การกำหนดกฎของเมนเดเลเยฟนั้นทั้งเก่าและใหม่ กฎธาตุของ D.I. Mendeleev และระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมี ผลงานอันทรงคุณค่าในการพัฒนาวิชาเคมี

กฎหมายเป็นระยะ D.I. Mendeleev และตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีมีความสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนาวิชาเคมี ย้อนกลับไปในปี 1871 เมื่อศาสตราจารย์วิชาเคมี D.I. Mendeleev ผ่านการทดลองและข้อผิดพลาดมากมายได้ข้อสรุปว่า “... คุณสมบัติของธาตุต่างๆ และด้วยเหตุนี้คุณสมบัติของวัตถุที่เรียบง่ายและซับซ้อนที่พวกมันก่อตัวขึ้น จึงขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของพวกมันเป็นระยะๆ”ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเกิดขึ้นเนื่องจากการทำซ้ำเป็นระยะ ๆ ของการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกด้วยการเพิ่มขึ้นของประจุของนิวเคลียส

การกำหนดกฎหมายเป็นระยะสมัยใหม่นี่คือ:

“คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี (เช่น คุณสมบัติและรูปแบบของสารประกอบที่ก่อตัว) ขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะ ๆ”

ในขณะที่สอนวิชาเคมี Mendeleev เข้าใจว่าการจดจำคุณสมบัติส่วนบุคคลของแต่ละองค์ประกอบทำให้นักเรียนลำบาก เขาเริ่มมองหาวิธีสร้างวิธีการที่เป็นระบบเพื่อให้ง่ายต่อการจดจำคุณสมบัติขององค์ประกอบ ผลลัพธ์ก็คือ โต๊ะธรรมชาติต่อมาจึงได้ชื่อว่า เป็นระยะๆ.

ตารางสมัยใหม่ของเราคล้ายกับตารางธาตุมาก เรามาดูกันดีกว่า

ตารางคะแนน เมนเดเลเยฟ

ตารางธาตุของ Mendeleev ประกอบด้วย 8 กลุ่มและ 7 คาบ

เรียกว่าคอลัมน์แนวตั้งของตาราง กลุ่ม . ธาตุภายในแต่ละหมู่มีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพคล้ายคลึงกัน สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าองค์ประกอบของกลุ่มเดียวกันมีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันของชั้นนอกซึ่งจำนวนอิเล็กตรอนจะเท่ากับหมายเลขกลุ่ม ในกรณีนี้จะแบ่งกลุ่มออกเป็น กลุ่มย่อยหลักและรอง.

ใน กลุ่มย่อยหลักรวมถึงองค์ประกอบที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ที่ระดับย่อย ns- และ np ภายนอก ใน กลุ่มย่อยด้านข้างรวมถึงองค์ประกอบที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ที่ระดับย่อย ns ภายนอกและระดับย่อย d ภายใน (n - 1) (หรือ (n - 2) ระดับย่อย f)

องค์ประกอบทั้งหมดใน ตารางธาตุ ขึ้นอยู่กับว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนระดับย่อย (s-, p-, d- หรือ f-) ใดที่ถูกจำแนกออกเป็น: องค์ประกอบ s (องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ II), องค์ประกอบ p (องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก III - กลุ่ม VII), องค์ประกอบ d (องค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้าง), องค์ประกอบ f (แลนทาไนด์, แอกติไนด์)

ความจุสูงสุดของธาตุ (ยกเว้น O, F, องค์ประกอบของหมู่ย่อยทองแดงและหมู่ 8) จะเท่ากับจำนวนหมู่ที่พบธาตุนั้น

สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักและกลุ่มรอง สูตรของออกไซด์ที่สูงกว่า (และไฮเดรตของพวกมัน) จะเหมือนกัน ในกลุ่มย่อยหลัก องค์ประกอบของสารประกอบไฮโดรเจนจะเหมือนกันสำหรับธาตุในกลุ่มนี้ ของแข็งไฮไดรด์ก่อตัวเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I - III และกลุ่ม IV - VII ก่อตัวเป็นสารประกอบไฮโดรเจนที่เป็นก๊าซ สารประกอบไฮโดรเจนประเภท EN 4 เป็นสารประกอบที่เป็นกลางมากกว่า EN 3 เป็นเบส H 2 E และ NE เป็นกรด

แถวแนวนอนของตารางเรียกว่า ระยะเวลา. องค์ประกอบในช่วงเวลาต่างกัน แต่สิ่งที่เหมือนกันคืออิเล็กตรอนตัวสุดท้ายอยู่ในระดับพลังงานเท่ากัน ( เลขควอนตัมหลักn- เหมือน ).

คาบแรกแตกต่างจากช่วงอื่นตรงที่มีองค์ประกอบเพียง 2 ธาตุเท่านั้น ได้แก่ ไฮโดรเจน H และฮีเลียม He

ช่วงที่ 2 มี 8 ธาตุ (ลิ-เน่) ลิเธียม ลี ซึ่งเป็นโลหะอัลคาไลเริ่มต้นช่วงเวลา และนีออนก๊าซมีตระกูล Ne ปิดตัวลง

ช่วงที่ 3 ก็เหมือนกับช่วงที่ 2 มี 8 ธาตุ (นา-อา) ช่วงเวลาเริ่มต้นด้วยโซเดียม Na ของโลหะอัลคาไล และอาร์กอน Ar ของก๊าซมีตระกูลจะปิดลง

ช่วงที่สี่ประกอบด้วย 18 องค์ประกอบ (K - Kr) - Mendeleev กำหนดให้เป็นช่วงใหญ่ช่วงแรก นอกจากนี้ยังเริ่มต้นด้วยโพแทสเซียมโลหะอัลคาไลและสิ้นสุดด้วยก๊าซเฉื่อยคริปทอน Kr องค์ประกอบของช่วงเวลาขนาดใหญ่รวมถึงองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง (Sc - Zn) - ง-องค์ประกอบ

ในช่วงที่ห้าคล้ายกับช่วงที่สี่มี 18 องค์ประกอบ (Rb - Xe) และโครงสร้างคล้ายกับช่วงที่สี่ นอกจากนี้ยังเริ่มต้นด้วยรูบิเดียม Rb โลหะอัลคาไล และสิ้นสุดด้วยซีนอนก๊าซเฉื่อย Xe องค์ประกอบของช่วงเวลาขนาดใหญ่รวมถึงองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง (Y - Cd) - ง-องค์ประกอบ

ช่วงที่หกประกอบด้วย 32 องค์ประกอบ (Cs - Rn) ยกเว้น 10 ง-องค์ประกอบ (La, Hf - Hg) ประกอบด้วยแถวที่ 14 ฉ-องค์ประกอบ (แลนทาไนด์) - Ce - Lu

ยุคที่เจ็ดยังไม่สิ้นสุด เริ่มต้นด้วย Franc Fr สันนิษฐานได้ว่าจะมีองค์ประกอบ 32 รายการที่พบแล้วเช่นเดียวกับช่วงที่ 6 (จนถึงองค์ประกอบที่มี Z = 118)

ตารางธาตุแบบโต้ตอบ

หากมองดู ตารางธาตุและลากเส้นจินตนาการเริ่มต้นที่โบรอนและสิ้นสุดระหว่างพอโลเนียมและแอสทาทีน จากนั้นโลหะทั้งหมดจะอยู่ทางด้านซ้ายของเส้น และอโลหะทางด้านขวา องค์ประกอบที่อยู่ติดกับเส้นนี้จะมีคุณสมบัติเป็นทั้งโลหะและอโลหะ พวกมันเรียกว่าเมทัลลอยด์หรือเซมิโลหะ ได้แก่ โบรอน ซิลิคอน เจอร์เมเนียม สารหนู พลวง เทลลูเรียม และพอโลเนียม

กฎหมายเป็นระยะ

เมนเดเลเยฟให้สูตรกฎธาตุดังนี้: “คุณสมบัติของวัตถุเชิงเดี่ยว ตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบของธาตุ และด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติของวัตถุเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อนที่พวกมันก่อตัวขึ้น จึงขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของพวกมันเป็นระยะๆ ”
มีรูปแบบคาบหลักสี่รูปแบบ:

กฎออคเต็ตระบุว่าองค์ประกอบทั้งหมดมีแนวโน้มที่จะได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อให้มีโครงสร้างแปดอิเล็กตรอนของก๊าซมีตระกูลที่ใกล้ที่สุด เพราะ เนื่องจากก๊าซมีตระกูลมีวงโคจรรอบนอกและ p-orbitals เต็มไปหมด พวกมันจึงเป็นองค์ประกอบที่เสถียรที่สุด
พลังงานไอออไนเซชันคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอม ตามกฎออคเต็ต เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตารางธาตุจากซ้ายไปขวา จะต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการเอาอิเล็กตรอนออก ดังนั้น องค์ประกอบทางด้านซ้ายของตารางจึงมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอน และองค์ประกอบที่อยู่ทางด้านขวามีแนวโน้มที่จะได้รับหนึ่งตัว ก๊าซเฉื่อยมีพลังงานไอออไนเซชันสูงสุด พลังงานไอออไนเซชันจะลดลงเมื่อคุณเคลื่อนตัวลงไปตามกลุ่ม เพราะว่า อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำมีความสามารถในการขับไล่อิเล็กตรอนในระดับพลังงานที่สูงกว่า ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ผลการป้องกัน. ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนชั้นนอกจึงเกาะติดกับนิวเคลียสแน่นน้อยลง เมื่อเคลื่อนที่ไปตามคาบ พลังงานไอออไนเซชันจะเพิ่มขึ้นอย่างราบรื่นจากซ้ายไปขวา

ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน– การเปลี่ยนแปลงของพลังงานเมื่ออะตอมของสารในสถานะก๊าซได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มเติม เมื่อเคลื่อนที่ลงไปตามกลุ่ม ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนจะกลายเป็นลบน้อยลงเนื่องจากผลการคัดกรอง

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้- การวัดว่ามีแนวโน้มที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นที่เกี่ยวข้องกันมากเพียงใด อิเล็กโทรเนกาติวีตี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อย้ายเข้ามา ตารางธาตุจากซ้ายไปขวาและจากล่างขึ้นบน ต้องจำไว้ว่าก๊าซมีตระกูลไม่มีอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ ดังนั้นองค์ประกอบที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีมากที่สุดคือฟลูออรีน

จากแนวคิดเหล่านี้ ให้เราพิจารณาว่าคุณสมบัติของอะตอมและสารประกอบเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ตารางธาตุ.

ดังนั้นในการพึ่งพาอาศัยกันเป็นระยะจึงมีคุณสมบัติของอะตอมที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์: รัศมีอะตอม, พลังงานไอออไนเซชัน, อิเล็กโตรเนกาติวีตี้

ให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของอะตอมและสารประกอบขึ้นอยู่กับตำแหน่งของพวกมัน ตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี.

ความไม่เป็นโลหะของอะตอมเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ไปในตารางธาตุ จากซ้ายไปขวาและล่างขึ้นบน. ด้วยเหตุนี้ คุณสมบัติพื้นฐานของออกไซด์ลดลงและคุณสมบัติที่เป็นกรดจะเพิ่มขึ้นในลำดับเดียวกัน - เมื่อเลื่อนจากซ้ายไปขวาและจากล่างขึ้นบน ยิ่งไปกว่านั้น คุณสมบัติที่เป็นกรดของออกไซด์จะยิ่งแข็งแกร่งยิ่งขึ้น สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบที่ก่อตัวก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ตามลำดับจากซ้ายไปขวา คุณสมบัติพื้นฐาน ไฮดรอกไซด์อ่อนแอลง ในกลุ่มย่อยหลักจากบนลงล่างความแข็งแกร่งของฐานรากจะเพิ่มขึ้น ยิ่งกว่านั้นหากโลหะสามารถเกิดไฮดรอกไซด์ได้หลายชนิด เมื่อสถานะออกซิเดชันของโลหะเพิ่มขึ้น คุณสมบัติพื้นฐานไฮดรอกไซด์อ่อนตัวลง

ตามระยะเวลา จากซ้ายไปขวาความแรงของกรดที่มีออกซิเจนเพิ่มขึ้น เมื่อเคลื่อนจากบนลงล่างภายในกลุ่มเดียว ความแรงของกรดที่มีออกซิเจนจะลดลง ในกรณีนี้ความแข็งแรงของกรดจะเพิ่มขึ้นตามสถานะออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้นขององค์ประกอบที่ก่อให้เกิดกรด

ตามระยะเวลา จากซ้ายไปขวาความแรงของกรดปราศจากออกซิเจนเพิ่มขึ้น เมื่อเคลื่อนที่จากบนลงล่างภายในกลุ่มเดียว ความแรงของกรดไร้ออกซิเจนจะเพิ่มขึ้น

บทเรียนนี้จะตรวจสอบกฎธาตุและตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. Mendeleev ในแง่ของทฤษฎีโครงสร้างอะตอม มีการอธิบายแนวคิดต่อไปนี้: การกำหนดกฎสมัยใหม่ของกฎธาตุ, ความหมายทางกายภาพของคาบและหมายเลขกลุ่ม, สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในลักษณะและคุณสมบัติของอะตอมขององค์ประกอบและสารประกอบโดยใช้ตัวอย่างของคาบเล็กและคาบใหญ่ กลุ่มย่อยหลัก ความหมายทางกายภาพของกฎธาตุ ลักษณะทั่วไปของธาตุ และคุณสมบัติของสารประกอบโดยพิจารณาจากตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ

หัวข้อ: โครงสร้างของอะตอม. กฎหมายเป็นระยะ

บทเรียน: กฎเป็นระยะและระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมี D.I. เมนเดเลเยฟ

ในระหว่างการก่อตัวของวิทยาศาสตร์เคมี นักวิทยาศาสตร์พยายามจัดระบบข้อมูลเกี่ยวกับหลายสิบอย่างที่ทราบในเวลานั้น ปัญหานี้ทำให้ D.I. หลงใหลเช่นกัน เมนเดเลเยฟ. เขามองหารูปแบบและความสัมพันธ์ที่จะครอบคลุมองค์ประกอบทั้งหมด ไม่ใช่แค่บางส่วนเท่านั้น เมนเดเลเยฟถือว่าคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของธาตุคือมวลของอะตอม หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดที่ทราบในเวลานั้นเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมี และจัดเรียงตามลำดับมวลอะตอมที่เพิ่มขึ้น ในปี พ.ศ. 2412 เขาได้กำหนดกฎธาตุขึ้นมา

คำชี้แจงของกฎหมาย:คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี สารเชิงเดี่ยว ตลอดจนองค์ประกอบและคุณสมบัติของสารประกอบนั้นขึ้นอยู่กับค่ามวลอะตอมเป็นระยะ

ในขณะที่มีการกำหนดกฎคาบ โครงสร้างของอะตอมและการมีอยู่ของอนุภาคมูลฐานยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ต่อมามีการพิสูจน์ว่าคุณสมบัติของสารไม่ได้ขึ้นอยู่กับมวลอะตอมตามที่ Mendeleev สันนิษฐานไว้ แม้ว่าหากไม่มีข้อมูลนี้ D.I. Mendeleev ก็ไม่ได้ทำผิดพลาดแม้แต่ครั้งเดียวในตารางของเขา

หลังจากการค้นพบโมสลีย์ ผู้ซึ่งทดลองว่าประจุของนิวเคลียสของอะตอมเกิดขึ้นพร้อมกับหมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบทางเคมีที่ระบุโดย Mendeleev ในตารางของเขา มีการเปลี่ยนแปลงในการกำหนดกฎของเขา

ถ้อยคำของกฎหมายสมัยใหม่: คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี สารง่าย ๆ ตลอดจนองค์ประกอบและคุณสมบัติของสารประกอบนั้นขึ้นอยู่กับค่าของประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ

ข้าว. 1. การแสดงออกทางกราฟิกของกฎธาตุคือตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีโดย D. I. Mendeleev

ข้าว. 2. ให้เราพิจารณาสัญกรณ์ที่ใช้โดยใช้ตัวอย่างของรูบิเดียม

ในแต่ละเซลล์ที่สอดคล้องกับองค์ประกอบจะนำเสนอสิ่งต่อไปนี้: สัญลักษณ์ทางเคมี ชื่อ เลขลำดับที่สอดคล้องกับจำนวนโปรตอนในอะตอม มวลอะตอมสัมพัทธ์ จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมสอดคล้องกับจำนวนโปรตอน จำนวนนิวตรอนในอะตอมสามารถหาได้จากความแตกต่างระหว่างมวลอะตอมสัมพัทธ์กับจำนวนโปรตอน เช่น เลขอะตอม

เอ็น(n 0 ) = อาร์ - ซี

ปริมาณลำดับสัมพัทธ์

หมายเลของค์ประกอบมวลอะตอมของนิวตรอน

ตัวอย่างเช่นสำหรับไอโซโทปของคลอรีน 35 Clจำนวนนิวตรอนคือ: 35-17= 18

ส่วนประกอบของตารางธาตุได้แก่ กลุ่มและช่วงเวลา

ตารางธาตุประกอบด้วยธาตุแปดหมู่ แต่ละกลุ่มประกอบด้วยสองกลุ่มย่อย: หลักและรองสิ่งสำคัญจะถูกระบุด้วยตัวอักษร เอ, และด้านข้าง - พร้อมจดหมาย ข. กลุ่มย่อยหลักมีองค์ประกอบมากกว่ากลุ่มย่อยรอง กลุ่มย่อยหลักประกอบด้วยองค์ประกอบ s- และ p ส่วนกลุ่มย่อยรองประกอบด้วยองค์ประกอบ d

กลุ่ม- คอลัมน์ของตารางธาตุที่รวมองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกันทางเคมีเนื่องจากการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันของชั้นเวเลนซ์ นี่คือหลักการพื้นฐานของการสร้างตารางธาตุ ลองพิจารณานี่เป็นตัวอย่างขององค์ประกอบของสองกลุ่มแรก

โต๊ะ 1

ตารางแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของกลุ่มแรกของกลุ่มย่อยหลักมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนหนึ่งตัว องค์ประกอบของกลุ่มที่สองของกลุ่มย่อยหลักมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสองตัว

กลุ่มย่อยหลักบางกลุ่มมีชื่อพิเศษของตนเอง:

โต๊ะ 2

สตริงที่เรียกว่าคาบคือลำดับขององค์ประกอบที่จัดเรียงเพื่อเพิ่มประจุบนนิวเคลียสของพวกมัน โดยเริ่มจากโลหะอัลคาไล (หรือไฮโดรเจน) และลงท้ายด้วยก๊าซมีตระกูล

ตัวเลขระยะเวลาเท่ากัน จำนวนระดับอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอม

มีสองตัวเลือกหลักในการแสดงระบบคาบ: คาบยาวซึ่งมี 18 กลุ่มที่แตกต่างกัน (รูปที่ 3) และคาบสั้นซึ่งมี 8 กลุ่ม แต่มีการแนะนำแนวคิดของกลุ่มย่อยหลักและรอง (รูปที่ 3) . 1).

การบ้าน

1. ลำดับที่ 3-5 (หน้า 22) Rudzitis G.E. เคมี. ความรู้พื้นฐานทางเคมีทั่วไป ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11 หนังสือเรียนสำหรับสถานศึกษาทั่วไป ระดับพื้นฐาน / G.E. Rudzitis, F.G. เฟลด์แมน. - ฉบับที่ 14 - อ.: การศึกษา, 2555.

2. เปรียบเทียบการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคาร์บอนและซิลิคอน วาเลนซ์และสถานะออกซิเดชันสามารถแสดงได้ในสารประกอบเคมีแบบใด บอกสูตรสารประกอบของธาตุเหล่านี้ด้วยไฮโดรเจน ให้สูตรของสารประกอบมีออกซิเจนอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด

3. เขียนสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของเปลือกนอกขององค์ประกอบต่อไปนี้: 14 Si, 15 P, 16 S, 17 Cl, 34 Se, 52 Te องค์ประกอบสามประการจากซีรีส์นี้คืออะนาลอกทางเคมี (แสดงคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน) องค์ประกอบเหล่านี้คืออะไร?

กฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev ซึ่งเป็นสูตรที่ทันสมัย มันแตกต่างจากที่ D.I. Mendeleev ให้ไว้อย่างไร? อธิบายว่าอะไรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงถ้อยคำของกฎหมายนี้ ความหมายทางกายภาพของกฎธาตุคืออะไร? อธิบายสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะ คุณเข้าใจปรากฏการณ์ของช่วงเวลาได้อย่างไร?

กฎหมายเป็นระยะกำหนดโดย D.I. Mendeleev ในรูปแบบต่อไปนี้ (พ.ศ. 2414): “ คุณสมบัติของวัตถุที่เรียบง่ายตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบขององค์ประกอบดังนั้นคุณสมบัติของวัตถุที่เรียบง่ายและซับซ้อนที่พวกมันก่อตัวขึ้นจึงมีอยู่เป็นระยะ ขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของมัน”

ปัจจุบันกฎธาตุของ D. I. Mendeleev มีสูตรดังต่อไปนี้: “ คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารและสารประกอบอย่างง่ายที่พวกมันก่อตัวนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ ”

ลักษณะเฉพาะของกฎธาตุเหนือกฎพื้นฐานอื่นๆ คือ กฎนี้ไม่มีการแสดงออกในรูปแบบของสมการทางคณิตศาสตร์ การแสดงออกแบบกราฟิก (ตาราง) ของกฎหมายคือตารางธาตุที่พัฒนาโดย Mendeleev

กฎธาตุเป็นสากลสำหรับจักรวาล ดังที่นักเคมีชาวรัสเซียผู้โด่งดัง N.D. Zelinsky กล่าวโดยเปรียบเทียบ กฎธาตุคือ "การค้นพบการเชื่อมโยงซึ่งกันและกันของอะตอมทั้งหมดในจักรวาล"

ในสถานะปัจจุบัน ตารางธาตุประกอบด้วย 10 แถวแนวนอน (จุด) และ 8 คอลัมน์แนวตั้ง (กลุ่ม) สามแถวแรกประกอบเป็นสามจุดเล็กๆ ช่วงต่อๆ มาจะมีสองแถว นอกจากนี้ เริ่มตั้งแต่ช่วงที่หก ช่วงดังกล่าวจะรวมชุดแลนทาไนด์เพิ่มเติม (ช่วงที่หก) และแอกทิไนด์ (ช่วงที่เจ็ด)

ในช่วงเวลาดังกล่าวจะสังเกตเห็นคุณสมบัติโลหะที่อ่อนลงและคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะเพิ่มขึ้น องค์ประกอบสุดท้ายของยุคนี้คือก๊าซมีตระกูล แต่ละช่วงต่อมาจะเริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไล กล่าวคือ เมื่อมวลอะตอมขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีจะมีลักษณะเป็นคาบ

ด้วยการพัฒนาฟิสิกส์อะตอมและเคมีควอนตัม กฎธาตุจึงได้รับเหตุผลทางทฤษฎีที่เข้มงวด ต้องขอบคุณผลงานคลาสสิกของ J. Rydberg (1897), A. Van den Broek (1911), G. Moseley (1913) ซึ่งทำให้เปิดเผยความหมายทางกายภาพของเลขลำดับ (อะตอมมิก) ขององค์ประกอบได้ ต่อมา แบบจำลองเชิงกลควอนตัมถูกสร้างขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมี เมื่อประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น (N. Bohr, W. Pauli, E. Schrödinger, W. Heisenberg ฯลฯ)

คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบทางเคมี

โดยหลักการแล้ว คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีจะรวมคุณลักษณะทั้งหมดไว้ในสถานะของอะตอมหรือไอออนอิสระ ไฮเดรตหรือโซลเวต ในสถานะของสารอย่างง่าย ตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบจำนวนมากที่องค์ประกอบนั้นรวมกันโดยไม่มีข้อยกเว้น แบบฟอร์ม แต่โดยปกติแล้วคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีหมายถึง ประการแรก คุณสมบัติของอะตอมอิสระ และประการที่สอง คุณสมบัติของสารเชิงเดี่ยว คุณสมบัติเหล่านี้ส่วนใหญ่มีการพึ่งพาเลขอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะๆ อย่างชัดเจน ในบรรดาคุณสมบัติเหล่านี้ สิ่งที่สำคัญที่สุดและสำคัญเป็นพิเศษในการอธิบายหรือทำนายพฤติกรรมทางเคมีขององค์ประกอบและสารประกอบที่ก่อตัว ได้แก่:

พลังงานไอออไนเซชันของอะตอม

พลังงานสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของอะตอม

อิเลคโตรเนกาติวีตี้;

รัศมีอะตอม (และไอออนิก);

พลังงานการทำให้เป็นอะตอมของสารเชิงเดี่ยว

สถานะออกซิเดชัน;

ศักยภาพในการออกซิเดชันของสารเชิงเดี่ยว

ความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะเป็นไปตามโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันของอะตอมที่ได้รับการต่ออายุเป็นระยะด้วยระดับพลังงานที่สูงขึ้นมากขึ้น ด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีจึงเปลี่ยนแปลงไปตามธรรมชาติ

ความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะชัดเจนหลังจากการสร้างทฤษฎีโครงสร้างอะตอม

ดังนั้นความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะคือการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะเป็นไปตามโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันของอะตอมที่ได้รับการต่ออายุเป็นระยะในระดับพลังงานที่สูงขึ้นกว่าเดิม ด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีขององค์ประกอบจึงเปลี่ยนไปตามธรรมชาติ

ความหมายทางกายภาพของกฎหมายเป็นระยะคืออะไร

ข้อสรุปเหล่านี้เปิดเผยความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev ซึ่งยังไม่ชัดเจนเป็นเวลาครึ่งศตวรรษหลังจากการค้นพบกฎนี้

ตามมาว่าความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev ประกอบด้วยการทำซ้ำเป็นระยะของการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่คล้ายกันโดยการเพิ่มจำนวนควอนตัมหลักและการรวมองค์ประกอบตามความใกล้ชิดของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์

ทฤษฎีโครงสร้างอะตอมได้แสดงให้เห็นว่าความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะก็คือ เมื่อมีประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมที่มีความจุคล้ายกันจะถูกทำซ้ำเป็นระยะๆ

จากทั้งหมดข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าทฤษฎีโครงสร้างอะตอมเปิดเผยความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะของ D.I. Mendeleev และยิ่งเผยให้เห็นความสำคัญของมันในฐานะพื้นฐานสำหรับการพัฒนาเคมีฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมายอย่างชัดเจนยิ่งขึ้น

การแทนที่มวลอะตอมด้วยประจุของนิวเคลียสเป็นขั้นตอนแรกในการเปิดเผยความหมายทางกายภาพของกฎเป็นระยะ นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องสร้างสาเหตุของการเกิดคาบซึ่งเป็นลักษณะของฟังก์ชันคาบของการพึ่งพาคุณสมบัติ ในส่วนของนิวเคลียส อธิบายค่าของคาบ จำนวนธาตุหายาก ฯลฯ

สำหรับองค์ประกอบอะนาล็อก จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากันจะถูกสังเกตในเปลือกที่มีชื่อเดียวกันที่ค่าต่างกันของเลขควอนตัมหลัก ดังนั้นความหมายทางกายภาพของกฎธาตุจึงอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะซึ่งเป็นผลมาจากเปลือกอิเล็กตรอนที่คล้ายกันของอะตอมที่ได้รับการต่ออายุเป็นระยะโดยมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของจำนวนควอนตัมหลัก

สำหรับองค์ประกอบอะนาล็อก จำนวนอิเล็กตรอนเท่ากันจะถูกสังเกตในออร์บิทัลที่มีชื่อเดียวกันที่ค่าต่างกันของเลขควอนตัมหลัก ดังนั้นความหมายทางกายภาพของกฎธาตุจึงอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะซึ่งเป็นผลมาจากเปลือกอิเล็กตรอนที่คล้ายกันของอะตอมที่ได้รับการต่ออายุเป็นระยะโดยมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของจำนวนควอนตัมหลัก

ดังนั้นด้วยการเพิ่มขึ้นของประจุของนิวเคลียสของอะตอมอย่างต่อเนื่องการกำหนดค่าของเปลือกอิเล็กตรอนจะเกิดซ้ำเป็นระยะ ๆ และด้วยเหตุนี้คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบจึงเกิดขึ้นซ้ำ ๆ เป็นระยะ นี่คือความหมายทางกายภาพของกฎหมายเป็นระยะ

กฎธาตุของ D.I. Mendeleev เป็นพื้นฐานของเคมีสมัยใหม่ การศึกษาโครงสร้างของอะตอมเผยให้เห็นความหมายทางกายภาพของกฎธาตุและอธิบายรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของธาตุในช่วงเวลาและในกลุ่มของระบบธาตุ ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อทำความเข้าใจสาเหตุของการก่อตัวของพันธะเคมี ธรรมชาติของพันธะเคมีในโมเลกุลจะกำหนดคุณสมบัติของสาร ดังนั้นส่วนนี้จึงเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดส่วนหนึ่งของวิชาเคมีทั่วไป

ระบบนิเวศตามระยะของประวัติศาสตร์ธรรมชาติ

ตัวเลือกแรก ตารางธาตุได้รับการตีพิมพ์โดย Dmitry Ivanovich Mendeleev ในปี 1869 และถูกเรียกว่า "ประสบการณ์ของระบบองค์ประกอบ"

ดิ. เมนเดเลเยฟได้จัดเรียงธาตุ 63 ชนิดที่รู้จักในขณะนั้นเพื่อเพิ่มมวลอะตอมและได้รับองค์ประกอบทางเคมีตามธรรมชาติ ซึ่งเขาค้นพบความสามารถในการทำซ้ำได้เป็นระยะของคุณสมบัติทางเคมี องค์ประกอบทางเคมีชุดนี้เป็นที่รู้จักในนามกฎธาตุ (กำหนดโดย D.I. Mendeleev):

คุณสมบัติของวัตถุเชิงเดี่ยว ตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบของธาตุนั้น ขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของธาตุเป็นระยะๆ

ถ้อยคำของกฎหมายในปัจจุบันคือ:

คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมี สารง่าย ๆ ตลอดจนองค์ประกอบและคุณสมบัติของสารประกอบนั้นขึ้นอยู่กับค่าของประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ

การแสดงกราฟิก กฎหมายเป็นระยะคือตารางธาตุ

เซลล์ของแต่ละองค์ประกอบบ่งบอกถึงคุณลักษณะที่สำคัญที่สุด

ตารางธาตุประกอบด้วย กลุ่มและช่วงเวลา

กลุ่ม- คอลัมน์ของตารางธาตุซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีอยู่ซึ่งมีความคล้ายคลึงทางเคมีเนื่องจากมีการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เหมือนกันของชั้นเวเลนซ์

ระบบธาตุ D.I. Mendeleev มีองค์ประกอบแปดกลุ่ม แต่ละกลุ่มประกอบด้วยสองกลุ่มย่อย: หลัก (a) และรอง (b)กลุ่มย่อยหลักประกอบด้วย ส-และ พี-องค์ประกอบในรอง - ง-องค์ประกอบ

ชื่อกลุ่ม:

ฉันเป็นโลหะอัลคาไล

II-a โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

วี-เอ ปิคโตเจนส์

VI-a ชาลโคเจน

VII-ฮาโลเจน

VIII-a ก๊าซมีตระกูล (เฉื่อย)

ระยะเวลาเป็นลำดับขององค์ประกอบที่เขียนเป็นสตริง ซึ่งจัดเรียงตามลำดับการเพิ่มประจุของนิวเคลียส หมายเลขคาบสอดคล้องกับจำนวนระดับอิเล็กทรอนิกส์ในอะตอม

ช่วงเวลาเริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไล (หรือไฮโดรเจน) และสิ้นสุดด้วยก๊าซมีตระกูล

ตารางธาตุเคมีสมัยใหม่ของเมนเดเลเยฟ

2.3. กฎหมายเป็นระยะของ D.I.Mendeleev

กฎหมายถูกค้นพบและกำหนดโดย D.I. Mendeleev: “คุณสมบัติของวัตถุที่เรียบง่ายตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบของธาตุนั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของธาตุเป็นระยะ ๆ” กฎหมายถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของการวิเคราะห์คุณสมบัติขององค์ประกอบและสารประกอบในเชิงลึก ความสำเร็จที่โดดเด่นในวิชาฟิสิกส์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นการพัฒนาทฤษฎีโครงสร้างอะตอมทำให้สามารถเปิดเผยสาระสำคัญทางกายภาพของกฎเป็นระยะ: การเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงลักษณะของการเติมเป็นระยะ ของชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอก โดยมีอิเล็กตรอนเป็นจำนวนอิเล็กตรอนที่กำหนดโดยประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ประจุจะเท่ากับเลขอะตอมขององค์ประกอบในตารางธาตุ สูตรสมัยใหม่ของกฎเป็นระยะ: “คุณสมบัติของธาตุและสารเชิงซ้อนและซับซ้อนที่พวกมันก่อตัวนั้นขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ” สร้างโดย D.I. Mendeleev ในปี พ.ศ. 2412-2414 ระบบคาบคือการจำแนกองค์ประกอบตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นภาพสะท้อนทางคณิตศาสตร์ของกฎคาบ

Mendeleev ไม่เพียงแต่เป็นคนแรกที่กำหนดกฎหมายนี้อย่างแม่นยำและนำเสนอเนื้อหาในรูปแบบของตารางซึ่งกลายเป็นคลาสสิก แต่ยังพิสูจน์ได้อย่างครอบคลุมด้วย แสดงให้เห็นความสำคัญทางวิทยาศาสตร์อันยิ่งใหญ่ ในฐานะหลักการจำแนกประเภทที่เป็นแนวทางและเป็นเครื่องมืออันทรงพลังสำหรับวิทยาศาสตร์ วิจัย.

ความหมายทางกายภาพของกฎหมายเป็นระยะ มันถูกเปิดหลังจากค้นพบว่าประจุของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนที่จากองค์ประกอบทางเคมีหนึ่งไปยังองค์ประกอบใกล้เคียง (ในตารางธาตุ) โดยหน่วยประจุเบื้องต้น ในเชิงตัวเลข ประจุของนิวเคลียสเท่ากับเลขอะตอม (เลขอะตอม Z) ขององค์ประกอบที่สอดคล้องกันในตารางธาตุ นั่นคือจำนวนโปรตอนในนิวเคลียส ในทางกลับกัน จะเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนของค่าความเป็นกลางที่สอดคล้องกัน อะตอม. คุณสมบัติทางเคมีของอะตอมถูกกำหนดโดยโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกซึ่งเปลี่ยนแปลงเป็นระยะตามประจุนิวเคลียร์ที่เพิ่มขึ้นดังนั้นพื้นฐานของกฎเป็นระยะคือแนวคิดของการเปลี่ยนแปลงประจุของนิวเคลียส ของอะตอม ไม่ใช่มวลอะตอมของธาตุ ภาพประกอบที่ชัดเจนของกฎธาตุคือเส้นโค้งของการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในปริมาณทางกายภาพบางอย่าง (ศักย์ไฟฟ้าไอออไนเซชัน รัศมีอะตอม ปริมาตรอะตอม) ขึ้นอยู่กับ Z ไม่มีนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ทั่วไปสำหรับกฎธาตุ กฎหมายเป็นระยะมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์และปรัชญาตามธรรมชาติอย่างมาก ทำให้สามารถพิจารณาองค์ประกอบทั้งหมดในการเชื่อมโยงซึ่งกันและกันและทำนายคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ไม่รู้จักได้ ต้องขอบคุณกฎเป็นระยะทำให้การค้นหาทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก (เช่นในด้านการศึกษาโครงสร้างของสสาร - ในวิชาเคมี, ฟิสิกส์, ธรณีเคมี, จักรวาลเคมี, ฟิสิกส์ดาราศาสตร์) จึงมีจุดประสงค์ กฎเป็นระยะเป็นการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนของกฎทั่วไปของวิภาษวิธี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกฎแห่งการเปลี่ยนปริมาณไปสู่คุณภาพ

ขั้นตอนทางกายภาพของการพัฒนากฎหมายเป็นระยะสามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:

1. การสร้างการแบ่งแยกอะตอมตามการค้นพบอิเล็กตรอนและกัมมันตภาพรังสี (พ.ศ. 2439-2440)

2. การพัฒนาแบบจำลองโครงสร้างอะตอม (พ.ศ. 2454-2456)

3. การค้นพบและการพัฒนาระบบไอโซโทป (2456)

4. การค้นพบกฎของโมสลีย์ (1913) ซึ่งทำให้สามารถทดลองหาประจุนิวเคลียร์และหมายเลของค์ประกอบในตารางธาตุได้

5. การพัฒนาทฤษฎีระบบคาบตามแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม (พ.ศ. 2464-2468)

6. การสร้างทฤษฎีควอนตัมของระบบธาตุ (พ.ศ. 2469-2475)

2.4. ทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบที่ไม่รู้จัก

สิ่งที่สำคัญที่สุดในการค้นพบกฎธาตุคือการทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีที่ยังไม่ถูกค้นพบ ภายใต้อะลูมิเนียมอัล Mendeleev ออกจากสถานที่สำหรับอะนาล็อก "eka-aluminium" ใต้โบรอน B - สำหรับ "eca-โบรอน" และภายใต้ซิลิคอน Si - สำหรับ "eca-silicon" นี่คือสิ่งที่ Mendeleev เรียกว่าองค์ประกอบทางเคมีที่ยังไม่ถูกค้นพบ เขายังให้สัญลักษณ์ El, Eb และ Es แก่พวกเขาด้วย

เกี่ยวกับองค์ประกอบ "exasilicon" Mendeleev เขียนว่า: "สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าสิ่งที่น่าสนใจที่สุดของโลหะที่ขาดหายไปอย่างไม่ต้องสงสัยคือโลหะที่อยู่ในกลุ่ม IV ของคาร์บอนอะนาล็อกกล่าวคือในแถวที่ 3 นี่จะเป็นโลหะ ตามซิลิคอนทันที ดังนั้นให้เราเรียกมันว่าเอกาซิลิเซียม" แท้จริงแล้ว องค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบนี้ควรจะกลายเป็น "ตัวล็อค" ชนิดหนึ่งที่เชื่อมต่ออโลหะทั่วไปสองชนิด ได้แก่ คาร์บอน C และซิลิคอน Si กับโลหะทั่วไปสองชนิด ได้แก่ ดีบุก Sn และตะกั่ว Pb

จากนั้นเขาก็ทำนายการดำรงอยู่ขององค์ประกอบอีกแปดองค์ประกอบรวมถึง "dwitellurium" - พอโลเนียม (ค้นพบในปี พ.ศ. 2441), "อีไคโอดีน" - แอสทาทีน (ค้นพบในปี พ.ศ. 2485-2486), "ไดแมงกานีส" - เทคนีเซียม (ค้นพบในปี พ.ศ. 2480) , "ecacesia" - ฝรั่งเศส (เปิดในปี พ.ศ. 2482)

ในปี 1875 นักเคมีชาวฝรั่งเศส Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran ค้นพบ "eka-aluminium" ที่ Mendeleev ทำนายไว้ในแร่ wurtzite - ซิงค์ซัลไฟด์ ZnS - และตั้งชื่อมันว่า gallium Ga (ชื่อภาษาละตินของฝรั่งเศสคือ "Gallia") เพื่อเป็นเกียรติแก่ บ้านเกิดของเขา

Mendeleev ทำนายคุณสมบัติของเอคาอะลูมิเนียมได้อย่างแม่นยำ: มวลอะตอม, ความหนาแน่นของโลหะ, สูตรของ El 2 O 3 ออกไซด์, ElCl 3 คลอไรด์, El 2 (SO 4) 3 ซัลเฟต หลังจากการค้นพบแกลเลียม สูตรเหล่านี้เริ่มเขียนเป็น Ga 2 O 3, GaCl 3 และ Ga 2 (SO 4) 3 Mendeleev ทำนายว่ามันจะเป็นโลหะที่หลอมละลายได้มากและจุดหลอมเหลวของแกลเลียมจะเท่ากับ 29.8 o C ในแง่ของการหลอมละลาย แกลเลียมเป็นอันดับสองรองจากปรอท Hg และซีเซียม Cs

ปริมาณแกลเลียมโดยเฉลี่ยในเปลือกโลกค่อนข้างสูง 1.5-10-30% โดยมวล ซึ่งเท่ากับปริมาณตะกั่วและโมลิบดีนัม แกลเลียมเป็นธาตุทั่วไป แร่แกลเลียมชนิดเดียวคือ galdite CuGaS2 ซึ่งหายากมาก แกลเลียมมีความเสถียรในอากาศที่อุณหภูมิปกติ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 260°C จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันช้าๆ ในออกซิเจนแห้ง (ฟิล์มออกไซด์จะปกป้องโลหะ) แกลเลียมละลายช้าๆ ในกรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริก ละลายอย่างรวดเร็วในกรดไฮโดรฟลูออริก และคงตัวในความเย็นในกรดไนตริก แกลเลียมละลายช้าๆในสารละลายอัลคาไลร้อน คลอรีนและโบรมีนทำปฏิกิริยากับแกลเลียมในความเย็น ไอโอดีน - เมื่อถูกความร้อน แกลเลียมหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงกว่า 300° C ทำปฏิกิริยากับโลหะโครงสร้างและโลหะผสมทั้งหมด คุณลักษณะที่โดดเด่นของแกลเลียมคือมีสถานะของเหลวในช่วงกว้าง (2,200° C) และความดันไอต่ำที่อุณหภูมิสูงถึง 1,100-1,200° C ธรณีเคมี แกลเลียม มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับธรณีเคมีของอลูมิเนียมซึ่งมีสาเหตุมาจากความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ ส่วนหลักของแกลเลียมในเปลือกโลกนั้นบรรจุอยู่ในแร่ธาตุอลูมิเนียม ปริมาณแกลเลียมในบอกไซต์และเนฟิลีนมีค่าตั้งแต่ 0.002 ถึง 0.01% ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของแกลเลียมยังพบได้ในสฟาเลอไรต์ (0.01-0.02%) ในถ่านหินแข็ง (ร่วมกับเจอร์เมเนียม) และในแร่เหล็กบางชนิดด้วย แกลเลียมยังไม่มีการใช้ในอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย ขนาดศักยภาพของการผลิตผลพลอยได้ของแกลเลียมในการผลิตอลูมิเนียมยังคงเกินความต้องการโลหะอย่างมีนัยสำคัญ

การใช้แกลเลียมที่มีแนวโน้มมากที่สุดจะอยู่ในรูปของสารประกอบทางเคมี เช่น GaAs, GaP, GaSb ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นเซมิคอนดักเตอร์ สามารถใช้ในวงจรเรียงกระแสและทรานซิสเตอร์อุณหภูมิสูง แบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ และอุปกรณ์อื่นๆ ที่สามารถใช้โฟโตอิเล็กทริกในชั้นปิดกั้นได้ เช่นเดียวกับในเครื่องรับรังสีอินฟราเรด แกลเลียมสามารถใช้ทำกระจกสะท้อนแสงที่มีการสะท้อนแสงสูง มีการเสนอโลหะผสมของอลูมิเนียมกับแกลเลียมแทนปรอทเป็นแคโทดของหลอดรังสีอัลตราไวโอเลตที่ใช้ในการแพทย์ ขอเสนอให้ใช้แกลเลียมเหลวและโลหะผสมเพื่อผลิตเทอร์โมมิเตอร์อุณหภูมิสูง (600-1300 ° C) และเกจวัดความดัน สิ่งที่น่าสนใจคือการใช้แกลเลียมและโลหะผสมของมันเป็นสารหล่อเย็นของเหลวในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลัง (ซึ่งถูกขัดขวางโดยปฏิกิริยาเชิงรุกของแกลเลียมที่อุณหภูมิใช้งานกับวัสดุโครงสร้าง โลหะผสมยูเทคติก Ga-Zn-Sn มีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยกว่าบริสุทธิ์ แกลเลียม).

ในปี พ.ศ. 2422 นักเคมีชาวสวีเดน ลาร์ส นิลส์สัน ค้นพบสแกนเดียม ซึ่ง Mendeleev ทำนายไว้ว่าเป็นเอคาโบรอน Eb Nilsson เขียนว่า: “ ไม่ต้องสงสัยเลยว่า ecaboron ถูกค้นพบในสแกนเดียม... สิ่งนี้เป็นการยืนยันอย่างชัดเจนถึงการพิจารณาของนักเคมีชาวรัสเซียซึ่งไม่เพียงทำให้สามารถทำนายการมีอยู่ของสแกนเดียมและแกลเลียมเท่านั้น แต่ยังช่วยคาดการณ์สิ่งที่สำคัญที่สุดด้วย คุณสมบัติล่วงหน้า” Scandium ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่บ้านเกิดของ Nilsson ในสแกนดิเนเวีย และเขาค้นพบมันในแร่กาโดลิไนต์ที่ซับซ้อนซึ่งมีองค์ประกอบ Be 2 (Y, Sc) 2 FeO 2 (SiO 4) 2 ปริมาณสแกนเดียมโดยเฉลี่ยในเปลือกโลก (คลาร์ก) อยู่ที่ 2.2-10-3% โดยมวล ปริมาณสแกนเดียมในหินแตกต่างกันไป: ในหินอัลตราเบสิก 5-10-4 ในหินพื้นฐาน 2.4-10-3 ในหินกลาง 2.5-10-4 ในหินแกรนิตและไซไนต์ 3.10-4; ในหินตะกอน (1-1,3).10-4. สแกนเดียมกระจุกตัวอยู่ในเปลือกโลกอันเป็นผลมาจากกระบวนการแม็กมาติก ไฮโดรเทอร์มอล และซุปเปอร์ยีน (พื้นผิว) แร่ธาตุสองชนิดของ Scandium เป็นที่รู้จัก - tortveitite และ sterrettite; พวกมันหายากมาก Scandium เป็นโลหะอ่อนในสถานะบริสุทธิ์สามารถแปรรูปได้ง่าย - ปลอมแปลง, รีด, ประทับตรา ขอบเขตการใช้สแกนเดียมมีจำกัดมาก สแกนเดียมออกไซด์ใช้ทำเฟอร์ไรต์สำหรับองค์ประกอบหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง กัมมันตภาพรังสี 46Sc ใช้ในการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอนและทางการแพทย์ โลหะผสมสแกนเดียมซึ่งมีความหนาแน่นต่ำและมีจุดหลอมเหลวสูงมีแนวโน้มว่าจะใช้เป็นวัสดุโครงสร้างในการก่อสร้างจรวดและเครื่องบิน และสารประกอบสแกนเดียมจำนวนหนึ่งสามารถนำไปใช้ในการผลิตฟอสเฟอร์ แคโทดออกไซด์ ในการผลิตแก้วและเซรามิกใน อุตสาหกรรมเคมี (เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา) และอื่น ๆ พื้นที่ ในปี 1886 Clemens Winkler นักเคมีชาวเยอรมัน ศาสตราจารย์แห่ง Mining Academy ในไฟรบูร์ก ขณะวิเคราะห์แร่อาร์ไจโรไดต์ที่หายากด้วยองค์ประกอบ Ag 8 GeS 6 ได้ค้นพบองค์ประกอบอื่นที่ Mendeleev ทำนายไว้ Winkler ตั้งชื่อองค์ประกอบที่เขาค้นพบเจอร์เมเนียม Ge เพื่อเป็นเกียรติแก่บ้านเกิดของเขา แต่ด้วยเหตุผลบางอย่างสิ่งนี้ทำให้เกิดการคัดค้านอย่างรุนแรงจากนักเคมีบางคน พวกเขาเริ่มกล่าวหา Winkler เกี่ยวกับลัทธิชาตินิยมว่าเหมาะสมกับการค้นพบของ Mendeleev ซึ่งได้ตั้งชื่อองค์ประกอบนี้ว่า "ekasilicium" และสัญลักษณ์ Es Winkler ท้อแท้หันไปขอคำแนะนำจาก Dmitry Ivanovich ด้วยตัวเอง เขาอธิบายว่าเป็นผู้ค้นพบองค์ประกอบใหม่ที่ควรตั้งชื่อให้กับมัน ปริมาณเจอร์เมเนียมทั้งหมดในเปลือกโลกอยู่ที่ 7.10-4% โดยมวลเช่น มากกว่าเช่นพลวงเงินบิสมัท อย่างไรก็ตาม แร่ธาตุของเจอร์เมเนียมนั้นหายากมาก เกือบทั้งหมดเป็นซัลโฟซอลต์: germanite Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, อาร์ไจโรไดต์ Ag8GeS6, confieldite Ag8(Sn, Ce) S6 เป็นต้น เจอร์เมเนียมจำนวนมากกระจัดกระจายในปริมาณมากใน หินและแร่ธาตุในเปลือกโลก: ในแร่ซัลไฟด์ของโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ในแร่เหล็ก ในแร่ออกไซด์บางชนิด (โครไมต์ แมกนีไทต์ รูไทล์ ฯลฯ) ในหินแกรนิต ไดเบส และหินบะซอลต์ นอกจากนี้ เจอร์เมเนียมยังมีอยู่ในซิลิเกตเกือบทั้งหมดในถ่านหินและน้ำมันบางส่วน เจอร์เมเนียมเป็นหนึ่งในวัสดุที่มีค่าที่สุดในเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ ใช้ทำไดโอด ไตรโอด เครื่องตรวจจับคริสตัล และวงจรเรียงกระแสกำลัง โมโนคริสตัลไลน์เจอร์เมเนียมยังใช้ในเครื่องมือและอุปกรณ์วัดปริมาณรังสีที่ใช้วัดความแรงของสนามแม่เหล็กคงที่และสนามแม่เหล็กสลับ การใช้งานเจอร์เมเนียมที่สำคัญคือเทคโนโลยีอินฟราเรด โดยเฉพาะอย่างยิ่งการผลิตเครื่องตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ทำงานในพื้นที่ 8-14 ไมครอน โลหะผสมหลายชนิดที่มีเจอร์เมเนียม แก้วที่ใช้ GeO2 และสารประกอบเจอร์เมเนียมอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะนำไปใช้งานจริงได้

เมนเดเลเยฟไม่สามารถทำนายการมีอยู่ของกลุ่มก๊าซมีตระกูลได้ และในตอนแรกไม่พบสถานที่ในตารางธาตุ

การค้นพบอาร์กอนอาร์โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ดับบลิว. แรมซีย์ และเจ. เรย์ลีห์ในปี พ.ศ. 2437 ทำให้เกิดการถกเถียงกันอย่างเผ็ดร้อนและเกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับกฎธาตุและตารางธาตุทันที ในตอนแรก Mendeleev ถือว่าอาร์กอนเป็นการดัดแปลงไนโตรเจนแบบ allotropic และเฉพาะในปี 1900 ภายใต้แรงกดดันของข้อเท็จจริงที่ไม่เปลี่ยนรูปเท่านั้นที่เห็นด้วยกับการมีอยู่ของกลุ่มองค์ประกอบทางเคมี "ศูนย์" ในตารางธาตุซึ่งถูกครอบครองโดยก๊าซมีตระกูลอื่น ๆ ที่ค้นพบหลังจากอาร์กอน ปัจจุบันกลุ่มนี้เรียกว่า VIIIA

ในปี 1905 Mendeleev เขียนว่า: "เห็นได้ชัดว่า อนาคตไม่ได้คุกคามกฎเป็นระยะด้วยการทำลายล้าง แต่รับประกันเพียงโครงสร้างส่วนบนและการพัฒนาเท่านั้น แม้ว่าในฐานะชาวรัสเซียพวกเขาต้องการลบฉันออก โดยเฉพาะชาวเยอรมัน"

การค้นพบกฎธาตุช่วยเร่งการพัฒนาเคมีและการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่ๆ

การสอบ Lyceum ซึ่ง Derzhavin ผู้เฒ่าอวยพรพุชกินรุ่นเยาว์ บทบาทของมิเตอร์เกิดขึ้นโดยนักวิชาการ Yu.F. Fritzsche ผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีอินทรีย์ที่มีชื่อเสียง วิทยานิพนธ์ของผู้สมัคร D.I. Mendeleev สำเร็จการศึกษาจากสถาบันการสอนหลักในปี พ.ศ. 2398 วิทยานิพนธ์ของเขา "ไอโซมอร์ฟิซึมที่เกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์อื่น ๆ ของรูปแบบผลึกต่อองค์ประกอบ" กลายเป็นวิทยานิพนธ์หลักเรื่องแรกของเขา...

ส่วนใหญ่เกี่ยวกับปัญหาของเส้นเลือดฝอยและแรงตึงผิวของของเหลวและใช้เวลาว่างในแวดวงนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ชาวรัสเซีย: S.P. บอตคินา, I.M. เซเชโนวา, ไอ.เอ. Vyshnegradsky, A.P. Borodin และคนอื่นๆ ในปี 1861 Mendeleev กลับไปที่เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กซึ่งเขากลับมาบรรยายวิชาเคมีอินทรีย์ที่มหาวิทยาลัยอีกครั้งและตีพิมพ์ตำราเรียนที่โดดเด่นในช่วงเวลานั้น: "เคมีอินทรีย์" ใน...