Дмитрий Иванович Менделеев – орыс химигі. Петербург Ғылым Академиясының корреспондент мүшесі (1876). 1834 ж. 27-қаңтарда Ресейдің Тобольск қаласында дүниеге келген. Санкт-Петербург Бас педагогикалық институтын бітірген (1855). Ғылыми-зерттеу жұмыстарының негізгі бағыты жалпы химия, химиялық технология, физика, экономика, ауыл шаруашылығы,метрология, т.б. салаларға арналған. Ол изомерия құбылысын зерттеп (1854 — 56), сұйықтықтың тығыздығын анықтайтын құрал – ареометр құрастырды (1859). “Органикалық химия” деген алғаш орыс тілінде оқулық шығарды (1861). Сұйықтардың қайнауының абсолют температурасын (1860), гидраттық теорияны (1865 – 87), жаратылыстың негізгі заңдарының бірі –периодтық заңды ашты (1869). Сонымен қатар молекуланың массасын табудың Клапейрон – Менделеев теңдеулеріншығарды. Мұнайдың ауыр металдар карбидтерінен түзілу гипотезасын (1877), көмірді жер астында газға айналдыру идеясын (1880) ұсынды. Менделеев 1907 ж. 20-қаңтарда Санкт-Петербургте қайтыс болды. Менделеевтің құрметіне жасанды жолмен алынған радиоактивті химиялық элемент менделевий аталды.
Менделеевтің әкесі осы қаладағы гимназияның директоры болатын. Гимназияны аяқтағаннан кейін ол Петербургтегі педагогика институтына түсіп, оны алтын медальмен бітіріп шықты (1857 ж.)
1859 жылы магистрлік диссертациясын қорғаған соң ол екі жылға Германияға ғылыми іс сапарға жіберілді. Қайтып оралған соң алдымен Петербург технологиялық институтының, екі жылдан кейін осы қаладағы университеттің профессоры болып сайланып, осы жерде 23 жыл бойына жемісті еңбек етті.
Д.И. Менделеев 1876 ж. Петербург Ғылым академиясының корреспондент мүшесі болып сайланды.
Ол 90-жылдардағы студенттер толқулары кезінде өз оқушыларының жағында болып, оларды қорғағаны үшін университеттен кетуге мәжбүр болды.
Д.И. Менделеев үнемі іздену үстінде көп жылдар бойы қарқынды еңбек еткен ғалым. Осы еңбектерінің ең биік шыңы, оны дүние жүзі ғалымдарының қатарына қосқан әрине, «Периодтық заңды» ашуы болды. Бұдан басқа ол «Ерітінділердің гидраттық теориясын» ұсынған, бұл еңбек әлі күнге дейін өзінің құндылығын жоғалтқан жоқ. Мұнан бөтен ол табиғи пайдалы қазбаларды жан-жақты толық пайдалануға, көптеген технологиялық үдерістердің ғылыми негізін қалауда да аса көп еңбек еткен ғалым.
Д.И. Менделеевтің «Химия негіздері» атты еңбегінде бейорганикалық қосылыстар химиясы периодтық заң тұрғысынан алғаш рет теориялық негізделіп түсіндірілді.
Өз заманының үлкен ойшыл ғалымы Д.И. Менделеевке ғылымға сіңірген теңдесі жоқ зор енбегі үшін Фарадей атындағы алтын медаль берілді.
Элементтердің периодтық жүйесі, химиялық элементтердің жіктелуі – Д.И. Менделеев ашқан периодтық заңның кестелік (графиктік) бейнесі (қ. Менделеевтің периодтық заңы). Элементтердің периодтық жүйесін Д.И. Менделеев жасаған (1869 – 71). Менделеев элементтерді периодтық жүйеге орналастырғанда олардың атом. салмақтарының өсуіне, сонымен қатар олардың химиялық қасиеттерінің өзгеруіндегі периодты заңдылыққа сүйенді. Ол кестедегі кейбір элементтерді (Co – Nі, Te – І) атом. салмақтарының өсу бағытына сай емес, хим. ұқсастығына қарай орналастырды, бірнеше элементтердің сол кезде қабылдаған атом салмақтарын 1,5 – 2 есе өзгертті (Іn, Cl, U, т.б.). Алғашқы кестеде Менделеев әлі ашылмаған бірнеше элементтер бар екенін болжап, оларға кестеде тиісті орын қалдырып, кейбір қасиеттерін күні бұрын айтып берді. Сондай болжанған “экоалюминий” (1875 ж. француз химигі П.Лекок де Буабордан ашқан қазіргі галлий Ga), “экабор” (швед ғалымы Л.Нильсон 1879 ж. ашқан скандий Sc) және “экасилиций” (1886 ж. неміс ғалымы К.Винклир ашқан германий Ge) элементтері кейін ашылды. Сонымен қатар Менделеев марганецке (қазіргі технеций Тс және рений Re), теллурге (полоний Ро), йодқа (астат At), цезийге (франций Fr), барийге (радий Ra), танталға (протактиний Ра) ұқсас элементтердің бар екенін айтқан. Күні бұрын болжанған қасиеттер мен анықталған қасиеттердің дәл келуі Менделеевтің периодты заңын дүние жүзі ғалымдарына танытты. Радиоактивтік ыдыраудың (1806), рентгенсәулелерінің (1895) ашылуы, неміс физигі М.Планктің сәуле шығарудың кванттық теориясын (1900), ағылшын физигі Э.Резерфордтың атомның планетарлық моделін (1911) жасауы, Н.Бордың атомның құрылыс теориясын ұсынуы (1913) атомның күрделі табиғаты мен периодтық жүйе құрылымының физ. мәнін түсіндірді. Ағылшын физигі Г.Мозли еңбектерінің нәтижесінде Менделеев ұсынған әр элементтің рет нөмерінің оның ядро зарядымен тең болуы, сондай-ақ атомдағы электрондар санының анықталуы, олардың орналасуындағы периодтық заңның тұтастай ішкі сырын ашты. Бор теориясын әрі қарай неміс физигі А.Зоммерфельдтің дамытуы, кейін швейцариялық физик В.Паули принципінің шығуы электрондық әр қабықта орналасу заңдылығын анықтады. Қазіргі Э. п. ж. 110 хим. элементті қамтиды, олардан трансуран элементтері (Z – 93 – 110) және кейбір элементтер Z – 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At), 87 (Fr) жасанды жолмен алынған. Менделеев периодтық жүйені жасағаннан бері оны кеңістікте немесе жазықтықта орналастырудың графиктік әр түрлі нұсқалары ұсынылғанмен, Менделеевтің ықшамды қысқа және ұзын периодты кесте түріндегі нұсқасы көбірек қолданылады. Э. п. ж-н құрастырудағы негізгі принцип – барлық элементтердегі периодтар мен топтарға бөліп орналастыру. Әр топ өз кезегіндегі негізгі (а) және қосымша (б) топшаларға бөлінеді (периодты кестенің ұзын түрін қара). Топшалардағы элементтер өзара хим. қасиеттері жағынан өте ұқсас. Период деп сілтілік металдан басталып инертті газбен аяқталатын элементтер тобын айтады. Әр периодта 2, 8, 18, 32 элемент болады. Бірінші периодтың ерекшелігі – онда екі элемент қана Н, Не орналасқан. Сутектің сілтілік металдарға да, галогендерге де ұқсайтын ортақ қасиетіне байланысты оны көбіне Іa кейде VІҚа топшаға да орналастырады. Екінші периодтта 8 элемент ( Lі – Ne) бар. Ол сілтілік металл литийден Lі басталады, одан кейінгі ІІ валентті Ве металл, ал ІІІ валентті В элементтінің металдық қасиеті кеміп, ІV валентті көміртектен бейметалдар басталады, олардың (N, О, F) тотығу дәрежелері теріс. Период инертті газ – неонмен (Ne) аяқталады. Үшінші периодта да 8 элемент орналасқан (Na – Ar). Олардың қасиеттерінің өзгеру сипаты екінші период элементтеріне ұқсас, дегенмен Mg-мен Al-дің Ве-мен В-ға қарағанда металдық қасиеті басымдау, сондай-ақ бейметалдар – P, S, Cl-дың екінші периодтағы “ұқсастардан” айырмашылығы олар өздеріне тән ең жоғары оң валенттіктерін көрсете алады. Менделеев 2 және 3-период элементтерін типтік элементтер деп атаған, себебі олардың бәрі де табиғатта кең таралған. Алғашқы 3 периодтың элементтері негізгі топшаларға (а) ғана кіреді. Қазіргі технологиялар бойынша бұл периодтардың алғашқы екі элементі (сілтілік және сілтілік-жер металдар) Қа-, ІҚа- топшаларды құрайтын s-элементтерден тұрады (кестеден қызыл түске боялған), қалған алтауы (B – Ne, Al – Ar) ІІҚа, VІІҚа-топшаларды құрайтын р-элементтерден тұрады (кестеде сары түсті). Кіші периодтар деп аталған бұл үш период элементтерінің рет нөмірі артқан сайын атом радиустары кішірейіп, кейінгі атомның сыртқы қабығындағы электрондар саны көбейгенде, олардың өзара ығысуының күшеюінен атом радиустары ұлғая бастайды. Ең үлкен радиус периодтың басында орналасқан сілтілік металға тән. Осындай заңдылық иондар радиусының өзгеруінен де байқалады. Төртінші периодта 18 элемент бар ( К – Кr), ол – үлкен периодтардың алғашқысы. Мұнда сілтілік және сілтілік-жер металдардан кейін ауыспалы деп аталатын 10 элемент (Sc – Zn) орналасады. Бұларды d – элементтер деп атайды (кестеде көк түсті), олар да қосымша топшаларға кіреді. Ауыспалы элементтер түгелдей металдар, Fe – Co – Nі триадасынан басқасы өздеріне тән ең жоғары валенттіктерін көрсетеді. Соңғы алты p-элементтер (Ga – Kr) негізгі топшаға (a) кіреді, қасиеттерінің өзгеруі бұрын айтқан ІІ және ІІІ период элементтеріне ұқсас. Бесінші периодта 18 элемент (Rb – Xe) бар, құрылысы төртінші периодқа ұқсас. Одан айырмашылығы ауыспалы элементтер де, ксенон да (Xe) өзіне тән ең жоғары оң валенттіктерін көрсете алады. Соңғы галоген – иодта аздаған металдық қасиет пайда болады. Алтыншы периодта 32 (Cs – Rn) элемент бар. Онда ауыспалы 10 элементпен (La, Hf – Hg) қатар 14 f – элементтер, лантаноидтар (кестеде жасыл түсті) орналасқан. Жетінші периодта да францийден (Fr) басталатын 32 элемент болуға тиісті, бірақ ол әлі аяқталмаған (12 элемент әлі табылған жоқ). Мұнда да алтыншы периодтағыдай 89-элементтен кейін 14 f – элементтер – актиноидтар орналасқан (Th – Lr). Олардың тотығу дәрежесі лантаноидтардан де жоғары болады (ІІІ – VІІ). Лантаноидтар мен актиноидтар кестенің түрі ықшамды болу үшін төменірек жеке екі қатар етіп орналастырылған. Оларды кестедегі өздерінің заңды орнына қойып горизонталь периодтарды ұзартсақ периодтық түр шығады. Онда атомдардың электрондық құрылымына сай ұқсастығын анығырақ байқауға болады. Қысқа кестедегі топ нөмірі, жалпы алғанда, ондағы элементтердің валенттігі электрондар санына сай келеді. Бір топшадағы элементтердің ұқсастығы олардың валенттік қабаттарының электрондық конфигурациясының периодты түрде қайталанып келіп отырғандығымен түсіндіріледі. Элементтер қасиеттерінің периодты түрде қайталануы олардың электрондық құрылымының периодты қайталануымен сай келетіні де осыдан. Атомдардағы электрондық конфигурацияның қалыптасуын жалпы былай көрсетуге болады:
Тік сызықтар кестеде периодтарды бөліп тұрады. Паули принципіне сай әрбір электрон қабығының сыйымд. 2п2, ал ондағы орбиталдар сыйымд. 2(2l+1). Бұдан әрбір периодтың сыйымд. 2, 8, 8, 18, 32, 32… Әр периодтың басы жаңа мәніне сай келетін s – элементтен басталады ( Қа-, ІҚа-топшалар), соңы р – элементтермен аяқталады (ІІҚа-VІІІa-топшалар). Үлкен периодтарда (ІV – VІІ) олардың арасына 10 d – элементтер (Іб-VІІІб-топшалар) кіреді. Ауыспалы элементтердің соңғы электрондары ішкері жатқан п-1 қабаттың d – орбиталарын толтырады, ал сыртқы қабатында s2 электрондар сақталады. Сондықтан олар металдық қасиет көрсетеді. Лантаноидтар мен актиноидтардың соңғы электрондары ішкеріден де ішкерірек жатқан п-2 қабаттың f – орбиталарына толады. f – элементтер де түгелдей металдар. Э. п. ж-ның жоғары шегі анықталмаған. Рет нөмірі 101-ден асқан элементтердің өмірі тым қысқа. Теор. болжамдар 114, 126, 164, 184 элементтер атомдарының ядролары біршама берік болуға тиіс деп санайды. Сондықтан оларды қолдан синтездеу мүмкіндігі бар. Периодтағы элементтердің қасиеттері былайша өзгереді: әр период (І-ден басқасы) күшті сілтілік s – металмен басталады, әрі қарай металдық қасиет кеміп, амфотерлі қасиеті бар элементтер басталады, одан бейметалдарға ауысып, бейметалдық қасиет артып, олардың ең күштілері галогендерде байқалады да, инертті элементпен бітеді. Үлкен периодтарда металдық қасиет өте баяу кемиді, өйткені оларда s-тен соң d және f – металдар орналасады, тек соңында ғана бейметалл p-элементтер орналасқан. Негізгі топшалардағы элементтердің металдық қасиеті жоғарыдан төмен қарай атом радиустары ұлғайған сайын кеміп, керісінше бейметалдық қасиет артады. Қосымша топшалардағы элементтерде жоғарыдан төмен қарай металдық қасиет аз ғана артып, немесе аса көп өзгіріске ұшырамайды. Атомдардың электрондық құрылымына тәуелді периодты өзгеретін қасиеттер мен сипаттамалар көп, олардың бастылары: атом радиустары, ион радиустары, иондалу потенциялы, электрон тартқыштық, теріс электрлік, валенттілік, оптик. және магн. қасиеттері, т.б. Элементтерді жай зат ретінде қарасақ, периодты қайталанатын қасиеттердің саны артады, жай заттардың соғылғыштығы, қаттылығы, ұлғаю және сыну коэфф-тері, тығыздығы, стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдары, т.б. периодты өзгеретін қасиеттер элементтер қосылыстарында да кең таралған. Э. п. ж. – периодтық заңның графиктік бейнесі, олар өзара тығыз байланысты, бірін-бірі толықтыра түседі. Екеуі де хим. элементтерді материя дамуының бір сатысы деп қарап, олардың арасындағы табиғи байланысты ашады. Периодты заң химия ғылымына ғана жатпайды, ол бүкіл жаратылыстану және табиғи ғылымдардың ортақ заңы, сондықтан ғылыммен бірге дамып, оны байыта түседі (қ. 6-т., 46-беттегі түрлі-түсті кесте).
Менделеевтің периодтық заңы – атом ядросы зарядтарының артуына байланысты химиялық элементтер қасиеттерінің периодты өзгеретінін тұжырымдайтын табиғаттың негізгі заңы.
Бұл заңды 1869 жылы Д.И. Менделеев ашты. Ол оның толық тұжырымдамасын 1871 жылы жариялады. Менделеевтің 1869 жылы жасаған еңбегі элементтердің периодтық жүйесі – Менделеевтің периодтық заңының графиктік бейнесі. Бұл заң элементтердің периодтық жүйесімен тығыз байланысты және бірін-бірі толықтырып, түсіндіреді. Ядроның заряды (Z) жүйедегі элементтердің атом нөміріне тең. Z өсуі бойынша орналасқан элементтер Z (Н, Нe, Lі, Be…) 7 период түзеді.
1-ші периодта – 2 элемент,
2 мен 3-те – 8-ден,
4 пен 5-те – 18-ден,
6-да – 32 элемент,
7-де – 23 элемент белгілі.
Периодта элементтердің қасиеттері сілтілік металдардан инертті газдарға өткенде заңды түрде өзгереді. Вертикальды бағаналар – қасиеттері ұқсас элементтердің топтары болып табылады. Топтың ішінде элементтердің қасиеттері де заңды түрде өзгереді (мысалы, сілтілік металдарда Lі-ден Fr-ға дейін химиялық активтілік өседі). Z=58 – 71, сол сияқты Z=90 – 103 элементтерінің қасиеттері ұқсас болғандықтан лантаноидтар және актиноидтар қатарларына топтастырылған. Элементтер қасиеттерінің периодтылығы атомның сыртқы электрон қабаттарының конфигурациясының периодты қайталануына байланысты. Ауыр ядролар тұрақсыз, мысалы, америций (Z=95) және содан кейінгі элементтер табиғатта табылмаған, оларды жасанды, ядролық реакциялар арқылы алады.
Менделеевтің периодтық заңы қазіргі заманға дейінгі химия ғылымының дамуына үлкен әсер етіп, оның біртұтас ғылым болып қалыптасуында басты рөл атқарды. Менделеевтің периодтық заңы мен элементтердің периодтық жүйесіне сүйене отырып, ғалымдар атом құрылысы және химиялық байланыс теорияларын жасады; жер қыртысы мен ғарыштық нысандар зерттеледі. Бұл заның барлық жаратылыстану, техника, технология саласындағы ғылымдар үшін философиялық мәні зор.
Периодтық заң ашылған кезде көптеген элементтер белгісіз еді. Д. И. Менделеев аса үлкен болжампаздықпен олардың кейбіреулерінің қасиеттерін сипаттаған болатын (скандий — Л. Нильсон, галлий — Лекок де Буабодран, германий — К. Винклер).
Ғалымның көзінің тірісінде ол болжаған элементтер ашылып, периодтық заңның дұрыстығының айғағы болды.
Галлий Ga 1875 ж., скандий Sc 1879 ж., германий (Ge) 1885 ж. ашылды. Д. И. Менделеев есептеу жолымен анықтаған сипаттамалары олардың тәжірибе жүзінде анықталған шамаларына сәйкес келеді. Периодтық заң ашылған кезде белгісіз бекзат газдар да қасиеттеріне қарай галогендер мен сілтілік металдар арасынан орын алды.
Заңның ашылған кезінде кейбір элементтердің валенттіліктері мен атомдық массалары дұрыс анықталмаған еді. Элементтердің қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары сақталатындай етіп, Менделеев бериллийдін, (Be), торийдің (Тһ), церийдің (С1), индийдің (In), т.б. кейбір элементтердің атомдық массаларын түзетті.
Периодтық заң табиғаттың дамуы мен бірлігін көрсететін жалпы заңдарға жатады. Бұл заңның құрылымдық кескіні болып табылатын периодтық жүйеде периодтар бойынша элементтердің сыртқы қабаттарында электрондар санының біртіндеп өсуінен (1-8) металдық қасиет екідайлылық арқылы бейметалдыққа ауысады. Бұл заңдылық табиғаттың санның сапаға ауысу заңының бір көрінісі. Табиғаттың тағы бір жалпы заңы — терісті терістеу бір периодтан екіншісіне өткенде байқалады. Әрбір келесі периодтың элементі өзіне ұқсас алдыңғы периодтың (III—>11) элементінің (К—>Na, CI—>Ғ) қасиетін қайталағанымен, оның касиеті алдыңғы элементтікінен аздап өзгешеленеді, яғни олардың белсенділігі жоғарырақ екенін көреміз. Қарама-қарсылықтың күресі мен бірлігі — периодтың басынан аяғына жеткенде байқалады (Na — CI; К — Вг).
Периодтық заңға сүйеніп радиобелсенді элементтер ашылды, бұл еңбектер әлі де жалғасуда. Осы айтылғандардың барлығы Менделеевтің периодтық заңды ашуы сәті түскен іс емес, терең ғылыми танымдық маңызы бар табиғаттың іргелі заңдарының бірі екенін дәлелдейді.
Пайдаланылған әдебиеттер:
1. ↑ Химия: Жалпы білім беретін мектептің 8 сыныбына арналған оқулық. Усманова М.Б., Сақариянова Қ.Н. / Алматы: Атамұра, 2009. — 216 бет. ISBN 9965-34-887
2. ↑ Балалар Энциклопедиясы, 6 том.
3. http://kk.wikipedia.org/wiki/Менделеев
4. ↑ Қазақ энциклопедиясы
5. http://nl.glosbe.com/kk/n