Riparazione
Carte degli elementi della tavola periodica di Mendeleev.

Carte degli elementi della tavola periodica di Mendeleev.

La chimica è una materia affascinante ma difficile. E se la scuola non aveva ancora accessori per condurre esperimenti, allora possiamo dire che è completamente passata. Ma c'è qualcosa in cui ogni persona dovrebbe essere almeno minimamente orientata. Questa è la tavola periodica.

Per gli scolari, impararlo è una vera tortura. Se la vedono nei sogni, allora solo incubi. Tanti elementi, ognuno ha il suo numero... Ma una madre di tanti bambini ha inventato un modo divertente, come imparare la tavola periodica. È adatto sia per bambini che per adulti e la reazione te ne parlerà volentieri "Così semplice!".

Tavola periodica degli elementi chimici

Come ha dimostrato Karin Tripp, madre di quattro figli, con il giusto approccio è possibile imparare qualsiasi cosa. Attaccarsi studio di chimica anche bambini piccoli, decise di trasformare la tavola periodica degli elementi in un campo di battaglia navale.

Il gioco contiene quattro pagine con la tavola periodica, due per ogni giocatore. Ogni giocatore deve disegnare le sue navi su un tavolo e sull'altro - per designare i suoi colpi e le navi nemiche distrutte con i punti.

Le regole del combattimento navale sono le stesse del gioco classico. Solo per abbattere la barca dell'avversario, devi nominare non la lettera e il numero, ma l'elemento chimico corrispondente.

Questa tecnica consentirà ai bambini non solo di imparare i nomi degli elementi chimici. Promuove lo sviluppo della memoria e del pensiero logico. Dopotutto, i bambini analizzeranno numeri di serie e colori.

Per rendere più facile per i bambini trovare all'inizio l'elemento desiderato, le righe e le colonne dovrebbero essere numerate con numeri. Ma, secondo Karin, dopo alcuni giorni passati a giocare alla "battaglia navale chimica", i suoi figli hanno iniziato a navigare perfettamente nella tavola periodica. Conoscevano persino le masse atomiche e i numeri di serie degli elementi.

Nel tempo, le regole del gioco possono essere complicate. Ad esempio, posiziona la nave solo all'interno di una famiglia di elementi chimici.

Anche la figlia di otto anni di una madre inventiva che non ha ancora studiato chimica a scuola gioca a questo gioco con piacere. E per gli adulti, questo è un ottimo modo per divertirsi.

Tutte le pagine della tavola periodica per giocare a battaglie navali possono essere stampate su una stampante normale oa colori e utilizzate un numero illimitato di volte.

TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI CHIMICI

La rappresentazione grafica della legge periodica è la tavola periodica. Contiene 7 periodi e 8 gruppi.

La forma abbreviata della tavola D.I. Mendeleev.

Versione semilunga del tavolo D.I. Mendeleev.

Esiste anche una versione lunga del tavolo, è simile a una versione semilunga, ma solo i lantanidi e gli attinidi non vengono rimossi dal tavolo.

Il tavolo originale di D. I. Mendeleev

1. Periodo - elementi chimici disposti in linea (1 - 7)

Piccolo (1, 2, 3) - sono costituiti da una riga di elementi

Di grandi dimensioni (4, 5, 6, 7) - composto da due righe - pari e dispari

I periodi possono essere costituiti da 2 (primo), 8 (secondo e terzo), 18 (quarto e quinto) o 32 (sesto) elementi. L'ultimo, settimo periodo è incompleto.

Tutti i periodi (tranne il primo) iniziano con un metallo alcalino e terminano con un gas nobile.

In tutti i periodi, con un aumento delle masse atomiche relative degli elementi, si osserva un aumento delle proprietà non metalliche e un indebolimento delle proprietà metalliche. In lunghi periodi, il passaggio delle proprietà dal metallo attivo al gas nobile avviene più lentamente (dopo 18 e 32 elementi) che in brevi periodi (dopo 8 elementi). Inoltre, in brevi periodi da sinistra a destra, la valenza nei composti con ossigeno aumenta da 1 a 7 (ad esempio, da Na a Cl ). In periodi ampi, all'inizio la valenza aumenta da 1 a 8 (ad esempio, nel quinto periodo dal rubidio al rutenio), quindi si verifica un brusco salto e la valenza diminuisce a 1 per l'argento, quindi aumenta di nuovo.

2. Gruppi - colonne verticali di elementi con lo stesso numero di elettroni di valenza, pari al numero del gruppo. Esistono sottogruppi principali (A) e secondari (B).

Sottogruppi principali sono costituiti da elementi di piccole e grandi epoche.

Sottogruppi laterali sono costituiti da elementi di soli grandi periodi.

Nei sottogruppi principali, dall'alto verso il basso, le proprietà metalliche sono migliorate, mentre le proprietà non metalliche sono indebolite. Gli elementi dei gruppi principali e secondari differiscono notevolmente nelle proprietà.

Il numero del gruppo indica la valenza più alta dell'elemento (tranne N, DI ).

Comuni agli elementi dei sottogruppi principale e secondario sono le formule degli ossidi superiori (e dei loro idrati). Per ossidi superiori e il loro elemento idrati I-III gruppi (ad eccezione del boro) predominano le proprietà di base, con da IV a VIII - acido.

Gruppo

III

VII

VIII

(tranne gas inerti)

ossido supremo

E2O

E 2 O 3

EO 2

E 2 O 5

EO 3

E 2 O 7

EO 4

Idrato di ossido superiore

EONE

E(OH) 2

E(OH) 3

H 2 EO 3

H 3 EO 4

H 2 EO 4

NEO 4

H 4 EO 4

Per gli elementi dei sottogruppi principali sono comuni le formule dei composti dell'idrogeno. Elementi dei principali sottogruppi I-III i gruppi formano solidi - idruri (idrogeno nello stato di ossidazione - 1) e IV-VII gruppi - gassoso. Composti di idrogeno degli elementi dei principali sottogruppi IV gruppi (EN 4) - neutro, V gruppi (EN 3) - basi, VI e VII gruppi (H 2 E e NE) - acidi.

Come utilizzare la tavola periodica? Per una persona non iniziata, leggere la tavola periodica è come guardare le antiche rune degli elfi per un nano. E la tavola periodica può dire molto sul mondo.

Oltre a servirti nell'esame, è anche semplicemente indispensabile per risolvere un numero enorme di problemi chimici e fisici. Ma come leggerlo? Fortunatamente oggi tutti possono imparare quest'arte. In questo articolo ti diremo come capire la tavola periodica.

Il sistema periodico degli elementi chimici (tabella di Mendeleev) è una classificazione degli elementi chimici che stabilisce la dipendenza di varie proprietà degli elementi dalla carica del nucleo atomico.

Storia della creazione della Tavola

Dmitri Ivanovich Mendeleev non era un semplice chimico, se qualcuno la pensa così. Fu chimico, fisico, geologo, metrologo, ecologista, economista, petroliere, aeronauta, costruttore di strumenti e insegnante. Durante la sua vita, lo scienziato è riuscito a condurre molte ricerche fondamentali in vari campi della conoscenza. Ad esempio, è opinione diffusa che sia stato Mendeleev a calcolare la forza ideale della vodka - 40 gradi.

Non sappiamo come Mendeleev trattasse la vodka, ma è noto per certo che la sua dissertazione sull'argomento "Discorso sulla combinazione di alcol e acqua" non aveva nulla a che fare con la vodka e considerava le concentrazioni di alcol da 70 gradi. Con tutti i meriti dello scienziato, la scoperta della legge periodica degli elementi chimici - una delle leggi fondamentali della natura, gli ha portato la più ampia fama.

C'è una leggenda secondo la quale lo scienziato sognava il sistema periodico, dopo di che doveva solo finalizzare l'idea che era apparsa. Ma, se tutto fosse così semplice.. Questa versione della creazione della tavola periodica, a quanto pare, non è altro che una leggenda. Alla domanda su come fosse stato aperto il tavolo, lo stesso Dmitry Ivanovich ha risposto: " Ci penso da forse vent'anni e tu pensi: mi sono seduto e all'improvviso ... è pronto. "

A metà del diciannovesimo secolo, diversi scienziati tentarono di razionalizzare gli elementi chimici conosciuti (si conoscevano 63 elementi). Ad esempio, nel 1862 Alexandre Émile Chancourtois collocò gli elementi lungo un'elica e notò la ripetizione ciclica delle proprietà chimiche.

Il chimico e musicista John Alexander Newlands propose la sua versione della tavola periodica nel 1866. Un fatto interessante è che nella disposizione degli elementi lo scienziato ha cercato di scoprire un'armonia musicale mistica. Tra gli altri tentativi c'era il tentativo di Mendeleev, che fu coronato da successo.

Nel 1869 fu pubblicato il primo schema della tavola, e il giorno del 1 marzo 1869 è considerato il giorno della scoperta della legge periodica. L'essenza della scoperta di Mendeleev era che le proprietà degli elementi con massa atomica crescente non cambiano in modo monotono, ma periodicamente.

La prima versione della tabella conteneva solo 63 elementi, ma Mendeleev ha preso una serie di decisioni molto non standard. Quindi, ha immaginato di lasciare un posto nella tabella per elementi ancora sconosciuti e ha anche cambiato le masse atomiche di alcuni elementi. La correttezza fondamentale della legge derivata da Mendeleev fu confermata molto presto dopo la scoperta del gallio, dello scandio e del germanio, la cui esistenza era stata prevista dagli scienziati.

Visione moderna della tavola periodica

Di seguito è riportato il tavolo stesso.

Oggi, al posto del peso atomico (massa atomica), per ordinare gli elementi si usa il concetto di numero atomico (il numero di protoni nel nucleo). La tabella contiene 120 elementi, che sono disposti da sinistra a destra in ordine crescente di numero atomico (numero di protoni)

Le colonne della tabella sono i cosiddetti gruppi e le righe sono punti. Ci sono 18 gruppi e 8 periodi nella tabella.

Le proprietà metalliche degli elementi diminuiscono quando ci si sposta lungo il periodo da sinistra a destra e aumentano nella direzione opposta.
Le dimensioni degli atomi diminuiscono man mano che si spostano da sinistra a destra lungo i periodi.
Quando ci si sposta dall'alto verso il basso nel gruppo, le proprietà metalliche riducenti aumentano.
Le proprietà ossidanti e non metalliche aumentano lungo il periodo da sinistra a destra.

Cosa impariamo sull'elemento dalla tabella? Ad esempio, prendiamo il terzo elemento nella tabella: il litio e consideriamolo in dettaglio.

Innanzitutto vediamo il simbolo dell'elemento stesso e il suo nome sotto di esso. Nell'angolo in alto a sinistra c'è il numero atomico dell'elemento, nell'ordine in cui l'elemento si trova nella tabella. Il numero atomico, come già accennato, è uguale al numero di protoni nel nucleo. Il numero di protoni positivi è solitamente uguale al numero di elettroni negativi in un atomo (ad eccezione degli isotopi).

La massa atomica è indicata sotto il numero atomico (in questa versione della tabella). Se arrotondiamo la massa atomica al numero intero più vicino, otteniamo il cosiddetto numero di massa. La differenza tra il numero di massa e il numero atomico fornisce il numero di neutroni nel nucleo. Pertanto, il numero di neutroni in un nucleo di elio è due e in litio - quattro.

Quindi il nostro corso "Mendeleev's Table for Dummies" è terminato. In conclusione, ti invitiamo a guardare un video tematico e speriamo che la domanda su come utilizzare la tavola periodica di Mendeleev ti sia diventata più chiara. Ti ricordiamo che l'apprendimento di una nuova materia è sempre più efficace non da solo, ma con l'aiuto di un mentore esperto. Ecco perché, non dovresti mai dimenticare chi condividerà volentieri la sua conoscenza ed esperienza con te.

In effetti, il fisico tedesco Johann Wolfgang Dobereiner notò il raggruppamento di elementi già nel 1817. A quei tempi, i chimici non avevano ancora pienamente compreso la natura degli atomi, come descritto da John Dalton nel 1808. Nel suo "Nuovo sistema di filosofia chimica", Dalton ha spiegato le reazioni chimiche assumendo che ogni sostanza elementare sia composta da un particolare tipo di atomo.

Dalton suggerì che le reazioni chimiche producevano nuove sostanze quando gli atomi venivano separati o combinati. Credeva che ogni elemento consistesse esclusivamente in un tipo di atomo, che differisce dagli altri per peso. Gli atomi di ossigeno pesavano otto volte di più degli atomi di idrogeno. Dalton credeva che gli atomi di carbonio fossero sei volte più pesanti dell'idrogeno. Quando gli elementi si combinano per creare nuove sostanze, la quantità di reagenti può essere calcolata da questi pesi atomici.

Dalton si sbagliava su alcune masse: l'ossigeno è in realtà 16 volte più pesante dell'idrogeno e il carbonio è 12 volte più pesante dell'idrogeno. Ma la sua teoria ha reso utile l'idea degli atomi, ispirando una rivoluzione nella chimica. La misurazione accurata della massa atomica è diventata un grave problema per i chimici nei decenni a venire.

Riflettendo su queste scale, Dobereiner ha notato che alcuni insiemi di tre elementi (li chiamava triadi) mostrano una relazione interessante. Il bromo, ad esempio, aveva una massa atomica compresa tra quella del cloro e dello iodio e tutti e tre questi elementi mostravano un comportamento chimico simile. Anche litio, sodio e potassio erano una triade.

Altri chimici notarono connessioni tra masse atomiche e , ma fu solo negli anni '60 dell'Ottocento che le masse atomiche furono ben comprese e misurate abbastanza da sviluppare una comprensione più profonda. Il chimico inglese John Newlands notò che la disposizione degli elementi conosciuti in ordine di massa atomica crescente portava a una ripetizione delle proprietà chimiche di ogni ottavo elemento. Questo modello ha chiamato la "legge delle ottave" in un documento del 1865. Ma il modello di Newlands non ha resistito molto bene dopo le prime due ottave, portando i critici a suggerire che alfabetizzasse gli elementi. E come si rese presto conto Mendeleev, la relazione tra le proprietà degli elementi e le masse atomiche era un po' più complessa.

Organizzazione degli elementi chimici

Mendeleev nacque a Tobolsk, in Siberia, nel 1834, diciassettesimo figlio dei suoi genitori. Ha vissuto una vita colorata, perseguendo interessi diversi e viaggiando sulla strada di persone eminenti. Mentre riceveva un'istruzione superiore presso l'Istituto Pedagogico di San Pietroburgo, è quasi morto per una grave malattia. Dopo la laurea, ha insegnato nelle scuole superiori (questo era necessario per ricevere uno stipendio presso l'istituto), lungo il percorso studiando matematica e scienze per ottenere un master.

Ha poi lavorato come insegnante e docente (e ha scritto articoli scientifici) fino a quando ha ricevuto una borsa di studio per un lungo tour di ricerca nei migliori laboratori chimici d'Europa.

Tornato a San Pietroburgo, si è ritrovato senza lavoro, quindi ha scritto un'eccellente guida alla programmazione nella speranza di vincere un grosso premio in denaro. Nel 1862 gli valse il Premio Demidov. Ha anche lavorato come editore, traduttore e consulente in vari settori chimici. Nel 1865 tornò alla ricerca, conseguì un dottorato e divenne professore all'Università di San Pietroburgo.

Poco dopo, Mendeleev iniziò a insegnare chimica inorganica. Preparandosi a padroneggiare questo nuovo campo (per lui), era insoddisfatto dei libri di testo disponibili. Così ho deciso di scrivere il mio. L'organizzazione del testo richiedeva l'organizzazione degli elementi, quindi la questione della loro migliore disposizione era costantemente nella sua mente.

All'inizio del 1869, Mendeleev aveva compiuto progressi sufficienti per rendersi conto che alcuni gruppi di elementi simili mostravano un aumento regolare delle masse atomiche; altri elementi con all'incirca le stesse masse atomiche avevano proprietà simili. Si è scoperto che ordinare gli elementi in base al loro peso atomico era la chiave per la loro classificazione.

Tavola periodica di D. Meneleev.

Nelle stesse parole di Mendeleev, ha strutturato il suo pensiero scrivendo ciascuno dei 63 elementi allora conosciuti su una carta separata. Poi, attraverso una specie di gioco di solitario chimico, ha trovato lo schema che stava cercando. Disponendo le carte in colonne verticali con masse atomiche dal basso verso l'alto, ha posizionato elementi con proprietà simili in ogni riga orizzontale. Nasce la tavola periodica di Mendeleev. Ha redatto una bozza il 1 marzo, l'ha inviata alla stampa e l'ha inclusa nel suo libro di testo di prossima pubblicazione. Ha anche preparato rapidamente un documento da presentare alla Russian Chemical Society.

"Gli elementi ordinati in base alla dimensione delle loro masse atomiche mostrano chiare proprietà periodiche", ha scritto Mendeleev nel suo lavoro. "Tutti i confronti che ho fatto mi hanno portato alla conclusione che la dimensione della massa atomica determina la natura degli elementi".

Nel frattempo, anche il chimico tedesco Lothar Meyer stava lavorando all'organizzazione degli elementi. Preparò una tavola simile a quella di Mendeleev, forse anche prima di quella di Mendeleev. Ma Mendeleev pubblicò il suo primo.

Tuttavia, molto più importante della sconfitta di Meyer è stato il modo in cui Mendeleev ha usato il suo tavolo per creare elementi sconosciuti. Nel preparare il suo tavolo, Mendeleev ha notato che mancavano alcune carte. Doveva lasciare spazi vuoti in modo che gli elementi conosciuti potessero allinearsi correttamente. Anche durante la sua vita, tre spazi vuoti furono riempiti con elementi prima sconosciuti: gallio, scandio e germanio.

Mendeleev non solo ha predetto l'esistenza di questi elementi, ma ha anche descritto correttamente le loro proprietà in dettaglio. Il gallio, ad esempio, scoperto nel 1875, aveva una massa atomica di 69,9 e una densità sei volte quella dell'acqua. Mendeleev predisse questo elemento (lo chiamò ekaalluminio) solo da questa densità e massa atomica di 68. Le sue previsioni per l'ekasilicon corrispondevano strettamente al germanio (scoperto nel 1886) in massa atomica (72 prevista, 72,3 effettiva) e densità. Ha anche predetto correttamente la densità dei composti del germanio con ossigeno e cloro.

La tavola periodica è diventata profetica. Sembrava che alla fine di questo gioco si sarebbe rivelato questo solitario degli elementi. Allo stesso tempo, lo stesso Mendeleev era un maestro nell'usare il proprio tavolo.

Le previsioni di successo di Mendeleev gli valsero lo status leggendario di maestro della magia chimica. Ma gli storici oggi discutono se la scoperta degli elementi predetti abbia consolidato l'adozione della sua legge periodica. Il passaggio della legge potrebbe aver avuto più a che fare con la sua capacità di spiegare i legami chimici stabiliti. In ogni caso, l'accuratezza predittiva di Mendeleev ha sicuramente attirato l'attenzione sui meriti del suo tavolo.

Entro il 1890, i chimici riconobbero ampiamente la sua legge come una pietra miliare nella conoscenza chimica. Nel 1900, il futuro premio Nobel per la chimica William Ramsay la definì "la più grande generalizzazione che sia mai stata fatta in chimica". E Mendeleev lo fece senza capire come.

mappa matematica

In molti casi nella storia della scienza, grandi previsioni basate su nuove equazioni si sono rivelate corrette. In qualche modo, la matematica rivela alcuni dei segreti della natura prima che gli sperimentatori li scoprano. Un esempio è l'antimateria, un altro è l'espansione dell'universo. Nel caso di Mendeleev, le previsioni di nuovi elementi sono emerse senza alcuna matematica creativa. Ma in effetti, Mendeleev ha scoperto una profonda mappa matematica della natura, poiché la sua tavola rifletteva il significato di , le regole matematiche che governano l'architettura atomica.

Nel suo libro, Mendeleev ha osservato che "le differenze interne nella materia che compongono gli atomi" possono essere responsabili delle proprietà che si ripetono periodicamente. Ma non ha seguito questa linea di pensiero. In effetti, per molti anni ha riflettuto sull'importanza della teoria atomica sul suo tavolo.

Ma altri sono stati in grado di leggere il messaggio interiore della tavola. Nel 1888, il chimico tedesco Johannes Wieslicen annunciò che la periodicità delle proprietà degli elementi ordinate per massa indica che gli atomi sono composti da gruppi regolari di particelle più piccole. Quindi, in un certo senso, la tavola periodica prevedeva (e forniva prove) la complessa struttura interna degli atomi, mentre nessuno aveva la minima idea di come fosse effettivamente l'atomo o se avesse una struttura interna.

Al momento della morte di Mendeleev nel 1907, gli scienziati sapevano che gli atomi sono divisi in parti: , più alcuni componenti caricati positivamente che rendono gli atomi elettricamente neutri. La chiave dell'allineamento di queste parti arrivò nel 1911, quando il fisico Ernest Rutherford, che lavorava all'Università di Manchester in Inghilterra, scoprì il nucleo atomico. Poco dopo, Henry Moseley, lavorando con Rutherford, dimostrò che la quantità di carica positiva in un nucleo (il numero di protoni che contiene, o il suo "numero atomico") determina il corretto ordine degli elementi nella tavola periodica.

Henry Moseley.

La massa atomica era strettamente correlata al numero atomico di Moseley, abbastanza vicino che l'ordine degli elementi in base alla massa differiva solo in pochi punti dall'ordinamento in base al numero. Mendeleev ha insistito sul fatto che queste masse avevano torto e dovevano essere misurate di nuovo, e in alcuni casi aveva ragione. Sono rimaste alcune discrepanze, ma il numero atomico di Moseley si adatta perfettamente alla tabella.

Più o meno nello stesso periodo, il fisico danese Niels Bohr si rese conto che la teoria quantistica determinava la disposizione degli elettroni che circondano il nucleo e che gli elettroni più esterni determinavano le proprietà chimiche di un elemento.

Disposizioni simili di elettroni esterni verranno ripetute periodicamente, spiegando gli schemi che la tavola periodica ha originariamente rivelato. Bohr creò la sua versione della tavola nel 1922 basata su misurazioni sperimentali delle energie degli elettroni (insieme ad alcuni indizi dalla legge periodica).

La tavola di Bohr aggiungeva elementi scoperti dal 1869, ma era lo stesso ordine periodico scoperto da Mendeleev. Senza avere la minima idea di ciò, Mendeleev ha creato un tavolo che riflette l'architettura atomica dettata dalla fisica quantistica.

Il nuovo tavolo di Bohr non era né la prima né l'ultima versione del progetto originale di Mendeleev. Da allora sono state sviluppate e pubblicate centinaia di versioni della tavola periodica. La forma moderna - in un design orizzontale in contrasto con la versione verticale originale di Mendeleev - non divenne molto popolare fino a dopo la seconda guerra mondiale, in gran parte grazie al lavoro del chimico americano Glenn Seaborg.

Seaborg ei suoi colleghi hanno creato sinteticamente diversi nuovi elementi, con numeri atomici dopo l'uranio, l'ultimo elemento naturale sul tavolo. Seaborg vide che questi elementi, transuranici (più i tre elementi che hanno preceduto l'uranio), richiedevano una nuova riga nella tabella che Mendeleev non aveva previsto. La tabella di Seaborg ha aggiunto una riga per quegli elementi sotto la riga simile di elementi delle terre rare che non avevano un posto nella tabella.

Il contributo di Seaborg alla chimica gli è valso l'onore di nominare il proprio elemento, seaborgium, numero 106. È uno dei numerosi elementi che prendono il nome da famosi scienziati. E in questa lista, ovviamente, c'è l'elemento 101, scoperto da Seaborg e dai suoi colleghi nel 1955 e chiamato mendelevio - in onore del chimico che, sopra tutti, meritava un posto nella tavola periodica.

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