Otkriće zakona periodičnostiOtkriće zakona periodičnosti

Dr sc Munira Mazalović, Dr sc Munira Mazalović, redovni profesor redovni profesor

Zakonitost promjena osobina elemenata utvrđena je u Zakonitost promjena osobina elemenata utvrđena je u vrijeme kada je bilo poznato vrlo malo hemijskih vrijeme kada je bilo poznato vrlo malo hemijskih činjenica. To zadivljuje i današnje hemičare. činjenica. To zadivljuje i današnje hemičare.

Početkom XIX stoljeća, bile su grubo određene samo Početkom XIX stoljeća, bile su grubo određene samo atomske mase tada poznatih elemenata i samo neke atomske mase tada poznatih elemenata i samo neke njihove osnovne osobine.njihove osnovne osobine.

Jedan od prvih pokušaja utvrđivanja zakonitosti Jedan od prvih pokušaja utvrđivanja zakonitosti promjena osobina hemijskih elemenata vezan je za promjena osobina hemijskih elemenata vezan je za ime engleskog naučnika ime engleskog naučnika Y. ProutaY. Prouta i 1815. godinu. i 1815. godinu.

On je uočio da On je uočio da odnos atomske mase nekog odnos atomske mase nekog elementa i atomske mase hidrogena predstavlja elementa i atomske mase hidrogena predstavlja cijeli brojcijeli broj. .

Prout je, već tada, predpostavio da su atomi Prout je, već tada, predpostavio da su atomi kompleksne tvorevine. Trebalo je čitavo stoljeće kompleksne tvorevine. Trebalo je čitavo stoljeće da ova koncepcija bude prihvaćena, naravno, uz da ova koncepcija bude prihvaćena, naravno, uz bitne korekcije nametne eksperimentalnim bitne korekcije nametne eksperimentalnim činjenicama. činjenicama.

U međuvremenu Proutova hipoteza je bila U međuvremenu Proutova hipoteza je bila odbačena, jer se pokazalo da odbačena, jer se pokazalo da atomske mase atomske mase hemijskih elemenata nisu cijeli brojevihemijskih elemenata nisu cijeli brojevi, nego , nego uglavnom, decimalni brojevi. Kasnije, kada su uglavnom, decimalni brojevi. Kasnije, kada su otkriveni izotopi hemijskih elemenata, mogla se otkriveni izotopi hemijskih elemenata, mogla se objasniti ova činjenica. Naime hemijski elementi u objasniti ova činjenica. Naime hemijski elementi u prirodi se javljaju kao smjesa njihovih izotopa. prirodi se javljaju kao smjesa njihovih izotopa.

Među prve pokušaje traženja zakonitosti u Među prve pokušaje traženja zakonitosti u promjenama osobinama elemenata spada i pokušaj promjenama osobinama elemenata spada i pokušaj J. W. DöbereineraJ. W. Döbereinera 1829. godine. 1829. godine.

On je On je elemente sličnih hemijskih osobina slagao u elemente sličnih hemijskih osobina slagao u trijadetrijade..

ZZapazio je, da je vrijednost atomske mase srednjeg apazio je, da je vrijednost atomske mase srednjeg elementa približnelementa približno jednakao jednaka aritmetičkoj sredini aritmetičkoj sredini atomskih masa ostala dva elementa u trijade, u čemu atomskih masa ostala dva elementa u trijade, u čemu je vidio određenu zakonitost. je vidio određenu zakonitost.

Tako, atomska masa natrijuma približno je jednaka Tako, atomska masa natrijuma približno je jednaka aritmetičkoj sredinu atomskih masa litijuma i kalijuma; aritmetičkoj sredinu atomskih masa litijuma i kalijuma; atomska masa broma - aritmetičkoj sredini između atomska masa broma - aritmetičkoj sredini između atomskih masa hlora i joda.atomskih masa hlora i joda.

Döbereinerove trijade hemijskih elemenata

Trijada elemenata

Atomska masa

Trijada elemenata

Atomska masa

Trijada elemenata

Atomska masa

Ca Sr Ba

40 87 137

Li Na K

7 23 39

Cl Br I

35,5 80 127

Godine 1863. John Newlands postavlja zakon oktave. Prema ovom zakonu, pri redoslijedu elemenata prema rastućim vrijednostima njihovih atomskih masa, osobine svakog osmog elementa se ponavljaju, slično notama u muzičkoj oktavi. Ovaj zakon je bio nejasan i nedorečen, te nije prihvaćen od većine naučnika tog vremena, tim prije što je Newlands svoje oktave poredio sa muzičkom skalom.

Sistematizacija hemijskih elemenata prema Newlandsovim oktavama

1. H 2. Li 3. Be 4. B 5. C 6. N 7. O

8. F 9. Na 10. Mg 11. Al 12. Si 13. P 14. S

15. Cl 16. K 17. Ca 18. Cr 19. Ti 20. Mn 21. Fe

22. Co i Ni 23. Cu 24. Zn 25. Y 26. In 27. As 28. Se

29. Br 30. Rb 31. Sr 32. Ce i La 33. Zr 34. Dy i Mo 35. Rh i Ru

Lothar MeyerLothar Meyer,, njemački naučnik je 1864. godine, njemački naučnik je 1864. godine, prvi put sistematizirao hemijske elemente u tablicu prvi put sistematizirao hemijske elemente u tablicu koja se može smatrati osnovom savremene tablice koja se može smatrati osnovom savremene tablice periodnog sistema elemenataperiodnog sistema elemenata,,. Tada je bilo poznato . Tada je bilo poznato 62 elementa62 elementa..

Redajući elemente prema rastućim atomskim Redajući elemente prema rastućim atomskim masama, masama, zapazio neke pravilnosti u promjenama zapazio neke pravilnosti u promjenama valencija i atomskih masa elemenatavalencija i atomskih masa elemenata. .

Kasnije, 1868. godine, ovu tablicu je dopunio, ali je Kasnije, 1868. godine, ovu tablicu je dopunio, ali je nije publikovao. nije publikovao. Godine 1870. ukazao je na Godine 1870. ukazao je na periodičnu zavisnost atomskog volumena (odnos periodičnu zavisnost atomskog volumena (odnos atomske mase i gustine elementa) od atomske atomske mase i gustine elementa) od atomske težine - mase elementatežine - mase elementa..

Dmitrij Ivanovič MendjeljejevDmitrij Ivanovič Mendjeljejev, gotovo u isto , gotovo u isto vrijeme, neovisno od Meyera, redajući vrijeme, neovisno od Meyera, redajući elemente prema rastućim vrijednostima elemente prema rastućim vrijednostima njihovih atomskih masa, utvrdio je periodično njihovih atomskih masa, utvrdio je periodično ponavljanje fizičkih i hemijskih osobine ponavljanje fizičkih i hemijskih osobine elemenata i njihovih jedinjenja. Na osnovu elemenata i njihovih jedinjenja. Na osnovu toga definirao je zakon periodičnosti1 (1869.):toga definirao je zakon periodičnosti1 (1869.):

"Osobine prostih tijela-elemenata, kao i "Osobine prostih tijela-elemenata, kao i oblik i osobine jedinjenja elemenata, nalaze oblik i osobine jedinjenja elemenata, nalaze se u periodičnoj zavisnosti, ili izraženo se u periodičnoj zavisnosti, ili izraženo algebarski, čine periodičnu funkciju od algebarski, čine periodičnu funkciju od veličine atomskih težina elemenata".veličine atomskih težina elemenata".

Tražeći najracionalniji način prikazivanja Tražeći najracionalniji način prikazivanja zakona periodičnosti, i sam Mendjeljejev je zakona periodičnosti, i sam Mendjeljejev je nekoliko puta mijenjao svoju Tablicu nekoliko puta mijenjao svoju Tablicu periodnog sistema elemenata, i pri tom je periodnog sistema elemenata, i pri tom je dopunjavao novim saznanjimadopunjavao novim saznanjima..

Prvu tablicuPrvu tablicu objavio je objavio je 1869.1869. godine, kada su godine, kada su bila bila poznata samo 63 elementapoznata samo 63 elementa..

Kasnije je dao još tri potpunije tablice. Prva Kasnije je dao još tri potpunije tablice. Prva verzija njegove Tablice razlikuje se verzija njegove Tablice razlikuje se geometrijski od kasnije dopunjenihgeometrijski od kasnije dopunjenih, koje su, koje su nazvannazvanee TabliceTablice ""kratkih periodakratkih perioda".".

Već u prvoj verziji njegove Tablice Već u prvoj verziji njegove Tablice uočljiva uočljiva su prazna mjestasu prazna mjesta za tada još neotkrivene za tada još neotkrivene elemente. Mendjeljejev je obilježio i elemente. Mendjeljejev je obilježio i atomske mase nekih elemenata koje su po atomske mase nekih elemenata koje su po njegovom mišljenu neispravno određene (u njegovom mišljenu neispravno određene (u Tablici označeno sa Tablici označeno sa ??). ).

Sc

Ge Ga

Godine 1871. Godine 1871. Mendjeljejev objavljuje novu Mendjeljejev objavljuje novu dopunjenu tablicu "kratkih perioda",dopunjenu tablicu "kratkih perioda", u kojoj u kojoj označava označava osam kolona - vertikalnih grupa osam kolona - vertikalnih grupa elemenata sličnih osobina i šest horizontalnih elemenata sličnih osobina i šest horizontalnih redova - serijaredova - serija. .

U ovoj verziji Tablice, Mendjeljejev je još uvijek U ovoj verziji Tablice, Mendjeljejev je još uvijek u dilemi, u dilemi, gdje svrstati: kuprum, argentum i gdje svrstati: kuprum, argentum i aurum, te im ostavlja mjesta ili u I ili u VIII aurum, te im ostavlja mjesta ili u I ili u VIII grupi.grupi.

Osma grupaOsma grupa sadrži sadrži trijade elemenata:trijade elemenata: ((ferum, kobalt ferum, kobalt ii nikl nikl; ; rutenijum, rodijumrutenijum, rodijum i i paladijumpaladijum; ; osmijum, iridijum osmijum, iridijum ii platina platina).).

U U drugoj verzijidrugoj verziji Mendjeljejeve tablice već ima Mendjeljejeve tablice već ima 12 12 horizontalnih nizova - serijahorizontalnih nizova - serija s predviđenim s predviđenim praznim mjestima za tada neotkrivene elemente. praznim mjestima za tada neotkrivene elemente.

Dužuna serije određena je tako, što su elementi Dužuna serije određena je tako, što su elementi sličnih osobina raspoređeni jedan ispod drugog u sličnih osobina raspoređeni jedan ispod drugog u vertikalnim kolonama.vertikalnim kolonama.

U njegovoj knjizi U njegovoj knjizi "Osnovi hemije""Osnovi hemije" objavljenoj objavljenoj 1906. godine, Tablica periodnog sistema 1906. godine, Tablica periodnog sistema elemenata je opet dopunjena. elemenata je opet dopunjena. Elementi su Elementi su svrstani u devet grupa od nulte do VIII grupesvrstani u devet grupa od nulte do VIII grupe. .

Nulta grupaNulta grupa (0) predstavlja inertne - plemenite gasove, koje je (0) predstavlja inertne - plemenite gasove, koje je William RamseyWilliam Ramsey otkrio 1897 otkrio 1897. godine i smjestio ih na . godine i smjestio ih na početak početak Tablice periodnog sistemaTablice periodnog sistema. .

Prvo su otkriveni argon 18Ar (1894.) i helijum 2He (1895.).U Prvo su otkriveni argon 18Ar (1894.) i helijum 2He (1895.).U Mendjeljevoj Tablici za njih nisu bila predviđena mjesta. Mendjeljevoj Tablici za njih nisu bila predviđena mjesta.

Ramsey je smatrao da ta dva elementa pripadaju istoj grupi - Ramsey je smatrao da ta dva elementa pripadaju istoj grupi - seriji elemenata i da seriji elemenata i da helijumhelijum mora imati mora imati mjesto između 1H i mjesto između 1H i 3Li3Li, a , a argon kojeg je označio sa A, između 17Cl i 19Kargon kojeg je označio sa A, između 17Cl i 19K..

Godine 1896. predskazao je osobine, tada još nepoznata tri Godine 1896. predskazao je osobine, tada još nepoznata tri plemenita plemenita gasa, a koji bi morali pripadati istoj grupi. gasa, a koji bi morali pripadati istoj grupi.

Godine 1898. otkrivena su ta Godine 1898. otkrivena su ta tri gasa: kripton 36Kr, neon 10Ne i tri gasa: kripton 36Kr, neon 10Ne i ksenon 54Xeksenon 54Xe, i svi su svrstani u nultu grupu. Tako je i Ramsey , i svi su svrstani u nultu grupu. Tako je i Ramsey dao svoj doprinos u eksperimentalnom potvrđivanju sistema dao svoj doprinos u eksperimentalnom potvrđivanju sistema periodičnosti. periodičnosti.

Poslije smrti Mendjeljejeva, 1913. godine, ruski naučnik Poslije smrti Mendjeljejeva, 1913. godine, ruski naučnik Čugajev Čugajev objavljuje još jednu njegovu tablicu s nekim manjim objavljuje još jednu njegovu tablicu s nekim manjim korekcijama. korekcijama. U U ovoj Tablici kuprum, argentum i aurum su ovoj Tablici kuprum, argentum i aurum su definitivno svrstani u I grupu periodnog sistemadefinitivno svrstani u I grupu periodnog sistema..

Najveći značaj Mendjeljejevog otkrića je u tome, što je u svojoj Najveći značaj Mendjeljejevog otkrića je u tome, što je u svojoj Tablici mijenjao položaj nekih elemenata, odstupajući of Tablici mijenjao položaj nekih elemenata, odstupajući of kriterija rastućih atomskih masa. kriterija rastućih atomskih masa.

PPredskazao je i osobine nekih tada još neotkrivenih elemenataredskazao je i osobine nekih tada još neotkrivenih elemenata. .

Ispravljao je eksperimentalno utvrđene vrijednosti atomskih Ispravljao je eksperimentalno utvrđene vrijednosti atomskih masamasa - težina nekih elemenata, smatrajući da su pogrešno - težina nekih elemenata, smatrajući da su pogrešno određene. određene.

U Tablici koju je U Tablici koju je objavio 1871objavio 1871. godine . godine promijenio je položaj promijenio je položaj sedamnaest elemenatasedamnaest elemenata. . Ispravio je atomske mase: indijuma, Ispravio je atomske mase: indijuma, cerijuma, urana, zlata, bromacerijuma, urana, zlata, broma i dr. Kasniji eksperimentalni i dr. Kasniji eksperimentalni radovi potvrdili su tačnost njegovih predviđanjaradovi potvrdili su tačnost njegovih predviđanja

Eksperimentalno određenEksperimentalno određenuu atomsk atomskuu masa masa indijumaindijuma ((75,475,4),), Mendjeljejev Mendjeljejev ispravio na 114,8ispravio na 114,8, a danas, određena savremenim , a danas, određena savremenim metodama ona metodama ona iznosi 114,76iznosi 114,76. .

Atomska masa uranaAtomska masa urana, prema Mendjeljejevu, , prema Mendjeljejevu, mora biti mora biti 240240, a ne , a ne 120 120 kako je bio odrediokako je bio odredio Berzelius Berzelius (1779-1848), ili (1779-1848), ili 180180 kako je kako je bio odredio G. A. bio odredio G. A. ArmstrongArmstrong (1878.). (1878.). Relativna atomska masa Relativna atomska masa urana jeurana je 238,03 238,03, određena u odnosu na izotop karbona. , određena u odnosu na izotop karbona.

Tada se smatralo da je berilijum je trovalentan, zbog njegove Tada se smatralo da je berilijum je trovalentan, zbog njegove sličnosti s aluminijem. Prema njegovoj ekvivalentnoj masi od sličnosti s aluminijem. Prema njegovoj ekvivalentnoj masi od 4,5, određena 4,5, određena relativan atomska masa berilijuma iznosila je relativan atomska masa berilijuma iznosila je 13,513,5. .

Mendjeljejev, ipak, Mendjeljejev, ipak, berilijum stavlja u II grupuberilijum stavlja u II grupu sa dvovalentnim sa dvovalentnim elementima. To se kasnije potvrdilo kao tačno. Prema elementima. To se kasnije potvrdilo kao tačno. Prema Mendjeljejevu, atomska masa berilijuma morala bi biti Mendjeljejevu, atomska masa berilijuma morala bi biti 9,029,02, a , a ne 13,5. Prema ne 13,5. Prema današnjim mjerenjima, ona iznosi 9,01. današnjim mjerenjima, ona iznosi 9,01.