Переодический закон Д.Менделеева.Основной закон химии.

Содержание
Введение
Предшественники Д.И. Менделеева о систематизации химических элементов
Открытие периодического закона Д.И. Менделеева
Значение периодического закона для развития химической науки
Вывод
Литература

Переодический закон Д.Менделеева.Основной закон химии.

Но классификационный принцип, в основу которого была положена валентность, не мог привести к открытию взаимосвязи между всеми элементами, поскольку он не допускал сменного характера валентности. В таблице Л. Мейера часто отсутствовала аналогия в вертикальных столбиках элементов. Она отображала в основном те аналогии, на которые уже указывал В. Одлинг (1857 г.), и значительно уступала принципам, которыми руководствовались Почетов-Куртуа и Ньюлендс.
В 1870 г. Л. Мейер вторично предложил таблицу, где все элементы было распределены уже на 9 колонок; в объяснительном тексте он даже говорил о химической периодичности. Но эта работа Л. Мейера была выполнена на год позднее заявления Менделеева. Л. Мейер, вслед за Ж. Дюма и Д.И. Менделеевым дал графическое изображение зависимости атомных объемов элементов от величины атомной массы, которую довольно наглядно иллюстрировало существование периодичности свойств элементов.[4, 10-13]
Таким образом, уже в 50 - 60-х годах прошлого столетия многие химики-исследователи обращаются к проблеме систематики элементов, делают попытки найти общую зависимость между элементами. Тем не менее, они не сумели полностью раскрыть такую зависимость, им не удалось найти объективный закон, который лежит в основе взаимосвязи между химическими элементами.
Каждый объективный закон есть наиболее общей и высокой в сравнении с причиной и следствием форм связи, которая характеризует суть явлений. Раскрывая причинно-следственные отношения между сутью явлений, закон указывает на всеобщность их в пределах определенных форм движения. Выступая как необходимая, существенная, внутренняя относительно стойкая связь предметов и явлений в их движении, всякий закон природы дает возможность открывать новые факты, представляет основу научного предвидения.
Выводы по систематике элементов, которые сделали предшественники Д. И. Менделеева, не отвечали требованиям научного понимания закона. Исследователи, которые, казалось, могли открыть периодический закон, не поняли его сути. Об этом говорило прежде всего отношение одного из этих ученых - Л. Мейра к выводам, сделанным Д.И. Менделеевым. Л. Мейер отнесся к выводам из периодического закона как к таким, которые основываются на шатких принципах, а предложенную Д.И. Менделеевым изменение атомной массы некоторых элементов он считал преждевременной. И хотя Л. Мейер после открытия Д.И. Менделеевым периодического закона тоже говорил о периодической зависимости свойств, тем не менее сути закона он так и не понял.
Предшественники Д.И. Менделеева в области классификации элементов не смогли открыть периодического закона по двум причинам: во-первых, все они концентрировали внимание на правилах классификации, а не на законе, что должен определить природу этой классификации, и, во-вторых, их исследовательский прием был метафизический. Формальная логика, примененная как основной метод познания, приводила к делению элементов на оторванные одна от одной группы, не давала возможности ученым увидеть за сходством отличия, сблизить противоположные по своим свойствам элементы.
Все предыдущие попытки классификации удачно охарактеризовал Д.И. Менделеев. Он указывал на односторонность методов анализа отношений между элементами и говорил о том, что предыдущие системы были искусственные, так как им не хватало твердых объективных принципов. В то же время Д.И. Менделеев не раз подчеркивал, что все предыдущие классификации имели большое значение, так как в них по зернам нагромождались необходимые химические знания о количественных и качественных изменениях свойств элементов, о сходстве элементов определенных групп, которые стали предпосылкой открытия периодического закона. [4, 15]
Открытие периодического закона Д.И. Менделеева
Дмитрий Менделеев (1834-1907) родился в Тобольске в семье директора гимназии и опекуна народных училищ Тобольской губернии.
Осенью 1841 года Митя вступил в Тобольскую гимназию. Он был принят в первый класс с условием, что он останется там два года, пока ему не исполнится восемь лет.
Несчастье преследовали семью Менделеевых. Осенью 1847 года умер отец, а через три месяца - сестра Аполлинария. Весной 1849 года Митя закончил гимназию, и Мария Дмитриевна, распродав имущество, вместе с детьми отправилась сначала в Москву, а потом в Петербург. Ей хотелось, чтобы младший сын поступил в университет.
Лишь благодаря ходатайству матери 9 августа 1850 года Дмитрий был зачислен студентом Главного педагогического института в Петербурге на физико-математический факультет.
В мае 1855 года Ученый совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью.
Осенью Менделеев с блеском защитил диссертацию, с успехом прочитал и вступительную лекцию «Строение силикатных соединений» и в начале 1857 года стал приват-доцентом при Петербургском университете.
В 1859 году он был откомандирован за границу. Два года Менделеев провел в Германии, где организовал собственную лабораторию. В конце февраля 1861 года Менделеев приехал в Петербург. Найти преподавательскую работу в середине учебного года было невозможно. И он решает написать учебник по органической химии. Учебник, который вышел вскоре в свет, а также перевод «Химической технологии» Вагнера принесли Менделееву большую популярность. 1 января 1864 года Менделеев был назначен на должность штатного доцента органической химии Петербургского университета. В то время возникла острая необходимость создать новый учебник по неорганической химии, который бы отображал современный уровень развития химической науки. Эта идея воодушевила Менделеева. Одновременно он начал собирать материал для второго выпуска учебника, куда должено было войти описание химических элементов.[3,25-28]
Менделеев тщательно выучил описание свойств элементов и их соединений. Но в каком порядке их проводить? Никакой системы расположения элементов не существовало. Тогда ученый сделал картонные карточки. На каждую карточку он заносил название элемента, его атомный вес, формулы соединений и основные свойства. Постепенно корзина наполнялась карточками, которые содержали сведения о всех известных на то время элементах. Тем не менее, длительное время ничего не выходило. Говорят, что периодическую таблицу элементов ученый увидел во сне, оставалось ее лишь записать и обосновать.
Но, конечно же, открытие было сделано им не случайно, так как в его деятельности органически объединялись теория и практика, знание физической стороны явления, математическая интуиция и философское осмысление. Кроме того, Менделеев умел критически относиться к работам своих предшественников и современников. Не перенасыщая себя информацией, он будто пропускал полученные уже данные через призму еще не сформированной концепции и, подобно скульптору, выбрасывал все лишнее.
Постепенно Менделеев понял, что с изменением атомного веса изменяются и свойства элементов. Приближался к концу февраль 1869 года. Через несколько дней рукопись статьи, которая содержала таблицу элементов, была закончена и сдана в печать.[2, 89]
1 марта 1869 года Д. И. Менделеев отправил в типографию листок, на котором был записанный его «Опыт системы элементов, основанной на их атомной массе и химическом сходстве». Через две недели он представил в Русское химическое общество статью «Соотношение свойств с атомной массой элементов». Сообщение об открытии Менделеева было сделано редактором «Журнала Русского химического общества» профессором Н.А. Меншуткиным на заседании общества 6 марта 1869 года.
С того дня, когда за простыми рядами символов химических элементов Менделеев увидел чудищ закона природы, другие проблемы отошли на задний план. Он закинул работу над учебником «Основы химии», не занимался и исследованиями. Распределение элементов таблицы казалось ему несовершенным. По его мнению, атомные массы во многих случаях были определены неточно, и потому некоторые элементы не становились на места, которые отвечали их свойствам. Взяв за основу периодический закон, Менделеев изменил атомные массы этих элементов и поставил их в один ряд с подобными по свойствам элементам.
В статье, которая вышла на немецком языке в «Анналах», издаваемых Либихом, Менделеев отвел большое место разделу «Применение периодического Закона для определения свойств еще не открытых элементов». Он подробно описал свойства трех неизвестных еще науке элементов - екабора, ека-алюминия и екакремния.
Казалось, для Менделеева вопрос о периодическом законе был исчерпанн. Но однажды осенью 1875 года, когда Менделеев просматривал доклад Парижской Академии наук, взгляд его упал на сообщение Лекока де Буабодрана об открытии нового элемента, названного им галлием. Однако французский исследователь указал удельную массу галлия - 4,7, а по подсчетам Менделеева у экаалюминия масса получалась 5,9. Менделеев решил написать ученому, указав, что, судя из свойств открытого им галлия, это не что другое, как предусмотренный в 1869 году екаалюминий.
Действительно, более точные определения удельной массы галлия дали значение 5,94. Открытие галлия вызвало настоящую сенсацию среди ученых. Имена Менделеева и Лекока де Буабодрана сразу стали известны всему миру. Ученые, вдохновленные первым успехом, начали искать другие, еще не открытые элементы, которые были предусмотрены Менделеевым. В десятках лабораторий Европы закипела работа, сотни ученых мечтали о необыкновенных открытиях. [2, 67]
И успехи не заставили себя долго ждать. В 1879 году профессор Ларе Фредерик Нильсон, который работал в Упсальськом университете (Швеция), открыл новый элемент, который полностью отвечал описанному Менделеевым екабору. Он назвал его скандием. Повторное доказательство закона Менделеева вызвало настоящий триумф. В скором времени стали поступать сообщения об избрании Менделеева почетным членом разных европейских университетов и академий.
Прекрасным подтверждением менделеевского закона стала и открытая Рамзаем группа инертных газов, которая дала возможность включить в систему «нулевую» группу переходную между щелочными металлами и металлоидами. Сам Менделеев писал об «закрепителей» закона: «Писавши в 1871 году статью о приложении периодического закона к определению свойств еще неоткрытых элементов, я не думал, что доживу до доказательства этого следствия периодического закона, но действительность ответила иначе. Описаны были мной три элемента: экабор, экаалюминий и экасилиций, и не прошло 20 лет, как я имел уже огромную радость видеть все три открытыми. Без них он (закон) не был бы признанный в такой мере, как это случилось ныне...».
Значение периодического закона для развития химической науки
Периодический закон сыграл исключительно важную роль в развитии химической науки. С ним связан целый этап в развитии химии. Закон Менделеева является одним из тех обобщений в химии, которое на большой период определило развитие науки и определило перспективы этого развития.
Прежде всего, периодический закон дал возможность не только более точно определить место для многих элементов, таких как уран, торий, индий, берилий, германий и т.д. в системе, но и установить и исправить для них ряд свойств и, в первую очередь, атомную массу и валентность. Например, для элемента индия у Менделеева был известен лишь эквивалент 38,253.
До открытия периодического закона химики определяли атомную массу элементов лишь исследовательским путем. С открытием периодического закона стало ясно, что каждому элементу, который имеет определенные свойства, в системе общей взаимосвязи элементов отвечает лишь одно и определенное место. Если атомная масса и валентность определены неверно, то элемент будет приходиться или уже на занятое место, или на такое, куда его невозможно поместить за его свойствами. Периодический закон позволил размещать элементы в соответствии с их свойствами, а это было решающим для определения валентности. То обстоятельство, что разность атомной массы соседних элементов последовательно, закономерно изменялась, стала источником теоретического исправления атомной массы элементов. С другой стороны, исходным пунктом при этом были точно определенные места элементов, их валентность, а также опытно найденные для них эквиваленты.
Исключительно большое значение периодический закон имел для определения общих понятий химии, как, например, «валентность» или «атомность», как ее тогда называли, а также для определения понятий химический элемент.
Периодический закон стал тем основанием, на котором не только получило определение само понятие элемента, но стало возможно также разграничить понятия элемента и простого вещества, которые, как известно, со времени Р. Бойля и А. Лавуазье к 70-х лет XIX ст. считались тождественными. Исходя из периодического закона, Д.И. Менделеев пришел к определенному выводу, по которому понятие простого вещества отвечает молекула (за исключением инертных газов), а элементу - атом, так как элементами должны называться «те материальные составные части простых тел и сложных тел, которые обуславливают их физическое и химическое отношения». Не менее важное значение для науки имел и анализ содержания «валентности» с точки зрения периодического закона. С 1853 г., когда Е. Франкланд ввел понятие «атомность», ее почти всегда определяли числом атомов водорода или хлора, которые способны соединяться с атомом данного элемента. Отсюда ведет начало представление об абсолютной постоянности валентности, которую поддерживали ряд авторов. По кислороду валентность не определялась вплоть до 70-х годов. Химики считали, что кислород, как двухвалентный элемент, способен соединяться с другими элементами в самых разнообразных отношениях, входя с помощью двух единиц своей валентности между двумя другими атомами.
Периодический закон, раскрыв диалектику взаимосвязи и взаимозависимости между атомами элементов в природе, ликвидировал в химии неделимую власть случайности, превратил химию в настоящую науку.