Хімія. 8 клас. Ярошенко

§ 17. Значення періодичного закону

Вивчення параграфа допоможе вам:

  • зрозуміти прогностичну роль періодичного закону Д. І. Менделєєва;
  • з'ясувати значення періодичного закону для природничих наук та загального світосприйняття;
  • ознайомитися з іншими науковими досягненнями Д. І. Менделєєва;
  • усвідомити значення наукової діяльності особистості для розвитку людства.

Відкриття Д. І. Менделєєвим у 1869 р. періодичного закону мало винятково важливе значення не лише для хімії, а й для інших природничих наук та філософії. Завдяки відкриттю закону здобули наукове пояснення факти щодо подібності властивостей речовин, встановлено взаємозв'язок понять хімічний елемент і проста речовина. Після відкриття періодичного закону стало реальним наукове прогнозування невідомих елементів.

ПРОГНОСТИЧНА РОЛЬ ПЕРІОДИЧНОГО ЗАКОНУ. Дмитро Іванович сам передбачив існування 11 елементів і на основі взаємозв'язку між розміщенням елементів у періодичній системі та їхніми властивостями орієнтовно встановив їх атомну масу, спрогнозував основні властивості. Частина цих елементів була відкрита за життя вченого, наприклад Скандій, Галій, Германій, інші — значно пізніше. Так, майже за 80 років до відкриття елемента з порядковим номером 84 Менделєєв передбачив для нього атомну масу 212, здатність утворювати оксид із загальною формулою RO3, густину 9,3 г/см3, легкоплавкість, сірий колір. У відкритого в 1946 р. Полонію лише атомна маса відрізнялася дещо меншим значенням, решта ж властивостей підтвердилася.

Як вам відомо, за ознаку класифікації всіх елементів, а не лише подібних за властивостями та формулами їхніх сполук, Д. І. Менделєєв обрав атомну масу. Проте на той час практично кожний шостий елемент мав неточне, а то й неправильне значення атомної маси. І якби не відкриття періодичного закону, то невідомо, як довго ця невідповідність існувала б у науці. Зокрема, вважалося, що відносна атомна маса Берилію дорівнює 13,5. З таким її значенням елемент мав би зайняти в періодичній таблиці не четверту, а шосту клітинку, що призвело б до порушення періодичності. Справді, тоді двовалентний металічний елемент Берилій розмістився б між неметалічними елементами Карбоном та Нітрогеном. Така невідповідність навела вченого на думку, що атомна маса Берилію має бути більшою, ніж у Літію, але меншою, ніж у Бору. Із цих міркувань Берилій було розміщено у клітинці під номером 4. Подальші дослідження вчених дали змогу уточнити відносну атомну масу Берилію й підтвердили істинність припущення вченого.

Підтвердження передбачень Д. І. Менделєєва свідчить про прогностичну (у перекладі з грецької «прогноз» означає «передбачення») роль періодичного закону. Нині межі дії закону — увесь Всесвіт. Як показали дослідження Космосу, на інших небесних тілах наявні одні й ті самі хімічні елементи, що й на планеті Земля. У 40-ві роки минулого століття були заповнені всі вільні клітинки періодичної системи, залишені в ній самим Д. І. Менделєєвим. Та після відкриття радіоактивності й винайдення способів штучної радіоактивності розпочався новий етап у перевірці передбачень на основі періодичного закону. На сьогодні відкрито вже 117 хімічних елементів і синтез нових елементів триває.

ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН ЯК ОСНОВА СУЧАСНОГО ПРИРОДОЗНАВСТВА. Відображаючи природний взаємозв'язок між елементами, періодичний закон поклав початок сучасному природознавству, з'ясуванню фізиками причини періодичності. Закон став провідною теорією в хімії та фізиці, спираючись на яку, вчені відкрили хімічні елементи, для яких Д. І. Менделєєв залишив порожні клітинки в таблиці. З'явився новий напрям досліджень — відкриття елементів, які не існують у природі. І що особливо важливо — для всіх знайшлися місця в періодичній системі.

Періодичний закон сприяє розвитку методів пізнання природи. Загальні закони розвитку природи знаходять підтвердження завдяки періодичному закону. Наприклад, один із законів природи — закон єдності і боротьби протилежностей, згідно з яким кожний об'єкт має протилежні сторони. У фізиці прикладом дії цього закону є рух і спокій, притягування й відштовхування, у математиці — плюс і мінус. У хімії цей закон підтверджується наявністю в атомі позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів. Про перехід кількісних змін у якісні (це теж один із законів природи) свідчить те, що зі збільшенням кількості електронів на зовнішньому енергетичному рівні електронної оболонки атома змінюються хімічні властивості хімічних елементів і їхніх сполук, тобто з'являється нова якість.

Періодичний закон особливий — на відміну від інших фундаментальних законів природи, у нього не існує кількісного виразу у вигляді математичної формули чи рівняння. Але це єдиний закон, що має графічне відображення у вигляді періодичної системи хімічних елементів. Періодична система хімічних елементів допомагає планувати науково-природничі дослідження і здійснювати їх, є незамінним наочним посібником для всіх, хто вивчає хімію.

Нині застосуванням у науці та практиці періодичний закон і періодична система вийшли за межі хімії. І якщо вам у майбутньому доведеться працювати з використанням природничих знань, періодичний закон стане вашим орієнтиром.

ВІДКРИТТЯ ПЕРІОДИЧНОГО ЗАКОНУ — НАУКОВИЙ РЕЗУЛЬТАТ ДІЯЛЬНОСТІ Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА. Своє найбільше відкриття — періодичний закон — Дмитро Іванович Менделєєв зробив у 35 років. Періодична система швидко стала необхідним інструментом хімічних досліджень, вона незмінно займає почесне місце на стіні кожної хімічної лабораторії, на робочому місці всіх, причетних до вивчення хімії.

Д. І. Менделєєв присвятив науці понад 50 років життя. Усе, що він зробив, чого досяг, вказує на значущість його праці.

Учений досліджував розчини й розробив теорію розчинів, винайшов один із видів бездимного пороху, удосконалив способи використання добрив у сільському господарстві та зрошування посушливих земель. Ретельно вивчивши склад нафти, Д. І. Менделєєв винайшов нові способи її переробки й виділення з неї тих речовин, які можна використовувати для виробництва різних промислових товарів. Він виступав проти використання нафти лише як палива.

У серпні 1887 р. Д. І. Менделєєв здійснив політ на повітряній кулі з метою спостереження сонячної корони під час сонячного затемнення. Він власноруч підняв кулю в повітря, подолав шлях близько 100 км на максимальній висоті польоту приблизно 4 км й успішно приземлився.

Д. І. Менделєєв працював і в галузі точних вимірювань. У 1893 р. він став організатором і першим директором Головної палати мір і вагів.

В усьому світі високо цінують наукову спадщину Д. І. Менделєєва.

Мал. 28. Пам'ятник на території Словацького технологічного університету (Братислава), присвячений Д. І. Менделєєву

Стисло про основне

• Періодичний закон — це один із основних законів природи, що має наукове та практичне значення для багатьох галузей знань і практики.

• Закон відображає зв'язок усіх хімічних елементів із позиції будови атомів.

• Періодичний закон — неперевершений зразок перевірки правильності теорії шляхом виведення з неї наслідків (закономірностей) та підтвердження їх практикою.

• Досягнення фізиків у встановленні складної будови атома, синтез нових елементів, створення нових речовин — усе це стало можливим завдяки відкриттю періодичного закону.

Сторінка ерудита

Життя та наукова діяльність Д. І. Менделєєва були пов'язані з розвитком науки, освіти й економіки України. Свою педагогічну діяльність він розпочав в Україні, працюючи вчителем природознавства спочатку в Сімферополі, а потім — в Одесі. Уже зрілим ученим він брав активну участь у роботі наукових товариств Київського та Харківського університетів, з'їздів природознавців, що відбувалися в Києві.

Д. І. Менделєєв працював над проблемами розвитку вугільної промисловості в Україні. Перебуваючи на Донбасі, він вивчав питання видобування й транспортування кам'яного вугілля й висунув нову на той час ідею підземної газифікації вугілля. Пройшло не одне десятиліття, перш ніж у 1937 р. в місті Горлівці Донецької області цю ідею було втілено в життя.

Д. І. Менделєєв брав активну участь у створенні Київського політехнічного інституту (нині Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут»). Він був головою екзаменаційної комісії першого випуску інженерів та агрономів цього відомого не лише в Україні, а й далеко за її межами вищого навчального закладу. За наукові заслуги та сприяння становленню і розвитку університету біля центрального входу до хімічного факультету зведено пам'ятник видатному вченому, зображення якого розташовано на шмуцтитулі до цієї теми.

Знаємо, розуміємо

1. Розкрийте на конкретних прикладах, як завдяки періодичному закону уточнювали відносні атомні маси хімічних елементів, відкривали нові елементи.

2. Поясніть, чому періодичний закон належить до фундаментальних законів природи.

3. Як ви розумієте вислів: «Створивши вчення про періодичність, Менделєєв набагато випередив час»?

4. Які факти та події життя вченого доводять, що він був людиною із широким світоглядом?

5. Користуючись різними інформаційними джерелами, підготуйте повідомлення про відкриття нових хімічних елементів.

Працюємо з медійними джерелами

51. Підготуйте повідомлення про одну із граней життя та діяльності Дмитра Івановича Менделєєва.