"Химия", Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Дроздов А.А. и др./ Под ред. Лунина В.В.
К XIX веку химики накопили сведения о множестве элементов и стали искать порядок в их свойствах. Дёберейнер объединял некоторые сходные элементы в триады, а Ньюлендс располагал элементы по возрастанию относительных атомных масс и заметил повторение свойств через каждый восьмой элемент. Эти наблюдения не охватывали весь ряд элементов, но подготовили открытие периодической закономерности.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Триады Дёберейнера — группы из трёх химически сходных элементов, в которых относительная атомная масса среднего элемента примерно равна среднему арифметическому масс двух крайних. Например, для крайних элементов с массами a и c проверяют выражение (a + c) / 2. Это правило помогало заметить связь между массой элемента и его свойствами.
Закон октав Ньюлендса — наблюдение, что при расположении элементов в порядке возрастания относительных атомных масс свойства сходных элементов повторяются через каждый восьмой элемент. Счёт начинают с первого элемента ряда, а восьмой сравнивают с ним по свойствам. Закон был попыткой найти повторяющийся порядок среди всех известных элементов.
Относительная атомная масса элемента — величина, по возрастанию которой ранние исследователи располагали элементы. Она показывает, во сколько раз масса атома элемента больше принятой атомной единицы массы. Сравнение этих чисел позволяло искать связь между массой атомов и повторением химических свойств.
Химикам потребовалась классификация, потому что к XIX веку было открыто уже много элементов и изучено множество их свойств. Запоминать сведения по отдельности становилось трудно, а сходство некоторых элементов подсказывало, что между ними существует общий порядок. Поэтому исследователи начали объединять элементы в группы и располагать их в определённой последовательности.
Дёберейнер обратил внимание на небольшие группы сходных элементов. Он объединял, например, литий, натрий и калий, поскольку все они обладали похожими химическими свойствами. Затем учёный сравнивал относительные атомные массы и обнаружил: масса среднего элемента близка к среднему арифметическому масс двух крайних.
Триады были важны, потому что показывали связь числовой характеристики атомов с химическим поведением веществ. Если элементы похожи по свойствам и одновременно подчиняются определённому соотношению масс, это указывает на закономерность, а не на случайное сходство. Однако подход Дёберейнера охватывал только несколько групп, поэтому с его помощью нельзя было разместить все известные элементы.
Ньюлендс выбрал другой путь: он расположил элементы в порядке возрастания относительных атомных масс. Сравнивая свойства соседних элементов, учёный заметил, что похожие свойства нередко возвращаются через семь промежутков, то есть у первого и восьмого элементов. Это наблюдение получило название закона октав по аналогии с повторением звуков в музыкальном ряду.
Закон октав не удалось применить ко всем элементам, потому что в длинном ряду повторение через восемь позиций нарушалось. Кроме того, некоторые элементы при таком расположении оказывались рядом с веществами, непохожими на них. Всё же триады и октавы доказали ценность поиска повторяемости свойств и подготовили почву для открытия более общей периодической закономерности.
| Попытка классификации | Как располагали или объединяли элементы | Обнаруженная закономерность | Ограничение |
|---|---|---|---|
| Триады Дёберейнера | Объединяли по три химически сходных элемента. | Масса среднего элемента приблизительно равнялась среднему арифметическому масс крайних. | Подход подходил только для некоторых элементов. |
| Закон октав Ньюлендса | Расположил элементы по возрастанию относительных атомных масс. | Сходные свойства повторялись через каждый восьмой элемент. | Правило нарушалось в рядах многих известных элементов. |
Сначала определите, что именно сравнивал исследователь: отдельные группы или весь ряд элементов. Затем сопоставьте способ классификации, найденную закономерность и причину ограниченности. Таблица помогает увидеть, что обе попытки искали порядок, но использовали разные признаки.
Условие: относительные атомные массы лития, натрия и калия приблизительно равны 7, 23 и 39. Проверьте, близка ли масса натрия к среднему арифметическому масс лития и калия.
Ответ: литий, натрий и калий образуют триаду Дёберейнера: масса среднего элемента соответствует среднему арифметическому масс крайних.
Условие: элементы расположены по возрастанию относительных атомных масс. Какой элемент Ньюлендс считал сходным с первым в ряду?
Ответ: сходным с первым Ньюлендс считал восьмой элемент, основываясь на повторении свойств через каждый восьмой элемент.
Условие: даны три элемента с массами 10, 20 и 31, причём первый и третий химически сходны со вторым. Можно ли объединить их в триаду?
Ответ: да, эти элементы можно объединить в триаду, если их химическое сходство подтверждено, а небольшое отличие масс принимают как допустимое приближение.
Ошибка 1. Считать, что триады включали все известные элементы. Так думают из-за слова «классификация», но Дёберейнер объединил лишь некоторые группы. Проверьте себя: помните, что триады были первой ограниченной попыткой.
Ошибка 2. Принимать соотношение масс за точное равенство. Реальные значения могли немного отличаться из-за приблизительности измерений и самого правила. В решении используйте слова «примерно равно» и сравнивайте результат с разумной точностью.
Ошибка 3. Считать закон октав универсальным. Ньюлендс заметил повторение свойств не во всём ряду, поэтому правило не стало общей системой. Если закономерность нарушается для части элементов, её нельзя называть универсальной.
Ошибка 4. Путать сходство свойств с равенством атомных масс. Элементы в группе химически похожи, но их массы различаются. Проверяйте отдельно химический признак и отдельно числовое соотношение.
Для понимания темы нужны представления о химическом элементе, относительной атомной массе и химических свойствах веществ. Относительные атомные массы позволяют выстроить элементы в ряд, а свойства — сравнить их и найти сходство.
Поиск повторения свойств привёл химиков к идее периодичности. Поэтому триады и закон октав связаны с дальнейшим изучением периодического закона и периодической системы химических элементов.
Почему Дёберейнер назвал свои группы триадами?
Название связано с составом групп: каждая триада включала три химически сходных элемента. Слово «триада» означает «тройка».
Как проверить, образуют ли три элемента триаду Дёберейнера?
Сначала проверяют, сходны ли элементы по химическим свойствам. Затем находят среднее арифметическое относительных атомных масс крайних элементов и сравнивают его с массой среднего: значения должны быть примерно равны.
Что именно повторялось через каждый восьмой элемент по Ньюлендсу?
Повторялись сходные химические свойства элементов. Ньюлендс заметил, что при расположении элементов по возрастанию относительных атомных масс похожими оказывались первый и восьмой элементы ряда.
Почему закон октав не подошёл для классификации всех элементов?
При увеличении числа известных элементов порядок Ньюлендса переставал согласовываться с их свойствами. Для многих элементов правило восьмого элемента не выполнялось, поэтому универсальной классификацией оно не стало.
Как ранние попытки классификации связаны с созданием периодической системы?
Триады и закон октав показали, что свойства элементов могут закономерно повторяться. Эти наблюдения помогли учёным искать более общую систему, в которой были бы учтены все известные элементы.
§ 39. Первые попытки классификации химических элементов
