ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы О трех формах периодической системы элементов, разработанных Менделеевым из "Периодический закон Менделеева и электронное строение металлов" Законченная форма короткой таблицы со сдвоенными рядами, в которой церий, иттербий, торий и уран размещены по группам, а для остальных лантаноидов и актиноидов оставлены места, появилась в 1870—1871 гг. в статье О месте церия в системе элементов , а полное теоретическое обоснование периодического закона — в статье Естественная система элементов , принятой к печати 29 ноября 1870 г. [1]. [c.57] В одной из наиболее важных статей Менделеева Периодическая законность химических элементов (1871) дана уточненная форма первой таблицы от 1 марта 1869 г., представляющая тщательно продуманный исходный вариант пирамидальной формы таблицы, а также короткая форма таблицы со сдвоенными рядами [1]. Первоначальный вариант развернутой формы таблицы дан Менделеевым уже в первом издании Основ химии в 1871 г. И, 2]. [c.57] Таким образом, все три основные формы периодической системы элементов Менделеева, широко известные ныне как 1) короткая таблица со сдвоенными подгруппами (см. табл. 2), 2) длинная, развернутая таблица (рис. 13) и 3) пирамидальная таблица (рис. 14), имеются в основных трудах Менделеева 1869—1871 гг. [1—5]. Все эти три варианта таблицы с уточнениями, дополнениями вновь открытыми элементами и улучшениями помещались Менделеевым во всех изданиях Основ химии , от первого (1869) до восьмого (1906) [2]. При этом Менделеев пишет [1] Для правильного понимания дела не излишне заметить, что все виды расположения элементов по порядку величины их атомного веса в сущности выражают одну и ту же основную зависимость периодического свойства , т. е. периодический закон. [c.57] В последующие годы принципиальных изменений во все три формы таблицы Менделеев не вносил, они лишь уточнялись и дополнялись вновь открываемыми элементами было уточнено размещение иттрия (1873) и лантана (1877), размещены в системе необычайно уверенно и точно предсказанные Менделеевым скандий (1879), галлий (1875) и германий (1886). В 1902 г. в таблицу были помещены все инертные газы и радий. Последняя короткая таблица, отредактированная самим Менделеевым для восьмого издания Основ химии (1906), сохранила все эти принципиальные особенности первой короткой таблицы. [c.57] Уже при жизни Менделеева появились различные варианты периодической таблицы, авторы которых пытались улучшить и усовершенствовать (часто совершенно необоснованно) классическую короткую таблицу Менделеева и развернутую длинную , предложенную им же. Так, семейство редкоземельных элементов было предложено выделить в особую интергруппу. Размещение элементов, предложенное в 1909 г. Вернером (см. [39], стр. 215), ничем принципиально не отличается от длинной таблицы, разработанной Менделеевым в 1871—1903 гг. Развернутая таблица Менделеева точнее, поскольку в ней предусмотрены места для лантаноидов и правильно в порядке возрастания атомных весов размещены церий, торий и уран. Единственная неточность в этой таблице — это помещение водорода, лития и натрия над медью, а бериллия и магния над цинком, а не над калием и кальцием. Однако это приводит к компактному расположению элементов главных групп и отчасти соответствует различию свойств и тем смещениям, которыми Менделеев указывал на неполное сходство натрия с калием, а магния с кальцием. [c.57] Бором в его работах (см. 139], стр. 218), также не является вполне оригинальным. По существу он представляет лишь некоторое развитие первой таблицы Менделеева, опубликованной 1 марта 1869 г., уточненной им в статье Периодическая законность химических элементов в 1871 г. (см. рис. 14), которую также можно найти во всех изданиях Основ химии . Особенно это выявляется при вертикальном расположении элементов в периодах [56]. Вряд ли можно считать достаточным основанием для наименования этой таблицы Периодической системой элементов по Ю. Томсену и Н. Бору проведение соединительных линий, отра-жаюш,их связь основных и побочных элементов. В Основах химии (см. рис. 14) вместо этих линий указаны номера групп. [c.60] В пирамидальной таблице никак не связаны друг с другом, а также с остальными элементами семейства лантаноидов и актиноидов. Между тем в исходной таблице Менделеева (см. рис. 14) церий и торий расположены в одной строке с титаном и цирконием, а уран — с вольфрамом. [c.60] Возникает вопрос, нельзя ли придать пирамидальной форме таблицы более определенный физический смысл, воспользовавшись соединительными линиями для выражения реальных смещений элементов, соответствующих различию их электронных конфигураций. [c.60] Такое преобразование таблицы, выполненное на основании анализа количественных смещений элементов в группах, отображаемых семействами кривых зависимости ионизационных потенциалов (см. рис. 2), электроотрицательностей (см. рис. 3, 4), атомных радиусов (глава HI) и других характеристик от атомного номера, представлено на рис. 15. [c.60] Форма периодической системы элементов Менделеева, представленная на рис. 15, отражает реальные смещения элементов, отвечающие различию строения их внутренних оболочек, которые обусловливают в свою очередь вариации энергии связи электронов внешней оболочки. Линии на этой таблице не только соединяют сходные элементы, но и символизируют изменение свойств элементов каждой данной группы при увеличении атомного номера. Их прообразом являются соответствующие изменения ионизационных потенциалов, атомных и ионных радиусов, электроотрицательностей, по Полингу и Горди, и многих других характеристик, отражающих энергию связи электронов, прочность связи атомов друг с другом в элементах, соединениях и пр. [c.63] В заключение следует отметить, что все три формы воплощения периодического закона в виде короткой, длинной и пирамидальной таблиц были разработаны Менделеевым столь точно, строго и тщательно, что они не только сохранили полное свое значение до наших дней, но и вряд ли могут быть полноценно заменены какими-либо иными формами (например, размещением в виде обычной или архимедовой спирали), которые, кстати сказать, тоже были внимательно изучены Менделеевым ([1], стр. 228). Изменения, которые предлагается внести во все три современные изображения периодической системы элементов (см. [39], стр. 28—29, 215 и 218), — размещение лантаноидов и актиноидов по группам, а также смещения элементов из рядов аналогов вследствие неодинакового строения внутренних электронных оболочек — были намечены и частично осуществлены самим Менделеевым. Выделение же лантаноидов и актиноидов в третьи подгруппы непосредственно следует из принципа смещения элементов, которым Менделеев руководствовался для разделения каждой группы на две подгруппы при создании короткой формы таблицы. Периодический закон воплощен Менделеевым в виде трех основных форм, а именно 1) короткой таблицы с 12 рядами и 8 группами, каждая из которых подразделена на подгруппы (см. табл. 2) 2) длинной (развернутой) таблицы (см. рис. 13) и 3) таблицы, идентичной пирамидальной форме (см. рис. 14). [c.63] Принципиальными особенностями таблиц, разработанных Менделеевым, являются, во-первых, органическое включение лантаноидов и актиноидов в периодическую систему элементов и, во-вторых, подчеркивание различия элементов-аналогов первых трех периодов путем смещений (см. табл. 2) или выделения типических элементов (см. рис. 13 и 14). [c.63] В соответствии с этим в пирамидальную форму таблицы нами внесены следующие изменения 1) путем сопряжения соединительными линиями в нее включены лантаноиды и актиноиды 2) осуществлены сдвиги элементов и проведены соединительные линии, отражающие изменение энергии связи внешних электронов 3) указаны группы, периоды и характерные электронные конфигурации элементов, определяющие сдвиги. [c.63] Все три формы таблицы (табл. 10, И и рис. 15) являются развитием периодической системы элементов Менделеева в направлениях, намеченных им самим, строго отвечают периодическому закону и принципиально не отличаются одна от другой. [c.63] Представляется целесообразным рассмотреть возможное упрощение как короткой , так и развернутой системы элементов. [c.64] Выделение элементов а, Ь и с подгрупп в самостоятельные поля, которое позволяет весьма удобно сопоставлять их структурные характеристики и свойства, может быть осуществлено последовательным выносом лантаноидов (табл. 13) и d-переходных металлов (табл. 14) с сохранением распределения их по группам и подгруппам. Когда желательно сопоставить элементы с заполняющимися s p -, и / -оболочками, то такие компактные таблицы имеют вполне определенный смысл и могут оказаться исключительно полезными. [c.64] Блочная форма периодической системы, изображенная в табл. 14, оказалась весьма полезной при сопоставлении различных характеристик элементов главных групп, их соединений и сплавов [57—601. [c.69] Закономерности строения электронных оболочек, приводящие к уточнению периодической системы элементов, могут быть использованы для размещения в этой системе трансактиноидных элементов. Размещение лантаноидов и актиноидов внутри 6-го и 7-го периодов может быть полезным для химической идентификации тяжелых трансактиноидных элементов. [c.69] Вернуться к основной статье