Периодический закон Д. И. Менделеева
В отличие oт своих предшественников Менделеев был глубоко убежден, что между всеми химическими элементами должна существовать закономерная связь, объединяющая их в единое целое, и пришел к заключению, что в основу систематики элементов должен быть положен их атомный вес, т. е. величина, характеризующая относительную массу атома.
«…по смыслу всех точных сведений о явлениях природы, — говорил Менделеев, — масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны находиться в зависимости все остальные свойства… Поэтому ближе или естественнее всего искать зависимости между свойствами и сходствами элементов, с одной стороны, и атомными их весами, с другой».
Действительно, расположив все элементы в порядке возрастающих атомных весов, Менделеев обнаружил, что сходные в химическом отношении элементы встречаются через правильные интервалы и что, таким образом, одни и те же свойства периодически повторяются в ряду элементов.
Эта замечательная закономерность получила свое выражение в периодическом законе, который Менделеев формулировал следующим образом.
Периодический закон это
Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.
Чтобы познакомиться с найденной Менделеевым закономерностью, выпишем подряд по возрастающему атомному весу первые 20 элементов.
Под символом каждого элемента поместим формулу его высшего кислородного соединения, отвечающего наибольшей валентности элемента:
Н
1
Н2О
|
Не
4
|
Be
9
BeO
|
В
10,8
В2О3
|
С
12
СО
|
N
14
|
|
О
16
|
F
19
|
Ne
20,2
|
Na
23
Na2O
|
Mg
24,3
MgO
|
Аl
27
Аl2О3
|
Si
28,1
SiО2
|
Р
31
Р2О5
|
S
32,1
SO3
|
Cl
35,5
Cl2O7
|
Ar
39,9
|
К
39,1
К2О
|
Са
40,1
СаО
|
и Т. Д. |
и т.д.
В этом ряду сделано исключение только для калия, который должен был бы стоять впереди аргона. Как увидим впоследствии, это исключение находит себе полное оправдание в современной теории строения атома.
Оставляя пока в стороне водород и гелий, посмотрим, какова последовательность в изменении свойств остальных элементов.
Литий — одновалентный металл, энергично разлагающий воду с образованием сильной щелочи. За литием идет бериллий — тоже металл, но двухвалентный, медленно разлагающий воду прио быкновенной температуре. После бериллия стоит бор — трехвалентный элемент со слабо выраженными металлоидными свойствами, проявляющий в то же время некоторые свойства, металла.
Следующее место в ряду занимает углерод — четырехвалентный металлоид. Далее идут: азот — элемент с довольно резко выраженными металлоидными свойствами, в высшем окисле N2O5 являющийся пятивалентным; кислород — типичный металлоид; наконец, седьмой элемент фтор — самый энергичный из металлоидов, кислородных соединений которого до недавнего времени не было известно.
Из этого беглого обзора свойств семи перечисленных элементов мы видим, что металлические свойства, ярко выраженные у лития, постепенно ослабевают при переходе от одного элемента к другому, уступая место металлоидным свойствам, которые достигают высшей степени у фтора.
В то же время по мере увеличения атомного веса валентность элементов по отношению к кислороду, начиная с единицы для литая, правильно увеличивается на единицу для каждого следующего элемента.
Если бы изменение свойств и дальше происходило в том же направлении, то после фтора следовал бы элемент с еще более-ярко выраженными металлоидными свойствами. В действительности же следующий за фтором элемент — неон представляет собой инертный газ, не соединяющийся с другими элементами и не проявляющий ни металлических, ни металлоидных свойств.
За неоном идет натрий — одновалентный металл, похожий на литий. С ним мы как бы вновь возвращаемся к началу пройденной нами лестницы свойств. Действительно, за натрием следует магний — аналог бериллия; потом алюминий, хотя и металл, а не металлоид, как бор, но тоже трехвалентный, обнаруживающий некоторые металлоидные свойства.
После него идут кремний — четырехвалентный металлоид, во многих отношениях сходный с углеродом; пятивалентный фосфор, по химическим свойствам похожий на азот; сера — элемент с резко выраженными металлоидными свойствами; хлор — очень энергичный металлоид,, принадлежащий, как известно, к той же группе галогенов, что и фтор, и, наконец, опять инертный газ аргон.
Если проследить изменение свойств всех остальных элементов, то окажется, что в общем оно происходит в таком же порядке, как и у первых 16 (не считая водорода и гелия) элементов: за аргоном опять идет одновалентный щелочной металл калий, затем двухвалентный, металл кальций, сходный с магнием, и т. д.
Таким образом, изменение свойств химических элементов по мере возрастания их атомного веса не совершается непрерывно в одном и том же направлении, а имеет периодический характер. Через определенное число элементов происходит как бы возврат назад, к исходной точке, после чего в известной мере вновь повторяются свойства предыдущих элементов в той же последовательности, но с некоторыми качественными различиями.
Статья на тему Периодический закон Д. И. Менделеева