PERIODISKĀS TABULAS evolūcija: no tās izveidošanas līdz mūsdienām

Periodiskā tabula ir viena no ikonu ikonas zinātnes. Lai arī 2019. gads bija tā izveidošanas 150. gadadiena, tas nebūt nav gatavs dokuments. Šajā skolotāja stundā mēs redzēsim, kas ir periodiskās tabulas attīstība no tā radīšanas līdz mūsdienām un kādi sasniegumi atomu un to īpašību zināšanā ir to ļāvuši.

Indekss

1. Kāda ir periodiskā tabula?
2. Pirmā periodiskā tabula: izcelsme
3. Periodiskās tabulas vēsture un evolūcija

The periodiskā tabula Periodiskā elementu sistēma ir zinātnisks dokuments, kas koncentrē vairāk informācijas mazāk vietas un ir viena no spēcīgākajām zinātnes ikonām. Tas satur labu daļu no zināšanas par ķīmiju. Nevienā citā zinātniskajā disciplīnā nav līdzīga dokumenta.

Elementu periodiskā tabula ir a ķīmisko elementu klasifikācijas sistēma Tas sākās vairāk nekā pirms 200 gadiem. Šī klasifikācijas sistēma laika gaitā ir augusi un mainījusies, zinātnei progresējot un atklājot jaunas. ķīmiskie elementi

Periodiskā tabula ir nosaukta tāpēc, ka izsaka grafiski veids, kā viņi regulāri atkārtojas ķīmiskās īpašības. Tas ir divdimensiju attēlojuma veids vai, modernākos attēlojumos, trīsdimensiju.

Iekš klasiskā periodiskā tabula (divdimensiju) ķīmiskie elementi ir sakārtoti grupas vai ģimenes un ir attēloti pašreizējā periodiskajā tabulā vertikālās kolonnās. Sakārtots šo grupu izvietojums kolonnās rada rindu virkni, ko sauc par periodiem, kur elementi tiek sakārtoti atbilstoši to atomu svaram. Periodiskā tabula sastāv no septiņiem periodiem, kuru garums ir atšķirīgs.

Pirms Mendeļejeva citi zinātnieki bija izstrādājuši ķīmisko elementu klasifikācijas sistēmas. Bet, atšķirībā no periodiskās tabulas ar elementiem, tie bija tikai zināmo elementu saraksti; savukārt periodiskajai tabulai ir īpatnība, ka tā ir klasifikācijas sistēma divās dimensijās (rindas un kolonnas) vai trīs dimensijas vismodernākajās versijās, kur ķīmiskie elementi ir sakārtoti pēc kārtas slāņi.

Šī iemesla dēļ vēsturnieki datē mūsdienu periodiskās tabulas dzimšanu 1869. gada 17. februāris, kad Dimitrijs Ivanovičs Mendeļejevs pabeigt pirmā periodiskā tabula no daudzajiem, ko viņš radījis. Šī tabula sastāvēja no 63 elementiem, kas sakārtoti ģimenēs, un atstāja tukšas vietas elementiem, kas vēl nav atklāts, bet pēc kura viņš bija secinājis to atomu svaru (kā gadījumā, piemēram, gallija, germānija un Skandijs)

Galvenie periodiskās tabulas atklāšanas dati bija iepriekšējās zināšanas par atomu svars katra elementa.

Kas ir atomu svars un atomu skaitlis?

Šis skaitlis pārstāvēja atoma svaru un tā bija vienīgā izmērāmā vērtība atomi. Bet tas nebija tiešu mērījumu gadījumā (nav mērīšanas ierīču, kas ļautu nosvērt izolētus atomus), bet drīzāk tie bija standarts, kurā ūdeņraža atomam tika piešķirta patvaļīga vērtība 1 un pārējo elementu atomu svara vērtība tika aprēķināta saistībā ar Modelis.

Pirmie aprēķini atomu skaitlis no elementiem veica angļu ķīmiķis Džons Daltons, un 19. gadsimta pirmajā pusē izraisīja lieliskas zinātniskas debates. Tomēr 19. gadsimta otrajā pusē jau bija ievērojama vienprātība par elementu atomu svara aprēķināšanas sistēmu. Atomu svars, sākot no Mendeļejeva, kļuva par galveno kritēriju elementu pareizai secībai periodiskās tabulas ietvaros.

Kad Mendeļejevs pasūtīja zināmos elementus atbilstoši tiem palielinot atomu svaru, novēroja atkārtotu īpašību parādīšanos, kas ļāva elementus grupēt grupās vai elementu grupās, kas bija līdzīgas viena otrai. Tomēr dažos gadījumos elementu secība pēc to atomu svara nereaģēja uz līdzību starp novērotajiem elementiem un Mendeļejevs mainījās 17 elementu pozīcija periodiskās tabulas izkārtojumā, neraugoties uz to atomu svaru, lai varētu tos grupēt ar tiem elementiem, ar kuriem tie uzrādīja analogus.

Šīs izmaiņas parādīja, ka daži no pieņemtajiem atomu svariem nebija pareizi un tika pārrēķināti. Neskatoties uz atomu svara korekcijām, joprojām bija elementi, kuri bija jānovieto citās pozīcijās, nevis tajās, kuras norāda to atomu svars.

Attēls: BBC.com

Neskatoties uz Mendeļejeva neapšaubāmo ieguldījumu, periodiskā elementu tabula nav viena pētnieka darba rezultāts. Papildus Mendeļejevam XIX gadsimta otrajā pusē un visā divdesmitajā gadsimtā daudzi Ķīmiķi turpināja izpētīt labāko veidu, kā sakārtot informāciju par ķīmiskajiem elementiem zināms. Vēl jo vairāk, ņemot vērā, ka šajā laikā tika atklāts jauni ķīmiskie elementi vai vienkāršas vielas, pateicoties spektrometrijai (kurā tiek pētīta atomu un elektromagnētiskā starojuma mijiedarbība).

The elementu klasifikācija periodiskajā tabulā sākotnēji tika balstīts uz sākotnējiem aprēķiniem atomu svari elementu un atklāja analoģijas, kas ļāva elementus sagrupēt analogās ģimenēs. Pat tā nevarēja izskaidrot šo periodisko īpašību parādīšanās iemeslu. Tas bija visu 20. gadsimtu, atklājot elektronisko struktūru, kad tika saprasts šīs periodiskuma iemesls elementu īpašībās.

Atomu skaitlis kā kārtošanas secība

20. gadsimta sākumā Glovers un Rezerforda, novēroja, ka uzlādētās daļiņas kodolā veido apmēram pusi no atomu svara. Šī vērtība atbilst jēdzienam atomu skaitlis ko definē kā protonu skaitu atoma kodolā un kas sakrīt ar elektronu skaitu neitrālā atomā. Šī jaunā vērtība attaisnoja atsevišķu līdz tam veikto elementu stāvokļa izmaiņas. Piemēram, pozīcijas maiņa starp Tellurium un Jodu.

1913. gadā Henrijs Moselijs ar rentgena spektrometriju apstiprināja tabulas kārtību kā atomu skaitļa funkciju. Pasūtīšana pēc atomu skaita joprojām ir spēkā.

Tajā pašā laikā 20. gadsimtā joprojām tika atklāti jauni ķīmiskie elementi, pateicoties kvantu mehānikai un atomu bombardēšana ar daļiņām, no gadsimta otrās puses. Ar šo jauno tehniku ​​bija iespējams izveidot mākslīgie elementi kuru dabā nav.

Lai gan periodiskās tabulas elementu pareizā izvietojumā ir panākts progress, tomēr iemesls dažu īpašību (īpašības periodiski). Programmas attīstība kvantu mehānika (fizikas nozare, kas pēta gaismas un atomu uzvedību mikroskopiskā mērogā) no 1920. gada bija izšķiroša, lai izskaidrotu šo īpašību cēloni.

Elektroniskā konfigurācija kā periodisko īpašību skaidrojums

20. gadsimta pirmajā pusē fiziķi Nīls Bohrs Jā Volfgangs Pauli viņi ierosināja atomu modeli, kurā elektroni var aizņemt tikai noteiktas orbītas un kur elektroni ir izvietoti, veidojot dažāda enerģijas līmeņa slāņus. Veids, kā elektroni tiek sadalīti orbitālēs dažādos apvalkos vai enerģijas līmeņos, ir pazīstams kā elektroniskā konfigurācija.

Elektronu izvietojuma atklāšana elektronu konfigurācijās bija būtiska, lai izprastu īpašību periodiskumu. periodiski, jo tika novērots, ka šīs īpašības ir cieši saistītas ar visattālāko atomu elektronisko konfigurāciju ( Valensija).

Kārtību, kādā elektroni aizpilda atomu orbitāles, 1930. gadā noteica fiziķis Ervins Madelungs, kurš izveidoja skaitlisku likumu aizpildīšanas kārtībai. Šis noteikums ir pazīstams kā Madelungas valdīšana un tas ir empīrisks noteikums, kuru nevarēja izskaidrot ar kvantu mehānikas palīdzību.

Pirmo trīs periodiskās tabulas rindu aizpildīšanas secība ir vienkārša, bet ceturtajā rindā, kur atrodas pārejas elementi, aizpildīšanas kārtība iziet virkni izmaiņas. Kopumā ir 20 anomāli vienumi, kas neievēro šo noteikumu.

Tabulas evolūcija turpinās arī šodien

2006. gadā teorētiskais ķīmiķis Eižens Šavrs Viņam izdevās izskaidrot Madelunga likuma anomālijas, ņemot vērā, ka atomiem var būt dažādas elektroniskās konfigurācijas atkarībā no enerģijas līmeņa. Aprēķinot vidējos rādītājus, lielākās daļas elementu elektronu konfigurācijas atbilst Madelungas likumam.

Periodiskā tabula 21. gadsimtā joprojām ir diskusiju jautājums, kaut arī elementus, joprojām ir derīgi izskaidrot šo kārtību un elektroniskajās konfigurācijās novērotās anomālijas, izmantojot a teorija.

Ja vēlaties lasīt vairāk līdzīgus rakstus Periodiskās tabulas attīstība - kopsavilkums, iesakām ievadīt mūsu kategoriju Atoms.

Dažādi autori. (2019)Īpašais: periodiskā tabula. Pētniecība un zinātne. Barselona: Scientific Press S.A.