Периодический закон и его роль в науке о металлах

Периодический закон и его роль в науке о металлах

                       Главные аспекты статьи:

1.  Химические антиподы: металлы и неметаллы и их положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

2.  Из истории учения о металлах.

3.  Что предшествовало открытию периодического закона и системы  химических элементов Д.И.  Менделеева.

4.  Значение периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

     В постоянно растущем мире химических элементов неизменно остаётся два полюса, две противоположности. В таблице периодической системы Д.И. Менделеева сопоставлены химические антиподы: металлы и неметаллы. В правом верхнем углу находятся неметаллы , возглавляемые фтором, а в левом нижнем виден символ самого металлического[а1]  из металлов – франция. Ближе к середине таблицы располагаются элементы, в свойствах которых противоположности уменьшаются. Не так легко определить, где металл, а где неметалл, в этом определении помогает диагональ, проведённая от бора к астату. Известно, что периодический закон позволяет разобраться в лабиринте из более чем сотни элементов, даже если некоторые из них известны только в виде нескольких десятков атомов.

     История цивилизации насчитывает примерно шесть тысячелетий, периодический закон был открыт на самом отрезке пути, по которому прошло развитие человеческого общества.

     Не сразу сложилось понятие «металл». Сейчас слово «металл» ассоциируется в нашем представлении с чем-то твёрдым, звенящим, блестящим; к этим качествам нужно добавить способность проводить теплоту и электричество, а также способности металлов вступать в реакции с другими веществами.

     Сначала металлов было известно немного – всего семь. Три из них стали известны человеку сразу, потому что встречались в виде самородков: тяжёлая, массивная медь, блестящее, немеркнущее золото и серебро. Четыре других – железо, ртуть, свинец и олово – добыты из руд, после того как люди научились использовать огонь для их переработки. Главное из них – железо, его можно встретить в самородном состоянии только в осколках метеоритов.

    Со временем число металлов росло. К 25 столетию их было известно 24, а ко времени открытия периодического закона 48 из 63 известных. И поныне большинство известных элементов относится к металлам.

   Французский учёный А. Лавуазье в своей книге «Элементарный курс химии» (1789г.) предлагает первую классификацию простых тел, группируя их в четыре класса. Металлы учёный описывает так: «Простые вещества металлические, окисляющиеся и дающие кислоты: сурьма, серебро, мышьяк, висмут, кобальт, медь, олово, железо, марганец,, ртуть, молибден, никель, золото, платина, свинец, вольфрам, цинк». Позже И. Деберейнер отметил несколько групп по три элемента, средний элемент в каждой тройке имел атомную массу, величина которой являлась средней арифметической из атомных масс двух других. В 1817г. Была подобрана триада: кальций, стронций, барий, а в 1820г. – литий, натрий, калий. К 1829г. Определилось ещё две триады: сера, селен, теллур и хлор, бром, йод. Так как правило триад было установлено для небольшой части известных элементов, то подход к классификации элементов  по атомной массе был неуместен, кроме того Дебенейнер и его единомышленники не выявили связь между триадами. Исследования Дебенейнера способствовали поискам других групп элементов со сходными свойствами. К 1850г. было открыто половина известных элементов. Исследователи изучали их физические и химические свойства и их соединения. Привлекают внимание труды профессора Парижской высшей горной школы Александра-Эмиля Беше де Шанкуртуа и английского исследователя Дж. Ньюлендса. Первый из них в 1862 г.  в своём сочинении «Земная спираль» расположил элементы в порядке увеличения атомной массы по спирали и показал, что аналогичные элементы располагаются по одну и ту же сторону цилиндра, который накладывается спираль. Второй опубликовал и назвал эту закономерность правилом октав (как музыкальных), но недостаток был в том, что «октавы» со сходными по свойствам элементов не распространялись дальше кальция, к тому же  Ньюлендс классифицировал только известные элементы, а свободных мест для неоткрытых элементов не было. В 1866году Дж. Ньюлендс обнаружил сходство между каждым восьмым элементом в своей опубликованной таблице. В 1869г. наиболее удачные предположения по периодической классификации элементов были выполнены в России Дмитрием Ивановичем Менделеевым, а в Германии Лотарем Мейером. Оба химика взяли за основу атомную массу и зависящую от неё природу химических свойств. Бывает такое в науке когда несколько исследователей вплотную подходят к открытию, однако честь и слава достаётся тому, кто точнее охарактеризует явление. Проницательный немецкий учёный Л. Мейер признавал приоритет в открытии периодического закона Д.И. Менделеева.  

      Историки выяснили, что у классификации Д.И. Менделеева были преимущества, хотя оба исследователя подтвердили периодичность физических и химических свойств элементов, зависящей от атомной массы и оставили в своих таблицах пустые места для неоткрытых элементов. Но Д.И. Менделеев не только предложил определение периодического закона, но и подчеркнул в нём периодическую зависимость от атомного веса:

«Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости… от их атомного веса». Самым важным был принцип аналогии атомов, т.е. сходства элементов в пределах ряда и группы. Атомная масса приблизительно равна среднему арифметическому из четырёх его соседей. Это не только позволило уточнить массы атомов, но и предсказать свойства ещё не открытых. При размещении элементов в системе Д.И Менделеев учёл не только атомную массу, но и периодичность химических свойств. Д. И. Менделеев по положению элемента в периодической системе мог предсказать его свойства. В 1897г. он предсказал свойства актиния, хотя этот металл был получен только в 1955г. Уменьшение металлических свойств по периодам и совпадение по группам помогали определить металлические или неметаллические свойства характерны для того элемента, который ещё не открыт. Сходство свойств элементов, стоящих поблизости в периодической системе вселяла уверенность в том. Что он может быть найден там, где встречаются его соседи по таблице. Минералы и руды, содержащие сходные по свойствам

элементы могли содержать новые элементы. Впоследствии стали появляться сообщения об открытии ранее неизвестных элементов.

                              Литература

 1. Г.Е. Рудзитис Ф. Г. Фельдман ХИМИЯ

     Неорганическая химия

     Учебник для 8 класса

  Общеобразовательных учреждений М., «Просвещение»2010

А.А. Макареня Ю.В. Рысев Д.И. МЕНДЕЛЕЕВ

Книга для учащихся 8-9 классов средней школы.М.,»Просвещение» 1988

2. А. П. Сычёв Г.Н. Фадеев ХИМИЯ МЕТАЛЛОВ М.,«Просвещение» 1974

---

 [а1]