Trong nửa đầu thế kỷ 19, đã có nhiều nỗ lực khác nhau để hệ thống hóa các nguyên tố và kết hợp các kim loại trong hệ thống tuần hoàn. Chính trong giai đoạn lịch sử này đã nảy sinh ra một phương pháp nghiên cứu như phân tích hóa học.
Từ lịch sử phát hiện ra Bảng tuần hoàn các nguyên tố
Sử dụng một kỹ thuật tương tự để xác định các tính chất hóa học cụ thể, các nhà khoa học thời đó đã cố gắng kết hợp các nguyên tố thành các nhóm, được hướng dẫn bởi các đặc điểm định lượng của chúng, cũng như trọng lượng nguyên tử.
Sử dụng trọng lượng nguyên tử
Vì vậy, I. V. Dubereiner vào năm 1817 đã xác định rằng stronti có trọng lượng nguyên tử tương tự như trọng lượng nguyên tử của bari và canxi. Ông cũng phát hiện ra rằng có rất nhiều điểm chung giữa các đặc tính của bari, stronti và canxi. Dựa trên những quan sát này, nhà hóa học nổi tiếng đã biên soạn cái gọi là bộ ba nguyên tố. Các chất khác được kết hợp thành các nhóm tương tự:
- lưu huỳnh, selen, tellurium;
- clo, brom, iot;
- liti, natri, kali.
Phân loại theo tính chất hóa học
L. Gmelin năm 1843 đề xuất một bảng trong đó ông sắp xếp tương tựcác nguyên tố theo một thứ tự nghiêm ngặt theo tính chất hóa học của chúng. Nitơ, hydro, oxy được ông coi là các nguyên tố chính, nhà hóa học này đã đặt chúng ngoài bảng của mình.
Trong oxy, ông đặt các tứ phân (mỗi ký hiệu 4) và ngũ bội (mỗi ký hiệu 5) của các nguyên tố. Các kim loại trong hệ thống tuần hoàn được đặt theo thuật ngữ của Berzelius. Theo quan niệm của Gmelin, tất cả các nguyên tố được xác định bằng cách giảm dần tính chất độ âm điện trong mỗi nhóm con của hệ thống tuần hoàn.
Hợp nhất các phần tử theo chiều dọc
Alexander Emile de Chancourtois vào năm 1863 đặt tất cả các nguyên tố theo trọng lượng nguyên tử tăng dần vào một hình trụ, chia nó thành nhiều sọc dọc. Kết quả của sự phân chia này, các nguyên tố có tính chất vật lý và hóa học tương tự nhau nằm trên các phương thẳng đứng.
Luật của quãng tám
D. Newlands đã phát hiện ra vào năm 1864 một mô hình khá thú vị. Khi các nguyên tố hóa học được sắp xếp theo thứ tự tăng dần về khối lượng nguyên tử của chúng, mọi nguyên tố thứ tám đều có điểm tương đồng với nguyên tố đầu tiên. Newlands gọi một thực tế tương tự là luật của quãng tám (tám nốt).
Hệ thống tuần hoàn của ông rất tùy tiện, vì vậy ý tưởng của một nhà khoa học tinh ý được gọi là phiên bản "quãng tám", liên kết nó với âm nhạc. Đó là phiên bản Newlands gần với cấu trúc PS hiện đại nhất. Nhưng theo quy luật quãng tám đã đề cập, chỉ có 17 nguyên tố giữ lại tính chất tuần hoàn của chúng, trong khi các dấu hiệu còn lại không thể hiện sự đều đặn như vậy.
Bảng lẻ
Ư. Odling trình bày một số biến thể của bảng các yếu tố cùng một lúc. Trước hếtphiên bản, được tạo ra vào năm 1857, ông đề xuất chia chúng thành 9 nhóm. Năm 1861, nhà hóa học đã thực hiện một số điều chỉnh đối với phiên bản ban đầu của bảng, nhóm các dấu hiệu có tính chất hóa học tương tự.
Một biến thể của bảng Odling, được đề xuất vào năm 1868, giả định sự sắp xếp của 45 nguyên tố theo khối lượng nguyên tử tăng dần. Nhân tiện, chính bảng này sau này đã trở thành nguyên mẫu của hệ thống tuần hoàn D. I. Mendeleev.
Phân chia hiệu lực
L. Meyer năm 1864 đề xuất một bảng bao gồm 44 phần tử. Chúng được đặt trong 6 cột, theo hóa trị hydro. Bàn có hai phần cùng một lúc. Nhóm chính thống nhất sáu nhóm, bao gồm 28 dấu hiệu theo trọng lượng nguyên tử tăng dần. Trong cấu trúc của nó, các pentad và tetrads được nhìn thấy từ các dấu hiệu tương tự như các tính chất hóa học. Meyer đặt các phần tử còn lại trong bảng thứ hai.
Đóng góp của D. I. Mendeleev trong việc tạo ra bảng các nguyên tố
Hệ thống tuần hoàn hiện đại của các nguyên tố D. I. Mendeleev xuất hiện trên cơ sở các bảng của Mayer được biên soạn vào năm 1869. Trong phiên bản thứ hai, Mayer sắp xếp các dấu hiệu thành 16 nhóm, đặt các nguyên tố trong các nhóm pentad và tetrads, có tính đến các tính chất hóa học đã biết. Và thay vì giá trị, ông sử dụng một cách đánh số đơn giản cho các nhóm. Không có boron, thorium, hydro, niobi, uranium trong đó.
Cấu trúc của hệ thống tuần hoàn ở dạng được trình bày trong các ấn bản hiện đại không xuất hiện ngay lập tức. Có thể phân biệtba giai đoạn chính trong đó hệ thống tuần hoàn được tạo ra:
- Phiên bản đầu tiên của bảng được trình bày trên các khối xây dựng. Bản chất tuần hoàn của mối quan hệ giữa tính chất của các nguyên tố và giá trị khối lượng nguyên tử của chúng đã được xác định. Mendeleev đã đề xuất phiên bản phân loại biển báo này vào năm 1868-1869
- Nhà khoa học từ bỏ hệ thống ban đầu, vì nó không phản ánh các tiêu chí mà các phần tử sẽ rơi vào một cột nhất định. Ông đề xuất đặt các dấu hiệu theo sự giống nhau của các tính chất hóa học (tháng 2 năm 1869)
- Năm 1870, Dmitri Mendeleev đã giới thiệu hệ thống tuần hoàn hiện đại của các nguyên tố cho giới khoa học.
Phiên bản của nhà hóa học Nga đã tính đến cả vị trí của kim loại trong hệ thống tuần hoàn và tính chất của phi kim loại. Trong nhiều năm trôi qua kể từ phiên bản đầu tiên về phát minh sáng chói của Mendeleev, chiếc bàn không có bất kỳ thay đổi lớn nào. Và ở những nơi bị bỏ trống dưới thời Dmitry Ivanovich, những nhân tố mới đã xuất hiện, được phát hiện sau khi ông qua đời.
Đặc điểm của bảng tuần hoàn
Tại sao nó được coi là hệ thống được mô tả là tuần hoàn? Điều này là do cấu trúc của bảng.
Tổng cộng, nó chứa 8 nhóm, và mỗi nhóm có hai nhóm phụ: chính (chính) và phụ. Hóa ra tổng cộng có 16 nhóm con. Chúng được đặt theo chiều dọc, tức là từ trên xuống dưới.
Bên cạnh đó, bảng còn có các hàng ngang gọi là dấu chấm. Họ cũng có của họbổ sung phân chia thành nhỏ và lớn. Đặc điểm của hệ thống tuần hoàn ngụ ý có tính đến vị trí của nguyên tố: nhóm, phân nhóm và chu kỳ của nó.
Các thuộc tính thay đổi như thế nào trong các phân nhóm chính
Tất cả các phân nhóm chính trong bảng tuần hoàn đều bắt đầu bằng các nguyên tố của chu kỳ thứ hai. Đối với các dấu hiệu thuộc cùng một phân nhóm chính, số electron lớp ngoài cùng như nhau, nhưng khoảng cách giữa các electron cuối cùng và hạt nhân dương khác nhau.
Ngoài ra, sự gia tăng khối lượng nguyên tử (khối lượng nguyên tử tương đối) của nguyên tố xảy ra trong chúng từ phía trên. Chỉ số này là yếu tố quyết định trong việc xác định các mô hình thay đổi thuộc tính trong các phân nhóm chính.
Vì bán kính (khoảng cách giữa hạt nhân dương và các electron âm ngoài cùng) trong phân nhóm chính tăng nên tính phi kim (khả năng nhận electron trong quá trình biến đổi hoá học) giảm. Đối với sự thay đổi tính chất kim loại (nhường electron cho các nguyên tử khác), nó sẽ tăng lên.
Sử dụng hệ thống tuần hoàn, bạn có thể so sánh tính chất của các đại diện khác nhau của cùng một phân nhóm chính. Vào thời điểm Mendeleev tạo ra hệ thống tuần hoàn, vẫn chưa có thông tin gì về cấu trúc của vật chất. Điều đáng ngạc nhiên là sau khi lý thuyết về cấu trúc của nguyên tử ra đời, được nghiên cứu trong các trường sư phạm và các trường đại học chuyên ngành hóa học và đến thời điểm hiện tại, nó đã khẳng định giả thuyết của Mendeleev, đồng thời không bác bỏ giả thiết của ông về sự sắp xếp của các nguyên tử bên trong bảng.
Độ âm điện trongcác phân nhóm chính giảm dần về phía dưới, tức là nguyên tố nào có vị trí trong nhóm càng thấp thì khả năng gắn nguyên tử của nó càng giảm.
Thay đổi tính chất của nguyên tử trong các phân nhóm phụ
Vì hệ thống của Mendeleev là tuần hoàn nên sự thay đổi tính chất trong các phân nhóm như vậy xảy ra theo thứ tự ngược lại. Các nhóm con như vậy bao gồm các phần tử bắt đầu từ tiết 4 (đại diện của họ d và f). Ở dưới cùng trong các phân nhóm này, tính kim loại giảm, nhưng số electron bên ngoài là như nhau đối với tất cả các đại diện của một phân nhóm.
Đặc điểm của cấu trúc các giai đoạn trong PS
Mỗi giai đoạn mới, ngoại trừ tiết đầu tiên, trong bảng của nhà hóa học Nga bắt đầu với một kim loại kiềm hoạt động. Tiếp theo là các kim loại lưỡng tính, thể hiện tính kép trong các phép biến đổi hóa học. Sau đó, có một số nguyên tố có tính chất phi kim loại. Chu kỳ kết thúc bằng khí trơ (phi kim loại, thực tế, không thể hiện hoạt động hóa học).
Cho rằng hệ thống là tuần hoàn, có sự thay đổi hoạt động trong các giai đoạn. Từ trái sang phải, hoạt tính khử (tính kim loại) sẽ giảm, hoạt tính oxi hóa (tính phi kim) tăng lên. Do đó, các kim loại sáng nhất trong khoảng thời gian này ở bên trái và phi kim loại ở bên phải.
Trong các khoảng thời gian lớn, bao gồm hai hàng (4-7), một ký tự tuần hoàn cũng xuất hiện, nhưng do sự hiện diện của các đại diện của họ d hoặc f, có nhiều nguyên tố kim loại hơn trong hàng.
Tên của các phân nhóm chính
Một phần của các nhóm nguyên tố có trong bảng tuần hoàn đã nhận được tên riêng của nó. Các đại diện của nhóm A đầu tiên của phân nhóm được gọi là kim loại kiềm. Các kim loại có tên gọi này do hoạt động của chúng với nước, dẫn đến sự hình thành các chất kiềm ăn da.
Phân nhóm A thứ hai được coi là kim loại kiềm thổ. Khi tương tác với nước, các kim loại như vậy tạo thành oxit, chúng từng được gọi là đất. Đó là từ thời điểm đó, một cái tên tương tự đã được chỉ định cho các đại diện của nhóm con này.
Các phi kim của phân nhóm oxy được gọi là chalcogens, và các đại diện của nhóm 7 A được gọi là halogen. 8 Một phân nhóm được gọi là khí trơ vì hoạt động hóa học tối thiểu của nó.
PS trong khóa học
Đối với học sinh, một biến thể của bảng tuần hoàn thường được cung cấp, trong đó, ngoài các nhóm, phân nhóm, chu kỳ, công thức của các hợp chất dễ bay hơi hơn và oxit cao hơn cũng được chỉ ra. Một thủ thuật như vậy cho phép học sinh phát triển các kỹ năng biên dịch các oxit cao hơn. Chỉ cần thay dấu của đại diện của nhóm con thay vì nguyên tố để được oxit cao nhất đã hoàn thành.
Nếu bạn quan sát kỹ hình thức chung của các hợp chất hydro dễ bay hơi, bạn có thể thấy rằng chúng chỉ đặc trưng cho các phi kim loại. Có dấu gạch ngang trong các nhóm 1-3, vì kim loại là đại diện điển hình của các nhóm này.
Ngoài ra, trong một số sách giáo khoa hóa học ở trường, mỗi dấu hiệu cho biết sự phân bố của các electron cùngmức năng lượng. Thông tin này không tồn tại trong thời kỳ Mendeleev làm việc, các sự kiện khoa học tương tự đã xuất hiện sau đó rất nhiều.
Bạn cũng có thể xem công thức của mức điện tử bên ngoài, qua đó có thể dễ dàng đoán được phần tử này thuộc họ nào. Những lời khuyên như vậy là không thể chấp nhận được tại các buổi kiểm tra, do đó, học sinh tốt nghiệp lớp 9 và 11, những người quyết định thể hiện kiến thức hóa học của mình tại Kỳ thi OGE hoặc Kỳ thi Trạng thái Thống nhất, được cung cấp các phiên bản đen trắng cổ điển của bảng tuần hoàn không chứa thông tin bổ sung về cấu trúc của nguyên tử, công thức của các oxit cao hơn, thành phần của các hợp chất hydro dễ bay hơi.
Một quyết định như vậy là khá hợp lý và dễ hiểu, bởi vì đối với những học sinh quyết định theo bước chân của Mendeleev và Lomonosov, sẽ không khó để sử dụng phiên bản cổ điển của hệ thống, chúng chỉ đơn giản là không cần lời nhắc.
Chính định luật tuần hoàn và hệ thống của D. I. Mendeleev đã đóng vai trò quan trọng nhất trong việc phát triển thêm lý thuyết nguyên tử và phân tử. Sau khi tạo ra hệ thống, các nhà khoa học bắt đầu quan tâm nhiều hơn đến việc nghiên cứu thành phần của nguyên tố. Bảng đã giúp làm rõ một số thông tin về các chất đơn giản, cũng như về bản chất và tính chất của các nguyên tố mà chúng tạo thành.
Bản thân Mendeleev đã giả định rằng các nguyên tố mới sẽ sớm được phát hiện và cung cấp vị trí của các kim loại trong hệ thống tuần hoàn. Đó là sau sự xuất hiện của thứ hai mà một kỷ nguyên mới bắt đầu trong hóa học. Ngoài ra, một khởi đầu nghiêm túc đã được đưa ra cho sự hình thành của nhiều ngành khoa học liên quan có liên quan đến cấu trúc của nguyên tử vàcác phép biến đổi của các phần tử.
