Химическая таблица менделеева

Или как Менделеев открыл свою таблицу.
В старом здании химической лаборатории
Петербургского университета сидел молодой,
но уже известный профессор. Это был
Дмитрий Иванович Менделеев. Он только что
получил кафедру общей химии в университете
и был занят составлением курса для студентов.
Он искал при этом наиболее удобных форм для
изложения законов химии, описания истории
отдельных элементов и упорно думал над тем,
как построить свои лекции. Как связать между
собой рассказы о калии, натрии или литии, о
железе, марганце и никеле? Он уже
чувствовал, что есть какие-то, не совсем еще
понятные связи между отдельными
химическими элементами.
Для того чтобы найти лучший порядок, он взял
отдельные карточки и на них написал крупными
буквами название элемента, его атомный вес и
некоторые главные свойства. Затем он стал
раскладывать эти карточки, группируя
элементы по их свойствам, примерно так, как
наши бабушки раскладывали вечерами свои
пасьянсы.
И вот профессор увидел замечательную
закономерность. Он разложил все химические
элементы подряд, в порядке увеличения
атомного веса, и оказалось, что, за немногими
исключениями, через определенные
промежутки свойства элементов начали
повторяться. Тогда он стал подкладывать
следующие карточки под первым рядом и
сделал второй, а отложив семь элементов,
начал раскладывать третий ряд.
В этом ряду пришлось разложить уже
семнадцать элементов, так, чтобы похожие
атомы лежали один под другим; да и не очень
хорошо все сходилось, пришлось оставлять
свободные места. Затем снова таких же
семнадцать карточек — получился следующий
ряд. Дальше дело пошло сложнее, — ряд
атомов совсем не хотел укладываться, но все
же повторение свойств намечалось ясно.
Таким образом, все известные Д. И.
Менделееву элементы расположились в виде
особой таблицы, при этом, за немногими
исключениями, все они следовали один за
другим горизонтальными рядами в порядке
повышения их атомного веса, а сходные
элементы оказались расположенными по
вертикали в ряды колонок.
В марте 1869 г. Д. И. Менделеев прислал в
Физико-химическое общество в Петербурге
первое краткое сообщение о своем законе.
Потом, предвидя огромное значение
сделанного им открытия, он стал упорно над
ним работать, уточнять, исправлять свою
таблицу. Он скоро убедился, что в таблице
есть пустые места.
«В этих пустых местах за кремнием, бором и
алюминием будут найдены новые вещества», —
говорил он. Это предсказание вскоре сбылось,
и пустые клетки таблицы были заполнены
вновь открытыми элементами, получившими
названия галлия, германия и скандия.
Так русским химиком Д. И. Менделеевым было
сделано величайшее в истории химии
открытие. Но не думайте, друзья, что это так
просто — взять карточки, написать на них
названия, разложить по порядку — и все
готово! Эта простота, эта как бы некоторая
случайность в открытии — только кажущаяся.
Ведь в те времена было известно лишь 62
элемента. Атомные веса были определены
неточно, отчасти неверно, свойства атомов
были изучены еще плохо.
Надо было суметь вникнуть в природу каждого
химического вещества, понять сходство одних
элементов с другими, разгадать пути
странствования каждого из них, их «дружбу»
или «вражду» в самой земле.
Д. И. Менделееву удалось связать воедино все
то, что до него было сделано по изучению
химии Земли.
Связи между элементами, правда еще в
неясном и не совершенном виде, подмечали и
другие ученые. B порядке таблицы
Менделеева, молодой английский физик Генри
Мозли совершенно неожиданно в 1913 г.
раскрыл еще одну закономерность таблицы
Менделеева и установил важную роль
порядкового номера элемента в таблице.
Он доказал, что самое важное в элементе —
это заряд центрального ядра, который точно
равен порядковому номеру элемента. У
водорода он равен единице, у гелия — двум,
а, например, у цинка — тридцати, у урана —
девяноста двум. И столько же электронов
привязано этими зарядами к ядру и носится
вокруг него по орбитам.
Во всех атомах число электронов, окружающих
ядро атома, равно порядковому номеру
элемента. Все электроны определенным
образом распределяются по отдельным слоям.
Первый, ближайший к ядру слой К содержит у
водорода 1 электрон, а у всех других
элементов — 2 электрона. Второй слой L у
большинства атомов содержит 8 электронов.
Слой М может иметь до 18 электронов, слой N
— до 32.Химические свойства атомов
определяются главным образом строением
внешнего электронного слоя, который
отличается особой устойчивостью, когда
число электронов в нем достигает восьми.
Атомы, имеющие во внешнем слое один или
два электрона, легко их отдают, превращаясь
при этом в ионы. Например, натрий, калий,
рубидий имеют во внешней оболочке по
одному электрону. Они легко их теряют и
превращаются в одновалентные положительно
заряженные ионы. При этом следующий
электронный слой становится, таким образом,
внешним слоем. Он содержит восемь
электронов, что обеспечивает устойчивость
иона-атома.
Атомы кальция, бария и других
щелочноземельных металлов имеют по два
внешних электрона, потеряв которые они
превращаются в устойчивые двухвалентные
положительные ионы. Атомы брома, хлора и
других галоидов имеют во внешней оболочке
по семи электронов. Они жадно захватывают
электроны из внешних оболочек других атомов
и, дополнив ими свою оболочку до восьми
электронов, становятся устойчивыми
отрицательными ионами.
У элементов, имеющих во внешней оболочке
три, четыре и пять электронов, склонность к
образованию ионов при химических реакциях
выражена менее ярко.
Вес атома и частота его распространения в
природе зависят от строения ядра. Химические
же свойства элемента и его спектр зависят от
числа электронов и оказываются чрезвычайно
близкими у элементов, у которых сходно
строение внешней электронной оболочки.
Такова тайна атома. Со времени ее открытия
химики и физики, геохимики и астрономы,
техники и технологи — все поняли, что один из
глубочайших законов природы — это
периодический закон