Как появилась таблица менделеева кратко

История открытия таблицы Менделеева

Таблица химических элементов известного химика Д. Менделеева – это настоящий прорыв в химии, который смог увидеть весь мир весной 1869 года. Российский химик смог сгруппировать и расставить знания о каждом химическом элементе в виде практичной таблицы, которая сейчас знакома каждому школьнику. Периодическая система стала основой скорого развития такого тяжелого и в то же время увлекательного предмета, при этом ее появление окутано мифами и легендами. Если вам не чуждо такое понятие, как «химия», и вы увлекаетесь всем интересным, то не помешает узнать, как же на самом деле произошло открытие системы.

Как все началось

За много лет перед тем как Дмитрий Менделеев открыл периодическую таблицу, многие ученые пытались систематизировать известные в то время химические вещества. Но недостаток информации о каждом химическом элементе и верной атомной массе привел к тому, что созданные таблицы не имели достоверных данных.

Именно 1869 год ознаменовался открытием известной таблицы. В это время химик на заседании научного сообщества поведал собственным коллегам о недавно сделанном открытии. Каждый химический элемент имеет свое отдельное место, исходя из величины и молекулярной массы.

Стоит заметить, что также в таблице есть пустые клетки, их в дальнейшем заполнял новый периодический элемент, открытие которого предсказал сам ученый (сюда относится скандий, галлий и германий). После того, как изобретение было представлено миру, оно также несколько раз исправлялось и дополнялось. Во время совместной работы с химиком из Шотландии У. Рамзаем российский ученый дополнил систему группой инертных газов (так называемая нулевая группа).

Далее история разработки системы химических элементов прямым образом связывалась с физикой. Усердный труд над системой ведется в настоящее время, современные светлые умы постоянно дополняют таблицу новыми элементами по мере их открытия. Невозможно переоценить создание системы Менделеева, поскольку за счет нее удалось:

Есть несколько вариантов изложения классификации химических элементов, исходя из периодического закона, но самой известной и распространенной является привычная многим таблица Д. Менделеева.

Легенды и факты о происхождении таблицы Менделеева

Происхождение знаменитой периодической таблицы окутано множеством мифов. Одним из наиболее распространенных является заблуждение, что идея системы пришла к ученому во сне. В действительности сам химик опроверг данную легенду и утверждал, что он на протяжении долгих лет трудился над ее разработкой. Для систематизации элементов он записывал их все на отдельные карточки и множество раз пытался их сочетать, располагая карточки в ряд, исходя из похожих свойств.

Легенда о вещем сне появилась из-за того, что сам ученый трудился над классификацией всех химических веществ сутками, изредка делая перерыв на пару часов сна. Но только многолетняя упорная работа и прирожденный талант Менделеева дали результат в виде всем известной таблицы и принесли перспективному ученому известность на весь мир.

Как организована периодическая система

Все составляющие таблицы располагаются по рядам с учетом увеличения их массы, а сама длина каждого ряда составлена таким способом, чтобы расположенные в нем элементы имели похожие характеристики.

Если описывать кратко, то внутри всех столбцов элементы размещаются в соответствии со схожими свойствами, которые варьируются при переходе между столбцами. Каждый элемент, включая №92, является природным, а уже начиная с №93 идут искусственные соединения, создающиеся исключительно в лабораториях.

Изначально периодическая таблица представляла собой наглядную систему уже существующих в природе элементов, при этом не было никакой основы, почему они должны стоять именно так. Но с появлением квантовой механики все обрело смысл, и расположение каждого элемента теперь было понятно.

Правильный творческий процесс

Если же поднимать вопрос, какой урок организации творческого процесса можно извлечь из истории, как Д. Менделеев создал свою периодическую таблицу, то можно рассмотреть труд А. Пуанкаре и Н. Уоллеса, касаемо исследования творческого мышления. В соответствии с их работами, есть 4 базовых этапа творческого мышления:

Как можно увидеть, во время создания таблицы российский химик интуитивно прошел каждый этап творческого процесса. Об эффективности данного принципа можно судить по итоговому результату, ведь система была разработана. Рассматривая то, что ее систематизация стала большим шагом вперед не только для химии, но и для человечества, указанные выше 4 этапа могут использоваться для реализации небольшого проекта или же масштабного замысла. Стоит только помнить, что ни одно решение задачи или научное открытие не может найтись само по себе, как бы вы этого не желали, но увидеть решение во сне невозможно, насколько бы крепко вы не спали. Чтобы достичь результата, необходимо обладать рядом знаний и навыков, а также грамотно применять собственный потенциал, упорно трудиться и неустанно идти вперед к намеченной цели. И, конечно же, тренировать мозг, например, с помощью онлайн-тренажеров Викиум.

Источник

Как создавалась периодическая таблица элементов Менделеева

У каждой области науки есть свой любимый юбилей. У физиков это «Принципы» Ньютона, книга 1687 года, которая ввела законы движения и гравитации. Биологи празднуют дарвиновское «Происхождение видов» (1859 год) и его день рождения (1809). Астрономы отмечают 1543 год, ведь именно тогда Коперник поместил Солнце в центр Солнечной системы. Что касается химии, ни одна причина для празднования не превзойдет появление периодической таблицы элементов, созданной 150 лет назад в марте русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.

Дмитрий Иванович Менделеев.

Таблица Менделеева стала такой же привычной для студентов-химиков, как калькуляторы для бухгалтеров. Она содержит всю науку в чуть более сотне квадратов, содержащих символы и цифры. Она перечисляет элементы, которые составляют все земные вещества, сгруппированные таким образом, чтобы можно было выявить закономерности в их свойствах, определить цель химического исследования как в теории, так и на практике.

Периодическая таблица — это, бесспорно, самая важная концепция в химии.

Таблица Менделеева выглядела как специальная таблица, однако сам он хотел, чтобы она отражала глубокую научную истину, которую он открыл: периодический закон. Его закон выявил глубокие семейные отношения между известными химическими элементами – они проявляют подобные свойства через регулярные промежутки (или периоды), если расположить их в порядке атомного веса – и позволил Менделееву предсказать существование элементов, которые еще не были обнаружены.

«До обнародования этого закона химические элементы были просто фрагментарными, случайными фактами в Природе», заявил Менделеев. «Закон периодичности впервые позволил нам увидеть неоткрытые элементы на расстоянии, которое раньше было недоступно для химического зрения».

Опыт системы элементов Д. Менделеева.

Таблица Менделеева не только предсказала существование новых элементов. Она подтвердила тогда еще спорную веру в реальность атомов. Она намекнула на существование субатомной структуры и предвидела математический аппарат, лежащий в основе правил, управляющих материей, которые в конечном счете проявили себя в квантовой теории. Его таблица завершила превращение химической науки из средневекового магического мистицизма алхимии в область современной научной строгости. Периодическая таблица символизирует не столько составляющие вещества, сколько логическую стройность и принципиальную рациональность науки в целом.

Как создавалась периодическая таблица

Легенда гласит, что Менделеев задумал и создал свою таблицу в один день: 17 февраля 1869 года по русскому календарю (для большей части мира это 1 марта). Но это, вероятнее всего, преувеличение. Менделеев думал о группировании элементов годами, и другие химики несколько раз рассматривали понятие связей между элементами в предыдущие десятилетия.

На самом деле, немецкий физик Иоганн Вольфганг Доберейнер заметил особенности группирования элементов еще в 1817 году. В те дни химики еще не полностью поняли природу атомов, описанную атомной теорией Джона Дальтона в 1808 году. В своей «новой системе химической философии» Дальтон объяснил химические реакции, предполагая, что каждое элементарное вещество состоит из атома определенного типа.

Дальтон предположил, что химические реакции производили новые вещества, когда атомы разъединяются или соединяются. Он полагал, что любой элемент состоит исключительно из одного вида атома, который отличается от других по весу. Атомы кислорода весили в восемь раз больше, чем атомы водорода. Дальтон считал, что атомы углерода в шесть раз тяжелее водорода. Когда элементы объединяются для создания новых веществ, количество реагирующих веществ может быть рассчитано с учетом этих атомных весов.

Дальтон ошибался насчет некоторых масс – кислород в действительности в 16 раз тяжелее водорода, а углерод в 12 раз тяжелее водорода. Но его теория сделала идею об атомах полезной, вдохновив революцию в химии. Точное измерение атомной массы стало основной проблемой химиков на последующие десятилетия.

Размышляя об этих весах, Доберейнер отметил, что определенные наборы из трех элементов (он назвал их триадами) показывают интересную связь. Бром, например, имел атомную массу где-то между массами хлора и йода, и все эти три элемента демонстрировали сходное химическое поведение. Литий, натрий и калий также были триадой.

Другие химики заметили связи между атомными массами и химическими свойствами, но лишь в 1860-х годах атомные массы стали достаточно хорошо поняты и измерены, чтобы выработалось более глубокое понимание. Английский химик Джон Ньюландс заметил, что расположение известных элементов в порядке увеличения атомной массы приводило к повторению химических свойств каждого восьмого элемента. Эту модель он назвал «законом октав» в статье 1865 года. Но модель Ньюландса не очень хорошо держалась после первых двух октав, что заставило критиков предложить ему расставить элементы в алфавитном порядке. И как вскоре понял Менделеев, отношение свойств элементов и атомных масс были чуть более сложными.

Организация химических элементов

Менделеев родился в Тобольске, в Сибири, в 1834 году и был семнадцатым ребенком у своих родителей. Он жил яркой жизнью, преследуя разные интересы и путешествуя по дороге к выдающимся людям. Во время получения высшего образования в педагогическом институте в Санкт-Петербурге он чуть не умер от тяжелой болезни. После окончания он преподавал в средних школах (это нужно было, чтобы получать жалование в институте), попутно изучая математику и естественные науки для получения степени магистра.

Затем он работал преподавателем и лектором (и писал научные работы), пока не получил стипендию для расширенного тура исследований в лучших химических лабораториях Европы.

Вернувшись в Санкт-Петербург, он оказался без работы, поэтому написал превосходное руководство по органической химии в надежде выиграть крупный денежный приз. В 1862 году это принесло ему премию Демидова. Также он работал редактором, переводчиком и консультантом в различных химических сферах. В 1865 году он вернулся к исследованиям, получил доктора наук и стал профессором Петербургского университета.

Вскоре после этого Менделеев начал преподавать неорганическую химию. Готовясь освоить это новое (для него) поле, он остался неудовлетворен доступными учебниками. Поэтому решил написать собственный. Организация текста требовала организации элементов, поэтому вопрос их наилучшего расположения непрестанно был у него на уме.

К началу 1869 года Менделеев добился достаточного прогресса, чтобы понять, что некоторые группы подобных элементов демонстрировали регулярное увеличение атомных масс; другие элементы с примерно одинаковыми атомными массами имели схожие свойства. Оказалось, что упорядочение элементов по их атомному весу было ключом к их классификации.

Периодическая таблица Д. Менелеева.

По собственным словам Менделеева, он структурировал свое мышление, записав каждый из 63 известных тогда элементов на отдельной карточке. Затем, посредством своего рода игры в химический пасьянс, он нашел закономерность, которую искал. Располагая карточки в вертикальных столбцах с атомными массами от низкой к более высокой, он разместил элементы со схожими свойствами в каждом горизонтальном ряд. Периодическая таблица Менделеева родилась. Он набросал черновую версию 1 марта, отправил ее в печать и включил в свой учебник, который скоро должен был быть опубликован. Также он быстро подготовил работу для представления Российскому химическому обществу.

«Элементы, упорядоченные по размерам их атомных масс, показывают четкие периодические свойства», писал Менделеев в своей работе. «Все сравнения, которые я провел, привели меня к выводу, что размер атомной массы определяет природу элементов».

Тем временем, немецкий химик Лотар Мейер также работал над организацией элементов. Он подготовил таблицу, похожую на менделеевскую, возможно, даже раньше, чем Менделеев. Но Менделеев издал свою первым.

Тем не менее, гораздо более важным, чем победа над Мейером, было то, как Менделеев использовал свою таблицу, чтобы сделать смелые прогнозы о неоткрытых элементах. В подготовке свой таблицы Менделеев заметил, что некоторых карточек недоставало. Он должен был оставить пустые места, чтобы известные элементы могли выровняться правильно. Еще при его жизни три пустых места были заполнены ранее неизвестными элементами: галлий, скандий и германий.

Менделеев не только предсказал существование этих элементов, но также правильно описал их свойства в подробностях. Галлий, например, открытый в 1875 году, имел атомную массу 69,9 и плотность в шесть раз превышающую воды. Менделеев предсказал этот элемент (он назвал его экаалюминий), только по этой плотности и атомной массе 68. Его прогнозы для экакремния близко соответствовали германию (открытому в 1886 году) по атомной массе (72 предсказано, 72,3 фактически) и плотности. Он также верно предсказал плотность германиевых соединений с кислородом и хлором.

Таблица Менделеева стала пророческой. Казалось, что в конце этой игры этот пасьян из элементов раскроет тайны Вселенной. При этом сам Менделеев был мастером в использовании своей же таблицы.

Успешные предсказания Менделеева принесли ему легендарный статус мастера химического волшебства. Но сегодня историки спорят о том, закрепило ли открытие предсказанных элементов принятие его периодического закона. Принятие закона могло быть в большей степени связано с его способностью объяснять установленные химические связи. В любом случае, прогностическая точность Менделеева, безусловно, привлекла внимание к достоинствам его таблицы.

К 1890-м годам химики широко признали его закон как веху в химическом познании. В 1900-м году будущий нобелевский лауреат по химии Уильям Рамсей назвал это «величайшим обобщением, которое когда-либо проводилось в химии». И Менделеев сделал это, сам не понимая как.

Математическая карта

Во многих случаях в истории науки великие предсказания, основанные на новых уравнениях, оказывались верными. Каким-то образом математика раскрывает некоторые природные секреты, прежде чем экспериментаторы их обнаружат. Один из примеров — антиматерия, другой — расширение Вселенной. В случае Менделеева, предсказания новых элементов возникли без какой-либо творческой математики. Но на самом деле Менделеев открыл глубокую математическую карту природы, поскольку его таблица отражала значение квантовой механики, математических правил, управляющих атомной архитектурой.

В своей книге Менделеев отметил, что «внутренние различия материи, которую составляют атомы», могут быть ответственны за периодически повторяющиеся свойства элементов. Но он не придерживался этой линии мышления. По сути, многие годы он размышлял о том, насколько важна атомная теория для его таблицы.

Но другие смогли прочитать внутреннее послание таблицы. В 1888 году немецкий химик Йоханнес Вислицен объявил, что периодичность свойств элементов, упорядоченных по массе, указывает на то, что атомы состоят из регулярных групп более мелких частиц. Таким образом, в некотором смысле таблица Менделеева действительно предвидела (и предоставила доказательства) сложную внутреннюю структуру атомов, в то время как никто не имел ни малейшего представления о том, как на самом деле выглядел атом или имел ли он какую-нибудь внутреннюю структуру вовсе.

К моменту смерти Менделеева в 1907 году ученые знали, что атомы делятся на части: электроны, переносящие отрицательный электрический заряд, плюс некоторый положительно заряженный компонент, делающий атомы электрически нейтральными. Ключом к тому, как эти части выстраиваются, стало открытие 1911 года, когда физик Эрнест Резерфорд, работающий в Манчестерском университете в Англии, обнаружил атомное ядро. Вскоре после этого Генри Мозли, работавший с Резерфордом, продемонстрировал, что количество положительного заряда в ядре (число протонов, которое он содержит, или его «атомное число») определяет правильный порядок элементов в периодической таблице.

Атомная масса была тесно связана с атомным числом Мозли — достаточно тесно, чтобы упорядочение элементов по массе только в нескольких местах отличалось от упорядочения по числу. Менделеев настаивал на том, что эти массы были неправильными и нуждались в повторном измерении, и в некоторых случаях оказался прав. Осталось несколько расхождений, но атомное число Мозли прекрасно легло в таблицу.

Примерно в то же время датский физик Нильс Бор понял, что квантовая теория определяет расположение электронов, окружающих ядро, и что самые дальние электроны определяют химические свойства элемента.

Подобные расположения внешних электронов будут периодически повторяться, объясняя закономерности, которые первоначально выявила таблица Менделеева. Бор создал свою собственную версию таблицы в 1922 году, основываясь на экспериментальных измерениях энергий электронов (наряду с некоторыми подсказками из периодического закона).

Таблица Бора добавила элементы, открытые с 1869 года, но это был тот же периодической порядок, открытый Менделеевым. Не имея ни малейшего представления о квантовой теории, Менделеев создал таблицу, отражающую атомную архитектуру, которую диктовала квантовая физика.

Новая таблица Бора не стала ни первым, ни последним вариантом изначального дизайна Менделеева. Сотни версий периодической таблицы с тех пор были разработаны и опубликованы. Современная форма — в горизонтальном дизайне в отличие от первоначальной вертикальной версии Менделеева — стала широко популярной только после Второй мировой войны, во многом благодаря работе американского химика Гленна Сиборга.

Сиборг и его коллеги создали несколько новых элементов синтетически, с атомными числами после урана, последнего природного элемента в таблице. Сиборг увидел, что эти элементы, трансурановые (плюс три элемента, предшествовавшие урану), требовали новой строки в таблице, которую не предвидел Менделеев. Таблица Сиборга добавила строку для тех элементов под аналогичным рядом редкоземельных элементов, которым тоже не было места в таблице.

Вклад Сиборг в химию принес ему честь назвать собственный элемент — сиборгий с номером 106. Это один из нескольких элементов, названных в честь известных ученых. И в этом списке, конечно, есть элемент 101, открытый Сиборгом и его коллегами в 1955 году и названный менделевием — в честь химика, который прежде всех остальных заслужил место в периодической таблице.

Заходите на наш канал с новостями, если хотите больше подобных историй.

Источник

Когда была открыта периодическая система Менделеева: дата и интересные факты

Дмитрий Иванович Менделеев был поистине выдающимся химиком. Его вклад в изучение природы химических элементов значителен и до сих пор высоко оценивается учеными и историками во всем мире. Однако многие люди уверены, что периодическая система Менделеевым была открыта, когда она просто приснилась ему во сне.

На самом же деле она являлась результатом работы не только Дмитрия Ивановича, но и многих других выдающихся ученых-химиков, а история ее создания начинается еще с появления этой науки.

История открытия

Триады Деберейнера

Первая попытка систематизировать элементы была сделана еще в 1829 году немецким химиком Деберейнером. Он объединил некоторые элементы с общими свойствами в группы по три, назвав их триадами. Смысл этого закона заключался в том, что в каждой триаде масса среднего элемента была приблизительно равна среднему арифметическому между массами крайних элементов.

Такое представление было слишком далеко от совершенства, но уже являлось прообразом менделеевской системы. Проблема заключалась в ограничении групп всего тремя элементами, что подошло не для всех из них, даже известных на тот момент. Однако этот закон показал, что имеется какая-то связь между массами элементов и их химическими свойствами.

Спираль де Шанкуртуа

Александр де Шанкуртуа расположил все элементы в один ряд по атомным массам и нанес его на цилиндр по линии под углом 45 градусов, получив таким образом спираль.

При развертывании этого цилиндра оказывалось что на вертикальных линиях, параллельных оси, находились элементы со схожими свойствами. Однако на этой же линии оказывались и совсем отличающиеся химические элементы.

Октавы Ньюлендса

Очередную попытку систематизировать химические элементы по массам и свойствам, еще до того времени, когда была открыта периодическая система Менделеева, сделал ученый из Великобритании Ньюлендс. Он расположил их в порядке увеличения масс и заметил, что свойства повторяются через каждые семь. Такой закономерности он дал название закон октав, проведя аналогию с музыкальной гаммой.

Однако эта зависимость распространялась только на элементы с небольшой атомной массой. В конечном итоге более тяжелые элементы пришлось расположить по несколько в одну ячейку, что было принято скептически.

Таблицы Одлинга и Мейера

В 1864 году увидела свет еще одна таблица, в которой элементы располагались согласно их атомным весам и сходству химических свойств. Однако никакого описания к ней не было. В это же время появилась и другая таблица Мейера. В нее было включено 28 элементов, расположенных согласно их валентности.

В 1870 году вышла еще одна таблица Мейера которая насчитывала 9 вертикальных столбцов. Элементы с похожими свойствами были расположены в горизонтальных рядах, а некоторые ячейки так и остались пустыми. Таблица сопровождалась графиком зависимости объема атома от его веса, который имел пилообразный вид и указывал на периодичность, правда, это произошло уже после того, как Менделеев открыл таблицу химических элементов.

Открытие Менделеевым периодической системы

История создания таблицы Менделеева начинается в 1869 году. Когда химик работал над учебником «Основы химии», он столкнулся со сложностью систематизации материала. В ходе обдумывания этой проблемы он постепенно пришел к выводу, что между атомной массой элементов и их свойствами есть некая закономерность.

Он не первым ее увидел, это был результат кропотливой работы химиков всего мира. Менделеев выписал все элементы на отдельные карточки и расположил их в порядке групп и рядов, что стало итогом многолетней работы.

17 февраля (1 марта) 1869 года рукопись статьи, которая содержала эту таблицу, была сдана в печать. Считается, что это и есть та дата, которая отвечает на вопрос, в каком году Менделеев открыл таблицу. Через несколько дней, 22 марта, профессором Меншуткиным на заседании общества было объявлено о том, что Менделееву удалось открыть общий закон для описания химических элементов. Первый вариант периодической системы имел 19 горизонтальных рядов и 6 вертикальных столбцов.

Открытие Менделеева показало, что рост атомной массы химических элементов приводит к изменению их свойств периодически, то есть повторению через определенное количество элементов. Если ответом на вопрос, в каком году открыта таблица Менделеева, является 1869 год, то сформулировал периодический закон ученый только в 1871-м.

Таким образом, периодическая система, разработанная Менделеевым, позволила не только провести параллели между атомными массами и свойствами известных элементов, но и предсказать свойства тех, которые еще не были открыты.

В дальнейшем, с открытием все новых элементов, система получала все большую популярность и универсальность, но признание она нашла не сразу. Научное сообщество приняло ее в качестве базового закона химии только в 1880 году.

Интересные факты

В те времена не только заниматься химией было не популярно, но и большинство людей считали это занятие сродни колдовству или вовсе преступлением. Поэтому в свое время деятельность Менделеева обросла большим количеством легенд. Одна из них, которая считается наиболее популярной, гласит о том, что периодическая система Менделеевым была открыта, когда ученому она просто приснилась.

Такие случаи в истории не были едиными, такие же слухи ходили относительно многих научных открытий. Но эта гипотеза была опровергнута самим Менделеевым, который указывал на то, что он работал над созданием таблицы несколько десятков лет.

Еще одна не менее популярная история гласит о том, что Менделеев был изобретателем водки. Связано это было с его диссертационной работой, в которой он рассуждал на тему смеси воды и спирта. Современники часто подшучивали над ним на эту тему, а уже следующие поколения были точно уверены – именно Менделеев и является первооткрывателем этого напитка.

Ходили слухи и о том, что Менделеев оборудовал свою лабораторию в дупле дуба. Нередко звучали шутки и относительно любительского хобби ученого – плетения чемоданов. Часто даже звучало прозвище Чемоданных дел мастер.

Переоценить вклад этого великого ученого в историю развития химической науки невозможно. Ему обязаны не только выведением общего закона для всех элементов, существующих в природе, но и дальнейшими исследованиями. Опираясь на данные Менделеева, ученые проводили все больше экспериментов, пытаясь не только найти но и синтезировать недостающие элементы для изучения их свойств.

Источник