Периодическая система Д.И. Менделеева и ее роль в развитии химического знания

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И СОЦИАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА И ЕЕ РОЛЬ В РАЗВИТИИ ХИМИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила

студентка 2-ого курса группы 1012-з

специальности “Менеджмент”                              _______________ Панасик Е. П.

 

 

Проверил преподаватель                                        _______________  Барсук И. А.

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................3

ПРЕДЫСТОРИЯ ТАБЛИЦЫ МЕНДЕЛЕЕВА………………………...4

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ТАБЛИЦЫ  МЕНДЕЛЕЕВА……………….5

РОЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ  В НАУКЕ..............................6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.....................................................................................................7

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.....................................8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Периодический закон и Периодическая  система химических элементов Д. И. Менделеева – основа современной химии. Они относятся к таким научным закономерностям, которые отражают явления, реально существующие в природе, и поэтому никогда не потеряют своего значения.

Их открытие было подготовлено всем ходом истории развития химии, однако потребовалась гениальность Д. И. Менделеева, его дар научного предвидения, чтобы эти закономерности были сформулированы и графически представлены в виде таблицы [1].

Периодическая система  элементов Д.И. Менделеева – естественная система химических элементов, созданная Д.И. Менделеевым на основе открытого им периодического закона в 1869 г. Менделеев впервые сформулировал сущность периодического закона. А в 1871 г. предложил более развернутую его формулировку:

Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образованных, стоят в периодической зависимости.

Периодический закон  не имеет равных в истории науки. Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в одно целое все химические элементы.

Менделеев указал путь направленного  поиска в химии будущего. Многие ученые основывались на Периодическом  законе, предсказывая и описывая неизвестные химические элементы и их свойства.

Закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие знаний о строении атома, о природе веществ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРЕДЫСТОРИЯ ТАБЛИЦЫ МЕНДЕЛЕЕВА

 

Вопросы о том, из каких элементов состоит мир, конечно или бесконечно их число, задавали еще в глубокой древности. Так, древнегреческий философ Фалес Милетский полагал, что первоисточником всей материи является вода (вода произвела все живые вещи, из воды выходит все). Анаксимен первоначалом всех веществ считал воздух. От уплотнения воздуха происходят облака, из них идет вода, а из воды все остальное. От разряжении воздуха возникает огонь. Философ Гераклит Эфесский, основатель античной диалектики, первопричину всех вещей видел в огне. Философ Ксенофан первоматерией считал землю — из нее все возникает, в нее все возвращается.

Учение Эмпедокла о четырех первоэлементах (вода, земля, огонь и воздух) в значительной мере было переработано Аристотелем. Аристотель считал первоэлементами основные качества (принципы) материи: тепло, холод, сухость, влажность. Все элементы — сочетания основных принципов.

К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. В 1829 году Дёберейнер опубликовал найденный им «закон триад»: атомный вес многих элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий; хлор, бром и йод и др.) 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 [2]. Обе указанные модели не привлекли внимания научной общественности.

В 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, модель которого («закон октав») внешне немного напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти в таблице мистическую музыкальную гармонию. В этом же десятилетии появились ещё несколько попыток систематизации химических элементов; ближе всего к окончательному варианту подошёл Юлиус Лотар Мейер (1864). Д. И. Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 году в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов» (в журнале Русского химического общества); ещё ранее (февраль 1869 г.) научное извещение об открытии было им разослано ведущим химикам мира.

Величайшим вкладом, изменившим весь ход науки, была идея гениального русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева, поставившего перед собой цель разобраться во всем многообразии химических элементов и свести их в единую систему.

 

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ТАБЛИЦЫ МЕНДЕЛЕЕВА

 

Долгое  время поиск новых химических элементов носил сугубо стихийно-эмпирический характер, поскольку никаких теоретических представлений о взаимосвязях химических элементов не представляло.

Так, первооткрыватели спектрального  анализа Кирхгоф Бунзен уже в 1862 г. Заявили об открытии ими нового щелочного металла, который был назван цезием, а в 1861 г. Бунзен открыл рубидий. В 1862 г. В. Круксом был открыт таллий, в этом же году открыли индий. И тем не менее вплоть до 1870-х гг. новые элементы открывались случайно; никаких теоретических установок в этой области не существовало. В общей сложности в первой половине и середине XIX в. было открыто свыше 40 химических элементов. К концу 1860-х гг. их стало известно около 60. Назрела потребность в классификации всего массива химических элементов.

С начала 1860-х гг. в сознании химиков  росло убеждение в существовании некоторой общей закономерности. Которая бы охватывала все элементы. Решить проблему удалось нашему великому соотечественнику Д. И. Менделееву в 1869 г. Он показал, что физические и химические “свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса”. Расположив элементы в порядке возрастания их атомного веса, он сгруппировал элементы по одинаковым свойствам и таким образом представил первую Периодическую систему химических элементов. Становилось ясно, что место элемента в Периодической системе выражает собой как свойства элемента (в том числе и его атомный вес), так и совокупность связей и отношений данного элемента с ближайшими соседями по периодической системе, а через них - со всеми элементами вообще. 

Д. И. Менделеев, занимаясь вопросом систематизации химических элементов, разделил понятия вещества и элемента. Химический элемент – составная часть вещества, построенная из атомов с одинаковой атомной массой и обладающая одинаковыми химическими свойствами [3]. Вещество состоит из атомов одного и того же химического элемента. Менделеев сделал вывод, что атомная масса – характеристика элемента, а не вещества. Он установил связь между возрастанием атомной массы и изменением свойств элементов. Периодический закон Менделеева формулируется следующим образом: свойства элементов и образуемых ими простых и сложных тел находятся в периодической зависимости от их атомной массы. Этот закон показывает связь между всеми химическими элементами.

Основываясь на Периодическом законе, Менделеев создал таблицу химических элементов. Горизонтально расположенные периоды включают элементы, расположенные в порядке возрастания их атомных масс. Вертикальные группы объединяют элементы по сходству физических и химических свойств.

Еще до открытия некоторых химических элементов ученый расположил в таблице неизвестные элементы и предсказал их химические и физические свойства.

 

РОЛЬ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ  СИСТЕМЫ В НАУКЕ

 

Открытие Менделеева определило химический элемент как вид атомов, характеризующийся  не только определенной атомной массой, но и определенным местом в Периодической системе. Ученый не мог объяснить причины действия Периодического закона, почему по горизонтали три малых периода, содержащих по 2 и 8 элементов, и четыре больших по 18 и 32 элемента; не объяснял, почему по вертикали 8 групп. Несмотря на это, он был уверен, что Периодическому закону не грозит забвение, а только развитие. Открытие электронно-ядерной структуры атома окончательно подтвердило справедливость Периодического закона.

Периодическая система Д. И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения [5]. Благодаря ей сложилось современное понятие о химическом элементе, были уточнены представления о простых веществах и соединениях.

Прогнозирующая роль периодической  системы, показанная ещё самим Менделеевым, в XX веке проявилась в оценке химических свойств трансурановых элементов.

Разработанная в XIX в. в рамках науки  химии, периодическая таблица явилась готовой систематизацией типов атомов для новых разделов физики, получивших развитие в начале XX в. — физики атома и физики ядра. В ходе исследований атома методами физики было установлено, что порядковый номер элемента в таблице Менделеева (атомный номер) является мерой электрического заряда атомного ядра этого элемента, номер горизонтального ряда (периода) в таблице определяет число электронных оболочек атома, а номер вертикального ряда — квантовую структуру верхней оболочки, чему элементы этого ряда и обязаны сходством химических свойств.

Появление периодической системы  открыло новую, подлинно научную эру в истории химии и ряде смежных наук — взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

До 1930-х гг. в Периодической системе  насчитывалось 88 элементов. С учетом еще не открытых элементов в таблице было 92 места. На сегодняшний день в таблице 112 элементов.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Из сказанного следует, что простейшие вещества являются основой всей живой  и неживой материи, а следовательно, и всей Вселенной.

Все известные на сегодня химические элементы в систематизированном  виде в соответствии с периодическим  законом, открытым Д. И. Менделеевым, расположены  в Периодической системе элементов  Менделеева – таблице, демонстрируемой в любом учебнике химии, физики, в справочниках, на обложках школьных тетрадей.

Открытие Менделеева означало поворот  в химии от голого эмпиризма к  глубокому теоретическому исследованию внутренних закономерностей строения вещества. Основываясь на периодическом законе, Менделеев в 1870 – 1871 гг. не только уточнил и исправил атомные веса ряда элементов, но и предсказал существование новых элементов, причем заранее вычислил и описал их важнейшие физические и химические свойства. Уже через несколько лет эти предвидения блестяще повторились. В 1875 г. Был открыт предсказанный Менделеевым галлий, в 1879 г. – скандий, в 1886 г. – германий [4].

Периодический закон – фундаментальный  ориентир всех физических и химических исследований в области изучения вещества, его строения и эволюции. Более того, значение периодического закона выходит далеко за пределы химии. Он выступает естественно-научной формой обоснования важных философских принципов материального единства мира и эволюции материи.

В естествознании все более укреплялось  убеждение в том, что химические элементы – это не только составные элементы земного вещества, но и подлинные “кирпичи мироздания”, результаты эволюции структурной организации вещества.

Свое дальнейшее развитие Периодическая  система химических элементов получила в первой четверти XX в. по мере становления квантовой механики.  

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Денисов, В. В. Химия: учеб. пособие / под ред. проф. В. В. Денисова – Минск, 2003.
2. Кузнецов, В. И. Общая химия. Тенденции развития / В. И. Кузнецов – Минск,1989.
3. Макареня, А. А. Периодический закон Д. И. Менделеева / А. А. Макареня – Москва: изд. Просвещение, 1969.
4. Найдыш, В. М. Концепции современного естествознания / В. М. Найдыш – Минск, 2003.
5. Чугаев, Л. Менделеев Дмитрий Иванович / Л. Чугаев – Москва: изд. Просвещение, 1998.