Открытие Д. И. Менделеевым Периодического закона.
Закон Мозли
Однако ряд вопросов оставался нерешенным. Не была объяснена причина периодичности. Нельзя было ответить на вопросы о количестве элементов в каждом периоде (содержащих 2, 8, 18 и 32 элемента) и возможнности существования элементов между водородом и гелием; не было объяснено нарушение расположения элементов в порядке возрастания их атомных масс (Аг — К, Со — Ni, Те — I и т. д.). Большинство этих… Читать ещё >
Открытие Д. И. Менделеевым Периодического закона. Закон Мозли (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Периодический закон был открыт Д. И. Менделеевым в то время (1869 г.), когда атом считался неделимым и ничего не было известно о его внутреннем строении. В начале XIX в. число известных элементов было слишком мало, угсутствовало различие между понятиями атомной и молярной массы, приводимые величины атомных масс многих элементов были ненадежными. Корректировкой атомных масс занимались Берцелиус, Ж. Стас. Ряд ученых (Д. Дальтон, Ж. Гей-Люссак, А. Авогадро) ввели новые химические понятия и законы, указали на различие между атомами и молекулами. Предшественники Д. И. Менделеева (Дж. Ньюленд, Ю. Мейер), пытаясь систематизировать элементы, сравнивали только сходные по свойствам. В связи с этим они не смогли открыть периодичность в изменении свойств всех уже известных к тому времени элементов.
Д. И. Менделеев за основу систематизации элементов взял не только химические свойства, но и их общее свойство — атомную массу. Расположив известные к тому времени 63 химических элемента в порядке возрастания их атомных масс, он обнаружил периодическую повторяемость их свойств. Так, похожими по свойствам оказались литий, натрий и калий — типичные металлы, фтор, хлор, бром и иод — типичные неметаллы и т. д. Расположив элементы со схожими свойствами в группы, он оставил пустые места для еще не открытых элементов и предсказал их свойства. Так, им было предсказано открытие 11 неизвестных тогда элементов, детально предсказаны свойства галлия, скандия, германия, исправлены атомные массы многих элементов. Таким образом, был создан прототип периодической системы химических элементов. Формулировка Периодического закона Д. И. Менделеева: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов. Несмотря на то, что в законе устанавливается зависимость свойств элементов от их атомного веса, Д. И. Менделеев основным критерием в определении места элементов в периодической системе считал их химические свойства.
Периодический закон оказал большое влияние на развитие не только химии, но и физики, а также и других смежных наук. Периодическая система представляет собой естественную классификацию элементов. С ее помощью удалось установить относительное расположение элементов, уточнить значения атомных масс и валентности для ряда элементов, открыть предсказанные Д. И. Менделеевым элементы, предвидеть существование еще неоткрытых элементов.
В 1871 г. Д. И. Менделеев в журнале, издаваемом Либихом в Германии, описал свойства еще неоткрытых элементов, которые он назвал: эка-бор (Sc), эка-алюминий (Ga) и эка-кремний (Ge). Осенью 1875 г. в докладах Французской академии наук было опубликовано сообщение Лекока де Буабодрана об открытии нового элемента, который он назвал в честь своей Родины галлием, с описанием его свойств. Было указано, что плотность открытого элемента составляет 4,7 г/см3. Д. И. Менделеев написал автору открытия письмо, в котором указал, что приведенная плотность должна быть перепроверена, так как предсказанная им раннее плотность эка-алюминия должна равняться ~5,9 г/см3. После повторного определения плотность Ga оказалась равной 5,94 г/см3. В 1879 г. Ларе Фредерик Нильсон открыл Sc, и в 1886 г. Клеменс Винклер открыл Go. Он написал письмо Д. И. Менделееву о своем открытии и о необыкновенном совпадении свойств нового элемента с ранее предсказанными. В табл. 3.6 приводятся предсказанные и экспериментально обнаруженные свойства германия.
Таблица 3.6
Сравнение свойств Ge и предсказанного Д. И. Менделеевым
эка-кремния
Предсказанный (1871). Д. И. Менделеевым эка-кремний. | Найденный (1886). К. Винклером германий. |
Атомная масса близка к 72. Серый тугоплавкий металл. Формула оксида Э02. Плотность Э02 ~ 4,7 г/см3. Э02 должен легко восстанавливаться до металла. Хлорид ЭС14 должен быть жидкостью, ?кип~ 90 °C и плотность ~1,9 г/см3 | Атомная масса Ge —72,6. Ge — серый тугоплавкий металл. Формула оксида Ge02 Плотность Ge02 — 4,70 г/см3. Ge02 легко восстанавливается Н2 при нагревании. GeCl4 — жидкость, ?КШ1 83 °C. и плотность 1,887 г/см3 |
Однако ряд вопросов оставался нерешенным. Не была объяснена причина периодичности. Нельзя было ответить на вопросы о количестве элементов в каждом периоде (содержащих 2, 8, 18 и 32 элемента) и возможнности существования элементов между водородом и гелием; не было объяснено нарушение расположения элементов в порядке возрастания их атомных масс (Аг — К, Со — Ni, Те — I и т. д.). Большинство этих вопросов получили объяснение уже в начале XX в. по мере развития теории строения атома.