ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ, периодический закон. Уже с давних пор были делаемы попытки установить зависимость свойств элементов от их атомного веса: Деберейнер (Dobereiner, 1817) указал на триад ы подобных элементов, между атомными весами к-рых наблюдаются почти одинаковые разности (напр. Са=40,1, Sr=87,6, Ва=137,4), далее де Шанкуртуа и Ньюландс (de Chancourtois, A. R. Newiands; 1862) указали на «закон октав» и др., но только Д. И. Менделеев в 1869 г. наиболее полно выяснил связь между отдельными группами элементов. Вскоре, в 1870 г., Л отар Мейер (Lo-thar Meyer) независимо от Менделеева в статье «О природе химических элементов как функции их атомного веса» высказал взгляды, сходные со взглядами Менделеева. Основной принцип системы Менделеева можно формулировать след. образом: химические и физические свойства соединений, образуемых элементами, находятся в периодической зависимости от величины атомного веса. Менделеев расположил элементы по порядку величины их ат. весов, причем обнаружилось, что существует как бы период свойств соединений элементов и по атомности элементы каждый восьмой элемент повторяет свойства элемента, принятого первым при счете: Na сходен по свойствам своих соединений с Li,’ Mg—с Be, Si—с С, С1—с F. Т. о., если все элементы расположить в порядке возрастания их атомных весов, то наблюдается ясная периодичность свойств их соединений, поэтому Менделеев предложил назвать такую систему расположения элементов периодической. Открытый им закон периодичности он формулировал так: свойства простых тел, также форма и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости, или, выражаясь алгебраически, образуют периодическую функцию от величины их атомного веса. Такое периодическое появление сходных элементов могло быть яснее обнаружено при размещении всех элементов в таблицу, к-рую Менделеев поместил в первом издании своих «Основ химии», а затем и в последующих изданиях (кончая восьмым в 1905 г.), несколько изменяя форму таблицы, хотя в основном она оставалась неизменной. До открытия т. н. «благородных газов» (аргона, гелия, неона и др.) таблицы заключали 8 вертикальных рядов (групп), означенных римскими цифрами, и 12—горизонтальных. Группы заключают в себе сходные элементы, образующие естественные семейства; в каждой группе находятся элементы, относящиеся к четным и нечетным рядам. После открытия в 1894—95 г. аргона и его аналогов была добавлена особая «нулевая группа» (табл. 1 и 2) следуют друг за другом в порядке арифметической последовательности их ат. весов. Если, начиная с легчайшего металла—лития, расположить Li = 6,94; Ве = 9,02; В = 10,82; С= = 12,00; N = 14.01; 0 = 16; F = 19,00;Na = 23,00; Mg=24.32; Al = 26,97; Si = 28,06; P = 31,02; S = 32,06; С1 = 35,46, то оказывается, что свойства элементов изменяются постепенно: от типического металла лития через В, С, N переходим к наиболее типическому металлоиду фтору. То же наблюдается и во втором ряду: VІII). В первом ряду Менделеев поместил один воДород; во втором ряду находятся Не, Li, Be, В, С, N, О, F; третий ряд начинается с неона (Ne) в нулевой группе, за ним следует Na, Mg и т. д. Так. обр. скачок от галоидов (F, C1) к металлам I группы, к-рый наблюдался с 1871 года, установлением нулевой группы сгладился: фтор—элемент с резко выраженными электроотрицательными свойствами, натрий—с таковыми же электроположительными; переход от первого ко второму про – исходит через неон—элемент совершенно нейтральный, в к-ром оба противоположные электричества как бы совершенно уравновесились. То же самое можно сказать про переход от хлора к калию через аргон, от брома через криптон к рубидию, от иода к цезию через ксенон. Вообще переход элементов нечетных рядов: 3-го, 5-го и 7-го к элементам четных рядов 4-го, 6-го, 8-го совершается через элементы нулевой группы (объяснение с точки зрения электронной теории строения атомов см. ниже). Переход же от четных рядов (4-го, 6-го, 10-го) к нечетным (5-му, 7-му и 11-му) совершается через VІII группу, содержащую в каждом ряду по 3 элемента: в 4-м Fe, Co, Ni, в 6-м Ru, Rh, Pd и в 10-м Os, lr, Pt. Начиная с 4-го ряда наблюдаются большие периоды, состоящие из двух малых; таких периодов 3: первый состоит из 4-го и 5-го рядов, второй—из 6-го и 7-го, третий из 10-го и 11-го рядов. Эта двойная периодичность проявляется в том, что элементы четных рядов в каждой группе, напр. Li, К, Rb, Cs или Ca, Sr, Ba, обнаруживают большее сходство между собой, чем элементы четного ряда и следующие за ним нечетного ряда (напр. К и Си, Са и Zn). To же можно сказать про элементы нечетных рядов: например Р, As, Sb в V группе, Cl, Br, J в VІI и т. д. Вообще можно заметить, что элементы нечетных ря
дов обладают нек-рыми общими свойствами, напр. элементы, принадлежащие к нечетным рядам IV, V, VІ и VІI групп способны образовать газообразные водородистые соединения, металлоорганические и т. п.; они б. ч. диамагнитны, элементы же четных рядов—парамагнитны и т. д. Рассмотрение таблицы элементов приводит к следующим выводам: 1. Одним из основных свойств элемента, определяющим место его в периодической системе, является его атомность (валентность)—способность его атома соединяться только с определенным числом других элементов, причем наиболее характерными являются валентности элементов по кислороду и по водороду (или галоиду). Состав. высших солеобразующих кислородных соединений определяется номером группы: элементы первой группы образуют окислы общей формулы R20, второй-—RO (R202), третьей R203 и т. д. до R208 (R04). Номер группы указывает число атомов кислорода, соединяющихся с двумя атомами элемента, другими словами— атомность (или валентность) элемента по отношению к кислороду. К первой группе относятся элементы одновалентные, ко второй—двухвалентные, к третьей—трехвалентные., к седьмой—семивалентные. Начиная с IV группы и кончая VІI элементы С, N, О, F и элементы нечетных рядов образуют водородистые газообразные соединения, в которых проявляют атомность (или валентность) к водороду иную, чем к кислороду, причем сумма единиц валентностей по отношению-к кислороду (А) и водороду (R) равна 8 (A+R = 8). Т. о. для этих элементов нужно-различать валентность по отношению к кислороду (электроположительную) и по отношению к водороду (электроотрицательную), причем первая возрастает вместе с номером группы (с 1 до 8), вторая же, наиболее резко проявляясь у элементов IV, V, VІ и VІI групп, падает при переходе от элементов IV группы вышеуказанным образом. Зная, к какой группе элемент принадлежит, можно прямо сказать, какова его валентность по отношению-как к кислороду, так и к водороду. 2. Элементы 2-го ряда (Li, Be, В, С, N, О,. F), названные Менделеевым типическими, обладают наименьшими атомными весами и являются наиболее распространенными в верхних слоях литосферы и атмосферы. 3. Что касается положения металлов и металлоидов, то можно указать три направления, по к-рым~ совершается постепенное и правильное изменение металлического электроположительного характера в металлоидный электроотрицательный. А. Первое направление было указано в самом начале, а именно—в первых горизонтальных рядах от элементов I группы к VІI мы наблюдаем переход от металлов к металлоидам. Б. В одной и той же группе при движении сверху вниз замечается повышение-металлических свойств элементов, а следовательно и возрастание основных свойств их~ окислов по мере увеличения ат. веса: это наблюдается для элементов как первых (I и II групп) (напр. К, Rb, Cs и Ca, Sr, Ba), так в особенности IV—VІI (напр. С, Si, Sn, Pb или N, P, As, Sb, Bi), и даже в VІI группе у иода (галоида с наибольшим ат. весом) наблюдается-проявление металлических свойств: в одно-хлористом иоде (JC1) и треххлористом иоде-(JC13) иод по отношению к хлору ведет себя* как металл. Из вышесказанного следует, что наиболее электроотрицательный элемент должен занимать правое верхнее место (оно и занято фтором), а наиболее электроположительный металл (цезий)—левое нижнее место. Т. о. «каждый элемент в периодической системе имеет место, определяемое группой и рядом, в к-рых он находится. Группа и ряд указывают величину ат. веса, свойства и форму высшего окисла, водородного и других соединений—одним словом главные количественные и качественные признаки элемента». Если в нек-рой группе находятся элементы: R1; R2, R3, а в том ряду, где содержится один из этих элементов, например R2, находится перед ним элемент Q, а после него элемент Т, то свойства R. определяются по свойствам Rx RB, Q и f. Так, ат. вес R2 = V4(Ri+R3+ + Q + T). Напр. ат. вес селена, находящегося между серой (S=32), теллуром (Те = 127,5), мышьяком (As = 74,96) и бромом (Вг=79,92), равен V*(32 + 127,5 + 74,96 + 79,92) = 78,58, т. е. близок к найденному 79,2. Также можно определить и другие свойства селена и его соединений, если бы они не были известны. Менделеев при самом установлении П. с. э. указал, что она может служить для предсказания свойств в неизвестных еще элементах. При расположении элементов в порядке возрастания атомных весов Менделеев столкнулся с тем фактом, что между атомными весами кальция и титана наблюдается прорыв в восемь единиц, Zn и As—в десять единиц, но это обстоятельство не смутило Менделеева, и он поместил титан в IV группу, а мышьяк—в V, свободные же места заполнил тремя неизвестными элементами, которым он дал названия: экабор, экаалюми

Изучайте:

  • ГЛИКОГЕНОВАЯ ИНФИЛЬТРАЦИЯ
    ГЛИКОГЕНОВАЯ ИНФИЛЬТРАЦИЯ, пат. явление, заключающееся либо в избыточном отложении гликогена, либо в появлении его в та...
  • СЕКРЕЦИЯ
    СЕКРЕЦИЯ (secretio), с одной стороны, выделение железами веществ, необходимых для жизненных функций самого организма, с...
  • ВЫКЛЮЧЕНИЕ ПРИВРАТНИКА
    ВЫКЛЮЧЕНИЕ ПРИВРАТНИКА, как операция, дополняющая гастроэнтеростомию, предложено было Эйзельсбергом (Eiselsberg) в 1895...
  • МУТУАЛИЗМ
    МУТУАЛИЗМ (от лат. mutuus—взаимный), взаимничество, одна из форм симбиоза организмов, когда оба симбионта оказывают дру...
  • ВОДОПОДЪЕМНИКИ
    ВОДОПОДЪЕМНИКИ, приборы и сооружения, служащие для подъема и передвижения воды из нижележащего расположения в вышележащ...