Периодический закон Д.И.Менделеева

Московский новый юридический институт

Реферат

Дисциплина: «Концепция современного естествознания»

Тема: «Периодический закон Д.И.Менделеева»

Ф.И.О. студента: Павлов Д.Ю.

Учебная группа: август 2004 ВО

№ зачетной книжки: В2361А64в

Представительство: г. Архангельск

Работа сдана на проверку:

Архангельск, 2005

План

Введение

«…Изложенное содержит далеко не все то, что увидели до сих пор через телескоп периодического закона в безграничной области химических эволюций, и тем паче не все то, что можно еще увидеть…»

Известно, что человеку свойственно наблюдать окружающий его мир, происходящие в нем изменения и явления природы. Человек не только пассивно наблюдает, но и делает умозаключения, выводы, строит догадки, предположения о причинах и сущности всех этих изменений и явлений.

По мере развития цивилизации, наблюдательность и пытливость развивались, достигая у отдельных индивидуумов исключительной интенсивности и четкости.

Аристотель (IV в до н.э.) учил, что основными началами (принципами) природы являются четыре качества: тепло, сухость, холод, влажность. В учении Аристотеля имело место смешение материалистических взглядов с идеалистическими.

Прогресс химических знаний в многовековую эпоху алхимии был сравнительно незначителен. Основные открытия были прямо или косвенно связаны с поисками «философского камня».

Середину XVII в. на Западе можно считать уже началом научного периода в истории химии. Наиболее видным выразителем этого нового периода явился английский ученый Р.Бойль.

Научный период в развитии химии в России начинается с работ М.В.Ломоносова (1711 – 1765). М.В.Ломоносов согласен с Р.Бойлем, что элемент – это предел химической делимости. Но, если, по Бойлю, элемент – это простое вещество, то, по Ломоносову, элемент – это лишь определенный вид атомов.

На Западе ученым, возродившим в полной мере атомистические представления, явился английский ученый Дж.Дальтон (1803). Элемент, по Дж.Дальтону, - это определенный вид атомов, характеризующийся присущим ему атомным весом. Он ввел свою символику элементов взамен той, которой пользовались алхимики.

Принятая в настоящее время символика химических элементов принадлежит выдающемуся шведскому химику XIX в. Я.Берцелиусу. Ее достоинство состоит в том, что она имеет одновременно качественный и количественный смысл: за каждым символом элемента скрывается не только его название, но и подразумеваемая атомная масса.

Д.И.Менделеев приступил к работе по созданию системы элементов в связи с педагогической работой и подготовкой им знаменитого учебника «Основы химии».

Попытки систематизации элементов до Д.И.Менделеева

Первую попытку классификации элементов сделал в конце XVIII в. французский ученый А.Лавуазье. Ему были известны 33 «простые субстанции». Все эти «субстанции» А.Лавуазье классифицировал на 4 класса:1) газы и «флюиды» (свет,теплота); 2) неметаллы; 3) металлы; 4) «земли» (вещества, оказавшиеся в дальнейшем оксидами различных элементов).[1]

Было известно 63 химических элемента. Далеко не все свойства этих элементов были достаточно изучены, даже атомные веса некоторых были определены неправильно или неточно.[2]

В 1829 г. немецкий химик И.Дёберейнер сгруппировал элементы  со сходными химическими свойствами по тройкам: литий, натрий, калий; хлор, бром, йод и т.д. Он назвал эти группы триадами. Позже совокупности таких элементов стали именовать естественными группами.

В 1849 г. классификацией элементов заинтересовался русский химик Г.И.Гесс. Он сгруппировал четыре группы элементов-неметаллов.

В 1862 г. одну из попыток классификации сделал французский ученый А.Бегье де Шанкуртуа. Систему элементов он представил в виде спиральной линии на поверхности цилиндра. На каждом витке по 16 элементов. Сходные элементы располагались друг под другом на образующей цилиндра.

В 1866 г. английский химик А.Ньюлендс предложил так называемый «Закон октав» (см. табл. 1). Он считал, что все в мире подчиняется общей гармонии. Свойства химических элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, должны повторяться через каждые семь элементов, так же как и в музыкальной гамме. [3]

Таблица 1

«Закон октав» Ньюлендса

В 1864 г. ближе других к истине оказались английский ученый В.Одлинг и немецкий – Л.Мейер. Он предложил таблицу, в которой все известные химические элементы были разбиты на 6 групп, согласно их валентности. Но ни она, ни все другие предшествующие классификации не содержали главного: они не отражали общей, фундаментальной закономерности измерения свойств элементов.[4]

Общее число попыток классификации элементов до Д.И.Менделеева достигает пятидесяти. В них принимали участие ученые разных стран. И все же им не удалось довести свои попытки до завершения. Причина неудач заключалась в метафизичности мышления этих ученых, в отсутствии у них подсознательного диалектико-материалестического миропонимания.

Все они искали сходство только между явно сходными элементами, не допуская мысли о том, что некоторым сходством могут обладать и такие на вид несходные элементы, как например, натрий Na и хлор Cl, то есть не допуская мысли о том, что все элементы являются ступенями развития единой материи. Поэтому, создавая таблицы, графики, подмечая отдельные математические закономерности, они не могли создать единую системы элементов.[5]

История открытия периодического закона

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января 1834 г. в г.Тобольске. В семье он был последним, семнадцатым ребенком. Отец ученого Иван Павлович Менделеев (1783 – 1847 г.г.) был сыном сельского священника и работал директором местной гимназии. Он умер рано, и заботы семьи легли на плечи матери. Мать Мария Дмитриевна родилась в 1793 г.  в г.Тобольске в семье купца Д.В.Корнильева. Она была женщиной умной и энергичной.[6],[7]

14 июля 1849 г. закончил гимназию с двумя тройками: по закону божьему и по русской словесности. Но в 1855 г. Д.И.Менделеев блестяще окончил институт с золотой медалью. Позже получил документ о назначении его старшим учителем. Приват-доцентом Петербургского университета Менделеев был утвержден 9 января 1857 г. В 1959 г. защищает диссертацию на степень магистра на тему «Об удельных объемах» и направляется на 2 года в Германию для совершенствования знаний. Первым  блестящим результатом трудов в 1861 г. стала «Органическая химия». Она получила на конкурсе Первую Демидовскую премию. В 1863 г. получает должность профессора химии в Технологическом институте. В 1890 г. Д.И.Менделеев покидает университет и переходит на работу в Главную палату мер и весов, где в должности хранителя палаты остается до конца своих дней.

Скончался Д.И.Менделеев 2 февраля 1907 г. от крупозного воспаления легких. [8]

17 февраля 1869 г. собираясь в дорогу Д.И.Менделеев на обороте письма сделал первый набросок таблицы химических элементов (см.рис.1).

Рис.1 «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»

В этой таблице он расположил элементы в порядке возрастания их атомных весов и проследил периодическую повторяемость их свойств. Он написал на отдельных карточках все известные тогда элементы с их важнейшими химическими и физическими свойствами. Располагая эти карточки в различном порядке, сообразуясь с атомными весами элементов, с их свойствами и со свойствами их соединений, Менделеев составил первый вариант системы химических элементов. Он его назвал его «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве».[9]

На протяжении последующих двух лет автор совершенствовал эту таблицу, ввёл представления о группах, рядах и периодах элементов; сделал попытку оценить ёмкость малых и больших периодов, содержащих, по его мнению, соответственно по 7 и 17 элементов. В 1870 он назвал свою систему естественной, а в 1871 — периодической.

В 1871 г. Д.И.Менделеев сформулировал открытый им закон: «Свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».[10]

Уже тогда структура периодической системы элементов приобрела во многом современные очертания (см.рис. 2).[11]

Рис. 2 Периодическая система элементов Д.И.Менделеева

Менделеев видел три обстоятельства, которые способствовали открытию периодического закона:

      Во-первых, были более или менее точно определены величины атомных весов большинства известных химических элементов;

      Во-вторых, появилось четкое понятие о группах сходных по химическим свойствам элементов (естественных группах);

      В-третьих, к 1869 г. была изучена химия многих редких элементов.[12]

Периодическая система элементов не сразу завоевала признание как фундаментальное научное обобщение. Положение существенно изменилось лишь после открытия Ga, Sc, Ge и установления двухвалентности Be (он долгое время считался трёхвалентным). Тем не менее П. с. э. во многом представляла эмпирическое обобщение фактов, поскольку был неясен физический смысл периодического закона и отсутствовало объяснение причин периодического изменения свойств элементов в зависимости от возрастания атомных весов. Поэтому вплоть до физического обоснования периодического закона и разработки теории многие факты не удавалось объяснить. Так, неожиданным явилось открытие в конце IXX в. инертных газов, которые, казалось, не находили места в П. с. э.; эта трудность была устранена благодаря включению в П. с. э. самостоятельной нулевой группы (впоследствии VIIIa-подгруппы).