Когда периодическая система была открыта – «Периодическая система элементов Д. И. Менделеева, история её открытия и экспериментальное подтверждение» (стр. 1 из 12)

Когда была открыта периодическая система Менделеева?

Открытие периодического закона русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым стало вершиной развития химии в 19 веке. Совокупность знаний о свойствах 63 известных на тот момент элементов была приведена в стройную систему. Создание атомно-молекулярной теории в 18-19 вв. сопровождалось активным ростом числа известных элементов. Только за первое десятилетие 19 века было открыто 14 новых атомов. Английский химик Гемфри Дэви стал рекордсменом среди «первооткрывателей»: за один год он при помощи электролиза получил 6 простых веществ (Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba). К 1830 году стало известно 55 химических элементов.
Существование большого числа элементов требовало их упорядочивания и систематизации.

История открытия периодического закона

Попытки классифицировать химические элементы предпринимались и до Менделеева. Из них наиболее значимыми оказались три работы: французского химика Бегуйе де Шанкуртуа, английского химика Джона Ньюлендса и немецкого ученого Юлиуса Лотар Мейера.В работах этих ученых много общего. Все они обнаружили периодичность изменения свойств элементов в зависимости от их атомного веса, однако не смогли создать единую систему, поскольку многие элементы в их закономерностях не находили своего места. Каких-либо серьезных выводов из своих наблюдений ученым сделать также не удалось.
Первый Международный химический конгресс 1860 года в Карлсруэ сыграл ключевую роль для выявления периодичности.
Всеобщий закон, раскрывающий суть соотношений между атомными массами элементов, был открыт Д.И. Менделеевым в 1869 году. В этом законе утверждалось, что элементы проявляют периодичность свойств, если расположить их по величине атомного веса, и должно ожидать открытия еще многих элементов, сходных по свойствам с уже известными веществами, но имеющих больший атомный вес.

Таблица Менделеева и ее первые опубликованные варианты

Черновой вариант периодической таблицы появился 17 февраля (1 марта по новому стилю) 1869 года, а 1 марта был опубликован типографский вариант в заметке «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». 6 марта профессор Меншуткин сделал официальное сообщение об этом открытии на заседании Русского химического общества.
В 1871 году Д.И. Менделеев издал учебник «Основы химии». Периодическая система была приведена в нем почти в современном виде, с периодами и группами.
Руководствуясь открытой периодичностью, Менделеев предсказал существование новых элементов и даже описал их свойства. Так, им были подробно описаны свойства неизвестных тогда элементов, обозначенных ученым как «экабор», «экаалюминий» и «экасилиций». Позже эти вещества были экспериментально получены другими химиками (П. Лекок де Буабодраном, Л. Нильсоном и К. Винклером), и открытый Менделеевым периодический закон получил всеобщее признание.Объяснить периодический закон и обосновать структуру периодической системы в рамках науки 19 века было невозможно. Позже это удалось сделать с помощью квантовой теории. А свойства элементов, равно как и свойства и формы их соединений, зависят не столько от атомного веса, сколько, если быть точнее, от величины заряда ядра атома, то есть от порядкового номера элемента в современной менделеевской таблице.

completerepair.ru

«Периодическая система элементов Д. И. Менделеева, история её открытия и экспериментальное подтверждение» (стр. 1 из 12)

Ковылкинская средняя общеобразовательная школа №1

РЕФЕРАТ

ПО ХИМИИ

НА ТЕМУ:

«Периодическая система элементов

Д. И. Менделеева, история её

открытия и экспериментальное

подтверждение»

Выполнил: Миганов Сергей

ученик 10 А класса

победитель районных олимпиад по

химии и экологии в 2005-06 уч. г.

(I место), участник Республиканской олимпиады по химии

Проверила: Волкова Т. Н.

2006 год

Содержание.

РЕФЕРАТ... 1

Введение. 4

Глава I. Личная жизнь и деятельность Д. И. Менделеева. 5

1. Семья Соколовых. Как в ней появилась фамилия Менделеев. 5

2. Отношения Менделеевых с декабристами. 6

3. Учёба будущего учёного. 6

4. Характер Д. И. Менделеева. Его самобытность. 7

5. Педагогическая деятельность Д. И. Менделеева. 8

6. «Основы химии Д. Менделеева». 9

7. Химический съезд в г. Карлсруэ и его воздействие на мысли учёного. 10

Глава II. Как был открыт Великий закон. 10

§ 1. Что было накануне открытия?. 10

§ 2. Попытки учёных классифицировать известные элементы. 11

1. Триады Дёберейнера. 11

2. Классификация элементов Гесса. 12

3. «Теллуровый винт» де Шанкуртуа. 13

4. График Мейера. 13

5. «Закон октав» Ньюландса. 14

§ 3. Творческий процесс работы Д. И. Менделеева над составлением периодической таблицы. 15

Глава 3. Трудный путь периодического закона. 21

§ 1. Пробелы и предсказания Д. И. Менделеева. 21

§ 2. Теория строения атома. 27

1. Незнание причин периодичности. 27

2. Планетарная модель атома. 28

3. Модель атома Бора. 29

4. Четыре буквы атомного алфавита. 33

5. Архитектура периодической системы. 35

6. Атом квантовомеханический. 36

§ 3. Искусственные элементы. 37

1. Синтез элементов. 37

2. Искусственные элементы в пределах периодической системы. 38

3. Трансурановые элементы. 41

Заключение. Значение периодического закона. 47

Используемая литература. 50

Рис. 1. Рамка с фотографиями химиков Л. Нильсона, Л. де Буабодрана, Б. Браунера и К. Винклера.

Введение.

Пожалуй, химия как ни одна другая наука приобрела за последние столетия вес и значимость. Этому в немалой степени способствовал химик Д. И. Менделеев. Использование на практике результатов проведённых им исследований глубоко затронуло жизнь людей. С этим связан в наши дни интерес к истории химии, а также к жизни и творчеству великого химика.

Сегодня мы вправе утверждать, что создание основ современной неорганической химии принадлежат русским учёным, в первую очередь наиболее гениальному корифею науки и великому патриоту своей Родины Д. И. Менделееву. Он выступает на арену научной общественной деятельности в период промышленного подъёма, с одной стороны, и освободительного движения в России, с другой.

Развитие капиталистического хозяйства в России требовало значительного роста научно-технических кадров, а также привлекало внимание работников науки к разрешению народно-хозяйственных задач. Именно в это время Д, И, Менделеев разрабатывает план освоения нефти.

Подводя итоги своей научной деятельности, он в одном из писем указывал, что «первая моя служба – Родине, вторая – просвещению, третья – промышленности», а ведя борьбу за приоритет открытого им периодического закона, говорил, что он защищает честь этого закона «не ради себя, а ради русского имени».

Д. И. Менделеев принадлежал к поколению деятелей передовой русской науки и культуры второй половины Х1Х века, к поколению, которое выросло под идейным влиянием русских революционных демократов. Это был период борьбы активных передовых людей общества за развитие национальной науки.

Глава I. Личная жизнь и деятельность Д. И. Менделеева.

1. Семья Соколовых. Как в ней появилась фамилия Менделеев.

Дмитрий Иванович Менделеев (27.01 [8.02] 1834 - 20.01 [2.02] 1907) - великий русский ученый; открыл периодический закон химических элементов, являющийся естественно-научной основой современного учения о веществе.

Рис. 2. Отец Д. И. М6енделеева – Иван Павлович.

Его отец Иван Павлович был директором гимназии. Дед Менделеева Дмитрия Ивановича Менделеева, Павел Максимович Соколов, в конце ХVШ - начале Х1Х в. был священником в Тверской губернии. Здесь у Павла Максимовича и его жены Степаниды Евдокимовны родились дети: Наталья, Татьяна, Прасковья, Тимофей, Василий, Александр, Иван. Приход был бедным, и родители, стремясь дать сыновьям образование, определили их в Тверскую духовную семинарию, где дети священников могли учиться бесплатно. В семинарии существовал обычай – присваивать ученикам новые фамилии. Младшего Ивана, будущего отца Д.И. Менделеева, нарекли Менделеевым в честь тверского помещика, который принимал участие в семье Соколовых, а также помогал Ивану в учебе.

Рис. 3. Вид города Тобольска.

2. Отношения Менделеевых с декабристами.

Семья Менделеевых жила в доме на крутом высоком берегу реки Тобол в г. Тобольске, здесь и родился будущий ученый. В то время в Тобольске отбывали ссылку многие декабристы: Анненков, Барятинский, Вольф, Кюхельбекер, Фонвизен и др... Они заражали своим мужеством, трудолюбием окружающих. Их не сломили не тюрьмы, ни каторга, ни ссылка. Таких людей видел Митя Менделеев. В общении с ними формировалась его любовь к Родине, ответственность за ее будущее. Семья Менделеевых была в дружеских и родственных отношениях с декабристами. Д. И. Менделеев писал: «… тут жили почтенные и всеми уважаемые декабристы: Фонвизен, Анненков, Муравьев, близкие к нашей семье, особенно после того, как один из декабристов, Николай Васильевич Басаргин, женился на моей сестре Ольге Ивановне… Семьи декабристов, в те времена придавали тобольской жизни особый отпечаток, наделяли ее светским воспитанием. Предание о них до сих пор живет в Тобольске».

3. Учёба будущего учёного.

В 15 лет Дмитрий Иванович окончил гимназию. Его мать Мария Дмитриевна приложила немало усилий, чтобы юноша продолжил образование.

Рис. 4. Мать Д. И. Менделеева – Мария Дмитриевна.

Менделеев пытался поступить в Медико-хирургическую академию в Петербурге. Однако анатомия оказалась не под силу впечатлительному юноше, поэтому Менделееву пришлось сменить медицину на педагогику. В 1850 г. он поступает в Главный педагогический институт, где когда-то учился его отец. Только здесь Менделеев почувствовал вкус к учебе и скоро стал одним из лучших.

В возрасте 21 года Менделеев блестяще выдержал вступительные экзамены. Учеба Дмитрия Менделеева в Петербурге в педагогическом институте вначале давалась нелегко. На первом курсе он умудрился по всем предметам, кроме математики, получить неудовлетворительные оценки. Но на старших курсах дело пошло по-другому - среднегодовой балл Менделеева был равен четырем с половиной (из пяти возможных).

Его дипломная работа о явлении изоморфизма была признана кандидатской диссертацией. Талантливого студента в 1855г. назначили учителем Ришельевской гимназии в Одессе. Здесь он подготовил вторую научную работу – «Удельные объемы». Этот труд был представлен в качестве магистерской диссертации. В 1857г. после ее защиты Менделеев получил звание магистра химии, стал приват-доцентом Петербургского университета, где читал лекции по органической химии. В 1859 г. был командирован за границу.

Два года Менделеев провел в различных университетах Франции и Германии, но наиболее результативной была его диссертационная работа в Гейдельберге у крупнейших ученых того времени Бунзена и Кирхгоффа.

4. Характер Д. И. Менделеева. Его самобытность.

Несомненно, на жизнь ученого сильно повлиял характер среды, в которой прошло его детство. Смолоду и до старости он делал все и всегда по-своему. Начиная с обыденных мелочей и продолжая в существенном. Племянница Дмитрия Ивановича, Н. Я. Капустина-Губкина вспоминала: «У него были свои излюбленные кушанья, им самим для себя придуманные… Он всегда носил широкую суконную куртку без пояса самим им придуманного фасона… Курил крученые папиросы, свертывая их сам…». Создал образцовое имение – и тут же его забросил. Провел замечательные эксперименты по сцеплению жидкостей, и тут же навсегда оставил эту область науки. А какие скандалы он начальству закатывал! Еще в юности, неоперившимся выпускником Педагогического института, накричал на директора департамента, за что был призван к самому министру Аврааму Сергеевичу Нороватову. Впрочем, что ему директор департамента – он и с синодом не посчитался. Когда тот наложил на него семилетнюю епитимью по случаю развода с Феозой Никитишной, так и не примирившейся со своеобразностью его интересов, Дмитрий Иванович за шесть лет до положенного срока уговорил священника в Кронштадте снова обвенчать его. А чего стоила история его полета на воздушном шаре, когда он силой захватил аэростат, принадлежащий военному ведомству, выгнав из корзины генерала Кованько, опытного воздухоплавателя… Скромностью Дмитрий Иванович не страдал, напротив - «Скромность – мать всех пороков», - утверждал Менделеев.

mirznanii.com

История открытия периодического закона Д. И. Менделеевым. Значение открытия периодического закона

Всё материальное, что нас окружает в природе, будь то космические объекты, обычные земные предметы или живые организмы, состоит из веществ. Разновидностей их существует много. Ещё в древности люди заметили, что они способны не только изменять своё физическое состояние, но и превращаться в другие вещества, наделённые иными свойствами по сравнению с первоначальными. Но вот законы, согласно которым происходят подобные преобразования материи, человек понял не сразу. Для того чтобы сделать это, необходимо было правильно выявить основу вещества и классифицировать существующие в природе элементы. Подобное стало возможным лишь только в середине XIX века с открытием периодического закона. Истории его создания Д.И. Менделеевым предшествовали долгие годы работы, а формированию данного рода знаний способствовал многовековой опыт всего человечества.

Когда были заложены основы химии?

Умельцы античных времён достаточно преуспели в литье и плавке различных металлов, зная множество секретов их трансмутации. Они передали свои знания и опыт потомкам, которые использовали их вплоть до времён Средневековья. Считалось, что неблагородные металлы вполне возможно превратить в ценные, что, собственно, и было основной задачей химиков вплоть до 16-го столетия. В сущности, в подобной идее были заложены ещё философско-мистические представления древнегреческих учёных о том, что вся материя строится из неких «первоэлементов», способных перевоплощаться один в другой. Несмотря на видимую примитивность такого подхода, он сыграл свою роль в истории открытия Периодического закона.

Панацея и белая тинктура

Занимаясь поиском первоосновы, алхимики свято верили в существование двух фантастических веществ. Одним из них был прославленный в легендах философский камень, именуемый также жизненным эликсиром или панацеей. Считалось, что подобное средство не только было безотказным способом превращения в золото ртути, свинца, серебра и прочих веществ, но также служило чудодейственным универсальным лекарством, исцеляющим любые человеческие недуги. Другой элемент, носивший название белой тинктуры, не относился к разряду столь эффективных, но наделялся способностью превращать в серебро остальные вещества.

Рассказывая предысторию открытия периодического закона, невозможно не упомянуть о знаниях, накопленных алхимиками. Они олицетворяли собой образец символического мышления. Представители этой полумистической науки создали некую химическую модель мира и процессов, происходящих в нём на космическом уровне. Стремясь понять суть всех вещей, они подробнейшим образом записывали лабораторные приёмы, оборудование и сведения о химической посуде, с большой скрупулёзностью и старательностью относясь к передаче своего опыта коллегам и потомкам.

Потребность в классификации

Значительных по объёму сведений о самых разных химических элементах к XIX веку накоплено было достаточно, что породило естественную необходимость и желание учёных их систематизировать. Но для проведения подобной классификации требовались дополнительные экспериментальные данные, а также не мистические, а реальные знания о строении веществ и сути основы устройства материи, которых пока не было. К тому же имеющиеся сведения о значении атомных масс известных в те времена химических элементов, на основе которых производилась систематизация, не отличались особой точностью.

Но попытки классификации в среде естествоиспытателей неоднократно предпринимались ещё задолго до осознания истинной сути вещей, составляющей ныне основу современной науки. А в указанном направлении работали многие учёные. Рассказывая кратко о предпосылках открытия периодического закона Менделеева, следует упомянуть о примерах подобных объединений элементов.

Триады

Учёные тех времён чувствовали, что свойства, проявляемые самыми разнообразными веществами, находятся в несомненной зависимости от величин их атомных масс. Понимая это, химик из Германии Иоганн Дёберейнер предложил свою систему классификации элементов, составляющих основу материи. Случилось это в 1829 году. И событие это было достаточно серьёзным продвижением в науке для того периода её развития, а также важным этапом в истории открытия периодического закона. Дёберейнер объединил известные элементы в сообщества, дав им наименование «триады». По существующей системе при этом масса крайних элементов оказывалась равна среднему от суммы атомных масс того члена группы, который находился между ними.

Попытки расширить границы триад

Недостатков в упомянутой системе Дёберейнера было достаточно. К примеру, в цепочке бария, стронция, кальция отсутствовал сходный с ними по строению и свойствам магний. А в сообществе теллура, селена, серы не хватало кислорода. Многие другие похожие вещества также не удалось классифицировать согласно системе триад.

Указанные идеи пытались развивать многие другие химики. В частности немецкий учёный Леопольд Гмелин стремился раздвинуть "тесные" рамки, расширив группы классифицируемых элементов, распределив их в порядке эквивалентных весов и электроотрицательности элементов. Его структуры образовывали не только триады, но и тетрады, пентады, но немецкому химику так и не удалось уловить суть периодического закона.

Спираль де Шанкуртуа

Ещё более сложную схему построения элементов придумал Александр де Шанкуртуа. Он расположил их на плоскости, свёрнутой в цилиндр, распределив по вертикалям с наклоном в 45° в порядке возрастаниях атомных масс. Как предполагалось, по линиям, параллельным оси данной объёмной геометрической фигуры, должны были располагаться вещества со сходными свойствами.

Но на деле идеальной классификации не получилось, так как на одну вертикаль иногда попадали отнюдь не родственные элементы. К примеру, рядом с щелочными металлами оказался совсем другого химического поведения марганец. И в одну "компанию" попали сера, кислород и совсем с ними не сходный элемент титан. Однако подобная схема тоже внесла свою лепту, заняв своё место в истории открытия периодического закона.

Другие попытки создания классификаций

Следом за описанными свою систему классификации предложил Джон Ньюлендс, заметив, что сходство в свойствах элементов, расставленных в соответствии с увеличением атомной массы, проявляет каждый восьмой член из получившегося ряда. Найденную закономерность учёному пришло в голову сравнить со структурой расположения музыкальных октав. При этом он присваивал каждому из элементов свой порядковый номер, располагая их горизонтальными рядами. Но подобная схема опять не получилась идеальной и была оценена весьма скептически в научных кругах.

С 1964 до 1970 гг. таблицы, упорядочивающие химические элементы, создавали также Одлинг и Мейер. Но подобные попытки снова имели свои недостатки. Всё это происходило уже накануне открытия Менделеевым периодического закона. А некоторые труды с несовершенными попытками классификации публиковались даже после того, как таблица, который мы пользуемся и по сей день, была представлена миру.

Биография Менделеева

Родился гениальный русский учёный в городе Тобольске в 1834 году в семье директора гимназии. В доме, кроме него, было ещё шестнадцать братьев и сестёр. Не обделённый вниманием, как самый младший из детей, Дмитрий Иванович с самого незначительного возраста поражал всех необыкновенными способностями. Родители, несмотря на трудности, стремились дать ему самое лучшее образование. Так, Менделеев окончил сначала гимназию в Тобольске, а затем Педагогический институт в столице, сохранив при этом в душе глубокий интерес к наукам. И не только к химии, но и к физике, метеорологии, геологии, технологии, приборостроению, воздухоплаванию и другим.

Вскоре Менделеев защитил диссертацию и стал доцентом Петербургского университета, где читал лекции по органической химии. В 1865 году он представил коллегам свою докторскую на тему «О соединении спирта с водой». Годом открытия периодического закона стал 1969 г. Но этому достижению предшествовало 14 лет напряжённой работы.

О великом открытии

Учитывая ошибки, неточности, а также позитивный опыт коллег, Дмитрий Иванович сумел систематизировать химические элементы самым удобным способом. Он также заметил периодическую зависимость свойств соединений и простых веществ, их формы от значения атомных масс, о чём и говорится в формулировке периодического закона, данного Менделеевым.

Но подобные прогрессивные идеи, к сожалению, далеко не сразу нашли отклик в сердцах даже русских учёных, которые приняли эту инновацию весьма настороженно. А в среде деятелей зарубежной науки, особенно в Англии и Германии, закон Менделеева и вовсе нашёл самых ярых противников. Но очень скоро положение изменилось. Что же послужило причиной? Гениальная смелость великого русского учёного спустя некоторое время явилась миру в доказательствах его блестящей способности научного предвидения.

Новые элементы в химии

Открытие периодического закона и структура периодической таблицы, созданной им, позволили не только осуществить систематизацию веществ, но и сделать ряд предсказаний о наличии в природе многих неизвестных в те времена элементов. Именно поэтому Менделееву удалось претворить на практике то, что до него не удавалось другим учёным.

Прошло всего пять лет, и догадки великого русского химика начали подтверждаться. Француз Лекок де Буабодран открыл новый металл, который назвал галлий. Его свойства оказались очень сходными с предсказанным Менделеевым в теории экаалюминием. Узнав об этом, представители учёного мира тех времён были ошеломлены. Но на этом удивительные факты совсем не закончились. Далее шведом Нильсоном был обнаружен скандий, гипотетическим аналогом которого оказался экабор. А близнецом экасилиция стал открытый Винклером германий. С тех самых пор закон Менделеева начал утверждаться и приобретать всё новых сторонников.

Новые факты гениального предвидения

Создатель периодической системы настолько увлёкся красотой своей идеи, что взял на себя смелость сделать некоторые допущения, правомерность которых позднее самым блестящим образом подтвердилась практическими научными открытиями. К примеру, некоторые вещества Менделеев расположил в своей таблице вовсе не в соответствии с возрастанием атомных масс. Он предвидел, что периодичность в более глубоком смысле наблюдается всё-таки не только в связи с возрастанием атомного веса элементов, а ещё и по другой причине. Великий учёный догадался, что масса элемента зависит от количества в его строении каких-то более элементарных частиц.

Таким образом, открытие Менделеевым периодического закона некоторым образом натолкнуло представителей науки на мысль о составляющих атома. А учёные вскоре наступившего 20-го столетия – века грандиозных открытий - многократно убедились, что свойства элементов зависят от величины зарядов атомных ядер и строения его электронной оболочки.

Периодический закон и современность

Таблица Менделеева, оставаясь неизменной в своей основе, впоследствии многократно дополнялась и переделывалась. В ней образовалась так называемая нулевая группа элементов, включающая в себя инертные газы. Успешно решена была также проблема размещения редкоземельных элементов. Но несмотря на дополнения, значение открытия периодического закона Менделеева в первоначальном варианте переоценить достаточно трудно.

Позднее, с открытием электронов и явления радиоактивности, были до конца поняты причины успеха подобной систематизации, а также периодичности свойств элементов различных веществ. Вскоре в указанной таблице нашли своё место также изотопы радиоактивных элементов. Основой классификации многочисленных членов ячеек стал атомный номер. А в середине XX века окончательно была обоснована последовательность расположения элементов в таблице, зависящая от заполнения орбиталей атомов передвигающимися с огромной скоростью вокруг ядра электронами.

fb.ru