Периодический закон и периодическая система элементов д. И. Менделеева.

Похожие химические свойства ряда химических элементов были замечены учеными еще в XIX в. Наиболее полное обобщение этого явления сделал великий русский химик Дмитрий Иванович Менделеев. В 1869 г.Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон и предложил его графическое изображение — периодическую систему (таблицу) химических элементов.

Формулировка периодического закона, предложенная Д. И. Менделеевым в 1869 г.: «Свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов».

С точки зрения теории строения атома химические свойства атомов химических элементов определяются строением их внешних энергетических уровней. Количество электронов в атоме равно числу протонов в ядре. С увеличением заряда ядер электроны располагаются на энергетических уровнях, строение которых повторяется периодически, а с ними повторяются химические свойства и формы соединений химических элементов. Поэтому современная формулировка периодического закона читается так:

«Свойства атомов химических элементов, а также состав и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов атомных ядер».

Графическим изображением периодического закона является таблица, которая называется периодической системой химических элементов. Каждый химический элемент в таблице занимает одну клетку, в которой указан химический символ элемента, его название, значение относительной атомной массы и его атомный номер, который также часто называют порядковым. Основные структурные единицы периодической системы — это периоды и группы. Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две— атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеевым были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов (например, бериллия, индия, урана, тория, церия, титана, иттрия), несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. В 1869 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.

Научная достоверность Периодического закона получила подтверждение очень скоро: в 1875—1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), для которых Менделеев, пользуясь периодической системой, предсказал не только возможность их существования, но и, с поразительной точностью, целый ряд физических и химических свойств.

В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.

Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году, с синтезом 117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён, проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии.