Закон Менделеева

Встал вопрос: куда поместить их в таблице Менделеева? Затруднение было разрешено просто. Инертные газы — всего их было открыто шесть — были помещены в отдельную, нулевую группу. Заканчивая периоды, эти газы как бы закрывают разрыв в свойствах между последним в периоде наиболее активным металлоидом и первым в следующем периоде наиболее активным металлом. Что в природе должны существовать эти элементы, об этом говорил сам Менделеев. В 1870 году он писал, что заметно отсутствие элементов между водородом и литием и между натрием и фтором. Именно на этих местах теперь и стоят инертные газы: гелий и неон.

На рис. 2 приведена современная периодическая система химических элементов. В ней все элементы расположены в десяти горизонтальных рядах, составляющих семь периодов — коротких и длинных, и в девяти вертикальных столбцах — группах.

Периоды заключают в себе разное число элементов: в первом периоде всего два элемента — водород и гелий; во втором и третьем — по восьми элементов; в четвёртом и пятом — по восемнадцати; в шестом, самом большом периоде таблицы заключено тридцать два химических элемента; здесь в клетке под № 57 помещается сразу 15 элементов — от лантана до лютеция, очень похожих по химическим свойствам друг на друга; это — так называемые «редкоземельные» элементы, или лантаниды (лантаноиды); они выделяются обычно в отдельную группу (см. внизу таблицы на рис. 2); и, наконец, последний, седьмой, неполный период включает в себя двенадцать химических элементов; сюда входят особой группой так называемые актиниды (актиноиды), в числе которых находятся и все элементы с атомным весом, большим атомного веса урана; начинается этот период с искусственно полученного элемента франция и обрывается калифорнием.

Таким образом, всего до настоящего времени получено искусственно 10 химических элементов; это — технеций (№ 43), прометий (№ 61), астатин (№ 85), франций (№ 87) и шесть заурановых элементов (см. о них далее, стр. 39). Все эти элементы являются продуктами превращений других элементов, осуществлённых в лабораториях учёными.

Каждый из первых шести периодов заканчивается инертным газом.

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ВСЕЛЕННАЯ

Закон Менделеева явился могучим помощником человека в познании природы. И в первую очередь он показал материальное единство вселенной.

Из каких химических элементов состоят различные окружающие нас тела — воздух, вода, земля, горные породы, растения и животные? Из чего состоят Солнце и звёзды?

Эти вопросы давно интересовали человека.

Уже в прошлом веке были произведены детальные анализы многочисленных горных пород, составляющих земной шар. Результат оказался неожиданным. При всём разнообразии встречающихся в земной коре горных пород оказалось, что они состоят главным образом из немногих химических элементов — кремния и кислорода, железа и алюминия, кальция и магния, натрия и калия и некоторых других. Эти элементы входят в состав земной коры в виде соединений с кислородом.

Более всего в составе земной коры (до глубины 16 километров) кислорода; он составляет около 50 процентов всего её вещества. Четвёртую часть коры земного шара занимает кремний. Около семи-восьми процентов её вещества по весу падает на долю алюминия и около четырёх — на долю железа. Магний, кальций, калий и натрий, вместе взятые, составляют немного более 10 процентов от массы земной коры; и всего несколько процентов вещества земной коры состоит из остальных восьми десятков химических элементов. Некоторые из этих элементов, такие, как железо, олово, медь, хром, никель и другие, находятся в земле в виде рудных скоплений — рудных залежей.

Другие элементы рассеяны в земной коре.

К таким относятся, например, скандий, гафний и другие. Эти элементы носят название «редкие», хотя общее количество таких «редких» элементов в земле не так уж мало. Часто их больше, чем обычных, «нередких» элементов. Так, «редкого» элемента циркония в земной коре во много раз больше, чем свинца.

«Редкими» такие элементы называют потому, что они рассеяны в земле и извлечение их из горных пород — очень трудоёмкое дело [2].

С глубиной процентное содержание химических элементов меняется. Увеличивается содержание железа и магния, уменьшается количество кислорода, натрия, калия, алюминия, кремния.

Изучением распространения и истории химических элементов в земной коре занимается особая наука — геохимия.

Очень «беден» химический состав веществ и органического, «живого» происхождения. Десятки тысяч разнообразнейших органических тел природы состоят главным образом из 6–8 веществ — углерода, азота, кислорода, водорода и некоторых других.

Был определён и состав воздуха. Главными составными его частями являются азот и кислород (помимо этих элементов, в составе воздуха находятся газы аргон, неон, гелий, криптон, ксенон и углекислый газ).

Таким образом, химические элементы, которые входят в менделеевскую таблицу, образуют разнообразные вещества живой и неживой природы.