История периодической системы Менделеева.
Уже в середине XIX века учёными было открыто 63 химических элемента, но по-прежнему оставалась проблема нахождения каких-либо закономерностей в этом наборе элементов. Ближе к истине подобрался немецкий химик Иоганн Дёберейнер. В опубликованной им работе говорилось, что атомный вес большинства элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, которые близки к исходному по химическим свойствам. Дёберейнер назвал это «законом триад». Далее, в 1862 году французский геолог и химик Александр Шанкуртуа смог отметить частое циклическое повторение свойств химических элементов по вертикали, разместив их вдоль винтовой линии. Тем не менее, работы этих двух учёных не обратили на себя внимания общественности.
В 1866 году английским химиком и музыкантом Джоном Ньюлендсом был предложен ещё один вариант периодической системы. Модель «закон октав», созданная им, несколько напоминала модель Менделеева, но сам же Ньюлендс скомпрометировал свою работу в попытках отыскать в таблице некую мистическую музыкальную гармонию. Последующие годы другие ученые также пытались систематизировать химические элементы. Лучше всего это вышло у немецкого химика Юлиуса Мейера в 1864 году. И наконец, в 1869 году русским химиком – Дмитрием Менделеевым,- была опубликована статья «Соотношение свойств с атомным весом элементов», содержащая первую его схему периодической таблицы. Но ещё в начале года, до опубликования статьи Менделеев разослал научное извещение ведущим химикам мира.
Всем известная легенда гласит, что идея систематизации химических элементов была увидена Дмитрием Менделеевым во сне, и, тем не менее, также известно, что на вопрос, как им была открыта периодическая система, Менделеев ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».
Для упрощения работы, Менделеев написал на каждой карточке названия элементов и их основные свойства, что позволило учёному менять карточки местами, сопоставляя одни ряды сходных элементов с другими. На тот момент известно было 63 элемента, один из которых (Didymium) состоял из смеси двух новых элементов: Praseodymium и Neodymium. Таким образом, это помогло учёному составить первый вариант системы, в дальнейшем отправленный в различные научные учреждения, как российские, так и заграничные. В этом варианте элементы расставлялись в девятнадцати горизонтальных рядах и в шести вертикальных столбцах (прообразы групп современной системы и будущих периодов соответственно). Второй вариант системы, опубликованный Менделеевым в 1870 году в «Основах химии» имеет более привычный вид: вместо горизонтальных столбцов элементов-аналогов появилось восемь вертикально расположенных групп; появились периоды, в начале которых помещались щелочные металлы, а в конце галоген. Периоды содержали по два ряда, а подгруппы образовывались элементами разных рядов, вошедших в группу.
Дмитрий Менделеев открыл, что рост атомной массы влияет на свойства элементов, то есть свойства меняются периодически. И через некоторое количество расположенных в порядке увеличения атомной массы элементов, их свойства повторяются: так, между золотом, медью и серебром есть сходство, а хлор похож на фтор. Но точных повторений в свойствах, конечно же, нет; в них есть и изменения. Главное отличие трудов Менделеева и других ученых заключалось в том, что при классификации элементов Менделеев использовал две характеристика – атомную массу и химическое сходство. Следует отметить, что Менделеевым была исправлена атомная масса некоторых из элементов (иттрий, торий, индий, уран, церий, бериллий) – только так можно было добиться полного соблюдения периодичности. И поэтому несколько элементов были размещены им в системе так, что это противоречило представлениям о сходстве этих элементов с другими (в третью группу был помещён считавшийся щелочным металлом таллий). В таблице остались пустые клетки для размещения в них ещё пока не открытых элементов. В 1871 году Менделеевым был сформулирован Периодический закон, к настоящему времени усовершенствованный.
С открытием германия, скандия и галлия в 1875 – 1886 годах Периодический закон получил научную достоверность. Удивительно, что Менделеевым была не только предсказана возможность существования этих элементов в природе, но и очень точно описаны их химические и физические свойства. Благодаря открытию строения атома в начале XX века стало понятным, атомный вес не играет роли при определении периодичности изменения свойств элементов. Химические свойства элемента определяются зарядом ядра, который равен атомному номеру и числу электронов, распределённых по электронным оболочкам атома.
На дальнейшее развитие периодической системы повлияло открытие ещё более новых элементов – благородных газов, природных радиоактивных элементов и искусственно полученных, что способствовало заполнению пустующих клеток. В 2010 году учёными был синтезирован 117-й элемент, что завершило седьмой период таблицы, но и сейчас в теоретической химии остаётся нерешённая проблема нижней границы периодической системы Менделеева.