JAKSOISTAULUKON kehitys: sen luomisesta nykypäivään

Jaksolliset taulukot ovat yksi kaikkein ikonisin kuvakkeet tieteen. Vaikka vuosi 2019 oli 150 vuotta sen luomisesta, se ei suinkaan ole valmis asiakirja. Tässä OPETTAJAN oppitunnissa näemme, mitä jaksollisen taulukon kehitys sen luomisesta nykypäivään ja mitä atomien ja niiden ominaisuuksien tuntemus on mahdollistanut.

Indeksi

1. Mikä on jaksollinen taulukko?
2. Ensimmäinen jaksollinen taulukko: alkuperä
3. Jaksollisen taulun ja evoluution historia

jaksollinen järjestelmä Elementtien jaksoittainen järjestelmä on tieteellinen asiakirja, joka keskittää enemmän tietoa vähemmän tilaan ja muodostaa yhden tieteen tehokkaimmista kuvakkeista. Se sisältää hyvän osan kemiasta. Vastaavaa asiakirjaa ei ole missään muussa tieteellisessä tieteenalassa.

Elementtien jaksollinen taulukko on a kemiallisten alkuaineiden luokitusjärjestelmä Se alkoi yli 200 vuotta sitten. Tämä luokitusjärjestelmä on kasvanut ja muuttunut ajan myötä tieteen edetessä ja uusia löydettäessä.

Jaksollisen taulukon nimi on niin, koska ilmaisee graafisesti tapa, jolla he toistavat säännöllisin väliajoin tiettyjä kemialliset ominaisuudet. Se on eräänlainen kaksiulotteinen esitys tai nykyaikaisemmissa esityksissään kolmiulotteinen esitys.

vuonna klassinen jaksollinen taulukko (kaksiulotteinen) kemialliset alkuaineet on järjestetty ryhmille tai perheille ja ne on esitetty nykyisessä jaksollisessa taulukossa pystysarakkeissa. Näiden ryhmien järjestetty järjestys sarakkeissa tuottaa sarjan rivejä, joita kutsutaan pisteiksi, joissa elementit järjestetään niiden atomipainon mukaan. Jaksotaulukko koostuu seitsemästä jaksosta, joiden pituus vaihtelee.

Ennen Mendelejevia muut tutkijat olivat kehittäneet kemiallisten alkuaineiden luokitusjärjestelmät. Mutta toisin kuin alkuaineiden jaksollisessa taulukossa, ne olivat pelkät luettelot tunnetuista elementeistä; kun taas jaksollisella taulukolla on erityispiirre siitä, että se on luokittelujärjestelmä kahdessa ulottuvuudessa (rivit tai kolonnit) tai kolme ulottuvuutta sen uusimmissa versioissa, joissa kemialliset alkuaineet on järjestetty peräkkäin kerroksia.

Tästä syystä historioitsijat päivittävät nykyaikaisen jaksollisen taulukon syntymän 17. helmikuuta 1869, kun Dimitri Ivanovich Mendelejev lopeta ensimmäinen jaksollinen taulukko monista hänen tekemistään. Tämä taulukko koostui 63 elementistä, jotka oli järjestetty perheisiin, ja jätti tyhjät tilat elementeille, joita ei vielä ollut löydetty, mutta josta hän oli päättänyt niiden atomipainon (kuten Galliumin, Germaniumin ja Scandium)

Keskeiset tiedot jaksollisen taulukon löytämisessä olivat aikaisemmat tiedot atomipaino jokaisen elementin.

Mikä on atomipaino ja atomiluku?

Tämä numero edusti atomin painoa ja se oli ainoa mitattava arvo atomeja. Mutta se ei missään tapauksessa ollut suoraa mittausta (ei ole mittalaitteita, jotka mahdollistaisivat yksittäisten atomien punnitsemisen), vaan ne olivat järjestelmä, joka loi standardi, jossa vetyatomille annettiin mielivaltainen arvo 1 ja jäljelle jäävien alkuaineiden atomipainon arvo laskettiin suhteessa tähän Kuvio.

Ensimmäiset laskelmat atomiluku alkuaineista suoritti englantilainen kemisti John Dalton, ja herätti suuren tieteellisen keskustelun 1800-luvun alkupuoliskolla. Kuitenkin 1800-luvun toisella puoliskolla vallitsi jo huomattava yksimielisyys järjestelmästä elementtien atomipainojen laskemiseksi. Atomipainosta tuli Mendelejevistä eteenpäin, mikä on keskeinen kriteeri jaksollisen taulukon elementtien oikeaan järjestykseen.

Kun Mendelejev tilasi tunnetut elementit niiden mukaan kasvava atomipaino, havaitsi toistuvien ominaisuuksien esiintymisen, jotka antoivat elementit ryhmitellä keskenään samanlaisiin ryhmiin tai elementtiperheisiin. Joissakin tapauksissa alkuaineiden järjestys niiden atomipainon mukaan ei kuitenkaan vastannut havaittujen elementtien samankaltaisuuteen ja Mendelejev muuttui 17 elementin sijainti jaksollisen taulukon järjestelyssä niiden atomipainoista huolimatta, jotta ne voidaan ryhmitellä niiden elementtien kanssa, joiden kanssa ne esittivät analogioita.

Nämä muutokset tekivät selväksi, että jotkut hyväksytyistä atomipainoista eivät olleet oikein ja ne laskettiin uudelleen. Huolimatta atomipainojen korjauksista, oli vielä elementtejä, jotka oli sijoitettava muihin kuin atomipainojen osoittamiin paikkoihin.

Kuva: BBC.com

Huolimatta Mendelejevin epäilemättömästä panoksesta, jaksollinen elementtitaulukko ei ole yhden tutkijan työn tulos. Mendelejevin lisäksi 1800-luvun jälkipuoliskolla ja koko 1900-luvulla monet Kemistit jatkoivat parhaan tavan järjestää tietoa kemiallisista alkuaineista tiedossa. Vielä enemmän, kun otetaan huomioon, että tänä aikana löydettiin uusia kemiallisia alkuaineita tai yksinkertaisia ​​aineitaspektrometrian ansiosta (joka tutkii atomien ja sähkömagneettisen säteilyn vuorovaikutusta).

elementtien luokittelu kausi perustui alun perin alkulaskelmiin atomipainot alkuaineista ja paljasti analogiat, jotka mahdollistivat elementtien ryhmittelemisen analogisiin perheisiin. Silti näiden jaksollisten ominaisuuksien esiintymisen syytä ei voitu selittää. Se tapahtui koko 1900-luvun, elektronisen rakenteen löytymisen myötä, kun syy tälle jaksollisuudelle elementtien ominaisuuksissa ymmärrettiin.

Atomiluku lajittelujärjestyksessä

1900-luvun alussa Glover ja Rutherford, havaitsi, että ytimessä varatut hiukkaset vastasivat noin puolta atomipainosta. Tämä arvo vastaa atomiluku joka määritellään protonien lukumääräksi atomituumassa ja joka osuu yhteen neutraalin atomin elektronien lukumäärän kanssa. Tämä uusi arvo oikeutti siihen asti toteutetut muutokset tiettyjen elementtien sijainnissa. Esimerkiksi Telluriumin ja jodin välinen aseman muutos.

Vuonna 1913 Henry Moseley vahvisti taulukon järjestyksen atomiluvun funktiona röntgenspektrometrialla. Atomiluvun mukainen järjestys on edelleen voimassa.

Samalla, 1900-luvulla, uusia kemiallisia alkuaineita löydettiin edelleen kvanttimekaniikan ja tekniikan kehityksen ansiosta. atomien pommitukset hiukkasilla, vuosisadan toiselta puoliskolta. Tämän uuden tekniikan avulla voitiin luoda keinotekoiset elementit joita ei ole luonnossa.

Vaikka jaksollisen järjestelmän elementtien oikeassa järjestyksessä oli edistytty, silti syy tiettyjen ominaisuuksien toistuvalle esiintymiselle (ominaisuudet säännöllisesti). Kehittäminen kvanttimekaniikka (fysiikan haara, joka tutkii valon ja atomien käyttäytymistä mikroskooppisessa mittakaavassa) vuodelta 1920 oli ratkaiseva selittämään näiden ominaisuuksien syy.

Sähköinen määritys jaksollisten ominaisuuksien selitykseksi

1900-luvun alkupuoliskolla fyysikot Niels Bohr Y Wolfgang Pauli he ehdottivat atomimallia, jossa elektronit voivat viedä vain tietyt kiertoradat ja jossa elektronit on järjestetty muodostamaan eritasoisia energiatasoja. Tapa, jolla elektronit jakautuvat kiertoradoille eri kuorissa tai energiatasoilla, tunnetaan nimellä elektroninen kokoonpano.

Elektronien järjestelyn löytäminen elektronikonfiguraatioissa oli perustavaa laatua olevien ominaisuuksien jaksollisuuden ymmärtämisessä. jaksottainen, koska havaittiin, että nämä ominaisuudet liittyivät läheisesti atomien äärimmäiseen elektroniseen konfiguraatioon ( Valencia).

Fyysikko Erwin Madelung vahvisti vuonna 1930 järjestyksen, jossa elektronit täyttävät atomi-orbitaalit, ja perusti numeerisen säännön täyttämisjärjestykselle. Tämä sääntö tunnetaan nimellä Madelung-sääntö ja se on empiirinen sääntö, jota ei voida selittää kvanttimekaniikan avulla.

Täyttöjakso on yksinkertainen jaksollisen taulukon kolmelle ensimmäiselle riville, mutta neljännellä rivillä, missä siirtymäelementit sijaitsevat, täyttöjärjestys käy läpi sarjan muutokset. Yhteensä on 20 poikkeavaa kohdetta, jotka eivät noudata tätä sääntöä.

Pöydän kehitys jatkuu tänään

Vuonna 2006 teoreettinen kemisti Eugen Schawrz Hän onnistui selittämään Madelungin säännön poikkeavuudet ottaen huomioon, että atomilla voi olla erilainen elektroninen kokoonpano energiatasosta riippuen. Keskiarvoja laskettaessa useimpien elementtien elektronikokoonpanot noudattavat Madelungin sääntöä.

Määräajotaulukko on edelleen keskustelun aihe 2000-luvulla, vaikka sen järjestely tai sähköinen kokoonpano alkioiden perusteella on edelleen perusteltua selittää tämä järjestys ja sähköisissä kokoonpanoissa havaitut poikkeamat a: n avulla teoria.

Jos haluat lukea lisää artikkeleita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin Jaksollisen taulukon kehitys - yhteenveto, suosittelemme, että kirjoitat luokan Atomi.

Eri kirjoittajia. (2019)Special: jaksollinen taulukko. Tutkimus ja tiede. Barcelona: Scientific Press S.A.