Element 115 van het periodiek systeem - moscovium is een superzwaar synthetisch element met het symbool Mc en atoomnummer 115. Het werd voor het eerst verkregen in 2003 door een gezamenlijk team van Russische en Amerikaanse wetenschappers van het Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna, Rusland. In december 2015 werd het erkend als een van de vier nieuwe elementen door de Joint Working Group of International Scientific Organizations IUPAC / IUPAP. Op 28 november 2016 werd het officieel vernoemd naar de regio Moskou, waar JINR zich bevindt.

kenmerk

Element 115 van het periodiek systeem is een extreem radioactieve stof: de meest stabiele isotoop die we kennen, moscovium-290, heeft een halfwaardetijd van slechts 0,8 seconden. Wetenschappers classificeren Muscovy als een niet-overgangsmetaal, vergelijkbaar in een aantal kenmerken met bismut. In het periodiek systeem behoort het tot de transactinide-elementen van het p-blok van de 7e periode en wordt het in groep 15 geplaatst als het zwaarste pnictogeen (element van de stikstofsubgroep), hoewel niet is bevestigd dat het zich gedraagt ​​als een zwaarder homoloog van bismut.

Volgens berekeningen heeft het element enkele eigenschappen die vergelijkbaar zijn met lichtere homologen: stikstof, fosfor, arseen, antimoon en bismut. Tegelijkertijd toont het een aantal significante verschillen met hen. Tot op heden zijn ongeveer 100 Moskoviet-atomen gesynthetiseerd, die massagetallen hebben van 287 tot 290.

Fysieke eigenschappen

Valentie-elektronen van het 115e element van het periodiek systeem van muscovium zijn verdeeld in drie subschillen: 7s (twee elektronen), 7p 1/2 (twee elektronen) en 7p 3/2 (één elektron). De eerste twee zijn relativistisch gestabiliseerd en gedragen zich daarom als inerte gassen, terwijl de laatste relativistisch gedestabiliseerd zijn en gemakkelijk kunnen deelnemen aan chemische interacties. Het primaire ionisatiepotentieel van muscovium zou dus ongeveer 5,58 eV moeten zijn. Volgens berekeningen zou moscovium een ​​dicht metaal moeten zijn vanwege het hoge atoomgewicht met een dichtheid van ongeveer 13,5 g / cm3.

Geschatte ontwerpkenmerken:

• Fase: vast.
• Smeltpunt: 400 ° C (670 ° K, 750 ° F).
• Kookpunt: 1100°C (1400°K, 2000°F).
• Specifieke smeltwarmte: 5,90-5,98 kJ / mol.
• Specifieke warmte van verdamping en condensatie: 138 kJ / mol.

Chemische eigenschappen

Het 115e element van het periodiek systeem is het derde in de reeks van chemische elementen 7p en is het zwaarste lid van groep 15 in het periodiek systeem, dat zich onder bismut bevindt. De chemische interactie van muscovium in een waterige oplossing is te wijten aan de eigenschappen van de Mc+ en Mc 3+ ionen. De eerstgenoemde worden vermoedelijk gemakkelijk gehydrolyseerd en vormen een ionische binding met halogenen, cyaniden en ammoniak. Muscoviumhydroxide (I) (McOH), carbonaat (Mc 2 CO 3), oxalaat (Mc 2 C 2 O 4) en fluoride (McF) moeten oplossen in water. Sulfide (MS 2 S) moet onoplosbaar zijn. Chloride (McCl), bromide (McBr), jodide (McI) en thiocyanaat (McSCN) zijn slecht oplosbare verbindingen.

Muscovium (III) fluoride (McF 3) en thiosonide (McS 3) zijn vermoedelijk onoplosbaar in water (vergelijkbaar met de overeenkomstige bismutverbindingen). Terwijl chloride (III) (McCl 3), bromide (McBr 3) en jodide (McI 3) gemakkelijk oplosbaar en gemakkelijk gehydrolyseerd moeten zijn om oxohalogeniden zoals McOCl en McOBr (ook vergelijkbaar met bismut) te vormen. Muscoviumoxiden (I) en (III) hebben vergelijkbare oxidatietoestanden en hun relatieve stabiliteit hangt grotendeels af van de elementen waarmee ze interageren.

Onzekerheid

Vanwege het feit dat 115 elementen van het periodiek systeem experimenteel worden gesynthetiseerd door een enkele, zijn de exacte kenmerken ervan problematisch. Wetenschappers moeten zich concentreren op theoretische berekeningen en vergelijken met stabielere elementen met vergelijkbare eigenschappen.

In 2011 werden experimenten uitgevoerd om isotopen van nichonium, flerovium en muscovium te creëren in reacties tussen "versnellers" (calcium-48) en "doelen" (americium-243 en plutonium-244) om hun eigenschappen te bestuderen. De "doelen" omvatten echter onzuiverheden van lood en bismut en daarom werden enkele isotopen van bismut en polonium verkregen in nucleonoverdrachtsreacties, wat het experiment bemoeilijkte. Ondertussen zullen de verkregen gegevens wetenschappers in de toekomst helpen om de zware homologen van bismut en polonium, zoals moscovium en livermorium, in meer detail te bestuderen.

Opening

De eerste succesvolle synthese van 115 elementen van het periodiek systeem was het gezamenlijke werk van Russische en Amerikaanse wetenschappers in augustus 2003 bij JINR in Dubna. Het team onder leiding van kernfysicus Yuri Oganesyan omvatte naast huisspecialisten ook collega's van het Lawrence Livermore National Laboratory. Op 2 februari 2004 publiceerden de onderzoekers informatie in de Physical Review dat ze americium-243 met calcium-48-ionen bombardeerden bij de U-400 cyclotron en vier atomen van de nieuwe stof verkregen (één 287 Mc-kern en drie 288 Mc-kernen) . Deze atomen vervallen (vervallen) als gevolg van de emissie van alfadeeltjes naar het element nichonium in ongeveer 100 milliseconden. Twee zwaardere Muscovium-isotopen, 289 Mc en 290 Mc, werden ontdekt in 2009-2010.

Aanvankelijk kon IUPAC de opening van een nieuw item niet goedkeuren. Bevestiging van andere bronnen was vereist. In de komende jaren werd een nieuwe beoordeling van latere experimenten uitgevoerd en opnieuw werd de verklaring van het Dubna-team over de ontdekking van het 115e element naar voren gebracht.

In augustus 2013 kondigde een groep onderzoekers van de Universiteit van Lund en het Heavy Ion Institute in Darmstadt, Duitsland aan dat ze het experiment van 2004 hadden herhaald, wat de resultaten bevestigde die in Dubna waren verkregen. Een andere bevestiging werd in 2015 gepubliceerd door een team van wetenschappers in Berkeley. In december 2015 erkende de gezamenlijke IUPAC / IUPAP-werkgroep de ontdekking van dit element en gaf prioriteit aan de ontdekking aan het Russisch-Amerikaanse team van onderzoekers.

Naam

Element 115 van het periodiek systeem in 1979, volgens de IUPAC-aanbeveling, werd besloten om "ununpentiy" te noemen en het bijbehorende symbool UUP aan te duiden. Hoewel de naam sindsdien veel wordt gebruikt voor een onontdekt (maar theoretisch voorspeld) element, is het niet aangeslagen in de natuurkundegemeenschap. Meestal werd de stof zo genoemd - elementnummer 115 of E115.

Op 30 december 2015 werd de ontdekking van een nieuw element erkend door de International Union of Pure and Applied Chemistry. Volgens de nieuwe regels hebben ontdekkers het recht om hun eigen naam voor een nieuwe stof voor te stellen. Aanvankelijk moest het het 115e element van het periodiek systeem "langevinia" noemen ter ere van de natuurkundige Paul Langevin. Later stelde een team van wetenschappers uit Dubna als optie de naam "Moskovia" voor ter ere van de regio Moskou, waar de ontdekking werd gedaan. In juni 2016 keurde IUPAC het initiatief goed en keurde op 28 november 2016 officieel de naam "moscovium" goed.

Topgeheime secties van periodiek systeem 15 juni 2018

Velen hebben gehoord over Dmitri Ivanovitsj Mendelejev en over de "Periodic Law of Changes in the Properties of Chemical Elements by Groups and Rows" die hij in de 19e eeuw (1869) ontdekte (de naam van de auteur van de tabel is "Periodic Table of Elements by Groepen en rijen").

De ontdekking van de tabel van periodieke chemische elementen werd een van de belangrijke mijlpalen in de geschiedenis van de ontwikkeling van de chemie als wetenschap. De ontdekker van de tafel was de Russische wetenschapper Dmitry Mendelejev. Een buitengewone wetenschapper met de breedste wetenschappelijke kijk slaagde erin om alle ideeën over de aard van chemische elementen te combineren tot één harmonieus concept.

Geschiedenis van het openen van de tafel

Tegen het midden van de 19e eeuw werden 63 chemische elementen ontdekt en wetenschappers over de hele wereld hebben herhaaldelijk pogingen ondernomen om alle bestaande elementen in één enkel concept te combineren. Er werd voorgesteld om de elementen in de volgorde van toenemende atomaire massa te plaatsen en in groepen te verdelen op basis van de overeenkomst van chemische eigenschappen.

In 1863 stelde scheikundige en musicus John Alexander Newland zijn theorie voor, die een lay-out van chemische elementen voorstelde die vergelijkbaar was met die ontdekt door Mendelejev, maar het werk van de wetenschapper werd niet serieus genomen door de wetenschappelijke gemeenschap vanwege het feit dat de auteur werd meegesleept door de zoektocht naar harmonie en verbinding van muziek met chemie.

In 1869 publiceerde Mendelejev zijn schema van het periodiek systeem in het tijdschrift van de Russian Chemical Society en stuurde een bericht van de ontdekking naar 's werelds toonaangevende wetenschappers. In de toekomst verfijnde en verbeterde de chemicus het schema meer dan eens totdat het zijn gebruikelijke vorm kreeg.

De essentie van de ontdekking van Mendelejev is dat met een toename van de atomaire massa de chemische eigenschappen van elementen niet monotoon veranderen, maar periodiek. Na een bepaald aantal elementen met verschillende eigenschappen beginnen de eigenschappen zich te herhalen. Dus kalium is vergelijkbaar met natrium, fluor is vergelijkbaar met chloor en goud is vergelijkbaar met zilver en koper.

In 1871 combineerde Mendelejev de ideeën uiteindelijk tot een periodieke wet. Wetenschappers voorspelden de ontdekking van verschillende nieuwe chemische elementen en beschreven hun chemische eigenschappen. Vervolgens werden de berekeningen van de chemicus volledig bevestigd - gallium, scandium en germanium kwamen volledig overeen met de eigenschappen die Mendelejev eraan toeschreef.

Maar niet alles is zo eenvoudig en we weten iets niet.

Weinigen van degenen die weten dat DIMendelejev een van de eerste wereldberoemde Russische wetenschappers van de late 19e eeuw was, die in de wereldwetenschap het idee van ether als een universele substantiële entiteit verdedigde, die het een fundamentele wetenschappelijke en toegepaste betekenis gaf in het onthullen van de geheimen van het Zijn en het verbeteren van het economische leven van de mensen.

Er is een mening dat de Mendelejev-tabel met chemische elementen die officieel op scholen en universiteiten wordt onderwezen, nep is. Mendelejev zelf gaf in zijn werk getiteld "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" een iets andere tabel.

De laatste keer dat dit periodiek systeem in onvervormde vorm werd gepubliceerd in 1906 in St. Petersburg (leerboek "Fundamentals of Chemistry", uitgave VIII).

De verschillen zijn zichtbaar: de nulgroep is verplaatst naar de 8e, en het element is lichter dan waterstof, waarmee de tafel zou moeten beginnen en dat conventioneel Newtonium (ether) wordt genoemd, is volledig uitgesloten.

Dezelfde tafel is vereeuwigd door de "BLOODY TIRAN" kameraad. Stalin in St. Petersburg, Moskovski Prospect. 19. VNIIM ze. D. I. Mendeleeva (All-Russian Research Institute of Metrology)

Monumententafel Periodiek systeem van chemische elementen van D. I. Mendelejev wordt gemaakt door mozaïeken onder leiding van professor van de Academie voor Beeldende Kunsten V. A. Frolov (architectonisch ontwerp van Krichevsky). Het monument is gebaseerd op een tabel uit de laatste 8e editie (1906) van de Fundamentals of Chemistry door D.I.Mendeleev. Elementen die tijdens het leven van DI Mendelejev zijn ontdekt, zijn rood gemarkeerd. Elementen ontdekt van 1907 tot 1934 zijn blauw gemarkeerd.

Waarom en hoe is het mogelijk dat ze zo brutaal en openlijk tegen ons liegen?

De plaats en rol van de wereldether in de ware tafel van D.I. Mendeleev

Velen hebben gehoord over Dmitri Ivanovitsj Mendelejev en over de "Periodic Law of Changes in the Properties of Chemical Elements by Groups and Rows" die hij in de 19e eeuw (1869) ontdekte (de naam van de auteur van de tabel is "Periodic Table of Elements by Groepen en rijen").

Velen hebben ook gehoord dat D.I. Mendelejev was de organisator en leider (1869-1905) van de Russische openbare wetenschappelijke vereniging genaamd de Russian Chemical Society (sinds 1872 - de Russian Physico-Chemical Society), die gedurende zijn bestaan ​​het wereldberoemde tijdschrift ZhRFHO publiceerde, tot aan de liquidatie door de Academie van Wetenschappen van de USSR in 1930 - zowel de Society als haar tijdschrift.
Maar er zijn er maar weinig die weten dat DIMendelejev een van de laatste wereldberoemde Russische wetenschappers van de late 19e eeuw was, die in de wereldwetenschap het idee van ether als een universele substantiële entiteit verdedigde, die het fundamentele wetenschappelijke en toegepaste betekenis in het onthullen van geheimen Zijn en om het economische leven van de mensen te verbeteren.

Nog minder zijn degenen die weten dat na de plotselinge (!!?) dood van DI Mendelejev (01/27/1907), die toen door alle wetenschappelijke gemeenschappen over de hele wereld werd erkend als een uitstekende wetenschapper, behalve de Academie van St. Petersburg van Wetenschappen alleen, was zijn belangrijkste ontdekking "Periodieke wet" - werd opzettelijk en op grote schaal vervalst door de academische wereldwetenschap.

En er zijn er maar heel weinig die weten dat al het bovenstaande met elkaar verbonden is door de draad van opofferende dienst van de beste vertegenwoordigers en dragers van het onsterfelijke Russische fysieke denken voor het welzijn van de volkeren, voor het algemeen nut, ondanks de groeiende golf van onverantwoordelijkheid in de bovenste lagen van de samenleving van die tijd.

In wezen is dit proefschrift gewijd aan de algemene ontwikkeling van het laatste proefschrift, want in echte wetenschap leidt elke verwaarlozing van essentiële factoren altijd tot verkeerde resultaten.

De elementen van de nulgroep beginnen elke rij met andere elementen, die zich aan de linkerkant van de tabel bevinden, "... wat een strikt logisch gevolg is van het begrijpen van de periodieke wet" - Mendelejev.

Bijzonder belangrijk en zelfs exclusief in de zin van de periodieke wet, behoort de plaats tot het element "x" - "Newton" - de wereldether. En dit speciale element moet zich helemaal aan het begin van de hele tabel bevinden, in de zogenaamde "nulgroep van de nulrij". Bovendien, als een ruggengraatelement (meer precies, een ruggengraateenheid) van alle elementen van het periodiek systeem, is de wereldether een substantieel argument van de hele verscheidenheid aan elementen van het periodiek systeem. De tabel zelf fungeert in dit opzicht als een gesloten functie van dit argument.

bronnen:

Hij putte uit de geschriften van Robert Boyle en Antoine Lavusier. De eerste wetenschapper pleitte voor het zoeken naar onherleidbare chemische elementen. Boyle somde er al in 1668 15 op.

Lavusier voegde er nog eens 13 aan toe, maar een eeuw later. De zoektocht sleepte voort omdat er geen coherente theorie was over de relatie tussen de elementen. Ten slotte betrad Dmitry Mendeleev het "spel". Hij besloot dat er een verband is tussen de atomaire massa van stoffen en hun plaats in het systeem.

Met deze theorie kon de wetenschapper tientallen elementen ontdekken zonder ze in de praktijk, maar in de natuur te ontdekken. Dit was de verantwoordelijkheid van de nakomelingen. Maar nu niet over hen. Laten we dit artikel wijden aan de grote Russische wetenschapper en zijn tafel.

De geschiedenis van het ontstaan ​​van het periodiek systeem

Mendelejev tafel begon met het boek "Correlatie van eigenschappen met het atoomgewicht van elementen." Labour werd uitgebracht in de jaren 1870. Tegelijkertijd sprak de Russische wetenschapper met de chemische samenleving van het land en stuurde de eerste versie van de tafel naar collega's uit het buitenland.

Vóór Mendelejev werden 63 elementen ontdekt door verschillende wetenschappers. Onze landgenoot begon met het vergelijken van hun eigendommen. Allereerst werkte hij met kalium en chloor. Toen pakte hij een groep alkalimetalen op.

De chemicus kreeg een speciale tafel en kaarten met elementen om ze als solitaire te spelen, op zoek naar de nodige matches en combinaties. Hierdoor kwam er een inzicht: - de eigenschappen van de componenten zijn afhankelijk van de massa van hun atomen. Zo, elementen van het periodiek systeem in rijen opgesteld.

De ontdekking van de maestro van de chemie was de beslissing om leegte in deze rijen te laten. De periodiciteit van het verschil tussen atoommassa's deed de wetenschapper aannemen dat nog niet alle elementen bekend zijn bij de mensheid. De gewichtsverschillen tussen sommige "buren" waren te groot.

daarom, periodiek systeem is geworden als een schaakbord, met een overvloed aan "witte" cellen. De tijd heeft geleerd dat ze echt zaten te wachten op hun "gasten". Het zijn bijvoorbeeld inerte gassen. Helium, neon, argon, krypton, radioactief en xenon werden pas in de jaren '30 van de 20e eeuw ontdekt.

Nu over de mythen. Er wordt algemeen aangenomen dat chemisch periodiek systeem verscheen hem in een droom. Dit zijn de intriges van universitaire docenten, meer bepaald een van hen - Alexander Inostrantsev. Dit is een Russische geoloog die doceerde aan de Petersburg University of Mining.

Inostrantsev kende Mendeleev, hij bezocht hem. Eens, uitgeput door de zoektocht, viel Dmitry vlak voor Alexander in slaap. Hij wachtte tot de drogist wakker werd en zag dat Mendelejev een stuk papier pakte en de definitieve versie van de tafel opschreef.

In feite had de wetenschapper gewoon geen tijd om dit te doen voordat Morpheus hem gevangen nam. Inostrantsev wilde zijn studenten echter amuseren. Op basis van wat hij zag, bedacht de geoloog een fiets die dankbare luisteraars snel naar de massa verspreidden.

Kenmerken van het periodiek systeem

Sinds de eerste versie van 1969 periodiek systeem meer dan eens verfijnd. Dus met de ontdekking in de jaren dertig van edelgassen was het mogelijk om een ​​nieuwe afhankelijkheid van de elementen af ​​te leiden - van hun serienummers, en niet van de massa, zoals de auteur van het systeem stelde.

Het begrip "atoomgewicht" werd vervangen door "atoomnummer". Het is gelukt om het aantal protonen in de kernen van atomen te bestuderen. Dit nummer is het volgnummer van het element.

Wetenschappers van de 20e eeuw bestudeerden ook de elektronische structuur van atomen. Het beïnvloedt ook de periodiciteit van elementen en wordt weerspiegeld in latere edities. periodieke tabellen. Foto de lijst laat zien dat de stoffen erin worden gerangschikt naarmate het atoomgewicht toeneemt.

Ze hebben het fundamentele principe niet veranderd. De massa neemt van links naar rechts toe. Tegelijkertijd is de tabel niet enkelvoudig, maar verdeeld in 7 perioden. Vandaar de naam van de lijst. De periode is een horizontale rij. Het begin is typische metalen, het einde is elementen met niet-metalen eigenschappen. De afname is geleidelijk.

Er zijn grote en kleine periodes. De eerste staan ​​aan het begin van de tabel, het zijn er 3. Een punt van 2 elementen opent de lijst. Dit wordt gevolgd door twee kolommen met elk 8 items. De overige 4 perioden zijn groot. De 6e is de langste, hij heeft 32 elementen. In de 4e en 5e zijn er 18 en in de 7e - 24.

Je kan tellen hoeveel elementen zitten er in de tabel Mendelejev. Er zijn in totaal 112 items. Namelijk namen. De cellen zijn 118 en er zijn variaties op de lijst met 126 velden. Er zijn nog lege cellen voor ongeopende, naamloze elementen.

Niet alle perioden passen op één regel. Grote perioden bestaan ​​uit 2 rijen. De hoeveelheid metalen erin weegt zwaarder. Daarom zijn de onderste regels volledig aan hen gewijd. In de hogere rangen wordt een geleidelijke afname van metalen naar inerte stoffen waargenomen.

Foto's van het periodiek systeem verdeeld en verticaal. het groepen in het periodiek systeem, er zijn 8. Elementen met vergelijkbare chemische eigenschappen zijn verticaal gerangschikt. Ze zijn onderverdeeld in hoofd- en secundaire subgroepen. Deze laatste beginnen pas vanaf de 4e periode. De belangrijkste subgroepen bevatten ook elementen van kleine perioden.

De essentie van het periodiek systeem

Elementnamen in het periodiek systeem- dit zijn 112 posities. De essentie van hun rangschikking in een enkele lijst is de systematisering van primaire elementen. Ze begonnen hier in de oudheid over te vechten.

Aristoteles was een van de eersten die begreep waar alle dingen van gemaakt zijn. Hij nam als basis de eigenschappen van stoffen - kou en warmte. Empidocles identificeerde 4 fundamentele principes volgens de elementen: water, aarde, vuur en lucht.

Metalen in het periodiek systeem, zijn net als andere elementen de allereerste principes, maar dan vanuit een modern oogpunt. De Russische chemicus slaagde erin de meeste componenten van onze wereld te ontdekken en het bestaan ​​van nog onbekende primaire elementen aan te nemen.

Blijkt dat uitspraak van het periodiek systeem- het laten klinken van een bepaald model van onze werkelijkheid, het ontbinden in zijn componenten. Ze zijn echter niet gemakkelijk te leren. Laten we proberen het gemakkelijker te maken door een aantal effectieve methoden te beschrijven.

Hoe het periodiek systeem te leren?

Laten we beginnen met de moderne methode. Computerwetenschappers hebben een aantal flashgames ontwikkeld om de lijst van Mendelejev te onthouden. Projectdeelnemers worden aangeboden om elementen te vinden met verschillende opties, bijvoorbeeld naam, atoommassa, letteraanduiding.

De speler heeft het recht om het werkterrein te kiezen - slechts een deel van de tafel, of de hele tafel. Het is ook in onze wil om elementnamen en andere parameters uit te sluiten. Dit maakt het moeilijker te vinden. Voor gevorderden is er ook een timer, dat wil zeggen dat de training op snelheid wordt uitgevoerd.

Spelomstandigheden maken leren aantal elementen in de Mendnleev-tabel niet saai, maar vermakelijk. Opwinding wordt wakker en het wordt gemakkelijker om kennis in het hoofd te ordenen. Degenen die een hekel hebben aan computerflitsprojecten, bieden een meer traditionele manier om de lijst te onthouden.

Het is verdeeld in 8 groepen, of 18 (overeenkomstig de uitgave van 1989). Om het onthouden te vergemakkelijken, is het beter om meerdere afzonderlijke tabellen te maken, in plaats van aan een integrale versie te werken. Visuele beelden, afgestemd op elk van de elementen, helpen ook. U moet vertrouwen op uw eigen associaties.

Dus ijzer in de hersenen kan correleren met bijvoorbeeld een spijker en kwik met een thermometer. Artikelnaam onbekend? We gebruiken de methode van suggestieve associaties. laten we bijvoorbeeld de woorden "toffee" en "speaker" vanaf het begin samenstellen.

Kenmerken van het periodiek systeem studeer niet in één keer. Lessen worden aanbevolen voor 10-20 minuten per dag. Het wordt aanbevolen om te beginnen met het onthouden van alleen de belangrijkste kenmerken: de naam van het element, de aanduiding, atoommassa en serienummer.

Schoolkinderen hangen het periodiek systeem het liefst boven hun bureau, of aan een muur waar ze vaak naar kijken. De methode is goed voor mensen met een overwegend visueel geheugen. Gegevens uit de lijst worden onvrijwillig onthouden, zelfs zonder proppen.

Ook docenten houden hier rekening mee. In de regel dwingen ze de lijst niet om te onthouden, ze mogen ernaar kijken, zelfs bij de controle. Voortdurend naar een spreadsheet kijken staat gelijk aan het effect van printen op de muur, of spiekbriefjes schrijven voor examens.

Als je naar de studie komt, onthoud dan dat Mendelejev zich zijn lijst niet meteen herinnerde. Op een keer, toen de wetenschapper werd gevraagd hoe hij de tafel opendeed, volgde het antwoord: "Ik heb er 20 jaar over nagedacht, maar je denkt: ik zat en opeens is het klaar." Het periodieke systeem is nauwgezet werk dat niet in korte tijd onder de knie kan worden.

De wetenschap tolereert geen haast, omdat het leidt tot waanideeën en vervelende fouten. Dus, op hetzelfde moment als Mendelejev, stelde Lothar Meyer de tabel samen. De Duitser vulde de lijst echter niet een beetje aan en was niet overtuigend in het bewijzen van zijn standpunt. Daarom erkende het publiek het werk van de Russische wetenschapper, en niet zijn collega-chemicus uit Duitsland.

Hoe het allemaal begon?

Veel bekende eminente chemici aan het begin van de XIX-XX eeuw hebben lang gemerkt dat de fysische en chemische eigenschappen van veel chemische elementen erg op elkaar lijken. Kalium, lithium en natrium zijn bijvoorbeeld allemaal actieve metalen, die bij interactie met water actieve hydroxiden van deze metalen vormen; Chloor, fluor, broom in hun verbindingen met waterstof vertoonden dezelfde valentie gelijk aan I, en al deze verbindingen zijn sterke zuren. Uit deze overeenkomst is al lang de conclusie gesuggereerd dat alle bekende chemische elementen kunnen worden gecombineerd tot groepen, en dat de elementen van elke groep een bepaalde reeks fysisch-chemische kenmerken hebben. Dergelijke groepen waren echter vaak onjuist samengesteld uit verschillende elementen door verschillende wetenschappers, en lange tijd negeerden velen een van de belangrijkste kenmerken van de elementen - hun atomaire massa. Het werd genegeerd omdat het voor verschillende elementen anders was en is, wat betekent dat het niet als parameter voor groepering kon worden gebruikt. De enige uitzondering was de Franse chemicus Alexander Emile Chancourtois, hij probeerde alle elementen in een driedimensionaal model langs een spiraalvormige lijn te rangschikken, maar zijn werk werd niet erkend door de wetenschappelijke gemeenschap en het model bleek omslachtig en onhandig .

In tegenstelling tot veel wetenschappers, heeft D.I. Mendelejev nam de atoommassa (in die tijd "Atoomgewicht") als een belangrijke parameter bij de classificatie van elementen. In zijn versie rangschikte Dmitry Ivanovich de elementen in oplopende volgorde van hun atoomgewicht, en hier kwam een ​​regelmaat naar voren dat op bepaalde intervallen van de elementen hun eigenschappen periodiek worden herhaald. Toegegeven, er moesten uitzonderingen worden gemaakt: sommige elementen waren verwisseld en kwamen niet overeen met de toename van de atoommassa's (bijvoorbeeld tellurium en jodium), maar ze kwamen overeen met de eigenschappen van de elementen. Verdere ontwikkeling van de atoom-moleculaire theorie rechtvaardigde dergelijke vorderingen en toonde de geldigheid van deze regeling aan. U kunt hier meer over lezen in het artikel "Wat is de ontdekking van Mendelejev"

Zoals we kunnen zien, is de opstelling van de elementen in deze versie helemaal niet hetzelfde als in de moderne vorm. Ten eerste zijn de groepen en perioden omgekeerd: groepen horizontaal, perioden verticaal en ten tweede zitten de groepen zelf er op de een of andere manier teveel in - negentien, in plaats van de momenteel geaccepteerde achttien.

Slechts een jaar later, in 1870, vormde Mendelejev echter een nieuwe versie van de tafel, die voor ons al meer herkenbaar is: soortgelijke elementen zijn verticaal gerangschikt, vormen groepen en 6 perioden bevinden zich horizontaal. Het is vooral opmerkelijk dat men in zowel de eerste als de tweede versie van de tabellen kan zien belangrijke prestaties die zijn voorgangers niet hadden: de tafel liet zorgvuldig plaats voor elementen die volgens Mendelejev nog ontdekt moesten worden. De bijbehorende vacatures zijn gemarkeerd met een vraagteken en je ziet ze op de afbeelding hierboven. Vervolgens werden de overeenkomstige elementen echt ontdekt: Galium, Germanium, Scandium. Zo systematiseerde Dmitry Ivanovich niet alleen de elementen in groepen en perioden, maar voorspelde hij ook de ontdekking van nieuwe, nog niet bekende elementen.

Later, na de oplossing van vele actuele mysteries van de chemie van die tijd - de ontdekking van nieuwe elementen, de isolatie van een groep edelgassen samen met de deelname van William Ramsay, de vaststelling van het feit dat Didymius helemaal geen onafhankelijke element, maar een mengeling van twee andere - steeds meer nieuwe en nieuwe versies van de tabel, soms zelfs helemaal niet in tabelvorm. Maar we zullen ze hier niet allemaal citeren, maar we zullen alleen de definitieve versie citeren, die werd gevormd tijdens het leven van de grote wetenschapper.

De overgang van atoomgewichten naar de lading van de kern.

Helaas leefde Dmitry Ivanovich niet om de planetaire theorie van de structuur van het atoom te zien en zag hij de triomf van de experimenten van Rutherford niet, hoewel het met zijn ontdekkingen was dat een nieuw tijdperk begon in de ontwikkeling van de periodieke wet en de gehele periodieke wet systeem. Laat me je eraan herinneren dat uit de experimenten van Ernest Rutherford, volgde dat de atomen van de elementen bestaan ​​uit een positief geladen atoomkern en negatief geladen elektronen die rond de kern draaien. Na het bepalen van de ladingen van de atoomkernen van alle op dat moment bekende elementen, bleek dat ze in het periodiek systeem zijn gerangschikt in overeenstemming met de lading van de kern. En de periodieke wet kreeg een nieuwe betekenis, nu begon het zo te klinken:

"De eigenschappen van chemische elementen, evenals de vormen en eigenschappen van de eenvoudige stoffen en verbindingen die ze vormen, zijn periodiek afhankelijk van de grootte van de ladingen van de kernen van hun atomen"

Nu werd duidelijk waarom sommige van de lichtere elementen door Mendelejev achter hun zwaardere voorgangers werden geplaatst - het gaat erom dat ze op deze manier in de volgorde van de ladingen van hun kern staan. Tellurium is bijvoorbeeld zwaarder dan jodium, maar het staat eerder in de tabel, omdat de lading van de kern van zijn atoom en het aantal elektronen 52 is en dat van jodium 53. Je kunt naar de tabel kijken en kijk zelf maar.

Na de ontdekking van de structuur van het atoom en de atoomkern, onderging het periodiek systeem nog een aantal veranderingen, totdat het uiteindelijk de vorm kreeg, die ons al bekend was van school, een korte-periodeversie van het periodiek systeem.

In deze tabel kennen we alles al: 7 punten, 10 rijen, zij- en hoofdsubgroepen. Ook, met de tijd van de ontdekking van nieuwe elementen en het vullen van de tafel ermee, moesten elementen zoals Actinium en Lanthaan in aparte rijen worden gebracht, ze werden allemaal respectievelijk Actiniden en Lanthaniden genoemd. Deze versie van het systeem bestond al heel lang - in de wetenschappelijke wereldgemeenschap bijna tot eind jaren 80, begin jaren 90 en zelfs langer in ons land - tot de jaren 10 van deze eeuw.

Moderne versie van het periodiek systeem.

De versie die velen van ons op school hebben doorgemaakt, blijkt echter erg verwarrend te zijn, en de verwarring komt tot uiting in de verdeling van subgroepen in hoofd- en secundaire groepen en het onthouden van de logica van het weergeven van de eigenschappen van elementen wordt behoorlijk moeilijk. Ondanks dit hebben velen natuurlijk gestudeerd om het te gebruiken, werden ze doctor in de chemische wetenschappen, maar nog steeds in de moderne tijd werd het vervangen door een nieuwe versie - een langdurige versie. Ik merk op dat deze specifieke optie is goedgekeurd door IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry). Laten we er eens naar kijken.

Acht groepen werden vervangen door achttien, waaronder geen verdeling meer in hoofd- en secundair, en alle groepen worden gedicteerd door de rangschikking van elektronen in de atoomschil. Tegelijkertijd hebben we dubbele rijen en enkele rijen verwijderd, nu bevatten alle perioden slechts één rij. Waarom is deze optie handig? Nu is de periodiciteit van de eigenschappen van de elementen duidelijker te zien. Het groepsnummer geeft in feite het aantal elektronen op het buitenste niveau aan, in verband waarmee alle hoofdsubgroepen van de oude versie zich in de eerste, tweede en dertiende tot achttiende groep bevinden, en alle "voormalige" groepen bevinden zich in het midden van de tafel. Het is nu dus duidelijk uit de tabel te zien dat als dit de eerste groep is, dit alkalimetalen zijn en geen koper of zilver voor u, en het is te zien dat alle doorvoermetalen goed de overeenkomst van hun eigenschappen aantonen vanwege de vulling van het d-subniveau, dat in mindere mate invloed heeft op externe eigenschappen, evenals lanthaniden en actiniden, vertonen vergelijkbare eigenschappen omdat alleen het f-subniveau anders is. De hele tabel is dus verdeeld in de volgende blokken: s-blok, waarop s-elektronen zijn gevuld, d-blok, p-blok en f-blok, met vulling van respectievelijk d-, p- en f-elektronen.

Helaas was deze optie in ons land pas de afgelopen 2-3 jaar in schoolboeken opgenomen, en zelfs dan niet in alle. En het is erg tevergeefs. Wat is hiervan de reden? Nou, ten eerste, met stagnerende tijden in de onstuimige jaren 90, toen er helemaal geen ontwikkeling was in het land, om nog maar te zwijgen van het onderwijs, namelijk in de jaren 90 schakelde de wereldwijde chemische gemeenschap over op deze optie. Ten tweede, met een lichte traagheid en zwaarte van de waarneming van alles wat nieuw is, omdat onze leraren gewend zijn aan de oude, korte versie van de tabel, ondanks het feit dat het bij het studeren van scheikunde veel gecompliceerder en minder handig is.

Uitgebreide versie van het periodiek systeem.

Maar de tijd staat niet stil, ook wetenschap en technologie. Het 118e element van het periodiek systeem is al geopend, wat betekent dat het binnenkort nodig zal zijn om de volgende, achtste, periode van de tabel te openen. Daarnaast komt er een nieuw energiesubniveau: het g-subniveau. De samenstellende elementen zullen naar beneden moeten, zoals lanthaniden of actiniden, of deze tafel moet nog twee keer worden uitgevouwen, zodat hij niet meer op een A4-blad past. Ik geef hier alleen een link naar Wikipedia (zie Uitgebreid periodiek systeem) en zal de beschrijving van deze optie niet nogmaals herhalen. Geïnteresseerden kunnen de link volgen en kennismaken.

In deze variant worden noch f-elementen (lanthaniden en actiniden) noch g-elementen ("elementen van de toekomst" met nummers 121-128) apart weggelaten, maar maken de tabel 32 cellen breder. Ook wordt het element Helium in de tweede groep geplaatst, aangezien het in de s-box is opgenomen.

Over het algemeen is het onwaarschijnlijk dat toekomstige chemici deze optie zullen gebruiken; hoogstwaarschijnlijk zal het periodiek systeem worden vervangen door een van de alternatieven die al door moedige wetenschappers naar voren worden gebracht: het Benfey-systeem, Stewart's "Chemical Galaxy" of een andere optie . Maar dit zal pas zijn na het bereiken van het tweede eiland van stabiliteit van chemische elementen en hoogstwaarschijnlijk zal er meer nodig zijn voor duidelijkheid in de kernfysica dan in de chemie, maar voor nu is het goede oude periodieke systeem van Dmitry Ivanovich voldoende voor ons.

Periodiek systeem - een geordende reeks chemische elementen, hun natuurlijke classificatie, wat een grafische (tabel) uitdrukking is van de periodieke wet van chemische elementen. De structuur ervan, in veel opzichten vergelijkbaar met de moderne, werd ontwikkeld door DI Mendelejev op basis van de periodieke wet in 1869-1871.

Het prototype van het periodieke systeem was de "Ervaring van een systeem van elementen op basis van hun atoomgewicht en chemische gelijkenis", samengesteld door DIMendelejev op 1 maart 1869. Gedurende twee en een half jaar verbeterde de wetenschapper voortdurend de "Systeemervaring ", introduceerde het concept van groepen, rijen en perioden van de elementen. Hierdoor heeft de structuur van het periodiek systeem grotendeels moderne contouren gekregen.

Het concept van de plaats van een element in het systeem, bepaald door de nummers van de groep en periode, werd belangrijk voor de evolutie ervan. Op basis van dit concept kwam Mendelejev tot de conclusie dat het nodig is om de atoommassa's van sommige elementen te veranderen: uranium, indium, cerium en zijn satellieten. Dit was de eerste praktische toepassing van het periodiek systeem. Mendelejev was ook de eerste die het bestaan ​​en de eigenschappen van verschillende onbekende elementen voorspelde. De wetenschapper beschreef in detail de belangrijkste eigenschappen van ekaaluminium (toekomstig gallium), ekabor (scandium) en ekasilicium (germanium). Bovendien voorspelde hij het bestaan ​​van analogen van mangaan (toekomstig technetium en rhenium), tellurium (polonium), jodium (astatine), cesium (frankrijk), barium (radium), tantaal (protactinium). De voorspellingen van de wetenschapper met betrekking tot deze elementen waren van algemene aard, aangezien deze elementen zich in slecht bestudeerde gebieden van het periodiek systeem bevonden.

De eerste versies van het periodiek systeem waren in veel opzichten slechts een empirische generalisatie. De fysieke betekenis van de periodieke wet was immers onduidelijk, er was geen verklaring voor de redenen voor de periodieke verandering in de eigenschappen van elementen afhankelijk van de toename van atomaire massa's. In dit opzicht bleven veel problemen onopgelost. Zijn er grenzen van het periodiek systeem? Is het mogelijk om het exacte aantal bestaande items te bepalen? De structuur van de zesde periode bleef onduidelijk - wat is de exacte hoeveelheid zeldzame aardelementen? Het was niet bekend of er nog elementen tussen waterstof en lithium zitten, wat de opbouw is van de eerste periode. Daarom deden zich, tot aan de fysieke onderbouwing van de periodieke wet en de ontwikkeling van de theorie van het periodieke systeem, meer dan eens ernstige problemen voor. De ontdekking in 1894-1898 was onverwacht. vijf inerte gassen die geen plaats leken te hebben in het periodiek systeem. Deze moeilijkheid werd geëlimineerd vanwege het idee om een ​​onafhankelijke nulgroep op te nemen in de structuur van het periodiek systeem. Massale ontdekking van radio-elementen aan het begin van de 19e en 20e eeuw. (tegen 1910 was hun aantal ongeveer 40) leidde tot een scherpe tegenstelling tussen de noodzaak voor hun plaatsing in het periodieke systeem en de gevestigde structuur. Er waren slechts 7 vacatures voor hen in de zesde en zevende periode. Dit probleem werd opgelost door het opstellen van shift-regels en de ontdekking van isotopen.

Een van de belangrijkste redenen voor de onmogelijkheid om de fysieke betekenis van de periodieke wet en de structuur van het periodiek systeem te verklaren, was dat niet bekend was hoe het atoom is gestructureerd (zie Atoom). De belangrijkste mijlpaal in de ontwikkeling van het periodiek systeem was de creatie van het atoommodel door E. Rutherford (1911). Op basis hiervan suggereerde de Nederlandse wetenschapper A. Van den Bruck (1913) dat het ordinale getal van een element in het periodiek systeem numeriek gelijk is aan de lading van de kern van zijn atoom (Z). Dit werd experimenteel bevestigd door de Engelse wetenschapper G. Moseley (1913). De periodieke wet kreeg een fysieke rechtvaardiging: de periodiciteit van veranderingen in de eigenschappen van elementen begon te worden beschouwd, afhankelijk van Z - de lading van de kern van een atoom van een element, en niet van de atoommassa (zie. De periodieke wet van chemische elementen).

Als gevolg hiervan is de structuur van het periodiek systeem aanzienlijk versterkt. De ondergrens van het systeem is bepaald. Dit is waterstof - een element met een minimum Z = 1. Het werd mogelijk om het aantal elementen tussen waterstof en uranium nauwkeurig in te schatten. Er werden "gaten" in het periodiek systeem geïdentificeerd, overeenkomend met onbekende elementen met Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87. Vragen over het exacte aantal zeldzame aardelementen bleven echter onduidelijk en, belangrijker nog, de redenen voor de periodiciteit van veranderingen in de eigenschappen van elementen werd niet onthuld, afhankelijk van Z.

Gebaseerd op de bestaande structuur van het periodiek systeem en de resultaten van het bestuderen van atoomspectra, de Deense wetenschapper N. Bohr in 1918-1921. ontwikkelde ideeën over de volgorde van constructie van elektronenschillen en subschillen in atomen. De wetenschapper kwam tot de conclusie dat soortgelijke soorten elektronische configuraties van de buitenste schillen van atomen periodiek worden herhaald. Zo werd aangetoond dat de periodiciteit van veranderingen in de eigenschappen van chemische elementen wordt verklaard door het bestaan ​​van periodiciteit in de constructie van elektronenschillen en subschillen van atomen.

Het periodiek systeem omvat meer dan 100 elementen. Hiervan werden alle transurane elementen (Z = 93-110), evenals elementen met Z = 43 (technetium), 61 (promethium), 85 (astatine), 87 (francium) kunstmatig verkregen. Gedurende de geschiedenis van het bestaan ​​van het periodiek systeem zijn een zeer groot aantal (> 500) opties voor de grafische weergave voorgesteld, voornamelijk in de vorm van tabellen, evenals in de vorm van verschillende geometrische vormen (ruimtelijk en vlak) , analytische krommen (spiralen, enz.), enz. De meest voorkomende zijn korte, halflange, lange en laddervormen van tafels. Momenteel heeft de korte vorm de voorkeur.

Het fundamentele principe van de constructie van het periodiek systeem is de onderverdeling in groepen en perioden. Het concept van Mendelejev van de reeks elementen wordt tegenwoordig niet gebruikt, omdat het geen fysieke betekenis heeft. Groepen zijn op hun beurt onderverdeeld in hoofd- (a) en secundaire (b) subgroepen. Elke subgroep bevat elementen - chemische analogen. Elementen van a- en b-subgroepen vertonen in de meeste groepen ook een zekere overeenkomst onderling, vooral in hogere oxidatietoestanden, die in de regel gelijk zijn aan het groepsnummer. Een periode is een verzameling elementen die begint met een alkalimetaal en eindigt met een inert gas (een speciaal geval is de eerste periode). Elke periode bevat een strikt gedefinieerd aantal elementen. Het periodiek systeem bestaat uit acht groepen en zeven perioden, waarbij de zevende periode nog niet voltooid is.

Voorzien zijn van de eerste periode ligt in het feit dat het slechts 2 gasvormige elementen in vrije vorm bevat: waterstof en helium. De plaats van waterstof in het systeem is dubbelzinnig. Omdat het eigenschappen vertoont die gemeenschappelijk zijn met alkalimetalen en met halogenen, wordt het ofwel in 1a- of Vlla-subgroepen geplaatst, of beide tegelijkertijd, met een symbool tussen haakjes in een van de subgroepen. Helium is de eerste vertegenwoordiger van de VIIIa-subgroep. Helium en alle inerte gassen werden lange tijd geïsoleerd in een onafhankelijke nulgroep. Deze bepaling vereiste een herziening na de synthese van chemische verbindingen van krypton, xenon en radon. Hierdoor werden inerte gassen en elementen van de voormalige groep VIII (ijzer, kobalt, nikkel en platina metalen) gecombineerd tot één groep.

Tweede de periode bevat 8 elementen. Het begint met het alkalimetaallithium, waarvan de enige oxidatietoestand +1 is. Dit wordt gevolgd door beryllium (metaal, oxidatietoestand +2). Borium vertoont al een zwak uitgesproken metaalachtig karakter en is een niet-metaal (oxidatietoestand +3). Koolstof is naast boor een typisch niet-metaal dat zowel +4 als −4 oxidatietoestanden vertoont. Stikstof, zuurstof, fluor en neon zijn allemaal niet-metalen en stikstof heeft de hoogste oxidatietoestand +5 die overeenkomt met het groepsnummer. Zuurstof en fluor behoren tot de meest actieve niet-metalen. Het inerte gas-neon maakt de periode compleet.

De derde periode (natrium - argon) bevat ook 8 elementen. De aard van de verandering in hun eigenschappen is in veel opzichten vergelijkbaar met die waargenomen voor de elementen van de tweede periode. Maar er is ook een specificiteit hier. Zo is magnesium, in tegenstelling tot beryllium, meer metaalachtig, net als aluminium in vergelijking met boor. Silicium, fosfor, zwavel, chloor en argon zijn allemaal typische niet-metalen. En ze vertonen allemaal, behalve argon, de hoogste oxidatietoestanden gelijk aan het groepsnummer.

Zoals je kunt zien, is er in beide perioden, als Z toeneemt, een duidelijke verzwakking van het metaal en versterking van de niet-metalen eigenschappen van de elementen. DI Mendelejev noemde de elementen van de tweede en derde periode (in zijn woorden, klein) typisch. Elementen van kleine perioden behoren tot de meest voorkomende in de natuur. Koolstof, stikstof en zuurstof (samen met waterstof) zijn organogenen, dat wil zeggen de belangrijkste elementen van organisch materiaal.

Alle elementen van de eerste - derde periode worden in a-subgroepen geplaatst.

Vierde periode (kalium - krypton) bevat 18 elementen. Volgens Mendelejev is dit de eerste grote periode. Het alkalimetaal kalium en het aardalkalimetaal calcium worden gevolgd door een reeks elementen bestaande uit 10 zogenaamde overgangsmetalen (scandium - zink). Ze behoren allemaal tot b-subgroepen. De meeste overgangsmetalen vertonen hogere oxidatietoestanden gelijk aan het groepsnummer, behalve ijzer, kobalt en nikkel. Elementen van gallium tot krypton behoren tot a-subgroepen. Voor krypton zijn een aantal chemische verbindingen bekend.

Vijfde de periode (rubidium - xenon) is qua structuur vergelijkbaar met de vierde. Het bevat ook een inzet van 10 overgangsmetalen (yttrium-cadmium). De elementen uit deze periode hebben hun eigen kenmerken. In de triade ruthenium - rhodium - palladium, voor ruthenium, zijn verbindingen bekend waar het een oxidatietoestand van +8 vertoont. Alle elementen van a - subgroepen vertonen de hoogste oxidatietoestanden gelijk aan het groepsnummer. De kenmerken van de verandering in de eigenschappen van de elementen van de vierde en vijfde periode naarmate Z toeneemt, zijn complexer in vergelijking met de tweede en derde periode.

Zesde de periode (cesium - radon) omvat 32 elementen. In deze periode is er naast 10 overgangsmetalen (lanthaan, hafnium - kwik) ook een set van 14 lanthaniden - van cerium tot lutetium. Elementen van cerium tot lutetium lijken chemisch sterk op elkaar en op deze basis zijn ze al lang opgenomen in de familie van zeldzame aardelementen. In de verkorte vorm van het periodiek systeem zijn een aantal lanthaniden opgenomen in de lanthaancel en de decodering van deze reeks staat onderaan de tabel (zie. Lanthaniden).

Wat is de specificiteit van de elementen van de zesde periode? In de triade osmium - iridium - platina is de oxidatietoestand van +8 bekend voor osmium. Astatine heeft een nogal uitgesproken metaalachtig karakter. Radon is het meest reactieve van alle inerte gassen. Helaas, vanwege het feit dat het zeer radioactief is, wordt de chemie ervan slecht begrepen (zie Radioactieve elementen).

Zevende de periode begint vanuit Frankrijk. Net als de zesde zou het ook 32 elementen moeten bevatten, maar daarvan zijn er nog 24. Francium en radium zijn respectievelijk elementen van de Ia- en IIa-subgroepen, anemonen behoren tot de IIIb-subgroep. Dit wordt gevolgd door de actinidefamilie, die elementen omvat van thorium tot lawrentium en zich op dezelfde manier bevindt als lanthaniden. Een toelichting op deze rij elementen staat ook onderaan de tabel.

Laten we nu eens kijken hoe de eigenschappen van chemische elementen veranderen in subgroepen het periodiek systeem. De belangrijkste regelmaat van deze verandering ligt in de versterking van het metallische karakter van de elementen met de groei van Z. Deze regelmaat komt vooral duidelijk tot uiting in IIIa – VIIa-subgroepen. Voor metalen van de Ia - IIIa - subgroepen wordt een toename van de chemische activiteit waargenomen. In elementen IVa – VIIa - subgroepen wordt, naarmate Z toeneemt, een verzwakking van de chemische activiteit van elementen waargenomen. Voor elementen van b - subgroepen is de aard van de verandering in chemische activiteit complexer.

De theorie van het periodiek systeem werd in de jaren twintig ontwikkeld door N. Bohr en andere wetenschappers. XX eeuw en is gebaseerd op een reëel schema voor de vorming van elektronische configuraties van atomen (zie Atom). Volgens deze theorie, als Z toeneemt, vindt het vullen van de elektronenschillen en subschillen in de atomen van de elementen in de perioden van het periodiek systeem plaats in de volgende volgorde:

Periode nummers
1	2	3	4	5	6	7
1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Op basis van de theorie van het periodiek systeem kan de volgende definitie van een periode worden gegeven: een periode is een verzameling elementen die begint met een element met een waarde n gelijk aan het periodenummer en l = 0 (s - elementen) en eindigt op een element met dezelfde waarde n en l = 1 (p‑ elementen) (zie Atom). De uitzondering is de eerste periode die alleen 1s ‑ elementen bevat. Uit de theorie van het periodiek systeem volgen de aantallen elementen in de perioden: 2, 8, 8, 18, 18, 32 ...

In de tabel worden symbolen van elementen van elk type (s-, p-, d- en f-elementen) afgebeeld op een bepaalde kleurachtergrond: s-elementen - op rood, p-elementen - op oranje, d-elementen - op blauw, f-elementen - op groen. Elke cel bevat de serienummers en atoommassa's van de elementen, evenals de elektronische configuraties van de buitenste elektronenschillen.

Uit de theorie van het periodiek systeem volgt dat de a-subgroepen elementen bevatten waarbij n gelijk is aan het getal van de periode, en l = 0 en 1. De b-subgroepen omvatten die elementen in wiens atomen de schillen zijn voltooid, die waren voorheen onvolledig. Daarom bevatten de eerste, tweede en derde periode geen elementen van b-subgroepen.

De structuur van het periodiek systeem der elementen is nauw verwant aan de structuur van de atomen van chemische elementen. Naarmate Z groeit, worden soortgelijke soorten configuraties van de buitenste elektronenschillen periodiek herhaald. Ze bepalen namelijk de belangrijkste kenmerken van het chemische gedrag van elementen. Deze kenmerken komen op verschillende manieren tot uiting voor elementen van a - subgroepen (s - en p - elementen), voor elementen van b - subgroepen (overgangs d - elementen) en elementen van f - families - lanthaniden en actiniden. De elementen van de eerste periode - waterstof en helium - vormen een speciaal geval. Waterstof is zeer reactief omdat het enige 1s-elektron ervan gemakkelijk wordt afgesplitst. Tegelijkertijd is de configuratie van helium (1s 2) zeer stabiel, wat de chemische inactiviteit bepaalt.

Voor elementen van a-subgroepen zijn de buitenste elektronenschillen van atomen gevuld (waarbij n gelijk is aan het getal van de periode), daarom veranderen de eigenschappen van deze elementen merkbaar naarmate Z groeit. Dus in de tweede periode wordt lithium (configuratie 2s) is een actief metaal dat gemakkelijk een enkel valentie-elektron verliest; beryllium (2s 2) is ook een metaal, maar minder actief vanwege het feit dat de buitenste elektronen steviger aan de kern zijn gebonden. Verder heeft boor (2s 2 p) een zwak uitgedrukt metallisch karakter, en alle volgende elementen van de tweede periode, waarin de constructie van een 2p-subshell plaatsvindt, zijn al niet-metalen. De acht-elektronenconfiguratie van de buitenste elektronenschil van neon (2s 2 p 6) - een inert gas - is erg sterk.

De chemische eigenschappen van de elementen van de tweede periode worden verklaard door de neiging van hun atomen om de elektronische configuratie van het dichtstbijzijnde inerte gas te verwerven (de configuratie van helium - voor elementen van lithium tot koolstof of de configuratie van neon - voor elementen van koolstof tot fluor). Dat is de reden waarom zuurstof bijvoorbeeld niet de hoogste oxidatietoestand kan vertonen gelijk aan het groepsnummer: het is immers gemakkelijker om de configuratie van neon te bereiken door extra elektronen te verwerven. Dezelfde aard van de verandering in eigenschappen komt tot uiting in de elementen van de derde periode en in de s- en p-elementen van alle volgende perioden. Tegelijkertijd manifesteert de verzwakking van de bindingssterkte van de buitenste elektronen met de kern in de a-subgroepen met toenemende Z zich in de eigenschappen van de overeenkomstige elementen. Dus voor s - elementen is er een merkbare toename in chemische activiteit met toenemende Z, en voor p - elementen, een toename van metallische eigenschappen.

In de atomen van overgangs-d-elementen worden schillen die niet eerder zijn voltooid, aangevuld met de waarde van het hoofdkwantumgetal n, één minder dan het periodenummer. Op enkele uitzonderingen na is de configuratie van de buitenste elektronenschillen van overgangselementatomen ns 2. Daarom zijn alle d ‑ elementen metalen, en dit is de reden waarom de veranderingen in de eigenschappen van d ‑ elementen bij toenemende Z niet zo scherp zijn als waargenomen in s en p ‑ elementen. In de hogere oxidatietoestanden vertonen de d ‑ elementen een zekere overeenkomst met de p ‑ elementen van de overeenkomstige groepen van het periodiek systeem.

De eigenaardigheden van de eigenschappen van de elementen van de triaden (VIIIb-subgroep) worden verklaard door het feit dat b-subshells bijna voltooid zijn. Dit is de reden waarom ijzer-, kobalt-, nikkel- en platinametalen de neiging hebben om terughoudend te zijn met het geven van verbindingen in hogere oxidatietoestanden. De enige uitzonderingen zijn ruthenium en osmium, die de oxiden RuO 4 en OsO 4 geven. Voor elementen Ib- en IIb-subgroepen is de d-subshell feitelijk voltooid. Daarom vertonen ze oxidatietoestanden die gelijk zijn aan het groepsnummer.

In de atomen van lanthaniden en actiniden (allemaal metalen), is de voltooiing van voorheen onvolledige elektronenschillen met de waarde van het hoofdkwantumgetal n twee eenheden minder dan het periodegetal. In de atomen van deze elementen blijft de configuratie van de buitenste elektronenschil (ns 2) ongewijzigd, en de derde buitenste N-schil is gevuld met 4f-elektronen. Dit is de reden waarom de lanthaniden zo op elkaar lijken.

Voor actiniden is de situatie gecompliceerder. In atomen van elementen met Z = 90-95 kunnen elektronen 6d en 5f deelnemen aan chemische interacties. Daarom hebben actiniden veel meer oxidatietoestanden. Voor neptunium, plutonium en americium zijn bijvoorbeeld verbindingen bekend waarbij deze elementen in een zevenwaardige toestand voorkomen. Alleen in elementen, te beginnen met curium (Z = 96), wordt de driewaardige toestand stabiel, maar ook hier zijn er enkele eigenaardigheden. De eigenschappen van actiniden verschillen dus aanzienlijk van die van lanthaniden en daarom kunnen beide families niet als vergelijkbaar worden beschouwd.

De actinidefamilie eindigt met een element met Z = 103 (lawrencia). Een beoordeling van de chemische eigenschappen van curchatovium (Z = 104) en nielsborium (Z = 105) laat zien dat deze elementen analoog moeten zijn aan respectievelijk hafnium en tantaal. Daarom geloven wetenschappers dat na de familie van actiniden in atomen, een systematische vulling van de 6d-subshell begint. De beoordeling van de chemische aard van elementen met Z = 106-110 is niet experimenteel uitgevoerd.

Het eindige aantal elementen dat het periodiek systeem omvat is onbekend. Het probleem van de bovengrens is misschien wel het belangrijkste mysterie van het periodiek systeem. Het zwaarste element in de natuur is plutonium (Z = 94). De bereikte limiet van kunstmatige kernfusie is een element met serienummer 110. De vraag blijft: is het mogelijk om elementen te verkrijgen met grote serienummers, welke en hoeveel? Het is nog niet eenduidig ​​te beantwoorden.

Met behulp van de meest complexe berekeningen uitgevoerd op elektronische computers, probeerden wetenschappers de structuur van atomen te bepalen en de belangrijkste eigenschappen van "superelementen" te evalueren, tot enorme serienummers (Z = 172 en zelfs Z = 184). De resultaten waren nogal onverwacht. In een atoom van een element met Z = 121 wordt bijvoorbeeld het uiterlijk van een 8p-elektron aangenomen; dit is nadat de vorming van de 8s-subschil in de atomen was voltooid met Z = 119 en 120. Maar het verschijnen van p-elektronen na s-elektronen wordt alleen waargenomen in de atomen van de elementen van de tweede en derde periode. Berekeningen tonen ook aan dat in de elementen van de hypothetische achtste periode het vullen van de elektronenschillen en subschillen van atomen in een zeer complexe en eigenaardige volgorde plaatsvindt. Daarom is het beoordelen van de eigenschappen van de overeenkomstige elementen een zeer moeilijk probleem. Het lijkt erop dat de achtste periode 50 elementen zou moeten bevatten (Z = 119-168), maar volgens berekeningen zou deze moeten eindigen op het element met Z = 164, dat wil zeggen 4 rangtelwoorden eerder. En de "exotische" negende periode, zo blijkt, zou uit 8 elementen moeten bestaan. Hier is zijn "elektronische" plaat: 9s 2 8p 4 9p 2. Met andere woorden, het zou slechts 8 elementen bevatten, zoals de tweede en derde periode.

Het is moeilijk te zeggen in hoeverre de berekeningen die met behulp van een computer zijn gemaakt, met de waarheid overeenkomen. Als ze echter worden bevestigd, zou het nodig zijn om de wetten die ten grondslag liggen aan het periodiek systeem der elementen en de structuur ervan serieus te herzien.

Het periodiek systeem heeft een grote rol gespeeld en speelt nog steeds een grote rol in de ontwikkeling van verschillende gebieden van de natuurwetenschappen. Het was de belangrijkste prestatie van het atomair-moleculaire onderwijs, droeg bij aan de opkomst van het moderne concept van "chemisch element" en de verduidelijking van de concepten van eenvoudige stoffen en verbindingen.

De regelmatigheden die door het periodiek systeem werden onthuld, hadden een aanzienlijke invloed op de ontwikkeling van de theorie van de structuur van atomen, de ontdekking van isotopen en de opkomst van ideeën over nucleaire periodiciteit. Een strikt wetenschappelijke formulering van het probleem van de voorspelling in de chemie hangt samen met het periodiek systeem. Dit manifesteerde zich in de voorspelling van het bestaan ​​en de eigenschappen van onbekende elementen en nieuwe kenmerken van het chemische gedrag van reeds ontdekte elementen. Tegenwoordig is het periodieke systeem de basis van de chemie, voornamelijk anorganisch, en helpt het aanzienlijk bij het oplossen van het probleem van chemische synthese van stoffen met vooraf bepaalde eigenschappen, de ontwikkeling van nieuwe halfgeleidermaterialen, de selectie van specifieke katalysatoren voor verschillende chemische processen, enz. En tot slot , het periodiek systeem is de basis van het onderwijzen van scheikunde.