Периодический закон и периодическая таблица элементов Д.И.Менделеева

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Реферат

  по  курсу «Основы современного естествознания»

 Тема:Периодический закон и периодическая таблица элементов Д.И.Мендилеева. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 

 ПЛАН 

 1. Биография  Д.И. Менделеева.

 2. Накануне  открытия:

 a) Как  шла подготовка открытия периодического  закона.

 b) Как  Менделеев вплотную приблизился  к своему открытию.

 c) Что  собирался делать Менделеев 17 февраля 1869 г.

 3. День  открытия, первая половина.

 4. День  открытия, вторая половина.

 5. Путешествие  по группам периодической системы  Менделеева. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Биография Д.И. Менделеева 

 Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января 1834 г. в Тобольске. Он был последним  семнадцатым ребёнком у директора  Тобольской гимназии.

 Хотя  Менделеев рано научился читать и  писать и обладал необычайными математическими  способностями, поступление в Тобольскую гимназию оказалось для него нелёгким делом. За всё время обучения в  гимназии, включая и выпускные  экзамены, Менделеев показал очень  посредственные успехи, особенно по латинскому языку.

 В 15 лет  Менделеев окончил гимназию, и  его мать приложила немало усилий , чтобы юноша продолжил образование . Оставшись вдовой, она с 1828 года сама управляла небольшим стекольным заводом близ Тобольска. Будущий учёный уже в юности близко ознакомился с производственным процессом. Это, по всей вероятности, было одной из причин его интереса к химической технологии. Хотя мать Менделеева очень любила Сибирь, она решила послать сына учиться за многие тысячи километры от дома, в Москву, где жил её брат. Несмотря на хлопоты дяди и его друзей, получить разрешение на поступление Менделеева в Московский университет не удалось.

 Весной 1850 оставшись почти без средств, Менделеевы отправились в Петербург. Там Менделеев пытался поступить  в Металлургическую академию. Однако, анатомия оказалась не под силу, и ему пришлось медицину поменять на педагогику.

 В возрасте 21 года Менделеев блестяще выдержал выпускные экзамены, а его дипломная  работа была признана полноценной докторской диссертацией.

 В 1857 г. Менделеев  стал приват-доцентом Петербургского университета а спустя 2 года за свои выдающиеся достижения был направлен  для завершения научной подготовки в заграничную командировку.

 В 1864 - 1866 г.г. Менделеев был профессором  Петербургского технологического университета. В марте 1865 г. Менделеев был утверждён  экстраординарным профессором физической химии Петербургского университета. С 1867 г. Менделеев - профессор чистой (неорганической) химии университета.

 В 1869 г. Менделеев  опубликовал сообщения о систематизации известных тогда элементов.

 До конца  дней (Менделеев скончался 20 января 1907 г. ) великий учёный не прекращал  разнообразной и многосторонней интенсивной творческой деятельности. 
 

 Накануне  открытия.

 Как шла подготовка открытия периодического закона 

 "Основы  химии" Дмитрий Иванович начал  писать в 1868 г. К этому времени  было известно 63 химических элемента, описать которые и предстояло  Менделееву. Для Дмитрия Ивановича  было ясно, что нельзя описывать  элементы хаотически, бессистемно  или же следуя какому-то искусственному, формальному произвольно установленному порядку. Между тем в те времена, вплоть до открытия периодического закона, обычно было принято составлять общий список в алфавитном порядке их латинских названий, что сделал Менделеев не только на кануне написания "Основы химии", но даже ещё в 1-ой её части.

 Следует также отметить, что атомные веса многих элементов не были установлены  к февралю 1869 г. достаточно точно. Более  того, до самого конца 60-х годов для  ряда элементов удерживались старые, эквивалентные веса, несмотря на то, что ещё в 1860 г. на Международном  съезде химиков в Карлсруе были приняты  истинные атомные веса, соответствующие  закону Авогадро - Исероро.

 В 1868 г. Дмитрий  Иванович успел написать всю 1-ую часть "Основы химии", состоящий из 2-х  выпусков. Выпуск 1 был напечатан  уже летом этого же года. В самом  начале этого выпуска, т.е. в самом  начале "Основы химии", Менделеев  привёл список тех же 63 элементов, расположенных  в той же алфавитной последовательности, но без атомных весов.

 "Основы  химии" делились на 2 части.  В свою очередь каждая часть  составлялась из 2-х выпусков. Выпуск 1-ый части 1-ой вышел в свет  ещё летом 1868 г. Он был повещен  главным образом общим вопросам  химии, наряду с которыми Менделеев  начал описание первых элементов,  игравших роль типических; это  были водород (Н), кислород (О) и  азот (N), причём описание азота  только было ещё начато в  выпуске 1-ом. Следующие выпуски  должны были охватить остальные  60 элементов.

 Очевидно, что выпуск 2 "Основы химии" должен был включить в себя, кроме описания азота ещё и углерод (С), т.е. последнего из 4-х типичных элементов. Кроме  того, как показал набросок плана "Основы химии", относящийся по-видимому, к середине 1868 г., в это выпуск Менделеев предполагал включить CL, Fe, Br, I и щелочные металлы. Следовательно, выпуск 2, а тем самым и всю 1-ую часть "Основы химии", Менделеев  первоначально предполагал закончить  щелочными металлами.

 Интересно выяснить более конкретно, каким  именно вопросам Менделеев намеревался  посвятить последние главы выпуска 2-ого. Дмитрий Иванович намечал описывать  элементы и их соединения в следующем  порядке.

 NaCl(гл.20), CL, ClO, т.е. соединение CL с O(гл.21) и  аналоги хлора - I, Br и F(гл.22). Сейчас  же вслед за галоидами в  плане у Менделеева шли NA, K, Cs и Ag (последний был затем вычеркнут  и перенесён во 2-ую часть "Основы  химии").

 Как уже  говорилось выше, набросок плана "Основы химии" Дмитрий Иванович сделал в  середине 1868 г., а дальнейшие изменения  в этом плане сделал несколько  позднее, возможно во второй половине 1868 г. Согласно этому наброску плана  в 1-ую часть "Основы химии" должны были войти, кроме 4-х органогенных элементов (H,O,N,C), ещё 4-е (CL, F, Br, I) и 5 щёлочных металлов (Na, Li, K, Rb, Cs), т.е. всего 13 элементов.

 В таком  случае во 2-ую часть следовало включить остальные 50 элементов. Однако, Менделеев  решил перенести изложение материала  о щелочных металлах во 2-ую часть "Основы химии", с тем чтобы 1-ую часть  завершить галоидами, а во 2-ую часть  начать с Na. Тем самым непосредственный переход от галоидов к щелочным металлам стал для Дмитрия Ивановича практическим вопросам о переходе от 1-ой части "Основы химии" ко 2-ой их части.

 Итак, Дмитрий  Иванович к этому моменту уже  изменил план разделения элементов  между обоими частями "Основы химии".В 1-ой части осталось 8 элементов : органогены (H,О,N,С) и галоиды (Cl,Br,J); остальные 55 элементов приходились на 2-ую часть "Основы химии". 

 Первые  главы 2-ой части "Основы химии" (вып.3) Дмитрий Иванович написал вначале 1869 г., как он сам об этом сообщил.Из этих глав 1-ая посвящается Na, 2-ая - его аналог, 3-ья - теплоёмкости, 4-ая - щелочноземельным металлам. За первые полтора месяца 1869 г.(до 15 февраля), Дмитрий Иванович смог написать только первые из этих глав, возможно, что главу 3-ью он дописал позднее. Ко дню открытия периодического закона (17 февраля), он вероятно, успел уже изложить вопрос о соотношении таких полярно противоположных элементов, как щелочные металлы и галоиды, которые были сближены между собою по величине их атомности, а так же вопрос о соотношении самих щелочных металлов по величине их атомных весов.

 Переходя  к главе 2-ой части 2-ой "Основы химии", посвященной аналогами Na Дмитрий  Иванович сразу же начинает с сопоставлениями  названные выше 2-х групп элементов. Дальше Дмитрий Иванович развивает  ту же мысль, подчеркивая вместе с  тем полярную противоположность  в химических отношений обеих  групп. Он пишет : ..."В качественном отношении галоиды, с одной стороны, и щелочные металлы с другой , суть элементов, наиболее противоположные  друг другу, и в ряду всех прочих элементов эту  противоположность характеризуют чаще всего называя галоиды электроотрицательными, а щелочные металлы - электроположительными телами..."

 При всем этом качественном различии есть, однако, важное количественное сходство между  галоидами и щелочными металлами, Это сходство выражают, причисляя  оба эти разряды элементов  к числу одноатомных. Достаточно сравнить в этом отношении с водой  КНО , К О, HclO и Cl O. Этим доказывается, что в количественном отношении  галоиды и щелочные металлы сходственны  с водородом.

 Следовательно, в начале 1869 г., при написании первых глав 2 -ой части "Основы химии", Дмитрий Иванович был занят мыслью о проведении параллели между обоими упоминаемыми группами элементов, при одновременном подчеркивании их полярной противоположности : он обращает также свое внимание и на то обстоятельство, что величина атомных весов позволяет выяснить те отношения, которые существуют между элементами, входящими в одну естественную группу.

 Для решающего  шага к открытию периодического закона оставалось сопоставить и сблизить обе группы по величине атомных весов  их членов.

 Другой  вопрос, который стал особенно интересовать Дмитрия Ивановича, как только он приступил к написанию 2-ой части "Основы химии", состоял в том, каким образом надо было располагать  вслед за щелочными металлами  остальные 50 элементов.

 Согласно  плану 1868 г, за щелочными металлами  должны были следовать Mg, Ca, Sr и Bo; Zn и Pb; Ag, Hg и Сu.

 За ними - семейство железо и т.д. В такой  примерно последовательности Дмитрий  Иванович начал излагать главы 3 и 4. 
 
 
 

 Что собирался делать Менделеев 17 февраля 1869 г . День открытия первой и второй половины 

 Части 2 -ой "Основы химии", а затем главы 5 и 6. По тому обстоятельству, что при  изложении материала о щелочноземельных металлах (гл.4) Дмитрий Иванович включил  в эту группу и Be, можно подумать, что главу 4 он написал уже после  открытия периодического закона, ибо  впервые Be был включён Менделеевым  в одну группу с Mg только 17 февраля 1869 г. О том, что глава 4 написана после  этой даты, свидетельствует и тот  факт, Дмитрий Иванович здесь уже  определят разность между атомными весами у членов групп щелочных и  щелочноземельных металлов, что он стал делать так же только начиная  с 17 февраля 1869 г. и что привело  его к открытию периодического закона.

 Таким образом, вопрос об истинных атомных весах  щелочноземельных металлов, описание которых, как помогал Менделеев, должно было следовать непосредственно  за описанием щелочных металлов, не был окончательно решён. В связи  с этим возникал общий вопрос о  соотношении атомных весов у  элементов различных групп и  о значении атомных весов при  переходе от одной естественной группы элементов к другой.

 В дальнейшем мы увидим, как у Дмитрия Ивановича сформируется в момент открытия периодического закона новые группы элементов, одна из которых включает в себя Cu, Ag и Hg, другая - Ca, Ba, Pb. В конце концов Менделеев решил всё же держаться первого наброска плана "Основы химии" и не помещать между щелочными и щелочноземельными металлами каких-либо "переходных" металлов.

 В итоге  всего сказанного можно довольно точно определить, что было написано Дмитрием Ивановичем  до 17 февраля 1869 и что после. Всё говорит за то, что глава 1 и 2 были написаны до этой даты, т.е. ещё до открытия периодического закона, а глава 4 - после. Глава же 3 очевидно, была начата также до 17 февраля 1869 г., а затем дописана уже после этой даты.

 День 17 февраля 1869 г. был во всех других отношениях самым обычным понедельником. Итак, имея отпускное свидетельство в  кармане и буквально "сидя на чемоданах", Дмитрий Иванович встретил утро понедельника 17 февраля 1869 г. Утром этого дня он получил от Вольного экономического общества два документа, оба за подписью секретаря А. И. Ходиева: один - личное письмо Хомиева; другой - извещение от имени Совета Общества. Именно на первом письме Менделеев сделал записи истории открытия периодического закона. Оба документа касались поездки Дмитрия Ивановича на артельные сыроварни.