Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.
Периодический закон. Таблица Менделеева и её значение.

 

 

Таблица к статье «Великий закон»

До Менделеева ничего не было известно об элементах, занимающих теперь в периодической таблице поряд­ковые номера 2, 10. 18, 21. 31, 32, 36, 43, 54, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 69, 70, 71, 72, 75, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 91, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104. Одни из них еще не были открыты, другие вовсе не существовали. Достаточно хорошо были изучены только 54 элемента, но правильные значения атомного веса были известны лишь для 49 элементов (они обозначены в таблице красным цветом). Для элементов 22, 52, 76, 77, 79 Менделе­ев исправил на основании их положения в таблице неточно установленные атомные веса. Не производя никаких измерений, он предсказал новые верные зна­чения атомного веса для элементов 4, 39, 49, 57, 58, 59. 68, 90, 92 (все эти элементы помечены желтым цветом). Элементы 59 и 60 во времена Менделеева принимали за один элемент, для которого он и пред­сказал правильное значение среднего атомного веса. Отделить эти два элемента друг от друга удалось значительно позже. Менделеев предсказал существо­вание двенадцати новых, до него никому не известных элементов. Для трех из них он даже ука­зал все важнейшие физические и химические свой­ства не только самих элементов, но и некоторых их соединений. Это были элементы 21, 31 и 32 (голубой цвет). Кроме этих элементов, Менделеев пред­сказал элементы 43, 72, 75, 84, 85, 87, 88, 89, 91 (сиреневые клетки). По примеру Менделеева, на ос­новании его закона были предсказаны элементы 10, 86, 54, 86 (отмечены палевым цветом). Все эти Шестнадцать, предсказанных заранее элемен­тов позднее были обнаружены в природе. Кроме них, тоже после открытия периодического закона, были найдены элементы 2, 18, 60, 62, 63, 64, 65, 66. 67, 69, 70, 71 (серый цвет). Элементы 43, 61, 85 долгое время найти в природе не удавалось. Они были созда­ны сначала человеком. Элементы 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104 лежат за пределами таблицы, существовавшей при жизни Менделеева. Их тоже не было на Земле, все они созданы искус­ственно, и пути для их синтеза указаны периодиче­ским законом (эти элементы помечены оранжевым цветом). Элементы 43, 85 и 87 помечены на табли­це двумя цветами. Это — искусственно полученные элементы, существование которых было предсказано Менделеевым. Элемент 104 еще не нашел себе месте в таблице Менделеева. Химики еще не завершили его изучение.

Таблица к статье «Великий закон»

Все три таблицы на этой цветной вкладке очень важны и интересны. Их стоит внимательно изу­чить. Наиболее замечательна, конечно, периоди­ческая таблица атомных ядер. Здесь, правда, приведено только ее начало — от водорода до скан­дия. Полностью, к сожалению, поместить ее нельзя: уж очень она велика. Конечно, нужно немало знать, чтобы свободно читать эту удивительную таблицу и пользоваться ею. Некоторым она может показаться непонятной, и многое в ней останется неясным. Этим читателям следует вернуться к ней еще не раз, подготовившись хоро­шенько.

Содержание таблицы очень глубоко и обширно. Из нее можно узнать, сколько различных изотопов су­ществует у любого элемента, какие они и каковы их свойства. Но самое главное в таблице — это отчетли­вое проявление периодических закономерностей в свойствах атомных ядер. Наиболее важные обо­значения разъяснены в самой таблице. Правда, не все. Догадливый читатель сам сообразит, что обо­значают некоторые из них, а о других пусть по­старается узнать самостоятельно. Присмотритесь к таблице. На ней нанесены все известные в настоя­щее время атомные ядра — все изотопы 21 элемен­та в начале таблицы Менделеева. Их очень много — более 150. Большинство из них радиоактивны, неус­тойчивы; стабильных сравнительно немного — всего 47. Химические свойства любого изотопа каждый химик легко определит по символу элемента — все типы его «томных ядер расположены в одном столб­це. Массовое число каждого ядра помечено сбоку справа от обозначения изотопа. Порядковый номер элемента, как и полагается, находится рядом с его химическим символом. Сколько нейтронов содержит ядро данного изотопа — сосчитайте сами. Очень легко узнать: стабилен данный изотоп или нет, можно ли его обнаружить в природе, каково его относительное содержание. На это указывают I цифры внутри ромбиков, они обозначают изотоп­ный состав природного элемента, выраженный в процентах. Нетрудно узнать и радиоактивные свой­ства любого изотопа. Цвет кружка показывает, ка­кой у этого изотопа тип распада. Период полурас­пада указан внутри кружка. Одни атомные ядра живут очень долго — иногда даже сотни тысяч лет (л), другие исчезают через несколько дней (д), часов (ч), минут (м), секунд (с), а есть даже и такие, что существуют всего лишь несколько миллисекунд (мс). Ломаная черная линия соединяет устойчивые ядра. Тонкие красные линии проведены по устойчивым четным ядрам, они ограничивают область устойчи­вости. Лиловый участок линии стабильности отме­чает область магического числа «20» . Сложное строение таблицы отражает, как сложен мир атомного ядра. В нем пока еще не все ясно и самим физикам. Это периодическая таблица буду­щего. Над ней сейчас много работают ученые. Она еще не завершена. Будут еще открыты и созданы новые атомные ядра, новые изотопы и выявлены новые закономерности.

Обязательно нужно сравнить с периодической таб­лицей изотопов таблицу распространенности эле­ментов на Солнце и в метеоритах (вверху слева). Обратите внимание на их удивительное сходство. Периодические свойства атомных ядер, и прежде всего чередование свойств четных и нечетных эле­ментов, отражаются и на закономерностях распро­странения элементов во Вселенной. Замечательно также поразительное сходство между составом Солн­ца и метеоритов. За исключением начального участ­ка, где находятся водород и гелий, кривые распро­страненности почти совпадают.

Правая верхняя таблица показывает связь между положением элемента в периодической таблице Мен­делеева и его геохимическими свойствами. Синей краской указаны элементы, встречающиеся преиму­щественно в атмосфере, фиолетовой краской — эле­менты, встречающиеся в самородном состоянии, зеленой — образующие рудные месторождения; серым цветом обозначены элементы, входящие преиму­щественно в состав силикатных пород. Желтым цветом обозначены искусственные и радиоактивные элементы. Эта упрощенная геохимическая таблица показывает, что грандиозные геохимические про­цессы, миллионы лет протекающие в земной коре] управляются великим периодическим законом.

Свойства элемента № 43 должны быть сходны­ми с химическими свойствами марганца и рения, и, для того чтобы обнаружить и доказать образо­вание этого элемента, нужно воспользоваться химическими реакциями, аналогичными тем, с помощью которых химики определяют присут­ствие малых количеств марганца и рения.

Вот каким образом периодическая таблица дает возможность наметить путь для создания искусственного элемента, если, конечно, хими­ческий элемент, созданный заново человеком, будет также подчиняться закону Менделеева.

Точно таким же путем, который мы только что наметили, путем, полностью указанным периодическим законом Менделеева, и был создан в 1937 г. первый искусственный хими­ческий элемент. Он получил знаменательное имя: технеций — первый элемент, изготовленный тех­ническим, искусственным путем.

Вот как был осуществлен синтез технеция. Пластинка молибдена подвергалась интенсив­ной бомбардировке ядрами тяжелого изотопа водорода — дейтерия, которые были разогна­ны в циклотроне до огромной скорости.

Ядра тяжелого водорода, получившие очень большую энергию, проникли в ядра молибдена. После облучения в циклотроне пластинка мо­либдена была растворена в кислоте. Из раство­ра было выделено с помощью тех же реакций, которые необходимы для аналитического опре­деления марганца (аналог элемента № 43), ничтожное количество, как говорят химики, следы, нового радиоактивного вещества. Это и был новый элемент — технеций. Он образо­вался при ядерной реакции между молибденом и тяжелым водородом. Вскоре были подробно изучены его химические свойства.

Так же как и природные элементы, техне­ций подчиняется великому закону природы — периодическому закону Менделеева. Все его свойства точно соответствуют положению эле­мента в менделеевской таблице.

С того времени, как был создан технеций, прошло немало лет. Теперь технеций стал

337