Общая химия - [21]
Выдающимся трудом Менделеева является его книга «Основы химии», в которой впервые вся неорганическая химия была изложена с точки зрения периодического закона.
Органически сочетая теорию с практикой, Менделеев в течении всей своей жизни уделял много внимания развитию отечественной промышленности.
В 1984 г. научная общественность Советского Союза и многих стран мира торжественно отметила стопятидесятилетие со дня рождения Д. И. Менделеева — выдающегося ученого, открывшего периодический закон и создавшего периодическую систему элементов.
Дмитрий Иванович Менделеев (1834 — 1907)
* Атомный объем — объем, занимаемый одним молем атомов простого вещества в твердом состоянии.
- 53 -
19. Значение периодической системы.
Периодическая система элементов оказала большой влияние на последующее развитие химии. Она не только была первой естественной классификацией химических элементов, показавшей, что они образуют стройную систему и находятся в тесной связи друг с другом, но и явилась могучим орудием для дальнейших исследований.
В то время, когда Менделеев на основе открытого им периодического закона составлял свою таблицу, многие элементы были еще неизвестны. Так, был неизвестен элемент четвертого периода скандий. По атомной массе вслед за кальцием шел титан, но титан нельзя было поставить сразу после кальция, так как он попал бы в третью группу, тогда как титан образует высший оксид TiO>2, да и по другим свойствам должен быть отнесен к четвертой группе. Поэтому Менделеев пропустил одну клетку, т.е. оставил свободное место между кальцием и титаном. На том же основании в четвертом периоде между цинком и мышьяком были оставлены две свободные клетки, занятые теперь элементами галлием и германием. Свободные места остались и в других рядах. Менделеев был не только убежден, что должны существовать неизвестные еще элементы, которые заполнят эти места, но и заранее предсказал свойства таких элементов, основываясь на их положении среди других элементов периодической системы. Одному из них, которому в будущем предстояло занять место между кальцием и титаном, он дал название экабор (так как свойства его должны были напоминать бор); два других, для которых в таблице остались свободные места между цинком и мышьяком, были названы экаалюминием и экасилицием.
В течение следующих 15 лет предсказания Менделеева блестяще подтвердились: все три ожидаемых элемента были открыты. Вначале французский химик Лекок де Буабодран открыл галлий, обладающий всеми свойствами экаалюминия; вслед за тем в Швеции Л. Ф. Нильсоном был открыт скандий, имевший свойства экабора, и, наконец, спустя еще несколько лет в Германии К. А. Винклер открыл элемент, названный им германием, который оказался тождественным экасилицию.
Чтобы судить об удивительной точности предвидения Менделеева, сопоставим предсказанные им в 1871 г. свойства экасилиция со свойствами открытого в 1886 г. германия:
свойства экасилиция | свойства германия |
Экасилиций Es — плавкий металл, способный в сильном жару улетучиваться Атомная масса Es близка к 72 Плотность Es около 5,5 г/см>3 EsO>2 должен легко восстанавливаться Плотность будет близка к 4,7 г/см>3 EsCl>4 — жидкость, кипящая около 90˚C; плотность ее близка к 1,9 г/см>3 | Германий Ge — серый металл, плавящийся при 936˚C, а при более высокой температуре улетучивающийся Атомная масса Ge равна 72,59 Плотность Ge при 20˚C 5,35 г/см>3 GeO>2 легко восстанавливается углем или водородом до металла Плотность GeO>2 при 18˚C равна 4,703 г/см>3 GeCl>4 — жидкость, кипящая при 83˚C; плотность ее при 18˚C равна 1,88 г/см>3 |
- 54 -
Открытие галлия, скандия и германия было величайшим триумфом периодического закона.
Большое значение имела периодическая система также при установлении валентности и атомных масс некоторых элементов. Так, элемент бериллий долгое время считался аналогом алюминия и его оксиду приписывали формулу Be>2O>3. Исходя из процентного состава и предполагаемой формулы оксида бериллия, его атомную массу считали равной 13,5. Периодическая система показала, что для бериллия в таблице есть только одно место, а именно над магнием, так что его оксид должен иметь формулу BeO, откуда атомная масса бериллия получается равной десяти. Этот вывод вскоре был подтвержден определениями атомной массы бериллия по плотности пара его хлорида.
Точно так же периодическая система дала толчок к исправлению атомных масс некоторых элементов. Например, цезию раньше приписывали атомную массу 123,4. Менделеев же, располагая элементы в таблицу, нашел, что по своим свойствам цезий должен стоять в главной подгруппе первой группы под рубидием и потому будет иметь атомную массу около 130. Современные определения показывают, что атомная масса цезия равна 132,9054.
И в настоящее время периодический закон остается путеводной нитью и руководящим принципом химии. Именно на его основе были искусственно созданы в последние десятилетия трансурановые элементы, расположенные в периодической системе после урана. Один из них — элемент § 101, впервые полученный в 1955 г., - в честь великого русского ученого был назван менделевием.
