва відображений у тому факті, назви знайдених елементів дали в честь окремих країн або регіонів: європій — на честь всієї Європи, полоній — Польщі, скандій — Скандинавії, реній — рейнська область в Німеччині та ін.

У зв’язку з цим особливий сенс має назва 101-го елементу «менделєвій». Той факт, що ім'я російського вченого дали цьому елементу, який відкрили американські вчені, символізує собою виключно високу роль Менделєєва в розвитку світової науки.

Використана література

1. Агафошин Н. П. Периодический закон и периодическая система єлементов Д. И. Менделеева. Пособие для учащихся. — М., «Просвещение».

2. Голуб А. М., Петрусенко А. М. Періодичний закон Д.І. Менделєєва — фундаментальний закон природи. — К., 1960.

3. Макареня А. А., Рысев Ю. В. «Д.И. Менделеев». — М., Просвещение, 1988.

4. Менделеев Д. И. Периодический закон. — М., 1958.

5. Е. Г. Раков Менделев — невоспетый герой?! // Химия, 2000 № 12.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой