Perumusan hukum Mendeleev adalah lama dan baru. Hukum periodik D. I. Mendeleev dan sistem periodik unsur kimia. Kontribusi yang tak ternilai bagi perkembangan kimia

Hukum periodik D.I. Mendeleev dan Tabel Periodik Unsur Kimia sangat penting dalam perkembangan ilmu kimia. Mari kita terjun ke tahun 1871, ketika profesor kimia D.I. Mendeleev, melalui banyak trial and error, sampai pada kesimpulan bahwa "... sifat-sifat unsur-unsur, dan karena itu sifat-sifat benda sederhana dan kompleks yang mereka bentuk, berada dalam ketergantungan periodik pada berat atomnya." Periodisitas perubahan sifat-sifat unsur timbul akibat pengulangan periodik konfigurasi elektron lapisan elektron terluar dengan kenaikan muatan inti.

Formulasi modern dari hukum periodik adalah:

"sifat-sifat unsur kimia (yaitu, sifat dan bentuk senyawa yang dibentuknya) bergantung secara berkala pada muatan inti atom unsur kimia."

Saat mengajar kimia, Mendeleev memahami bahwa mengingat sifat individu dari setiap elemen menyebabkan kesulitan bagi siswa. Dia mulai mencari cara untuk membuat metode sistem agar lebih mudah mengingat sifat-sifat elemen. Akibatnya, ada meja alami, kemudian dikenal sebagai berkala.

Tabel modern kita sangat mirip dengan tabel Mendeleev. Mari kita pertimbangkan lebih detail.

Tabel Mendeleev

Tabel periodik Mendeleev terdiri dari 8 golongan dan 7 periode.

Kolom vertikal tabel disebut grup . Unsur-unsur dalam setiap golongan memiliki sifat kimia dan fisik yang mirip. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa unsur-unsur dari satu golongan memiliki konfigurasi elektron yang mirip pada lapisan terluar, jumlah elektron yang sama dengan nomor golongan. Rombongan kemudian dibagi menjadi subkelompok utama dan sekunder.

DI DALAM Subkelompok utama termasuk unsur-unsur yang elektron valensinya terletak di sublevel ns- dan np terluar. DI DALAM Subgrup samping termasuk elemen yang elektron valensinya terletak di sublevel ns terluar dan sublevel dalam (n - 1) sublevel d (atau (n - 2) sublevel f).

Semua elemen di tabel periodik , tergantung pada sublevel mana (s-, p-, d- atau f-) yang merupakan elektron valensi diklasifikasikan menjadi: s-elemen (elemen dari subkelompok utama kelompok I dan II), elemen-p (elemen dari subkelompok utama III - Golongan VII), unsur-d (unsur-unsur dari subkelompok samping), unsur-f (lantanida, aktinida).

Valensi tertinggi suatu unsur (dengan pengecualian O, F, unsur-unsur dari subkelompok tembaga dan golongan kedelapan) sama dengan jumlah golongan tempatnya berada.

Untuk unsur-unsur dari subkelompok utama dan sekunder, rumus oksida yang lebih tinggi (dan hidratnya) adalah sama. Dalam subkelompok utama, komposisi senyawa hidrogen sama untuk unsur-unsur dalam golongan ini. Hidrida padat membentuk unsur-unsur dari subkelompok utama golongan I-III, dan golongan IV-VII membentuk senyawa gas hidrogen. Senyawa hidrogen jenis EN 4 adalah senyawa yang lebih netral, EN 3 adalah basa, H 2 E dan NE adalah asam.

Baris horizontal tabel disebut periode. Unsur-unsur dalam periode berbeda satu sama lain, tetapi mereka memiliki kesamaan bahwa elektron terakhir berada pada tingkat energi yang sama ( bilangan kuantum utamaN- sama ).

Periode pertama berbeda dari yang lain karena hanya ada 2 unsur di sana: hidrogen H dan helium He.

Ada 8 unsur (Li – Ne) pada periode kedua. Litium Li - logam alkali memulai periode, dan menutup neon gas mulianya Ne.

Pada periode ketiga, begitu juga pada periode kedua, terdapat 8 unsur (Na - Ar). Natrium logam alkali Na memulai periode, dan gas mulia argon Ar menutupnya.

Pada periode keempat terdapat 18 unsur (K - Kr) - Mendeleev menetapkannya sebagai periode besar pertama. Itu juga dimulai dengan logam alkali Kalium dan diakhiri dengan gas lembam krypton Kr. Komposisi periode besar termasuk elemen transisi (Sc - Zn) - D- elemen.

Pada periode kelima, sama dengan periode keempat, terdapat 18 unsur (Rb - Xe) dan strukturnya mirip dengan periode keempat. Itu juga dimulai dengan logam alkali rubidium Rb, dan diakhiri dengan gas inert xenon Xe. Komposisi periode besar termasuk elemen transisi (Y - Cd) - D- elemen.

Periode keenam terdiri dari 32 unsur (Cs - Rn). Kecuali 10 D-elemen (La, Hf - Hg) itu berisi deretan 14 F-elemen (lantanida) - Ce - Lu

Periode ketujuh belum berakhir. Dimulai dengan Fransium Fr, dapat diasumsikan mengandung, seperti periode keenam, 32 unsur yang telah ditemukan (hingga unsur dengan Z = 118).

Tabel periodik interaktif

Jika Anda melihat Tabel periodik Mendeleev dan gambar garis imajiner mulai dari boron dan berakhir di antara polonium dan astatin, kemudian semua logam akan berada di sebelah kiri garis, dan nonlogam di sebelah kanan. Unsur-unsur yang berbatasan langsung dengan garis ini akan memiliki sifat logam dan nonlogam. Mereka disebut metaloid atau semimetal. Ini adalah boron, silikon, germanium, arsenik, antimon, telurium, dan polonium.

Hukum Periodik

Mendeleev memberikan rumusan Hukum Periodik berikut: "sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, dan oleh karena itu sifat benda sederhana dan kompleks yang dibentuk olehnya, berdiri dalam ketergantungan periodik pada berat atom mereka."
Ada empat pola periodik utama:

Aturan oktet menyatakan bahwa semua unsur cenderung mendapatkan atau kehilangan satu elektron untuk memiliki konfigurasi delapan elektron dari gas mulia terdekat. Karena Karena orbital s dan p terluar dari gas mulia terisi penuh, mereka adalah unsur yang paling stabil.
Energi ionisasi adalah jumlah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom. Menurut aturan oktet, bergerak dari kiri ke kanan melintasi tabel periodik membutuhkan lebih banyak energi untuk melepaskan elektron. Oleh karena itu, unsur-unsur di sisi kiri tabel cenderung kehilangan satu elektron, dan unsur-unsur di sisi kanan - untuk mendapatkannya. Gas inert memiliki energi ionisasi tertinggi. Energi ionisasi berkurang saat Anda bergerak ke bawah golongan, karena elektron pada tingkat energi rendah memiliki kemampuan untuk menolak elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi. Fenomena ini disebut efek perisai. Karena efek ini, elektron terluar kurang terikat kuat pada nukleus. Bergerak sepanjang periode, energi ionisasi secara bertahap meningkat dari kiri ke kanan.

afinitas elektron adalah perubahan energi setelah diperolehnya elektron tambahan oleh atom suatu zat dalam wujud gas. Saat bergerak ke bawah golongan, afinitas elektron menjadi kurang negatif karena efek penyaringan.

Keelektronegatifan- ukuran seberapa kuat ia cenderung menarik elektron dari atom lain yang terikat padanya. Keelektronegatifan meningkat saat Anda bergerak tabel periodik kiri ke kanan dan bawah ke atas. Harus diingat bahwa gas mulia tidak memiliki keelektronegatifan. Jadi, unsur yang paling elektronegatif adalah fluor.

Berdasarkan konsep-konsep ini, mari kita pertimbangkan bagaimana sifat-sifat atom dan senyawanya berubah tabel periodik.

Jadi, dalam ketergantungan periodik terdapat sifat-sifat atom yang dikaitkan dengan konfigurasi elektroniknya: jari-jari atom, energi ionisasi, elektronegativitas.

Pertimbangkan perubahan sifat atom dan senyawanya tergantung pada posisinya tabel periodik unsur kimia.

Non-logam atom meningkat saat bergerak dalam tabel periodik kiri ke kanan dan bawah ke atas. Karena ini sifat dasar oksida menurun, dan sifat asam meningkat dalam urutan yang sama - dari kiri ke kanan dan dari bawah ke atas. Pada saat yang sama, sifat asam oksida semakin kuat, semakin besar tingkat oksidasi unsur pembentuknya

Dengan periode dari kiri ke kanan properti dasar hidroksida melemah, pada subkelompok utama dari atas ke bawah, kekuatan basis meningkat. Pada saat yang sama, jika suatu logam dapat membentuk beberapa hidroksida, maka dengan peningkatan derajat oksidasi logam tersebut, properti dasar hidroksida melemah.

Berdasarkan periode dari kiri ke kanan kekuatan asam yang mengandung oksigen meningkat. Saat bergerak dari atas ke bawah dalam kelompok yang sama, kekuatan asam yang mengandung oksigen berkurang. Dalam hal ini, kekuatan asam meningkat dengan peningkatan derajat oksidasi unsur pembentuk asam.

Berdasarkan periode dari kiri ke kanan kekuatan asam anoksik meningkat. Saat bergerak dari atas ke bawah dalam kelompok yang sama, kekuatan asam anoksik meningkat.

Pelajaran ini membahas hukum periodik dan sistem periodik unsur kimia D. I. Mendeleev dalam terang teori struktur atom. Konsep-konsep berikut dijelaskan: perumusan modern hukum periodik, arti fisik periode dan nomor golongan, alasan periodisitas perubahan karakteristik dan sifat atom unsur dan senyawanya pada contoh periode kecil dan besar , subgolongan utama, pengertian fisika hukum periodik, ciri umum unsur dan sifat senyawanya berdasarkan kedudukan unsur dalam sistem periodik.

Topik: Struktur atom. Hukum Periodik

Pelajaran: Hukum Periodik dan Tabel Periodik Unsur Kimia D.I. Mendeleev

Selama pembentukan ilmu kimia, para ilmuwan mencoba memasukkan ke dalam sistem informasi tentang beberapa lusin informasi yang diketahui saat itu. Masalah ini juga membuat D.I. Mendeleev. Dia sedang mencari pola dan hubungan yang akan mencakup semua elemen, dan bukan hanya sebagian saja. Mendeleev menganggap massa atomnya sebagai karakteristik paling penting dari suatu unsur. Setelah menganalisis semua informasi tentang unsur-unsur kimia yang diketahui pada saat itu dan menyusunnya dalam urutan menaik massa atomnya, pada tahun 1869 ia merumuskan hukum periodik.

Rumusan hukumnya: sifat-sifat unsur kimia, zat sederhana, serta komposisi dan sifat senyawa secara berkala bergantung pada nilai massa atom.

Pada saat hukum periodik dirumuskan, struktur atom dan keberadaan partikel elementer belum diketahui. Kemudian juga ditetapkan bahwa sifat-sifat suatu zat tidak bergantung pada massa atom, seperti yang diasumsikan Mendeleev. Meskipun, karena tidak memiliki informasi ini, D.I. Mendeleev tidak membuat satu kesalahan pun di mejanya.

Setelah penemuan Moseley, yang menetapkan secara eksperimental bahwa muatan inti atom bertepatan dengan nomor seri unsur kimia yang ditunjukkan oleh Mendeleev di tabelnya, perubahan dilakukan pada perumusan hukumnya.

Kata-kata hukum modern: sifat-sifat unsur kimia, zat sederhana, serta komposisi dan sifat senyawa berada dalam ketergantungan berkala pada nilai muatan inti atom.

Beras. 1. Ungkapan grafis dari hukum periodik adalah sistem periodik unsur kimia D. I. Mendeleev

Beras. 2. Pertimbangkan notasi yang diadopsi di dalamnya menggunakan contoh rubidium

Setiap sel yang sesuai dengan suatu unsur berisi: simbol kimia, nama, nomor seri yang sesuai dengan jumlah proton dalam atom, massa atom relatif. Jumlah elektron dalam atom sesuai dengan jumlah proton. Jumlah neutron dalam atom dapat ditemukan dengan perbedaan antara massa atom relatif dan jumlah proton, yaitu nomor seri.

N(N 0 ) = A r - Z

Bilangan relatif ordinal

nomor massa atom neutron

Misalnya untuk isotop klorin 35 Kl jumlah neutron adalah: 35-17= 18

Komponen sistem periodik adalah kelompok dan periode.

Sistem periodik terdiri dari delapan kelompok unsur. Setiap kelompok terdiri dari dua subkelompok: utama dan samping. Yang utama ditandai dengan surat A, dan yang samping - dengan surat B. Subgrup utama berisi lebih banyak elemen daripada subgrup sekunder. Subgrup utama berisi elemen s dan p, sedangkan subgrup sekunder berisi elemen d.

Kelompok- kolom sistem periodik, yang menggabungkan unsur-unsur kimia yang memiliki kesamaan kimia karena konfigurasi elektron yang serupa dari lapisan valensi. Ini adalah prinsip dasar pembangunan sistem periodik. Pertimbangkan ini bukan contoh elemen dari dua kelompok pertama.

Tab. 1

Tabel tersebut menunjukkan bahwa unsur-unsur golongan pertama dari subkelompok utama memiliki satu elektron valensi. Unsur-unsur golongan kedua dari subkelompok utama memiliki dua elektron valensi.

Beberapa sub-kelompok utama memiliki nama khusus mereka sendiri:

Tab. 2

Sebuah string, yang disebut periode, adalah urutan elemen, disusun dalam urutan kenaikan muatan nuklir, yang dimulai dengan logam alkali (atau hidrogen) dan diakhiri dengan gas mulia.

Nomor periode adalah jumlah tingkat elektronik dalam atom.

Ada dua opsi utama untuk merepresentasikan sistem periodik: periode panjang, di mana 18 grup dibedakan (Gbr. 3) dan periode pendek, di mana terdapat 8 grup, tetapi konsep subgrup utama dan sekunder diperkenalkan (Gbr. .1).

Pekerjaan rumah

1. No.3-5 (hlm. 22) Rudzitis G.E. Kimia. Dasar Kimia Umum. Kelas 11: buku teks untuk lembaga pendidikan: tingkat dasar / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - edisi ke-14. - M.: Pendidikan, 2012.

2. Bandingkan konfigurasi elektron atom karbon dan silikon. Tingkat valensi dan oksidasi apa yang dapat mereka tunjukkan dalam senyawa kimia? Berikan rumus senyawa dari unsur-unsur ini dengan hidrogen. Berikan rumus senyawanya dengan oksigen dalam keadaan oksidasi tertinggi.

3. Tuliskan rumus elektron kulit terluar dari unsur-unsur berikut: 14 Si, 15 P, 16 S, 17 Cl, 34 Se, 52 Te. Tiga unsur dari deret ini adalah analog kimia (menunjukkan sifat kimia yang mirip). Apa saja elemen-elemen ini?

Hukum periodik DIMendeleev, formulasi modernnya. Apa bedanya dengan yang diberikan oleh D.I. Mendeleev? Jelaskan apa alasan perubahan kata-kata dalam undang-undang tersebut? Apa arti fisik dari Hukum Periodik? Jelaskan penyebab terjadinya perubahan periodik pada sifat-sifat unsur kimia. Bagaimana Anda memahami fenomena periodisitas?

Hukum periodik dirumuskan oleh D. I. Mendeleev dalam bentuk berikut (1871): “sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, dan oleh karena itu sifat benda sederhana dan kompleks yang dibentuk olehnya, ada di ketergantungan periodik pada berat atom mereka.”

Saat ini, Hukum Periodik D. I. Mendeleev memiliki rumusan sebagai berikut: “sifat-sifat unsur kimia, serta bentuk dan sifat zat dan senyawa sederhana yang dibentuknya, bergantung secara berkala pada besarnya muatan inti atom mereka.”

Ciri Hukum Periodik di antara hukum fundamental lainnya adalah tidak memiliki ekspresi dalam bentuk persamaan matematika. Ungkapan grafis (tabel) dari hukum tersebut adalah Tabel Periodik Unsur yang dikembangkan oleh Mendeleev.

Hukum periodik bersifat universal untuk Alam Semesta: seperti yang dicatat secara kiasan oleh ahli kimia Rusia N. D. Zelinsky, hukum periodik adalah "penemuan interkoneksi semua atom di alam semesta".

Dalam keadaan saat ini, Tabel Periodik Unsur terdiri dari 10 baris horizontal (periode) dan 8 kolom vertikal (golongan). Tiga baris pertama membentuk tiga periode kecil. Periode berikutnya mencakup dua baris. Selain itu, mulai dari periode keenam, termasuk rangkaian tambahan lantanida (periode keenam) dan aktinida (periode ketujuh).

Selama periode tersebut, terjadi pelemahan sifat logam dan peningkatan sifat nonlogam. Unsur akhir periode adalah gas mulia. Setiap periode berikutnya dimulai dengan logam alkali, yaitu dengan bertambahnya massa atom unsur, perubahan sifat kimia bersifat periodik.

Dengan perkembangan fisika atom dan kimia kuantum, Hukum Periodik menerima pembenaran teoretis yang ketat. Berkat karya klasik J. Rydberg (1897), A. Van den Broek (1911), G. Moseley (1913), makna fisik dari bilangan ordinal (atom) suatu unsur terungkap. Belakangan, model mekanika kuantum dibuat untuk perubahan periodik dalam struktur elektronik atom unsur kimia seiring dengan meningkatnya muatan nukleusnya (N. Bohr, W. Pauli, E. Schrödinger, W. Heisenberg, dan lain-lain).

Sifat periodik unsur kimia

Pada prinsipnya, sifat-sifat suatu unsur kimia menggabungkan semua, tanpa kecuali, karakteristiknya dalam keadaan atom atau ion bebas, terhidrasi atau terlarut, dalam keadaan zat sederhana, serta bentuk dan sifat dari banyak senyawa yang terkandung di dalamnya. formulir. Tetapi biasanya sifat-sifat suatu unsur kimia berarti, pertama, sifat-sifat atom bebasnya dan, kedua, sifat-sifat zat sederhana. Sebagian besar sifat ini menunjukkan ketergantungan periodik yang jelas pada nomor atom unsur kimia. Di antara sifat-sifat tersebut, yang paling penting, yang sangat penting dalam menjelaskan atau memprediksi perilaku kimia unsur dan senyawa yang dibentuknya, adalah:

energi ionisasi atom;

Energi afinitas atom untuk elektron;

Keelektronegatifan;

Jari-jari atom (dan ion);

Energi atomisasi zat sederhana

keadaan oksidasi;

Potensi oksidasi zat sederhana.

Arti fisika dari hukum periodik adalah bahwa perubahan periodik pada sifat-sifat unsur sepenuhnya sesuai dengan pembaruan berkala pada tingkat energi yang lebih tinggi dari struktur elektronik atom yang serupa. Dengan perubahan regulernya, sifat fisik dan kimianya berubah secara alami.

Arti fisik dari hukum periodik menjadi jelas setelah terciptanya teori struktur atom.

Jadi, arti fisika dari hukum periodik adalah bahwa perubahan periodik pada sifat-sifat unsur sepenuhnya sesuai dengan pembaruan berkala pada tingkat energi yang lebih tinggi dari struktur elektronik atom yang serupa. Dengan perubahan regulernya, sifat fisik dan kimia unsur-unsur tersebut berubah secara alami.

Apa arti fisika dari hukum periodik.

Kesimpulan ini mengungkap makna fisik dari hukum periodik D. I. Mendeleev, yang tetap tidak jelas selama setengah abad setelah ditemukannya hukum ini.

Oleh karena itu, makna fisik dari hukum periodik D. I. Mendeleev terdiri dari periodisitas pengulangan konfigurasi elektronik yang serupa dengan peningkatan bilangan kuantum utama dan kombinasi elemen sesuai dengan kedekatan struktur elektroniknya.

Teori struktur atom telah menunjukkan bahwa makna fisik dari hukum periodik adalah bahwa dengan kenaikan berturut-turut muatan inti, struktur elektron valensi yang serupa dari atom berulang secara berkala.

Dari semua hal di atas, jelaslah bahwa teori struktur atom mengungkapkan makna fisika dari hukum periodik D. I. Mendeleev dan bahkan lebih jelas lagi mengungkapkan signifikansinya sebagai dasar pengembangan lebih lanjut kimia, fisika, dan bilangan. dari ilmu-ilmu lainnya.

Mengganti massa atom dengan muatan inti merupakan langkah pertama dalam mengungkap makna fisika hukum periodik.Selanjutnya, penting untuk menetapkan penyebab terjadinya periodisitas, sifat fungsi periodik ketergantungan sifat pada muatan inti, untuk menjelaskan besarnya periode, jumlah unsur tanah jarang, dll.

Untuk elemen analog, jumlah elektron yang sama diamati pada kulit dengan nama yang sama pada nilai yang berbeda dari bilangan kuantum utama. Oleh karena itu, makna fisik dari Hukum Periodik terletak pada perubahan periodik pada sifat-sifat unsur sebagai akibat dari pembaruan berkala kulit elektron atom yang serupa dengan peningkatan berturut-turut dalam nilai bilangan kuantum utama.

Untuk elemen - analog, jumlah elektron yang sama diamati dalam orbital yang sama pada nilai yang berbeda dari bilangan kuantum utama. Oleh karena itu, makna fisik dari Hukum Periodik terletak pada perubahan periodik pada sifat-sifat unsur sebagai akibat dari pembaruan berkala kulit elektron atom yang serupa dengan peningkatan berturut-turut dalam nilai bilangan kuantum utama.

Jadi, dengan kenaikan muatan inti atom secara berturut-turut, konfigurasi kulit elektron berulang secara berkala dan, akibatnya, sifat kimia unsur-unsur tersebut berulang secara berkala. Ini adalah arti fisik dari hukum periodik.

Hukum periodik D. I. Mendeleev adalah dasar kimia modern. Studi tentang struktur atom mengungkap makna fisika dari hukum periodik dan menjelaskan pola perubahan sifat-sifat unsur dalam periode dan golongan dalam sistem periodik. Pengetahuan tentang struktur atom diperlukan untuk memahami alasan pembentukan ikatan kimia. Sifat ikatan kimia dalam molekul menentukan sifat zat. Oleh karena itu, bagian ini adalah salah satu bagian terpenting dari kimia umum.

ekosistem periodik ilmu alam

Pilihan pertama Tabel periodik unsur diterbitkan oleh Dmitri Ivanovich Mendeleev pada tahun 1869 dan disebut "The Experience of a System of Elements".

DI. Mendeleev menyusun 63 unsur yang dikenal pada waktu itu dalam urutan menaik massa atomnya dan memperoleh rangkaian alami unsur kimia, di mana ia menemukan pengulangan sifat kimia secara berkala. Rangkaian unsur kimia ini sekarang dikenal sebagai Hukum Periodik (formulasi D.I. Mendeleev):

Sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, bergantung secara berkala pada besarnya massa atom unsur.

Isi undang-undang saat ini berbunyi sebagai berikut:

Sifat-sifat unsur kimia, zat sederhana, serta komposisi dan sifat senyawa berada dalam ketergantungan berkala pada nilai muatan inti atom.

Gambar grafis hukum periodik adalah tabel periodik.

Sel dari setiap elemen menunjukkan karakteristiknya yang paling penting.

Tabel periodik mengandung kelompok dan periode.

Kelompok- kolom sistem periodik, di mana terdapat unsur-unsur kimia yang memiliki kemiripan kimia karena konfigurasi elektron yang identik dari lapisan valensi.

Sistem periodik D.I. Mendeleev berisi delapan kelompok elemen. Setiap kelompok terdiri dari dua subkelompok: utama (a) dan sekunder (b). Subkelompok utama berisi S- Dan P- elemen, di sisi - D- elemen.

Nama grup:

I-a logam Alkali.

II-a Logam alkali tanah.

V-a Pniktogen.

VI-a Kalkogen.

VII-a Halogen.

VIII-a Gas mulia (inert).

Periode adalah urutan elemen yang ditulis sebagai string, disusun dalam urutan kenaikan muatan inti mereka. Nomor periode sesuai dengan jumlah tingkat elektronik dalam atom.

Periode dimulai dengan logam alkali (atau hidrogen) dan diakhiri dengan gas mulia.

Tabel periodik modern unsur kimia Mendeleev.

2.3. Hukum periodik D.I. Mendeleev.

Hukum ditemukan dan dirumuskan oleh D.I. Mendeleev: "Sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, berada dalam ketergantungan berkala pada bobot atom unsur." Hukum dibuat atas dasar analisis mendalam tentang sifat-sifat unsur dan senyawanya. Pencapaian fisika yang luar biasa, terutama pengembangan teori struktur atom, memungkinkan untuk mengungkap esensi fisik dari hukum periodik: periodisitas dalam perubahan sifat-sifat unsur kimia disebabkan oleh perubahan periodik dalam sifat pengisian lapisan elektron terluar dengan elektron karena jumlah elektron, yang ditentukan oleh muatan inti, meningkat. Muatan sama dengan nomor urut unsur dalam sistem periodik. Formulasi modern dari hukum periodik: "Sifat-sifat unsur dan zat sederhana dan kompleks yang dibentuknya bergantung secara berkala pada muatan inti atom." Dibuat oleh D.I. Mendeleev pada tahun 1869-1871. sistem periodik adalah klasifikasi alami dari unsur-unsur, refleksi matematis dari hukum periodik.

Mendeleev bukan hanya orang pertama yang secara akurat merumuskan hukum ini dan menyajikan isinya dalam bentuk tabel, yang menjadi klasik, tetapi juga membuktikannya secara komprehensif, menunjukkan signifikansi ilmiahnya yang sangat besar sebagai prinsip klasifikasi panduan dan sebagai alat yang ampuh untuk penelitian ilmiah. riset.

Arti fisik dari hukum periodik. Ditemukan hanya setelah diketahui bahwa muatan inti atom meningkat dengan transisi dari satu unsur kimia ke unsur berikutnya (dalam sistem periodik) per unit muatan dasar. Secara numerik, muatan inti sama dengan nomor seri (nomor atom Z) dari elemen yang sesuai dalam sistem periodik, yaitu jumlah proton dalam inti, yang pada gilirannya sama dengan jumlah elektron dari inti. atom netral yang sesuai. Sifat kimia atom ditentukan oleh struktur kulit elektron terluarnya, yang secara berkala berubah dengan meningkatnya muatan nuklir, dan oleh karena itu, hukum periodik didasarkan pada gagasan mengubah muatan inti atom, dan bukan massa atom unsur. Ilustrasi visual dari hukum periodik adalah kurva perubahan periodik dalam beberapa kuantitas fisik (potensial ionisasi, jari-jari atom, volume atom) bergantung pada Z. Tidak ada ekspresi matematis umum untuk hukum periodik. Hukum periodik memiliki signifikansi ilmiah dan filosofis alam yang besar. Itu memungkinkan untuk mempertimbangkan semua elemen dalam interkoneksinya dan untuk memprediksi sifat-sifat elemen yang tidak diketahui. Berkat hukum periodik, banyak penelitian ilmiah (misalnya, di bidang mempelajari struktur materi - dalam kimia, fisika, geokimia, kosmokimia, astrofisika) menjadi terarah. Hukum periodik adalah manifestasi nyata dari tindakan hukum umum dialektika, khususnya hukum transisi kuantitas menjadi kualitas.

Tahap fisik perkembangan hukum periodik, pada gilirannya, dapat dibagi menjadi beberapa tahap:

1. Penetapan keterbagian atom berdasarkan penemuan elektron dan radioaktivitas (1896-1897);

2. Perkembangan model struktur atom (1911-1913);

3. Penemuan dan pengembangan sistem isotop (1913);

4. Penemuan hukum Moseley (1913), yang memungkinkan untuk menentukan secara eksperimental muatan inti dan jumlah unsur dalam sistem periodik;

5. Perkembangan teori sistem periodik berdasarkan gagasan tentang struktur kulit elektron atom (1921-1925);

6. Penciptaan teori kuantum sistem periodik (1926-1932).

2.4. Prediksi keberadaan elemen yang tidak diketahui.

Hal terpenting dalam penemuan Hukum Periodik adalah prediksi keberadaan unsur-unsur kimia yang belum ditemukan. Di bawah aluminium Al, Mendeleev meninggalkan tempat untuk "ekaaluminum" analognya, di bawah boron B - untuk "ekabor", dan di bawah silikon Si - untuk "ekasilicon". Begitulah Mendeleev menyebut unsur-unsur kimia yang belum ditemukan. Dia bahkan memberi mereka simbol El, Eb dan Es.

Mengenai unsur "ecasilicon", Mendeleev menulis: "Tampak bagi saya bahwa yang paling menarik dari logam yang tidak diragukan lagi hilang adalah yang termasuk dalam kelompok analog karbon IV, yaitu seri III. Ini akan menjadi logam segera mengikuti silikon, dan karena itu mari kita sebut itu ekasilice." Memang, elemen yang belum ditemukan ini seharusnya menjadi semacam "kunci" yang menghubungkan dua nonlogam khas - karbon C dan silikon Si - dengan dua logam tipikal - timah Sn dan timbal Pb.

Kemudian ia meramalkan keberadaan delapan unsur lagi, termasuk "dwitellurium" - polonium (ditemukan tahun 1898), "ekaioda" - astatin (ditemukan tahun 1942-1943), "dvimangan" - teknetium (ditemukan tahun 1937) , "ekacesia" - Prancis (dibuka tahun 1939)

Pada tahun 1875, ahli kimia Prancis Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran menemukan mineral wurtzite - seng sulfida ZnS - "ekaaluminum" yang diprediksi oleh Mendeleev dan menamakannya galium Ga untuk menghormati tanah airnya (nama Latin untuk Prancis adalah "Galia") .

Mendeleev secara akurat memprediksi sifat-sifat ekaaluminum: massa atomnya, kerapatan logam, rumus oksida El 2 O 3 , klorida ElCl 3 , sulfat El 2 (SO 4) 3 . Setelah penemuan galium, rumus ini mulai ditulis sebagai Ga 2 O 3 , GaCl 3 dan Ga 2 (SO 4) 3 . Mendeleev meramalkan bahwa itu akan menjadi logam yang sangat mudah melebur, dan memang, titik leleh galium ternyata 29,8 ° C. Dalam hal daya lebur, galium berada di urutan kedua setelah merkuri Hg dan cesium Cs.

Kandungan rata-rata Gallium di kerak bumi relatif tinggi, 1,5-10-30% berat, yang setara dengan kandungan timbal dan molibdenum. Gallium adalah elemen jejak yang khas. Satu-satunya mineral Gallium, galdite CuGaS2, sangat langka. Gallium stabil di udara pada suhu biasa. Di atas 260°C dalam oksigen kering, oksidasi lambat teramati (film oksida melindungi logam). Dalam asam sulfat dan hidroklorik, gallium larut perlahan, dalam asam fluorida - dengan cepat, dalam asam nitrat dalam dingin, Gallium stabil. Gallium perlahan larut dalam larutan alkali panas. Klorin dan brom bereaksi dengan galium dalam dingin, yodium - saat dipanaskan. Gallium cair pada suhu di atas 300 ° C berinteraksi dengan semua logam struktural dan paduan Ciri khas galium adalah interval besar keadaan cair (2200 ° C) dan tekanan uap rendah pada suhu hingga 1100-1200 ° C. Geokimia Gallium terkait erat dengan geokimia aluminium, yang disebabkan oleh kesamaan sifat fisikokimia mereka. Bagian utama dari Gallium di litosfer tertutup dalam mineral aluminium. Kandungan galium dalam bauksit dan nepheline berkisar antara 0,002 hingga 0,01%. Peningkatan konsentrasi galium juga diamati pada sfalerit (0,01-0,02%), pada batubara (bersama dengan germanium), dan juga pada beberapa bijih besi. Gallium belum memiliki aplikasi industri yang luas. Kemungkinan skala produksi produk sampingan galium dalam produksi aluminium masih melebihi permintaan logam secara signifikan.

Aplikasi galium yang paling menjanjikan adalah dalam bentuk senyawa kimia seperti GaAs, GaP, GaSb, yang memiliki sifat semikonduktor. Mereka dapat digunakan dalam penyearah dan transistor suhu tinggi, sel surya, dan perangkat lain di mana efek fotolistrik pada lapisan pemblokiran dapat digunakan, serta pada penerima radiasi infra merah. Gallium dapat digunakan untuk membuat cermin optik yang sangat reflektif. Paduan aluminium dengan galium telah diusulkan sebagai pengganti merkuri sebagai katoda untuk lampu radiasi ultraviolet yang digunakan dalam pengobatan. Liquid Gallium dan paduannya diusulkan untuk digunakan untuk pembuatan termometer suhu tinggi (600-1300 ° C) dan manometer. Yang menarik adalah penggunaan Gallium dan paduannya sebagai pendingin cair dalam reaktor tenaga nuklir (ini terhalang oleh interaksi aktif Gallium pada suhu operasi dengan bahan struktural; paduan eutektik Ga-Zn-Sn memiliki efek korosif yang lebih rendah daripada murni. galium).

Pada tahun 1879, ahli kimia Swedia Lars Nilson menemukan skandium, yang diprediksi oleh Mendeleev sebagai ecabor Eb. Nilson menulis: "Tidak ada keraguan bahwa ecabor telah ditemukan dalam skandium... Dengan demikian, pertimbangan ahli kimia Rusia paling jelas dikonfirmasi, yang tidak hanya memungkinkan untuk memprediksi keberadaan skandium dan galium, tetapi juga untuk meramalkan properti terpenting mereka terlebih dahulu." Skandium dinamai menurut tanah air Nilson di Skandinavia, dan ia menemukannya di gadolinit mineral kompleks, yang memiliki komposisi Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2 . Kandungan rata-rata Skandium di kerak bumi (clarke) adalah 2,2-10-3% berat. Kandungan skandium pada batuan bervariasi: pada batuan ultrabasa 5-10-4, pada batuan dasar 2.4-10-3, pada batuan sedang 2.5-10-4, pada granit dan syenit 3.10-4; dalam batuan sedimen (1-1,3).10-4. Skandium terkonsentrasi di kerak bumi sebagai hasil dari proses magmatik, hidrotermal, dan supergen (permukaan). Dua mineral intrinsik Skandium diketahui - tortveitite dan sterrettite; mereka sangat langka. Skandium adalah logam lunak, dalam keadaan murni dapat dengan mudah diproses - ditempa, digulung, dicap. Cakupan penggunaan Skandium sangat terbatas. Skandium oksida digunakan untuk membuat ferit untuk elemen memori di komputer berkecepatan tinggi. Radioaktif 46Sc digunakan dalam analisis aktivasi neutron dan dalam kedokteran. Paduan skandium, yang memiliki kerapatan rendah dan titik leleh tinggi, menjanjikan sebagai bahan struktural dalam konstruksi roket dan pesawat terbang, dan sejumlah senyawa Skandium dapat digunakan dalam pembuatan fosfor, katoda oksida, dalam industri kaca dan keramik, dalam industri kimia (sebagai katalis), dan di bidang lain. Pada tahun 1886, profesor Akademi Pertambangan di Freiburg, ahli kimia Jerman Clemens Winkler, saat menganalisis argyrodite mineral langka dengan komposisi Ag 8 GeS 6, menemukan unsur lain yang diprediksi oleh Mendeleev. Winkler menamai unsur yang dia temukan germanium Ge untuk menghormati tanah airnya, tetapi untuk beberapa alasan hal ini menimbulkan keberatan tajam dari beberapa ahli kimia. Mereka mulai menuduh Winkler sebagai nasionalisme, mengapropriasi penemuan yang dibuat oleh Mendeleev, yang telah memberi nama elemen "ecasilicon" dan simbol Es. Dengan putus asa, Winkler meminta nasihat dari Dmitry Ivanovich sendiri. Dia menjelaskan bahwa penemu unsur barulah yang harus memberinya nama. Kandungan total germanium di kerak bumi adalah 7,10-4% massa, yaitu lebih dari, misalnya antimon, perak, bismut. Namun, mineral germanium sendiri sangat langka. Hampir semuanya adalah sulfosalts: germanite Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, argyrodite Ag8GeS6, confieldite Ag8(Sn, Ce) S6, dan lain-lain batuan dan mineral: dalam bijih sulfida non -logam besi, dalam bijih besi, dalam beberapa mineral oksida (kromit, magnetit, rutil, dll.), dalam granit, diabas dan basal. Selain itu, germanium hadir di hampir semua silikat, di beberapa endapan batu bara dan minyak. Germanium adalah salah satu bahan paling berharga dalam teknologi semikonduktor modern. Ini digunakan untuk membuat dioda, trioda, detektor kristal, dan penyearah daya. Germanium kristal tunggal juga digunakan dalam instrumen dosimetri dan instrumen yang mengukur kekuatan medan magnet konstan dan bolak-balik. Bidang aplikasi germanium yang penting adalah teknologi inframerah, khususnya produksi detektor radiasi inframerah yang beroperasi di wilayah 8-14 mikron. Banyak paduan yang mengandung germanium, gelas berbasis GeO2, dan senyawa germanium lainnya yang menjanjikan untuk penggunaan praktis.

Mendeleev tidak dapat memprediksi keberadaan kelompok gas mulia, dan pada awalnya mereka tidak menemukan tempat dalam sistem Periodik.

Penemuan argon Ar oleh ilmuwan Inggris W. Ramsay dan J. Rayleigh pada tahun 1894 langsung menimbulkan diskusi panas dan keraguan tentang Hukum Periodik dan Tabel Periodik Unsur. Mendeleev pada awalnya menganggap argon sebagai modifikasi alotropik nitrogen dan hanya pada tahun 1900, di bawah tekanan fakta yang tak terbantahkan, setuju dengan kehadiran dalam sistem periodik kelompok unsur kimia "nol", yang ditempati oleh gas mulia lain yang ditemukan setelah argon. . Sekarang grup ini dikenal dengan nomor VIIIA.

Pada tahun 1905, Mendeleev menulis: "Rupanya, masa depan tidak mengancam hukum periodik dengan kehancuran, tetapi hanya menjanjikan superstruktur dan pembangunan, meskipun sebagai orang Rusia mereka ingin menghapus saya, terutama orang Jerman."

Penemuan Hukum Periodik mempercepat perkembangan ilmu kimia dan penemuan unsur kimia baru.

Ujian Lyceum, di mana Derzhavin tua memberkati Pushkin muda. Peran meteran kebetulan dimainkan oleh Akademisi Yu.F. Fritsshe, seorang spesialis terkenal di bidang kimia organik. Tesis PhD D.I Mendeleev lulus dari Institut Pedagogi Utama pada tahun 1855. Tesis PhD "Isomorfisme sehubungan dengan hubungan lain dari bentuk kristal dengan komposisi" menjadi ...

Sebagian besar tentang masalah kapilaritas dan tegangan permukaan cairan, dan dia menghabiskan waktu luangnya di lingkaran ilmuwan muda Rusia: S.P. Botkin, I.M. Sechenov, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodina dan lainnya Pada tahun 1861, Mendeleev kembali ke St.