Η χημεία είναι ένα συναρπαστικό αλλά προκλητικό μάθημα. Και αν το σχολείο δεν είχε ακόμα τον εξοπλισμό για τη διεξαγωγή πειραμάτων, τότε μπορούμε να πούμε ότι πέρασε εντελώς. Υπάρχει όμως κάτι στο οποίο κάθε άτομο πρέπει να καθοδηγείται τουλάχιστον ελάχιστα. Αυτός είναι ο περιοδικός πίνακας.

Για τους μαθητές, η εκμάθησή του είναι πραγματικό μαρτύριο. Αν τη δουν στα όνειρα, τότε μόνο εφιάλτες. Υπάρχουν τόσα πολλά στοιχεία, το καθένα έχει τον δικό του αριθμό... Αλλά μια μητέρα πολλών παιδιών βρήκε έναν διασκεδαστικό τρόπο, πώς να μάθετε τον περιοδικό πίνακα... Είναι κατάλληλο τόσο για παιδιά όσο και για ενήλικες και η αντίδραση θα σας πει με χαρά. "Τόσο απλό!".

Περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων

Όπως δείχνει η εμπειρία της Karin Tripp, μητέρας τεσσάρων παιδιών, με τη σωστή προσέγγιση, είναι δυνατόν να μάθουμε τα πάντα. Για να επισυνάψετε σπουδάζοντας χημείαακόμα και μικρά παιδιά, αποφάσισε να μετατρέψει τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων σε ναυτικό πεδίο μάχης.

Το παιχνίδι περιέχει τέσσερις σελίδες με τον περιοδικό πίνακα - δύο για κάθε παίκτη. Κάθε παίκτης πρέπει να σχεδιάσει τα πλοία του σε ένα τραπέζι και στο άλλο - να υποδείξει τις βολές του και τα κατεστραμμένα πλοία του αντιπάλου με τελείες.

Οι κανόνες της ναυτικής μάχης είναι οι ίδιοι όπως στο κλασικό παιχνίδι. Μόνο για να καταρρίψετε το σκάφος του αντιπάλου, πρέπει να ονομάσετε όχι ένα γράμμα με αριθμό, αλλά το αντίστοιχο χημικό στοιχείο.

Αυτή η τεχνική θα επιτρέψει στα παιδιά όχι μόνο να μάθουν τα ονόματα των χημικών στοιχείων. Προωθεί την ανάπτυξη της μνήμης και της λογικής σκέψης. Εξάλλου, τα παιδιά θα αναλύσουν τους σειριακούς αριθμούς και τα χρώματα.

Για να είναι ευκολότερο για τα παιδιά να βρουν το επιθυμητό στοιχείο στην αρχή, οι σειρές και οι στήλες πρέπει να είναι αριθμημένες. Όμως, σύμφωνα με την Karin, μετά από λίγες μέρες που έπαιξαν «χημική θαλάσσια μάχη», τα παιδιά της άρχισαν να περιηγούνται τέλεια στον περιοδικό πίνακα. Γνώριζαν ακόμη και τις ατομικές μάζες και τους τακτικούς αριθμούς των στοιχείων.

Με τον καιρό, οι κανόνες του παιχνιδιού μπορεί να γίνουν πιο περίπλοκοι. Για παράδειγμα, τοποθετήστε ένα πλοίο μόνο σε μια οικογένεια χημικών στοιχείων.

Ακόμη και η οκτάχρονη κόρη μιας εφευρετικής μητέρας που δεν έχει σπουδάσει ακόμη χημεία στο σχολείο, παίζει αυτό το παιχνίδι με ευχαρίστηση. Και για τους ενήλικες, αυτός είναι ένας πολύ καλός τρόπος διασκέδασης.

Όλες οι σελίδες του περιοδικού πίνακα για τη θαλάσσια μάχη μπορούν να εκτυπωθούν σε κανονικό ή έγχρωμο εκτυπωτή και να χρησιμοποιηθούν απεριόριστες φορές.

Προσαρμοσμένη εργασία για το σπίτι επί χημεία. Συνθέτουμε τον περιοδικό πίνακα από τις τραβηχτές κάρτες.

Θέμα εργασίας για το σπίτι:σχεδιάστε μια κάρτα με ένα ξεχωριστό χημικό στοιχείο που υπάρχει σε ζωντανούς οργανισμούς (βιοογόνο) με μια απεικόνιση της επίδρασής του στους ζωντανούς οργανισμούς.

Τάξη - 8- Βαθμός 10; περίπλοκο- υψηλό, διαθεματικό. χρόνοςεκτέλεση - 30-40 λεπτά.

Τύπος εργασίας -ατομική, και στη συνέχεια σε μια ομάδα? μέθοδος ελέγχου- συλλογή εικονογραφήσεων μεμονωμένων χημικών στοιχείων σε μορφή Α4 και σύνταξη γενικού περιοδικού πίνακα από αυτά.

Εκμάθηση:

1) σχολικό εγχειρίδιο χημείας τάξης 10 - O.S. Gabrielyan, I. G. Ostroumov, S.Yu. Ponomarev, προχωρημένο επίπεδο (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7. Βιολογικά δραστικές ενώσεις, σελ. 300).

2) σχολικό εγχειρίδιο χημείας τάξη 8 - O.S. Gabrielyan, (§ 5. Περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev. Σημάδια χημικών στοιχείων, σελ. 29).

3) εγχειρίδιο οικολογίας 10 (11) τάξη - E. A. Kriksunov, V. V. Pasechnik, (Κεφάλαιο 6. Περιβάλλον και ανθρώπινη υγεία, 6.1. Χημική ρύπανση του περιβάλλοντος και της ανθρώπινης υγείας, σελ. 217).

4) εγχειρίδιο βιολογίας 10-11 τάξη - Γενική βιολογία. Ένα βασικό επίπεδο του. Εκδ. Belyaeva D.K., Dymshitsa G.M. (Κεφάλαιο 1. Η χημική σύσταση του κυττάρου. § 1. Ανόργανες ενώσεις, § 2. Βιοπολυμερή.).

Στόχοι:την ανάπτυξη γνώσεων σχετικά με τις βιοχημικές διεργασίες σε ένα ζωντανό κύτταρο, τις γεωχημικές διεργασίες στη φύση, που λαμβάνονται από μαθητές ανεξάρτητα και με νόημα, που καθορίζονται με ένα σχέδιο, δημιουργικό σχέδιο. Δημιουργία μοναδικών οπτικών βοηθημάτων για άλλους μαθητές. Σύνταξη του μοναδικού «Περιοδικού Πίνακα» του συγγραφέα.

Επεξηγηματικό σημείωμα.

Η ουσία της εργασίας για το σπίτι στο ότι οι μαθητές σχεδιάζουν τη συμμετοχή κάθε χημικού στοιχείου σε γεωχημικές διεργασίες. Και στη συνέχεια όλα τα σχέδια συνδυάζονται σε έναν περιληπτικό «Περιοδικό Πίνακα», ο οποίος μπορεί να κρεμαστεί στον τοίχο στην τάξη. Σχηματίζεται ένα ορισμένο οπτικό προϊόν της κοινής δημιουργικότητας: "Οικολογία σε εικόνες". Σε διαφορετικές τάξεις, λαμβάνονται διαφορετικοί "Περιοδικοί Πίνακες", το κύριο πράγμα είναι να διατηρήσετε τη μορφή του πίνακα και να βεβαιωθείτε ότι όλα τα σχέδια βρίσκονται σε φύλλο Α4. Και επίσης, έτσι ώστε ένα χημικό σημάδι του στοιχείου για το οποίο σχεδιάζεται η πλοκή επικολλάται στη γωνία του φύλλου. Αρχικά, κάθε μαθητής επιλέγει ένα συγκεκριμένο χημικό στοιχείο για μελέτη. Στη συνέχεια, ανεξάρτητα ή με τη βοήθεια ενός δασκάλου, αναζητά πληροφορίες, επιλέγει τις απαραίτητες, βγάζει ένα σχέδιο του σχεδίου, σχεδιάζει και τοποθετεί το σχέδιό του στον τοίχο στο κελί του περιοδικού πίνακα για το αντίστοιχο χημικό στοιχείο. Μπορείτε να απλοποιήσετε / να περιπλέκετε την εργασία επιλέγοντας από όλα τα χημικά στοιχεία μόνο τα πιο κοινά στη γη ή, αντίθετα, τα λιγότερο κοινά. Μπορείτε να επιλέξετε μόνο βιογόνα (χημικά στοιχεία που αποτελούν τους ζωντανούς οργανισμούς) και να σχεδιάσετεεκπαιδευτικές κάρτες με ιστορίες Για αυτούς. Μπορείτε να επιλέξετε μακροθρεπτικά συστατικά ζωντανών κυττάρων ή μπορείτε μόνο μικροθρεπτικά συστατικά κ.λπ. Στα περιβαλλοντικά βιβλία αναφοράς τώρα μπορείτε να βρείτε πολλές διαφορετικές πληροφορίες για αυτό το θέμα.

Υλικό αναφοράς: Τα βιογενή είναι χημικά στοιχεία που υπάρχουν συνεχώς στους ζωντανούς οργανισμούς και παίζουν οποιονδήποτε βιολογικό ρόλο: O, C, H, Ca, N, K, P, Mg, S, Cl, Na, Fe,Εγώ, Cu.

Εικονικός «περιοδικός πίνακας». Αντί για ένα χάρτινο τραπέζι στον τοίχο στην τάξη, μπορείτε να οργανώσετε ένα εικονικό τραπέζι και τη γενική εργασία των μαθητών σε αυτό. Για αυτό, ο δάσκαλος ετοιμάζει μια διάταξη του πίνακα στο Google -έγγραφα και ανοίγει την πρόσβαση στους μαθητές. Οι μαθητές μπορούν να ζωγραφίσουν με τη βοήθεια προγραμμάτων υπολογιστή ή μπορούν να κατεβάσουν σχέδια με μολύβια και χρώματα. Εδώ είναι η αρχική διάταξη ενός τέτοιου πίνακα, μερικώς συμπληρωμένη από τους μαθητές.

Ξεχωριστές κάρτες εκμάθησης , με μαθητικά σκίτσα για την επίδραση συγκεκριμένων χημικών στοιχείων σε ζωντανούς οργανισμούς (μορφή Α4 κάθε κάρτας).

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ. Πίνακας χημικών στοιχείων-θρεπτικών συστατικών, ως υλικό αναφοράς για τη σχεδίαση οικοπέδων εκπαιδευτικών καρτών.

Την 1η Μαρτίου 1869, ο Mendeleev ολοκλήρωσε το έργο του «Εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα». Η ημέρα αυτή θεωρείται η ημέρα της ανακάλυψης του περιοδικού νόμου των στοιχείων του Δ.Μ. Μεντελέεφ. «Η ανακάλυψη του DI Mendeleev αναφέρεται στους θεμελιώδεις νόμους του σύμπαντος, όπως ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας του Νεύτωνα ή η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, και ο D.M. Mendeleev είναι στο ίδιο επίπεδο με τα ονόματα αυτών των μεγάλων φυσικών». Ο Ακαδημαϊκός Α.Ι. Ρουσάνοφ.
«Ο περιοδικός πίνακας ήταν και παραμένει ο κύριος οδηγός στις πιο πρόσφατες λύσεις στο πρόβλημα της ύλης». Prof. A. N. Reformatsky.

«Όταν προσεγγίζεις την αξιολόγηση προσωπικοτήτων όπως ο DI Mendeleev, στην ανάλυση του επιστημονικού τους έργου, ακούγεται κανείς άθελά του στην επιθυμία να βρει σε αυτό το έργο τα στοιχεία που χαρακτηρίζονται περισσότερο από τη σφραγίδα της ιδιοφυΐας. Από όλα τα σημάδια που διακρίνουν την ιδιοφυΐα και εκδήλωση, δύο φαίνονται να είναι η πιο αποκαλυπτική: πρώτον, η ικανότητα να καλύπτει και να ενώνει ευρείες περιοχές γνώσης και, δεύτερον, η ικανότητα για απότομα άλματα σκέψης, σε απροσδόκητη σύγκλιση γεγονότων και εννοιών που, για έναν κοινό θνητό, φαίνεται να να είναι μακριά και άσχετα μεταξύ τους, τουλάχιστον μέχρι τη στιγμή που μια τέτοια σύνδεση ανακαλυφθεί και αποδειχθεί». L. A. Chugaev, καθηγητής χημείας.

Και ο ίδιος ο Μεντελέγιεφ κατάλαβε την τεράστια σημασία του νόμου που ανακάλυψε για την επιστήμη. Και πίστευα στην περαιτέρω ανάπτυξή του. «Φαινομενικά, το μέλλον δεν απειλεί τον περιοδικό νόμο με καταστροφή, αλλά υπόσχεται μόνο ανωδομές και ανάπτυξη». DI. Μεντελέεφ.

Η αρχική άποψη του πίνακα, γραμμένη από τον D.I. Μεντελέεφ.
Αν όλη η επιστημονική γνώση του κόσμου είχε χαθεί λόγω κάποιου είδους κατακλυσμού, τότε για την αναβίωση του πολιτισμού ένας από τους κύριους νόμους θα ήταν ο περιοδικός νόμος του D.I. Μεντελέεφ. Η πρόοδος στην ατομική φυσική, συμπεριλαμβανομένης της πυρηνικής ενέργειας και της σύνθεσης τεχνητών στοιχείων, κατέστη δυνατή μόνο χάρη στον Περιοδικό Νόμο. Με τη σειρά τους, διεύρυναν και εμβάθυναν την ουσία του νόμου του Mendeleev.

Ο περιοδικός νόμος έπαιξε τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη της χημείας και άλλων φυσικών επιστημών. Ανακαλύφθηκε η αμοιβαία σύνδεση μεταξύ όλων των στοιχείων, οι φυσικές και χημικές τους ιδιότητες. Αυτό έθεσε μπροστά στη φυσική επιστήμη ένα επιστημονικό και φιλοσοφικό πρόβλημα μεγάλης σημασίας: αυτή η αμοιβαία σύνδεση πρέπει να εξηγηθεί.
Της ανακάλυψης του περιοδικού νόμου προηγήθηκαν 15 χρόνια σκληρής δουλειάς. Μέχρι τη στιγμή που ανακαλύφθηκε ο περιοδικός νόμος, ήταν γνωστά 63 χημικά στοιχεία, υπήρχαν περίπου 50 διαφορετικές ταξινομήσεις. Οι περισσότεροι επιστήμονες συνέκριναν μόνο στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες μεταξύ τους, οπότε δεν μπορούσαν να ανακαλύψουν τον νόμο. Ο Μεντελέεφ, από την άλλη, συνέκρινε τα πάντα, συμπεριλαμβανομένων ανόμοιων στοιχείων. Ο Mendeleev έγραψε σε κάρτες όλες τις γνωστές πληροφορίες για τα χημικά στοιχεία και τις ενώσεις τους που ανακαλύφθηκαν και μελετήθηκαν εκείνη την εποχή, τα τακτοποίησε με τη σειρά αύξησης της σχετικής ατομικής τους μάζας και ανέλυσε διεξοδικά ολόκληρο το σύνολο, προσπαθώντας να βρει ορισμένα μοτίβα σε αυτό. Ως αποτέλεσμα της έντονης δημιουργικής δουλειάς, ανακάλυψε σε αυτήν την αλυσίδα τμήματα στα οποία οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ουσιών που σχηματίζονται από αυτά άλλαζαν με παρόμοιο τρόπο - περιοδικά - περιόδους. Με την ανάπτυξη της θεωρίας της δομής του ηλεκτρονιακού κελύφους των ατόμων, κατέστη σαφές γιατί οι ιδιότητες των ατόμων παρουσιάζουν περιοδικότητα με αυξανόμενη ατομική μάζα. Τα άτομα με την ίδια εξωτερική σφαίρα αποτελούν μια ομάδα. Τα άτομα με τον ίδιο αριθμό εξωτερικών σφαιρών είναι μία σειρά. Άτομα με πυρήνες που έχουν τα ίδια φορτία, αλλά διαφορετικές μάζες, έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες, αλλά διαφορετικά ατομικά βάρη και είναι ισότοπα του ίδιου χημικού στοιχείου. Ουσιαστικά, οι ιδιότητες των ατόμων αντικατοπτρίζουν τις ιδιότητες των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων, οι οποίες σχετίζονται στενά με τους νόμους της κβαντικής φυσικής.

Ο ίδιος ο περιοδικός πίνακας έχει μεταμορφωθεί πολλές φορές, εμφανίζοντας διαφορετικές πληροφορίες για τις ιδιότητες των ατόμων. Υπάρχουν επίσης περίεργα τραπέζια.


Η λεγόμενη βραχείας περιόδου ή βραχείας μορφής ΤΜ

Μακροχρόνια ή μακροχρόνια μορφή ΤΜ


Εξαιρετικά μακρύ.


Κρατικές σημαίες που υποδεικνύουν τη χώρα όπου ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το αντικείμενο.


Τα ονόματα των στοιχείων που ακυρώθηκαν ή αποδείχθηκαν λανθασμένα, όπως η ιστορία του Διδύμου Ντι, αποδείχθηκε ότι ήταν ένα μείγμα δύο στοιχείων που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα, του πρασεοδύμιου και του νεοδύμιου.


Εδώ, το μπλε υποδηλώνει τα στοιχεία που σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης, το μπλε - που συντέθηκε κατά τη διάρκεια της πρωταρχικής πυρηνοσύνθεσης, το κίτρινο και το πράσινο χρώμα υποδηλώνουν τα στοιχεία που συντέθηκαν, αντίστοιχα, στα έντερα των "μικρών" και "μεγάλων" αστεριών. Ροζ - ουσίες (πυρήνες) που συντίθενται κατά τις εκρήξεις σουπερνόβα. Παρεμπιπτόντως, ο χρυσός (Au) εξακολουθεί να συντίθεται κατά τη διάρκεια συγκρούσεων άστρων νετρονίων. Μωβ - τεχνητά δημιουργημένο σε εργαστήρια. Αλλά αυτό δεν είναι όλη η ιστορία...


Εδώ, τα διαφορετικά χρώματα υποδεικνύουν οργανικά, ανόργανα και αναντικατάστατα στοιχεία απαραίτητα για την κατασκευή των σωμάτων των ζωντανών όντων, συμπεριλαμβανομένων και εμάς.

Επιτραπέζιο πύργος
Προτάθηκε το 2006 από τον Vitaly Zimmerman με βάση τις ιδέες του Charles Janet. Μελέτησε την τροχιακή πλήρωση των ατόμων - πώς είναι τοποθετημένα τα ηλεκτρόνια σε σχέση με τον πυρήνα. Και με βάση αυτό, χώρισε όλα τα στοιχεία σε τέσσερις ομάδες, ταξινομώντας τα σύμφωνα με τις διαμορφώσεις της θέσης των ηλεκτρονίων. Το τραπέζι είναι εξαιρετικά απλό και λειτουργικό.

Το τραπέζι είναι μια σπείρα.
Το 1964, ο Theodore Benfey πρότεινε να τοποθετηθεί το υδρογόνο (Η) στο κέντρο του τραπεζιού και να τοποθετηθούν τα άλλα στοιχεία γύρω του σε μια σπείρα που περιστρέφεται δεξιόστροφα. Ήδη στη δεύτερη στροφή, η έλικα εκτείνεται σε βρόχους, οι οποίοι αντιστοιχούν σε μέταλλα μεταπτώσεως και λανθανίδες με ακτινίδες και παρέχεται θέση για άγνωστες μέχρι στιγμής υπερακτινίδες. Αυτό δίνει στο τραπέζι την εμφάνιση μιας υπερβολικής σχεδιαστικής λύσης.

Το τραπέζι είναι μια σπείρα ουράνιου τόξου.
Εφευρέθηκε το 1975 από τον χημικό James Hyde. Λάτρευε τις οργανοπυριτικές ενώσεις, οπότε ήταν ο πυριτόλιθος που μπήκε στη βάση του τραπεζιού, αφού έχει μεγάλο αριθμό δεσμών με άλλα στοιχεία. Διάφορες κατηγορίες στοιχείων ομαδοποιούνται επίσης σε τομείς και επισημαίνονται με το επιθυμητό χρώμα. Το τραπέζι είναι πιο όμορφο από τα ανάλογα, αλλά λόγω του κυρτού σχήματος δεν είναι εύκολο να το χρησιμοποιήσετε.

Αυτοί οι πίνακες δείχνουν τη σειρά πλήρωσης των ηλεκτρονικών περιβλημάτων. Κάποια από αυτά πάντως. Όλα αυτά τα τραπέζια φαίνονται πολύ εξωτικά.
Πίνακας ισοτόπων. Εμφανίζει τη «διάρκεια ζωής» διαφόρων ισοτόπων, τη σταθερότητά τους ανάλογα με τη μάζα του πυρήνα. Ωστόσο, αυτός δεν είναι πλέον ο περιοδικός πίνακας, αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία (πυρηνικής φυσικής) ...

Στην πραγματικότητα, ο Γερμανός φυσικός Johann Wolfgang Dobereiner παρατήρησε τις ιδιαιτερότητες της ομαδοποίησης των στοιχείων ήδη από το 1817. Εκείνες τις μέρες, οι χημικοί δεν είχαν κατανοήσει ακόμη πλήρως τη φύση των ατόμων όπως περιγράφεται από τον John Dalton το 1808. Στο «Νέο Σύστημα Χημικής Φιλοσοφίας», ο Ντάλτον εξήγησε τις χημικές αντιδράσεις υποθέτοντας ότι κάθε στοιχειώδης ουσία αποτελείται από έναν συγκεκριμένο τύπο ατόμου.

Ο Dalton θεώρησε ότι οι χημικές αντιδράσεις παρήγαγαν νέες ουσίες όταν τα άτομα διαχωρίζονται ή ενώνονται. Πίστευε ότι κάθε στοιχείο αποτελείται αποκλειστικά από έναν τύπο ατόμου, το οποίο διαφέρει από τα άλλα σε βάρος. Τα άτομα οξυγόνου ζύγιζαν οκτώ φορές περισσότερο από τα άτομα υδρογόνου. Ο Dalton πίστευε ότι τα άτομα άνθρακα είναι έξι φορές βαρύτερα από το υδρογόνο. Όταν τα στοιχεία συνδυάζονται για να δημιουργήσουν νέες ουσίες, η ποσότητα των αντιδρώντων μπορεί να υπολογιστεί με βάση αυτά τα ατομικά βάρη.

Ο Dalton έκανε λάθος για ορισμένες μάζες - το οξυγόνο είναι στην πραγματικότητα 16 φορές βαρύτερο από το υδρογόνο και ο άνθρακας είναι 12 φορές βαρύτερο από το υδρογόνο. Αλλά η θεωρία του έκανε χρήσιμη την ιδέα των ατόμων, εμπνέοντας μια επανάσταση στη χημεία. Η ακριβής μέτρηση της ατομικής μάζας έγινε μια σημαντική πρόκληση για τους χημικούς για τις επόμενες δεκαετίες.

Αναλογιζόμενος αυτές τις κλίμακες, ο Dobereiner σημείωσε ότι ορισμένα σύνολα τριών στοιχείων (τα ονόμασε τριάδες) δείχνουν μια ενδιαφέρουσα σύνδεση. Το βρώμιο, για παράδειγμα, είχε ατομική μάζα κάπου μεταξύ αυτής του χλωρίου και του ιωδίου, και αυτά τα τρία στοιχεία παρουσίαζαν όλα παρόμοια χημική συμπεριφορά. Το λίθιο, το νάτριο και το κάλιο ήταν επίσης μια τριάδα.

Άλλοι χημικοί παρατήρησαν συνδέσεις μεταξύ ατομικών μαζών και, αλλά μόλις τη δεκαετία του 1860 οι ατομικές μάζες έγιναν καλά κατανοητές και μετρήθηκαν αρκετά ώστε να αναπτυχθεί μια βαθύτερη κατανόηση. Ο Άγγλος χημικός John Newlands παρατήρησε ότι η διάταξη των γνωστών στοιχείων κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής μάζας είχε ως αποτέλεσμα την επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων κάθε όγδοου στοιχείου. Ονόμασε αυτό το μοντέλο «νόμος των οκτάβων» σε ένα άρθρο του 1865. Αλλά το μοντέλο του Newlands δεν άντεξε πολύ καλά πέρα ​​από τις δύο πρώτες οκτάβες, ωθώντας τους κριτικούς να του προτείνουν να τακτοποιήσει τα στοιχεία με αλφαβητική σειρά. Και όπως συνειδητοποίησε σύντομα ο Mendeleev, η σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων των στοιχείων και των ατομικών μαζών ήταν λίγο πιο περίπλοκη.

Οργάνωση χημικών στοιχείων

Ο Μεντελέγιεφ γεννήθηκε στο Τομπόλσκ της Σιβηρίας το 1834 και ήταν το δέκατο έβδομο παιδί των γονιών του. Έζησε μια ζωντανή ζωή, επιδιώκοντας διάφορα ενδιαφέροντα και ταξιδεύοντας στο δρόμο για εξαιρετικούς ανθρώπους. Ενώ λάμβανε τριτοβάθμια εκπαίδευση στο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο της Αγίας Πετρούπολης, παραλίγο να πεθάνει από σοβαρή ασθένεια. Μετά την αποφοίτησή του, δίδαξε σε σχολεία δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (αυτό ήταν απαραίτητο για να λάβει μισθό στο ινστιτούτο), στην πορεία σπουδάζοντας μαθηματικά και φυσικές επιστήμες για μεταπτυχιακό.

Στη συνέχεια εργάστηκε ως δάσκαλος και λέκτορας (και έγραψε ερευνητικές εργασίες) μέχρι που έλαβε υποτροφία για μια εκτεταμένη ερευνητική περιοδεία στα καλύτερα χημικά εργαστήρια της Ευρώπης.

Πίσω στην Αγία Πετρούπολη, βρέθηκε χωρίς δουλειά, έτσι έγραψε ένα εξαιρετικό εγχειρίδιο με την ελπίδα να κερδίσει ένα μεγάλο χρηματικό έπαθλο. Το 1862, αυτό του χάρισε το βραβείο Demidov. Εργάστηκε επίσης ως συντάκτης, μεταφραστής και σύμβουλος σε διάφορους χημικούς τομείς. Το 1865 επέστρεψε στην έρευνα, πήρε το διδακτορικό του και έγινε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης.

Λίγο αργότερα, ο Mendeleev άρχισε να διδάσκει ανόργανη χημεία. Προετοιμαζόμενος να κατακτήσει αυτό το νέο (για αυτόν) πεδίο, δεν ήταν ικανοποιημένος με τα διαθέσιμα σχολικά βιβλία. Αποφάσισα λοιπόν να γράψω το δικό μου. Η οργάνωση του κειμένου απαιτούσε την οργάνωση των στοιχείων, οπότε το ζήτημα της καλύτερης τακτοποίησής τους ήταν συνεχώς στο μυαλό του.

Στις αρχές του 1869, ο Mendeleev είχε σημειώσει αρκετή πρόοδο για να συνειδητοποιήσει ότι ορισμένες ομάδες παρόμοιων στοιχείων παρουσίαζαν κανονική αύξηση στις ατομικές μάζες. άλλα στοιχεία με περίπου τις ίδιες ατομικές μάζες είχαν παρόμοιες ιδιότητες. Αποδείχθηκε ότι η ταξινόμηση των στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος ήταν το κλειδί για την ταξινόμησή τους.

Ο περιοδικός πίνακας του D. Meneleev.

Σύμφωνα με τα λόγια του ίδιου του Mendeleev, δόμησε τη σκέψη του γράφοντας καθένα από τα 63 τότε γνωστά στοιχεία σε μια ξεχωριστή κάρτα. Στη συνέχεια, μέσα από ένα είδος χημικού παιχνιδιού πασιέντζας, βρήκε το σχέδιο που έψαχνε. Τακτοποιώντας τις κάρτες σε κάθετες στήλες με ατομικές μάζες από χαμηλά προς ψηλά, τοποθέτησε στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες σε κάθε οριζόντια σειρά. Ο περιοδικός πίνακας του Μεντελέεφ γεννήθηκε. Σκιαγράφησε ένα προσχέδιο την 1η Μαρτίου, το έστειλε για εκτύπωση και το συμπεριέλαβε στο σχολικό του βιβλίο, το οποίο επρόκειτο να εκδοθεί σύντομα. Επίσης ετοίμασε γρήγορα μια εργασία για υποβολή στη Ρωσική Χημική Εταιρεία.

«Τα στοιχεία, ταξινομημένα με βάση το μέγεθος των ατομικών τους μαζών, παρουσιάζουν σαφείς περιοδικές ιδιότητες», έγραψε ο Μεντελέγιεφ στο έργο του. «Όλες οι συγκρίσεις που έχω κάνει με οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι το μέγεθος της ατομικής μάζας καθορίζει τη φύση των στοιχείων».

Εν τω μεταξύ, ο Γερμανός χημικός Lothar Meyer εργαζόταν επίσης για την οργάνωση των στοιχείων. Ετοίμασε ένα τραπέζι παρόμοιο με αυτό του Μεντελέεφ, ίσως και νωρίτερα από τον Μεντέλεφ. Αλλά ο Mendeleev δημοσίευσε το πρώτο του.

Ωστόσο, πολύ πιο σημαντικό από τη νίκη επί του Meyer ήταν το πώς ο Mendeleev χρησιμοποίησε το τραπέζι του για να κάνει τα άγνωστα στοιχεία. Κατά την προετοιμασία του τραπεζιού του, ο Mendeleev παρατήρησε ότι έλειπαν μερικά από τα φύλλα. Έπρεπε να αφήσει κενούς χώρους ώστε τα γνωστά στοιχεία να ευθυγραμμιστούν σωστά. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, τρεις κενοί χώροι γέμισαν με άγνωστα στοιχεία: γάλλιο, σκάνδιο και γερμάνιο.

Ο Mendeleev όχι μόνο προέβλεψε την ύπαρξη αυτών των στοιχείων, αλλά περιέγραψε σωστά και λεπτομερώς τις ιδιότητές τους. Το Γάλλιο, για παράδειγμα, που ανακαλύφθηκε το 1875, είχε ατομική μάζα 69,9 και πυκνότητα έξι φορές μεγαλύτερη από αυτή του νερού. Ο Mendeleev προέβλεψε αυτό το στοιχείο (το ονόμασε εκαλουμίνιο), μόνο για αυτήν την πυκνότητα και την ατομική μάζα 68. Οι προβλέψεις του για το εκαργίλιο ταίριαζαν πολύ με το γερμάνιο (που ανακαλύφθηκε το 1886) σε ατομική μάζα (72 προβλεπόμενες, 72,3 στην πραγματικότητα) και πυκνότητα. Επίσης, προέβλεψε σωστά την πυκνότητα των ενώσεων του γερμανίου με οξυγόνο και χλώριο.

Ο περιοδικός πίνακας έχει γίνει προφητικός. Φαινόταν ότι στο τέλος αυτού του παιχνιδιού αυτή η πασιέντζα των στοιχείων θα αποκάλυπτε. Ταυτόχρονα, ο ίδιος ο Mendeleev ήταν μάστορας στη χρήση του δικού του τραπεζιού.

Οι επιτυχημένες προβλέψεις του Mendeleev του κέρδισαν θρυλική θέση ως μάστερ της χημικής μαγείας. Αλλά σήμερα οι ιστορικοί διαφωνούν για το αν η ανακάλυψη των προβλεπόμενων στοιχείων εδραίωσε τη θέσπιση του περιοδικού του νόμου. Η υιοθέτηση του νόμου θα μπορούσε να σχετίζεται περισσότερο με την ικανότητά του να εξηγεί τους καθιερωμένους χημικούς δεσμούς. Σε κάθε περίπτωση, η προγνωστική ακρίβεια του Mendeleev έχει σίγουρα επιστήσει την προσοχή στα πλεονεκτήματα του τραπεζιού του.

Μέχρι τη δεκαετία του 1890, οι χημικοί αναγνώρισαν ευρέως τον νόμο του ως ορόσημο στη χημική γνώση. Το 1900, ο μελλοντικός βραβευμένος με Νόμπελ Χημείας Ουίλιαμ Ράμσεϊ το ονόμασε «τη μεγαλύτερη γενίκευση που έγινε ποτέ στη χημεία». Και ο Μεντελέγιεφ το έκανε χωρίς να καταλάβει πώς.

Μαθηματικός χάρτης

Σε πολλές περιπτώσεις στην ιστορία της επιστήμης, μεγάλες προβλέψεις που βασίζονται σε νέες εξισώσεις έχουν αποδειχθεί σωστές. Κάπως έτσι, τα μαθηματικά αποκαλύπτουν κάποια φυσικά μυστικά πριν τα ανακαλύψουν οι πειραματιστές. Ένα παράδειγμα είναι η αντιύλη, ένα άλλο είναι η διαστολή του σύμπαντος. Στην περίπτωση του Mendeleev, οι προβλέψεις νέων στοιχείων προέκυψαν χωρίς δημιουργικά μαθηματικά. Αλλά στην πραγματικότητα, ο Mendeleev ανακάλυψε έναν βαθύ μαθηματικό χάρτη της φύσης, αφού ο πίνακας του αντανακλούσε την έννοια των μαθηματικών κανόνων που διέπουν την ατομική αρχιτεκτονική.

Στο βιβλίο του, ο Mendeleev σημείωσε ότι «οι εσωτερικές διαφορές στην ύλη που αποτελούν τα άτομα» μπορεί να ευθύνονται για τις περιοδικά επαναλαμβανόμενες ιδιότητες των στοιχείων. Αλλά δεν τήρησε αυτή τη γραμμή σκέψης. Στην πραγματικότητα, με τα χρόνια, έχει αναλογιστεί πόσο σημαντική είναι η ατομική θεωρία στο τραπέζι του.

Αλλά άλλοι μπορούσαν να διαβάσουν το εσωτερικό μήνυμα του πίνακα. Το 1888, ο Γερμανός χημικός Johannes Wieslizen ανακοίνωσε ότι η περιοδικότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων, κατά μάζα, έδειχνε ότι τα άτομα αποτελούνταν από κανονικές ομάδες μικρότερων σωματιδίων. Έτσι, κατά μία έννοια, ο περιοδικός πίνακας πράγματι προέβλεψε (και παρείχε στοιχεία για) την περίπλοκη εσωτερική δομή των ατόμων, ενώ κανείς δεν είχε την παραμικρή ιδέα για το πώς έμοιαζε στην πραγματικότητα το άτομο ή αν είχε καθόλου εσωτερική δομή .

Μέχρι τον θάνατο του Mendeleev το 1907, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα άτομα χωρίζονται σε μέρη: συν κάποιο θετικά φορτισμένο συστατικό που κάνει τα άτομα ηλεκτρικά ουδέτερα. Το κλειδί για το πώς αυτά τα κομμάτια ευθυγραμμίζονται προήλθε από την ανακάλυψη του 1911 όταν ο φυσικός Έρνεστ Ράδερφορντ στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ στην Αγγλία ανακάλυψε τον ατομικό πυρήνα. Λίγο αργότερα, ο Henry Moseley, ο οποίος εργάστηκε με τον Rutherford, έδειξε ότι η ποσότητα του θετικού φορτίου σε έναν πυρήνα (ο αριθμός των πρωτονίων που περιέχει ή ο "ατομικός του αριθμός") καθορίζει τη σωστή σειρά των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.

Henry Moseley.

Η ατομική μάζα ήταν στενά συνδεδεμένη με τον ατομικό αριθμό του Moseley — αρκετά στενά ώστε η διάταξη των στοιχείων κατά μάζα σε λίγα μόνο σημεία διέφερε από την κατά αριθμό. Ο Mendeleev επέμεινε ότι αυτές οι μάζες είχαν άδικο και έπρεπε να μετρηθούν εκ νέου, και σε ορισμένες περιπτώσεις είχε δίκιο. Παρέμειναν μερικές αποκλίσεις, αλλά ο ατομικός αριθμός του Moseley ταίριαζε τέλεια στον πίνακα.

Την ίδια εποχή, ο Δανός φυσικός Niels Bohr συνειδητοποίησε ότι η κβαντική θεωρία καθορίζει τη διάταξη των ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τον πυρήνα και ότι τα πιο μακρινά ηλεκτρόνια καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες ενός στοιχείου.

Τέτοιες διατάξεις εξωτερικών ηλεκτρονίων θα επαναλαμβάνονται περιοδικά, εξηγώντας τα μοτίβα που αποκαλύφθηκαν αρχικά από τον περιοδικό πίνακα. Ο Bohr δημιούργησε τη δική του εκδοχή του πίνακα το 1922, βασισμένος σε πειραματικές μετρήσεις των ενεργειών των ηλεκτρονίων (μαζί με κάποιες ενδείξεις από τον περιοδικό νόμο).

Ο πίνακας του Bohr πρόσθεσε στοιχεία που ανακαλύφθηκαν από το 1869, αλλά αυτή ήταν η ίδια περιοδική σειρά που ανακάλυψε ο Mendeleev. Χωρίς την παραμικρή ιδέα, ο Mendeleev δημιούργησε έναν πίνακα που αντικατοπτρίζει την ατομική αρχιτεκτονική που υπαγορεύεται από την κβαντική φυσική.

Το νέο τραπέζι Bohr δεν ήταν ούτε η πρώτη ούτε η τελευταία έκδοση του αρχικού σχεδίου του Mendeleev. Από τότε έχουν αναπτυχθεί και δημοσιευτεί εκατοντάδες εκδόσεις του περιοδικού πίνακα. Η μοντέρνα μορφή - σε οριζόντιο σχέδιο σε αντίθεση με την αρχική κάθετη εκδοχή του Μεντελέγεφ - έγινε ευρέως διαδεδομένη μόνο μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, χάρη σε μεγάλο βαθμό στο έργο του Αμερικανού χημικού Glenn Seaborg.

Ο Seaborg και οι συνεργάτες του δημιούργησαν πολλά νέα στοιχεία συνθετικά, με ατομικούς αριθμούς μετά το ουράνιο, το τελευταίο φυσικό στοιχείο στο τραπέζι. Ο Seaborg είδε ότι αυτά τα στοιχεία, τα υπερουρανικά (συν τρία στοιχεία που προηγήθηκαν του ουρανίου), απαιτούσαν μια νέα σειρά στον πίνακα, την οποία ο Mendeleev δεν είχε προβλέψει. Το τραπέζι του Seaborg πρόσθεσε μια σειρά για εκείνα τα στοιχεία κάτω από μια παρόμοια σειρά σπάνιων γαιών που επίσης δεν είχαν χώρο στον πίνακα.

Η συνεισφορά του Seaborg στη χημεία του χάρισε την τιμή να ονομάσει το δικό του στοιχείο, τον αριθμό 106 seborgium. Είναι ένα από τα πολλά στοιχεία που πήρε το όνομά του από διάσημους επιστήμονες. Και σε αυτή τη λίστα, φυσικά, είναι το στοιχείο 101, που ανακαλύφθηκε από τον Seaborg και τους συνεργάτες του το 1955 και ονομάστηκε Mendelevium - από τον χημικό που κέρδισε μια θέση στον περιοδικό πίνακα πάνω από όλα τα άλλα.

Ελέγξτε το κανάλι ειδήσεων μας εάν θέλετε περισσότερες ιστορίες όπως αυτή.

ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ ΧΑΡΤΗΣ

Ο περιοδικός πίνακας είναι μια γραφική αναπαράσταση του περιοδικού νόμου. Περιλαμβάνει 7 περιόδους και 8 ομάδες.

Η σύντομη μορφή του πίνακα Δ.Ι. Μεντελέεφ.

Ημι-μακροσκελής έκδοση του D.I. Μεντελέεφ.

Υπάρχει επίσης μια μακρά έκδοση του πίνακα, μοιάζει με ημίμακρο, αλλά μόνο οι λανθανίδες και οι ακτινίδες δεν βγαίνουν από το τραπέζι.

Ο αρχικός πίνακας του D.I.Mendeleev

1. Περίοδος - χημικά στοιχεία διατεταγμένα σε μια γραμμή (1 - 7)

Μικρό (1, 2, 3) - αποτελούνται από μία σειρά στοιχείων

Μεγάλο (4, 5, 6, 7) - αποτελείται από δύο σειρές - ζυγές και περιττές

Οι περίοδοι μπορεί να αποτελούνται από 2 (πρώτη), 8 (δεύτερη και τρίτη), 18 (τέταρτη και πέμπτη) ή 32 (έκτο) στοιχεία. Η τελευταία, έβδομη περίοδος είναι ημιτελής.

Όλες οι περίοδοι (εκτός από την πρώτη) ξεκινούν με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνουν με ένα ευγενές αέριο.

Σε όλες τις περιόδους, με αύξηση των σχετικών ατομικών μαζών των στοιχείων, παρατηρείται αύξηση των μη μεταλλικών και εξασθένηση των μεταλλικών ιδιοτήτων. Σε μεγάλες περιόδους, η μετάβαση των ιδιοτήτων από ένα ενεργό μέταλλο σε ένα ευγενές αέριο συμβαίνει πιο αργά (μετά από 18 και 32 στοιχεία) από ό,τι σε μικρές περιόδους (μετά από 8 στοιχεία). Επιπλέον, σε μικρές περιόδους από αριστερά προς τα δεξιά, το σθένος σε ενώσεις με οξυγόνο αυξάνεται από 1 σε 7 (για παράδειγμα, απόΝα σε Cl ). Σε μεγάλες περιόδους, στην αρχή το σθένος αυξάνεται από το 1 στο 8 (για παράδειγμα, στην πέμπτη περίοδο από το ρουβίδιο στο ρουθήνιο), μετά εμφανίζεται ένα απότομο άλμα και το σθένος μειώνεται στο 1 για το ασήμι και μετά αυξάνεται ξανά.

2. Ομάδες - κάθετες στήλες στοιχείων με τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους ίσο με τον αριθμό της ομάδας. Διακρίνετε τις κύριες (Α) και τις δευτερεύουσες υποομάδες (Β).

Κύριες υποομάδες αποτελούνται από στοιχεία μικρών και μεγάλων περιόδων.

Πλαϊνές υποομάδες αποτελούνται από στοιχεία μόνο μεγάλων περιόδων.

Στις κύριες υποομάδες, από πάνω προς τα κάτω, οι μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται και οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν. Τα στοιχεία της κύριας και της δευτερεύουσας ομάδας διαφέρουν πολύ ως προς τις ιδιότητές τους.

Ο αριθμός της ομάδας δείχνει το υψηλότερο σθένος του στοιχείου (εκτός από το N,Ο, ΣΤ).

Κοινοί τύποι των στοιχείων της κύριας και της δευτερεύουσας υποομάδας είναι οι τύποι των ανώτερων οξειδίων (και των υδριτών τους). Ανώτερα οξείδια και οι ένυδρες ενώσεις τους I - III ομάδες (εκτός από το βόριο), επικρατούν βασικές ιδιότητες, με IV έως VIII - όξινο.

Για τα στοιχεία των κύριων υποομάδων, οι τύποι των ενώσεων υδρογόνου είναι κοινοί. Στοιχεία των κύριων υποομάδων I - III ομάδες σχηματίζουν στερεά - υδρίδια (υδρογόνο σε κατάσταση οξείδωσης - 1), και IV - VII ομάδες - αέρια. Ενώσεις υδρογόνου στοιχείων των κύριων υποομάδων IV ομάδες (EN 4) - ουδέτερο, V ομάδες (EN 3) - βάσεις, VI και VII ομάδες (Η2Ε και ΝΕ) - οξέα.