Номер 8, страница 132 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 29. Открытие Периодического закона Д. И. Менделеевым. Глава 4. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Строение атома - номер 8, страница 132.

8. Подготовьте сообщение по теме «История открытия Периодического закона».

Предпосылки открытия Периодического закона

К середине XIX века было открыто более 60 химических элементов, и учёные по всему миру искали способ их систематизировать. Попытки классификации предпринимались неоднократно, и они стали важными шагами на пути к великому открытию.

• Триады Дёберейнера (1829 г.): Немецкий химик Иоганн Дёберейнер заметил, что некоторые сходные по свойствам элементы можно сгруппировать по три — в «триады». В этих триадах атомная масса среднего элемента была примерно равна среднему арифметическому атомных масс двух крайних. Например, в триаде литий (Li), натрий (Na), калий (K) атомная масса натрия ($A_r(Na) \approx 23$) близка к среднему значению масс лития ($A_r(Li) \approx 7$) и калия ($A_r(K) \approx 39$): $\frac{7+39}{2} = 23$. Другими примерами были триады: кальций-стронций-барий и хлор-бром-йод. Однако этот принцип работал лишь для ограниченного числа элементов.
• Спираль де Шанкуртуа (1862 г.): Французский геолог Александр Эмиль де Шанкуртуа расположил элементы в порядке возрастания их атомных масс по винтовой линии на поверхности цилиндра. Он заметил, что элементы со схожими свойствами оказываются на одних и тех же вертикальных линиях. Его работа, к сожалению, не привлекла должного внимания химиков.
• Закон октав Ньюлендса (1864 г.): Английский химик Джон Ньюлендс, расположив элементы в порядке увеличения атомных масс, обнаружил, что свойства каждого восьмого элемента повторяют свойства первого, подобно нотам в музыкальной октаве. Его «закон октав» был встречен с насмешкой в научном сообществе и не был принят всерьёз, хотя в нём содержалась верная идея периодичности.
• Таблица Лотара Мейера (1864-1870 гг.): Немецкий химик Юлиус Лотар Мейер практически одновременно с Менделеевым работал над систематизацией элементов. В 1864 году он опубликовал таблицу, включавшую 28 элементов, расположенных по валентности. Позже, в 1870 году, он опубликовал более развёрнутую работу с графиком зависимости атомного объёма от атомной массы, который наглядно демонстрировал периодический характер этой зависимости. Однако Мейер не решился сделать предсказания о ещё не открытых элементах, в чём и заключается принципиальное отличие и гениальность работы Менделеева.

Открытие Д. И. Менделеева

Великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев совершил решающий прорыв. Работая над своим учебником «Основы химии», он столкнулся с необходимостью логично и последовательно изложить материал о химических элементах. В поисках основы для классификации он перебирал различные варианты.

Легенда гласит, что Менделеев изготовил карточки, на которых написал название каждого из 63 известных на тот момент элементов, его атомную массу и важнейшие свойства. Раскладывая эти карточки, как пасьянс, он пытался найти закономерность. Ключевой идеей стало расположение элементов в порядке возрастания их атомных масс. 1 марта (17 февраля по старому стилю) 1869 года Менделеев завершил работу над первым вариантом своей таблицы, названной «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве».

В этой таблице Менделеев не просто расположил элементы, но и совершил несколько смелых шагов:

• Он оставил пустые места для ещё не открытых элементов.
• Он исправил атомные массы некоторых элементов (например, бериллия, урана), чтобы они соответствовали найденной закономерности.
• Он поменял местами некоторые элементы (например, теллур и йод), поставив химические свойства выше строгого следования атомным массам.

Формулировка закона и его триумф

В 1869 году Менделеев сформулировал свой Периодический закон: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

Самым убедительным доказательством справедливости закона стали предсказания Менделеева. Он детально описал свойства трёх ещё не открытых элементов, которые он условно назвал экаалюминий, экабор и экасилиций (от санскритского «эка» — один, т.е. «первый аналог»).

• В 1875 году французский учёный Поль Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий (Ga), свойства которого поразительно совпали со свойствами предсказанного Менделеевым экаалюминия.
• В 1879 году швед Ларс Нильсон открыл скандий (Sc), оказавшийся экабором.
• В 1886 году немец Клеменс Винклер открыл германий (Ge), полностью соответствующий описанию экасилиция.

Эти открытия стали триумфом Периодического закона и принесли Д. И. Менделееву всемирное признание.

Современная формулировка и значение закона

Несмотря на успех, первоначальная система имела некоторые проблемы. Например, не было места для открытых позже инертных (благородных) газов, а порядок некоторых пар элементов (аргон-калий, кобальт-никель, теллур-йод) нарушал принцип возрастания атомных масс.

Окончательное разъяснение пришло в начале XX века с развитием учения о строении атома. В 1913 году английский физик Генри Мозли экспериментально установил, что фундаментальной характеристикой элемента является не атомная масса, а заряд ядра его атома (порядковый номер).

Это привело к современной формулировке Периодического закона:

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.

Периодический закон стал величайшим обобщением в химии, фундаментом, на котором стоит вся современная химическая наука. Он позволил не только систематизировать уже известные факты, но и предсказывать новые элементы и их свойства, направлять научный поиск и развивать теорию строения вещества. Его значение выходит далеко за рамки химии, затрагивая физику, геологию, астрономию и многие другие области знаний.

Ответ:

История открытия Периодического закона — это путь от первых попыток систематизации элементов (триады Дёберейнера, закон октав Ньюлендса) к гениальному прорыву Д. И. Менделеева в 1869 году. Основываясь на зависимости свойств элементов от их атомных масс, Менделеев не только создал таблицу, но и предсказал существование и свойства неоткрытых элементов (галлия, скандия, германия), что стало триумфальным подтверждением его закона. Дальнейшее развитие науки, в частности открытие Генри Мозли, уточнило, что периодичность определяется не атомной массой, а зарядом ядра атома. Сегодня Периодический закон является фундаментальной основой химии, позволяющей понимать и предсказывать поведение химических элементов и их соединений.