ในครึ่งแรกของศตวรรษที่ 19 มีความพยายามหลายอย่างในการจัดระบบธาตุและรวมโลหะในระบบธาตุ ในช่วงเวลาประวัติศาสตร์นี้เองที่วิธีการวิจัยเช่นการวิเคราะห์ทางเคมีเกิดขึ้น
จากประวัติการค้นพบตารางธาตุ
การใช้เทคนิคที่คล้ายกันในการกำหนดคุณสมบัติทางเคมีจำเพาะ นักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นพยายามรวมองค์ประกอบออกเป็นกลุ่มๆ โดยอาศัยลักษณะเชิงปริมาณและน้ำหนักอะตอมเป็นแนวทาง
ใช้น้ำหนักอะตอม
ดังนั้น I. V. Dubereiner ในปี 1817 ระบุว่าสตรอนเทียมมีน้ำหนักอะตอมคล้ายกับแบเรียมและแคลเซียม นอกจากนี้ เขายังพบว่ามีคุณสมบัติเหมือนกันค่อนข้างมากระหว่างแบเรียม สตรอนเทียม และแคลเซียม จากการสังเกตเหล่านี้ นักเคมีที่มีชื่อเสียงได้รวบรวมธาตุสามชนิดที่เรียกว่า สารอื่นๆ ถูกนำมารวมกันเป็นกลุ่มที่คล้ายกัน:
- กำมะถัน ซีลีเนียม เทลลูเรียม
- คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน;
- ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม
จำแนกตามคุณสมบัติทางเคมี
ล. Gmelin ในปี ค.ศ. 1843 ได้เสนอโต๊ะที่เขาจัดวางคล้ายกันองค์ประกอบในลำดับที่เข้มงวดตามคุณสมบัติทางเคมีของพวกมัน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน เขาพิจารณาเป็นองค์ประกอบหลัก นักเคมีคนนี้จึงวางพวกมันไว้นอกโต๊ะ
ภายใต้ออกซิเจน เขาวาง tetrads (แต่ละป้าย 4 ป้าย) และ pentads (แต่ละป้าย 5 ป้าย) ขององค์ประกอบ โลหะในระบบธาตุถูกจัดวางตามคำศัพท์ของ Berzelius ตามที่ Gmelin คิดขึ้น องค์ประกอบทั้งหมดถูกกำหนดโดยการลดคุณสมบัติอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ภายในแต่ละกลุ่มย่อยของระบบธาตุ
ผสานองค์ประกอบในแนวตั้ง
Alexander Emile de Chancourtois ในปี 1863 นำองค์ประกอบทั้งหมดมาชั่งน้ำหนักอะตอมจากน้อยไปมากบนทรงกระบอก แบ่งออกเป็นแถบแนวตั้งหลายเส้น ผลของการแบ่งส่วนนี้ ทำให้องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีใกล้เคียงกันจะอยู่ในแนวดิ่ง
กฎอ็อกเทฟ
D. Newlands ค้นพบในปี 1864 เป็นรูปแบบที่ค่อนข้างน่าสนใจ เมื่อองค์ประกอบทางเคมีถูกจัดเรียงในลำดับจากน้อยไปมากของน้ำหนักอะตอม ทุกองค์ประกอบที่แปดจะแสดงความคล้ายคลึงกับองค์ประกอบแรก Newlands เรียกความจริงที่คล้ายคลึงกันว่ากฎของอ็อกเทฟ (แปดโน้ต)
ระบบธาตุของเขานั้นไร้เหตุผลมาก ดังนั้นแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์ช่างสังเกตจึงถูกเรียกว่าเวอร์ชัน "อ็อกเทฟ" ซึ่งเชื่อมโยงกับดนตรี เป็นเวอร์ชัน Newlands ที่ใกล้เคียงกับโครงสร้าง PS สมัยใหม่มากที่สุด แต่ตามกฎอ็อกเทฟที่กล่าวถึง มีเพียง 17 ธาตุเท่านั้นที่คงคุณสมบัติคาบของพวกมันไว้ ในขณะที่เครื่องหมายที่เหลือไม่ได้แสดงความสม่ำเสมอเช่นนั้น
โต๊ะข้างๆ
U. Odling นำเสนอตารางองค์ประกอบหลายแบบพร้อมกัน ในครั้งแรกรุ่นที่สร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2400 เขาเสนอให้แบ่งออกเป็น 9 กลุ่ม ในปี พ.ศ. 2404 นักเคมีได้ทำการปรับเปลี่ยนตารางแบบเดิมโดยจัดกลุ่มสัญญาณที่มีคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน
รูปแบบหนึ่งของตารางของ Odling ที่เสนอในปี 1868 สันนิษฐานว่ามีการจัดเรียงองค์ประกอบ 45 ตัวในน้ำหนักอะตอมจากน้อยไปมาก อย่างไรก็ตาม ตารางนี้เองที่ต่อมาได้กลายเป็นต้นแบบของระบบธาตุของ D. I. Mendeleev
กองวาเลนซี่
ล. เมเยอร์ในปี พ.ศ. 2407 ได้เสนอตารางที่มีองค์ประกอบ 44 ประการ พวกเขาถูกวางไว้ใน 6 คอลัมน์ตามความจุไฮโดรเจน โต๊ะมีสองส่วนพร้อมกัน กลุ่มหลักรวม 6 กลุ่ม รวม 28 เครื่องหมายในน้ำหนักอะตอมจากน้อยไปมาก ในโครงสร้างของมัน เห็นเพนทาดและเตตราดจากสัญญาณที่คล้ายกับคุณสมบัติทางเคมี เมเยอร์วางองค์ประกอบที่เหลือในตารางที่สอง
การมีส่วนร่วมของ D. I. Mendeleev ในการสร้างตารางธาตุ
ระบบธาตุสมัยใหม่ของ D. I. Mendeleev ปรากฏอยู่บนพื้นฐานของตารางของ Mayer ที่รวบรวมไว้ในปี 1869 ในเวอร์ชันที่สอง Mayer จัดเรียงสัญญาณออกเป็น 16 กลุ่ม วางองค์ประกอบใน pentads และ tetrads โดยคำนึงถึงคุณสมบัติทางเคมีที่รู้จัก และแทนที่จะใช้ความจุ เขาใช้การนับอย่างง่ายสำหรับกลุ่ม ไม่มีโบรอน ทอเรียม ไฮโดรเจน ไนโอเบียม ยูเรเนียม
โครงสร้างระบบเป็นระยะในรูปแบบที่นำเสนอในฉบับที่ทันสมัยไม่ปรากฏขึ้นทันที แยกแยะได้สามขั้นตอนหลักในระหว่างที่สร้างระบบเป็นระยะ:
- เวอร์ชันแรกของตารางถูกนำเสนอในรูปแบบเอกสารสำเร็จรูป มีการตรวจสอบลักษณะเป็นระยะของความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติขององค์ประกอบและค่าของน้ำหนักอะตอม Mendeleev เสนอการจำแนกป้ายรุ่นนี้ในปี 1868-1869
- นักวิทยาศาสตร์ละทิ้งระบบเดิม เนื่องจากไม่ได้สะท้อนเกณฑ์ที่องค์ประกอบจะตกอยู่ในคอลัมน์ใดคอลัมน์หนึ่ง เขาเสนอให้ติดป้ายตามความคล้ายคลึงของคุณสมบัติทางเคมี (กุมภาพันธ์ 2412)
- ในปี 1870 Dmitri Mendeleev ได้แนะนำระบบธาตุสมัยใหม่ให้กับโลกวิทยาศาสตร์
นักเคมีชาวรัสเซียในเวอร์ชันนี้พิจารณาทั้งตำแหน่งของโลหะในระบบธาตุและคุณสมบัติของอโลหะ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมานับตั้งแต่การประดิษฐ์อันยอดเยี่ยมของ Mendeleev ฉบับพิมพ์ครั้งแรก ตารางนี้ไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญใดๆ และในสถานที่เหล่านั้นที่ว่างเปล่าในช่วงเวลาของ Dmitry Ivanovich องค์ประกอบใหม่ก็ปรากฏขึ้นซึ่งถูกค้นพบหลังจากการตายของเขา
คุณสมบัติของตารางธาตุ
ทำไมจึงถือว่าระบบอธิบายเป็นระยะ? นี่เป็นเพราะโครงสร้างของโต๊ะ
มีทั้งหมด 8 กลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มมี 2 กลุ่มย่อย: กลุ่มหลัก (กลุ่มหลัก) และกลุ่มรอง ปรากฎว่ามีกลุ่มย่อยทั้งหมด 16 กลุ่ม ตั้งอยู่ในแนวตั้งนั่นคือจากบนลงล่าง
นอกจากนี้ ตารางยังมีแถวแนวนอนเรียกว่าจุด พวกเขายังมีของพวกเขาแบ่งเพิ่มเติมออกเป็นขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ลักษณะเฉพาะของระบบธาตุหมายถึงตำแหน่งขององค์ประกอบ ได้แก่ กลุ่ม กลุ่มย่อย และจุด
คุณสมบัติเปลี่ยนแปลงอย่างไรในกลุ่มย่อยหลัก
กลุ่มย่อยหลักทั้งหมดในตารางธาตุเริ่มต้นด้วยองค์ประกอบของช่วงที่สอง สำหรับสัญญาณที่เป็นของกลุ่มย่อยหลักเดียวกัน จำนวนอิเล็กตรอนภายนอกจะเท่ากัน แต่ระยะห่างระหว่างอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายกับนิวเคลียสบวกต่างกัน
นอกจากนี้ การเพิ่มน้ำหนักอะตอม (มวลอะตอมสัมพัทธ์) ของธาตุนั้นเกิดขึ้นจากด้านบน ตัวบ่งชี้นี้เป็นตัวกำหนดปัจจัยในการระบุรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติภายในกลุ่มย่อยหลัก
เนื่องจากรัศมี (ระยะห่างระหว่างนิวเคลียสบวกกับอิเล็กตรอนเชิงลบภายนอก) ในกลุ่มย่อยหลักเพิ่มขึ้น คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ (ความสามารถในการรับอิเล็กตรอนระหว่างการเปลี่ยนแปลงทางเคมี) จึงลดลง สำหรับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะ (การบริจาคอิเล็กตรอนให้กับอะตอมอื่น) จะเพิ่มขึ้น
การใช้ระบบเป็นระยะ คุณสามารถเปรียบเทียบคุณสมบัติของตัวแทนต่างๆ ของกลุ่มย่อยหลักเดียวกันได้ ในขณะที่ Mendeleev สร้างระบบธาตุก็ยังไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร น่าแปลกที่หลังจากทฤษฎีโครงสร้างของอะตอมเกิดขึ้น ศึกษาในโรงเรียนการศึกษาและมหาวิทยาลัยเคมีเฉพาะทาง และปัจจุบัน ยืนยันสมมติฐานของ Mendeleev และไม่ได้หักล้างสมมติฐานของเขาเกี่ยวกับการจัดเรียงอะตอมภายในตาราง
อิเล็กโทรเนกาติวิตีในกลุ่มย่อยหลักจะลดลงไปด้านล่าง กล่าวคือ ยิ่งองค์ประกอบอยู่ในกลุ่มต่ำ ความสามารถในการยึดอะตอมก็จะยิ่งน้อยลง
เปลี่ยนคุณสมบัติของอะตอมในกลุ่มย่อยข้าง
เนื่องจากระบบของ Mendeleev เป็นระยะ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติในกลุ่มย่อยดังกล่าวจึงเกิดขึ้นในลำดับที่กลับกัน กลุ่มย่อยดังกล่าวรวมถึงองค์ประกอบที่เริ่มต้นจากช่วงที่ 4 (ตัวแทนของตระกูล d และ f) ที่ด้านล่างของกลุ่มย่อยเหล่านี้ คุณสมบัติของโลหะจะลดลง แต่จำนวนอิเล็กตรอนภายนอกจะเท่ากันสำหรับตัวแทนทั้งหมดของกลุ่มย่อยหนึ่งกลุ่ม
คุณลักษณะของโครงสร้างช่วงเวลาใน PS
แต่ละช่วงเวลาใหม่ ยกเว้นช่วงแรก ในตารางของนักเคมีชาวรัสเซียเริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไลที่ใช้งานอยู่ ถัดมาคือโลหะแอมโฟเทอริกซึ่งแสดงคุณสมบัติสองประการในการเปลี่ยนแปลงทางเคมี มีองค์ประกอบหลายอย่างที่มีคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ ช่วงเวลาสิ้นสุดลงด้วยก๊าซเฉื่อย (อโลหะ ใช้งานได้จริง ไม่แสดงกิจกรรมทางเคมี)
เนื่องจากระบบเป็นระยะ จึงมีการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมในช่วงเวลา จากซ้ายไปขวา กิจกรรมการลด (คุณสมบัติของโลหะ) จะลดลง กิจกรรมการออกซิไดซ์ (คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ) จะเพิ่มขึ้น ดังนั้น โลหะที่สว่างที่สุดในช่วงเวลานั้นจะอยู่ทางซ้าย และอโลหะอยู่ทางขวา
ในช่วงเวลาขนาดใหญ่ ประกอบด้วยสองแถว (4-7) ตัวอักษรเป็นระยะก็ปรากฏขึ้นเช่นกัน แต่เนื่องจากการมีตัวแทนของตระกูล d หรือ f จึงมีองค์ประกอบที่เป็นโลหะมากขึ้นในแถว
ชื่อกลุ่มย่อยหลัก
บางส่วนของกลุ่มธาตุที่มีอยู่ในตารางธาตุได้รับชื่อของตัวเองแล้ว ตัวแทนของกลุ่ม A แรกของกลุ่มย่อยเรียกว่าโลหะอัลคาไล โลหะเป็นหนี้ชื่อนี้ในการทำกิจกรรมกับน้ำ ส่งผลให้เกิดกรดกัดกร่อน
กลุ่มที่สอง A กลุ่มย่อยถือเป็นโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ โลหะดังกล่าวจะเกิดออกไซด์ ซึ่งครั้งหนึ่งเคยถูกเรียกว่าดิน ตั้งแต่นั้นมาก็มีการกำหนดชื่อที่คล้ายกันให้กับตัวแทนของกลุ่มย่อยนี้
อโลหะของกลุ่มย่อยออกซิเจนเรียกว่า chalcogen และตัวแทนของกลุ่ม 7 A เรียกว่าฮาโลเจน 8 กลุ่มย่อยเรียกว่าก๊าซเฉื่อยเนื่องจากมีกิจกรรมทางเคมีน้อยที่สุด
ปล.ในหลักสูตรของโรงเรียน
สำหรับเด็กนักเรียน มักจะมีตารางธาตุให้เลือกหลากหลาย ซึ่งนอกจากกลุ่ม กลุ่มย่อย คาบ เวลา สูตรของสารประกอบที่ระเหยได้สูงและออกไซด์สูงยังถูกระบุด้วย เคล็ดลับดังกล่าวช่วยให้นักเรียนพัฒนาทักษะในการรวบรวมออกไซด์ที่สูงขึ้น แทนที่สัญลักษณ์ตัวแทนของกลุ่มย่อยแทนองค์ประกอบเพื่อให้ได้ออกไซด์สูงสุดที่เสร็จแล้ว
หากคุณมองอย่างใกล้ชิดที่ลักษณะทั่วไปของสารประกอบไฮโดรเจนระเหยง่าย คุณจะเห็นว่าพวกมันเป็นลักษณะเฉพาะของอโลหะเท่านั้น มีขีดกลางในกลุ่ม 1-3 เนื่องจากโลหะเป็นตัวแทนทั่วไปของกลุ่มเหล่านี้
นอกจากนี้ ในตำราเคมีของโรงเรียนบางเล่ม แต่ละป้ายระบุการแจกแจงของอิเล็กตรอนตามระดับพลังงาน ข้อมูลนี้ไม่มีอยู่ในระหว่างงานของ Mendeleev ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ที่คล้ายคลึงกันปรากฏขึ้นในภายหลัง
คุณยังสามารถดูสูตรของระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก ซึ่งง่ายต่อการเดาว่าองค์ประกอบนี้เป็นของตระกูลใด คำแนะนำดังกล่าวไม่เป็นที่ยอมรับในการสอบ ดังนั้น ผู้สำเร็จการศึกษาระดับ 9 และ 11 ซึ่งตัดสินใจที่จะแสดงความรู้ทางเคมีของตนที่ OGE หรือ Unified State Examination จะได้รับตารางธาตุแบบคลาสสิกขาวดำที่ไม่มีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ โครงสร้างของอะตอม สูตรของออกไซด์ที่สูงขึ้น องค์ประกอบของสารประกอบไฮโดรเจนระเหยง่าย
การตัดสินใจดังกล่าวค่อนข้างสมเหตุสมผลและเข้าใจได้ เพราะสำหรับเด็กนักเรียนที่ตัดสินใจเดินตามรอย Mendeleev และ Lomonosov จะไม่ยากที่จะใช้ระบบเวอร์ชันคลาสสิก พวกเขาไม่ต้องการการแจ้งเตือน.
มันเป็นกฎธาตุและระบบของ D. I. Mendeleev ที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาต่อไปของทฤษฎีอะตอมและโมเลกุล หลังจากการสร้างระบบ นักวิทยาศาสตร์เริ่มให้ความสำคัญกับการศึกษาองค์ประกอบขององค์ประกอบมากขึ้น ตารางนี้ช่วยชี้แจงข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับสารอย่างง่าย ตลอดจนเกี่ยวกับธรรมชาติและคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ก่อตัว
เมนเดเลเยฟเองคิดว่าอีกไม่นานจะมีการค้นพบธาตุใหม่ และจัดให้มีตำแหน่งของโลหะในระบบธาตุ หลังจากการปรากฏตัวของยุคหลังซึ่งยุคใหม่เริ่มต้นขึ้นในวิชาเคมี นอกจากนี้ยังมีการเริ่มต้นอย่างจริงจังในการก่อตัวของวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องมากมายที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของอะตอมและการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบ