összes videóa hét videói

Ocean Sky

összes képa hét képei

Csillagok

eseménynaptár

hírlevél

alapító

A periódusos rendszer - kulcs a világegyetemhez

Egyetlen táblázat, mely tartalmazza az évszázadok során megszerzett kémia tudásunk nagy részét és ott lóg minden iskolai kémia terem falán. De vajon hogyan vált a kémia tudományának ilyen fontos és nélkülözhetetlen részévé?

Világegyetemünk a természetben megtalálható mintegy 100 elemből és azok különböző kombinációiból, a vegyületekből épül fel. Az egyes kémiai vegyületek tulajdonságai, az őket alkotó atomoktól, kémiai elemektől nagymértékben függnek. Az elemeket régen a kémikusok különböző sajátosságaik alapján csoportokba osztottak. Ilyen csoportok például a különböző fémek, az alkálifémek vagy a nemesfémek csoportja, de ilyenek például a nemfémes elemek, a halogének vagy a nemesgázok. Minthogy az atomok belső szerkezetét még nem ismerték, ez a kezdetleges besorolás kizárólag a tapasztalatokon alapult, nem adott magyarázatot az elemek jellemző tulajdonságaira. Idővel azonban már elég sok elemet fedeztek fel, és elegendő mennyiségű információ gyűlt össze róluk ahhoz, hogy következtetni lehessen bizonyos összefüggésekre.

Egy német kémikus Johann Wolfgang Döbereiner volt az első, aki 1828-ban valamiféle rendszert fedezett fel az atomok között. Észrevette, hogy egyes elemek, mint a klór, a bróm és a jód, illetve másik három elem, a kalcium, a stroncium és a bárium hasonló tulajdonságokat mutatnak, és csoportokba, az úgynevezett triádokba sorolta őket.

Döbereiner arra is rájött, hogy atomtömegeik szerint sorba állítva őket, a sorozat második tagjának tömege, az első és utolsó tag tömegének a számtani közepe volt. Ezzel egyfajta összefüggést mutatott ki az elemek atomtömege és kémiai tulajdonságai között. Később más tudósok újabb elemekkel bővítették a triádok csoportját, és új csoportokat hoztak létre ugyanezen elv alapján.

Majd 1865-ben egy angol kémikus, John Newlands észrevette, hogy az akkoriban ismert elemeket a növekvő atomtömegük szerint sorba állítva minden hetedik elem hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Ezt az oktávok törvényének nevezte. Sajnos volt néhány hibája az elméletének, és kezdetben nem vették komolyan tudományos körökben.

Aztán néhány évvel később az orosz Dmitrij Ivanovics Mengyelejev és nem sokkal később a német Lothar Meyer egymástól függetlenül megalkották az első periódusos rendszereket.

Kettejük közül Mengyelejev volt a sikeresebb, aki egyaránt figyelembe vette az elemek atomtömegét, és a tulajdonságok periodikus ismétlődését. Az orosz tudós észrevette, hogy a növekvő atomtömeg szerint rendezve néhány elem nem illik bele a sorba, így ezeket nem atomtömegük, hanem inkább a kémiai tulajdonságaik alapján illesztette bele a rendszerébe.

Az elemeket egymás mellé egy sorba írta, amíg egy korábban felírt elemhez hasonló tulajdonságú elemig nem jutott, ekkor új sort kezdett, hogy az azonos tulajdonságú elemek egy oszlopba kerüljenek.

Ezeket a szabályokat olyan következetesen vitte végig, hogy az abban az időben ismert 63 elem felírásakor bizonyos helyeket üresen hagyott a táblázatban, amit azzal indokolt, hogy azok az elemek minden bizonnyal csak a felfedezésre várnak. Még azt is meg tudta mondani, hogy milyen tulajdonságokkal fognak rendelkezni ezek a felfedezendő elemek, a szomszédos elemek tulajdonságaiból következtetve.

Eleinte az ő elméletét sem vették komolyan, egyesek a miszticizmus kategóriájába sorolták. Aztán 1975-ben felfedezték az első, Mengyelejev által megjósolt elemeket, a galliumot, a germániumot és szkandiumot, majd egy csapásra a világ egyik legismertebb kémikusává lett. Azt azonban neki sem sikerült megfejtenie, hogy valójában milyen összefüggés van az atomok tömege és azok kémiai tulajdonság között.

Napjaink periódusos rendszerei

Csak a 19. század végén, 20. század elején, az elektronszerkezeti ismeretek fejlődésével derült ki, hogy az elemek periodikus változásának oka nem a növekvő atomtömeg, hanem a protonok számának, a rendszámnak és az atomok elektronkonfigurációjának a változása.

Ma a legelterjedtebb az úgy nevezett hosszú periódusos rendszer, amely a lehető leginkább figyelembe veszi a kémiai sajátságokat befolyásoló elektronszerkezeti tényezőket.

Egy kis tudással, egészen sok mindent le tudunk olvasni a periódusos rendszerről. A vízszintes sorok adják a periódusokat. Egy perióduson belül található elemek lezárt elektronhéjai és a legkülső elektronhéjának főkvantumszáma azonos. A rendszer függőleges oszlopai adják a csoportokat. Az egyazon csoportba tartozó elemek hasonló elektronszerkezettel és azonos számú vegyértékelektronnal rendelkeznek, ennek köszönhető, hogy kémiai tulajdonságaik, reakcióik nagyban megegyeznek. A mezőket pedig a csoportok alkotják. Az egy mezőn belül található elemeknél mindig ugyanaz az elektronalhéj töltődik.

Az elemek periódusos rendszerének felállítása hatalmas lépést jelentett a kémia fejlődésében, mert sikerült rendszert vinnie a kémiai elemek addig értelmezhetetlen változatosságába.

Történelme során gyakran képezte vita tárgyát a kémikusok között, sokszor módosítani kellett, ahogy a kémia tudománya fejlődött, és új elemeket fedeztek fel. A periódusos rendszert ma már egyaránt használják az oktatásban, különböző tudományágakban és az iparban is. A kémiai elemeket azonban többféleképpen is el lehet rendezni, így nem csoda, hogy több tudós is kidolgozta saját, a hagyományostól eltérő periódusos rendszerét.

Az egyik ilyen Emil Zmaczynski háromszög alakú periódusos rendszere, melyben a függőleges oszlopok helyett a háromszög oldalaival párhuzamos oszlopok vannak. Ez jól mutatja az elektronhéjak kiépülésének folyamatát.

Thoedor Benfey professzor periódusos rendszere valójában egyetlen folytonos hosszú sor, mely egy spirál mentén halad kifelé a központi hidrogén atom felől a rendszám növekedésével a szupernehéz elemek felé. Itt a csoportok a középpontból kiinduló sugarak mentén helyezkednek el.

A legrendhagyóbb talán Fernando DuFour periódusos rendszere, aki egy háromdimenziós, „periódusos fát" alkotott, melyben az egy csoportba tartozó elemek egymás alatt helyezkednek el, a periódusok pedig külön szinteken találhatóak. Ez az összetett periódusos rendszer szolgáltatja a legtöbb információt az elemekről.

Oszd meg: