logo alhimikov.net  алхимиков.нет
главная контакты карта сайта гостевая книга
 
 

периодическая система

рис. 14

Во многих отношениях примечательна таблица 14 (немецкий физик Р. Ладенбург, 1920). В ней впервые приведены числа электронов в электронных оболочках атомов, причем последовательность построения оболочек в значительной степени соответствует действительной. Также, по-видимому, впервые благородные газы вместе с элементами “триад” объединены в одну, восьмую группу, тогда как нулевой группы нет. Наконец, ряд РЗЭ от церия до элемента с Z == 72 включительно расшифрован под таблицей, хотя они отнесены к четвертой группе. Элемент № 72 обозначен символом ТuII. В некоторых других таблицах тех лет он фигурирует как Ct (кельтий) — такое название было дано французским химиком Ж. Урбэном элементу, ошибочно открытому им в 1911 г.

периодическая система

рис. 15

В историческом плане таблица 15 занимает такое же важное место, как “Естественная система элементов Д. Менделеева” 1871 г. Она принадлежит датскому физику Н. Бору. 18 октября 1921 г. он сделал на заседании Копенгагенского физического общества доклад “Строение атомов и физико-химические свойства элементов”, в котором развил основные положения теории периодической системы элементов. Эта теория опиралась на разработанную в предшествующие годы Н. Бором квантовую теорию строения атомов и на реальную схему формирования их электронных конфигураций по мере роста Z. В фундамент своих рассуждений Бор положил данные о химических свойствах элементов и их рентгеновских спектрах. Он пришел к выводу, что электронные оболочки в атомах подразделяются на подоболочки, заполнение которых подчиняется определенным закономерностям. Согласно Бору, построение до полной емкости имеет место лишь у первых двух оболочек: К и L. Поэтому числа элементов в первом (Н — Не) и втором (Li — Ne) периодах, соответственно, равны числам электронов (2 и 8) в заполняющихся оболочках. Начиная же с третьего периода, имеет место ступенчатое заполнение оболочек. Так, хотя в атоме Аr третья М-оболочка незаполнена, в следующем элементе К появляется первый электрон, принадлежащий четвертой, N-оболочке. Лишь начиная со скандия продолжается завершение М-оболочки до 18 электронов. Этот общеизвестный ныне порядок заполнения сохраняется на протяжении последующих периодов системы элементов. Таким образом. Бор объяснил структуру периодической системы и, в частности, повторяемость периодов, содержащих одинаковое число, элементов: второй — третий (по 8), третий — четвертый (по 18) и т. д. Понятие “период” получило физическое обоснование: каждый период начинается с элемента, в атоме которого появляется электрон, принадлежащий к новой электронной оболочке. Наконец, Бор дал объяснение причины большого химического сходства РЗЭ, показав, что в атомах элементов от церия до лютеция происходит заполнение третьей снаружи оболочки (N), тогда как две внешние остаются неизменньши.

Для иллюстрации своих выводов Бор избрал лестничную форму периодической системы, в которой четко отражается принцип ступенчатого заполнения оболочек. Хотя таблица 1921 г. еще не дает истинную картину формирования электронных конфигураций, ее значение трудно переоценить. Фактически она перевела периодическую систему на “электронный язык” атомной теории и позволила, наконец, объяснить явление периодического изменения свойств химических элементов на базе физических представлений.

“Пробным камнем” боровской теории периодической системы стал ответ на вопрос: является ли элемент № 72 аналогом циркония или же принадлежит к РЗЭ? Многие ученые придерживались второго варианта. Однако открытие в 1923 г. гафния (датский ученый Д. Костер и венгерский — Д. Хевеши) в циркониевых минералах дало убедительные доказательства в пользу первого. Тем самым строго определилось число РЗЭ — 15 (от La до Lu), включая не открытый еще элемент № 61 (будущий прометий).

периодическая система

таб. 16

Таблицу 16 поместил немецкий химик Р. Свинне в своей статье “Периодическая система химических элементов в свете строения атомов” (опубликована на русском языке в журнале “Успехи физических наук”, 1926. Т. 6. С. 330-374). Таблица Свинне — классическая полудлинная форма периодической системы, в основном идентичная современной. Все РЗЭ от лантана до лютеция помещены в IIIb-подгруппу, в клетку La. Совершенно правильно распределены элементы по главным и побочным подгруппам. Помещен символ гафния Hf (Z=72). Также включены символы мазурия Ма (Z=43) и рения (Z=75), хотя открытие этих элементов в 1925 г. было ошибочным. Символы протактиния и урана заключены в скобки. Тем самым подчеркивалось, что именно в их атомах могут появляться 5/-электроны и начинаться второе семейство РЗЭ.

Статья Р. Свинне — одно из первых детальных изложений теории периодической системы. В середине 1920-х гг. эта теория, в основном, была разработана. Помимо Н. Бора, в ее развитие и совершенствование внесли вклад немецкий физик А. Зоммерфельд, английский — Э. Стонер, швейцарский — В. Паули и другие. Последний сформулировал так называемый принцип запрета: в атоме не

может быть двух электронов, имеющих одинаковые значения всех четырех квантовых чисел, что позволило однозначно установить количество электронов в оболочках и подоболочках.

С именем Р. Свинне связано предвосхищение гипотезы “островков относительной стабильности” гипотетических элементов в области больших значений Z. Оценивая изменения величин периодов полураспада естественных а- и р-активных изотопов, он установил ряд закономерностей. Распространив их на неизвестные элементы с Z > 92, Свинне пришел к выводу: элементы, непосредственно следующие за ураном, должны быть короткоживущими, тогда как в интервалах Z= 98—102 и 108—110 можно ожидать изотопов с относительно большими временами жизни. Хотя много лет спустя эти оценки оказались ошибочными, сама идея Свинне, несомненно, оказалась перспективной.

назад   вперёд


столы, столы офисные для руководителей офисные для приемной фото | офисные столы продажа
  Rambler's 

Top100 Рейтинг@Mail.ru
© «alhimikov.net» 2006-2008      info@alhimikov.net