Mendeleyevin dövri qanununun xassə tərtibi. D.İ. tərəfindən kimyəvi elementlərin dövri qanununun kəşfi. Mendeleyev. Kimya elminin inkişafına əvəzsiz töhfə

Təbiət elminin əsas qanunlarından biri olan dövri qanunu böyük rus alimi D.İ. 1869-cu ildə Mendeleyev. İlkin olaraq qanun aşağıdakı kimi tərtib edilmişdir: elementlərin və onların birləşmələrinin xassələri dövri olaraq onların atom çəkisindən asılıdır(müasir fikirlərə görə - atom kütləsi).

Dövri qanun elementlərin təsnifatı kimi təqdim edildi. Onun əsasında elementlər xassələrinin cəminə görə təbii qruplara düzülürdü. Bu məqama xüsusi diqqət yetirildi: elementlərin xüsusiyyətlərini rəhbər tutaraq, D.I. Bir sıra hallarda Mendeleyev hətta Dövri Cədvəldəki elementlərin ardıcıl düzülüşündən ciddi şəkildə artan atom kütlələrinə (atom “çəkiləri”), məsələn, 18 Ar (39,9) və 19 K (39,1), 52 uyğun olaraq yayınmalı oldu. Te (127,6 ) və 53 1(126,9).

Mendeleyevin dövründə elementlərin xassələrinin dövriliyinin səbəbi məlum deyildi. Lakin Dövri Qanunun kəşfçisi əmin idi ki, səbəbi maddənin quruluşunda axtarmaq lazımdır.

Dövri qanunun kəşfi nəinki kimya elminə əsas yaratdı, həm də dövriliyin fiziki səbəbini aydınlaşdırmaq vəzifəsini qoydu. Elementlərin kimyəvi və fiziki xassələrinin böyük əksəriyyəti hər bir elementə xas olan və elementdən elementə monoton şəkildə dəyişən bəzi müstəqil, unikal müəyyən edilmiş kəmiyyətin dövri funksiyasıdır. Atom kütləsi (“atom çəkisi”) Mendeleyev tərəfindən belə bir dəyər kimi qəbul edilmişdir.

Yalnız fizikanın uğurları sayəsində atomun quruluşu haqqında dövri qanunun kəşfi və təsbit edildiyi vaxtdan daha çox şey məlum olduqda, onun əsl mənası və dövriliyin səbəbləri aydınlaşdı. Dövri Cədvələ görə elementdən elementə element atomunun nüvəsinin yükü dəyişir, bu da protonların sayı ilə müəyyən edilir. Dövri Cədvəldə bu rəqəm elementin atom nömrəsi ilə üst-üstə düşür. Atom elektrik cəhətdən neytral olduğundan nüvənin yükü (elektron yükü vahidlərində) atomun elektron qabığındakı elektronların sayına bərabərdir. Elementin atom nömrəsinin bir artması, atomun nüvəsinə bir protonun, müvafiq olaraq elektron qabığına bir elektronun əlavə edilməsi deməkdir. Elementlərin, xüsusən də kimyəvi olanların xassələri əsasən xarici kvant təbəqəsinin elektronları ilə təyin olunduğundan, xassələrin dövri olmasının səbəbi nüvə ətrafındakı boşluğun elektronlarla doldurulmasının dövri xarakter daşımasıdır. Atomların elektron qabıqlarının quruluşunu, deməli, elementlərin xassələrini təyin edən amil atom nüvəsinin yüküdür. Beləliklə, dövri qanunun müasir formalaşdırılması aşağıdakı kimidir: Elementlərin və onların birləşmələrinin xassələri dövri olaraq element atomunun nüvəsinin yükündən asılıdır.

Elementin atom kütləsi bu elementin izotop nüvələrindəki nuklonların (proton və neytronların) ümumi sayı və elementin izotop tərkibi ilə müəyyən edilir. Atom kütləsinin dəyişməsi əsasən nüvənin yükü ilə mütənasibdir. Odur ki, Mendeleyevin Dövri Qanunun tərtibi bir neçə istisna olmaqla, elementlərin Dövri Cədvəldə düzülməsini düzgün əks etdirir, lakin dövriliyin səbəbini açmır.

Pauli prinsipinə görə, kvant səviyyələrində və alt səviyyələrdə mümkün elektron vəziyyətlərin sayı dörd kvant ədədinin təkrar olunmayan çoxluqlarının birləşmələrinin sayı ilə məhdudlaşır. P, /, T Və s, və bu, kvant səviyyələrinin və alt səviyyələrin tutumunu müəyyən edir (Cədvəl 2.1-ə baxın). Atom həyəcanlanmırsa, elektronlar enerjisi minimal olan orbitalları doldurur.

Hidrogen atomunda olduğu kimi çoxelektron atomlarında da enerji əsas kvant nömrəsi ilə müəyyən edilsəydi, dövri cədvəl daha sadə olardı. Sonra kvant təbəqələrinin tutumuna uyğun olaraq dövrlər 2, 8, 18, 32, 50 və s. elementlər, tam kvant səviyyəsinə malik nəcib qazlar isə 2, 10, 28, 60, 110 rəqəmlərinə malik olardı... Lakin elektron-elektron qarşılıqlı təsirinə görə bu ardıcıllıq pozulur. IV dövrdən Periodik Sistemdə yeni dövrün başlanğıcına uyğun gələn yeni kvant təbəqəsinin doldurulması natamam xarici III kvant səviyyəsi ilə, VI dövrdən isə natamam IV və V kvant səviyyələri ilə başlayır. və s. Buna görə də, nəcib qazlar - yeni kvant səviyyəsinin (və yeni dövrün) qurulmasından sonra başlanan elementlər - xarici kvant qatında yalnız 8 elektron ehtiva edir və 2, 10, 18, 36, 54 və 86 nömrələrinə malikdir. dövrlər 2. 8, 8, 18, 18 və 32 elementləri əhatə edir.

Dövri qanunun xüsusi riyazi ifadəsi yoxdur. Dövri cədvəl şəklində təmsil olunur. Belə bir cədvəlin bir neçə versiyası var, lakin onların hamısı hər hansı bir elementin atom quruluşunun struktur diaqramları kimi bu və ya digər formada təqdim olunur. İstənilən atomun elektron quruluşunu təkcə alt səviyyələrin doldurulmasının məlum ardıcıllığı və ya Kleçkovski qaydası əsasında deyil, həm də cədvəlin özü əsasında qurmaq mümkün olur: cədvəldəki elementin mövqeyi elektron elementi unikal şəkildə əks etdirir. onun atomlarının quruluşu. Elementlərin dövrlər və alt qruplar üzrə paylanması bu elementlərin atomlarının elektronlarının elektron qabığın səviyyələri və alt səviyyələri üzrə paylanmasına tam uyğun gəlir.

Dmitri İvanoviç Mendeleyevin dövri qanunu kimyəvi elementlərin və sadə maddələrin xassələrinin atom kütlələrindən asılılığını birləşdirən təbiətin əsas qanunlarından biridir. Hal-hazırda qanun təkmilləşdirilmişdir və xassələrin asılılığı atom nüvəsinin yükü ilə izah olunur.

Qanunu 1869-cu ildə rus alimi kəşf edib. Mendeleyev bunu Rusiya Kimya Cəmiyyətinin konqresində məruzə ilə elmi ictimaiyyətə təqdim etdi (məruzəni başqa bir alim etdi, çünki Mendeleyev Sankt-Peterburq Azad İqtisadiyyat Cəmiyyətinin göstərişi ilə təcili şəkildə getməyə məcbur oldu). Elə həmin il Dmitri İvanoviçin tələbələr üçün yazdığı “Kimyanın əsasları” dərsliyi nəşr olundu. Burada alim məşhur birləşmələrin xassələrini təsvir edib, həmçinin kimyəvi elementlərin məntiqi sistemləşdirilməsini təmin etməyə çalışıb. O, həmçinin ilk dəfə dövri qanunun qrafik təfsiri kimi elementləri dövri olaraq düzülmüş cədvəl təqdim etdi. Bütün sonrakı illərdə Mendeleyev cədvəlini təkmilləşdirdi, məsələn, 25 il sonra kəşf edilən inert qazlar sütununu əlavə etdi.

Elmi ictimaiyyət böyük rus kimyaçısının fikirlərini hətta Rusiyada da dərhal qəbul etmədi. Mendeleyevin məşhur məruzəsində proqnozlaşdırdığı və təsvir etdiyi üç yeni element (1875-ci ildə qallium, 1879-cu ildə skandium və 1886-cı ildə germanium) kəşf edildikdən sonra dövri qanun tanındı.

• Təbiətin universal qanunudur.
• Qanunu qrafik şəkildə əks etdirən cədvəl yalnız bütün məlum elementləri deyil, həm də hələ də kəşf edilməkdə olan elementləri ehtiva edir.
• Bütün yeni kəşflər qanunun və cədvəlin aktuallığına təsir göstərmədi. Cədvəl təkmilləşdirilir və dəyişdirilir, lakin onun mahiyyəti dəyişməz olaraq qalır.
• Bəzi elementlərin atom çəkilərini və digər xüsusiyyətlərini aydınlaşdırmağa və yeni elementlərin mövcudluğunu proqnozlaşdırmağa imkan verdi.
• Kimyaçılar yeni elementləri necə və harada axtarmaq barədə etibarlı ipucu aldılar. Bundan əlavə, qanun yüksək ehtimalla hələ kəşf edilməmiş elementlərin xassələrini əvvəlcədən müəyyən etməyə imkan verir.
• 19-cu əsrdə qeyri-üzvi kimyanın inkişafında böyük rol oynamışdır.

Kəşf tarixi

Gözəl bir əfsanə var ki, Mendeleyev yuxuda öz masasını görüb və səhər oyanıb onu yazıb. Əslində bu sadəcə bir mifdir. Alimin özü də ömrünün 20 ilini elementlərin dövri cədvəlinin yaradılmasına və təkmilləşdirilməsinə həsr etdiyini dəfələrlə deyib.

Hər şey Dmitri İvanoviçin tələbələr üçün qeyri-üzvi kimya dərsliyi yazmağa qərar verməsi ilə başladı, orada o anda məlum olan bütün bilikləri sistemləşdirməyi planlaşdırdı. Və təbii ki, o, sələflərinin nailiyyətlərinə və kəşflərinə arxalanırdı. İlk dəfə olaraq atom çəkiləri ilə elementlərin xassələri arasındakı əlaqəyə diqqəti alman kimyaçısı Döbereyner çəkmiş, ona məlum olan elementləri müəyyən qaydaya tabe olan oxşar xassələri və çəkiləri olan üçlülərə bölməyə çalışmışdır. Hər üçlükdə orta element iki xarici elementin arifmetik ortasına yaxın çəkiyə malik idi. Beləliklə, alim beş qrup təşkil edə bildi, məsələn, Li–Na–K; Cl-Br-I. Lakin bunların hamısı məlum elementlər deyildi. Bundan əlavə, üç element açıq şəkildə oxşar xüsusiyyətlərə malik elementlərin siyahısını tükəndirmədi. Ümumi nümunə tapmaq cəhdləri sonralar almanlar Qmelin və fon Pettenkofer, fransız J.Düma və de Şankurtua, ingilis Nyulandlar və Odlinq tərəfindən edildi. Alman alimi Meyer 1864-cü ildə dövri cədvələ çox oxşar bir cədvəl tərtib edən, lakin 63-ü artıq məlum olduğu halda, yalnız 28 elementdən ibarət olan ən uzağı irəli sürdü.

Sələflərindən fərqli olaraq, Mendeleyev uğur qazandı müəyyən sistemə uyğun düzülmüş bütün məlum elementləri özündə birləşdirən cədvəl tərtib etmək. Eyni zamanda, bəzi elementlərin atom çəkilərini təxminən hesablayaraq və xassələrini təsvir edərək bəzi hüceyrələri boş buraxdı. Bundan əlavə, rus alimi cəsarət və uzaqgörənliklə kəşf etdiyi qanunun ümumbəşəri təbiət qanunu olduğunu bəyan etdi və onu “dövri qanun” adlandırdı. “Ah” deyərək irəli getdi və cədvələ uyğun gəlməyən elementlərin atom çəkilərini düzəltdi. Diqqətlə yoxlayandan sonra məlum oldu ki, onun düzəlişləri düzgündür və onun təsvir etdiyi hipotetik elementlərin aşkarlanması yeni qanunun həqiqətinin yekun təsdiqi oldu: təcrübə nəzəriyyənin doğruluğunu sübut etdi.

Birinci seçim Elementlərin Dövri Cədvəli 1869-cu ildə Dmitri İvanoviç Mendeleyev tərəfindən nəşr edilmiş və "Elementlər sisteminin təcrübəsi" adlanmışdır.

DI. Mendeleyev o dövrdə məlum olan 63 elementi artan atom kütlələri sırasına düzdü və kimyəvi elementlərin təbii sırasını əldə etdi, burada kimyəvi xassələrin dövri təkrarlanmasını kəşf etdi. Bu kimyəvi elementlər silsiləsi indi Dövri Qanun kimi tanınır (D.I.Mendeleyev tərəfindən tərtib edilmiş):

Sadə cisimlərin xassələri, eləcə də elementlərin birləşmələrinin formaları və xassələri dövri olaraq elementlərin atom çəkilərindən asılıdır.

Qanunun hazırkı mətni belədir:

Kimyəvi elementlərin, sadə maddələrin xassələri, həmçinin birləşmələrin tərkibi və xassələri vaxtaşırı atom nüvələrinin yüklərinin dəyərlərindən asılıdır.

Qrafik təmsil dövri qanun dövri cədvəldir.

Hər bir elementin hüceyrəsi onun ən vacib xüsusiyyətlərini göstərir.

Dövri Cədvəl ehtiva edir qruplar və dövrlər.

Qrup- valent təbəqənin eyni elektron konfiqurasiyasına görə kimyəvi cəhətdən oxşar olan kimyəvi elementlərin yerləşdiyi dövri cədvəlin sütunu.

Dövri sistem D.I. Mendeleyev səkkiz qrup elementdən ibarətdir. Hər qrup iki alt qrupdan ibarətdir: əsas (a) və ikincil (b).Əsas alt qrup ehtiva edir s- Və p- elementlər, ikinci dərəcəli - d- elementləri.

Qrup adları:

I-a qələvi metallar.

II-a Qələvi torpaq metalları.

V-a Pnictogens.

VI-a xalkogenlər.

VII-a halogenlər.

VIII-a Nəcib (inert) qazlar.

Dövr sətir kimi yazılmış, nüvələrinin artan yüklərinə görə düzülmüş elementlər ardıcıllığıdır. Dövr nömrəsi atomdakı elektron səviyyələrin sayına uyğundur.

Dövr qələvi metal (və ya hidrogen) ilə başlayır və nəcib qazla bitir.

Mendeleyevin kimyəvi elementlərin müasir dövri cədvəli.

5-ci dərs 10-cu sinif(birinci təhsil ili)

D.İ.Mendeleyev Planı tərəfindən kimyəvi elementlərin dövri qanunu və sistemi

1. D.İ.Mendeleyev tərəfindən dövri qanunun və kimyəvi elementlər sisteminin kəşfinin tarixi.

2. D.İ.Mendeleyevin tərtib etdiyi dövri qanun.

3. Dövri qanunun müasir formalaşdırılması.

4. D.İ.Mendeleyevin dövri qanununun və kimyəvi elementlər sisteminin əhəmiyyəti.

5. Kimyəvi elementlərin dövri cədvəli dövri qanunun qrafik əksidir. Dövri sistemin quruluşu: dövrlər, qruplar, yarımqruplar.

6. Kimyəvi elementlərin xassələrinin onların atomlarının quruluşundan asılılığı.

1 mart (yeni üslub) 1869-cu il kimyanın ən mühüm qanunlarından birinin - dövri qanunun kəşf tarixi hesab olunur. 19-cu əsrin ortalarında. 63 kimyəvi element məlum idi və onların təsnifatına ehtiyac var idi. Belə bir təsnifat cəhdləri bir çox elm adamları (W. Odling və J. A. R. Newlands, J. B. A. Dumas and A. E. Chancourtois, I. V. Debereiner və L. Y. Meyer) tərəfindən edilmişdi, lakin yalnız D. İ. Mendeleyev artan elementləri təşkil etməklə müəyyən qanunauyğunluq görə bilmişdir. onların atom kütlələrinin sırası. Bu qanun dövri xarakter daşıyır, ona görə də Mendeleyev kəşf etdiyi qanunu aşağıdakı kimi tərtib etmişdir: elementlərin xassələri, həmçinin onların birləşmələrinin formaları və xassələri elementin atom kütləsindən vaxtaşırı asılıdır.

Bu formula, atom kütlələri fərqli olsa da, kimyəvi xassələri eyni olan izotopların olması ilə təsdiqlənir.

Dövri qanun təbiətin əsas qanunlarından biri və kimyanın ən mühüm qanunudur. Bu qanunun kəşfi ilə kimya elminin müasir inkişaf mərhələsi başlayır. Dövri qanunun fiziki mənası yalnız atom quruluşu nəzəriyyəsinin yaradılmasından sonra aydınlaşsa da, bu nəzəriyyə özü də dövri qanun və kimyəvi elementlər sistemi əsasında inkişaf etmişdir. Qanun elm adamlarına yeni kimyəvi elementlər və elementlərin yeni birləşmələri yaratmağa və arzu olunan xüsusiyyətlərə malik maddələr əldə etməyə kömək edir. Mendeleyevin özü o dövrdə hələ kəşf edilməmiş 12 elementin mövcudluğunu proqnozlaşdırmış və onların dövri sistemdəki yerini müəyyən etmişdir. O, bu elementlərdən üçünün xassələrini ətraflı təsvir etmiş və alimin sağlığında bu elementlər aşkar edilmişdir (“ekabor” – qallium, “ekaalüminium” – skandium, “ekasilikon” – germanium). Bundan əlavə, dövri qanun təbiətin inkişafının ən ümumi qanunlarını təsdiq edən böyük fəlsəfi əhəmiyyətə malikdir.

Dövri qanunun qrafik əksi Mendeleyevin kimyəvi elementlərin dövri sistemidir. Dövri sistemin bir neçə forması var (qısa, uzun, nərdivan (N. Bor tərəfindən təklif edilmiş), spiral). Rusiyada qısa forma ən çox yayılmışdır. Müasir dövri sistem bu günə qədər kəşf edilmiş 110 kimyəvi elementdən ibarətdir ki, onların hər biri müəyyən bir yer tutur və öz seriya nömrəsinə və adına malikdir. Cədvəl üfüqi cərgələri – nöqtələri müəyyən edir (1–3 – kiçik, bir cərgədən ibarət; 4–6 – böyük, iki cərgədən ibarət; 7-ci dövr – natamam). Dövrlərə əlavə olaraq, hər biri iki alt qrupa (əsas - a və ikincil - b) bölünən şaquli sıralar - qruplar var. Yan alt qruplar yalnız böyük dövrlərin elementlərini ehtiva edir, bunların hamısı metal xassələri nümayiş etdirir. Eyni altqrupun elementləri xarici elektron qabıqlarının eyni quruluşuna malikdir, bu da onların oxşar kimyəvi xassələrini müəyyən edir.

Dövr atomları dövr nömrəsinə bərabər eyni sayda enerji səviyyəsinə malik olan elementlər ardıcıllığıdır (qələvi metaldan inert qaza qədər).

Əsas alt qrup atomları xarici enerji səviyyəsində eyni sayda elektrona malik olan elementlərin şaquli sırasıdır. Bu rəqəm qrup nömrəsinə bərabərdir (hidrogen və helium istisna olmaqla).

Dövri sistemdəki bütün elementlər 4 elektron ailəsinə bölünür ( s-, səh-, d-,f-elementlər) element atomunda hansı alt səviyyənin sonuncu doldurulmasından asılı olaraq.

Yan alt qrup- bu şaquli sıradır d-hər birində eyni ümumi elektron sayına malik elementlər d-xarici təbəqədən əvvəlki təbəqənin alt səviyyəsi və s-xarici təbəqənin alt səviyyəsi. Bu rəqəm adətən qrup nömrəsinə bərabər olur.

Kimyəvi elementlərin ən vacib xüsusiyyətləri metallıq və qeyri-metallıqdır.

Metallik kimyəvi element atomlarının elektronlardan imtina etmək qabiliyyətidir. Metalliyin kəmiyyət xarakteristikası ionlaşma enerjisidir.

Atomun ionlaşma enerjisi bir elementin atomundan elektronu çıxarmaq, yəni bir atomu kationa çevirmək üçün lazım olan enerji miqdarıdır. İonlaşma enerjisi nə qədər aşağı olarsa, atom elektrondan bir o qədər asan imtina edərsə, elementin metal xassələri bir o qədər güclü olar.

Qeyri-metallıq kimyəvi element atomlarının elektron əldə etmək qabiliyyətidir. Qeyri-metallığın kəmiyyət xarakteristikası elektron yaxınlığıdır.

Elektron yaxınlığı elektron neytral atoma bağlandıqda, yəni atom aniona çevrildikdə ayrılan enerjidir. Elektron yaxınlığı nə qədər çox olarsa, atom bir elektronu bir o qədər asan birləşdirir və elementin qeyri-metal xüsusiyyətləri bir o qədər güclüdür.

Metallik və qeyri-metallıq üçün universal xüsusiyyət elementin elektronmənfiliyidir (EO).

Elementin EO onun atomlarının molekuldakı digər atomlarla kimyəvi bağların yaranmasında iştirak edən elektronları cəlb etmək qabiliyyətini xarakterizə edir.

Metallik nə qədər yüksəkdirsə, EO da bir o qədər aşağıdır.

Qeyri-metallıq nə qədər böyükdürsə, EO da bir o qədər böyükdür.

Pauling şkalası üzrə nisbi EO dəyərlərini təyin edərkən, litium atomunun EO bir kimi qəbul edilir (EO(Li) = 1); ən elektronmənfi element flüordur (EO(F) = 4).

Qələvi metaldan inert qaza qədər qısa müddət ərzində:

Atom nüvələrinin yükü artır;

Enerji səviyyələrinin sayı dəyişmir;

Xarici səviyyədə elektronların sayı 1-dən 8-ə qədər artır;

Atomların radiusu azalır;

Xarici təbəqənin elektronları ilə nüvə arasındakı əlaqənin gücü artır;

İonlaşma enerjisi artır;

Elektron yaxınlığı artır;

EO artır;

Elementlərin metallığı azalır;

Elementlərin qeyri-metallığı artır.

Hamısı d-müəyyən bir dövrün elementləri xassələrinə görə oxşardır - hamısı metaldır, bir qədər fərqli atom radiusuna və EO qiymətlərinə malikdir, çünki xarici səviyyədə eyni sayda elektron ehtiva edir (məsələn, 4-cü dövrdə - Cr istisna olmaqla və Cu).

Əsas alt qruplarda yuxarıdan aşağıya:

Atomda enerji səviyyələrinin sayı artır;

Xarici səviyyədəki elektronların sayı eynidir;

Atomların radiusu artır;

Xarici səviyyənin elektronları ilə nüvə arasındakı əlaqənin gücü azalır;

İonlaşma enerjisi azalır;

Elektron yaxınlığı azalır;

EO azalır;

Elementlərin metallığı artır;

Elementlərin qeyri-metallığı azalır.