Еволюція ПЕРІОДИЧНОЇ СТОЛУ: від її створення до сьогодні

Періодична система є однією з найбільш знакових ікон науки. Хоча 2019 рік був 150-річчям його створення, це далеко не готовий документ. У цьому уроці від ВЧИТЕЛЯ ми побачимо, що еволюція періодичної системи від його створення до наших днів і те, що досягнення у пізнанні атомів та їх властивостей зробили це можливим.

Індекс

1. Що таке періодична система?
2. Перша періодична система: походження
3. Історія періодичної системи та еволюція

Періодична таблиця Періодична система елементів - це науковий документ, який концентрує більше інформації в меншому просторі і являє собою одну з найпотужніших ікон науки. Він містить значну частину знання про хімію. Подібного документа немає в жодній іншій науковій дисципліні.

Періодична система елементів являє собою a система класифікації хімічних елементів Це почалося більше 200 років тому. Ця система класифікації з часом зростала і змінювалась у міру розвитку науки та відкриття нових.

Періодична система названа так, оскільки виражає графічно спосіб їх повторення через рівні проміжки часу певний хімічні властивості. Це тип двовимірного подання або, у його сучасніших уявленнях, тривимірного.

В класична періодична система (двовимірна) хімічні елементи розташовані в групи або сім'ї і представлені в поточній періодичній таблиці вертикальними стовпцями. Впорядковане розташування цих груп у стовпцях дає початок ряду рядків, які називаються періодами, де елементи упорядковуються відповідно до їх атомної ваги. Періодична система складається з семи періодів, які різняться за тривалістю.

До Менделєєва інші вчені розробляли системи класифікації хімічних елементів. Але, на відміну від періодичної таблиці елементів, вони були прості списки відомих елементів; тоді як періодична система має ту особливість, що вона є системою класифікації у двох вимірах (рядки і колони) або тривимірні, у найсучасніших версіях, де хімічні елементи розташовані послідовно шари.

З цієї причини історики датують народження сучасної періодичної системи 17 лютого 1869 р., коли Димитрій Іванович Менделєєв закінчити перша періодична система з багатьох, що він зробив. Ця таблиця складалася з 63 елементів, розміщених у сімействах і залишила порожні місця для елементів, яких ще немає виявив, але з якого він вивів їх атомну вагу (як у випадку з Галієм, Германієм та Скандій)

Ключовими даними для відкриття періодичної системи були попередні знання про атомна вага кожного елемента.

Що таке атомна вага та атомний номер?

Цей номер представляв вагу атома і це було єдине вимірюване значення атоми. Але це не було ні в якому разі прямих вимірювань (немає вимірювальних приладів, що дозволяють зважувати ізольовані атоми), скоріше це була система, яка створила стандарт, в якому атому водню було надано довільне значення 1, а відносно цього розраховано значення атомної ваги решти елементів Візерунок.

Перші розрахунки атомний номер з елементів здійснював англійський хімік Джон Далтон, і породили великі наукові суперечки протягом першої половини 19 століття. Однак у другій половині 19 століття вже існував неабиякий консенсус щодо системи розрахунку атомних ваг елементів. Атомна вага стала від Менделєєва, ключовим критерієм правильного впорядкування елементів у періодичній системі.

Коли Менделєєв упорядковував відомі елементи відповідно до їх збільшення атомної маси, спостерігали появу повторюваних властивостей, які дозволяли згрупувати елементи в групи або сімейства елементів, подібних один до одного. Однак у деяких випадках впорядкування елементів відповідно до їх атомної ваги не відповідало схожості між елементами, які спостерігалися, і Менделєєв змінювався положення 17 елементів у компонуванні періодичної системи, незважаючи на їх атомні ваги, щоб мати можливість згрупувати їх за тими елементами, з якими вони подали аналогії.

Ці зміни показали, що деякі з прийнятих атомних ваг були неправильними і були перераховані. Незважаючи на поправки в атомних вагах, все ще існували елементи, які доводилося розміщувати в інших положеннях, крім тих, що вказані їх атомними вагами.

Зображення: BBC.com

Незважаючи на безсумнівний внесок Менделєєва, періодична система елементів не є результатом роботи жодного дослідника. Окрім Менделєєва, протягом другої половини ХІХ століття і протягом ХХ століття багатьох Хіміки продовжували досліджувати найкращий спосіб організації інформації про хімічні елементи відомі. Тим більше, враховуючи, що в цей час відкриття нові хімічні елементи або прості речовини, завдяки спектрометрії (яка вивчає взаємодію між атомами та електромагнітним випромінюванням).

класифікація елементів в періодичній системі спочатку базувався на початкових розрахунках атомні ваги елементів і виявив аналогії, які дозволили згрупувати елементи в аналогічні сімейства. Незважаючи на це, причину появи цих періодичних властивостей пояснити не вдалося. Це було протягом 20 століття, з відкриттям електронної структури, коли була зрозуміла причина такої періодичності у властивостях елементів.

Атомний номер як порядок сортування

На початку 20 ст Гловер і Резерфорд, спостерігали, що заряджені частинки в ядрі становили приблизно половину атомної ваги. Це значення відповідає поняттю атомний номер яке визначається як кількість протонів в атомному ядрі і яке збігається з числом електронів у нейтральному атомі. Ця нова цінність виправдала зміни в положенні певних елементів, які були здійснені до того часу. Наприклад, зміна положення між телуром та йодом.

У 1913 р. Генрі Мозлі підтвердив упорядкування таблиці як функцію атомного числа за допомогою рентгенівської спектрометрії. Впорядкування за атомним номером діє і сьогодні.

У той же час протягом 20 століття нові хімічні елементи продовжували відкриватися завдяки квантовій механіці та розвитку техніки бомбардування атомами частинками, з другої половини століття. За допомогою цієї нової техніки можна було творити штучні елементи які відсутні в природі.

Хоча був досягнутий прогрес у правильному розташуванні елементів у періодичній системі, все ж причина періодичного виникнення певних властивостей (властивостей періодичний). Розвиток квантова механіка (розділ фізики, що вивчає поведінку світла та атомів у мікроскопічному масштабі) від 1920 р. був вирішальним для пояснення причини цих властивостей.

Електронна конфігурація як пояснення періодичних властивостей

Протягом першої половини 20 століття фізики Нільс Бор Y Вольфганг Паулі вони запропонували атомну модель, в якій електрони можуть займати лише певні орбіти і де електрони розташовані, утворюючи шари різного рівня енергії. Спосіб розподілу електронів по орбіталях в різних оболонках або енергетичних рівнях відомий як електронна конфігурація.

Відкриття розташування електронів в електронних конфігураціях було фундаментальним для розуміння періодичності властивостей. періодично, оскільки було помічено, що ці властивості були тісно пов'язані з найвіддаленішою електронною конфігурацією атомів (шар Валенсія).

Порядок заповнення електронами атомних орбіталей був встановлений в 1930 році фізиком Ервіном Маделунгом, який встановив числове правило для порядку заповнення. Це правило відоме як Правило Маделунга і це емпіричне правило, яке неможливо пояснити за допомогою квантової механіки.

Послідовність заповнення проста для перших трьох рядків періодичної таблиці, але в Четвертий ряд, де розташовані перехідні елементи, порядок заповнення проходить ряд зміни. Всього існує 20 аномальних предметів, які не дотримуються цього правила.

Еволюція таблиці триває і сьогодні

У 2006 р. Хімік-теоретик Євген Шаврж Йому вдалося пояснити аномалії правила Маделунга, враховуючи, що атоми можуть мати різні електронні конфігурації в залежності від рівня енергії. Обчислюючи середні значення, електронні конфігурації більшості елементів відповідають правилу Маделунга.

Періодична система залишається предметом дискусій у 21 столітті, хоча домовленість або електронна конфігурація елементами, все ще справедливо пояснити це впорядкування та аномалії, що спостерігаються в електронних конфігураціях за допомогою a теорія.

Якщо ви хочете прочитати більше статей, подібних до Еволюція періодичної системи - коротка інформація, рекомендуємо ввести нашу категорію Атом.

Різні автори. (2019)Особливі: періодична система. Дослідження та наука. Барселона: Scientific Press S.A.