Еволуција ПЕРИОДИЧНОГ СТОЛА: од настанка до данас

Периодни систем је један од најзначајније иконе науке. Иако је 2019. била 150. годишњица њеног стварања, она никако није готов документ. У овој лекцији од НАСТАВНИКА видећемо шта еволуција периодног система од његовог настанка до данас и шта је напредак у познавању атома и њихових својстава омогућио.

Индекс

1. Шта је периодни систем?
2. Прва периодна таблица: порекло
3. Историја периодног система и еволуција

Тхе Периодни систем Периодични систем елемената је научни документ који концентрише више информација у мање простора и представља једну од најмоћнијих икона науке. Садржи добар део знање које имамо о хемији. Не постоји сличан документ ни у једној другој научној дисциплини.

Периодни систем елемената је а систем класификације хемијских елемената Почело је пре више од 200 година. Овај систем класификације расте и мења се током времена како је наука напредовала и откривали нове хемијски елементи. Међутим, уграђене су различите модификације, задржавајући његову основну структуру нетакнутом.

Периодни систем је тако назван јер изражава графички начин на који понављају у правилним интервалима одређени хемијска својства. То је врста дводимензионалног представљања или, у модернијим приказима, тродимензионалног.

У класични периодни систем (дводимензионални) хемијски елементи су распоређени у групе или породице и представљени су у тренутној периодној табели у вертикалним колонама. Уређени распоред ових група у колонама доводи до низа редова, који се називају тачкама, где су елементи поређани према својој атомској тежини. Периодни систем се састоји од седам периода који се разликују у дужини.

Пре Менделејева, други научници су развили системе класификације хемијских елемената. Али, за разлику од периодног система елемената, они јесу пуке листе познатих елемената; док периодни систем има посебност да је дводимензионални систем класификације (редови и колоне) или три димензије, у најмодернијим верзијама, где су хемијски елементи поређани сукцесивно слојеви.

Из тог разлога, историчари датирају рођење модерног периодног система 17. фебруара 1869, када Димитрије Иванович Мендељејев доврши први периодни систем од многих које је створио. Ова табела се састојала од 63 елемента распоређених у породице и остављала празна места за елементе који то још увек нису открио, али из које је извео њихову атомску тежину (као у случају Галијума, Германија и Сцандиум)

Кључни подаци за откривање периодног система била су претходна сазнања о атомска маса сваког елемента.

Шта је атомска тежина и атомски број?

Овај број представљала тежину атома и то је била једина мерљива вредност атома. Али то није било ни у једном случају директних мерења (не постоје мерни уређаји који омогућавају вагање изолованих атома), већ су то били систем који је успоставио стандард у коме је атому водоника дата произвољна вредност 1 и израчуната је вредност атомске тежине преосталих елемената у односу на ово Шаблон.

Први прорачуни атомски број елемената извео је енглески хемичар Јохн Далтон, и створили су велику научну расправу током прве половине 19. века. Међутим, у другој половини 19. века већ је постојао изузетан консензус о систему израчунавања атомских тежина елемената. Атомска тежина је постала од Менделејева па надаље, кључни критеријум за правилно уређење елемената у периодном систему.

Када је Мендељејев наредио познате елементе према њиховим повећање атомске тежине, уочили су појаву понављајућих својстава која су омогућавала да се елементи групишу у групе или породице елемената који су међусобно слични. Међутим, у неким случајевима редослед елемената према њиховој атомској тежини није одговорио на сличности између елемената који су уочени и Менделејев се променио положај 17 елемената у редоследу периодног система упркос њиховим атомским тежинама, како би могли да их групишу са оним елементима са којима су представили аналогије.

Ове промене су јасно ставиле до знања да неке од прихваћених атомских тежина нису тачне и прерачунате су. Упркос корекцијама атомске тежине, још увек је било елемената који су морали бити постављени на места која нису она која су назначена њиховим атомским тежинама.

Слика: ББЦ.цом

Упркос несумњивом доприносу Менделејева, периодни систем елемената није резултат рада нити једног истраживача. Поред Мендељејева, током друге половине деветнаестог века и током двадесетог века многи Хемичари су наставили да истражују најбољи начин за организовање информација о хемијским елементима познати. Још више с обзиром на то да је у то време откриће нови хемијски елементи или једноставне супстанце, захваљујући спектрометрији (која проучава интеракције између атома и електромагнетног зрачења).

Тхе класификација елемената у периодном систему се у почетку заснивао на почетним прорачунима атомске тежине елемената и открила аналогије које су омогућиле да се елементи групишу у аналогне породице. Упркос томе, разлог појаве ових периодичних својстава није могао бити објашњен. Било је то током 20. века, открићем електронске структуре, када се схватио разлог ове периодичности у својствима елемената.

Атомски број као редослед сортирања

Почетком 20. века Гловер и Рутхерфорд, приметио је да наелектрисане честице у језгру чине око половине атомске тежине. Ова вредност одговара концепту атомски број који је дефинисан као број протона у атомском језгру и који се поклапа са бројем електрона у неутралном атому. Ова нова вредност оправдала је промене у положају одређених елемената које су до тада спровођене. На пример, промена положаја између телуријума и јода.

1913. год. Хенри Моселеи потврдио је поредак табеле у функцији атомског броја рентгенском спектрометријом. Поредак према атомском броју је на снази и данас.

Истовремено, током 20. века, нови хемијски елементи наставили су да се откривају захваљујући квантној механици и развоју технике бомбардовање атома честицама, из друге половине века. Помоћу ове нове технике било је могуће створити вештачки елементи који нису присутни у природи.

Иако је постигнут напредак у правилном распореду елемената у периодном систему, ипак разлог понављајуће појаве одређених својстава (својства периодични). Развој квантна механика (грана физике која проучава понашање светлости и атома на микроскопској скали) из 1920. године била је пресудна за објашњење разлога за ова својства.

Електронска конфигурација као објашњење периодичних својстава

Током прве половине 20. века физичари Ниелс Бохр И. Волфганг Паули предложили су атомски модел у коме електрони могу заузимати само одређене орбите и где су електрони распоређени формирајући слојеве различитих енергетских нивоа. Начин на који су електрони распоређени у орбиталама у различитим љускама или нивоима енергије познат је као електронска конфигурација.

Откриће распореда електрона у електронским конфигурацијама било је основно за разумевање периодичности својстава периодично, јер је примећено да су ова својства уско повезана са најудаљенијом електронском конфигурацијом атома (слој Валенциа).

Редослед којим електрони попуњавају атомске орбитале успоставио је 1930. физичар Ервин Маделунг који је успоставио нумеричко правило за редослед пуњења. Ово правило је познато као Правило Маделунг и то је емпиријско правило које се не би могло објаснити помоћу квантне механике.

Редослед попуњавања је једноставан за прва три реда периодног система, али у четврти ред, где се налазе прелазни елементи, редослед попуњавања пролази низ преинаке. Укупно има 20 аномалних предмета који се не придржавају овог правила.

Еволуција табеле наставља се и данас

2006. теоријски хемичар Еуген Сцхаврз Успео је да објасни аномалије Маделунговог правила узимајући у обзир да атоми могу имати различите електронске конфигурације у зависности од нивоа енергије. Израчунавајући просеке, електронске конфигурације већине елемената у складу су са Маделунговим правилом.

Периодни систем и даље остаје предмет расправа у 21. веку, иако је о уређењу или електронској конфигурацији елемената, још увек је ваљано објаснити ово уређење и уочене аномалије у електронским конфигурацијама помоћу а теорија.

Ако желите да прочитате још чланака сличних Еволуција периодног система - резиме, препоручујемо вам да уђете у нашу категорију Атом.

Разни аутори. (2019)Посебно: периодни систем. Истраживање и наука. Барселона: Сциентифиц Пресс С.А.