Artículos sobre la tabla periódica de elementos.
La ley periódica de los elementos se refiere a la ley de que las propiedades de los elementos cambian periódicamente a medida que aumenta el número atómico.
La ley periódica de los elementos es una de las teorías básicas importantes en las ciencias naturales, especialmente en la química. Su descubrimiento es un logro importante en las ciencias naturales y ha promovido en gran medida el desarrollo de la química e incluso de todas las ciencias naturales. El establecimiento y desarrollo de la ley periódica de los elementos y la tabla periódica de los elementos lo han convertido en lo que es hoy. No fue un camino fácil, sino que pasó por una feroz lucha entre la dialéctica y la metafísica.
Desde 1661, el químico británico Boyle publicó el libro "The Suspicious Chemist". Desde que se propuso el concepto de elementos y se estableció la química como ciencia, la metafísica ha dominado la mente de las personas durante un siglo y medio, y la información real proporcionada en ese momento era insuficiente. No fue hasta 1800 que se descubrieron 28 elementos y no se pudo revelar la naturaleza dialéctica de las interrelaciones entre los elementos. Los químicos tienen que considerar varios elementos químicos como independientes y no relacionados, estudiarlos de forma aislada y separada y realizar una simple acumulación de elementos químicos.
Más tarde, con el desarrollo de la producción, la ciencia también logró grandes avances. Una serie de importantes descubrimientos en las ciencias naturales han abierto lagunas una tras otra en la visión metafísica de la naturaleza, dejándola plagada de agujeros. La idea tradicional de que decenas de elementos están aislados y sin relación entre sí también ha comenzado a despertar dudas. En 1815, Plaut propuso la hipótesis de que "los átomos de hidrógeno constituyen todos los elementos", indicando que los elementos no están absolutamente desconectados. En ese momento, se creía que el peso atómico del hidrógeno era 1, lo que no podía explicar algunos pesos atómicos con decimales como el Cl (la masa atómica relativa era 35,5), por lo que la opinión de Prout no fue aceptada por sus contemporáneos. Pero cree que las ideas relacionadas con elementos son valiosas y tendrán un impacto positivo en el trabajo futuro.
En las décadas posteriores a Plaut, con el desarrollo de la práctica de producción, especialmente cuando la gente aplicó la electricidad a la química y descubrió el método de electrólisis, la gente utilizó instrumentos de análisis espectroscópicos para observar varios Después del espectro de elementos, algunos nuevos Constantemente se descubren elementos químicos, se comprenden sus propiedades químicas básicas y cada vez se revelan más sustancias perceptuales entre los elementos. En 1869 se conocían 63 elementos y se había acumulado una gran cantidad de información sobre sus propiedades físicas y químicas. Por lo tanto, la gente necesita urgentemente organizar y resumir estos materiales perceptivos. Mientras se buscaban las conexiones intrínsecas entre las propiedades de los elementos, se han propuesto varias teorías de clasificación de elementos.
En 1829, Deborah Reiner (3) dividió 15 de los 54 elementos de entonces en cinco grupos basándose en la similitud, y propuso la hipótesis del "triple grupo" (4). Se cree que tres elementos de un grupo no sólo tienen propiedades similares sino también pesos atómicos regulares. El peso atómico del elemento intermedio es igual a la media aritmética de los pesos atómicos de los dos elementos precedentes. Esta fue la primera vez que se estableció claramente la relación entre el peso atómico y las propiedades de los elementos.
En 1826, el antiguo capitel realizó una figura en espiral sobre el cilindro. Organice los elementos en la espiral en orden creciente de peso atómico y encuentre que todos los elementos con propiedades similares están en la misma línea vertical. Esta es la primera vez que se propone el concepto de circulación.
En 1864, el alemán Meyer⑤ publicó una tabla de seis elementos. En la tabla, agrupó seis elementos con propiedades privadas en orden creciente de peso atómico relativo. Pero la tabla de seis elementos no incluía muchos elementos, menos de la mitad de los elementos conocidos en ese momento.
En 1865, el inglés Newlands[6] ordenó los elementos conocidos de menor a mayor masa atómica relativa, y descubrió que de cualquier elemento, el octavo elemento es similar al primero. es similar, como una sílaba de octava. Llamó a esta regla "octava", pero como no estimó completamente que podría haber errores en la determinación de la masa atómica relativa en ese momento, siguió mecánicamente la regla de la masa atómica relativa de pequeño a grande. Por lo tanto, los elementos dispuestos en su "octava" son caóticos en muchos lugares y no pueden revelar correctamente la relación interna entre los elementos.
En 1869, se habían descubierto 63 elementos químicos, incluidos 48 metales y 15 no metales, lo que representaba dos tercios de los elementos naturales.
Basándose en el trabajo de sus predecesores, el químico ruso Mendeleev estudió cuidadosamente el color, el punto de ebullición, la gravedad específica, la dureza, la conductividad eléctrica, el magnetismo, la conductividad térmica y el peso atómico de varios elementos. Escribió en las tarjetas de cada elemento los nombres, pesos atómicos, óxidos y diversas propiedades físicas y químicas de los 63 elementos conocidos en ese momento. Al organizar estas tarjetas, no sólo prestó atención al peso atómico de los elementos, sino que también prestó gran atención a las propiedades de los elementos y sus relaciones con otros elementos. En febrero de 1869, Mendeleev dispuso 63 elementos en varias filas en orden creciente de peso atómico, y alineó elementos con propiedades similares en cada fila a izquierda y derecha. Cuando la posición dispuesta en orden de peso atómico entra en conflicto con el orden de los elementos, cambia la posición de acuerdo con las propiedades de los elementos, o deja una vacante, de modo que las propiedades de cada fila horizontal de elementos químicos sean similares, y los cambios de cada fila vertical de elementos químicos también cambian periódicamente. En 1869, presentó un artículo sobre "La dependencia de las propiedades de los elementos del peso atómico" en la Conferencia Rusa de Química Física, descubrió la ley periódica de los elementos y estableció la tabla periódica de los elementos. El artículo incluye los siguientes contenidos: (1) Si los elementos se ordenan según su peso atómico, sus propiedades mostrarán una periodicidad obvia. El tamaño de una masa atómica determina las propiedades de un elemento, del mismo modo que el tamaño de una partícula determina las propiedades de la materia compleja. Así, por ejemplo, compuestos análogos de S y Te, compuestos de Cl e I, etc. , también mostró diferencias extremadamente obvias. ⑶Deberíamos esperar descubrir muchas sustancias simples desconocidas, como elementos similares al aluminio y al silicio, con pesos atómicos entre 65 y 67. (4) Conociendo el peso atómico de elementos similares de un elemento, a veces podemos corregir el peso atómico de ese elemento.
Casi al mismo tiempo que Mendeleev, Meyer también propuso una ley periódica de los elementos similar y dispuso los elementos en una tabla. Se señala que "las propiedades de los elementos son función del peso atómico". Dibuje la curva de volumen atómico con el peso atómico del elemento como abscisa y el volumen atómico como ordenada. Como resultado, elementos similares ocupan posiciones similares en esta curva, que muestra el volumen atómico de cada elemento en función de su peso atómico.
Aunque la ley periódica de los elementos ha sido revelada por Mendeleev y publicada internacionalmente, no se ha entendido completamente. Incluso su mentor Qi Ning se rió de él por no hacer nada. En medio de la indiferencia y el ridículo de la gente, en 1871, Mendeleev mejoró y enriqueció la tabla periódica de elementos que había formulado en 1869. Hoy publicó el artículo "Igual dependencia periódica de los elementos químicos". Al igual que Meyer, dividió los elementos en ocho grupos y los dividió en grupos principales y subgrupos. Al mismo tiempo, reordenó algunos elementos (Os, Ir, Pt, Au; Te, I; Ni, CO) y corrigió los pesos atómicos de una serie de elementos (Sn, La, Ce, T, V, etc.) . ). Finalmente, correspondiente a las vacantes en la tabla periódica, Mendeleev predijo la existencia y propiedades de nuevos elementos: similares al aluminio, similares al boro y similares al silicio. Cuatro años más tarde, Abu Lang descubrió el galio, confirmando la predicción de Mendeleev sobre una sustancia similar al aluminio. Cuatro años más tarde, Nelson descubrió el escandio, lo que confirmó la predicción de Mendeleev sobre sustancias similares al boro. Siete años después, Winkler descubrió el germanio, lo que confirmó la predicción de Mendeleev sobre sustancias similares al silicio. Ante el hecho de que hay mucho hierro, generalmente se reconoce la ley periódica de los elementos. El éxito del trabajo de Mendeleev conmocionó a la comunidad científica. Para conmemorar sus logros, la gente llama a la ley periódica y a la tabla periódica de elementos ley periódica y tabla periódica de elementos de Mendeleev. Sin embargo, debido a las limitaciones de la época, las leyes de Mendeleev sobre las relaciones internas de los elementos no fueron preliminares y no pudo reconocer las razones básicas de los cambios periódicos en las propiedades de los elementos.
Sin embargo, cabe señalar que la ley periódica de los elementos de Mendeleev y la tabla periódica de elementos basada en ella no son perfectas y todavía existen muchos problemas. Por ejemplo, ¿hay elementos entre H y Li? ¿Por qué el telurio (128) y el yodo (127) están dispuestos al revés? ¿Cuántos elementos de tierras raras hay? ¿Cómo se deben ordenar en la mesa? ¿Cuál es la razón por la que las propiedades de los elementos se vuelven periódicas a medida que aumenta su peso atómico? Espera un momento.
Si bien estos problemas aún no se han resuelto, la ley periódica ha afrontado una dura prueba. Remsey descubrió el gas noble argón en 1894. El peso atómico del argón es 39,9. Debería estar entre el potasio (39,1) y el calcio (40,1), pero aquí no queda espacio. Este nuevo hallazgo contradice lo ya establecido.
En aquel momento, algunos todavía defendían anteponer el argón al potasio. Algunos incluso dudaban de la veracidad de los hechos ante esta nueva contradicción, creían que el argón y el helio descubiertos más tarde no eran elementos químicos, sino mezclas de gases. Resuelva la diferencia de peso atómico entre argón y potasio. En 1895, Remsey descubrió el helio, otro gas noble de la Tierra. Dado que las propiedades del argón y el helio son muy similares y muy diferentes de las propiedades de otros elementos que se encuentran en la tabla periódica, se planteó la hipótesis de que el helio y el argón podrían ser otro grupo de elementos, agregando una nueva familia "O". Las nuevas vacantes facilitan el desarrollo de otros elementos de gases nobles. Remsey descubrió el criptón, el neón y el xenón en 1898, y Donna descubrió el radón en 1900. Estos nuevos logros científicos mejoraron gradualmente la ley periódica.
Otro desarrollo de la ley periódica es que después de que Rutherford propusiera el modelo del núcleo atómico en 1913, Mosler utilizó métodos experimentales de rayos X para determinar el número de cargas positivas: el número atómico, y descubrió el número atómico en Ley de 1913. Señale que la base real de la ley periódica no es el peso atómico, sino el número de carga nuclear de los átomos del elemento. Este es un desarrollo importante de la ley periódica, que vincula la periodicidad de los cambios en las propiedades de los elementos con la carga nuclear de los átomos del elemento. Se han resuelto algunas contradicciones que no están ordenadas según el peso atómico, como las inversiones del cobalto (39,1) y níquel (58,7), teluro (127,3) y yodo (126,9), argón (39,9) y potasio (39,1). También resuelve el problema de que no puede haber otros elementos entre el hidrógeno y el helio. La discrepancia entre el peso atómico y el número atómico se resolvió posteriormente con el descubrimiento de los isótopos.
El tercer gran avance de la ley periódica fue que Bohr citó la teoría cuántica en 1913 y concluyó que la distribución de los electrones en los átomos tiene una estructura en capas. En 1916 Sommerfeld propuso la teoría de las capas orbitales y citó el concepto de orientación cuantitativa de las órbitas en campos electromagnéticos. En 1925, Pauli propuso el principio de exclusión de que dos electrones no pueden estar en el mismo estado cuántico, estipuló el número máximo de electrones en cada capa y estableció que el estado de cada electrón en un átomo se describe mediante cuatro números cuánticos, pero al final Al mismo tiempo No puede haber dos electrones con los mismos cuatro números cuánticos en un átomo. Los avances en la mecánica cuántica aclararon aún más la estructura en capas de los electrones en los átomos. Esto revela que los cambios periódicos en las propiedades de los elementos se deben a los cambios periódicos en la estructura de la capa electrónica de los átomos.
En general, cuando hablamos de leyes periódicas, siempre señalamos la periodicidad de los cambios en las propiedades de los elementos en función de la dirección del período. Pero ya en 1887, Basarov señaló que en los grupos de la tabla periódica de elementos, los pesos atómicos de los elementos cambian periódicamente. En 1915, en una serie de trabajos como "El segundo fenómeno periódico", Yi estudió los cambios periódicos en ciertas propiedades de los elementos de la misma tabla periódica. Profundiza nuestra comprensión de la tabla periódica de elementos y la ley periódica. En las últimas décadas, se han hecho famosos un gran número de elementos transaxiales y la tabla periódica ha adquirido un nuevo contenido.
En resumen, la ley periódica y la tabla periódica de elementos nunca han sido fijadas o completas desde su nacimiento en 1869. En cambio, han sido modificadas, enriquecidas y desarrolladas continuamente con la profundización de la práctica. de mejora gradual. Incluso la tabla periódica de elementos actual no es perfecta y no puede permanecer en el mismo nivel para siempre. Con el avance de la sociedad y la tecnología, la ley periódica de los elementos será más perfecta y enriquecida.