РЕФЕРАТ
на тему:
«Відкриття періодичного закону Менделєєва»
Зміст
І. Вступ.
ІІ. Історія відкриття періодичного закону хімічних елементів.
2.1. Попередники Д.І. Менделєєва про систематизацію хімічних елементів;
2.2. Відкриття періодичного закону Д.І. Менделєєва;
2.3. Значення періодичного закону для розвитку для розвитку хімічної науки.
ІІІ. Висновок.
Література.
І. Вступ.
В історії розвитку науки відомо багато великих відкриттів. Але деякі з них можна співставити з тим, що зробив Менделєєв - найвидатніший хімік світу. Хоча із часу відкриття його закону пройшло багато років, ніхто не може сказати, коли буде до кінця зрозумілий весь зміст знаменитої «таблиці Менделєєва».
За словами самого Дмитра Івановича Менделєєва, відкриттю періодичного закону сприяло нагромадження «до кінця 60-х років таких нових відомостей про рідкісні елементи, які відкрили їхні різнобічні зв'язки між собою й іншими елементами». Можна перелічити й ряд інших даних, які доповнювали уявлення про подібність елементів і їхніх властивостей: вивчення ізоморфізму, введення поняття про валентності, розробка нових способів визначення атомних мас, обговорення гіпотези Праута й ін. Дійсно, уже в п'ятидесяті - шістдесяті роки з'явилося понад десяток спроб знайти систему елементів, що заслуговують на увагу.
Все частіше в деяких роботах з'являються думки про необхідність класифікації хімічних елементів. Так, у роботі А. Беренфельда вказується, що серйозне значення має вивчення рідкісних елементів: «...вони усе більше й більше заповнюють пробіли між відомими... тілами природи й допомагають скласти із цих тіл безперервний ряд, у якому всякий елемент мав би своє певне місце». Особливо цікава щодо цього дисертація Н. Алишевського (1865), що писав: «Останнім часом при величезному достатку матеріалів у хімії усе більше й більше пробивається прагнення систематизувати, групувати вироблені факти. Сучасні хіміки прийшли до висновку, що багато хімічних елементів, досить різні по своїх зовнішніх фізичних властивостях, у своїх хімічних функціях дуже подібні, навіть тотожні між собою». І ще: «Якщо... природні групи встановляться в неорганічній хімії для всіх, поки ще розрізнених, хімічно неподільних тіл, тоді вивчення реакцій їх полегшиться найвищою мірою, а разом зтим з’явиться можливість зробити ті виcновки, установити такі закони, які дотепер були долею тільки однієї органічної хімії».
Сам Н. Алишевський провів порівняння деяких властивостей на основі положення елементів у їхніх природних групах.
Але якщо рівень знань епохи об'єктивно визначив можливість наукового рішення проблеми, то від рівня знань ученого і його світогляду залежало перетворити цю можливість у дійсність. Це не випадково вдалося здійснити Менделєєву.
ІІ. Історія відкриття періодичного закону хімічних елементів.
2.1. Попередники Д.І. Менделєєва про систематизацію хімічних елементів.
Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону не було несподіваним і випадковим; воно виявилося закономірним завершенням певного етапу пізнання природи, якісним стрибком у розвитку людських знань про речовину та її перетворення.
Історія науки знає багато важливих винаходів, але вирішальне значення як для дальшого систематичного пізнання природи, так і для діалектико-матеріалістичного розуміння різних природних явищ мало відкриття закону збереження маси речовини, законів атомістики, періодичного закону, створення теорії будови атома. Кожне з цих великих відкриттів народжувалось у лоні попередньої до нього теорії та на її базі. Досить це показати на такому прикладі.
Відомо, що практичне відкриття перетворення форм матеріального руху так стародавнє, що від нього можна вести літочислення історії людства, а теоретичне вираження ідеї збереження речовини й перетворення руху сформульоване в наївно діалектичній формі ще в стародавній китайській і грецькій філософії. Проте тільки експериментально доведений М.В. Ломоносовим закон збереження маси речовини став фактичним науковим підтвердженням ідей матеріалістичної філософії про вічність матерії, про єдність матерії та руху.
У свою чергу закон збереження маси речовини був тією основою, на якій став можливим розвиток законів хімічної атомістики (вчення про будову речовини) і створення кінетичної теорії газів. Закони атомістики дали поштовх до глибокого розуміння хімічних перетворень, поєднуючи кількісну і якісну їх характеристику.
Наслідком застосування законів атомістики до вивчення хімічних процесів стало сформування теорії хімічної будови речовин О. М. Бутлерова в органічній хімії й відкриття періодичного закону хімічних елементів - у неорганічній.
Перший міжнародний конгрес хіміків (1860 р.) ствердив атомно-молекулярну теорію, яка відкрила широкі перспективи розвитку органічної та неорганічної хімії. В 60-х роках минулого століття з метою більш точного визначення атомної маси елементів виконується багато цікавих аналітичних і синтетичних досліджень, які сприяли дальшому розробленню методів хімічного аналізу.
Розвиток хімічного аналізу у свою чергу привів до відкриття нових хімічних елементів. Загальна кількість відомих хімічних елементів у цей час досягла 65.
Ще в перших десятиріччях XIX ст. у науці панувала думка про те, що хімічними елементами є такі речовини, які вже далі, при хімічному аналізі, не розкладаються. Хоч визначення елемента як останньої грані хімічної подільності сполук і давало можливість виділити менш складні тіла аналітичним шляхом, але воно мало значний недолік: елементи ставилися в залежність від уміння дослідників розкладати хімічні сполуки. Саме тому до числа елементів могли бути причислені сполуки, які дуже важко розкласти широко доступними методами. У зв'язку з цим істотною була постановка питання: як бути з гранями подільності речовин на елементи та складні тіла, скільки всього повинно бути елементів і яким законам вони підлягають.
Ці питання висувались з усією гостротою хіміками середини минулого століття й на них дав відповідь новий закон хімії - періодичний закон, який не тільки об'єднав усі відомі хімічні елементи в одну систему, але й розкрив саме поняття «хімічний елемент».
Значну роль у розумінні поняття «хімічний елемент» відіграла атомно-молекулярна теорія, яка порівнювала елемент з типом атомів, що характеризується певною масою (атомна маса,) і відповідними властивостями. Згідно з періодичним законом, крім атомної маси, характерною ознакою елемента є його положення в системі елементів і, отже, його відношення до інших елементів. Ця ж остання ознака визначення поняття «елемент» могла бути прийнята за основу лише тому, що періодичний закон давши основу суто наукової класифікації елементів.
З історії хімії відомо, що першу спробу класифікації елементів зробив великий французький вчений А. Лавуазьє, який ділив елементи за дуже примітивним принципом на метали й не метали. Далі цей поділ відстоював шведський вчений Я. Берцеліус, користуючись при цьому своїм правилом електро-хімічного дуалізму (що допускає лише сполучення елементів з різними електричними зарядами їх - позитивним і негативним). Ця перша класифікація елементів, що бере свій початок з кінця XVIII ст., при всій своїй обмеженості не позбавлена логічної основи. Справа в тому, що й пізніше й навіть тепер ми користуємось певним рядом ґрунтовних ознак, які характерні металам, для доповідного опису властивостей того або іншого елемента. Разом з тим вся багатогранність хімічних перетворень не може бути зведена до двох типів ознак - металічності й неметалічності. Саме тому вже в перших десятиріччях XIX ст. робляться спроби більш досконалої класифікації елементів.
В XIX ст. у зв'язку з розкриттям подібності у властивостях багатьох елементів дослідники починають шукати певний взаємозв'язок, якому повинні підкоритись всі елементи. Цікавою в цьому відношенні була спроба німецького вченого Й.В. Деберейнера, який звернув увагу на існування ряду потрійних аналогій серед хімічних елементів. Він проаналізував перехід від одиничних зв'язків до особливих, але не піднявся у своєму дослідженні до розкриття загального взаємозв'язку між елементами. В опублікованій в 1829 р. роботі Й.В. Деберейнер сформулював правило тріад, згідно якого наводиться кілька рядів подібних елементів; між трьома спорідненими елементами в кожному цьому ряді існує залежність, у якій атомна маса середнього елемента є середнім арифметичним атомної маси більш легкого й більш важкого елементів. Наприклад: елемент літій має атомну масу 6,94, а калій - 39,10. Обчислення атомної маси натрію слід проводити так: (6.94 + 39.10) / 2 = 23.02 – атомна маса натрію.
Алі Деберейнер не зміг згрупувати всі елементи в тріади. Він виділив лише такі тріади: літій, натрій, калій; кальцій, стронцій, барій; фосфор, арсен, стибій; сірка, селенів, телур; хлор, бром, йод.
Відкрите ним часткове правило не говорило нічого про можливість наукового передбачення, а отже, й не змогло відповісти на ті питання, що висувала хімія середини XIX ст.
Ідея Деберейнера одержала розвиток у дослідженнях М.І. Петтенкофера, який звернув увагу на те, що хімічні еквіваленти подібних між собою елементів відрізняються частіше всього на числа, кратні 8. Таблиця Петтенкофера включала вже 18 елементів. Класифікаційний принцип Деберейнера - Петтенкофера був підтриманий працями Ж.Б. Дюма, який поділив всі відомі елементи на шість груп, що включали споріднені елементи: водень, фтор, хлор, бром; кисень, сірка, селеній; азот, фосфор, арсен; вуглець, силіцій; бор. Дюма відмічав, що атомна маса і хімічні властивості середніх елементів є немовби середнім арифметичним властивостей і атомної маси крайніх елементів.
Подібні спроби класифікації були також зроблені рядом інших вчених. В 1857 р. Є. Ленсен створив класифікацію елементів, у якій було об'єднано двадцять тріад одночасно. Окремі тріади в Ленсена були представлені поодинокими елементами, іноді двома.