Открытие Д.И. Менделеевым периодического закона

Периодический закон и периодическая система элементов - основа современной химии. Открытие Д.И. Менделеевым периодического закона и построение периодической системы элементов явились результатом его длительной научной работы.

В качестве главной характеристики атома при построении периодической системы была принята его атомная масса. В своей книге "Основы химии" Д.И. Менделеев писал: "Масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны находиться в зависимости все остальные свойства... Поэтому ближе и естественнее всего искать зависимость между свойствами и сходствами элементов, с одной стороны, и атомными их весами (массами) с другой".

Предшественники Д.И. Менделеева (Доберейнер, Ньюлендс, Лотар Майер и др.) сравнивали только сходные элементы, а потому и не смогли открыть периодический закон. В отличие от них Менделеев обнаружил периодическое изменение свойств элементов с изменением значений их атомных масс, сравнивая между собой несходные естественные группы элементов. В то время были известны такие группы элементов, как, например, галогены, щелочные и щелочно-земельные металлы. Менделеев следующим образом выписал и сопоставил элементы этих групп, расположив их в порядке возрастания значений атомной массы:

F = 19      Cl = 35,5     Br = 80     I = 127
Na = 23     K = 39        Rb = 85     Cs = 133
Mg = 24     Ca = 40       Sr = 87     Ba = 137

"В этих трех группах видна сущность дела, — писал Менделеев. — Галогены обладают меньшим атомным весом (массой), чем щелочные металлы, а эти последние меньшим, чем щелочно-земельные". Значит, в непрерывном ряду элементов, расположенных в порядке возрастания атомной массы, вслед за фтором должен стоять натрий и магний, за хлором — калий и кальций, за бромом — рубидий и стронций, за иодом — цезий и барий. Непрерывный ряд элементов можно изобразить так:

F    Na   Mg    Cl    K    Ca   Br   Rb   Sr    I    Cs    Ba
19   23   24   35,5   39   40   80   85   87   127   133   137

Отсюда видно, что резкое изменение свойств при переходе от галогена к щелочному металлу и уменьшение основных свойств при переходе от щелочного металла к щелочно-земельному периодически повторяется, "если эти элементы расположить в порядке по величине их атомного веса". Это периодическое изменение свойств элементов обнаруживается независимо от того, сколько элементов отсутствует в ряду между магнием и хлором, кальцием и бромом, стронцием и иодом.

Оказалось, что и формы соединения элементов также периодически повторяются. Например, оксид лития имеет вид Li₂O. Аналогичную форму оксида имеют повторяющие свойства лития элементы натрий, калий, рубидий, цезий — Na₂O, K₂O, Rb₂O, Cs₂O.

Все это дало возможность Менделееву открытый им закон назвать "законом периодичности" и сформулировать следующим образом: "свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости (или, выражаясь алгебраически, образуют периодическую функцию) от величины атомных весов элементов". В соответствие этому закону и составлена периодическая система элементов, которая объективно отражает периодический закон. Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, Менделеев разбивает на периоды. Внутри каждого периода закономерно изменяются свойства элементов (например, от щелочного металла до галогена). Размещая периоды так, чтобы выделить сходные элементы, Менделеев создал периодическую систему химических элементов. При этом у ряда атомов были исправлены атомные массы, а для 29 еще не открытых элементов оставлены пустые места (прочерки).

Периодическая система элементов является графическим (табличным) изображением периодического закона.

Дата открытия закона и создания первого варианта периодической системы — 1 марта 1869 г. Над усовершенствованием периодической системы элементов Менделеев работал до конца жизни.

На основании периодического закона и периодической системы Менделеев пришел к выводу о существовании новых не открытых еще в то время элементов.