История открытия периодического закона реферат
Обновлено: 02.07.2024
Выполнил: Олязаев А. Э.
Проверил: Шургинов Е. А.
Введение
1. День великого открытия
Д.И. Менделеев был весьма разносторонним ученым. Он давно и очень сильно интересовался вопросами сельского хозяйства. Он принимал самое близкое участие в деятельности Вольного экономического общества в Петербурге (ВЭО), членом которого он состоял. ВЭО организовало в ряде северных губерний артельное сыроварение. Одним из инициаторов этого начинания был Н.В. Верещагин. В конце 1868 г., т.е. в то время как Д.И. заканчивал вып. 2 своей книги, Верещагин обратился в ВЭО с просьбой прислать кого-нибудь из членов Общества для того, чтобы на месте обследовать работу артельных сыроварен. Согласие на такого рода поездку выразил Д.И. В декабре 1868 г. он обследовал ряд артельных сыроварен в Тверской губернии. Для завершения обследования нужна было дополнительная командировка. Как раз на 17 февраля 1869 г. и был назначен отъезд.
Если бы Д.И. мог наперед знать, что именно 17 февраля он займется новым химическим исследованием и что последующая обработка результатов займет у него столько времени, то вряд ли за 2 дня до открытия он взял бы из университета, где работал, отпускное свидетельство для поездки в ряд губерний, начиная с 17 февраля 1869 г.
Рассмотрим, как прошел день 17 февраля и какие события в жизни и творчестве его наполнили. В связи с этими событиями Д.И, не смог в намеченный срок выехать на сыроварни и был вынужден задержаться в Петербурге до начала марта. Все это время он был занят совершением и обработкой периодического закона и его первичной публикацией в виде таблицы элементов.
Чтобы лучше рассмотреть, как протекало открытие, выделим несколько стадий, которые оно прошло в течение этого одного дня:
начальная стадия, когда Д.И. нащупал новый принцип распределения элементов, делая выкладки на только что полученном письме от Ходнева;
стадия составления первых двух неполных набросков основной части будущей системы элементов;
решающая стадия – составление полного чернового варианта всей системы;
заключительная стадия – переписывание набело только что открытой системы элементов для опубликования ее в печати.
В день отъезда Д.И. получил письмо за подписью секретаря ВЭО А.И. Ходнева. Д.И., по свидетельствам современников часто использовал обратную сторону писем для своих научных изысканий. А поскольку его неотступно преследовала мысль о нахождении общей закономерности свойств элементов, то, неудивительно, что, получив письмо, он стал делать на нем наброски будущей системы элементов.
Далее последовали две неполные таблички элементов, составленные на одном листе бумаги, в которых Д.И. продолжал составлять из групп элементов и отдельных элементов, не вошедших в группы, варианты будущей таблицы.
Решающим шагом к открытию периодического закона стало то, что Д.И. попытался сопоставить по величине атомных весов группы несходных элементов. Изначально Д.И. предполагал строить свою систему на основе принципа атомности (валентности) элементов. Однако затем он перешел к принципу распределения на основе величины атомной массы элементов. Тем не менее, принцип атомности не был отброшен, он применялся вкупе с новым принципом. Так, Менделеев выстраивал свои групп на основе не только общности химических свойств элементов, но и на основе их одинаковой валентности. А при составлении будущих периодов таблицы, он отмечал закономерное изменение валентности от1 до 4 при переходе от Li к C, а затем вновь до 1 при переходе к F.
При составлении нижней неполной таблички элементов для Д.И. становилось ясно, что решена была только первая, далеко не самая сложная задача – размещение уже довольно изученных элементов в центральной части будущей таблицы. Предстояла же самая сложная и трудная часть задачи с размещением элементов на периферии формирующейся системы.
При доведении до конца построения своей таблицы элементов Д.И. продолжил применять тот же прием сопоставления групп несходных элементов, с помощью которого он начал строить эту таблицу в первых записях, сделанных на письме Ходнева, и в обеих неполных табличках. Так, путем преставления карточек элементов на основе имеющихся уже сведений, и был открыт периодический закон.
Когда периодический закон был открыт, и была составлена система элементов в первом ее варианте, оставалось оформить достигнутый результат в виде чистой таблицы, по которой другие ученые могли бы ознакомиться с открытием, сделанным Д.И. При переписывании таблицы набело Д.И. внес следующие изменения: элементы в ней располагались не в порядке убывания, а в порядке возрастания атомных весов, т.е. более тяжелые элементы подписывались под более легкими, а на тех местах, где были пропуски и где можно было предполагать не известные еще элементы, Д.И. поставил знак вопроса и предположительно вычислил атомные веса.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Муниципальное образовательное учреждение
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА
Выполнила: ученица 10 а класса, М.Ю.Аюева.
Руководитель: учитель химии и биологии И.Н.Калмыкова
2. Немного о жизни и деятельности великого ученого………. 4
3.История открытия периодического закона…………………………..…….…6
4. Открытие периодического закона и создание периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым…………………………………….7
5. Периодическая система элементов - воплощение периодического закона. 9
6. Экспериментальное подтверждение периодического закона……………. 11
Данная работа направлена на изучение и углубление знаний о величайшем открытии XIX в. – Периодическом законе химических элементов Д. И. Менделеева. Меня заинтересовала история открытия периодического закона, поэтому я решила глубже изучить историю открытия периодического закона и написать об этом в своей работе. В ней я постаралась описать историю открытия периодического закона, его научное и историческое значение.
Немного о жизни и деятельности великого ученого.
2 февраля 1834 - 20 января 1907
1868 г. Менделеев стал одним из организаторов Русского химического общества.
С 1876 г. Дмитрий Менделеев - член-корреспондент Петербургской академии наук, в 1880 г. выдвигался в академики, но был забаллотирован, что вызвало резкий общественный протест.
В 1890 г. Менделеев будучи профессором Петербургского университета, ушел в отставку в знак протеста против притеснения студенчества. Практически насильно оторванный от науки, Дмитрий Менделеев посвящает все свои силы практическим задачам.
Дмитрий Иванович Менделеев умер 20 января 1907 г. от воспаления легких. Его похороны, принятые на счет государства, были настоящим национальным трауром. Отделение химии Русского Физико-Химического Общества учредило в честь Менделеева две премии за лучшие работы по химии.
Но главный результат его научной деятельности - создание периодического закона .
История открытия периодического закона
Система Лавуазье. Первые попытки систематизации химических элементов относятся к концу 18 века, когда французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743-1794), основываясь на отчётливо выраженных химических свойствах, предложил деление на металлы и неметаллы. Приводилась первая классификация химических элементов в опубликованной в 1789 году книге “Элементарный курс химии” в виде “Таблицы простых веществ, относящихся ко всем царствам природы, которые можно рассматривать, как элементы”.
В 1816 -1829 году немецкому химику Иоганну Вольфгангу Деберейнеру (1780-1849) удалось провести детальную систематизацию. Он сумел объединить некоторые элементы по сходным химическим свойствам в триады: Li – Na – K, Ca – Sr – Ba и Cl – Br – I. Кроме того, он заметил, что атомная масса среднего элемента триады равна полусумме двух крайних.
В 1862 году французский геолог Александр Эмиль Бегюйе де Шанкуртуа (1820-1895) расположил элементы в порядке возрастания их атомных весов и отметил их на винтовом графике; сходные элементы располагались друг под другом (эту систему называли по-разному: ”земной винт”, “ винтовая линия” ). Но и эти идеи не привлекли к себе внимания, хотя в ней было рациональное зерно.
Поиски прямой взаимосвязи для всех элементов привели к тому, что один ученый еще до Менделеева очень близко подошел к её созданию.
Открытие периодического закона и создание периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым
Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ и атомные массы элементов связывает некая закономерность. Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства.
Он достал из конторки пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства.
Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов. Так, вначале он положил карточку с элементом бериллием Be (атомная масса 14) рядом с карточкой элемента алюминия Al (атомная масса 27,4), по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия. Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магнием Mg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be2O3 в BeO (как у оксида магния MgO). Кстати, "исправленное" значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях.
Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств.
Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату "17 февраля 1869 года".
Располагая элементы по возрастанию их атомных масс, Менделеев заметил, что уменьшение основных свойств при переходе от щелочного металла к щелочноземельному и резкое изменение свойств при переходе от галогена щелочному металлу периодически повторяются. Оказалось, что и формы соединений элементов также периодически повторяются. Например, оксид лития имеет вид Li2O, аналогичную форму оксида имеют повторяющие свойства лития элементы: натрий, калий, рубидий, цезий. Сделанное открытие Менделеев назвал законом периодичности, который сформулировал следующим образом:
Периодическая система элементов - воплощение периодического закона.
Периодическая система являясь графическим выражением периодического закона, отражает изменения физико-химических свойств элементов связанных с изменением заряда ядра Z и числа электронов на внешнем электронном уровне. Современная таблица химических элементов построена таким образом, что при переходе от какого-либо элемента к следующему заряд ядра увеличивается на единицу и к оболочке элемента добавляется один электрон. Заряд ядра определяет порядковый номер элемента.
Периодическая система состоит из горизонтальных и вертикальных рядов. Горизонтальные ряды элементов, в пределах которых свойства элементов изменяются последовательно, Менделеев назвал периодами. Каждый период начинается атомами щелочного металла (атомы имеют 1 электрон на внешнем уровне) и заканчивается атомами благородных газов (атомы имеют восемь электронов на внешнем уровне; в I периоде у гелия -2). В таблице содержится семь периодов. Периоды разбиты по способу заполнения электронных оболочек В первый период входят два элемента (H, He), у которых застраивается 1s-оболочка. Второй и третий периоды содержат по восемь элементов, у которых застраивается сначала s-оболочки (2s2 и 3s2), а затем p-оболочки (2p6 и 3p6). Первые три периода обычно называют малыми.
Кроме горизонтального разделения элементов в таблице по периодам производится вертикальное разделение по группам. Всего групп восемь. Элементы, входящие в каждую группу, имеют одинаковое строение внешних электронных оболочек. Каждый из больших периодов разбит на два ряда, поэтому наряду с главными группами возникают побочные В состав главных подгрупп входят элементы как малых, так и больших периодов, в состав побочных подгрупп входят элементы только больших периодов. В первых двух группах главную подгруппу составляют элементы, имеющие соответственно один и два s-электрона на внешней оболочке, а в побочную группу выделяют элементы с заполняющимися d-оболочками. В группах с III по VII элементы с незаполненными p-оболочками - относятся к главным, переходные элементы - к побочным подгруппам.
Высшая валентность элементов главных подгрупп в соединениях с кислородом соответствует номеру группы. Элементы главных подгрупп образуют также летучие соединения с водородом. В главных подгруппах (сверху вниз) с увеличением относительных атомных масс усиливаются металлические свойства элементов и ослабевают неметаллические. В побочных подгруппах эта закономерность не всегда соблюдается.
На сегодняшний день предложено около четырехсот вариантов графических изображений системы, в виде таблиц, геометрических фигур, аналитических кривых, графиков и диаграмм, наиболее известны короткая, длинная, ступенчатая и другие формы.
Экспериментальное подтверждение периодического закона
Открытие новых химических элементов
27 августа 1875 года Лекоком де Буободраном был открыт новый элемент – галлий.
Открытие аргона Ar английскими учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в Периодическом законе и Периодической системе элементов. Менделеев вначале посчитал аргон аллотропной модификацией азота и только в 1900 году согласился с присутствием в Периодической системе "нулевой" группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытые вслед за аргоном. Теперь эта группа известна под номером VIII.
В 1927 г. был получен рений. Это был своеобразный этап в истории открытия новых элементов, поскольку рений был последним стабильным химическим элементом, найденным в природе.
Технеций – элемент № 43 – был получен в 1937 г. Элемент № 87 – франций – в 1939 г. Элемент № 85 – астат в 1940 г. Элемент № 61 – прометий – выделили в 1945 г.
Далее с помощью реакций ядерного синтеза началось постепенное заполнение 7-го периода таблицы элементами, следующими за ураном. Последним химическим элементом, получившим название, стал № 109. Элементы с № 110 и далее обозначают только порядковыми номерами.
Наступил XXI век. Наука шагнула далеко вперед, и ее успехи решающим образом изменили облик современного мира. Анализируя развитие науки XIX в. и оценивая вклад крупнейших ученых, обычно называют имена Дж. Дальтона, И. Берцелиуса, М. Фарадея, А. Кекуле, Я. Вант-Гоффа, С. Аррениуса и др. так как их деятельность оказала большое влияние на формирование классической химии.
Я считаю, что наравне с ними стоит и имя великого Дмитрия Ивановича Менделеева. Установление периодической зависимости между свойствами элементов и их атомными массами, создание на его основе периодической системы стало научным подвигом Д. И. Менделеева и именно оно обессмертило его имя. Огромное количество химиков до него пыталось привести в систему все многообразие элементов, которые создали удивительный мир вокруг человека и которые составляют самое его существо. Сколько людей поставили ради этого на карту свою жизнь. Многие понимали, чувствовали, что должна быть такая система, отражающая закон природы, стремились открыть его и - напрасно. А он построил ее.
В 1964 имя Менделеева было занесено на доску почета Бриджпортского университета в США наряду с именами Эвклида, Архимеда, Коперника, Галилея, Ньютона, Лавуазье. На его могиле была установлена гранитная плита, на которой выбито: Дмитрий Иванович Менделеев - имя которое говорит само за себя.
Д.И.Менделеев шутил, что идея Периодического закона пришла ему во сне, но каждый учёный знает, что решение проблемы, над которой постоянно думаешь, может прийти в самый неожиданный момент только тому, кто упорно над ней работает.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| istoriya_otkrytiya_periodicheskogo_zakona.pptx | 2.32 МБ |
| istoriya_sozdaniya_periodtcheskogo_zakona.doc | 1.23 МБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
История открытия Периодического закона Информационный проект на тему: Авторы Чехранова Алена Чистякова Анастасия ученицы 8 – х классов МОУ СОШ№2 п.Спирово Учитель Денисова Н.В.
Раскрыть роль Д.И.Менделеева в истории открытия Периодической закона. Цель проекта. Задачи проекта. Ознакомиться с основными направлениями работ Д.И.Менделеева.
Научное открытие Шестого марта 1869 года в 8 часов вечера к длинному зданию Двенадцати коллегий, выстроенному в начале XVIII века по проекту Петра Михайлова, где помещался Петербургский университет, подходили и подъезжали на извозчиках по одному, по два ученые - химики и физики. Собравшиеся с нетерпением ждали начала заседания, так как слышали, что молодой профессор химии Дмитрий Иванович Менделеев должен сделать исключительно важный и интересный доклад. К сожалению, Дмитрий Иванович Менделеев не мог прийти на заседание он выехал из Петербурга для обследования сыроварен. 18 марта 1869 года Николай Александрович Меншуткин , который был в то время делопроизводителем общества, сделал от имени Менделеева небольшой доклад о Периодическом законе.
Но вернемся к 1867 году Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ и атомные массы элементов связывает некая закономерность.
Поиск Периодического закона Чтобы найти порядок и закон, связывающий свойства известных тогда шестидесяти элементов, Дмитрий Иванович выписал на отдельных карточках название каждого элемента и формулы их соединений. Сначала он подобрал колонки из элементов обозначающие одинаковые по формулам соединения с кислородом. Затем колонки распределил по порядку атомных весов.
Заметки, сделанные Д.И.Менделеевым на письме А.И.Ходнева (17 февраля 1869г) Автограф двух неполных таблиц элементов ( 17 февраля 1869г) Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года (14 февраля по старому стилю). За завтраком Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства. Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы расположены по возрастанию атомных масс, вызывают явную периодичность.
Автограф полной черновой таблицы элементов ( 17 февраля 1869г) Автограф полной таблицы элементов, переписанной набело для отправки в типографию ( 17 февраля 1869г) Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату "17 февраля 1869 года" (это по старому стилю).
Д.И. Менделееву тогда было всего 35 лет. Так был открыт Периодический закон, современная формулировка которого такова: Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов. Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен.
В конце 1870г. Менделеев Д.И. доложил РХО статью, в которой предсказал свойства неоткрытых еще элементов- аналогов бора, алюминия и кремния ( соответственно экабор, экаалюминий и экасилиций ) Расположение в периодической таблице элементов, известных в 1870 г. Зелёным цветом показаны ячейки, соответствующие элементам, свойства которых предсказывал Д. И. Менделеев
Лекок-де-Буабодран В 1875 г. французский химик открыл новый элемент, который был назван галлием. Менделеев сразу же указал, что галлий представляет собой экаалюминий. Дальнейшие исследования полностью подтвердили это, причём оказалось, что Менделеев предсказал плотность галлия точнее, чем французский ученый .
В России наибольшее распространение получила короткая форма. Современная периодическая система содержит 110 открытых на сегодняшний день химических элементов, каждый из которых занимает определенное место, имеет свой порядковый номер и название.
Д.И.Менделеев и немецкий химик Винклер Периодический закон – один из основных законов природы и важнейший закон химии. С открытия этого закона начинается современный этап развития химической науки. Хотя физический смысл периодического закона стал понятен только после создания теории строения атома, сама эта теория развивалась на основе периодического закона и системы химических элементов. Закон помогает ученым создавать новые химические элементы и новые соединения элементов, получать вещества с нужными свойствами. Сам Менделеев предсказал существование 12 элементов, которые в то время еще не были открыты, и определил их положение в периодической системе. Свойства трех из этих элементов он подробно описал, и при жизни ученого эти элементы были открыты.
Изучив научно-популярную и научную литературу об открытии Периодического закона мы пришли к выводу, что приоритет Менделеева в открытии периодического закона химических элементов является совершенно неоспоримым и все претензии других стран являются необоснованными.
Литература. 1.Ахметов Н. С . Актуальные вопросы курса неорганической химии. — М.: Просвещение, 1991. 2.Имянитов Н. С . Новая основа для описания периодичности. Журн. общей химии. 1993г 3.Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. 4.Менделеев Д. И. Основы химии, т. 2. М.: Госхимиздат , 1947. 5.Менделеев Д.И. Периодическая законность химических элементов. 6.Чугаев Л. А . Дмитрий Иванович Биография русского гения. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона1890—1907. : СПб. 2002г
К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. Первую попытку расположить элементы в порядке возрастания атомных весов предпринял Александр Эмиль Шанкуртуа (1862), который разместил элементы вдоль винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Обе указанные модели не привлекли внимания научной общественности.
В этом же десятилетии появились ещё несколько попыток систематизации химических элементов; ближе всего к окончательному варианту подошёл Юлиус Лотар Мейер (1864), однако главное отличие было в том, что за основу периодичности была взята валентность, которая не является единственной и постоянной для отдельно взятого элемента. В результате чего такая таблица не может претендовать на полноценное описание физики периодического закона.
По легенде, мысль о системе химических элементов пришла к Менделееву во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учёный ответил:
Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеевым были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов, несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими, оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.
Научная достоверность Периодического закона получила подтверждение очень скоро: в 1875—1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), для которых Менделеев, пользуясь периодической системой, предсказал не только возможность их существования, но и с поразительной точностью описал целый ряд физических и химических свойств.
В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году, с синтезом 117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён, проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии.
Читайте также: