Сторінка
10

Природні системи абіотичного середовища біосфери

Речовини, які складаються з атомів, ядра котрих мають однаковий (позитивний) заряд, називають елементами. Носіями заряду ядра є протони . Отже елемент — це сукупність усіх ізотопів з однаковою кількістю протонів ядра. Нагадаємо, що конкретний елемент, атоми якого мають тільки певну кількість протонів ядра, може мати різну кількість нейтронів, які за масою дорівнюють протону, але є нейтральними. Такі атоми одного елемента звуться ізотопотами. Наприклад, водень , дейтерій , тритій — це той самий елемент — водень, ядро якого містить тільки один протон, але дейтерій і тритій містять в ядрі поряд з протоном відповідно ще один і два нейтрони. Інші приклади ізотопів, це, як ми вже вказували, ізотопи вуглецю урану тощо. Кількість нейтронів у ядрі легко визначити, віднявши від числа, що позначає суму протонів і електронів (угорі), кількість протонів (унизу), що дорівнює номеру елемента у періодичній системі. Наприклад, в урані кількість нейтронів дорівнює 235 – 92 = 143.

Сучасному уявленню про систему елементів, відому сьогодні як Періодичний закон, передувала ціла епоха наукових здогадок і гіпотез. Нагадаємо деякі з них, оскільки тривалий час у вітчизняних підручниках історія цього наукового пошуку плеяди світових учених викладалась не достатньо толерантно.

Першим звернув увагу на кореляцію атомних мас (у ті часи користувались терміном «атомна вага») із властивостями елементів німецький хімік Іоган Вольфганг Деберейнер ще 1817 р. майже за півстоліття до перших спроб побудови періодичної системи елементів. У 1829 р. він виклав свої спостереження, відомі під назвою тріади Деберейнера. Суть цих спостережень полягала в тім, що елементи в тріадах, розміщені в порядку підвищення атомної маси, мали схожі фізичні і хімічні властивості, атомна маса середнього елемента була близькою до напівсуми двох крайніх (табл. 17).

Таблиця 17

ТРІАДИ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ДЕБЕРЕЙНЕРА (1829)

Вочевидь, ця ідея прислужилася його послідовникам, у тім числі і славетному Д. І. Менделєєву, коли він залишав вільне місце в таблиці своєї періодичної системи для ще невідомих на той час елементів.

З 1850 року було зроблено кілька спроб згрупувати всі відомі елементи у тріади і знайти числові співвідношення між їхньою атомною вагою.

1863 р. французький учений А. Е. Шанкуртуа (1820—1886) запропонував оригінальну систему елементів, розмістивши їх в порядку зростання атомної ваги по спіралі на поверхні циліндра так, що елементи з однаковими властивостями, як і у тріадах, розміщувались один над одним, утворюючи прототипи сучасних груп періодичної системи. Тоді праця Шанкуртуа не дуже зацікавила сучасників, хоч нині такий спосіб зображення періодичного закону іноді застосовують (рис. 24).

1864 р. англійський хімік Джон Ньюлендс звернув увагу на те, що кожний восьмий елемент, починаючи від довільно вибраного в ряду елементів, розміщених у порядку збільшення атомної ваги, за своїми властивостями подібний до першого, як восьма нота у музичній октаві. Справді, несподівана і цікава аналогія!

Ньюлендс назвав цю закономірність законом октав, який слід вважати прототипом періодичного закону. У 1865 р. він розмістив елементи в таблиці в порядку збільшення «атомних номерів», тобто атомної ваги (табл. 18).

Таблиця 18

ОКТАВИ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ НЬЮЛЕНДСА (1864 р.)