Εξέλιξη του ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΥ ΠΙΝΑΚΑ: από τη δημιουργία του έως σήμερα

Ο περιοδικός πίνακας είναι ένας από τους τα περισσότερα εικονικά εικονίδια της επιστήμης. Αν και το 2019 ήταν η 150η επέτειος από τη δημιουργία του, δεν είναι καθόλου ολοκληρωμένο έγγραφο. Σε αυτό το μάθημα από έναν Δάσκαλο θα δούμε τι εξέλιξη του περιοδικού πίνακα από τη δημιουργία του έως και σήμερα και τι εξελίσσεται στη γνώση των ατόμων και των ιδιοτήτων τους.

Δείκτης

1. Ποιος είναι ο περιοδικός πίνακας;
2. Πρώτος περιοδικός πίνακας: η προέλευση
3. Ιστορία του περιοδικού πίνακα και εξέλιξη

ο Περιοδικός Πίνακας Το περιοδικό σύστημα στοιχείων είναι το επιστημονικό έγγραφο που συγκεντρώνει περισσότερες πληροφορίες σε λιγότερο χώρο και αποτελεί ένα από τα πιο ισχυρά εικονίδια της επιστήμης. Περιέχει ένα καλό μέρος του γνώση που έχουμε για τη χημεία. Δεν υπάρχει παρόμοιο έγγραφο σε καμία άλλη επιστημονική πειθαρχία.

Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων είναι α σύστημα ταξινόμησης χημικών στοιχείων

Ο περιοδικός πίνακας ονομάζεται έτσι επειδή εκφράζει γραφικά τον τρόπο που επαναλαμβάνουν σε τακτά χρονικά διαστήματα ορισμένα Χημικές ιδιότητες. Είναι ένας τύπος δισδιάστατης αναπαράστασης ή, στις πιο σύγχρονες παραστάσεις του, τρισδιάστατος.

Στο κλασικός περιοδικός πίνακας (δισδιάστατο) τα χημικά στοιχεία είναι διατεταγμένα σε ομάδες ή οικογένειες και παρουσιάζονται στον τρέχοντα περιοδικό πίνακα σε κάθετες στήλες. Η ταξινομημένη διάταξη αυτών των ομάδων σε στήλες δημιουργεί μια σειρά σειρών, οι οποίες ονομάζονται τελείες, όπου τα στοιχεία ταξινομούνται σύμφωνα με το ατομικό τους βάρος. Ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από επτά περιόδους που ποικίλλουν σε μήκος.

Πριν από τον Μεντελέφ, άλλοι επιστήμονες είχαν αναπτύξει συστήματα ταξινόμησης για χημικά στοιχεία. Όμως, σε αντίθεση με τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων, ήταν απλές λίστες των γνωστών στοιχείων? ενώ ο περιοδικός πίνακας έχει την ιδιαιτερότητα ότι είναι ένα σύστημα ταξινόμησης σε δύο διαστάσεις (σειρές και στήλες) ή τρεις διαστάσεις, στις πιο σύγχρονες εκδόσεις του, όπου τα χημικά στοιχεία είναι διατεταγμένα διαδοχικά στρώματα.

Για το λόγο αυτό, οι ιστορικοί χρονολογούν τη γέννηση του σύγχρονου περιοδικού πίνακα 17 Φεβρουαρίου 1869, πότε Δημήτρη Ιβάνοβιτς Μεντελέγιεφ τελειώστε το πρώτος περιοδικός πίνακας από τα πολλά που έκανε. Αυτός ο πίνακας αποτελείται από 63 στοιχεία διατεταγμένα σε οικογένειες και άφησε κενά διαστήματα για στοιχεία που δεν έχουν ακόμη γίνει ανακάλυψε, αλλά από το οποίο είχε συμπεράνει το ατομικό τους βάρος (όπως στην περίπτωση του Gallium, Germanium και Σκάνδιο)

Τα βασικά δεδομένα για την ανακάλυψη του περιοδικού πίνακα ήταν η προηγούμενη γνώση του ατομικό βάρος κάθε στοιχείου.

Τι είναι το ατομικό βάρος και ο ατομικός αριθμός;

Αυτός ο αριθμός αντιπροσώπευε το βάρος του ατόμου και ήταν η μόνη μετρήσιμη τιμή του άτομα. Αλλά δεν ήταν σε καμία περίπτωση άμεσες μετρήσεις (δεν υπάρχουν συσκευές μέτρησης που επιτρέπουν τη ζύγιση απομονωμένων ατόμων) αλλά μάλλον ήταν ένα σύστημα που καθιέρωσε ένα πρότυπο στο οποίο δόθηκε αυθαίρετη τιμή 1 στο άτομο υδρογόνου και υπολογίστηκε η τιμή του ατομικού βάρους των υπόλοιπων στοιχείων σε σχέση με αυτό Πρότυπο.

Οι πρώτοι υπολογισμοί του ατομικός αριθμός των στοιχείων πραγματοποιήθηκαν από τον Άγγλο χημικό Τζον Ντάλτονκαι δημιούργησε μια μεγάλη επιστημονική συζήτηση κατά το πρώτο μισό του 19ου αιώνα. Ωστόσο, στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, υπήρχε ήδη μια αξιοσημείωτη συναίνεση σχετικά με το σύστημα υπολογισμού των ατομικών βαρών των στοιχείων. Το ατομικό βάρος έγινε από τον Mendeleev και μετά, ένα βασικό κριτήριο για τη σωστή σειρά των στοιχείων μέσα στον περιοδικό πίνακα.

Όταν ο Μεντελέεφ διέταξε τα γνωστά στοιχεία σύμφωνα με τους αύξηση του ατομικού βάρους, παρατήρησε την εμφάνιση επαναλαμβανόμενων ιδιοτήτων που επέτρεπαν στα στοιχεία να ομαδοποιηθούν σε ομάδες ή οικογένειες στοιχείων που ήταν παρόμοια μεταξύ τους. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, η σειρά των στοιχείων σύμφωνα με το ατομικό τους βάρος δεν ανταποκρίθηκε στις ομοιότητες μεταξύ των στοιχείων που παρατηρήθηκαν και ο Μεντελέεφ άλλαξε τη θέση των 17 στοιχείων στη διάταξη του περιοδικού πίνακα παρά τα ατομικά τους βάρη, προκειμένου να είναι σε θέση να τα ομαδοποιήσουν με εκείνα τα στοιχεία με τα οποία παρουσίασαν αναλογίες.

Αυτές οι αλλαγές έδειξαν ότι ορισμένα από τα αποδεκτά ατομικά βάρη δεν ήταν σωστά και υπολογίστηκαν εκ νέου. Παρά τις διορθώσεις στα ατομικά βάρη, υπήρχαν ακόμη στοιχεία που έπρεπε να τοποθετηθούν σε θέσεις διαφορετικές από αυτές που υποδεικνύονται από τα ατομικά βάρη τους.

Εικόνα: BBC.com

Παρά την αδιαμφισβήτητη συμβολή του Mendeleev, ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων δεν είναι αποτέλεσμα της εργασίας ενός μόνο ερευνητή. Εκτός από τον Μεντελέγιεφ, κατά το δεύτερο μισό του δέκατου ένατου αιώνα και κατά τη διάρκεια του εικοστού αιώνα πολλοί Οι χημικοί συνέχισαν να ερευνούν τον καλύτερο τρόπο οργάνωσης πληροφοριών σχετικά με χημικά στοιχεία γνωστός. Ακόμα περισσότερο λαμβάνοντας υπόψη ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου η ανακάλυψη του νέα χημικά στοιχεία ή απλές ουσίες, χάρη στη φασματομετρία (η οποία μελετά τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ατόμων και ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας).

ο ταξινόμηση στοιχείων στον περιοδικό πίνακα βασίστηκε αρχικά στους αρχικούς υπολογισμούς του ατομικά βάρη των στοιχείων και αποκάλυψε αναλογίες που επέτρεψαν τα στοιχεία να ομαδοποιηθούν σε ανάλογες οικογένειες. Παρόλα αυτά, δεν μπορούσε να εξηγηθεί ο λόγος για την εμφάνιση αυτών των περιοδικών ιδιοτήτων. Ήταν κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, με την ανακάλυψη της ηλεκτρονικής δομής, όταν έγινε κατανοητός ο λόγος αυτής της περιοδικότητας στις ιδιότητες των στοιχείων.

Ο ατομικός αριθμός ως σειρά ταξινόμησης

Στις αρχές του 20ού αιώνα Glover και Rutherford, παρατήρησε ότι τα φορτισμένα σωματίδια στον πυρήνα αντιπροσώπευαν περίπου το ήμισυ του ατομικού βάρους. Αυτή η τιμή αντιστοιχεί στην έννοια του ατομικός αριθμός που ορίζεται ως ο αριθμός των πρωτονίων στον ατομικό πυρήνα και που συμπίπτει με τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε ένα ουδέτερο άτομο. Αυτή η νέα τιμή δικαιολογούσε τις αλλαγές στη θέση ορισμένων στοιχείων που είχαν πραγματοποιηθεί μέχρι τότε. Για παράδειγμα, η αλλαγή θέσης μεταξύ Tellurium και ιωδίου.

Το 1913, Χένρι Μοσέλι επιβεβαίωσε τη σειρά του πίνακα ως συνάρτηση του ατομικού αριθμού με φασματομετρία ακτίνων Χ. Η παραγγελία σύμφωνα με τον ατομικό αριθμό ισχύει ακόμη σήμερα.

Ταυτόχρονα, κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα, νέα χημικά στοιχεία συνέχισαν να ανακαλύπτονται χάρη στην κβαντομηχανική και την ανάπτυξη της τεχνικής βομβαρδισμός ατόμων από σωματίδια, από το δεύτερο μισό του αιώνα. Με αυτήν τη νέα τεχνική ήταν δυνατό να δημιουργηθεί τεχνητά στοιχεία που δεν υπάρχουν στη φύση.

Παρόλο που έχει σημειωθεί πρόοδος στη σωστή διάταξη των στοιχείων εντός του περιοδικού πίνακα, ακόμα ο λόγος για την επαναλαμβανόμενη εμφάνιση ορισμένων ιδιοτήτων (οι ιδιότητες περιοδικός). Η ανάπτυξη του κβαντική μηχανική (κλάδος της φυσικής που μελετά τη συμπεριφορά του φωτός και των ατόμων σε μικροσκοπική κλίμακα) από το 1920 ήταν καθοριστικός για να εξηγήσει τον λόγο για αυτές τις ιδιότητες.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση ως εξήγηση περιοδικών ιδιοτήτων

Κατά το πρώτο μισό του 20ού αιώνα, οι φυσικοί Niels Bohr Γ Βόλφγκανγκ Πολί πρότειναν ένα ατομικό μοντέλο στο οποίο τα ηλεκτρόνια μπορούν να καταλάβουν μόνο ορισμένες τροχιές και όπου τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σχηματίζοντας στρώματα διαφορετικών επιπέδων ενέργειας. Ο τρόπος με τον οποίο τα ηλεκτρόνια κατανέμονται στις τροχιές στα διαφορετικά κελύφη ή τα επίπεδα ενέργειας είναι γνωστός ως ηλεκτρονική διαμόρφωση.

Η ανακάλυψη της διάταξης ηλεκτρονίων σε διαμορφώσεις ηλεκτρονίων ήταν θεμελιώδης για την κατανόηση της περιοδικότητας των ιδιοτήτων. περιοδικό, δεδομένου ότι παρατηρήθηκε ότι αυτές οι ιδιότητες σχετίζονται στενά με την εξόχως ηλεκτρονική διαμόρφωση των ατόμων (στρώμα του Βαλένθια).

Η σειρά με την οποία τα ηλεκτρόνια γεμίζουν τα ατομικά τροχιακά ιδρύθηκε το 1930 από τον φυσικό Erwin Madelung ο οποίος καθιέρωσε έναν αριθμητικό κανόνα για τη σειρά πλήρωσης. Αυτός ο κανόνας είναι γνωστός ως Κανόνας Madelung και είναι ένας εμπειρικός κανόνας που δεν μπορούσε να εξηγηθεί μέσω της κβαντικής μηχανικής.

Η ακολουθία πλήρωσης είναι απλή για τις τρεις πρώτες σειρές του περιοδικού πίνακα, αλλά στο τέταρτη σειρά, όπου βρίσκονται τα στοιχεία μετάβασης, η σειρά πλήρωσης υφίσταται μια σειρά τροποποιήσεις. Υπάρχουν συνολικά 20 ανώμαλα στοιχεία που δεν ακολουθούν αυτόν τον κανόνα.

Η εξέλιξη του πίνακα συνεχίζεται σήμερα

Το 2006, ο θεωρητικός χημικός Eugen Schawrz Κατάφερε να εξηγήσει τις ανωμαλίες του κανόνα του Madelung λαμβάνοντας υπόψη ότι τα άτομα μπορούν να έχουν διαφορετικές ηλεκτρονικές διαμορφώσεις ανάλογα με το επίπεδο ενέργειας. Υπολογίζοντας τους μέσους όρους, οι διαμορφώσεις ηλεκτρονίων των περισσότερων στοιχείων συμμορφώνονται με τον κανόνα του Madelung.

Ο περιοδικός πίνακας παραμένει θέμα συζήτησης τον 21ο αιώνα, αν και η ρύθμιση ή η ηλεκτρονική διαμόρφωση του τα στοιχεία, εξακολουθεί να ισχύει για την εξήγηση αυτής της παραγγελίας και των ανωμαλιών που παρατηρούνται στις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις μέσω ενός θεωρία.

Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα παρόμοια με Εξέλιξη του περιοδικού πίνακα - περίληψη, σας συνιστούμε να εισαγάγετε την κατηγορία μας Το άτομο.

Διάφοροι συγγραφείς. (2019)Ειδικό: ο περιοδικός πίνακας. Έρευνα και επιστήμη. Βαρκελώνη: Scientific Press S.A.