Значення періодичного закону

Періодичний закон був беззаперечно визнаний усією науковою спільнотою й увійшов до арсеналу науки як основа наукового дослідження.

М.О. Фігуровський

Після опрацювання параграфа ви зможете оцінити наукове значення періодичного закону.

Значення періодичного закону важко переоцінити. Майже 40 років Дмитро Іванович Менделєєв (рис. 11.1) працював над його відкриттям і вдосконаленням. Він був переконаний в істинності періодичного закону, у тому, що це - справжній закон природи. Тому й зміг передбачити існування дванадцятьох невідомих науці того часу хімічних елементів. Він не лише докладно описав властивості деяких елементів та їхніх сполук, а й спрогнозував способи, за допомогою яких вони згодом будуть відкриті.

Уже в першому виданні «Основ хімії» Д.І. Менделєєв залишив п’ять вільних місць за Ураном наприкінці таблиці. Тобто за сто років передбачив відкриття зауранових елементів (рис. 11.2). Усі прогнози Д.І. Менделєєва і його послідовників справдилися. Історія науки не знає подібного тріумфу. Д.І. Менделєєв відкрив новий закон природи. Замість безлічі розрізнених, не пов’язаних між собою речовин перед наукою постала цілісна струнка система, що об’єднала в єдине ціле всі елементи Всесвіту. Цей взаємний зв’язок, ця єдність потребували обґрунтування.

Дослідження Д.І. Менделєєва створили міцний надійний фундамент для спроб пояснити будову атома. Після відкриття періодичного закону стало очевидним, що атоми всіх елементів мають бути побудовані за єдиним принципом. А в їхній будові відбивається періодичність властивостей елементів.

Усі досягнення сучасної хімії, зокрема атомної і ядерної, включаючи атомну енергетику й синтез штучних елементів, стали можливими лише завдяки періодичному закону. Успіхи атомної фізики, поява нових методів дослідження, розвиток квантової механіки розширили й поглибили сутність періодичного закону.

Періодичний закон хімічних елементів - фундаментальний закон природи, який не застарів і не втратив свого значення. Навпаки, розвиток науки довів, що його глибинна сутність ще не пізнана. Вона є значно ширшою, ніж припускав Д.І. Менделєєв, ніж вважали донедавна науковці. Установлено, що закону періодичності підпорядковується не лише будова зовнішніх електронних оболонок атома, а й тонка структура атомних ядер. Очевидно, що ті закономірності, які є у складному й багато в чому незрозумілому світі елементарних частинок, також мають у своїй основі періодичний характер.

Непересічне значення періодичного закону визнане в усьому світі. Одним із доказів цього є те, що хімічний елемент № 101, синтезований очолюваною Гленном Сіборгом (рис. 11.3) групою американських науковців, названо Менделєвієм.

Рис. 11.3. Сіборг Гленн Теодор (1912-1999). Американський хімік і фізик, іноземний член РАН (1991 р.; іноземний член АН СРСР із 1971 р.). Голова Комісії з атомної енергії США (1961-1971). Відкрив і досліджував (разом з іншими) заура-нові елементи - Плутоній, Америцій, Кюрій тощо. Лауреат Нобелівської премії (1951, разом з Е.М. Макмілланом). На його честь хімічний елемент № 106 названо Сіборгієм

Знаменитий Роберт Бунзен (рис. 11.4), у лабораторії якого Д.І. Менделєєв пропрацював два роки, поставився до повідомлення про відкриття періодичного закону вкрай іронічно: «Я сам зроблю скільки завгодно подібних повідомлень на підставі різних чисел, які друкуються в біржових відомостях». Цікаво, що згодом саме Бунзен на основі розробленого ним спектрального аналізу надав перші підтвердження правильності періодичного закону.

Рис. 11.4. Бунзен Роберт Вільгельм (1811-1899). Німецький хімік, іноземний член-кореспондент Петербурзької АН (1862). Разом з Г.Р. Кірхгофом започаткував спектральний аналіз, відкрив Цезій, Рубідій. Винайшов багато лабораторних приладів: газовий пальник, льодовий і паровий калориметри. Розробив основи газового аналізу

Для обґрунтування своїх припущень щодо положення Індію в періодичній системі Дмитро Іванович у 1870 р. вирішив перевірити значення його атомної маси за питомою теплоємністю. Результати, отримані Менделєєвим, добре узгоджувалися зі значеннями, одержаними Бунзеном. Так німецький хімік експериментально підтвердив раніше заперечувані ним теоретичні ідеї Менделєєва.

Щорічний з'їзд Міжнародного товариства матеріалознавців, що зібрав 2007 року понад 4200 науковців і інженерів із 68 країн, визнав найважливішим внеском, що сформував саму наукову дисципліну взагалі, періодичну систему елементів Д.І. Менделєєва.

Періодичний закон — фундаментальний закон природи. Він став підґрунтям для наукової класифікації хімічних елементів та їхніх сполук. На основі періодичного закону були розвинуті найважливіші хімічні поняття, установлено чіткий взаємозв’язок між ними. Відкриття періодичного закону мало величезне значення для розвитку хімії та пізнання таємниць природи.

Неоціненне значення періодичного закону у викладанні хімії. Його відкриття було пов’язане зі створенням підручника з хімії, коли Менделєєв намагався дуже чітко викласти інформацію про відомі на той момент 63 хімічних елементи. Тепер кількість елементів збільшилася щонай-менш удвічі, а періодичний закон дає змогу виявляти подібність і закономірності властивостей різних хімічних елементів відповідно до їхнього положення в періодичній системі.

Життя і наукова діяльність Д.І. Менделєєва - геніального науковця й мислителя, великого патріота - це взірець служіння науці та Вітчизні. Дмитро Іванович Менделєєв народився 27 січня 1834 р. в Тобольську. Він був сімнадцятою й останньою дитиною в родині Івана Павловича Менделєєва, у той час директора Тобольської гімназії й училищ Тобольського округу. Після закінчення гімназії навчався в Головному педагогічному інституті в Петербурзі. З огляду на слабке здоров’я був розподілений спочатку до Сімферополя, потім до Одеси, де працював викладачем Першої Одеської гімназії при Рішельєвському ліцеї.

Перебування на півдні поліпшило його здоров’я, і в 1856 р. Дмитро Іванович повернувся до Санкт-Петербурга. Там захистив дисертацію «Про питомі об’єми» і здобув ступінь магістра хімії. У віці 23 років став доцентом Петербурзького університету, викладав спочатку теоретичну, потім органічну хімію. У січні 1859 р. Менделєєв поїхав у дворічне відрядження до Гейдельберга. Він працював у власній приватній лабораторії, вивчав властивості газів, капілярність і поверхневий натяг рідин.

У 1861 р. науковець повернувся до Санкт-Петербурга. Він поновив читання лекцій з органічної хімії в університеті та видав підручник «Органічна хімія». Незабаром Дмитро Іванович був обраний професором Петербурзького технологічного інституту. У 1865 р. захистив докторську дисертацію «Міркування про сполучення спирту з водою». У 1867 р. очолив в університеті кафедру неорганічної (загальної) хімії, якою керував протягом 23 років.

Менделєєв у 1869 р. відкрив періодичний закон і виклав його в низці наукових праць, видав фундаментальний підручник «Основи хімії». У 1892 р. Дмитро Іванович був призначений ученим зберігачем Депо зразкових мір і ваги. Першим результатом його діяльності було перетворення у 1893 р. Депо зразкових мір і ваги на Головну палату мір і ваги. Тут розміщені службовий кабінет першого директора Д.І. Менделєєва і засновані ним наукові відділення: вагове, для вимірювання мір довжини і часу, термометричне, електричне, манометричне й фотометричне. У сквері Головної палати стоїть виконаний із бронзи пам’ятник Менделєєву. На брандмауері сусіднього будинку - мозаїчне панно із зображенням періодичної системи хімічних елементів, виконане у 1935 р. (рис. 11.5).

Видатний хімік Лев Олександрович Чугаєв так схарактеризував особистість Менделєєва: «Геніальний хімік, першокласний фізик, плідний дослідник у галузі гідродинаміки, метеорології, геології, у різних розділах хімічної технології й інших суміжних з хімією й фізикою дисциплін, глибокий знавець хімічної промисловості й промисловості взагалі, ... оригінальний мислитель у галузі вчення про народне господарство, державний розум, якому, на жаль, не судилося стати державною людиною, але який бачив і розумів завдання й майбутнє... краще за представників... офіційної влади».

Рис. 11.5. Пам’ятник-таблиця «Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва». За основу пам’ятника взято таблицю з останнього прижиттєвого 8-го видання (1906 р.) «Основ хімії» Д.І. Менделєєва. Елементи, відкриті за життя Д.І. Менделє-, єва, позначені червоним кольором. Елементи, відкриті з 1907 по 1934 р., позначені синім кольором. Висота пам’ят-ника-таблиці 9 м, загальна площа - 69 м2

Увесь науковий світ визнав заслуги Менделєєва перед наукою. Він був членом майже всіх академій і почесним членом багатьох наукових товариств, однак на батьківщині його кандидатуру до Академії наук забалотували. Кілька років потому, коли Менделєєву знову запропонували балотуватись до Академії, він відмовився.

У музеї Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» зберігається світлина, зроблена понад сто років тому під час захисту перших дипломних робіт. Він відбувався в залі засідань ученої ради. Рівень підготовки спеціалістів визначала високоповажна комісія. Її очолював особливий представник Міністерства фінансів академік Дмитро Менделєєв.

Дмитро Іванович підтримував широкі зв’язки з українськими науковцями, особливо Київського і Харківського університетів. Цікаво, що перший начерк періодичної системи він зробив на звороті ділового листа, отриманого від Олексія Івановича Ходнєва, який з 1847 по 1855 р. викладав хімію в Харківському університеті. А після переїзду до Санкт-Петербурга продовжував спілкування з Менделєєвим.

У 1888 р. Д.І. Менделєєв вивчав економічний стан Донецького кам’яновугільного району, з’ясував його величезне значення й запропонував низку заходів задля раціонального використання його корисних копалин.

Дмитро Іванович Менделєєв помер у 1907 році. Його похорон був справжньою загальнонаціональною жалобою. Ідеї Д.І. Менделєєва живуть і донині, їх плідно розвивають вітчизняні й зарубіжні науковці.

ПРО ГОЛОВНЕ

• Використовуючи періодичний закон, Д.І. Менделєєв став першим дослідником, який зумів розв’язати проблеми прогнозування в хімії.

• Періодичний закон є універсальним. Це загальнонаукова закономірність, яка реально існує у природі й тому з розвитком знань ніколи не втратить свого значення.

Перевірте себе

1. Що зміг передбачити Д.І. Менделєєв завдяки періодичному закону? 2. Що стало очевидним після відкриття періодичного закону?

Застосуйте свої знання й уміння

1. Оцініть наукове значення періодичного закону.

2. З'ясуйте, герб якої області України містить девіз - вислів Д.І. Менделєєва. Поясніть цей девіз.

3. Знайдіть, використовуючи доступні джерела, інформацію, яка доводить, що Д.І. Менделєєв - непересічна багатогранна особистість.

Творча майстерня

Підготуйте одну з презентацій: «Ім’я Менделєєва увічнено...», «Менделєєв і Україна».

Дізнайтеся більше про стан електронів в атомі:

https://www.youtube.com/watch?v=pOy5rbCwq6Q https://www.youtube.com/watch?v=mW5CQhRhjKA https://www.youtube.com/watch?v=67IZU73MuII

тестовий контроль знань

1. Укажіть дату (за старим стилем) відкриття Д.І. Менделєєвим періодичного закону.

А 27 січня 1834 р.

Б 16 грудня I860 р.

В 17 лютого 1869 р.

Г 20 січня 1907 р.

2. Властивості хімічних елементів та їхніх сполук перебувають у періодичній залежності від числа

А енергетичних рівнів в атомі Б нейтронів у ядрі атома В протонів у ядрі атома

Г електронів на зовнішньому енергетичному рівні атома

3. Фізичний зміст порядкового номера хімічного елемента в періодичній системі полягає в тому, що він показує число

А енергетичних рівнів в атомі Б нейтронів у ядрі атома В протонів у ядрі атома

Г електронів на зовнішньому енергетичному рівні атома

4. Розташуйте хімічні елементи за збільшенням радіусів їхніх атомів.

А Na Б Mg В K Г Al

5. Розташуйте хімічні елементи за зменшенням радіусів їхніх атомів.

А S Б Si В F Г Cl

6. Хімічний елемент головної підгрупи утворює хлорид складу ECl₃. Яка формула його вищого оксиду?

А EO Б E2O3 В E3O4 Г EO3

7. На скількох енергетичних рівнях розташовані електрони в атомі Сульфуру?

А на двох В на п'яти Б на трьох Г на шести

8. Скільки електронів на зовнішньому енергетичному рівні в атомі Кальцію?

А 1 Б 2 В 3 Г 4

9. Який елемент утворює амфотерний вищий оксид?

А Na Б Al В S Г Cl

10. Укажіть максимальне число електронів на р-підрівні.

А 2 Б 3 В 5 Г6

11. Укажіть максимальне число електронів на другому енергетичному рівні.

А 3 Б 4 В 7 Г 8

12. Прикладами ізотопів є

А ¹6С і ¹6С В H₂O і H₂O₂

66222

Б «K і 40Ar Г O2 і O3

13. В атома якого елемента електронна формула [Ne]3s²?

А He Б Mg В Ar Г Ca

14. У якій частині періодичної таблиці розташовані неметалічні елементи?

А у лівій нижній Б у правій верхній В у лівій верхній Г у правій нижній

15. Скільки електронів в атомі Силіцію?

А 2 Б 4 В 14 Г 18

16. Скільки нейтронів у ядрі нукліда 4o⁴Ca?

А 20 Б 24 В 44 Г 64

17. Укажіть хімічний елемент, що утворює летку сполуку з Гідрогеном, формула якої RH₄.

А О Б N В C Г P

18. Укажіть хімічний елемент, що утворює вищий оксид, формула якого RO₃.

А S Б N В C Г P

19. Розташуйте орбіталі за зростанням їхньої енергії.

А 4s Б 3p В 2р Г 3d

20. Скільки електронів на зовнішньому енергетичному рівні в атомі Фосфору?

А 2 Б 3 В 5 Г 8

21. Яка вища валентність Хлору?

А 1 Б 3 В 5 Г 7

22. Скільки неспарених електронів в атомі Флуору?

А 1 Б 2 В 7 Г 9

23. Яка загальна формула вищих оксидів елементів УІА підгрупи періодичної системи?

А R₂O Б R₂O₃ В RO₃ Г RO₄

24. Укажіть протонне число хімічного елемента, вищий оксид якого - основний.

А 6 Б 9 В 11 Г 13

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Лашевська