جدول مندلیف

جدول تناوبی عناصر شیمیایی ( جدول مندلیف ) طبقه بندی عناصر شیمیایی است که وابستگی خواص مختلف عناصر را به بار هسته اتمی آنها مشخص می کند . این سیستم یک بیان گرافیکی از قانون تناوبی است که توسط دانشمند روسی D.I. Mendeleev در سال 1869 کشف شد و وابستگی خواص عناصر را به وزن اتمی آنها (به عبارت مدرن، به جرم اتمی ) مشخص کرد.

نسخه اصلی توسط D. I. Mendeleev در سال 1869 توسعه یافت و در سال 1871 به شکل گرافیکی سنتی در آمد. در مجموع، چند صد نوع [1] از نمایش سیستم تناوبی (منحنی های تحلیلی، جداول، اشکال هندسی و غیره) پیشنهاد شده است. در نسخه مدرن سیستم، قرار است عناصر را به یک جدول دو بعدی تبدیل کند، که در آن هر ستون ( گروه ) خواص فیزیکی و شیمیایی اصلی را تعیین می کند و ردیف ها دوره هایی را نشان می دهند که مشابه یکدیگر هستند. تا حدودی.

• 1 تاریخچه کشف
• 2 ساختار
  • 2.1 گروه ها
  • 2.2 دوره
  • 2.3 بلوک
  • 2.4 سایر الگوهای دوره ای
• 3 معنی
• 4 همچنین ببینید
• 5 یادداشت
• 6 ادبیات
• 7 پیوند

تاریخچه کشف جدول مندلیف

تا اواسط قرن نوزدهم ، 63 عنصر شیمیایی کشف شده بود و تلاش‌هایی برای یافتن الگوها در این مجموعه به کرات انجام شد. در سال 1829، یوهان دوبراینر “قانون سه گانه” را منتشر کرد که دریافته بود: جرم اتمی بسیاری از عناصر تقریباً برابر است با میانگین حسابی دو عنصر دیگر که از نظر خواص شیمیایی نزدیک به اصلی هستند ( استرانسیم ، کلسیم و باریم ؛ کلر) . ، برم و ید و غیره). اولین تلاش برای چیدمان عناصر به ترتیب صعودی وزن اتمی توسط الکساندر امیل شانکورتوا (1862) انجام شد که “پیچ تلوریوم” را با قرار دادن عناصر روی یک مارپیچ ایجاد کرد و به تکرار چرخه ای مکرر خواص شیمیایی در امتداد عمود اشاره کرد. این مدل ها توجه جامعه علمی را به خود جلب نکردند.

شیمیدان و موسیقیدان در سال 1866، جان الکساندر نیولندز نسخه خود را از سیستم تناوبی پیشنهاد کرد که مدل آن (“قانون اکتاو”) کمی شبیه به مندلیف بود، اما به دلیل تلاش های مداوم نویسنده برای یافتن هارمونی موسیقی عرفانی در سیستم تناوبی به خطر افتاد. جدول. (1864) به نسخه نهایی نزدیک‌تر شد در همان دهه، چندین تلاش دیگر برای سیستم‌بندی عناصر شیمیایی انجام شد و جولیوس لوتار مایر . با این حال، تفاوت اصلی بین مدل او این بود که تناوب بر اساس ظرفیت است که برای یک عنصر منحصر به فرد و ثابت نیست و بنابراین چنین جدولی نمی تواند ادعا کند که توصیف کاملی از فیزیک عناصر است و منعکس کننده نیست. قانون دوره ای

طبق افسانه، ایده سیستمی از عناصر شیمیایی در خواب به ذهن مندلیف رسید، اما مشخص است که یک بار، هنگامی که از او پرسیدند چگونه سیستم تناوبی را کشف کرد، دانشمند پاسخ داد: “من مدتی است که در مورد آن فکر می کردم. شاید بیست سال، اما تو فکر می‌کنی: نشسته بودم و ناگهان… کارم تمام شد.» [2] .

مندلیف با نوشتن ویژگی های اصلی هر عنصر روی کارت ها (در آن زمان 63 مورد از آنها شناخته شده بود که یکی از آنها – دیدیمیوم دی – بعدها معلوم شد که مخلوطی از دو عنصر تازه کشف شده پرازئودیمیم و نئودیمیم است ) ، شروع به مرتب کردن مجدد این عناصر می کند. کارت ها را بارها، ردیف هایی از آنها را با عناصر ویژگی های مشابه بنویسید، ردیف ها را با دیگری مطابقت دهید [3] .

در نتیجه این “یک نفره شیمیایی”، در 17 فوریه (1 مارس) 1869، اولین نسخه انتگرال جدول تناوبی عناصر شیمیایی تکمیل شد که “آزمایش سیستمی از عناصر بر اساس وزن اتمی آنها” نام داشت. و تشابه شیمیایی» [4 ] ، قرار گرفتند که در آن عناصر در نوزده ردیف افقی (ردیف های عناصر مشابه که نمونه اولیه دوره های سیستم مدرن شدند) و شش ستون عمودی (نمونه های اولیه گروه های آینده ) . این تاریخ نشان دهنده کشف قانون تناوبی توسط مندلیف است ، اما صحیح تر است که این تاریخ را به عنوان آغاز کشف در نظر بگیریم.

طبق گاهشماری نهایی اولین انتشارات جدول تناوبی [5] ، جدول برای اولین بار در 14-15 مارس (26-27 مارس) 1869 در ویرایش اول کتاب درسی مندلیف “مبانی شیمی” (قسمت 1) منتشر شد. ، شماره 2). و پس از آن، مندلیف در طی یک سفر دو هفته ای در سراسر استان ها، پس از بازگشت به سنت برای ارسال به “بسیاری از شیمیدان ها”، به اهمیت کشف خود پی برد. بعداً، در اوایل ماه مه 1869، “تجربه یک سیستم عناصر” با توجیه شیمیایی در مقاله برنامه مندلیف “رابطه خواص با وزن اتمی عناصر” [6] (مجله انجمن شیمی روسیه ) منتشر شد .

جدول مندلیف در اروپا

جدول تناوبی در آوریل 1869 شناخته شد: اولین انتشار جدول تناوبی در مطبوعات بین المللی، بر اساس گاهشماری دقیق [5] ، در 5 آوریل (17 آوریل)، 1869 در مجله لایپزیگ منتشر شد. شیمی عملی» [7] و به مالکیت علم جهانی درآمد.

و تنها پس از بیش از شش ماه، در دسامبر 1869، کار مایر شیمیدان آلمانی منتشر شد که نظر خود را به نفع قانون D.I. تغییر داد. فراتر نرفته با این حال، این نتیجه گیری متعصبانه است: L. Meyer در تحقیق خود از چینش بخشی (28 از 63) از عناصر کشف شده در آن زمان در یک سری پیوسته و قانون تناوبی را به هیچ وجه تدوین نکرده است، در حالی که D.I. مندلیف چندین مکان آزاد گذاشت و را پیش بینی کرد تعدادی از خواص اساسی عناصر هنوز کشف نشده و وجود آنها و همچنین خواص ترکیبات آنها (اکابور، اکالومینیم، اکاسیلیسیوم، اکامنگنز – به ترتیب، اسکاندیم ، گالیم ، ژرمانیوم ، تکنسیوم ) . برخی از عناصر، یعنی بریلیم ، ، ایندیم اورانیوم ، توریم ، سریم ، تیتانیوم ، ایتریوم . کرد در زمان کار مندلیف بر روی قانون تناوبی وزن اتمی نادرست داشتند و بنابراین مندلیف وزن اتمی آنها را بر اساس قانونی که کشف کرد تصحیح نه دبرینر، نه مایر، نه نیولندز و نه د شانکورتوا نتوانستند این کار را انجام دهند.

در سال 1871، مندلیف در “مبانی شیمی” (قسمت 2، شماره 2) نسخه دوم جدول تناوبی ( “نظام طبیعی عناصر” ) را منتشر کرد که شکلی آشناتر دارد: ستون های افقی [ روشن ] عناصر آنالوگ چرخانده شده اند . به هشت گروه مرتب شده عمودی؛ شش ستون عمودی نوع اول تبدیل به دوره هایی شدند که با فلز قلیایی شروع می شد و با هالوژن ختم می شد . هر دوره به دو ردیف تقسیم شد. عناصر ردیف های مختلف موجود در گروه، زیر گروه هایی را تشکیل دادند.

ماهیت کشف مندلیف این بود که با افزایش جرم اتمی عناصر شیمیایی، خواص آنها به طور یکنواخت تغییر نمی کند، بلکه به صورت دوره ای تغییر می کند. پس از تعداد معینی از عناصر با خواص مختلف، که به ترتیب صعودی وزن اتمی مرتب شده اند، خواص آنها شروع به تکرار می کند. مثلاً سدیم شبیه پتاسیم ، فلوئور شبیه کلر و طلا شبیه نقره و مس است . البته خواص دقیقا تکرار نمی شوند و تغییراتی به آنها اضافه می شود. تفاوت بین کار مندلیف و کارهای پیشینیان او این بود که اساس طبقه بندی عناصر در مندلیف یک نبود، بلکه دو بود – جرم اتمی و شباهت شیمیایی. برای اینکه تناوب به طور کامل مشاهده شود،

مندلیف اقدامات بسیار جسورانه ای انجام داد:

او جرم اتمی برخی از عناصر را تصحیح کرد (مثلاً بریلیم ، ایندیم ، اورانیوم ، توریم ، سریم ، تیتانیوم ، ایتریوم )، چندین عنصر را در سیستم خود برعکس قرار داد. به عقاید پذیرفته شده در آن زمان در مورد شباهت آنها با دیگران (مثلاً تالیم که یک فلز قلیایی محسوب می شود، بر اساس حداکثر واقعی آن در گروه سوم قرار داد. valency )، سلول‌های خالی را در جدول رها کرد، جایی که عناصری که هنوز باز نشده بودند باید در آن قرار می‌گرفتند. در سال 1871، مندلیف بر اساس این آثار، قانون تناوبی را تدوین کرد که شکل آن با گذشت زمان تا حدودی بهبود یافت.

پایایی علمی قانون تناوبی خیلی زود تأیید شد: در سال های 1875-1886، گالیم (اکالومینیم)، اسکاندیم (اکابور) و ژرمانیوم (کاسیلیکون) کشف شد که وجود آنها بر اساس سیستم تناوبی، مندلیف پیش بینی و توصیف کرد. دقت شگفت انگیز تعدادی از خواص فیزیکی و شیمیایی آنها.

در آغاز قرن بیستم، با کشف ساختار اتم، مشخص شد که تناوب تغییرات در خواص عناصر نه با وزن اتمی، بلکه توسط بار هسته ای برابر با عدد اتمی تعیین می شود . و تعداد الکترون‌هایی که توزیع آنها بر روی لایه‌های الکترونی اتم عنصر، خواص شیمیایی آن را تعیین می‌کند. بار هسته که مطابق با تعداد عنصر در سیستم تناوبی است، به درستی عدد مندلیف نامیده می شود .

توسعه بیشتر سیستم تناوبی با پر کردن سلول های خالی جدول همراه است، که در آن عناصر جدید بیشتری قرار می گیرند: گازهای نجیب طبیعی و مصنوعی ، عناصر رادیواکتیو . در سال 2010 با سنتز عنصر 118 دوره هفتم نظام تناوبی به پایان رسید. مسئله مرز پایین جدول تناوبی یکی از مهمترین مسائل در شیمی نظری مدرن است

در بازه زمانی 2003 تا 2009، IUPAC یکصد و سیزدهمین عنصر شیمیایی کشف شده توسط متخصصان موسسه علوم طبیعی ژاپن “Riken” را تایید کرد. در 28 نوامبر 2016، عنصر جدید نیهونیوم (Nh) نام گرفت [9] . در همان روز، عناصر 115 و 117 مسکوویوم (Mc) و تنسین (Ts) [9] به دنبال پیشنهادات JINR ، آزمایشگاه ملی اوک ریج ، دانشگاه وندربیلت و آزمایشگاه ملی لیورمور در ایالات متحده، نامگذاری شدند. در همان زمان، عنصر 118 اوگانسون (Og) [9] به افتخار پروفسور یوری اوگانسیان ، که به مطالعه عناصر فوق سنگین کمک کرد، پیشنهاد شد نامگذاری شد. این نام توسط موسسه مشترک تحقیقات هسته ای و آزمایشگاه ملی لیورمور

ساختار جدول مندلیف

رایج ترین آنها سه شکل جدول تناوبی است: ” کوتاه ” (دوره کوتاه)، “طولانی” (دوره طولانی) و “فوق طولانی”. در نسخه “فوق العاده طولانی”، هر نقطه دقیقاً یک خط را اشغال می کند. در نسخه “بلند”، لانتانیدها و اکتینیدها از جدول عمومی حذف می شوند و آن را فشرده تر می کنند. در شکل “کوتاه” مدخل، علاوه بر این، دوره چهارم و بعدی 2 سطر را اشغال می کند. نمادهای عناصر زیرگروه اصلی و فرعی نسبت به لبه های مختلف سلول ها در یک راستا قرار دارند. هیدروژن گاهی اوقات در گروه هفتم (شکل “کوتاه”) یا هفدهم (شکل “بلند”) جدول قرار می گیرد [11] [12] .

در زیر یک نسخه طولانی (فرم طولانی مدت) است که توسط اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی (IUPAC) به عنوان نسخه اصلی تأیید شده است.

سیستم تناوبی عناصر شیمیایی

گروه → دوره ↓	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	1 اچ هیدروژن																	2 او هلیوم
2	3 لی لیتیوم	4 بودن بریلیم											5 ب رنگ قهوه ای	6 سی کربن	7 ن نیتروژن	8 O اکسیژن	9 اف فلوئور	10 آره نئون
3	11 قبلا، پیش از این سدیم	12 Mg منیزیم											13 ال آلومینیوم از	14 و سیلیکون	15 پ فسفر	16 اس گوگرد	17 Cl کلر	18 آر آرگون
4	19 ک پتاسیم	20 حدود کلسیم	21 Sc اسکاندیم	22 از تیتان	23 V وانادیوم	24 Cr کروم	25 منگنز منگنز	26 Fe اهن	27 شرکت کبالت	28 که در نیکل	29 مس فلز مس	30 روی فلز روی	31 GA گالیوم	32 GE ژرمانیوم	33 مانند آرسنیک	34 ببینید سلنیوم	35 برادر بروم	36 Kr کریپتون
5	37 Rb روبیدیم	38 پدر استرانسیوم	39 Y ایتریوم	40 Zr زیرکونیوم	41 Nb نیوبیم	42 مو مولیبدن	43 تی سی تکنتیوم	44 Ru روتنی	45 Rh رودیوم	46 Pd پالادیوم	47 Ag نقره	48 سی دی کادمیوم	49 که در هندی	50 Sn رهبری	51 Sb آنتیموان	52 این تلوریم	53 من ید	54 ماشین زنون
6	55 Cs سزیم	56 با باریم	*	72 هف گافنی	73 رو به رو تانتالیوم	74 دبلیو ولفرام	75 Re رنی	76 Os اوسمیوم	77 و ایریدیوم	78 Pt پلاتین	79 طلا طلا	80 HG سیاره تیر	81 Tl تالیم	82 سرب رهبری	83 بی بیسموت	84 بعد از پولونیوس	85 در استات	86 Rn رادون
7	87 Fr فرانسه	88 Ra خوشحالم	**	104 RF رزرو- آب کم عمق	105 DB دابنی	106 Sg سایبورگ	107 Bh بوری	108 Hs حسی	109 کوه Meitne- رای	110 Ds دارمشتا- dtii	111 Rg اشعه ایکس- از	112 Cn فلز مس- ملت ها	113 Nh راز	114 فلوریدا فلوروی	115 مک مسکو	116 Lv لیورمو- رای	117 Ts تنسی	118 و اوگانسون
لانتانوئید *			57 این لانتانیم	58 CE سریم	59 Pr Praseodym	60 Nd نئودیمیم	61 بعد از ظهر پرومتئوس	62 اسم سامره	63 Eu اروپایی	64 Gd گادولی- از	65 Tb تربیوم	66 دی بی طرفی ziy	67 به هولمیوم	68 است اربیوم	69 Tm تولیوم	70 Yb ایتربی	71 لو لوتتیوم
اکتینوئید **			89 Ac اکتینیوم	90 Th توریم	91 پا جریان- گل آلود	92 U اورانیوم	93 Np نپتونی	94 Pu پلوتونیوم	95 صبح آمریکیوم	96 سانتی متر کوریم	97 Bk برکلی	98 رجوع کنید به کالیفرنیا از	99 Es انیشتین از	100 Fm فرمی	101 Md من دارم در صورت	102 خیر نوبل	103 Lr لورن- سی

برای سال 2022، تمام عناصر هفت دوره اول جدول مشخص است. سنگین ترین عنصر شناخته شده اوگانسون (گروه 18، دوره 7) با عدد اتمی 118 است. وجود عناصر فوق سنگین موقتی دارند نام های سیستماتیک : ununennium ، unbinilium ، unbiunium ، unbium , فرضی با اعداد از 119 به بعد پیش بینی شده است که unbium. ، آنبی پنتیوم ، آنبی هگزیوم و غیره برخی از این عناصر در حال انجام است تلاش هایی برای سنتز ، اما هنوز یک عنصر از دوره هشتم به طور قابل اعتماد مشاهده نشده است.

شکل کوتاه جدول حاوی هشت گروه از عناصر [13] لغو شد به طور رسمی توسط IUPAC در سال 1989 . علیرغم توصیه به استفاده از فرم بلند، فرم کوتاه همچنان در تمام کتاب های درسی شیمی مدارس و در تمام کلاس های شیمی مدارس، در تعداد زیادی از کتاب های مرجع روسی و کتابچه های راهنما پس از سال 1989 ارائه می شود [14 ] . از ادبیات خارجی مدرن، فرم کوتاه کاملاً حذف شده است و به جای آن از فرم بلند استفاده می شود. برخی از محققان این وضعیت را با فشردگی ظاهراً منطقی شکل کوتاه جدول و همچنین با اینرسی، تفکر کلیشه ای و عدم درک اطلاعات مدرن (بین المللی) مرتبط می دانند [15 ] .

در سال 1970، تئودور سیبورگ را پیشنهاد کرد جدول تناوبی گسترده ای از عناصر . نیلز بور شکل نردبانی (هرمی) سیستم تناوبی را توسعه داد. روش های بسیار دیگری، به ندرت یا اصلاً استفاده نشده، اما بسیار اصلی، برای نمایش گرافیکی قانون تناوبی وجود دارد [16] [17] . امروزه، چند صد نسخه از جدول وجود دارد، در حالی که دانشمندان نسخه های جدیدتر و بیشتری را ارائه می دهند [18] ، از جمله نسخه های حجیم [19] .

گروه های جدول مندلیف 

گروه یا خانواده – یکی از ستون های جدول تناوبی. به عنوان یک قاعده، گروه ها با روندهای دوره ای برجسته تر از دوره ها یا بلوک ها مشخص می شوند. مدرن مکانیک کوانتومی نظریه‌های ساختار اتمی اشتراک گروه را با این واقعیت توضیح می‌دهند که عناصر درون یک گروه معمولاً پیکربندی‌های الکترونیکی یکسانی در پوسته ظرفیت خود دارند [20] . بر این اساس، عناصری که به یک گروه تعلق دارند به طور سنتی دارای ویژگی های شیمیایی مشابهی هستند و با افزایش عدد اتمی ، الگوی مشخصی در تغییر خواص از خود نشان می دهند [21] . با این حال، در برخی از مناطق جدول، مانند d-box و f-box ، شباهت های افقی می تواند به همان اندازه مهم یا حتی برجسته تر از موارد عمودی باشد

مطابق با سیستم نامگذاری بین المللی، به گروه ها اعداد از 1 تا 18 در جهت از چپ به راست اختصاص داده می شود – از فلزات قلیایی تا گازهای نجیب . قبلاً برای شناسایی آنها از اعداد رومی استفاده می شد . قرار داشت در عمل آمریکایی، بعد از اعداد رومی، حرف A (اگر گروه در بلوک s یا p ) یا B (اگر گروه در بلوک d قرار داشت ) قرار می گرفت. سپس شناسه های مورد استفاده با آخرین رقم شاخص های عددی مدرن مطابقت دارند. به عنوان مثال، عناصر گروه 4 با نام IVB مطابقت داشتند و آنهایی که اکنون به عنوان گروه 14 شناخته می شوند – IVA. در اروپا نیز از سیستم مشابهی استفاده می شد با این تفاوت که حرف A به گروه های تا دهم شامل و B به گروه های بعد از دهم شامل می شد. علاوه بر این، گروه های 8، 9 و 10 اغلب به عنوان یک گروه سه تایی با شناسه VIII در نظر گرفته می شدند. در سال 1988، وارد عمل شد نماد جدید IUPAC و نام گروه های قدیمی از بین رفت [26] .

برخی از این گروه‌ها نام‌های بی‌اهمیت و غیر سیستماتیکی دارند (مثلاً « فلزات قلیایی خاکی »، « هالوژن‌ها » و غیره). با این حال، برخی از آنها به ندرت استفاده می شود. گروه‌های سوم تا چهاردهم شامل چنین نام‌هایی نیستند و از روی تعداد یا با نام اولین (تیتانیوم، کبالت و غیره ) شناسایی می‌شوند، زیرا درجه کمتری را نشان می‌دهند. شباهت بین خود یا مطابقت کمتر با الگوهای عمودی

عناصر متعلق به یک گروه تمایل دارند روندهای خاصی را در شعاع اتمی ، انرژی یونیزاسیون و الکترونگاتیوی نشان دهند . از بالا به پایین در داخل گروه، شعاع اتم افزایش می‌یابد (هرچه سطوح انرژی پرتر باشد، الکترون‌های ظرفیت دورتر از هسته هستند ) و انرژی یونیزاسیون کاهش می‌یابد (پیوندهای اتم ضعیف می‌شوند و بنابراین، اتم ضعیف می‌شود. حذف الکترون آسان تر می شود) و همچنین الکترونگاتیوی (که به نوبه خود به دلیل افزایش فاصله بین الکترون های ظرفیت و هسته است) [27] . با این حال، استثناهایی برای این الگوها وجود دارد – برای مثال، در گروه 11، الکترونگاتیوی از بالا به پایین افزایش می یابد و کاهش نمی یابد

دوره های جدول مندلیف 

دوره یک ردیف در جدول تناوبی است. اگرچه گروه ها، همانطور که در بالا ذکر شد، با روندها و الگوهای مهم تری مشخص می شوند، اما مناطقی نیز وجود دارند که جهت افقی از جهت عمودی قابل توجه تر و نشان دهنده تر است – به عنوان مثال، این مربوط به بلوک f است که در آن لانتانیدها و اکتینیدها وجود دارد. دو افقی دنباله مهم از عناصر را تشکیل می دهند

در یک دوره، عناصر در هر سه جنبه فوق (شعاع اتمی، انرژی یونیزاسیون و الکترونگاتیوی )، و همچنین در انرژی میل ترکیبی الکترون، الگوهای خاصی را نشان می دهند . در جهت “چپ به راست”، شعاع اتمی معمولاً کاهش می یابد (به دلیل این واقعیت است که هر عنصر بعدی تعداد ذرات باردار را افزایش می دهد و الکترون ها به هسته نزدیک تر می شوند ، و به موازات آن با انرژی یونیزاسیون افزایش می یابد (هرچه پیوند در اتم قوی تر باشد، انرژی بیشتری برای حذف یک الکترون مورد نیاز است). نیز بر این اساس افزایش می یابد الکترونگاتیوی [27] . در مورد انرژی میل الکترون، فلزات در سمت چپ جدول با مقدار کمتری از این شاخص مشخص می شوند و غیر فلزات در سمت راست به ترتیب با یک مقدار بزرگتر مشخص می شوند، به استثنای گازهای نجیب [31] . ] .

بلوک جدول مندلیف 

با توجه به اهمیت لایه بیرونی الکترون یک اتم، نواحی مختلف جدول تناوبی گاهی اوقات به عنوان بلوک توصیف می‌شوند که بر اساس آن پوسته آخرین الکترون در آن قرار دارد [ 32] . بلوک S شامل دو گروه اول است، یعنی فلزات قلیایی و قلیایی خاکی و همچنین هیدروژن و هلیوم . بلوک p شامل شش گروه آخر (از 13 تا 18، طبق استاندارد نامگذاری IUPAC، یا از IIIA تا VIIIA – طبق سیستم آمریکایی) است و شامل عناصر دیگر، تمام فلزات است . D-block – اینها گروه هایی از 3 تا 12 (IUPAC) هستند، آنها همچنین از IIIB تا IIB (سیستم آمریکایی) هستند که شامل تمام فلزات واسطه است . بلوک F که معمولاً از جدول خارج می شود از لانتانیدها و اکتینیدها تشکیل شده است [33] .

سایر الگوهای دوره ای جدول مندلیف

علاوه بر موارد ذکر شده در بالا، برخی از ویژگی های دیگر عناصر نیز با قانون تناوبی مطابقت دارد:

• پیکربندی الکترونیکی سازماندهی الکترون ها الگوی تناوبی تکراری خاصی را نشان می دهد. الکترون‌ها دنباله‌ای از لایه‌ها را اشغال می‌کنند که با اعداد مشخص می‌شوند (پوسته 1، پوسته 2، و غیره) و اینها به نوبه خود از سطوح فرعی تشکیل شده‌اند که با حروف s، p، d، f و g مشخص می‌شوند. با افزایش عدد اتمی، الکترون ها به تدریج این پوسته ها را پر می کنند. هر بار که یک الکترون برای اولین بار یک پوسته جدید را اشغال می کند، یک دوره جدید در جدول شروع می شود. تشابهات در پیکربندی الکترونیکی شباهت خواص عناصر را تعیین می کند (مشاهده آنها در واقع منجر به کشف قانون تناوبی شد ) [34] [35] .
• فلزی / غیر فلزی . با کاهش شاخص‌های انرژی یونیزاسیون، الکترونگاتیوی و میل ترکیبی الکترون، عناصر ویژگی‌های مشخصه فلزات را به دست می‌آورند و با افزایش، برعکس، برای غیر فلزات [36] . مطابق با قوانین مربوط به ویژگی های ذکر شده، برجسته ترین فلزات در ابتدای دوره و غیر فلزات – در انتهای آن قرار دارند. از سوی دیگر، در گروه‌ها، با حرکت از بالا به پایین، خواص فلزی افزایش می‌یابد، البته با استثناهایی از قاعده کلی. ترکیب الگوهای افقی و عمودی به خط تقسیم مشروط بین فلزات و غیرفلزها ظاهری پلکانی می بخشد. عناصری که در امتداد این خط قرار دارند گاهی اوقات به عنوان متالوئید تعریف می شوند [37] [38] .

معنی جدول مندلیف

سیستم تناوبی D.I. مندلیف به نقطه عطف مهمی در توسعه علم اتمی و مولکولی تبدیل شده است. به لطف او، وجود عناصر شیمیایی ناشناخته برای علم پیش بینی شد، موقعیت آنها نسبت به عناصر شناخته شده در جدول و خواص آنها مشخص شد. بعدها، عناصر زیادی کشف شد و به مکان هایی افتاد که مندلیف در جدول خود پیش بینی کرده بود [39] . به لطف او، یک مفهوم مدرن از یک عنصر شیمیایی شکل گرفت ، ایده هایی در مورد مواد و ترکیبات ساده روشن شد.

نقش پیش‌بینی‌کننده سیستم تناوبی که توسط خود مندلیف نشان داده شد، در قرن بیستم آشکار شد در ارزیابی خواص شیمیایی عناصر فرااورانیوم .

جدول تناوبی که در قرن نوزدهم به عنوان بخشی از علم شیمی توسعه یافت ، سیستم‌سازی آماده‌ای از انواع اتم‌ها برای بخش‌های جدیدی از فیزیک بود که در آغاز قرن بیستم توسعه یافتند – فیزیک اتمی و فیزیک هسته‌ای . در حین مطالعه اتم با روش های فیزیک، مشخص شد که شماره سریال عنصر در جدول تناوبی ( عدد اتمی نیز نامیده می شود ، که عدد مندلیف )، اندازه گیری بار الکتریکی هسته اتمی این است. عنصر، تعداد ردیف افقی (دوره) در جدول تعداد لایه های الکترونی اتم را تعیین می کند و تعداد ردیف عمودی (گروه) ساختار کوانتومی لایه الکترونی بالایی است که عناصر گروه مدیون شباهت خواص شیمیایی است.

ظهور سیستم تناوبی و کشف قانون تناوبی، عصر جدید و واقعاً علمی را در تاریخ شیمی و تعدادی از علوم مرتبط گشود – به جای اطلاعات پراکنده در مورد عناصر و ترکیبات، D.I. مندلیف و پیروانش یک سیستم هماهنگ ایجاد کردند. ، بر اساس آن تعمیم، نتیجه گیری، پیش بینی امکان پذیر شد.

با تصمیم سازمان ملل، سال 2019 به عنوان سال جهانی جدول تناوبی عناصر شیمیایی اعلام شد [40] .

دانلود نرم افزار پرتابل جدول تناوبی عناصر

توسعه جدول تناوبی برای دیدن تصویر بزرگتر کلیک کنید شیمیدان ها همیشه به دنبال راه هایی برای چیدمان عناصر برای منعکس کردن شباهت های بین ویژگی های آنها بوده اند. جدول تناوبی مدرن عناصر را به ترتیب افزایش عدد اتمی (تعداد پروتون های هسته یک اتم) فهرست می کند. با این حال، از نظر تاریخی، توده های نسبی اتمی توسط دانشمندانی که سعی در سازماندهی عناصر داشتند استفاده می شد. این عمدتا به این دلیل بود که ایده تشکیل اتم ها از ذرات کوچکتر زیر اتمی (پروتون، نوترون و الکترون) ایجاد نشده بود. با این وجود، اساس جدول تناوبی مدرن به خوبی تثبیت شده بود و حتی برای پیش‌بینی ویژگی‌های عناصر کشف‌نشده مدت‌ها قبل از توسعه مفهوم عدد اتمی استفاده می‌شد.
تشکیل جدول

از اکثر شیمیدانانی که جدول تناوبی را کشف کرده اند بپرسید و تقریباً مطمئناً به پاسخ دیمیتری مندلیف خواهید رسید. مطمئنا مندلیف اولین کسی بود که نسخه ای از جدول را منتشر کرد که امروز آن را می شناسیم، اما آیا او سزاوار این همه اعتبار است؟

تعدادی دیگر از شیمیدانان قبل از مندلیف در حال بررسی الگوهای خواص عناصری بودند که در آن زمان شناخته شده بودند.

اولین تلاش برای طبقه بندی عناصر در سال 1789 بود، زمانی که آنتوان لاووازیه عناصر را بر اساس خواص آنها به گازها، غیر فلزات، فلزات و خاک دسته بندی کرد. چندین تلاش دیگر برای گروه بندی عناصر در طول دهه های آینده انجام شد. در سال 1829، Johann Döbereiner سه عنصر با خواص شیمیایی مشابه، مانند لیتیوم، سدیم و پتاسیم را شناسایی کرد و نشان داد که خواص عنصر میانی را می توان از روی خواص دو عنصر دیگر پیش بینی کرد.

تا زمانی که فهرست دقیق تری از جرم اتمی عناصر در کنفرانسی در کارلسروهه آلمان در سال 1860 در دسترس قرار گرفت که پیشرفت واقعی در جهت کشف جدول تناوبی مدرن حاصل شد.

این قسمت از وب سایت کار بسیاری از دانشمندان مشهور را جشن می گیرد که تلاش آنها برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد دنیایی که در آن زندگی می کنیم و اتم هایی که چیزهای اطراف ما را تشکیل می دهند به جدول تناوبی که امروز می شناسیم منجر شد.

الکساندر-امیل بیگویر د شانکورتوا (جدول مندلیف)

الکساندر بیگویر د شانکورتوا. تکثیر شده توسط Annales des mines، پاریس.
آیا فرانسه می تواند مدعی اولین جدول تناوبی باشد؟ احتمالاً نه، اما یک استاد زمین شناسی فرانسوی پیشرفت قابل توجهی در این زمینه داشت، حتی اگر در آن زمان افراد کمی از آن آگاه بودند.

Alexandre Béguyer de Chancourtois یک زمین شناس بود، اما این در زمانی بود که دانشمندان بسیار کمتر از امروز تخصص داشتند. سهم اصلی او در شیمی «ویس تلوریک» (پیچ تلوریک) بود، یک آرایش سه بعدی از عناصر تشکیل دهنده شکل اولیه طبقه بندی دوره ای، که در سال 1862 منتشر شد.

پیچ تلوریک وزن اتمی عناصر را در بیرون یک استوانه ترسیم کرد، به طوری که یک چرخش کامل با افزایش وزن اتمی 16 مطابقت دارد. همانطور که نمودار نشان می دهد، این آرایش به این معنی است که عناصر خاصی با خواص مشابه در یک خط عمودی ظاهر می شوند. . اگرچه پیچ تلوریک تمام روندهایی را که در آن زمان شناخته شده بود به درستی نمایش نمی داد، د شانکورتوا اولین کسی بود که از آرایش تناوبی همه عناصر شناخته شده استفاده کرد، که نشان می داد عناصر مشابه در وزن اتم های دوره ای ظاهر می شوند.

vis tellurique از نشریه اصلی De Chancourtois (سمت راست) و یک کپی با نمادهای مدرن (سمت چپ).

جان نیولندز (جدول مندلیف)

جان نیولندز تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
جان نیولندز بریتانیایی بود. پدرش وزیر پروتستان اسکاتلند بود. او توسط پدرش در خانه آموزش دید و سپس به مدت یک سال (1856) در کالج سلطنتی شیمی، که اکنون بخشی از کالج امپریال لندن است، تحصیل کرد. بعداً در یک کالج کشاورزی کار کرد و سعی کرد الگوهای رفتاری را در شیمی آلی بیابد. با این حال، او به خاطر جست‌وجوی الگویی در شیمی معدنی به یاد می‌آید.

فقط چهار سال قبل از اینکه مندلیف جدول تناوبی خود را اعلام کند، نیولندز متوجه شد که شباهت هایی بین عناصر با وزن اتمی وجود دارد که 7 تفاوت دارند. او این را قانون اکتاوها نامید و با اکتاوهای موسیقی مقایسه کرد. گازهای نجیب (هلیوم، نئون، آرگون و غیره) تا مدت ها بعد کشف نشدند، که توضیح می دهد که چرا در جدول نیولندز تناوب 7 و نه 8 وجود دارد. نیولندز هیچ شکافی برای عناصر کشف نشده در جدول خود باقی نمی گذاشت و گاهی مجبور می شد دو عنصر را در یک جعبه بچسباند تا الگو را حفظ کند. به همین دلیل، انجمن شیمی از انتشار مقاله او امتناع کرد، یکی از پروفسور فاستر گفت که ممکن است به همان اندازه عناصر را بر اساس حروف الفبا فهرست کرده باشد.

حتی زمانی که مندلیف جدول خود را منتشر کرد و نیولندز ادعا کرد که ابتدا آن را کشف کرده است، انجمن شیمی از او پشتیبانی نمی کند. در سال 1884 انجمن از او خواسته شد تا در مورد قانون دوره ای سخنرانی کند، که تا حدودی به سمت اصلاح پیش رفت. نهایی

در سال 1998، انجمن سلطنتی شیمی بر نصب یک لوح یادبود آبی رنگ بر روی دیوار زادگاهش نظارت کرد و سرانجام کشف او را به رسمیت شناخت.

لوح یادبود آبی رنگی که در زادگاه نیولندز قرار داده شده و او را “کاشف قانون تناوبی عناصر شیمیایی” معرفی می کند.

جولیوس لوتار مایر

جولیوس لوتار مایر. تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
مایر در دانشگاه هایدلبرگ زیر نظر بونسن و کیرشهوف، مانند مندلیف، آموزش دید. بنابراین این دو دانشمند قطعاً یکدیگر را می شناختند، اگرچه هیچ یک از همه کارهای انجام شده توسط دیگری آگاه نبودند. با این حال، ریشه های مایر به طور محکم در آلمان بود. مایر فقط چهار سال از مندلیف بزرگتر بود و چندین جدول تناوبی را بین سالهای 1864-1870 تهیه کرد.

اولین جدول او حاوی فقط 28 عنصر بود که بر اساس ظرفیت آنها (چه تعداد اتم دیگر می توانند با آنها ترکیب شوند) سازماندهی شده بودند.

این عناصر تقریباً به طور کامل عناصر گروه اصلی بودند،

اما در سال 1868 او فلزات واسطه را در جدول بسیار توسعه یافته‌تری گنجاند. این جدول 1868 عناصر را به ترتیب وزن اتمی فهرست کرده است، با عناصری با ظرفیت یکسان که در خطوط عمودی مرتب شده اند، که به طرز چشمگیری شبیه جدول مندلیف است. متأسفانه برای مایر، کار او تا سال 1870 منتشر نشد، یک سال پس از انتشار جدول تناوبی مندلیف. حتی پس از سال 1870، میر و مندلیف هنوز از کار یکدیگر بی اطلاع بودند، اگرچه مایر بعداً اعتراف کرد که مندلیف ابتدا نسخه خود را منتشر کرده است.

میر به شکل دیگری به توسعه جدول تناوبی کمک کرد. او اولین کسی بود که روندهای تناوبی در خواص عناصر را تشخیص داد و نمودار الگویی را که او در حجم اتمی یک عنصر در برابر وزن اتمی آن مشاهده کرد را نشان می‌دهد.

یک نسخه مدرن از نمودار مایر که روندهای تناوبی در حجم اتمی عناصر را نشان می دهد که بر اساس وزن اتمی ترسیم شده است.

دیمیتری مندلیف (جدول مندلیف)

دیمیتری مندلیف تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
همانطور که دیدیم، مندلیف اولین کسی نبود که برای نظم بخشیدن به عناصر تلاش کرد، اما تلاش او آنقدر موفقیت آمیز بود که اکنون اساس جدول تناوبی مدرن را تشکیل می دهد.

مندلیف ساده ترین شروع زندگی را نداشت. او در سال 1834 در توبولسک متولد شد و کوچکترین فرزند یک خانواده بزرگ سیبری بود. پدرش در جوانی درگذشت، و بنابراین مادرش خانواده را 1500 کیلومتر به سن پترزبورگ نقل مکان کرد، جایی که او موفق شد دیمیتری را به “مدرسه خوب” ببرد، و پتانسیل های او را تشخیص داد. او در دوران بزرگسالی خود دانشمندی درخشان بود که به سرعت در محافل دانشگاهی رشد کرد. او یک کتاب درسی به نام اصول شیمی نوشت، زیرا نتوانست کتاب روسی مناسبی پیدا کند.

مندلیف در فوریه 1869 در تلاش برای سازماندهی عناصر جدول تناوبی (یا سیستم تناوبی، به قول خودش) را کشف کرد. او این کار را با نوشتن خصوصیات عناصر روی تکه‌های کارت و مرتب کردن و مرتب کردن مجدد آنها انجام داد تا اینکه متوجه شد، با قرار دادن آنها به ترتیب افزایش وزن اتمی، انواع خاصی از عنصر (جدول مندلیف) به طور منظم رخ می دهد. به عنوان مثال، یک نافلز واکنش پذیر به طور مستقیم توسط یک فلز سبک بسیار واکنش پذیر و سپس یک فلز سبک کمتر واکنش پذیر دنبال می شود. در ابتدا، جدول دارای عناصر مشابه در ردیف های افقی بود، اما او به زودی آنها را تغییر داد تا در ستون های عمودی قرار گیرند، همانطور که امروز می بینیم.

مندلیف نه تنها عناصر را به روش صحیح مرتب می کرد،

بلکه اگر عنصری به دلیل وزن اتمی خود در مکان نامناسبی به نظر می رسید، آن را به جایی می برد که با الگوی کشف شده مطابقت داشت. به عنوان مثال، ید و تلوریم بر اساس وزن اتمی باید برعکس باشند، اما مندلیف دید که ید بسیار شبیه به بقیه هالوژن ها (فلورین، کلر، برم) و تلوریم مشابه عناصر گروه 6 (اکسیژن) است. ، گوگرد، سلنیوم)، بنابراین آنها را عوض کرد.

نبوغ واقعی دستاورد مندلیف این بود که شکاف هایی برای عناصر کشف نشده باقی گذاشت. او حتی خواص پنج مورد از این عناصر و ترکیبات آنها را پیش بینی کرد. و (جدول مندلیف) در طی 15 سال آینده، سه مورد از این عناصر کشف شد و پیش‌بینی‌های مندلیف بسیار دقیق بود. جدول زیر نمونه ای از گالیوم را نشان می دهد که مندلیف (جدول مندلیف) آن را eka-aluminium نامید، زیرا عنصر بعد از آلومینیوم بود. اسکاندیم و ژرمانیوم دو عنصر دیگر بودند که در سال 1886 کشف شدند و به تقویت شهرت جدول تناوبی مندلیف کمک کردند.

پیروزی نهایی کار مندلیف کمی غیرمنتظره بود. کشف گازهای نجیب در دهه 1890 توسط ویلیام رمزی در ابتدا به نظر می رسید که با کار مندلیف در تضاد باشد، (جدول مندلیف) تا زمانی که او متوجه شد که در واقع آنها مدرک دیگری بر سیستم او هستند و به عنوان آخرین گروه روی میز او قرار می گیرند. این به جدول تناوب 8 را داد که ما می دانیم، به جای 7 که قبلاً بود. مندلیف هرگز جایزه نوبل را برای کار خود دریافت نکرد، اما عنصر 101 به افتخار او مندلویوم نامگذاری شد که حتی نادرتر از آن بود.

هنری موزلی (جدول مندلیف)

هنری موزلی تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
تا اینکه در سال 1913، شش سال پس از مرگ مندلیف، آخرین قطعه پازل سر جای خود قرار گرفت. جدول تناوبی بر اساس جرم اتمی مرتب شده است و این تقریباً همیشه همان ترتیب عدد اتمی را می دهد. با این حال، استثنائاتی وجود داشت (مانند ید و تلوریوم، به بالا مراجعه کنید)، که کار نکردند. مندلیف دیده بود که باید آنها را عوض کرد، اما این موزلی بود که سرانجام علت را مشخص کرد.

او تفنگ اشعه ایکس را که به تازگی ساخته شده بود به سمت نمونه هایی از عناصر شلیک کرد و طول موج پرتوهای ایکس داده شده را اندازه گرفت. او از این برای محاسبه فرکانس استفاده کرد و دریافت که وقتی جذر این فرکانس در برابر عدد اتمی رسم شد، نمودار یک خط مستقیم کامل را نشان داد. او راهی برای اندازه‌گیری عدد اتمی پیدا کرده بود. زمانی که جنگ جهانی اول آغاز شد، موزلی سمت استادی در آکسفورد را رد کرد و افسر مهندسین سلطنتی شد. او در 15 آگوست در ترکیه توسط یک تک تیرانداز کشته شد و بسیاری از مردم فکر می کنند که بریتانیا یکی از برندگان آینده جایزه نوبل را از دست داده است.

در 10 سال پس از کار او، ساختار اتم از طریق کار بسیاری از دانشمندان برجسته آن روز مشخص شد

و این توضیح بیشتری داد که چرا پرتوهای ایکس موزلی به خوبی با عدد اتمی مطابقت دارد. ایده پشت توضیح این است که وقتی یک الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر سقوط می کند، انرژی به صورت امواج الکترومغناطیسی آزاد می شود، در این مورد اشعه ایکس. مقدار انرژی که داده می شود به شدت جذب الکترون ها به هسته بستگی دارد. هر چه اتم پروتون های بیشتری در هسته خود داشته باشد، الکترون ها با قدرت بیشتری جذب می شوند و انرژی بیشتری از آن خارج می شود. همانطور که می دانیم عدد اتمی به عنوان عدد پروتون نیز شناخته می شود و این مقدار پروتون است که انرژی اشعه ایکس را تعیین می کند.

پس از سال ها جست و جو، سرانجام جدول تناوبی داشتیم که واقعاً کار می کرد، و این واقعیت که امروزه هنوز از آن استفاده می کنیم، گواهی بر دستاورد عظیم این ذهن ها و بسیاری دیگر از ذهن های بزرگ در دو قرن اخیر اکتشافات علمی است.