周期表の歴史

メンデレーエフの周期表の詳細

化学ファミリーのそれぞれ内の巨視的な特性の間の類似性は、同様に微視的な類似性を期待することを導く。 ナトリウムの原子は、リチウム、カリウム、および他のアルカリ金属の原子に何らかの方法で類似しているべきである。 これは、これらの元素の関連する化学反応性および類似化合物を説明することができる。

ダルトンの原子理論によれば、異なる種類の原子は、それらの相対質量(原子量)によって区別され得る。 したがって、この微視的性質と巨視的な化学的挙動との間にいくつかの相関を期待することは合理的であると思われる。 このような関係は、最初の十数個の要素のシンボルを相対質量の増加順に列挙することによって存在することがわかります。 原子量を得るために、我々は持っている

我々はすでに議論している家族に属する要素は、それらのシンボルの周りに陰影で示され リスト上の第二、第三、および第四の元素(He、Li、およびBe)は、それぞれ希ガス、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属である。 正確に同じ配列が後に8つの元素(Ne、Na、Mg)が繰り返されますが、今回はハロゲン(F)が希ガスの前にあります。 リストがすべての要素で作られていた場合、我々はシーケンスハロゲン、希ガス、アルカリ金属、およびアルカリ土類金属を数回見つけるでしょう。

Dmitri Ivanovich Mendeleevは彼の周期表のコンパイルの背後にある周期律を提案しました。 この法則は、元素が原子量の増加順に列挙されているとき、それらの特性は周期的に変化すると述べている。 すなわち、類似の元素は類似の原子量を有さない。 むしろ、原子量の順に元素のリストを下に行くと、対応する特性が一定の間隔で観察されます。 同様の特性のこの周期的な繰り返しを強調するために、Mendeleevは、以下に示す表の元素の記号および原子量を配置した。 この周期表の各垂直列には、関連する要素のグループまたはファミリが含まれています。 アルカリ金属はグループI(Gruppe I)、グループIIのアルカリ土類、グループVIのカルコゲン、およびグループVIIのハロゲンにあります。Mendeleevは硬貨の金属をどこに置くべきか しかし、そのたびに、銅、銀、金が縦の列に配置されています。 希ガスは、メンデレーエフの最初の周期表が出版されてからほぼ四半世紀後に発見されましたが、それらも周期的な配置に適合しています。 彼のテーブルを構築する際に、Mendeleevは、時には各水平行または期間内のすべての利用可能なスペースを埋めるのに十分な要素がないことを発見しました。 これが本当だったとき、彼は最終的に誰かが期間を完了するために必要な要素または要素を発見するだろうと仮定しました。 したがって、Mendeleevは未発見の要素に空白を残し、同じグループ内の他の要素の特性を平均化することによってその特性を予測しました。P>

図\(\PageIndex{3}\)。 メンデレーエフの周期表,Annalen der Chemieから再描画,補足ボリューム8,1872. ドイツ語の単語GruppeとReihenは、それぞれ、テーブル内のグループと行(またはピリオド)を示しています。 Mendeleevはまた、小数点の代わりにピリオドの代わりにコンマのヨーロッパの規則を使用し、ヨウ素の代わりにJ Iを使用しました。 希ガスは、メンデレーエフが周期表を考案したときにはまだ発見されておらず、したがって表示されていない。 この予測プロセスの例として、4番目の番号の行(Reihen)を見てください。 スカンジウム(Scandium)は1872年に不明であった。; そのため、チタン(Ti)は原子量の順にカルシウム(Ca)に続いています。 これは第III族のホウ素(B)の下にチタンを置くだろうが、メンデレーエフは、チタンの最も一般的な酸化物であるTio2が、ホウ素であるB2O3ではなく炭素CO2の酸化物と同様の式を持つことを知っていた。 したがって、彼はグループIVの炭素の下にチタンを配置し、彼は未知の元素、エカボロンは、最終的にホウ素の下に収まることが判明することを提案した。 (接頭辞ekaは”以下”を意味します。”)エカボロンについて予測される特性を以下の表に示す。 彼らはそれが7年後に発見されたときにスカンジウムの実験的に測定されたものと著しく一致しました。 この合意は、周期表が非常に多くの巨視的で実験的な事実を要約するための良い方法であるという説得力のある証拠であった。テーブル\(\PageIndex{1}\)。 Mendeleevの予測と要素Scandiumの観測された特性との比較。

Properties Predicted for Ekaboron (Eb)* by Mendeleev 1872 Properties Found for Scandium after its Discovery in 1879
Atomic weight 44 44†
Formula of oxide Eb2O3 Sc2O3
Density of oxide 3.5 3.86
酸化物の酸度 MgOより大きい
塩化物の式 Ebcl3 Sccl3
塩化物の沸点
塩化物の沸点
塩化物の沸点
化合物の色 無色 無色

*メンデレーエフは、元素が収まるべき空白が周期表のホウ素の”下”であったため、”eka”ホウ素という名前を使用しました。

†スカンジウムの原子量の現代的な値は44.96です。

現代の周期表は、メンデレーエフの元のバージョンとはいくつかの点で異なります。 これには40以上の追加要素が含まれており、その行は千鳥状の列で互いに圧迫されるのではなく長くなります。 例えば、メンデレーエフの第四および第五の行は、両方とも現代のテーブルの第四の期間に含まれています。 これはガリウムではなく、スカンジウムを周期表のホウ素の下に置くことになります。 この転位は、原子の電子構造に関する理論、特に軌道に関するアイデア、および電子配置と周期律表との関係によるものである。 関連する要素の垂直グループの非常に重要なアイデアは、メンデレーエフのグループ番号と同様に、まだ保持されています。 後者は、現代の表の各列の上部にローマ数字として表示されます。

メンデレーエフは、すべての時間の中で最大の化学機器をコンパイルすることができた特別な化学者でした。 彼は元素の編集に一人ではなく、他の多くの偉大な化学者も貢献しました。 元素のアイデアは5,000年以上前に始まり、最終的にメンデレーエフの周期表でわずか200年前に形を取り始めました。 しかし、それは周期表の形成の終わりではありませんでした。 それは時間の経過とともに変化し、より多くの要素が発見されるにつれて変化し続けています。ChemPRIMEから:4.2:周期表

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