więcej o układzie okresowym Mendelejewa

podobieństwa między właściwościami makroskopowymi w obrębie każdej z rodzin chemicznych prowadzą do tego, że można się spodziewać mikroskopowych podobieństw. Atomy sodu powinny być w jakiś sposób podobne do atomów litu, potasu i innych metali alkalicznych. Może to uwzględniać powiązane reaktywności chemiczne i analogiczne związki tych pierwiastków.

zgodnie z teorią atomową Daltona można wyróżnić różne rodzaje atomów ze względu na ich względne masy (masy atomowe). Dlatego wydaje się rozsądne oczekiwać pewnej korelacji między tą właściwością mikroskopową a makroskopowym zachowaniem chemicznym. Można zobaczyć, że taka relacja istnieje, wymieniając symbole dla pierwszych kilkunastu elementów w kolejności zwiększania masy względnej. Uzyskując masy atomowe, mamy

elementy należące do omawianych już rodzin są wskazywane przez zacienienie wokół ich symboli. Drugi, trzeci i czwarty element na liście (He, Li I Be) To odpowiednio gaz szlachetny, metal alkaliczny i metal ziem alkalicznych. Dokładnie tę samą sekwencję powtarza się osiem elementów później (Ne, Na I Mg), ale tym razem halogen (F) wyprzedza gaz szlachetny. Gdyby lista była wykonana ze wszystkich elementów, znalazlibyśmy sekwencję halogenu, gazu szlachetnego, metalu alkalicznego i metalu ziem alkalicznych jeszcze kilka razy.

Dmitrij Iwanowicz Mendelejew zaproponował prawo okresowości za jego kompilacją układu okresowego. Prawo to stanowi, że gdy pierwiastki są wymienione w kolejności rosnących mas atomowych, ich właściwości zmieniają się okresowo. Oznacza to, że podobne elementy nie mają podobnej masy atomowej. Raczej, gdy idziemy w dół listy pierwiastków w kolejności masy atomowej, odpowiednie właściwości są obserwowane w regularnych odstępach czasu. Aby podkreślić to okresowe powtarzanie podobnych właściwości, Mendelejew uporządkował Symbole i masy atomowe pierwiastków w poniższej tabeli. Każda pionowa kolumna tego układu okresowego zawiera grupę lub rodzinę powiązanych elementów. Metale alkaliczne znajdują się w grupie i (Gruppe I), ziemie alkaliczne w grupie II, chalkogeny w grupie VI i halogeny w grupie VII. Mendelejew nie był do końca pewien, gdzie umieścić metale monetarne, więc pojawiają się dwa razy. Za każdym razem jednak miedź, srebro i złoto są ułożone w pionową kolumnę. Gazy szlachetne zostały odkryte prawie ćwierć wieku po opublikowaniu pierwszego układu okresowego Mendelejewa, ale również pasują do układu okresowego. Konstruując swój stół, Mendelejew stwierdził, że czasami nie ma wystarczającej ilości elementów, aby wypełnić wszystkie dostępne przestrzenie w każdym poziomym wierszu lub kropce. Kiedy to było prawdą, zakładał, że w końcu ktoś odkryje pierwiastek lub elementy potrzebne do ukończenia okresu. Mendelejew pozostawił zatem puste przestrzenie dla nieodkrytych elementów i przewidział ich właściwości, uśredniając właściwości innych elementów z tej samej grupy.

jako przykład tego procesu predykcyjnego, spójrz na czwarty ponumerowany wiersz (Reihen). Scandium (Sc) było nieznane w 1872; tak więc Tytan (Ti) podążał za wapniem (Ca) w kolejności wag atomowych. Oznaczałoby to umieszczenie tytanu poniżej boru (B) w grupie III, ale Mendelejew wiedział, że najczęstszy tlenek tytanu, TiO2, ma wzór podobny do tlenku węgla CO2, a nie boru, B2O3. Dlatego umieścił Tytan poniżej węgla w grupie IV. zaproponował, że nieodkryty pierwiastek, ekaberon, w końcu zmieści się poniżej boru. (Przedrostek eka oznacza ” poniżej.”) Właściwości przewidywane dla ekaborona przedstawiono w poniższej tabeli. Zgadzali się bardzo z tymi mierzonymi eksperymentalnie dla scandium, gdy odkryto go 7 lat później. Porozumienie to było przekonującym dowodem na to, że układ okresowy jest dobrym sposobem na podsumowanie wielu makroskopowych, eksperymentalnych faktów.

Table \(\PageIndex{1}\). Porównanie przewidywań Mendelejewa z obserwowanymi właściwościami pierwiastka Scandium.

* Mendelejew użył nazwy „Eka”boru, ponieważ puste miejsce, w które pierwiastek powinien pasować „poniżej” boru w jego układzie okresowym.

† współczesna wartość masy atomowej skandu wynosi 44,96.

współczesny układ okresowy różni się w pewnym stopniu od pierwotnej wersji Mendelejewa. Zawiera więcej niż 40 dodatkowych elementów, a jego wiersze są dłuższe, zamiast być ściskane jeden pod drugim w rozłożonych kolumnach. Na przykład czwarty i piąty wiersz Mendelejewa znajdują się w czwartym okresie nowoczesnej tabeli. Kończy się to umieszczaniem galu, a nie skandu Pod Borem w układzie okresowym. Ta reorganizacja wynika z teorii o strukturze elektronowej atomów, w szczególności idei o orbitalach i Związku konfiguracji elektronowej z układem okresowym. Niezmiernie ważna idea pionowych grup powiązanych elementów jest nadal zachowana, podobnie jak liczby grup Mendelejewa. Te ostatnie pojawiają się jako cyfry rzymskie u góry każdej kolumny w nowoczesnej tabeli.

Mendelejew był niezwykłym chemikiem, który był w stanie skompilować największy instrument chemiczny wszech czasów. Nie był on sam w kompilacji elementów, i wielu innych wielkich chemików przyczyniły się zbyt. Idea pierwiastków rozpoczęła się ponad 5000 lat temu i zaczęła ostatecznie kształtować się zaledwie 200 lat temu wraz z układem okresowym Mendelejewa. Nie był to jednak koniec powstawania układu okresowego. Zmieniała się z biegiem czasu i z biegiem czasu ulegała przekształceniom w miarę odkrywania coraz większej liczby pierwiastków.

od ChemPRIME: 4.2: układ okresowy