1.3. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева – естественная система химических элементов, созданная гениальным русским химиком Д.И. Менделеевым (1869-1871 гг.). Разместив элементы последовательно с увеличением их атомных масс и группировав элементы с подобными свойствами, Д.И. Менделеев составил таблицу частей, закономерности которой теоретически вытекают из сформулированного им периодического закона. Так, в 1869 году была создана периодическая система химических элементов.

Формулировка периодического закона Д. И. Менделеева:	Современная формулировка периодического закона:
Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов.	Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.

Периодическая система – это графическое изображение периодического закона.

Логические выводы из периодического закона и периодической системы:

За основу классификации известных 63 элементов Д.И. Менделеев взял относительную атомную массу. Разместил элементы в порядке возрастания атомных масс, искал взаимосвязи между ними. Д.И. Менделеев назвал ряд элементов, составленный по возрастанию атомных масс, естественным рядом, то есть существующим независимо от человека в самой природе.
Каждый элемент занимает только одно четко определенное место в системе. Место элемента в системе выражает совокупность всех основных свойств данного элемента в его закономерной связи со всеми остальными элементами.
Каждый элемент имеет четко определенный порядковый номер. Физическое содержание этой величины было открыто спустя десятки лет, когда было доказано, что атом имеет сложное строение. Порядковый номер элемента определяется числом протонов в ядре атома. Да, порядковый номер Гидрогена один потому, что в ядре атома один протон. Порядковый номер Гелия два потому, что в ядре атома два протона. Порядковый номер Лития три потому, что в ядре атома три протона и т.д.
Нет элементов, которые не были бы охвачены периодической системой, следовательно, не подчинялись бы периодическому закону. Используя этот принцип, Менделеев сгруппировал большинство известных тогда химических элементов в несколько горизонтальных рядов. Возникшие при этом вертикальные столбики включали элементы, подобные по химическим свойствам, но сильно отличались по значению атомных масс (группы). А по горизонтали объединились элементы с разными свойствами, но близки по величине атомных масс (период). Исследовав характер конфигураций, он нашел плавное изменение параметров частей в пределах периода и резкое изменение при переходе от одного периода к другому.
Д. И. Менделеев исправил атомные массы некоторых элементов. Например, после щелочнометаллического элемента Лития он разместил Бериллий, а не Бор. Бериллий занимал место между Карбоном и Нитрогеном согласно известной в то время атомной массе. Менделеев исправил его атомную массу и это исправление было позже подтверждено экспериментально.
В трех местах периодической системы он нарушил принцип размещения элементов в порядке возрастания атомных масс, отдав предпочтение химическим свойствам элементов:

Менделеев сменил местами Калий и Аргон. Таким образом, Калий попал в группу щелочных металлов, а Аргон – в группу инертных газов.
После двухвалентного Кальция стоял четырехвалентный Титан, поэтому Менделеев оставил между Кальцием и Титаном свободное место.
Менделеев поменял местами Теллур и Йод. Таким образом, Йод попал в группу галогенов.

В периодической системе были оставлены свободные места для элементов, еще не открытых в то время.
Д.И. Менделеев предсказал существование и описал свойства Галлия (экаалюминий), Скандия (экабор), и Германия (экасилиций). Через несколько лет эти элементы были открыты: Галий – в 1875 г., Скандий – в 1879 г., Германий – в 1885 г. Это было триумфом периодического закона, проявившего не только обобщающую, но и предсказуемую силу.
Предсказал существование больших периодов.
В конце XIX века были открыты инертные газы. Для них не было свободных ячеек в таблице, поэтому их открытие стало тяжелым испытанием для периодического закона и периодической системы. Менделеев разместил их между галогенами и щелочными металлами, образовав отдельную группу. Так периоды приобрели свое логическое завершение.
Над усовершенствованием своей системы ученый работал до конца жизни.