2.3 Периодический закон
В 1869 году Менделеев, расположив известные в то время химические элементы в определенном порядке (в общем соответственно возрастанию атомного веса), обнаружил периодичность химических и некоторых физических свойств простых тел и соединений элементов. Ученый пришел к периодической системе химических элементов. Он составил таблицу элементов, написав их названия одно за другим в порядке возрастания атомного веса и расположив элементы со сходными химическими свойствами один под другим. При этом в столбцах таблицы – группах – оказались элементы со сходными свойствами.
Теперь эта таблица известна всему миру. Ее изучают во всех школах. Ее подробно излагают во всех учебниках химии.
Открытие Менделеева – важная веха в истории представлений о природе.
В 19 веке химия получила множество достоверных знаний о составе различных молекул. Но внутрь атома наука еще не проникла. Объяснить различия атомов и, следовательно, различия между химическими элементами структурой атомов, числом и расположением входящих в них частиц можно было после того, как ряд крупных открытий, прежде всего открытие периодической системы, продемонстрировали известный порядок в свойствах атомов. Теперь каждое предположение о внутренней структуре атома должно было объяснить, почему при возрастании атомного веса периодически повторяются свойства элементов. Наука получила прочную опору и вместе с тем мощный стимул для дальнейшего движения.
У Менделеева были предшественники, заметившие повторение свойств элементов. Но никто из них не создал единой системы, объясняющей всю совокупность химических явлений.
Такую систему создал Менделеев. Он рассказывал, как в течение долгого времени происходили поиски, приведшие к открытию.
На картонных карточках Менделеев писал названия элементов, атомные веса и отмечал формулы важнейших соединений. Особенное внимание он обращал при этом на валентность, то есть на способность атома данного элемента соединяться с определенным числом атомов другого элемента. Менделеев раскладывал эти карточки в разных сочетаниях, руководствуясь мыслью о связи между элементами, о сходстве свойств различных элементов. Он искал связь не только между элементами, сравнительно близкими друг к другу по химическим свойствам, но и между элементами несходными. Он находил такую связь, несходные элементы оказывались близкими по атомному весу, а, в свою очередь, элементы со сходными свойствами отстояли друг от друга сравнительно далеко по атомному весу, причем расстояние между сходными элементами повторялось.
Обнаружив периодическое повторение химических свойств в ряду элементов, расположенных по возрастающему атомному весу, обнаружив, что между сходными элементами стоит одно и то же число других элементов, Менделеев составил таблицу элементов, написав названия сходных элементов одно под другим. В каждой клетке таблицы мы видим символ элемента (первые буквы латинского названия), порядковый номер и число, обозначающее атомный вес (округленно). Из клеток составляются вертикальные столбцы (группы элементов) и горизонтальные строки (периоды).[4]
Созданная Менделеевым в 1869-1871 гг. периодическая система является естественной классификацией элементов, математическим отражением периодического закона, открытого им и сформулированного им так: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от атомных весов элементов».
Достижения современной науки дали возможность раскрыть физическую сущность периодического закона: периодичность в изменении свойств химических элементов обусловлена периодическим изменением характера заполнения электронами внешнего электронного слоя (сходные электронные конфигурации атомов периодически повторяются) по мере возрастания числа электронов, определяемого зарядом ядра. Заряд ядра равен порядковому номеру элемента в периодической системе.
Современная формулировка периодического закона такова: «Свойства элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов».
Периодическая таблица – графическое изображение закона на двухмерной плоскости.
Структура таблицы, разработанная Менделеевым, во многом сходна с современной. принцип построения – подразделение на периоды (1 – 7, седьмой незаконченный) и группы (I – VIII). Период – последовательный ряд элементов, атомы которых отличаются числом электронов в наружном электронном слое и у которых происходит заполнение одинакового числа электронных слоев. В каждом периоде начинает заполняться новый электронный слой. Номер периода указывает на число электронных слоев. Номер группы, как правило, указывает на высшую степень окисления по кислороду.[8] Менделеев был настолько уверен в объективности открытого им закона, что счел возможным исправить на основании этого закона атомные веса, приписывавшиеся в то время некоторым элементам. Правильная периодичность наблюдалась только в том случае, когда после некоторых элементов оставалась свободная клетка. Менделеев предсказал даже свойства элементов, которым он заранее предоставил свободные места в своей таблице.[4]
Предсказания Менделеева о существовании новых элементов блестяще оправдывались, и периодическая система обогащалась с каждым новым открытием. Периодический закон явился основой развития науки о строении вещества.
2.4 «Основы химии»
Важным своим достижением Менделеев считал создание «Основ химии» - учебника-монографии, равного которому, пожалуй, нет в истории химической литературы.
«Основы химии» явились первым в мире опытом систематизации химических знаний с помощью периодического закона. Первое издание этого капитального труда вышло в свет в 1869-1871 гг.
Менделеев писал: «Основы» - любимое мое дитя, в них образ мой, мой опыт педагога, мои задушевные научные мысли».
На протяжении многих лет автор не прекращал работы над «Основами химии», непрерывно совершенствуя и расширяя свой труд от издания к изданию. Учебник неоднократно переводился на иностранные языки и пользуется заслуженной популярностью далеко за пределами России. На этом руководстве воспитывалось не одно поколение русских и иностранных химиков.[2] Как никакой другой учебник, «Основы химии» формируют у читателя тот строй восприятия природных явлений, который называют «химическим мышлением».
В этой книге обширен не только фактический и теоретический материал, но и много внимания уделяется идеям философии и методологии науки. В нашей стране изучение химии осуществляется в соответствии с теми методическими приемами, которые заложил Менделеев. Современные учебники опираются на новые теоретические положения, но менделеевские традиции в преподавании химии актуальны и в наше время.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На склоне лет великий ученый писал: «По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели затереть, особенно немцы. Тут мне везло счастье, особенно с предсказанием свойств галлия и германия. Тут, как и во многом другом научном, более всего узнал я английские симпатии, хотя я не англофил, сколько себя понимаю. Вот об упругости при малых давлениях еще поныне, хотя прошло 30 лет, говорят мало. Но тут я надеюсь на будущее. Поймут же, что найденное мной и обще, и важно для понимания всей природы и бесконечно малого… С растворами, по-видимому, разбираться начинают… Тут у меня мало фактического, но твердое начало вложено ясно, и тут я более всего надеюсь на американцев, которые начинают много хорошего производить в химии. Они вспомнят меня в свое время, тем более что очевидно, что они изучают химию под углом зрения «Основ химии», для них издают новые издания английского перевода.
Эти «Основы» - любимое дитя мое. В них – мой образ, мой опыт педагога и мои задушевные научные мысли…
Как педагог я клал в дело и возбуждение, и душу, а о том, что не бесследно, свидетельствовало множество свободных, независимых и зрелых людей. Ко мне в аудиторию ломились не ради красных слов, а ради мыслей.»[5]
Менделеев открыл научные законы, применение и развитие которых расширило знания людей о невидимом мире мельчайших частиц вещества и вместе с тем позволило поставить на службу человеку чрезвычайно мощные источники энергии, таившейся внутри этих частиц.
Имя Менделеева бессмертно прежде всего потому, что он открыл периодический закон, показав, что химические свойства элементов периодически изменяются в ряду элементов, расположенных в порядке возрастания атомного веса.
Этим гениальным обобщением химических и физических знаний Менделеев во многом способствовал развитию современной физики и химии и прежде всего учения об атомах, атомных ядрах и элементарных частицах. Атомная физика, выросшая в значительной степени на основе периодического закона, развиваясь дальше, привела к освобождению энергии атомных ядер, а затем и к практическому использованию атомной энергии.
Периодический закон Менделеева двинул вперед химию и химическую технологию, он раскрыл новые возможности поисков и использования полезных ископаемых и оказал мощное воздействие на многие области современной науки и техники.[4]
Список использованной литературы
1. Летопись жизни и деятельности Д.И. Менделеева / Р.Б. Добротин, Н.Г. Карпило, Л.С. Керова, Д.Н. Трифонов. – Ленинград: Наука, 1984. - 540 с.
2. Писаржевский,О.Н. Дмитрий Иванович Менделеев. Его жизнь и деятельность. – М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1953. – 94 с.
3. Макареня А.А. Д.И. Менделеев: Пособие для учащихся / А.А. Макареня, Ю.В. Рысев. – М.: Просвещение, 1977. – 135 с.
4. Кузнецов, Б.Г. Дмитрий Иванович Менделеев. – М.: Военное издательство министерства обороны Союза ССР, 1957. – 69 с.
5. Макареня, А.А. Д.И. Менделеев и физико-химические науки: Опыт научной биографии Д.И. Менделеева. – М.: Энергоиздат, 1982. – 256 с.
6. Рудзитис Г.Е. Химия: Неорганическая химия: Учебник для 8 класса средней школы / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, 1989. – 159 с.
7. Прохоров, А.М. Советский энциклопедический словарь / А.М. Прохоров, А.А. Гусев, И.Л. Кнунянц, М.И. Кузнецов, И.Г.Панов, П.Н. Федосеев, М.Б. Храпченко. – М.: «Советская энциклопедия», 1986. – С.789.
8. Кошель, П. Большая школьная энциклопедия. Том 2. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2000. – С.292.
Размещено на http://www.
0 комментариев