ドミトリー・イワノビッチ・メンデレーエフ、周期表の作成方法

ロシアの化学者だった ドミトリー・イワノビッチ・メンデレーエフ 彼は、酸素、炭素、鉄、および発見された (そしてまだ発見されていない) 他のすべての元素を分類するために、表で順序付けする方法を見つけました。 彼の洞察が最初に公開されたのは 6 年 1869 月 XNUMX 日ですが、周期表の歴史はそれよりずっと前に始まり、科学的調査がどのように機能するか、つまり私たちが世界を理解しようとする方法について多くを語っています。

ラヴォアジエのリスト

ほとんどの科学史家は、周期表の起源を XNUMX 世紀後半にフランスの化学者アントワーヌ ローラン ド ラヴォアジエが行った研究にまでさかのぼります。 ラヴォアジエは、フランス革命裁判所によって首をはねられて死刑を宣告されるという非常に悲惨な最期を迎える前に、当時の科学研究における最も重要な進歩のいくつかに責任を負っていました。 彼は妻のマリー・アンと共に、長年にわたって元素の研究に専念しました。：酸素や炭素など、化学反応によって他の物質に「分解」できない物質。 ラヴォアジエはまた、化学反応において最初の物質の重量の合計が反応後に得られる物質の重量の合計と等しくなければならないことを理解した後、質量保存の法則の最初のバージョンを宣言しました。

EN 1789、 ラボアジエ 初期リストを公開しました 33元素のうち おそらくもっと多くの発見があることを知っていた (彼のリストには、今日知られているものの約 XNUMX 分の XNUMX が含まれていた)。 金、鉄、硫黄は古くから知られていましたが、最近発見されたものもあります。 不完全ではありますが、このリストは要素を整理するための最初の試みであり、解決するのに XNUMX 世紀以上、ほぼすべてのピースを完成させるのにさらに何十年もかかる非常に複雑なパズルです。

プルーストとダルトン

彼の名簿が公表されてから 1794 年後、ラヴォアジエは人民革命裁判所によって死刑を宣告され、斬首された。 XNUMX年、別の科学者が ルイ・ジョセフ・プルースト、彼は、ラボアジエの保存則が有効である場合、「定比率」に関連する新しい部分を追加する必要があるという結論に達しました. プルーストは 1799 年に彼の新しい法律を発表しました。 XNUMXつ以上の元素が互いに反応して化合物を形成するとき、それらは常に明確で一定の質量比率に従って化合します.

彼の法則は、化学化合物は、それぞれが特定の元素に起因する異なる重量の粒子で構成されている必要があることを示唆していました. イギリスの科学者でした ジョンダルトン (私たちが「色覚異常」という用語を借りているのは彼のおかげです: 彼はいくつかの色を見ることができず、この状態の主な学生の一人でした) 彼は XNUMX 世紀初頭に、XNUMX つの元素が結合して化合物を形成すると、元素の量が変化することを実証しました。は、互いに小さな整数として関連する、互いに倍数である量と結合されます。

基本的に、12グラムの炭素と16グラムの酸素を組み合わせると一酸化炭素（CO）になりますが、前者に2倍の酸素を組み合わせると二酸化炭素（COXNUMX）になります. 同じ質量の炭素では、二酸化炭素は一酸化炭素の XNUMX 倍の酸素を含んでいます。 このことから、 配合比率の値は半分.

人間の目には小さな「もの」、原子

彼の法則を説明するために、ダルトンは、各要素は人間の目には見えない小さなもので構成されており、すべて同じ重さであると仮定しました. 彼はそれらを「原子」と呼び、分割できないものを定義するために使用されるギリシャ語を取り上げました。

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数年で ラヴォアジエ、プルースト、ダルトンは、化学の XNUMX つの古典法則を形式化しました。 （重量の法則）、科学的方法の可能性と、世界がどのように機能するかを理解するための基本的な分野の急速な進歩を実証しましたが、非常に多くの新奇さの間に秩序を置く必要がありました.

これを最初に行ったのは、スウェーデンの化学者でした ヨネス・ヤコブ・ベルゼリウス、炭素の「C」や鉄の「Fe」などの2文字またはXNUMX文字を使用して、元素の略語を導入しました. 略語に、さまざまな要素の比率を示す数字を追加しました。H の「XNUMX」のように。₂O は、水素の XNUMX つの部分が酸素の XNUMX つの部分に結合して水分子を形成することを示します。 これらの文字と数字は、元素の周期表に掲載され、今日でも不可欠です.

ベルセリウスは非常に創造的で好奇心旺盛な人物でした。. イタリアのアレッサンドロ・ボルタが発明した、化学反応で電気を生み出す電池を知った彼は、逆の効果を得ようと実験を始めました。 彼はバッテリーからの電気を使用して、電気分解と呼ばれる溶液中の化学反応を誘発しました。

この技術は、他の数人の科学者によって採用され、これまで知られていなかった多種多様な化学元素の発見に役立つことが証明されました。 数年のうちに、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウムなど、今では当然のことと思われている元素が特定されました。 Lavoisier によってリストされた XNUMX の要素に数十の新しい要素が追加され、新しい疑問が生じました。 自然界には実際にいくつの要素がありますか? どうすれば他の人を発見できますか? 他の要素の結合の結果であると私たちが考える物質はありますが、代わりに要素自体ですか?

周期表

元素をめぐる競争が続くにつれ、多くの科学者が不思議に思うようになりました 新しい発見を注文して理解する方法. そのためには、個々の物質を調べて特性を比較し、共通点を探す必要がありました。 いくつかの元素をトリオにグループ化し、原子量でランク付けできることが発見されました.中心元素は常に、XNUMXつの最も軽いパートナーと最も重いパートナーの平均重量に等しい重量を持っていました.

1860 年代初頭、化学者は XNUMX つの基本法則、数十の元素、それらの中で繰り返される特徴に関する知識を自由に使用できましたが、発見した世界をナビゲートするためのカタログ システムはありませんでした。 化学を整理することは、ほとんど執着になりました。 ロシアのサンクトペテルブルク大学の化学教授: Dmitry Ivanovich Mendeleev. 1869 年の XNUMX 月下旬から XNUMX 月上旬にかけて、メンデレーエフは要素を理解する作業を行いました。 それは文字通り継続的な取り組みでした.彼は昼夜を問わず働き、最終的に時間を忘れ、後に化学パズルを解くための究極のアイデアが短い夢の後に彼に来たと言いました.

周期表の作成

メンデレーエフは表を作成しました。 要素は正確な基準に従ってリストされました、その機能間の関係を考慮に入れました。 彼のシステムは、XNUMX つの単純な理由で以前の試みよりも優れていました。それは、より正直だったということです。 言い換えれば、他の要素が発見される可能性が考えられ、したがって、スキーム内のいくつかのボックスが空であることは正常でした. メンデレーエフは、これらの穴を残したとして多くの批判を集めましたが、その後の数十年の発見は彼が正しかったことを証明するでしょう.

この表は、新しい要素を発見する可能性を考慮しただけではありません。 また、それまでに行われた測定のいくつかが それらのいくつかについては正確でした。 表では、メンデレーエフはこの理論を支持するいくつかの要素を反転させています。 より正確な測定により、彼が正しかったことが証明された場合もあれば、そうでない場合もあり、当時の科学者がまだ原子量について何かを見逃していたことを示しました。

メンデレーエフの表の進化

おそらく化学者のお気に入りのグリッドである元素の周期表の美しさは、それが均一なパターンのように見えないことです. 一部の行には一握りのアイテムが含まれていますが、他の行には 18 のアイテムが含まれています。 メンデレーエフが化学的性質の繰り返しを利用して、類似した化学的特徴を持つ元素をグループ化したため、「周期的」と呼ばれます。.

その後の数年間の新元素の発見に伴い、当時としては驚くべき希ガス (ヘリウムなど) が不活性であるため検出が困難でしたが、メンデレーエフの表は元素の包括的なスキームを洗練するための手ごわい出発点であることが証明されました。新しい洞察と科学的証拠がもたらす複雑さ。 たとえば、XNUMX世紀の終わりに、次のことが発見されました。 原子は破片を失う可能性があります、それら自体がまだ観察されていない小さな部分で構成されていたことを示唆しています。

化学構造

再び、数十年の間に、化学は飛躍的な進歩を遂げ、原子構造の理論が定式化されました。 彼らは、私たちが今日当たり前だと思っていることを発見しました。 陽子（正電荷）、中性子（電荷なし）、電子（負電荷）の存在、 つまり、亜原子コンポーネントです。 これにより、原子核に含まれる陽子の数を示す原子番号が決定されました。

しかし、1869 年には利用可能な知識がなかったため、メンデレーエフは原子量に基づいてスキームを整理していました (ただし、全体のレイアウトを適合させるために元素の順序をいくらか置き換えました)。 意図せず、 メンデレーエフは元素を原子番号順に並べた、まさにこの概念が導入される何年も前に。 原子番号を表の値に代入すると、今日私たちが知っている周期表の最終的なシーケンスが生まれました. 原子の構造の発見に加えて、18 世紀の量子力学は、現在の XNUMX 列のモデルに反映されている周期表のさらなる進化と改良をもたらしたでしょう。

周期表の作り方と読み方

周期表では、要素は各行 (周期) に徐々に挿入されます。 原子番号の順序に従って左から右へ: それぞれの新しい行は、希ガスの後で始まります。 行の最初の元素は常にアルカリ金属であり、前の行の末尾の元素より原子番号が XNUMX 大きくなります。 より一般的には、表の XNUMX つの行で、金属は左側にあり、その他の種類の元素は右側にあります。

そう 右に移動するにつれて、より重いアイテムが見つかります、金属からガスまで異なる特性を持っています。 行の終わりに到達して次の行を開始すると、常に左から右へ、分配が周期的に繰り返されます。 すべてが一定の調和を持って戻ってきます。テーブルを見てテーブルを読み取ろうとすると、驚くことでしょう。

列 (グループまたはファミリー) には、類似した化学的特性を持つ元素が含まれています。 例えば、 同じ外部電子配置を持つ、つまり、原子核の周りで同じように振る舞う電子です。 アルカリ金属族から希ガス族まで18族あります。

すべての要素が自然ではない

原子番号 1 ～ 118 の元素は、周期表の XNUMX 行すべてを占めています。 最初の 94 はすべて天然のものですが、95 から 118 までは人工的に取得されたものです。. 新しいアイテムを開発するための研究はまだ進行中であり、回路図の現在のレイアウトには解決すべき問題がいくつかあります。

多少の調整はあるものの、150 年の歴史の中で、元素の周期表は、すべてを構成する元素の順序付けだけでなく、これらの単語を読む目も含めて不可欠であることが証明されています。 反応の化学を分析する、さまざまな化合物の関係を発見し、核物理学を研究します。 表の行と列は、その作成を可能にした科学的研究と、ある意味での将来の比類のない統合です。