Блок — Разное

Блок — Разное

Блок - РазноеБлок Разное.

1.Реферат по химии, посвященный 175-летию Д.И.Менделеева, с презентацией. Научный подвиг.

2.Реферат по биологии Взаимоотношения между организмами и место человека в этих взаимоотношениях , приложения.

3.Реферат по биологии Лекарственные растения нашей местности.

Каждая наука начинается с накопления фактов. Чем больше накапливается фактов, тем более необходимой становится их классификация. Было бы трудно, например, разобраться в необычайном богатстве растительного и животного мира земного шара, если бы наука не прибегла к объединению родственных видов животных и растений в естественные семейства. Первые попытки классификации оказываются обычно несовершенными. Так, в зоологии сначала классифицировали животных по внешнему виду и месту их обитания. По этим признакам, например, киты вопреки их анатомическому строению объединились с рыбами.

Зоология изучает виды животных, химия – виды атомов, или химические элементы. Мир химических элементов также многообразен. Химические элементы также пытались классифицировать.

1869 год, 1 марта – событие, которое стало началом в разработке учения о периодичности свойств химических элементов одного из фундаментальных естественнонаучных обобщений. Оно впервые ввело в достаточно строгие рамки исследования элементов, их соединений. Разделы химии, а также смежные науки, как физика, геология испытали на себе определенное дисциплинирующее влияние этого учения.

Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева – основа современной химии. Они относятся к таким научным закономерностям, которые отражают явления, реальносуществующие в природе, и поэтому не потеряют своего значения.

А вот, что сам писал Д.И.Менделеев о научных изучениях природы, законов природы.

Д. И. Менделеев. «О СПОСОБЕ ПОЗНАНИЯ.

«Изучать в научном смысле – значит: а) не только добросовестно изображать или просто описывать, но и узнавать отношение изучаемого к тому, что известно или из опыта и сознания обычной жизненной обстановки, или из предшествующего изучения, то есть определять и выражать качество неизвестного при помощи известного; б) измерять все то, что может, подлежа измерению, показывать численное отношение изучаемого к известному, к категориям времени и пространства, к температуре, массе и т. п.; в) определять место изучаемого в системе известного, пользуясь как качественными, так и количественными сведениями; г) находить по измерениям эмпирическую (опытную, видимую) зависимость (функцию, «закон», как говорят иногда) переменных величин, например, состава от свойств, температуры от времени, свойств от массы (веса) и т. п.; д) составлять гипотезы или предположения о причинной связи между изучаемым и его отношением к известному или к категориям времени, пространства и т. п.; е) проверять логические следствия гипотез опытом; ж) составлять теорию изучаемого, то есть выводить изучаемое как прямое следствие известного и тех условий, среди которых оно существует.

…У научного изучения предметов две основные или конечные цели: предвидение и польза. Предвидеть или предсказать то, что еще не известно, – значит во всяком случае не менее открытия чего-либо существующего, но еще не описанного (например, новой страны или неизвестных явлений, тел, приемов промышленности и т. п.), а имеет то высшее значение, что указывает на возможность людям проникать в самую Сущность вещей, в тот высший Разум, который руководит всем. Научное предвидение может как примирять прирожденное людям понятие о божестве с прирожденными же стремлениями к любознательности, к общему и личному благу и к обладанию природою, так и согласовать гордую кичливость воли и разума с беспечною покорностью и безответственностью, потому что в научных предсказаниях всегда видна тесная связь конечного с непостижимым бесконечным, а конкретного или единичнореального с отвлеченно-абстрактным и общим. Но торжество научных предсказаний имело бы очень малое для людей значение, если бы оно не вело под конец к прямой общей пользе. Она проистекает из того, что научные предсказания, основываясь на изучении, дают в обладание людское такие уверенности, при помощи которых можно направлять естество вещей в желаемую сторону и достигать того, что желаемое и ожидаемое приближается к настоящему, и невидимое к видимому. Религиозные и философские понятия живут и развиваются уже многие тысячелетия, а те понятия, которыми руководится точно-предсказывающая наука, возродились всего лишь несколько столетий и успели охватить лишь очень немногое. Химия же вошла в состав таких наук всего лишь разве два столетия. Впереди, наверное, предстоит от таких наук много, много и предсказаний, и пользы.

Жизнь и деятельность Д. И. Менделеева.

Дмитрий Иванович Менделеев родился в 1834 г. в семье директора Тобольской гимназии. По окончании гимназии он поступил в педагогический институт в Петербурге. Здесь зародилась страсть Д. И. Менделеева к химии, были выполнены им первые научные работы и определился жизненный путь. Окончив институт с золотой медалью, Д. И. Менделеев два года учительствовал, а затем вел курс химии в Петербургском университете. Важным событием в его жизни была командировка за границу. Здесь молодой ученый присутствовал на историческом Всемирном съезде химиков в Карлсруэ. Дальтон выдвинул идею атомной массы, но его метод определения атомных масс оказался ошибочным . Это породило еще более непримиримые разногласия между химиками, вплоть до отрицания существования атомов. Для разрешения разногласий и был созван съезд в Карлсруэ. Противники атомистического учения потерпели на нем поражение: бесспорные способы определения относительных атомных масс элементов были найдены.

Вскоре Д. И. Менделеев защитил диссертацию «Рассуждение о соединении спирта с водой». Начиная с этой научной работы, Д. И. Менделеев развивает химическую теорию растворов, объясняющую растворение образованием непрочных соединении растворенного вещества с растворителем. Но всемирную славу Д. И. Менделееву принесло открытие в 1869 г. периодического закона. Первые шаги на пути к этому открытию были сделаны им еще в студенческих работах. Утверждение на съезде в Карлсруэ истинных относительных атомных масс элементов доставило необходимый материал, хотя к этому времени относительные атомные массы многих элементов оставались еще не исправленными. Теория и практика неразрывно сочетались во всех трудах Д. И. Менделеева, каких бы вопросов он ни касался. А научные интересы его были необычайно широки. Он оставил глубокий след в технике точных измерений, в теории воздухоплавания, в физике и в химической технология. Много сил отдал Д. И. Мен­делеев борьбе за всестороннее и разумное использование природных богатств России, пропаганде рационального размещения заводов на территории страны, а также педагогической деятельности, которую он назвал своей второй службой Родине. Как ученый, Д. И. Менделеев видел цель науки в научном предвидении и практическом использовании ее достижений, а цель своего служения науке — в посильном содействии процветанию Родины, ее экономической и политической независимости.

ЧАСТЬ 2. ПРЕДПОСЫЛКИ ОТКРЫТИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА.

Ко времени открытия Периодического закона было известно 63 химических элементов. Были попытки классифицировать известные элементы по различным свойствам.

Классификация Берцелиуса. Шведский химик разделил все элементы на металлы и неметаллы на основе различий в свойствах образованных ими простых веществ и соединений. Вспомним общие характерные признаки металлов и неметаллов. Металлы в свободном виде обладают металлическим блеском, хорошо проводят электрический ток и теплоту. Неметаллы плохо или вообще не проводят электрический ток и теплоту и не имеют, в основном, металлического блеска. Металлы и неметаллы различаются и по химическим свойствам: гидроксиды типичных металлов – основания, а неметаллов – кислоты; металлы не образуют летучих соединений с водородом, а неметаллы образуют. Вместе с тем существуют элементы, проявляющие свойства и металлов и неметаллов. Например, неметалл углерод в виде простого вещества графита похож на металлы по внешнему виду (серый цвет, блеск) и обладает малой электрической проводимостью. Классификация Берцелиуса была неудачной.

Триады Деберейнера (1816 г.) . Немецкий химик И.В.Деберейнер разделил элементы по три на основе сходства в свойствах образуемых им веществ и так, чтобы величина, которую мы сейчас понимаем как относительную атомную массу среднего элемента, была равна среднему арифметическому двух крайних. Пример триады Li, Na, K: A r (Na) = (7+39). 2 = 23.

Работа Деберейнера послужила подтверждением мысли о наличии определенной связи между атомными массами и свойствами элементов.

Спираль Шанкуртуа (1862 г.

Профессор Парижской высшей школы А. Бегье де Шанкуртуа предложил располагать элементы по спирали в порядке возрастания их атомных масс и указал, что в этом случае можно заметить сходство свойств образуемых элементами веществ, если они попа дают на одну и ту же вертикальную линию цилиндра, располагаясь один под другим. Так впервые родилась мысль о периодичности свойств элементов, но на неё не обратили внимания, и вскоре забыли.

Октавы Ньюлендса . Американский химик Д.А.Ньюлендс пытался расположить известные элементы в порядке возрастания их атомных масс и обнаружил сходство между каждым восьмым по счету элементом, начиная с любого. Он назвал свое открытие законом октав.

F Na Mg Al Si P S.

Cl K Ca Cr Ti Mn Fe.

Co Cu Zn Y In As Se.

Но в его таблице не нашлось места не открытым еще элементам, а в некоторые вертикальные столбцы попали элементы, резко отличающиеся по своим свойствам.

Таблица Мейера. Немецкий исследователь Л.Мейер расположил химические элементы также в порядке увеличения их атомных масс, но в эту таблицу Мейер поместил всего 27 элементов.

Было предпринято ещё 50 попыток классифицировать химические элементы.

Предшественники Менделеева сравнивали свойства только сходных элементов, а потому и не смогли открыть периодический закон. В отличие от них Д.И.Менделеев обнаружил периодические изменения свойств элементов с изменением величин их атомных масс.

Еще одной предпосылкой открытия Периодического закона послужили решения международного съезда химиков в г. Карлсруэ в 1860 г. когда окончательно утвердилось атомно-молекулярное учение, были приняты первые единые определения понятий молекулы и атома, и также атомного веса. Именно это понятие как неизменную характеристику атомов химических элементов Д.И.Менделеев положил в основу своей классификации.

Сделаем вывод. К середине XIX в. — периода завершения второ­ го химико-аналитического этапа развития химии — было открыто уже более 60 элементов, у большинст­ ва которых были изучены физические и химические свойства (некоторые из элементов к этому времени не были выделены еще в чистом виде.

Открытие новых элементов и изучение свойств элементов и их соединений, с одной стороны, позво­ лили накопить большой фактический материал, а с другой — выявили необходимость его систематиза­ ции. Первыми попытками систематизации элемен­ тов следует, по-видимому, считать установление их общих групповых свойств. Так, наиболее резко вы раженный основный характер был обнаружен у со­ единений элементов, названных щелочными метал­лами, а способность к проявлению кислотных свойств — у соединений галогенов. Кроме того, для многих элементов были получены количественные ха­ рактеристики, определяющие их свойства. Среди них наибольший интерес представляли относительная атомная масса элементов и их валентность, т. е. спо­ собность к образованию различных форм соединений. Ни одна из попыток классифицировать химиче­ ские элементы не выявила основной закономернос­ ти в их расположении и, следовательно, не могла привести к созданию естественной системы, охваты­ вающей все химические элементы и отражающей природу их сходства и различия. Решение этой зада­ чи оказалось доступно лишь нашему соотечествен­ нику Д.И. Менделееву.

ЧАСТЬ 3. РАБОТЫ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА. ОТКРЫТИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА.

Д.И. Менделеев. «СООТНОШЕНИЕ СВОЙСТВ С АТОМНЫМ ВЕСОМ ЭЛЕМЕНТОВ.

( Из сообщения, сделанного Д.И. Менделеевым Русскому химическому обществу.

Эти шесть групп ясно показывают, что между естественными свойствами элементов и величиною их атомного веса существует некоторое точное отношение. Не должно, однако, думать, что такое отношение составляет подобие гомологии по той простой причине, что для элементов, паи которых с точностью определены, не существует настоящей гомологической разности. Хотя паи натрия и калия, фтора и хлора, кислорода и серы, углерода и кремния различаются на 16, но паи азота и фосфора отличаются на 17, а что гораздо важнее — разность между кальцием и стронцием, калием и рубидием, хлором и бромом и т.д. неодинакова, и изменение ее, во-первых, представляет некоторую правильность, и, во-вторых, гораздо больше той разности, какую можно приписать неточности определений. В вышеуказанных сопоставлениях бросается в глаза строгая последовательность в изменении атомных весов в горизонтальных рядах и вертикальных столбцах. Только пай теллура оказывается выходящим из ряда, но легко может быть, что он определен неточно, и если мы примем вместо 128 для него атомный вес 126 — 124, то система будет совершенно точною.

Притом группа фтора представляет элементы, соединяющиеся преимущественно с одним паем водорода, группа кислорода — с двумя, азота — с тремя или углерода с четырьмя паями водорода и хлора, так что и в этом отношении естественность распределения групп в определенном порядке не нарушается числами, выражающими их атомный вес, а, напротив того, как бы предугадывается. В первом же сопоставлении мы имеем семь столбцов (может быть, наиболее естественных), из которых литий и фтор одноатомны и представляют наибольшее удаление по электрохимическому порядку, бериллий и кислород, следующие за ним, двухатомны, за ними следуют бор и азот — трехатомные, а в середине помещается четырехатомный углерод. Глядя на удаление Na и Cl . Ag и I и т. п. видим, что числовое сличение элементов отвечает до некоторой степени и атомности, и понятиям о сродстве.

Исходя из этой статьи, следует, что Менделеев выписал и сопоставил элементы, расположив их в порядке возрастания атомной массы: F = 19, Na = 23, Mg = 24, Cl = 35.5, K = 39 и т.д.

Т.е. в основу своей работы по классификации химических элементов Д.И.Менделеев положил два их основных и постоянных признака: величину атомной массы и свойства. Сопоставляя эти сведения, ученый составил естественные группы сходных по свойствам элементов, сравнение которых между собой показало, что даже элементы несходных групп имеют объединяющие их признаки. Выстраивая химические элементы в порядке возрастания атомных масс. Так Д.И.Менделеев объединил естественные группы химических элементов в единую систему. При этом он обнаружил, что свойства элементов изменяются в пределах определенных их совокупностей линейно, а затем повторяются периодически. Ученый выделил периоды, в которых свойства химических элементов и образованных ими веществ закономерно изменяются. На основании этих наблюдений Д.И.Менделеев сформулировал Периодический закон.

«Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости от их атомного веса.

На основе этого закона Д.И.Менделеев предсказал существование неоткрытых еще элементов: экабора (скандий), экаалюминия (галлий), экасилиция (германий) с подробной характеристикой их свойств; ряда элементов седьмого периода. Все свои наблюдения ученый показал в статье «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов.

Д.И. Менделеев «ЕСТЕСТВЕННАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИМЕНЕНИЕ ЕЕ К УКАЗАНИЮ СВОЙСТВ НЕОТКРЫТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

«. Разница в величине атомных весов соседних элементов представляет последовательную изменяемость, в которой можно проследить периодичность; это дает возможность теоретически исправить атомные веса тех элементов, которые определены с малою точностью в настоящее время. Эти и некоторые другие выводы, основанные на предлагаемой здесь системе элементов, составят предмет других моих сообщений, а теперь я желаю, для дальнейшего уяснения дела, высказать некоторые заключения относительно свойств, как химических, так и физических, тех элементов, которых недостает еще в системе и которые еще не открыты, но которых открытие весьма вероятно. Я думаю, что мы не имели до сих пор никакой возможности предвидеть отсутствие тех или других элементов потому именно, что не имели никакой строгой для них системы, а тем более не имели поводов предсказывать свойства таких элементов. Составлявшиеся системы ограничивались одним приведением в некоторый порядок известных или открытых элементов. С указанием периодической и атомологической зависимости между весом атома и свойствами всех элементов оказывается возможным не только указать на отсутствие некоторых из них, но даже определить и с большею уверенностью и положительностью свойства этих, еще ныне неизвестных, элементов; можно указать их атомный вес, плотность в свободном состоянии или в форме соединения, кислотность или основность степеней окисления, способность к раскислению и образованию двойных солей, обозначить при этом свойства металлоорганических и хлористых соединений данного элемента, даже есть возможность описать и свойства некоторых соединений этих неизвестных элементов с гораздо большими подробностями. Решаюсь сделать это ради того, чтобы хотя со временем, когда будет открыто одно из этих предсказываемых мною тел, иметь возможность окончательно увериться самому и уверить других химиков в справедливости тех предположений, которые лежат в основании предлагаемой мною системы. Лично для меня эти предположения окончательно подкрепились с тех пор, как для индия оправдались те предположения, которые основаны были на периодической законности, лежащей в основании всего этого исследования.

В ряду наиболее обыкновенных элементов яснее всего поражает недостаток большого числа аналогов бора и алюминия, т.е. элементов, относящихся к III группе, а именно, несомненно, что недостает элемента из этой группы, следующего тотчас за алюминием и долженствующего находиться в четном, а именно во втором ряду вслед за калием и кальцием. Так как атомный вес этих последних близок к 40, и так как затем в этом ряду следует элемент из IV группы, титан — Ti = 50, то атомный вес этого недостающего элемента должен быть близок к 44. Так как этот элемент принадлежит к четному ряду, то он должен представлять более основные свойства, чем низшие элементы III группы, т.е. чем бор и алюминий, т.е. его окись R 2 O 3 должна быть основанием более энергическим, чему доказательством служит уже и то, что и окись титана TiO 2 обладает свойствами весьма слабой кислоты и даже представляет уже многие признаки ясных оснований. Но основные свойства окиси этого металла должны быть еще слабее, подобно тому, как слабы основные свойства окиси титана; сравнительно же с глиноземом эта окись должна представлять более резкий основной характер, а поэтому, вероятно, она не будет образовывать прочного, водою не разлагаемого, соединения со щелочами, а с кислотами будет образовывать постоянные соли; во всяком случае, аммиак ее растворять, конечно, не будет, но, может быть, гидрат и будет растворим слабо в едком калии, хотя это последнее и представляется еще сомнительным потому именно, что этот элемент относится к четному ряду и к группе элементов, окиси которых содержат небольшое количество кислорода. Элемент этот предлагают предварительно назвать экабором, производя это название от того, что он следует за бором, как первый элемент четных групп, слог «эка» производится от санскритского слова, обозначающего один Еb = 45. Экабор в отдельности должен представлять металл, имеющий объем атома около 15, потому что в ряду элементов второго ряда, как и во всех четных рядах объем атома быстро уменьшается при переходе от первых групп к следующим. Действительно, объем калия близок к 50, кальция — к 25, а объем титана и ванадия — к 9, хрома, молибдена и железа — к 7; при этом удельный вес этого металла должен быть близок к 3,0, так как вес его атома = 45.

В третьей группе недостает из третьего ряда элемента, следующего за цинком, а потому долженствующего обладать атомным весом, близким к 68.

Этот элемент мы назовем экаалюминием Еl = 68, потому что он следует тотчас за алюминием в третьей группе. В отличие от экабора он должен обладать способностью давать металлоорганическое соединение и, занимая положение, среднее между алюминием и индием, он должен иметь свойства, близкие к этим двум элементам; квасцы, конечно, он образует. Свойства этого металла во всех отношениях должны представлять переход от свойств алюминия к свойствам индия. Но мне кажется наиболее интересным, из несомненно недостающих металлов будет тот, который принадлежит к IV группе аналогов углерода, именно к третьему ряду. Это будет металл, следующий тотчас за кремнием, и потому назовем его экасилицием. Экасилиций должен обладать атомным весом около Es = 72, потому что за ним следует в этом ряду мышьяк. По свойствам своим экасилиций должен обладать качествами, средними между кремнием и оловом, точно так, как и экаалюминий должен обладать свойствами, средними между алюминием и индием. Остальные его свойства будут настолько напоминать свойства кремния и мышьяка, насколько свойства самого мышьяка напоминают свойства фосфора и селена, т. е. это будет, во всяком случае, плавкий металл.

Мне кажется наиболее вероятным найти экасилиций в соединениях титана и циркония, хотя обработка минералов, содержащих эти элементы, представляет по нерезкости окисленных форм титана и циркония много важных практических затруднений.

Приведенные выше указания на свойства ожидаемых элементов, конечно, никому не покажутся лишенными твердых оснований, и было бы немаловажным приобретением для теоретической стороны предмета, если бы хотя один из ожидаемых элементов был с положительностью открыт и свойства его оказались бы такими, какими можно представить их себе при сравнениях, основанных на естественной системе, в которую должно расположить элементы по величине их атомного веса.

Думаю, что применение предложенной системы элементов к сличению как их самих, так и соединений, образуемых ими, представляет уже в настоящее время такие выгоды, каких не давала ни одна из точек зрения, до сих пор применяемых в химии. Но для окончательной убедительности в справедливости заключений, основанных на применении этой системы, необходимы еще и некоторые новые подкрепления, в особенности более точные исследования атомных весов некоторых элементов и определение физических свойств некоторых их соединений.

Открытие Периодического закона и периодической системы, предсказание неоткрытых элементов дали толчок к поискам. П.Лекок де Буабодран 20 сентября 1875 года сообщил об открытии в цинковой обманке нового элемента, для которого предложил название «галлий.

М.Мариньяк (Швейцария) открыл редкоземельный элемент, дав ему название «иттербий». Это открытие положило начало массовому обнаружению редкоземельных элементов. У.Рамзай открыл благородные (инертные) газы аргон, гелий, неон, криптон, ксенон.

Периодический закон и периодическая система элементов оказали огромное влияние на развитие науки и техники: они послужили теоретическим фундаментом направленного поиска и открытия за истекшее столетие 48 новых элементов из 109 известных в настоящее время. Но формулировка закона, данная Д.И.Менделеевым, не могла быть точной и полной с современной точки зрения, т.к. она соответствовала состоянию науки на тот период времени, когда не было известно строение атома. Поэтому новые научные открытия вступили с ней в противоречие.

Подведем итог. В естественном ряду элементов (т. е. эле­ментов, расположенных в порядке возрастания атомной массы) их химические свойства изменяют­ ся не монотонно, а периодически. Закономерное изменение свойств элементов в пределах одного от­ резка естественного ряда (1л—Р) повторяется и у других (Ыа—С1, К—Вг). Иначе говоря, сходные в химическом отношении элементы встречаются в ес­ тественном ряду через правильные интервалы и, сле довательно, повторяются периодически. Эта замеча тельная закономерность, обнаруженная Д.И.Мен­делеевым и названная им законом периодичности.

ЧАСТЬ 4. СТРОЕНИЕ АТОМА.

Со времен Демокрита и Эпикура и до конца 19 века атом считался неделимой частицей материи. Демокрит предполагал, что Вселенная слагается из мельчайших неделимых частиц. На начало 19 века приходится становление теории атомно-молекулярного строения мира. Доказать экспериментально, что каждый химический элемент состоит из одинаковых атомов, удалось лишь в 1808 году. Сделал это английский химик и физик Джон Дальтон, вошедший в историю как создатель химического атомизма. В 1811 году итальянский физик и химик А. Авогадро выдвинул гипотезу молекулярного строения веществ (в частности, простых газов). Однако после открытия радиации и электрона миф о неделимости атома был разрушен. В попытке объяснить экспериментальные данные по рассеянию альфа-частиц Резерфорд отказался от господствовавшей тогда модели атома Томсона и в 1911 году разработал свою, так называемую планетарную модель. До сих пор модель атома Резерфорда объясняет практически все экспериментальные данные, полученные во время экспериментов по атомной физике.

Еще ряд открытий опровергало аксиому о неделимости атома. У. Круксом (1832-1919) было открыто катодное излучение. Экспериментально было показано, что катодное излучение представляет собой поток отрицательно заряженных частиц. В 1895 году немецкий физик Рентген (1845-1923) открыл новый вид излучения, названное в его честь рентгеновским. Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) приступили к деятельному изучению открытого Беккерелем явления. Исследуя урановую руду, в 1898 году они обнаружили новый элемент – полоний, названный в честь Польши.

Свойства веществ давать самопроизвольное излучение было названо радиоактивностью. Английский физик Резерфорд (1871- 1937) показал, что под влиянием магнитного поля радиоактивное излучение дифференцируется на , , — излучение.

Неоспоримым фактом было то, что радиоактивное излучение связано со сложным процессом — расщеплением атома. Это свидетельствовало о том, что атом не является неделимой частицей материи. Затем открыли электрон — составную часть атома. Далее открыли частицу, положительно заряженную, которая получила название протон. В дальнейшем было установлено, что заряд протона равен по абсолютной величине и противоположен по знаку заряду электрона. В попытке объяснить экспериментальные данные по рассеянию альфа-частиц Резерфорд отказался от господствовавшей тогда модели атома Томсона и в 1911 году разработал свою, так называемую планетарную модель: в центре располагается положительное заряженное ядро, окруженное электронами. Последние занимают во круг ядра область, радиус которой в несколько раз превышает радиус ядра. До сих пор модель атома Резерфорда объясняет практически все экспериментальные данные, полученные во время экспериментов по атомной физике.

В 1933году Д.Чедвиг при исследовании ядерных процессов обнаружил электрически нейтральную частицу и назвал ее нейтроном. Масса этой частицы оказалась почти равной массе протона. Нейтрон обозначают символом n. Протоны и нейтроны являются элементарными частицами, входящими в состав ядра атома.

В 1913 году датский физик Нильс Бор (1885-1962) высказал предположение о том, что состояние электронов в атоме можно объяснить с позиции квантовой теории излучения. Такой подход одновременно разрешал проблему устойчивости модели атома Резерфорда. В предложенной Бором модели атома постулировались следующие основные положения.

1. Электрон в атоме водорода движется вокруг ядра по круговой орбите на расстояние от ядра; «разрешены только орбиты определенных радиусов», на которых электрон обладает определенной энергией.

2. Находясь на «разрешенной» орбите, электрон не излучает и не поглощает энергии поэтому сколь угодно долго может находится на ней. Общий запас энергии электрона при этом остается постоянным.

3. Электрон, переходя с ближайшей орбиты на более удаленную, поглощает, а при обратном процессе испускает квант энергии в виде электромагнитного излучения (фотон.

Были открыты изотопы. Наличие изотопов доказывает, что свойства химических элементов определяются не столько их атомной массой, сколько зарядом атомных ядер. Этим и объясняется положение в Периодической системе четырех пар элементов, которые Д.И.Менделеев разместил с нарушением принципа возрастания относительных атомных масс: 18 Ar (39,948) – 19 K (39,102.

В том-то и гениальность русского химика, что он в указанных случаях предпочел расположить элементы по сходству в свойствах, предугадал истинный порядок размещения химических элементов по возрастанию зарядов их атомных ядер, хотя о строении их атомов ничего не знал.

На основе открытия строения атома, открытие изотопов, изучения свойств атома в Периодическом законе произошли небольшие изменения и современная формулировка звучит так.

Свойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атомов этих элементов.

ЧАСТЬ 5. СТРОЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ МЕНДЕЛЕЕВА, естественная система химических элементов, разработанная Д. И. Менделеевым на основе открытого им (1869) периодического закона. 1 марта по новому стилю (17 февраля по старому стилю) 1869 года Дмитрий Иванович Менделеев составил свою знаменитую периодическую систему химических элементов, которая в дальнейшем обновлялась.

Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, разбивается на периоды и группы сходных элементов. Внутри каждого периода закономерно изменяются свойства элементов (например, от щелочного металла до галогена). При этом у ряда элементов были исправлены атомные массы, а для 29 еще не открытых элементов оставлены пустые места. Химические знаки элементов расположены в клетках таблицы. В верхней части клетки указаны порядковые номера элементов; дробные десятичные числа, стоящие внизу химического знака элемента, обозначают атомные массы (по данным 1981 г.). Атомные массы приведены по углеродной шкале.

Периодическая система элементов имеет семь периодов.

Периоды элементов: Горизонтальный ряд элементов, в котором имеет место закономерное изменение свойств элементов от типично металлических к типично неметаллическим и далее к благородным газам , называется периодом.

Первый, второй и третий периоды называются малыми, а остальные — большими. Четвёртый, пятый и шестой периоды содержат по два ряда элементов, седьмой период – незаконченный. Каждый период (кроме первого) начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом. Элементы второго и третьего периодов названы Менделеевым типическими. Своеобразен первый период, включающий водород и гелий. Здесь отсутствует щелочной металл. Водород является единственным элементом, чье место в таблице строго не зафиксировано. Водород, с одной стороны, можно рассматривать как аналог щелочных металлов, а с другой — как легчайший аналог галогенов. Элемент № 57 (лантан) и следующие за ним 14 элементов сходны между собой по химическим свойствам и имеют похожее строение атомов, поэтому они объединены под названием «лантаноиды» и расположены отдельно от основной части системы. Элемент № 89 (актиний) и следующие за ним «актиноиды» также помещены отдельно.

Периодическая система элементов содержит 10 рядов. Каждый большой период состоит из четного и нечетного рядов (нумерация рядов от первого периода). Во всех четных рядах больших периодов содержатся металлические элементы. У элементов нечетных рядов больших периодов свойства элементов слева направо изменяются так же как у типических элементов (второй и третий периоды.

В периодической системе восемь групп элементов.

Группы элементов: Вертикальные графы представляющие собой совокупность элем ентов, обладающих одинаковой валентностью в высших оксидах называются группами.

Номер группы указывает на высшую положительную степень окисления. Каждая группа делится на две подгруппы — главную и побо чную. Главные подгруппы состоят из элементов как малых, так и больших периодов. Элементы четных рядов больших периодов составляют побочные подгруппы. Различие главных и побочных подгрупп отражено в периодической системе смещением одних вправо, других — влево.

Все элементы в периодической системе пронумерованы в том порядке, в каком они следуют друг за другом .Номера элементов называются порядковыми . или атомными.

Классификация химических элементов.

Все химические элементы традиционно делят на металлы и неметаллы. Все металлические элементы располагаются в левой и центральной части периодической таблицы. Из химических элементов более 80% приходится на металлы. Элементы, располагающиеся в правой части таблицы — неметаллы.

Основные особенности свойств металлов и неметаллов.

1. Физические свойства простых веществ.

Для неметаллов характерно разнообразие внешних признаков. При обычных условиях они могут быть газами (водород, кислород, гелий, хлор), жидкостями (бром), твердыми веществами (углерод, сера, фосфор). Большинство металлов при обычных условиях твердые кристаллические вещества (за исключением ртути — жидкости) с характерным металлическим блеском.

Характерными свойствами неметаллов являются низкие электропроводность и теплопроводность. Неметаллы, находящиеся в твердом состоянии, как правило, хрупкие. Для металлов характерны высокие электропроводность, теплопроводность и пластичность.

2. Строение простых веществ.

Элементы неметаллы образуют простые вещества, молекулы которых могут быть одноатомные (Не, и другие благородные газы), двухатомные, многоатомные. полимерные. В узлах кристаллических решеток многих твердых неметаллов находятся не атомы, а молекулы. Металлы в кристаллическом состоянии образуют металлическую кристаллическую решетку, в узлах которой находятся атомы металла, а электроны металла (валентные) обладают повышенной подвижностью и могут свободно перемещаться в пределах кристалла.

3 Электронное строение атомов.

Атомы неметаллических элементов имеют большое число электронов (4-8) на внешнем энергетическом уровне. Лишь у водорода и гелия (1 период) на внешнем энергетическом уровне находятся соответственно 1 и 2 электрона, у бора (2 период) — 3 электрона.

В соответствии с электронным строением атомы неметаллов, вступая в химические взаимодействия, стремятся достроить электронную систему внешнего уровня до 8 электронов (водород — до двух), то есть атомы неметаллов легче принимают электроны, чем отдают их. Поэтому для элементов-неметаллов характерны большие энергий ионизации. Напротив, у большинства элементов- металлов на внешних энергетических уровнях атомов находится 1- 3 электрона, для них свойственны реакции с отдачей электронов атомами. Следует иметь в виду, что представление о металлах и неметаллах условно.

Некоторые химические элементы (германий, сурьма и другие) проявляют свойств, по которым их можно отнести как к металлам, так и к неметаллам, они образуют особую группу – амфотерных элементов.

ЧАСТЬ 6. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН, ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И СТРОЕНИЕ АТОМА.

Таблица Периодической системы химических элементов графически отображает Периодический закон. ПЗ и ПС богаты периодическими закономерностями: горизонтальной, вертикальной, диагональной, а вместе они образуют звездную закономерность. Рассмотрим эти закономерности.

В периодах свойства химических элементов закономерно изменяются.

1. Металлические свойства простых веществ, наиболее ярко выраженные у металлов 1А группы, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые хорошо выражены у элементов 7А группы.

металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются, т.к. заряд ядра увеличивается, радиус атома уменьшается.

2. Значение степени окисления атомов элементов в высших оксидах возрастает от +1 до +7.

3. Значение степени окисления атомов элементов в соединениях металлов с водородом и в летучих водородных соединениях возрастает сначала от +1 до +3, а затем от — 4 до — 1.

4. Гидроксиды-основания через амфотерный гидроксид сменяются все более сильными кислотами, например: NaOH Mg ( OH ) 2 Al ( OH ) 3 H 2 SiO 3 H 3 PO 4 H 2 SO 4 HClO 4.

Вертикальная периодичность. В группах (главных подгруппах) с ростом порядкового номеров элементов усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические; усиливаются основный характер оксидов.

Под диагональной периодичностью понимают повторяемость сходства химических свойств простых веществ и соединений элементов, расположенных по диагонали друг от друга в Периодической системе. Лучше всего диагональную периодичность свойств неметаллов характеризует диагональ.

B – Si – As – Te – At. которая условно делит элементы на металлы и неметаллы.

Если объединить горизонтальную, вертикальную и диагональную периодичности, то можно получить «звездную» периодичность, например.

Именно учет всех видов периодичности позволил Д.И. Менделееву не только предсказать, описать свойства веществ, образованных еще неоткрытыми химическими элементами, но и указать пути их открытия, природные источники, из которых могли быть получены соответствующие простые вещества.

Каждое число в Периодической системе характеризует какую-либо особенность в строении атомов.

1) порядковый номер указывает на заряд его атомного ядра, т.е. на число протонов, содержащихся в ядре атома, а также на общее число электронов.

2) номер периода соответствует числу энергетических уровней.

3) номер группы соответствует числу электронов на внешнем уровне для элементов главных подгрупп.

Итак, ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ МЕНДЕЛЕЕВА, естественная система химических элементов, разработанная Д. И. Менделеевым на основе открытого им (1869) периодического закона. Заряд ядра Z равен атомному (порядковому) номеру элемента в системе. Элементы, расположенные по возрастанию Z (H, He, Li, Be. ), образуют 7 периодов. В 1-м — 2 элемента, во 2-м и 3-м — по 8, в 4-м и 5-м — по 18, в 6-м — 32. В 7-м периоде (на 1990) известны 23 элемента. В периодах свойства элементов закономерно изменяются при переходе от щелочных металлов к благородным газам. Вертикальные столбцы — группы элементов, сходных по свойствам. Внутри групп свойства элементов также изменяются закономерно (напр. у щелочных металлов при переходе от Li к Fr возрастает химическая активность). Элементы с Z = 58-71, а также с Z = 90-103, особенно сходные по свойствам, образуют 2 семейства — соответственно лантаноиды и актиноиды. Периодичность свойств элементов обусловлена периодическим повторением конфигурации внешних электронных оболочек атомов. С положением элемента в системе связаны его химические и многие физические свойства. Тяжелые ядра неустойчивы, поэтому, напр. америций (Z = 95) и последующие элементы не обнаружены в природе; их получают искусственно при ядерных реакциях.

Полное научное объяснение периодическая система элементов Менделеева получила на основе квантовой механики. Закон и система Менделеева лежат в основе современного учения о строении вещества, играют первостепенную роль в изучении всего многообразия химических веществ и в синтезе новых элементов.

ЧАСТЬ 7. ЗАКОН МЕНДЕЛЕЕВА – ЗАКОН ПРИРОДЫ.

1 марта 1869 г. молодой, тогда мало известный русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев разослал многим ученым-химикам разных стран небольшой печатный листок, скромно озаглавленный: «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве.

Современники еще не подозревали, что в науке совершилось великое историческое событие: в необозримый хаос разрозненных сведений о природе и свойствах химических элементов и их соединений вошли ясность и порядок, преобразовав древнюю химию из эмпирического искусства в строгую и точную науку.

История – сурова. Она придирчиво сортирует все, что найдено и создано человеком. Очень немногое она хранит в течение века. Удивительная и привычная простота и четкость менделеевской таблицы из школьного учебника наших дней скрывает теперь от нас ту непостижимую, гигантскую, кропотливую работу по освоению и переработке всего, что было найдено и познано до Менделеева, которую пришлось ему выполнить, чтобы стала возможной и осуществимой гениальная интуитивная догадка о существовании в мире закона периодичности свойств элементов.

Вопрос о методе работы гения, конечно, очень интересен и важен. Много серьезных научных исследований было посвящено истории открытия Менделеева. Если поверить ему самому, то все было очень просто: нужно было только расположить все элементы в ряд по возрастанию их атомных весов – и периодическая повторяемость их химических свойств сразу себя наглядно проявила. Для этого достаточно быть хорошим химиком, знать химию.

Так ли это было на самом деле? Вряд ли. Скромность великого ученого может ввести в заблуждение.

Мы теперь знаем 109 элементов – от водорода до 109-го, еще безымянного. В 1869 г. на своем первом листочке Менделеев разместил всего только 63 элемента, но уже и тогда оставил четыре пустых места. А из всех этих известных тогда элементов достаточно хорошо изученными, такими, у которых были надежно определены атомные веса (как мы их знаем теперь), можно считать всего только 48 элементов. Атомный вес всех остальных элементов был известен химикам времен Менделеева неточно или неверно. Совокупность всех знаний об элементах в то время не могла привести «хорошего химика» к периодичности.

Расположив элементы в ряд по возрастанию неверных (о чем тогда никто не знал) значений атомных весов, ни один химик в мире не мог бы обнаружить никакой общей закономерности в их свойствах, тем более что о существовании еще не известных элементов в те времена вообще никто не мог подозревать.

У Менделеева были предшественники. Много больших и славных ученых, заслуженно ставших известными за свои попытки установить закономерность в мире химических элементов, искали истину. Они много сделали для подготовки открытия великого закона природы, много важных отдельных закономерностей было ими подмечено. Но великая тайна осталась для них недоступной.

Все они хорошо знали химию, но этого было мало. Они не подозревали, что во всей необъятной сложности сведений, накопленных наукой, есть «пустые места» и грубые ошибки. Эти пустые места и грубые ошибки нельзя было преодолеть без периодического закона, – а закон нельзя было вывести, пока были пустые места и грубые ошибки. Его нельзя было открыть, опираясь только на известное. Нужна была прозорливость гения, способного почувствовать великий порядок в видимом хаосе уже познанных свойств вещества. Нужна была непостижимая способность к обобщению, чтобы в бесконечном многообразии увидеть всеобъемлющую простоту закона. Нужна была могучая интуиция, продвигающая познание за пределы известного. Нужна великая научная смелость. В науку должен был прийти Менделеев.

Немало законов природы открыто человеком. Они различны и по объему познанного, и по тому, в каких областях познания мира они действенны. Их трудно сравнивать между собой. Но есть все же непреложный критерий сравнения: законы можно сравнивать по самому главному – по возможности предсказания нового, предвидения неизвестного.

Закон Менделеева в этом не имеет равных себе. Даже при самой первой формулировке закона – при составлении первого варианта периодической таблицы – Менделеев должен был основывать размещение элементов в таблице на предсказаниях, вытекающих из самого периодического закона. Это – яркий пример диалектической логики познания.

Для того чтобы расположить химические элементы на самом первом листочке в соответствии с периодическим законом и построить свою первую периодическую таблицу, Менделеев оставил в ней пустые места и принял новые значения атомных весов для многих элементов. По существу уже это было предсказанием.

Эти пустые места и исправленные значения атомных весов, определяющие положение химических элементов в системе, были абсолютно недопустимы с точки зрения химика прошлого столетия и абсолютно необходимы для установления периодического закона.

Чтобы решиться на столь далеко идущие предсказания, каждое из которых должно быть доказано, нужна страстная вера в истинность, в свою правоту, нужны непревзойденная решимость и смелость. Это и отличает Менделеева от всех его предшественников, которые не соглашались с ним или оспаривали приоритет открытия. Никто из них не смог подняться до возможности предсказания. Лотар Мейер, видный немецкий исследователь, ближе других подошедший к обнаружению естественного закона химических элементов, критикуя взгляды Менделеева, считал, что вообще «было бы поспешно изменять доныне принятые атомные веса на основании столь непрочного исходного пункта», имея в виду периодический закон.

Почти 40 лет работал Менделеев над открытием периодического закона и над его развитием. Основываясь на своей уверенности в его истинности, в том, что это подлинный закон природы, Менделеев сам предсказал существование двенадцати новых неизвестных науке элементов, о которых никто в мире до него и подозревать не мог. Он не только подробно описал свойства некоторых элементов и свойства их соединений, но даже предсказал те способы, при помощи которых они впоследствии будут найдены. Интересно, что уже в первом издании «Основ химии» Менделеев предусмотрел пять свободных мест за ураном в конце таблицы, как будто почти за 100 лет предвидел открытие трансуранов.

Уже только предсказания Менделеева стали великой задачей для химии на будущее. Указан был путь направленного поиска. Химики после Менделеева знали, где и как искать неизвестное. Он научил химию предвидеть. Много больших ученых, пользуясь методом Менделеева, следовали его примеру и тоже предсказывали и описывали неизвестные, еще не найденные элементы. Все предсказанное на основе периодического закона самим Менделеевым и его последователями – все новые элементы, все подтвердилось. История науки не знает другого подобного триумфа.

Но не только в открытии нового заключался научный завет, оставленный Менделеевым науке. Он поставил перед наукой еще более грандиозную задачу.

Менделеев открыл новый закон природы. Вместо разрозненных, не связанных между собою веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в единое целое все элементы Вселенной. Открытие взаимной связи между всеми элементами, между их физическими и химическими свойствами поставило научно-философскую проблему огромной важности: эта взаимная связь, это единство должны быть объяснены.

Исследования Менделеева дали прочный и надежный фундамент попыткам объяснить строение атома: после открытия периодического закона стало ясно, что атомы всех элементов должны быть построены «по единому плану», что в их устройстве должна быть отображена периодичность свойств элементов.

Только та модель атома могла иметь право на признание и развитие, которая приближала бы науку к пониманию загадки положения элемента в таблице Менделеева. Величайшие ученые нашего столетия, решая эту большую проблему, раскрыли строение атома – так закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие всех современных знаний о природе вещества.

Все успехи химии наших дней, успехи атомной и ядерной физики, включая атомную энергетику и синтез искусственных элементов, стали возможными лишь благодаря периодическому закону. В свою очередь успехи атомной физики, появление новых методов исследования, развитие квантовой механики расширили и углубили сущность периодического закона.

За истекшее столетие закон Менделеева – подлинный закон природы – не только не устарел и не утратил своего значения. Наоборот, развитие науки показало, что его значение до конца еще не познано и не завершено, что оно много шире, чем мог предполагать его творец, чем думали до недавнего времени ученые. Недавно установлено, что закону периодичности подчиняется не только строение внешних электронных оболочек атома, но и тонкая структура атомных ядер. По-видимому, и те закономерности, которые управляют сложным и во многом не понятым миром элементарных частиц, также имеют в своей основе периодический характер.

И теперь, спустя долгие годы, по-прежнему справедливы полные достоинства слова самого Менделеева: «. вышеизложенное содержит далеко не все то, что увидели до сих пор через телескоп периодического закона в безграничной области химических эволюции, и тем паче не все то, что можно еще увидеть.

Открытие периодического закона и создание системы химических элементов имели огромное значение не только для химии, но и для всего естествознания в целом. Открытие Д.И.Менделеева обогатило человеческое знание одной из фундаментальных закономерностей природы. Оценивая значение открытия Д.И.Менделеева, Ф.Энгельс писал: «Менделеев, применив… закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты – Нептуна.

Уникальная статья выдающегося русского ученого.

проф. Д. И. Менделеева.

«Периодическая законность химических элементов.

Периодическая законность химических элементов. — После открытий Лавуазье понятие о химических элементах и простых телах так укрепилось, что их изучение положено в основу всех химических представлений, а вследствие того взошло и во все естествознание. Пришлось признать, что все вещества, доступные исследованию, содержат очень ограниченное число материально разнородных элементов, друг в друга не превращающихся и обладающих самостоятельною весомою сущностью и что все разнообразие веществ природы определяется лишь сочетанием этих немногих элементов и различием или их самих, или их относительного количества, или при одинаковости качества и количества элементов — различием их взаимного положения, соотношения или распределения.

Так химические элементы подлежат расследованию совершенно такому же, как простые или сложные тела, которые можно накалить, взвесить и вообще подвергать прямому наблюдению. Сущность дела здесь в том, что у химических элементов, на основании опытного исследования простых и сложных тел, ими образуемых, открываются свои индивидуальные свойства и признаки, совокупность которых и составляет предмет исследования. Мы и обратимся теперь к перечислению некоторых из особенностей, принадлежащих химическим элементам, чтобы затем показать П. законность химических элементов.

Свойства химических элементов должно разделить на качественные и количественные, хотя бы первые из них и сами по себе подлежали измерению. К числу качественных прежде всего принадлежит свойство образовать кислоты и основания.

Чтобы не усложнять изложения, мы оставим перечисление других качественных и количественных свойств элементов (напр. изоморфизма, теплот соед. показ, преломления и т.п.) и прямо обратимся к изложению П. закона, для чего остановимся: 1) на сущности закона, 2) на его истории и приложении к изучению химии, 3) на его оправдании при помощи вновь открытых элементов, 4) на приложении его к определению величины атомных весов и 5) на некоторой неполноте существующих сведений.

Сущность П. законности. Так как из всех свойств химических элементов атомный их вес наиболее доступен для численной точности определения и для полной убедительности, то исходом для нахождения законности химических элементов всего естественнее положить веса атомов, тем более, что в весе (по закону сохранения масс) мы имеем дело с неуничтожаемым и важнейшим свойством всякой материи. Закон есть всегда соответствие переменных, как в алгебре функциональная их зависимость. Следовательно, имея для элементов атомный вес как одну переменную, для отыскания закона элементов следует брать иные свойства элементов, как другую переменную величину, и искать функциональной зависимости. Взяв многие свойства элементов, напр. их кислотность и основность, их способность соединяться с водородом или кислородом, их атомность или состав их соответственных соединений, теплоту, выделяемую при образовании соответственных, напр. хлористых соединений, даже их физические свойства в виде простых или сложных тел сходного состава и т.п. можно подметить периодическую последовательность в зависимости от величины атомного веса. Для того, чтобы это выяснить, приведем сперва простой список всех, хорошо ныне известных определений атомного веса элементов, руководясь недавним сводом, сделанным F.W. Clarke, так как его ныне должно считать наиболее достоверным и содержащим все лучшие и новейшие определения. При этом примем, вместе с большинством химиков, условно атомный вес кислорода равным 16. Подробное исследование «вероятных» погрешностей показывает, что примерно для половины приведенных результатов погрешность чисел менее 0,1%, но для остальных она доходит до нескольких десятых, а для иных, быть может, и до процентов. Все атомные веса приведены по порядку их величины.

В этом сопоставлении уже намечена П. законность и она выражена в рядах, каждый из которых содержит до некоторой степени явное периодическое повторение одних и тех же количественных и качественных свойств элементов, особенно примечаемое тогда, когда взять целые периоды (большие), содержащие один четный ряд и следующий за ним нечетный. Так, ряд 2-ой начинается Li — металлом щелочным и в соединении с рядом 3-м образует период, кончающийся галоидом С1 с явно кислотными свойствами представителя металлоидов. Точно также в следующем большом периоде, содержащем 4-ый и 5-ый ряды, началом служит щелочной металл К, а концом галоид Вr; в периоде, содержащем 6 и 7 ряды, опять в начале щелочной металл Rb, а в конце галоид йод. Следующий период, начинаясь опять явно щелочно-металлическим цезием, очевидно не полон, а в следующих периодах известны лишь некоторые средние элементы, но ни начальные щелочные металлы, ни конечные галоиды неизвестны. Если взять один из полных периодов, напр. (4 и 5 ряды), начинающийся калием и кончающийся бромом: то можно здесь подметить прежде всего содержание двух рядов с возрастающею, судя по кислородным соединениям, атомностью входящих элементов. При том это возрастание, по отношению к кислороду, идет в каждом ряде совершенно последовательно для высших солеобразных окислов.

В первых группах — основания, в последних кислоты, в середине промежуточные по характеру, слабоосновные и слабокислотные окислы, примером которых лучше всего могут служить ZnO и TiО 2. Начиная с водорода, первые с наименьшим атомным весом элементы до Na представляют не мало своих особенностей, как примечено давно во всех подобных рядах и сложных тел. Эти легчайшие элементы, от Н до Na, называются типическими, ибо в них выражены, как в образцах и в наиболее ясной форме, все виды и свойства, но и со своими особенностями. Взяв затем остальные элементы, мы видим, что в одной строке, то есть на одном месте в периоде, встречаются ближайшие, давно установленные аналоги. напр. К, Rb и Cs; Ca, Sr и Ва; Сu, Ag и Au; P, As и Sb; S, Se и Те; Cl, Вr и J. Следовательно, П. законность показывает связь, существующую между ближайшими аналогами, сближает их и вызывает признание не подмечавшихся аналогий, примером которых могут служить аналогии: Hg с Мg, Zn и Cd, V с Nb и Та, Се с Zr и Ti, Pt и Pd с Ni, Pb с Sn и т.п.

В каждом большом периоде между начальным четным и конечным нечетным рядами помещаются элементы VIII группы, где известно 9 элементов: Fe, Со и Ni, Ru, Rh и Pd, и Os, lr и Pt, которые характеризуются особою совокупностью самобытных свойств, Притом элементы эти во всех отношениях представляют свойства переходные от последних членов четных рядов к первым членам нечетных, напр. Fe, Со и Ni представляют переход от Cr и Mn к Сu и Zn. Таким образом сопоставление элементов по величине их атомного веса раскрывает или показывает главнейшие их взаимные качественные отношения и аналогии и в то же время отвечает изменению в них способности к соединениям, что видно не только по правильности в составе окислов, но и во множестве других случаев. Такого же рода простота и правильность открываются и для чисто физических свойств и отношений, отвечающих аналогическим соединениям или состояниям элементов. Так, напр. удельные веса (а след. и удельные объемы или частные от деления веса атома на уд. вес) в твердом и жидком виде (не говоря уже о газообразном, потому что он прямо зависит от атомного веса и числа атомов в частице) как для самих простых тел, так и для их аналогических соединений в данном ряде последовательно изменяются по мере изменения атомного веса или при переходе от одной группы к другой, т.е. по мере постепенного возрастания ат. веса здесь уд. вес явно, но постепенно уменьшается, а уд. объем увеличивается. При переходе же от конечного галоида к начальному (для следующего периода) щелочному металлу (здесь от J к Cs) сразу совершается скачек, а именно напр. для Cs уд. вес 2,37, уд. объем 56, т.е. слишком вдвое, чем для йода. Наибольшая плотность и наименьший уд. объем отвечают в периодах элементам VIII группы (Ni, Ru, Os), а между типическими элементами, образующими как бы свой особый период, среднему из элементов бору (уд. вес 2,5, уд. объем 4,4). Подобная же этой волнообразная (периодическая), если можно так выразиться, зависимость, отвечающая П. законности, замечается и для иных свойств, напр. для темп. плавления простых тел. для темп. кипения соответствующих (напр. металлоорганических) соединений, для уд. их веса и т.п. физических свойств, прямо определяемых наблюдением и не содержащих уже в себе — как атомность — никаких отвлеченных представлений.

Всю совокупность соотношений, замечаемых при подобных сличениях. можно формулировать в следующем положении: химические и физические свойства соединений, образуемых элементами, находятся в периодической зависимости от величины атомного веса элементов. Это и составляет сущность П. законности. Нельзя при этом не остановить внимания на том, что возрастание атомного веса состоит в увеличении массы, а при увеличении массы во всех обычных случаях идет все время последовательное изменение (напр. возрастает, при прочих равных обстоятельствах, притяжение, объем и т.п.) в определенную сторону, здесь же это замечается только до известного предела (напр. до перехода от одного периода к другому или до VIII группы в периоде и т.п.), после которого или совершается обратное изменение, или начинается повторение прежнего. Эта сторона дела придает П. законности общий своеобразный интерес новизны и заставляет думать, что замеченная законность может послужить к объяснению природы химических элементов, которые поныне составляют последнюю грань постижения химических превращений.

История и приложение П. законности. Первые, но слабо обработанные замечания о связи между величиною ат. веса элементов и свойствами их соединений явились при изучении ат. весов, напр. у Дюма, Гладстона, Кремерса, Петтенкофера, Ленсена, Л. Мейера и др. заметивших правильность изменения ат. веса в группах сходственных элементов. Первые попытки расположить все элементы в ряды по величине их ат. веса встречаются у Шанкуртуа (vis tellurique) и Ньюландса (Lav of octavos), но хотя при этом и было подмечено совпадение с известными до тех пор аналогиями, но взаимное соответствие и последовательность групп не служили предметом наблюдения, носившего характер отрывочной неполноты, и все изложение, как всякие первые попытки, было лишено такого значения, чтобы обратить на себя внимание. Особенное же внимание привлекли к себе исследования, касающиеся величины ат. веса бериллия, и оправдание П. законности свойствами новооткрытых элементов, о чем говорится далее (III и IV). Вместе с тем стали прилагать П. законность к изучению разных свойств простых и сложных тел (от изоморфизма до парамагнитности и теплот соединения) и везде находили оправдание общих начал, законом установленных, т.е. свойства стояли в П. зависимости от ат. веса элементов, что и повело к общему признанию П. законности, чему много содействовали труды и статьи особенно Роско, Браунера, Торпе, Лаури, Пиччини и К. Винклера, причем исходом признания и оправдания П. законности считалась обыкновенно статья Менделеева, помещенная в «Liebig’s Annalen», Supplementband, VIII, 1871 г. хотя на русском языке все основное, вышеизложенное и явилось ранее, а именно в 1869 и 1870 гг. Вообще П. законность, как и всякий иной закон природы, получает вес, значение и силу не с момента его появления и формулирования, а от того только, что его проверка и оправдание придает новый интерес науке, что он дает возможность видеть то, что помимо его остается неизвестным, не отыскиваемым и неожиданным и только тогда, когда ожидаемое по закону оправдывается в действительности, что и случилось с П. законностью, как показано далее несколько подробнее в двух примерах.

Приложение П. законности к определению величины атомного веса. Аналитические исследования состава соединений данного элемента Z могут дать только эквивалент его в различных формах или степенях его окисления или вообще соединения, но ничего не могут дать по отношению к величине атомного веса, т.е. наименьшего числа эквивалентов, входящих в частицы элемента. Особенно ясно это, когда Z дает не одну, а несколько степеней окисления или форм соединения с О, С1 и др. Так железо дает с 16 весовыми частями кислорода или закись, содержащую 56 вес. частей железа, или окись с 37,33 част. железа, или ангидрид железной кислоты с 18,67 железа, а потому сравнительно с 1 вес. частью водорода (судя по составу воды) эквивалент железа в первом случае 28, во втором 18,67, в третьем 9,33. Сколько же эквивалентов разного рода содержится в атоме железа? Ответ дают: изоморфизм, плотность паров, теплоемкость и аналогии, что здесь не уместно рассматривать и что приводить для железа, напр. к тому, что за его атомный вес необходимо признать 56, т.е. два эквивалента первого рода, 3 — второго и 6 эквивалентов третьего рода. Когда открывается новый элемент — эквивалент узнается сравнительно легко, дело же определения веса атома, как очень трудное и требующее многих сведений, решается часто наугад по случайным наблюденным сходствам, а потому к эпохе появления П. законности еще много элементов, эквиваленты которых были более или менее хорошо известны, имели очень сомнительные атомные веса. Сюда относились в 1869 г. не только столь редкие элементы как La, Di; Y и их спутники, но и Be, In, Се, Th, V, Nb и U, для которых состав, свойства, реакции и формы соединений были, однако, хорошо известны, но не давали категорических данных для определения числа эквивалентов, содержащихся в атоме.

Дальнейшие исследования по П. законности. Хотя все вышеуказанное и многое еще мною не приведенное ясно оправдывает П. законность и не позволяет сомневаться в том, что сравнительно недавно открытый закон этот уже имеет немаловажное значение для основных химических представлений, и хотя и не подлежит сомнению, что дальнейшая разработка П. законности будет совершаться.

Но не эти и многие другие частные вопросы особенно важны для определения дальнейшей роли П. закона в химии, а многие общие, законом этим возбуждаемые. Среди них, я думаю, важнее всех нахождение точного соответствия между числами, выражающими атомные веса элементов, местом их в системе и специальными (индивидуальными) свойствами элементов, так как при всем параллелизме свойств элементов в величине их атомных весов нет однообразия в отношениях ни арифметических, ни геометрических. В геометрических отношениях как аналогов разных периодов, так и членов рядов представляются подобного же рода не обобщенные неравенства, причину которых, мне кажется, можно будет со временем (когда более точно будет известно большее, чем ныне, число атомных весов и будет известна возможная погрешность в их определении) сопоставить, а затем закономерно связать, с индивидуальными особенностями элементов. Уже многие исследователи, особенно же Ридберг, Базаров, Гаугтон, Чичерин, Флавицкий, Милльс и др. старались с разных сторон подойти к точному выражены П. законности, но до сих пор предмет этот не поддавался точным и общим выводам, хотя обещает очень много не только для увеличения степени точности сведений об атомных весах, но и для постижения как причины П. законности так и самой природы элементов. Мне кажется, что для П. закона можно искать или геометрического выражения в точках пересечения двух «сплошных» кривых или аналитического выражения в «теории чисел». Попытки же выразить его «сплошными» кривыми, что делалось доныне, едва ли обещают успех, так как природе элементов, очевидно, мало соответствуют. Отсутствие до сих пор строго аналитического выражения для П. закона, по моему мнению, определяется тем, что он относится к области еще очень новой для математической обработки. Что же касается до отсутствия какого-либо объяснения сущности рассматриваемого закона, то причину тому должно искать прежде всего в отсутствии точного для него выражения. Он рисуется ныне в виде новой, отчасти только раскрытой, глубокой тайны природы, в которой нам дана возможность постигать законы, но очень мало возможности постигать истинную причину этих законов. Так, закон тяготения известен уже два столетия, но все попытки его объяснения — доныне мало удачны. Эти тайны природы составляют высший интерес точных наук, кладут на них особый отпечаток и делают изучение естествознания — в отличие от классического приема знаний — залогом умения сочетать и подчинять реально понятное с идеально вечным и общим, а потому и кажущимся непонятным. Словом, широкая приложимость П. закона, при отсутствии понимания его причины — есть один из указателей того, что он очень нов и глубоко проникает в природу химических явлений, и я, как русский, горжусь тем, что участвовал в его установлении.

1. О.С.Габриелян и др. Химия. 11 класс. Москва, изд. «Дрофа», 2002 год.

2. О.С.Габриелян и др. Химия. 9 класс. Москва, изд. «Дрофа», 2005 год.

3. О.С.Габриелян и др. Химия. 8 класс. Москва, изд. «Дрофа», 2005 год.

4. Ю.В.Ходаков и др. Неорганическая химия. Москва, изд. «Просвещение», 1986 год.

5. Химия. Справочник школьника. Под редакцией Ю.Д.Третьякова. Москва, изд. «АСТ-Астрель», 2006 год.

6. Газета «Химия». Приложение к газете «Первое сентября». 1995 год.

Осуществим краткий экскурс в Эволюцию жизни на Земле. Следы жизни обнаружены в самых древних горных породах, которые сформировались около 3 млрд лет назад. Именно тогда жили на нашей планете организмы, чьи следы запечатлены в этих породах. Эти организмы были чрезвычайно примитивными, они были одноклеточными или колониальными, не имели скелета и размножались простым делением клеток надвое, в клетках их не было сформированного ядра. Даже наружный скелет — твердый панцирь клеток — у них отсутствовал, поэтому в геологической летописи планеты сохранилось так мало следов той древнейшей жизни. Эволюция живых организмов вначале привела к появлению живых существ с обособленным клеточным ядром и внутриклеточными органоидами. Для них уже было характерно бесполое и половое размножение. Доказано, что миллиард лет назад такие организмы на нашей планете населяли океан. Примерно 600-700 миллионов лет назад появились первые позвоночные животные – рыбы, обитавшие в мировом океане и морях. Царство растений тогда было представлено многочисленными водорослями, как одноклеточными, так и многоклеточными, образующими, как и теперь, настоящие подводные леса на мелководьях.

Выход живых существ на сушу сдерживался тем, что в атмосфере Земли было очень мало кислорода . Из-за этого у планеты отсутствовал озоновый слой (верхний слой атмосферы, состоящий из трехатомных молекул кислорода и отдельных атомов кислорода), который поглощает жесткое космическое излучение. Именно поэтому на первых этапах эволюции жизнь была только в морях и океанах и не спешила выходить на сушу. В процессе фотосинтеза водорослей в гидросфере и атмосфере постепенно накапливался свободный кислород.

Примерно 500 миллионов лет назад живые организмы появились и на суше. На суше эволюция живых существ проходила более быстрыми темпами. Из животных сушу сначала завоевали членистоногие. Из позвоночных животных первыми на сушу выбрались двоякодышащие рыбы, от которых произошли земноводные. Земноводные в свою очередь дали начало пресмыкающимся, от которых произошли птицы и в меловом периоде — около 70 миллионов лет назад – млекопитающие. Человек относится к классу млекопитающих (отряд приматов, семейство гоминид – человекообразные.

Первые люди, согласно последним научным данным, обитали в Африке около 3 миллионов лет назад. По мере эволюции живых организмов увеличивалось биологическое разнообразие, интенсифицировался обмен веществ, совершенствовались механизмы размножения, усложнялось поведение животных и жизненные циклы растений. Одновременно удлинялись пищевые цепи.

Эволюция жизни на Земле — проблема не только биологическая, но и экологическая . Сегодня это понимают многие ученые, в том числе и палеонтологи, изучающие жизнь в отдаленные геологические эпохи. Человечество лишь в последние десятилетия начало всерьез осознавать важность для себя экологических проблем. Именно поэтому именно в наше время возникла потребность в общей экологии. Ведь вопрос стоит однозначно — быть или не быть на Земле.

технократической цивилизации. Почему же столь важно и необходимо изучение природы на уровне экосистем? Потому что, зная законы формирования и функционирования экосистем, можно предвидеть и предупредить их разрушение в результате воздействия на них негативных факторов, предусмотреть охранные мероприятия и в итоге сохранить среду обитания человека, как вида.

Герань луговая (Geranium pratense L.

Пырей ползучий (Agropiron repens L.

Костяника — Rubus saxatilis L.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.