德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫 (Dmitry Ivanovich Mendeleev)，元素周期表是如何创建的

是俄国化学家 德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫 他找到了一种方法，可以在表格中对氧、碳、铁和所有其他已发现（以及尚待发现）的元素进行排序，以便对它们进行分类。 他的见解于 6 年 1869 月 XNUMX 日首次公开，但元素周期表的历史开始得更早，它充分说明了科学探究的运作方式——我们试图了解世界的方式。

拉瓦锡的名单

大多数科学史学家将元素周期表的起源追溯到 XNUMX 世纪末法国化学家 Antoine-Laurent de Lavoisier 进行的研究。 在遇到一个非常糟糕的结局，被法国革命法庭判处斩首死刑之前，拉瓦锡负责他那个时代科学研究的一些最重要的进步。 多年来，他与妻子玛丽-安妮 (Marie-Anne) 一起致力于元素研究。：不能通过化学反应“分解”成其他物质的物质，例如氧和碳。 拉瓦锡还阐述了质量守恒定律的第一个版本，在了解到在化学反应中初始物质的重量之和必须等于反应后获得的物质的重量之和之后。

在1789 拉瓦锡 公布了初步名单 33个元素 直到那个时候才确定，知道可能还有更多的东西有待发现（他的清单显示了今天已知的大约五分之一）。 金、铁和硫自古以来就为人所知，而其他的则是最近才被发现的。 虽然不完整，但该列表是对元素进行排序的首次尝试，这是一个非常复杂的谜题，需要一个多世纪才能解决，并且需要几十年才能完成几乎所有的部分。

普鲁斯特和道尔顿

在他的名单公布五年后，拉瓦锡被人民革命法庭判处死刑并被斩首。 那是 1794 年，同年另一位科学家， 路易斯-约瑟夫普鲁斯特，他得出的结论是，如果拉瓦锡的守恒定律是有效的，那么就必须添加一个与“定比”相关的新部分。 普鲁斯特在 1799 年阐述了他的新法律： 当两种或多种元素相互反应形成化合物时，它们总是按照一定且恒定的质量比例混合.

尽管他的定律表明化合物必须由不同重量的粒子组成，每个粒子都归因于给定的元素。 是英国科学家 约翰道尔顿 （我们欠他一个术语“色盲”：他看不到某些颜色并且是这种情况的主要学生之一）他在 XNUMX 世纪初证明当两种元素结合形成化合物时，一定量的元素与互为倍数的数量相结合，这些数量相互关联为小整数。

基本上，如果我将 12 克碳与 16 克氧气结合，就会得到一氧化碳 (CO)，但如果将前者与两倍的氧气结合，就会得到二氧化碳 (CO2)。 相同质量的碳，二氧化碳含有的氧气是一氧化碳的两倍。 由此可见 组合比率的值是一半.

对人眼来说微小的“东西”，原子

为了解释他的定律，道尔顿假设每个元素都是由人眼看不见的微小事物组成的，所有这些事物的重量都相同。 他称它们为“原子”，使用了用来定义不可分割的东西的希腊词。

下订单

几年内 拉瓦锡、普鲁斯特和道尔顿将化学三大经典定律形式化 （重量定律），展示了科学方法的潜力和理解世界运作方式的基础学科的快速进步，但有必要在如此多的新奇事物之间建立秩序。

第一个这样做的是瑞典化学家 琼斯·雅各布·贝泽留斯，他引入了元素的缩写，使用一两个字母，例如“C”代表碳，“Fe”代表铁。 对于缩写，他添加了数字以指示各种元素的比例：如 H 中的“2”₂O，表示两部分氢与一部分氧结合形成水分子。 这些字母和数字最终会出现在元素周期表中，并且在今天仍然必不可少。

Berzelius 是一个很有创造力和好奇心的人。. 在了解到意大利人亚历山德罗·伏特发明的通过化学反应产生电能的电池后，他开始进行实验，试图获得相反的效果。 他使用电池中的电能在溶液中引发化学反应，称为电解。

这种被其他几位科学家采用的技术被证明有助于发现各种各样以前未知的化学元素。 几年之内，钠、镁、钾和钙等现在似乎一直被认为是理所当然的元素被发现了。 数十种新元素被添加到拉瓦锡列出的三十种元素中，这引发了新问题： 自然界中到底有多少元素？ 我们怎样才能发现别人？ 是否存在我们认为是其他元素结合的结果，而不是元素本身的物质？

元素周期表

随着元素竞赛的继续，许多科学家开始怀疑 如何整理和理解您的新发现. 为此，您必须检查单个物质并比较它们的特性，寻找共同点。 人们发现，一些元素可以分为三重奏并按原子量排列：中心元素的重量始终等于其两个最轻和最重伙伴之间的平均重量。

在 1860 年代初期，化学家掌握了三个基本定律、数十种元素以及其中一些反复出现的特征的知识，但没有编目系统来导航他们发现的世界。 整理化学反应几乎成了一个人的痴迷 俄罗斯圣彼得堡大学化学教授：德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫. 1869 年 XNUMX 月底和 XNUMX 月初，门捷列夫致力于理解元素。 这实际上是一项持续的承诺：他夜以继日地工作，最终忘记了时间，后来说解决化学难题的最终想法是在一个简短的梦后想到的。

元素周期表的创建

门捷列夫创建了一个表格，其中 这些元素是根据精确的标准列出的，它考虑了其特征之间的关系。 他的系统比以前的尝试更好，原因很简单：它更诚实。 换句话说，它考虑了还有其他元素有待发现的可能性，因此，方案中的某些框为空是正常的。 门捷列夫因留下这些漏洞而招致很多批评，但随后几十年的发现将证明他是正确的。

该表不仅考虑了发现新元素的可能性： 还质疑一些测量是否弥补了当时 其中一些是准确的。 在表格中，门捷列夫颠倒了支持该理论的一些元素。 在某些情况下，更精确的测量证明他是正确的，在其他情况下则不然，这表明当时的科学家仍然缺少有关原子量的某些信息。

门捷列夫表的演变

元素周期表（可能是化学家最喜欢的网格）的美妙之处在于它看起来不像一个统一的图案。 有些行有少量项目，而其他行则填写了 18 个项目。 之所以称为“周期性”，是因为门捷列夫利用了化学性质的重复性，将具有相似化学特征的元素组合在一起。.

随着随后几年新元素的发现，包括当时令人惊讶的惰性气体（例如氦气），惰性气体因此难以检测，门捷列夫的表格被证明是改进全面元素方案的强大起点，尽管新见解和科学证据带来的并发症。 例如，在 XNUMX 世纪末，人们发现 原子可能会失去碎片，表明它们本身是由更小的、尚未观察到的部分组成的。

化学结构

再一次，在几十年里，化学取得了突飞猛进的发展，导致了原子结构理论的形成。 他们发现了我们今天认为理所当然的事情，比如 质子（带正电）、中子（不带电）和电子（带负电）的存在， 即亚原子成分。 这导致了原子序数的确定，原子序数表示原子核中包含的质子数。

然而，在 1869 年没有可用的知识的情况下，门捷列夫根据原子量安排了他的方案（尽管对元素的顺序进行了一些替换以使整体布局合适）。 无意中， 门捷列夫按原子序数排列元素，在引入这个概念之前的几年。 将原子序数代入表值产生了我们今天所知道的元素周期表的最终序列。 除了原子结构的发现之外，在 18 世纪，量子力学还会对元素周期表进行进一步的演化和改进，这反映在当前的 XNUMX 列模型中。

如何制作和阅读元素周期表

在元素周期表中，元素逐行插入（周期） 按照它们的原子序数从左到右的顺序：每个新行都在惰性气体之后开始。 该行中的第一个元素始终是碱金属，其原子序数比前一行结束的元素大一个。 更一般地说，在表格的七行中，金属在左边，其他类型的元素在右边。

所以 当你向右移动时，你会发现越来越重的物品，具有从金属到气体的不同特性。 当您到达一行的末尾并开始下一行时，总是从左到右，循环重复分配。 一切都以某种和谐的方式返回，如果您尝试通过查看表格来阅读表格，您会感到惊讶。

列（组或族）包含具有相似化学特性的元素。 例如， 具有相同的外部电子配置，也就是说，电子在其原子核周围的行为方式相同。 共有 18 个组，范围从碱金属组到惰性气体组。

并非所有元素都是天然的

原子序数为 1 到 118 的元素占据元素周期表的所有七行： 前94个都是天然的，95到118个是人工合成的. 开发新项目的研究仍在进行中，目前的示意图布局也有一些问题需要解决。

尽管进行了一些调整，但总的来说，在其存在的 150 年中，元素周期表已被证明不仅对于排列组成元素的元素至关重要，包括您用来阅读这些文字的眼睛，而且 分析化学反应，发现不同化合物之间的关系并研究核物理。 表格的行和列是使它的创建成为可能的科学研究的无与伦比的综合，并且在某种意义上，也是未来的综合。