Е.В. Савинкина, Г.П. Логинова, С.С. Плоткин - История химии. Элективный курс (1118120), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

Мекдел'вев'ЬРис. 3.3. В таблице «Опыт системы элементов, основанной на их атомномвесе и химическом сродстве» (1869) Менделеев расположил элементы сосходными свойствами в одном ряду.64Часть3.Развитие неорганической3.1. Периодический законХИМИИПериодический закон не имеет количественного математи­ческого выражения в виде уравнения и л и формулы. Перио­дический закон отображается табличной формой — периодиче­ской системой химических элементов.

За всю историю пери­одической системы было опубликовано более 50 р а з л и ч н ы хее вариантов. В наше время наиболее популярными я в л я ю т с япредложенные самим Менделеевым короткопериодная и длиннопериодная формы.Вопросы1. Приведите формулы оксидов элементов т р е т ь е г о периода.Как в ряду этих оксидов меняются кислотно-основные свой­ства?2. Приведите примеры свойств, подтверждающих правиль­ность размещения в периодической системе т е х элементов,атомные массы которых возрастают немонотонно с ростомпорядкового номера.3.1.3. Заполнение пробелов в периодической с и с т е м еКак можно использовать аналогии в химическихствах элементов для их поиска в природе?свой­Уже в самом первом варианте своей таблицы Д. И.

Мен­делеев знаком вопроса отметил места, которые не удалосьзаполнить известными в его время химическими элементами.Менделеев был уверен, что рано или поздно пустых мест вего системе не останется, и в них появятся элементы, которыеобязательно существуют, но еще не попали в р у к и своихпервооткрывателей. Помочь им в этом поиске должно былознание свойств простых и сложных веществ, образованныхеще не открытыми элементами.В 1871 г. была опубликована работа Менделеева «Естествен­ная система элементов и применение ее к указанию свойствнеоткрытых элементов*. В этой статье Менделеев подробноописал три еще не найденных химических элемента, которыеон собирался поместить в свою таблицу между кальцием ититаном и между цинком и мышьяком.

Менделеев дал им на­звания «экабор», «экаалюминий» и «экасилиций» — п о именам Jуже известных химических элементов, аналогами которых ониявлялись, по его мнению.По химическим свойствам новые элементы должны бытьпохожи на бор, алюминий и кремний; иметь такой же состав65оксидов, галогенидов, солей. Окраска, растворимость и лету­честь их соединений тоже были предсказаны Менделеевымна основании периодической системы. Более того, он смогвычислить и некоторые количественные характеристики ещене о т к р ы т ы х элементов, например атомную массу и плотность.Менделеев в ы с к а з а л предположения о том, где и как можно ихобнаружить. Он писал, что «экаалюминий», возможно, «будетоткрыт спектральным исследованием, подобно тому, как откры­ты следующие за ним индий и таллий».

Менделеев был уверен,что будет найден еще не один десяток химических элементов,д л я которых в его таблице оставались пустые места. Для нихне было дано подробного описания физических и химическихсвойств, но и не было сомнения, что их можно предугадать,используя периодическую систему.В 1875 г. французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран (1838-1912) обнаружил в цинковой обманке, добытойв П и р е н е й с к и х горах, новый элемент. Его существование онустановил по слабой фиолетовой линии в спектре минерала.Эту л и н и ю н е л ь з я было приписать ни одному из известныхтогда химических элементов.

Ученый назвал новый элементгаллием. Лекок де Буабодран подробно описал открытый имэлемент, и оказалось, что его свойства похожи на свойствапредсказанного Менделеевым «экаалюминия». Автор периоди­ческой системы с удовольствием отметил полное совпадениеописанных Лекок де Буабодраном свойств галлия со свойства­ми гипотетического «экаалюминия». Хотя Лекок де Буабодранничего не знал о работах русского ученого, Менделеев назвалего «укрепителем» периодического закона, так как он смогзаполнить первую из пустых клеток его таблицы.Ч е р е з четыре года после открытия галлия в 1879 г. швед­ский х и м и к Ларе Фредерик Нильсон (1840-1899), намереваясьуточнить атомные массы уже известных редкоземельных эле­ментов, обнаружил в минерале гадолините (иттербите) примесьнового элемента — скандия.

После определения атомной массыи свойств этого элемента шведский химик Пер Теодор Клеве(1840-1905) доказал, что именно он был предсказан Менделее­вым под названием «экабор».После открытия скандия прошло еще семь лет, и в 1886 г.немецкий химик Клеменс Александр Винклер (1838-1904),анализируя найденный незадолго до этого в Саксонии ми­нерал аргиродит, обнаружил в нем присутствие еще одногонового элемента.

Изучив его свойства, Винклер отметил, что3 История химии66Часть 3. Развитие неорганической химии3.1. Периодический законоткрытый им элемент полностью соответствует «экасилицию»Менделеева. Он был одним из первых, кто дал высочайшуюоценку учению о периодичности, справедливость которого бы­ла доказана «осуществлением гипотетического экасилиция вовновь открытом элементе», названном германием.Вопросы1.

Сравните свойства галлия, скандия и германия со свойства­ми соседних элементов в периодической системе. Оцените,насколько полно совпадение свойств этих элементов сосвойствами, предсказанными Менделеевым.2. Какими должны быть химические свойства других эле­ментов, для которых Менделеев оставил пустые места?Используя справочную литературу, опишите, когда и какбыли открыты эти элементы.3.1.4. Появление новых групп элементовСколько всего элементов может бытьсистеме? Есть ли у нее верхний предел?впериодическойК моменту создания Менделеевым периодической системыбыло известно лишь несколько элементов, которые позженазвали редкоземельными: иттрий, лантан, церий, празеодим,тербий и эрбий.

Менделеев разместил эти элементы в третьейи четвертой группах своей таблицы, там, где оставались пу­стые клетки. Со временем стали появляться все новые членыгруппы редкоземельных элементов.В 1878 г. швейцарский химик Жан Шарль Галиссар деМариньяк (1817-1894) открыл в минерале иттербите примесьнового элемента—иттербия. Через год П. Т. Клеве в том жеминерале обнаружил еще два новых химических элемента:тулий и гольмий.

В том же году французский химик Лекок деБуабодран при помощи спектрального анализа открыл самарийв уральском минерале самарските.В 1885 г. австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах(1858-1929) показал, что «открытый» в 1839 г. шведским уче­ным Карлом Густавом Мосандером (1797-1858) «дидим», счи­тавшийся индивидуальным элементом, является смесью двухэлементов, названных празеодимом и неодимом.Год спустя Лекок де Буабодран открыл еще два редкозе­мельных элемента: диспрозий и гадолиний. В 1901 г.

француз-Мъ67ский химик Эжен Анатоль Демарсе (1852-1903) применил ме­тод разделения редкоземельных элементов фракционной кри­сталлизацией и выделил из самариевой земли (оксида самария)еще один новый элемент — европий.Еще через шесть лет, в 1907 г. французский химик ЖоржУрбен (1872-1938) показал, что открытый Мариньяком иттер­бий представляет собой смесь двух элементов.

За одним изних предложил сохранить название иттербий, другой назваллютецием.Химические свойства редкоземельных элементов были уди­вительно похожи, а их атомные массы отличались друг отдруга очень мало, и отведенного им места в третьей ичетвертой группах периодической системы не хватало.

Посходству свойств редкоземельные элементы должны были бынаходиться в одной группе. Кроме того, исходя из величинатомных масс этих элементов (кроме иттрия), их следовалоразместить непременно в одном периоде между барием итанталом. Совместить эти два условия казалось невозможным.Менделеев попытался разрешить эту проблему. С 1881 г. онвел переписку с чешским химиком Богуславом Браунером(1855-1935), посвятившим свою научную деятельность химииредкоземельных элементов.

В 1902 г. Браунер предложил по­местить редкоземельные элементы в особую «интерпериоди­ческую» группу, являющуюся продолжением четвертой груп­пы, начиная с церия. Менделеев тоже склонялся к выводу,что редкоземельные элементы следует выделить в отдельнуюгруппу.Для некоторых других элементов, открытых уже после со­здания периодической системы, не оказалось в ее первоначаль­ном варианте места. В архиве Менделеева был найден неболь­шой листок бумаги, на котором он в 1869 г.

набросал таблицуэлементов с четной валентностью. Атомные массы соседнихэлементов отличались, как правило, на четыре единицы. Норазность атомных масс магния и кислорода, кальция и серыравнялась восьми. Менделеев допускал возможность существо­вания еще неизвестных химических элементов, которые, сле­дуя логике, лежащей в основе периодической системы, должныбыли иметь нулевую валентность и располагаться в промежут­ках между кислородом и магнием и серой и кальцием.За год до появления записей Менделеева французский аст­роном Жюль Жансен (1824-1907), работавший в Индии, и68Часть 3.Развитие неорганической химииРамзай Уильям (1852-1916) —английский хи­мик и физик.

Характеристики

Список файлов книги