19-րդ դարի առաջին կեսին պարբերական համակարգում տարրերը համակարգելու և մետաղները միավորելու տարբեր փորձեր են եղել։ Հենց այս պատմական ժամանակաշրջանում առաջացավ հետազոտության այնպիսի մեթոդ, ինչպիսին է քիմիական անալիզը:
Տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերման պատմությունից
Օգտագործելով հատուկ քիմիական հատկությունների որոշման նմանատիպ տեխնիկա՝ այն ժամանակվա գիտնականները փորձել են միավորել տարրերը խմբերի մեջ՝ առաջնորդվելով դրանց քանակական բնութագրերով, ինչպես նաև ատոմային կշռով։
Օգտագործելով ատոմային քաշը
Այսպիսով, I. V. Dubereiner-ը 1817 թվականին որոշեց, որ ստրոնցիումն ունի բարիումի և կալցիումի ատոմային զանգվածի նման: Նրան հաջողվել է նաև պարզել, որ բարիումի, ստրոնցիումի և կալցիումի հատկությունների միջև բավականին ընդհանրություններ կան։ Այս դիտարկումների հիման վրա հայտնի քիմիկոսը կազմել է այսպես կոչված տարրերի եռյակը։ Այլ նյութեր միավորվել են նմանատիպ խմբերում՝
- ծծումբ, սելեն, թելուր;
- քլոր, բրոմ, յոդ;
- լիթիում, նատրիում, կալիում.
Դասակարգում ըստ քիմիական հատկությունների
Լ. Գմելինը 1843 թվականին առաջարկեց աղյուսակ, որտեղ նա դասավորեց նմանատիպըտարրերը խիստ հերթականությամբ՝ ըստ իրենց քիմիական հատկությունների: Ազոտը, ջրածինը, թթվածինը նա համարեց հիմնական տարրերը, այս քիմիկոսը դրանք դրեց իր սեղանից դուրս։
Թթվածնի տակ նա դրեց տարրերի քառյակներ (յուրաքանչյուրը 4 նշան) և հնգյակներ (յուրաքանչյուրը 5 նշան): Պարբերական համակարգում մետաղները տեղադրվել են Բերզելիուսի տերմինաբանությամբ։ Ինչպես պատկերացրել է Գմելինը, բոլոր տարրերը որոշվել են՝ նվազեցնելով էլեկտրաբացասականության հատկությունները պարբերական համակարգի յուրաքանչյուր ենթախմբում:
Միավորել տարրերը ուղղահայաց
Ալեքսանդր Էմիլ դը Շանկուրտուան 1863 թվականին դրեց բոլոր տարրերը աճող ատոմային կշիռներով գլանների վրա՝ բաժանելով այն մի քանի ուղղահայաց շերտերի: Այս բաժանման արդյունքում ուղղահայաց վրա տեղակայված են նմանատիպ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով տարրեր։
Օկտավաների օրենք
Դ. Նյուլենդսը 1864 թվականին հայտնաբերել է բավականին հետաքրքիր օրինաչափություն։ Երբ քիմիական տարրերը դասավորված են իրենց ատոմային կշռի աճման կարգով, յուրաքանչյուր ութերորդ տարրը նմանություններ է ցույց տալիս առաջինի հետ: Նյուլանդսը նմանատիպ փաստ անվանեց օկտավների օրենք (ութ նոտա):
Նրա պարբերական համակարգը շատ կամայական էր, ուստի դիտող գիտնականի գաղափարը կոչվեց «օկտավա» տարբերակ՝ այն կապելով երաժշտության հետ։ Դա Newlands տարբերակն էր, որն ամենամոտն էր ժամանակակից PS կառուցվածքին: Բայց ըստ օկտավանների նշված օրենքի՝ միայն 17 տարր են պահպանել իրենց պարբերական հատկությունները, մինչդեռ մնացած նշանները նման օրինաչափություն չեն ցուցաբերել։
Օդլինգի սեղաններ
U. Օդլինգը ներկայացրել է տարրերի աղյուսակների միանգամից մի քանի տարբերակներ։ Առաջինումտարբերակը, որը ստեղծվել է 1857 թվականին, նա առաջարկել է դրանք բաժանել 9 խմբի։ 1861 թ.-ին քիմիկոսը որոշ ճշգրտումներ կատարեց աղյուսակի սկզբնական տարբերակում՝ խմբավորելով նմանատիպ քիմիական հատկություններով նշաններ:
Օդլինգի աղյուսակի տարբերակը, որն առաջարկվել էր 1868 թվականին, ենթադրում էր 45 տարրերի դասավորություն աճող ատոմային կշիռներով: Ի դեպ, հենց այս աղյուսակը հետագայում դարձավ Դ. Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգի նախատիպը։
Վալենտի բաժանում
Լ. Մեյերը 1864 թվականին առաջարկեց աղյուսակ, որը ներառում էր 44 տարր։ Դրանք տեղադրվել են 6 սյունակներում՝ ըստ ջրածնի վալենտության։ Սեղանն ուներ միանգամից երկու մաս. Հիմնականը միավորում էր վեց խումբ, ներառում էր 28 նշան աճող ատոմային կշիռներով։ Իր կառուցվածքում հնգյակները և քառատները նկատվել են քիմիական հատկությունների նման նշաններից: Մեյերը մնացած տարրերը տեղադրեց երկրորդ աղյուսակում։
Դ. Ի. Մենդելեևի ներդրումը տարրերի աղյուսակի ստեղծման գործում
Դ. Ի. Մենդելեևի տարրերի ժամանակակից պարբերական համակարգը հայտնվել է 1869 թվականին կազմված Մայերի աղյուսակների հիման վրա։ Երկրորդ տարբերակում Մայերը ցուցանակները դասավորեց 16 խմբերի, տարրերը տեղադրեց հնգյակների և քառյակների մեջ՝ հաշվի առնելով հայտնի քիմիական հատկությունները։ Իսկ վալենտության փոխարեն խմբերի համար օգտագործեց պարզ համարակալում։ Նրանում չկար բոր, թորիում, ջրածին, նիոբիում, ուրան։
Պարբերական համակարգի կառուցվածքն այն տեսքով, որը ներկայացված է ժամանակակից հրատարակություններում, անմիջապես չհայտնվեց: Կարելի է տարբերելերեք հիմնական փուլ, որոնց ընթացքում ստեղծվել է պարբերական համակարգը՝
- Աղյուսակի առաջին տարբերակը ներկայացվել է շինանյութերի վերաբերյալ: Հետևվել է տարրերի հատկությունների և դրանց ատոմային կշիռների արժեքների միջև փոխհարաբերությունների պարբերական բնույթը: Մենդելեևն առաջարկել է նշանների դասակարգման այս տարբերակը 1868-1869 թթ.
- Գիտնականը հրաժարվում է սկզբնական համակարգից, քանի որ այն չէր արտացոլում այն չափանիշները, որոնցով տարրերը կհայտնվեն որոշակի սյունակում: Նա առաջարկում է նշաններ տեղադրել ըստ քիմիական հատկությունների նմանության (փետրվար 1869)
- 1870 թվականին Դմիտրի Մենդելեևը գիտական աշխարհին ներկայացրեց տարրերի ժամանակակից պարբերական համակարգը:
Ռուս քիմիկոսի տարբերակը հաշվի է առել ինչպես մետաղների դիրքը պարբերական համակարգում, այնպես էլ ոչ մետաղների հատկությունները։ Մենդելեևի փայլուն գյուտի առաջին հրատարակությունից հետո անցած տարիների ընթացքում աղյուսակը որևէ լուրջ փոփոխության չի ենթարկվել։ Եվ այն վայրերում, որոնք դատարկ էին մնացել Դմիտրի Իվանովիչի օրոք, նոր տարրեր հայտնվեցին, որոնք հայտնաբերվեցին նրա մահից հետո։
Պարբերական աղյուսակի առանձնահատկությունները
Ինչու է համարվում նկարագրված համակարգը պարբերական։ Դա պայմանավորված է աղյուսակի կառուցվածքով։
Ընդհանուր առմամբ այն պարունակում է 8 խումբ, և յուրաքանչյուրն ունի երկու ենթախումբ՝ հիմնական (հիմնական) և երկրորդական։ Պարզվում է, որ ընդհանուր առմամբ 16 ենթախումբ կա, դրանք գտնվում են ուղղահայաց, այսինքն՝ վերևից ներքև։
Բացի այդ, աղյուսակը ունի նաև հորիզոնական տողեր, որոնք կոչվում են կետ: Նրանք նույնպես ունեն իրենցլրացուցիչ բաժանում փոքր և մեծի. Պարբերական համակարգի բնութագիրը ենթադրում է հաշվի առնել տարրի գտնվելու վայրը՝ նրա խումբը, ենթախումբը և ժամանակաշրջանը։
Ինչպես են փոխվում հատկությունները հիմնական ենթախմբերում
Պարբերական աղյուսակի բոլոր հիմնական ենթախմբերը սկսվում են երկրորդ շրջանի տարրերով: Նույն հիմնական ենթախմբին պատկանող նշանների համար արտաքին էլեկտրոնների թիվը նույնն է, սակայն վերջին էլեկտրոնների և դրական միջուկի միջև հեռավորությունը տարբեր է։
Բացի այդ, դրանցում վերևից տեղի է ունենում տարրի ատոմային քաշի (հարաբերական ատոմային զանգվածի) աճ։ Հենց այս ցուցանիշն է որոշիչ գործոնը հիմնական ենթախմբերում հատկությունների փոփոխությունների օրինաչափությունները բացահայտելու համար:
Քանի որ հիմնական ենթախմբի շառավիղը (դրական միջուկի և արտաքին բացասական էլեկտրոնների միջև հեռավորությունը) մեծանում է, ապա ոչ մետաղական հատկությունները (քիմիական փոխակերպումների ժամանակ էլեկտրոններ ընդունելու ունակությունը) նվազում են։ Ինչ վերաբերում է մետաղական հատկությունների փոփոխությանը (էլեկտրոններ նվիրելով այլ ատոմներին), ապա այն կաճի։
Օգտագործելով պարբերական համակարգը՝ կարող եք համեմատել նույն հիմնական ենթախմբի տարբեր ներկայացուցիչների հատկությունները։ Այն ժամանակ, երբ Մենդելեևը ստեղծեց պարբերական համակարգը, դեռևս տեղեկություն չկար նյութի կառուցվածքի մասին։ Զարմանալի է այն փաստը, որ այն բանից հետո, երբ առաջացավ ատոմի կառուցվածքի տեսությունը, ուսումնասիրվեց ուսումնական դպրոցներում և մասնագիտացված քիմիական համալսարաններում և ներկայումս հաստատեց Մենդելեևի վարկածը և չհերքեց նրա ենթադրությունները սեղանի ներսում ատոմների դասավորության վերաբերյալ:
Էլեկտրաբացասականությունհիմնական ենթախմբերը նվազում են մինչև ներքև, այսինքն՝ որքան ցածր է տարրը տեղակայված խմբում, այնքան ավելի քիչ կլինի նրա ատոմները կցելու կարողությունը։
Ատոմների հատկությունների փոփոխություն կողմնակի ենթախմբերում
Քանի որ Մենդելեևի համակարգը պարբերական է, նման ենթախմբերում հատկությունների փոփոխությունը տեղի է ունենում հակառակ հերթականությամբ: Նման ենթախմբերը ներառում են տարրեր՝ սկսած 4-րդ շրջանից (d և f ընտանիքների ներկայացուցիչներ): Այս ենթախմբերում մետաղական հատկությունները նվազում են, բայց արտաքին էլեկտրոնների թիվը նույնն է մեկ ենթախմբի բոլոր ներկայացուցիչների համար։
Ժամանակաշրջանների կառուցվածքի առանձնահատկությունները PS-ում
Ռուս քիմիկոսի աղյուսակում յուրաքանչյուր նոր շրջան, բացառությամբ առաջինի, սկսվում է ակտիվ ալկալի մետաղից։ Հաջորդը ամֆոտերային մետաղներն են, որոնք երկակի հատկություններ են ցուցաբերում քիմիական փոխակերպումների ժամանակ։ Այնուհետեւ կան մի քանի տարրեր ոչ մետաղական հատկություններով: Ժամանակահատվածն ավարտվում է իներտ գազով (ոչ մետաղական, գործնական, քիմիական ակտիվություն չցուցաբերող):
Հաշվի առնելով, որ համակարգը պարբերական է, ժամանակաշրջաններում տեղի է ունենում ակտիվության փոփոխություն: Ձախից աջ կնվազի նվազող ակտիվությունը (մետաղական հատկությունները), կմեծանա օքսիդացնող ակտիվությունը (ոչ մետաղական հատկությունները): Այսպիսով, ժամանակաշրջանի ամենապայծառ մետաղները ձախ կողմում են, իսկ ոչ մետաղները՝ աջ կողմում։
Երկու տողերից (4-7) բաղկացած մեծ պարբերություններում առաջանում է նաև պարբերական նիշ, սակայն d կամ f ընտանիքի ներկայացուցիչների առկայության պատճառով շարքում շատ ավելի շատ մետաղական տարրեր կան։
Հիմնական ենթախմբերի անուններ
Պարբերական աղյուսակում առկա տարրերի խմբերի մի մասն ստացել է իր անունները: Ենթախմբի առաջին A խմբի ներկայացուցիչները կոչվում են ալկալիական մետաղներ։ Մետաղներն այս անվանումը պարտական են ջրի հետ իրենց ակտիվությամբ, որի արդյունքում առաջանում են կաուստիկ ալկալիներ։
Երկրորդ Ա խմբի ենթախումբը համարվում է հողալկալիական մետաղներ։ Ջրի հետ փոխազդեցության ժամանակ նման մետաղները առաջանում են օքսիդներ, դրանք ժամանակին կոչվել են հողեր։ Հենց այդ ժամանակվանից էլ այս ենթախմբի ներկայացուցիչներին տրվեց նմանատիպ անուն։
Թթվածնի ենթախմբի ոչ մետաղները կոչվում են քալկոգեններ, իսկ 7 Ա խմբի ներկայացուցիչները՝ հալոգեններ։ 8 Ենթախումբը կոչվում է իներտ գազեր՝ իր նվազագույն քիմիական ակտիվության պատճառով։
PS դպրոցի դասընթացում
Դպրոցականների համար սովորաբար առաջարկվում է պարբերական աղյուսակի տարբերակ, որում, բացի խմբերից, ենթախմբերից, ժամանակաշրջաններից, նշվում են նաև ավելի բարձր ցնդող միացությունների և ավելի բարձր օքսիդների բանաձևերը։ Նման հնարքը թույլ է տալիս ուսանողներին զարգացնել ավելի բարձր օքսիդներ կազմելու հմտություններ։ Ավարտված ամենաբարձր օքսիդ ստանալու համար բավական է տարրի փոխարեն փոխարինել ենթախմբի ներկայացուցչի նշանը։
Եթե ուշադիր նայեք ցնդող ջրածնային միացությունների ընդհանուր տեսքին, ապա կարող եք տեսնել, որ դրանք բնորոշ են միայն ոչ մետաղներին: 1-3 խմբերում կան գծիկներ, քանի որ մետաղներն այդ խմբերի բնորոշ ներկայացուցիչներն են։
Բացի այդ, որոշ դպրոցական քիմիայի դասագրքերում յուրաքանչյուր նշան ցույց է տալիս էլեկտրոնների բաշխումը երկայնքովէներգիայի մակարդակները. Մենդելեևի աշխատանքի ժամանակաշրջանում այս տեղեկությունը գոյություն չի ունեցել, նմանատիպ գիտական փաստեր ի հայտ են եկել շատ ավելի ուշ։
Դուք կարող եք տեսնել նաև արտաքին էլեկտրոնային մակարդակի բանաձևը, որով հեշտ է կռահել, թե որ ընտանիքին է պատկանում այս տարրը։ Նման խորհուրդներն անընդունելի են քննությունների ժամանակ, հետևաբար, 9-րդ և 11-րդ դասարանների շրջանավարտներին, ովքեր որոշում են իրենց քիմիական գիտելիքները ցուցադրել OGE-ում կամ միասնական պետական քննությունում, տրվում են պարբերական աղյուսակների դասական սև և սպիտակ տարբերակները, որոնք լրացուցիչ տեղեկություններ չեն պարունակում: ատոմի կառուցվածքը, բարձրագույն օքսիդների բանաձևերը, ցնդող ջրածնի միացությունների բաղադրությունը։
Նման որոշումը միանգամայն տրամաբանական է և հասկանալի, քանի որ այն դպրոցականների համար, ովքեր որոշել են գնալ Մենդելեևի և Լոմոնոսովի հետքերով, դժվար չի լինի օգտվել համակարգի դասական տարբերակից, նրանց ուղղակի հուշումներ պետք չեն..
Ատոմային և մոլեկուլային տեսության հետագա զարգացման գործում ամենակարևոր դերը խաղացին Դ. Ի. Մենդելեևի պարբերական օրենքը և համակարգը։ Համակարգի ստեղծումից հետո գիտնականները սկսեցին ավելի մեծ ուշադրություն դարձնել տարրի բաղադրության ուսումնասիրությանը։ Աղյուսակը օգնեց պարզել որոշ տեղեկություններ պարզ նյութերի, ինչպես նաև դրանց ձևավորված տարրերի բնույթի և հատկությունների մասին:
Մենդելեևն ինքը ենթադրում էր, որ շուտով նոր տարրեր կհայտնաբերվեն, և ապահովում էր մետաղների դիրքը պարբերական համակարգում։ Հենց վերջինիս հայտնվելուց հետո քիմիայում սկսվեց նոր դարաշրջան։ Բացի այդ, լուրջ սկիզբ տրվեց բազմաթիվ հարակից գիտությունների ձևավորմանը, որոնք առնչվում են ատոմի կառուցվածքին և.տարրերի փոխակերպումներ.
