Открытие Периодического закона Основной закон химии - Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1869 году в то время, когда атом считался неделимым и о его внутреннем строении ничего не было известно. В основу Периодического закона Д.И. Менделеев положил атомные массы (ранее - атомные веса) и химические свойства элементов.
Расположив 63 известных в то время элемента в порядке возрастания их атомных масс, Д.И. Менделеев получил естественный (природный) ряд химических элементов, в котором он обнаружил периодическую повторяемость химических свойств. Например, свойства типичного металла литий Li повторялись у элементов натрий Na и калий K, свойства типичного неметалла фтор F - у элементов хлор Cl, бром Br, иод I.
У некоторых элементов Д.И. Менделеев не обнаружил химических аналогов (например, у алюминия Al и кремния Si), поскольку такие аналоги в то время были еще неизвестны. Для них он оставил в естественном ряду пустые места и на основе периодической повторяемости предсказал их химические свойства.
После открытия соответствующих элементов (аналога алюминия - галлия Ga, аналога кремния - германия Ge и др.) предсказания Д.И. Менделеева полностью подтвердились. Периодический закон в формулировке Д.И. Менделеева: Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.
Современная формулировка гласит: свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра этих элементов.
3. В 1911 году Эрнест Резерфорд предложил ядерную модель атома. Согласно этой модели атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся во- круг ядра отрицательно заряженных электронов. Носителем положительного заряда ядра является протон. В состав ядер атомов также входят нейтроны – элементарные частицы, не имеющие электрического заряда. Число электронов равно заряду ядра, так что атом в целом электронейтрален. Размеры атома равны приблизительно 10–8 см, размеры ядра – около 10–13 – 10–12 см. Несмотря на то, что ядро по размеру в десятки тысяч раз меньше всего атома, преобладающая часть массы атома сосредоточена именно в ядре.
Согласно законам электродинамики, вращающийся вокруг ядра электрон должен был бы непрерывно излучать энергию и, в конце концов, упасть на ядро,чего в действительности не происходит. Эти противоречия модели атома по Резерфорду устранил датский физик Нильс Бор (1913 г). Ещё до Резерфорда, в 1900 году, немецкий физик Макс Планк выдвинул гипотезу о том, что энергия волнового движения квантуется, т.е. свет излучается и поглощается не непрерывно, а дискретно, т.е. определёнными порциями – квантами. Энергия каждого кванта связана с частотой излучения ν следующей формулой: E = h×ν, где h – постоянная Планка (6,637×10–34 Дж×с). Основываясь на положении квантовой теории о дискретной природе излучения, Нильс Бор сделал вывод о том, что энергия электронов в атоме не может быть произвольной; она изменяется скачками, т.е. дискретно. Поэтому электрон в атоме может принимать не любые значения энергии, а строго определённые. Иначе говоря, энергия электрона в атоме квантована. Таким образом, в атоме возможны не любые энергетические состояния электронов, а лишь определённые, так называемые разрешённые состояния. Переход электрона из одного разрешённого состояния в другое совершается скачкообразно и сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения. Постулаты теории Бора
1. Электрон в атоме может вращаться вокруг ядра не по любым, а только по строго определённым орбитам, которые называются стационарными.
2. Двигаясь по стационарным орбитам, электрон не излучает энергии.
3. Излучение света происходит при скачкообразном переходе электрона с одной стационарной орбиты (с более высокой энергией) на другую (с более низкой энергией).
При обратном переходе происходит поглощение энергии. Несмотря на то, что применение теории Бора для расчёта спектров простейшего атома – атома водорода – дало блестящие безультаты, теория Бора была внутренне противоречивой, и её не удалось успешно применить к более сложным атомам. Дальнейшее развитие теории строения атома связано с развитием квантовой механики.