О вкладе Менделеева в науку

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План:

Введение

 

Глава 1

 

§1. Биографические сведения

 

§2. Ранний период научной деятельности

 

Глава 2

 

§1. Вклад Д.И. Менделеева в научную картину мира:

§1.2. Исследования газов

§1.3. Работы в  области воздухоплавания

§1.4. Исследования в области кораблестроения

§1.5. Работы в  области промышленности

§1.6. Исследования в области метрологии

§2. Вклад Д.И.Менделеева в области химии:

 

§2.3. Периодическая система химических элементов

 

§2.4. История создания периодической системы

 

Заключение

 

Список литературы

 

Введение

В истории мировой  науки запечатлены имена прославленных  ученых, чьи открытия способствовали совершенствованию и прогрессу знаний о природе, овладению ее тайнами, использованию их на благо человечества. Среди них имя Дмитрия Ивановича Менделеева по праву занимает одно из первых мест.

Я считаю, что Д.И.Менделеев  – это великий ученый, химик, создавший периодическую систему химических элементов, заслуженный физик, так же его можно считать метрологом. Я его ценю не как химика и ученого, а как большого человека, много сделавшего на благо своей Родины, помогающего молодым людям. Это гениальный человек науки.

Д.И. Менделеев имел необычайно широкий научный кругозор и большой  практический опыт хозяйственно-технической  деятельности, исследовал состав нефти  разного происхождения, налаживал  производство бездымного парохода, изобрел немало приборов.

Сколько плодотворных идей и конкретных дел осуществил ученый в своей стране! Он был одним  из создателей Русского химического  общества, принимал участие в работе Русского технического и Вольного экономического обществ.

Но все эти годы ученый не был одинок. У него было немало единомышленников, друзей и просто попутчиков на этом тернистом пути, который прошел он – разночинец, передовой  ученый-материалист, сторонник широкого развития образования профессионального и общего среднего, такой человек не мог не стать идейным вождем молодежи, духовным отцом передовой части русской интеллигенции.

 

 

Глава 1

 

§1. Биографические сведения

 

Д. И. Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в г. Тобольске в  семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В 1849 г. Митя окончил Тобольскую гимназию. По правилам тех лет Дмитрий  должен был продолжать свое образование  в Казанском университете, к которому была приписана гимназия. Однако желание матери дать младшему сыну престижное столичное образование, было непреклонным, и в 1849 году семья отправилась в Москву. Из-за бюрократических препонов поступить в Московский университет Дмитрию не удалось, и в 1850 году Менделеевы переехали в Петербург. В конце лета 1850 года, после вступительных экзаменов, Дмитрий Менделеев был зачислен на физико-математический факультет Главного педагогического института.

Главный педагогический институт практически  представлял собой отделение  Петербургского университета и занимал часть его здания. Наряду с работами по химии в студенческие годы Д. И. Менделеев серьезно занимался минералогией, зоологией, ботаникой.

Его первой значительной исследовательской  работой, выполненной под руководством профессора А.А. Воскресенского при выпуске из института, стала диссертация «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы при различии в составе». Менделеев исследовал в ней способность некоторых веществ заменять друг друга в кристаллах, не меняя при этом формы кристаллической решетки. В этом явлении — изоморфизме, отчетливо прослеживались сходства в поведении различных элементов. Эта первая работа Д.И. Менделеева определила главное направление в его научном поиске, а после 15 лет упорной работы привела к открытию периодического закона и системы элементов. Впоследствии он писал: «Составление этой диссертации вовлекло меня более всего в изучение химических отношений. Этим она определила многое».

Дмитрий Менделеев, 1855 г.

В 1855 г. он окончил институт с золотой медалью и был  направлен старшим учителем в  Симферопольскую гимназию. Прибыв на место службы, он не смог приступить к работе. Шла Крымская война (1853—1856 гг.). Симферополь находился вблизи театра военных действий, и гимназия была закрыта.

Ему удалось получить место учителя гимназии при Ришельевском лицее в Одессе. Здесь Дмитрий  Иванович не только активно включился в работу в качестве учителя математики и физики, а затем и других естественных наук, но и продолжил свои научные исследования. В Одессе Менделеев начал интенсивно готовиться к экзаменам и защите диссертации на звание магистра в Петербургском университете, диплом которого давал право заниматься наукой.

 

§2. Ранний период научной  деятельности

В 1857 г. Д.И. Менделеев  блестяще защитил диссертацию на тему: «Удельные объемы». Сразу после  защиты он получил должность приват-доцента  на физико-математическом факультете Петербургского университета. После переезда в Петербург Д.И. Менделеев читает лекции по теоретической и органической химии в Петербургском университете и ведет практические занятия со студентами. Ученый проводит также исследования в области физической и органической химии. К этому времени относятся и его первые работы технологического характера.

В январе 1859 года Менделеев получил  разрешение на заграничную командировку «для усовершенствования в науках». Он отправился в Германию, в Гейдельберг с собственной хорошо разработанной оригинальной программой научных исследований связи физических и химических свойств веществ. Особенно ученого занимал в это время вопрос о силах сцепления частиц. Изучал Менделеев это явление путем измерения поверхностного натяжения жидкостей при различных температурах. При этом ему удалось установить, что жидкость переходит в пар при определенной температуре, которую он назвал «абсолютной температурой кипения». Это было первое крупное научное открытие Менделеева. Позже, после исследований других ученых, для этого явления был установлен термин «критическая температура», но приоритет Менделеева в данном случае остается несомненным и общепризнанным и сегодня.

Пикнометр конструкции Д.И. Менделеева

Вместе с Д. И. Менделеевым  в Гейдельберге работала группа молодых  русских ученых, среди которых  были будущий великий физиолог И. М. Сеченов, химик и композитор А. П. Бородин и др.

Молодые ученые. В середине А.П. Бородин и Д.И. Менделеев

Вернувшись в Петербург, Менделеев погрузился в активную педагогическую, исследовательскую  и литературную работу. По предложению  издательства «Общественная польза», он написал учебник по органической химии, ставший первым русским пособием по этой дисциплине. В ходе работы над учебником Менделеев сформулировал важнейшую теоретическую закономерность в области органической химии — учение о пределе. На основе понятия о рядах соединений разной предельности ученому удалось систематизировать большое число органических соединений различных классов. Учебник был отмечен 1-й премией Академии наук. В 1862 году Дмитрию Менделееву за него присудили Демидовскую премию, считавшуюся в ученом мире весьма почетной.

Медаль Демидовской премии

Творчество Д. И. Менделеева поражает своей широтой и многогранностью. В круг его интересов попадали вопросы как теоретические, так  и практические, продиктованные временем. Д. И. Менделеев умел заниматься сразу несколькими проблемами. Работая в конце 60-х годов над ставшим классическим трудом «Основы химии», ученый пришел к открытию Периодического закона. В эти же годы он продолжает заниматься вопросами сельского хозяйства, в частности, его интересует развитие животноводства и промышленности по переработке сельскохозяйственных продуктов.

В 70-е годы, изучая свойства разреженных газов, Менделеев создает  точные приборы для измерения  давления и температуры верхних слоев атмосферы. Он увлекается одной из интереснейших проблем того времени — конструированием летательных аппаратов.

В 80-х годах ученым были осуществлены фундаментальные исследования по изучению природы растворов. В начале 90-х  годов Д. И. Менделеев, опираясь на результаты этих исследований, получил новое вещество — пироколлодий — и на его основе разработал технологию производства бездымного пироколлодийного пороха.

Еще одна отличительная черта творчества Менделеева его неослабевающий интерес  к новым достижениям науки и культуры, промышленности, сельского хозяйства. Ученый находится в постоянном движении — знакомится с научными лабораториями, осматривает промышленные предприятия, месторождения полезных ископаемых, животноводческие фермы и опытные поля, посещает художественные выставки. Он активный участник, а порой и организатор научных съездов, промышленных и художественных выставок.

 

Глава 2

 

§1. Вклад Д.И. Менделеева в научную картину мира

§1.2. Исследования газов

Наиболее крупные исследования по изучению свойств газов начаты были Д.И. Менделеевым в 1872 г. сразу же после завершения основных трудов по Периодическому закону.

Приступая к этим работам, Д.И. Менделеев  ставил перед собой задачу более  глубокого изучения атомно-молекулярной теории. Его мечтой было исследование сильно разреженных газов (относительного вакуума).

Основным достижением Д.И. Менделеева в области исследования газов  является установление обобщенного  уравнения состояния газов, объединяющего  законы Бойля - Мариотта, Гей-Люссака  и Авогадро. Д.И. Менделеевым была предложена новая термодинамическая шкала. Результаты этих исследований обобщены в монографии «Об упругости газов». Им были усовершенствованы приборы для измерения давления, насосы для газов, специально проверены эталоны единиц измерения, определено влияние капиллярных сил на высоту ртутного столба в манометре.

Весы конструкции Д.И. Менделеева для взвешивания твердых и  газообразных веществ		Высотомеры конструкции Д.И. Менделеева

С работами Д.И. Менделеева по изучению газов тесно связаны  его исследования в области метеорологии. Ему принадлежат работы по выяснению  закономерности изменения свойств  воздуха с высотой. Большой интерес  представляет изобретенный Д.И. Менделеевым дифференциальный, барометр для измерения разности давления. Этот прибор мог использоваться как в лабораторных исследованиях, так и в полевых условиях.

Дифференциальный барометр, изобретенный Д.И. Менделеевым	Компаратор, изготовленный по заказу Д.И. Менделеева	Катетометр, изготовленный по заказу Д.И. Менделеева

 

§1.3. Работы в области  воздухоплавания

Работы Менделеева по изучению свойств газов инициировали его интерес к проблемам в области геофизики и метеорологии. Разрабатывая эти вопросы, Менделеев заинтересовался исследованиями атмосферы с помощью летательных аппаратов. В процессе исследований верхних слоев атмосферы он начал разрабатывать конструкции летательных аппаратов, позволяющих проводить наблюдения температуры, давления, влажности и других параметров на больших высотах. В 1875 г. он предложил проект стратостата объемом около 3600 куб. м с герметичной гондолой, предполагая использовать его для подъемов в стратосферу. Д. И. Менделеевым был разработан также проект управляемого аэростата с двигателями. В 1878 г., находясь во Франции, ученый поднимался на привязном аэростате А. Жиффара. В 1887 г. Д.И. Менделеев совершил подъем на воздушном шаре близ г. Клина. Он поднялся на высоту более 3000 м и пролетел более 100 км. Во время полета Дмитрий Иванович проявил незаурядное мужество, устранив неисправность управления главным клапаном аэростата. За полет на воздушном шаре Д.И. Менделеев был отмечен Международным комитетом по аэронавтике в Париже: ему присуждена медаль французской Академии аэростатической метеорологии.

Воздушный шар «Русский», на котором  Д.И. Менделеев совершил полет для  наблюдения солнечного затмения.

Большой интерес проявлял Менделеев к летательным аппаратам  тяжелее воздуха. Ученого очень  интересовал один из первых самолетов  с воздушными винтами, изобретенный А.Ф. Можайским.

Д.И. Менделеев — автор  фундаментальной монографии по вопросам сопротивления среды, где рассматриваются  проблемы воздухоплавания.

 

§1.4. Исследования в области кораблестроения

С работами в области  воздухоплавания и сопротивления среды связаны и работы Д.И. Менделеева в области кораблестроения и арктического мореплавания. Монография Д. И. Менделеева «О сопротивлении жидкости и о воздухоплавании» (1880 г.) имела большое значение и для кораблестроения. Д.И. Менделеев внес крупнейший вклад в исследования сопротивления воды движению тел, изучил первые фундаментальные работы по этому вопросу и пришел к убеждению, что знания в этой области должны быть основаны на опытных данных. В начале 1880-х гг. в Петербурге был проведен ряд испытаний гребных винтов с целью разработки наилучшей формы корпуса судна. На основе отзыва Д.И. Менделеева на отчет об испытаниях было принято решение о постройке в Санкт-Петербурге первого отечественного опытового бассейна (пятого в мире), который сыграл значительную роль в создании российского флота.

Д.И. Менделееву была поручена экспертиза проекта адмирала С.О. Макарова о строительстве ледокола для  изучения высоких широт и достижения Северного полюса. Ученый дал на проект положительный отзыв. При участии С.О. Макарова и Д.И. Менделеева в течение 13 месяцев в Англии был построен первый в мире линейный ледокол мощностью 10 тыс. лошадиных сил, который получил имя «Ермак».

В 1901 — 1902 гг. Д.И. Менделеев  самостоятельно разработал проект высокоширотного экспедиционного ледокола. Им был намечен высокоширотный «промышленный» морской путь, проходящий вблизи Северного полюса. В ознаменование большого вклада Д.И. Менделеева в развитие судостроения и освоения Арктики его именем названы подводный хребет в Северном Ледовитом океане и современное научно-исследовательское океанографическое судно.

 

Ледокол конструкции Д.И. Менделеева. Модель выполнена по чертежам, сохранившимся в архиве ученого.

 

§1.5. Работы в области  промышленности

Десятки значительных трудов Д.И. Менделеева посвящены изучению новых путей развития промышленности России.

В 1861 году Менделеев по поручению  издательства «Общественная польза»  занимался переводом фундаментальной технологической энциклопедии Вагнера. В процессе этой работы ученый подробно познакомился с технологией переработки различных сельскохозяйственных продуктов, в частности с сахарным производством. И уже в ближайшем выпуске энциклопедии появилась его статья по оптической сахарометрии.

Особый интерес он проявил к  производству спирта. В 1863 году Менделеев  занимался конструированием приборов для определения концентрации спирта спиртомеров. А в течение 1864 года выполнил большое и тщательно подготовленное исследование удельных весов спирто-водных растворов во всем интервале концентраций при нескольких температурах. Эта экспериментальная работа стала основой докторской диссертации Менделеева «О соединении спирта с водой». Он вывел уравнение, связывающее плотность спирто-водных растворов с концентрацией и температурой, и нашел состав, отвечающий наибольшему сжатию и остающийся постоянным при изменении температуры. Он доказал, что идеальным содержанием спирта в водке должно быть признано 40°, которые не получаются никогда точно при смешении воды и спирта объемами, а могут получиться только при смешении точных весовых соотношений алкоголя и воды. Этот менделеевский состав водки и был запатентован в 1894 году правительством России, как русская национальная водка — «Московская особая» (первоначально «Московская особенная»).

Тесно связаны с вопросами технологии перегонки и первые работы Менделеева по переработке нефти. В 1863 году он посетил  нефтеперегонные предприятия в  Сураханах вблизи Баку, где в те годы применялась технология, сходная с перегонкой древесины, дал ряд важных рекомендаций, касающихся условий транспортировки нефти и конструкции тары. Результатом нескольких поездок на юг России с целью изучения нефтяных месторождений явилось предложение Д. И. Менделеева о расширении районов промышленного освоения (район Кубани, Закаспийский край и др.).

Весной и летом 1880 г. Д. И. Менделеев  работал на Константиновском нефтеперегонном  заводе близ Ярославля. Здесь он не только реализовал ряд своих технических усовершенствований, но и провел новые исследования нефти. Так, Д.И. Менделеев установил оптимальный режим перегонки нефти с получением керосина, смазочных масел и других продуктов. Там же, под наблюдением Менделеева был изготовлен специальный аппарат, с помощью которого ученый проводил испытания по непрерывной перегонке нефти.

Много внимания уделял Д.И. Менделеев  экономике нефтяной промышленности. В частности, он занимался проблемой  размещения заводов по переработке  нефти, вопросами сбыта сырья, цен на нефть и нефтепродукты. Ему принадлежат идеи перевозки нефти в нефтеналивных судах и строительства нефтепроводов. Он рассматривал нефть не только как топливо, но и как сырье для химической промышленности.

Д.И. Менделеев занимался и вопросами  экономики каменноугольной промышленности. В 1888 г. Д. И. Менделеев совершил две поездки в Донецкий район с целью выяснения причин кризиса в Донецкой каменноугольной промышленности. Результаты этих поездок он изложил в докладе правительству, сообщил на заседании Русского физико-химического общества и осветил в большой публицистической статье «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца». Д. И. Менделеев глубоко изучил технологию добычи и переработки угля. В 1888 г. он высказал идею о подземной газификации углей и перегонке газа по трубам в крупные города, считая этот процесс самым эффективным с точки зрения экономии топлива и облегчения труда горняков. Позже, в 1899 г., во время экспедиции на Урал, Д.И. Менделеев более подробно разработал свою идею, которая явилась прообразом идеи переработки полезных ископаемых под землей.

Обширные познания в химии и  опыт практического использования  достижений этой науки пригодились  ученому при разработке технологии нового типа бездымного пороха. В чрезвычайно  короткий срок (1,5 года) ему удалось создать удачный технологический процесс нитрования клетчатки, дающий возможность получить однородный продукт пироколлодий, выделяющий при взрыве минимальное количество твердых веществ, и на его основе — бездымный порох, превосходящий по характеристикам иностранные образцы. При выборе состава нитрующей смеси Д.И. Менделеев опирался на свою теорию растворов. «Менделеевский» порох давал «замечательно однообразные» начальные скорости снарядов и был безопасен для орудий. Однако изобретенный порох так и не был принят на вооружение в русском флоте. Вскоре подобный порох стали производить в Америке. Во время Первой мировой войны России пришлось закупать в США, в сущности, разработанный Менделеевым порох.

Труды Д.И. Менделеева, посвященные  изучению новых путей развития промышленности.

 

§1.6. Исследования в области  метрологии

Д.И. Менделееву принадлежит фундаментальный труд в области метрологии «Опытное исследование колебания весов» (1898 г.). В процессе исследования явления колебания Д. И. Менделеевым был сконструирован ряд уникальных приборов: дифференциальный маятник для определения твердости веществ, маятник — маховое колесо для изучения трения в подшипниках, маятник-метроном, маятник-весы и др.

В изучении колебаний Д. И. Менделеев  видел прямую возможность расширить  наши знания о природе силы тяжести. Одно из зданий Палаты было построено  с башней высотой 22 м и колодцем глубиной 17 м, где устанавливался маятник, служивший для определения величины ускорения силы тяжести.

Маятник-диск и маятник-подкова, сконструированные  Д.И. Менделеевым.

Результаты научных  и технических исследований сотрудников  Палаты освещались в организованном Д.И. Менделеевым в 1894 г. периодическом  издании «Временник Главной палаты мер и весов».

За период работы в Палате Менделеев  создал школу русских метрологов. Он может по праву считаться отцом  русской метрологии.

Эталонные гири

Организованная им Главная  палата мер и весов ныне является центральным метрологическим учреждением  Советского Союза и носит название Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии имени Д. И. Менделеева.

§2. Вклад Д.И.Менделеева в области химии:

§2.3. Периодическая система химических элементов

Исследуя изменение  химических свойств элементов в  зависимости от величины их относительной  атомной массы (атомного веса), Д. И. Менделеев в 1869 г. открыл закон периодичности этих свойств: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов». Физическая основа периодического закона была установлена в 1922 г. Н. Бором. Поскольку химические свойства обусловлены строением электронных оболочек атома, периодическая система Менделеева – это естественная классификация элементов по электронным структурам их атомов. Простейшая основа такой классификации – число электронов в нейтральном атоме, которое равно заряду ядра (см приложение1). Но при образовании химической связи электроны могут перераспределяться между атомами, а заряд ядра остается неизменным, поэтому современная формулировка периодического закона гласит: «Свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов». Это обстоятельство отражено в периодической системе в виде горизонтальных и вертикальных рядов – периодов и групп. (см приложение.2).  

 Период – горизонтальный ряд, имеющий одинаковое число электронных слоев, номер периода совпадает со значением главного квантового числа n внешнего уровня (слоя); таких периодов в периодической системе семь. Второй и последующие периоды начинаются щелочным элементом (ns¹) и заканчивается благородным газом (ns²np⁶).По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные – А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные – B-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III B, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов (4f- и 5f-семейства). Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы. В главных подгруппах валентные электроны (электроны, способные образовывать химические связи) расположены на s- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных – на s-орбиталях внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются (n – 2)f- (n – 1)d- и ns-электроны.  Сходство элементов внутри каждой группы – наиболее важная закономерность в периодической системе. Следует, кроме того, отметить такую закономерность, как диагональное сходство у пар элементов Li и Mg, Be и Al, B и Si и др. Эта закономерность обусловлена тенденцией смены свойств по вертикали (в группах) и их изменением по горизонтали (в периодах). Все сказанное выше подтверждает, что структура электронной оболочки атомов элемента изменяется периодически с ростом порядкового номера элемента. С другой стороны, свойства определяются строением электронной оболочки и, следовательно, находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома. Далее рассматриваются некоторые периодические свойства элементов. (см. приложение 3)

Первый период (n = 1, l = 0) состоит из двух элементов H (1s¹) и He (1s²).

Во втором периоде (n = 2, l = 0, 1) заполняются s- и p-орбитали от Li до Ne. Элементы называются соответственно s- и p-элементами.

В третьем периоде появляются пять d-орбиталей (n = 3, l = 0, 1, 2). Пока они вакантны, и третий период, как и второй, содержит восемь p-элементов элементов от Na до Ar.

Следующие за аргоном калий и кальций имеют на внешнем уровне 4s-электроны (четвертый период). Появление 4s-электронов при наличии свободных 3d-орбиталей обусловлено экранированием ядра плотным 3s²3p⁶-электронным слоем. В связи с отталкиванием от этого слоя внешних электронов для калия и кальция реализуются [Ar]4s¹- и [Ar]4s²-состояния. Сходство K и Ca с Na и Mg соответственно, кроме чисто «химического» обоснования, подтверждается также электронными спектрами. При дальнейшем увеличении заряда у следующего за кальцием скандия 3d-состояние становится энергетически более выгодным, чем 4p, поэтому и заселяется 3d-орбиталь (см. приложение 3). Из анализа зависимости энергии электрона от порядкового номера элемента В. М. Клечковский сформулировал правило, согласно которому энергия атомных орбиталей возрастает по мере увеличения суммы (n + l). При равенстве сумм сначала заполняется уровень с меньшим n и большим l, а потом с большим n и меньшим l. Так у K и Ca заполняется 4s-орбиталь (4 + 0 = 4), а потом у Sc заполняется 3d-орбиталь (3 + 2 = 5).

Приведенные рассуждения  подтверждаются экспериментальными данными  об изменении энергии s-, p-, d- и f-орбиталей в зависимости от порядкового номера элемента. Как следует из рис. 1.3, значения энергии различных состояний зависит от заряда ядра Z, и чем больше Z, тем меньше различаются эти состояния по энергиям. Характер этого различия таков, что кривые, выражающие изменение энергии, пересекаются. Так для элементов K и Ca (Z = 19 и 20) энергия 3d-орбиталей выше, чем 4p, а для элементов с Z ≥ 21 энергия 3d-орбиталей ниже, чем 4p. Начиная со скандия (Z = 21) заполняется 3d-орбиталь, а во внешнем слое остаются 4s-электроны. Поэтому в четвертом периоде в ряду от Sc до Zn все десять 3d-элементов – металлы с низшей степенью окисления, как правило, 2, за счет внешних 4s-электронов. Общая электронная формула этих элементов – 3d^1–104s^1–2. Для хрома и меди наблюдается проскок (или провал) электрона на d-уровень: Cr – 3d⁵4s¹, Cu – 3d¹⁰4s¹. Такой проскок с ns- на (n – 1)d-уровень наблюдается также у Mo, Ag, Au, Pt и у других элементов и объясняется близостью энергий ns- и (n – 1)d-уровней и стабильностью наполовину и полностью заполненных уровней.

Образование катионов d-элементов связано с потерей, прежде всего внесших ns- и только затем (n – 1)d-электронов. (см приложение 4)

Дальше в четвертом  периоде после десяти d-элементов  появляются p-элементы от Ga (4s²4p¹) до Kr (4s²4p⁶).

Пятый период повторяет четвертый – в нем также 18 элементов, и 4d-элементы, как и 3d образуют вставную декаду (4d ^1–105s ^0–2).

В шестом периоде после лантана (5d¹6s²) – аналога скандия и иттрия следуют 14 4f-элементов – лантаноидов. Свойства этих элементов очень близки, поскольку идет заполнение глубоколежащего (n – 2)f-подуровня.                                                Общая формула лантаноидов 4f ^2–145d ^0–16s ². (см. приложение 5)

После 4f-элементов заполняются 5d- и 6p-орбитали.

Седьмой период отчасти повторяет шестой. 5f-элементы называются актиноидами. Их общая формула 5f ^2–146d ^0–17s². Далее следуют еще 6 искусственно полученных 6d-элементов незавершенного седьмого периода.

                       Периодическая система элементов.

 

 

 

§2.4. История создания периодической системы

Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность.

Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и  о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой  информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.