Есть ли конец у таблицы Менделеева?

Урок химии. Мы записываем формулы и периодически поглядываем на висящую над доской таблицу Менделеева. Некоторые элементы, конечно же, знаем наизусть. Почему элементы расположены в таблице именно так? А их количество ограничено или бесконечно? Давайте разбираться!

Создатель: интересные факты из биографии

Что мы знаем о Дмитрии Ивановиче Менделееве, кроме того, что он создал периодическую систему химических элементов? Познакомимся с ним поближе.

• Не сразу в это верится, но юноша не любил учиться. Из-за плохой успеваемости его даже оставляли на второй год.

• Из школьных предметов любил математику и физику.

• Трижды становился номинантом на Нобелевскую премию. Но так и не стал ее лауреатом.

• Имел весьма необычное хобби — изготовление чемоданов. Его даже признали лучшим мастером в России в этом деле.

• Не верил в мистику. Менделеев выступил организатором идеи — созвать комиссию по изучению медиумических явлений.

• Был «шпионом». Ему поручили узнать секрет создания бездымного пороха.

Факт того, что таблица приснилась ему во сне, не совсем правда. Ученый со студенческих лет думал о ее создании. 15 лет он собирал, копил, сопоставлял необходимые материалы. Но не мог скомпоновать все это, сделать единым.

Так и родился миф. Хотя мы понимаем, что во сне он увидел именно образ, осознание того, что элементы будут скомпонованы в виде таблицы. Естественно, что все данные он изучал, собирал, осознавал годами, а не придумал из сновидения.

Среди достижений Дмитрия Ивановича можно выделить следующие:

1. первый учебник по химии

2. периодический закон

3. изучение водных растворов

4. изучение упругости газов

5. помощь в создании первого нефтеперерабатывающего завода в России.

Таблица химических элементов

А мы с вами рассмотрим достижения ученого в области химии. Таблица — наглядное представление периодического закона: «Свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер». Она была открыта Менделеевым в 1869 году.

С чьими именами связаны последние четыре элемента?

«Почему такие названия?» — спросите вы. 113-й элемент открыли ученые из Японии. Жители называют ее «страной восходящего солнца». На английском языке это слово имеет транскрипцию — «Nihon».

115-й элемент обязан своим созданием ученым из Объединенного института ядерных исследований, который находится в Московской области. С помощью аппаратуры заведения удалось синтезировать новые элементы (включая 117-й и 118-й).

Название «Tennessine» предложили специалисты из Национальной лаборатории Ок-Ридж Университета Вандербильта и Университета Теннесси в Ноксвилле. Т.е. в честь штата, в котором они расположены, и одноименного учебного заведения.

На данный момент 118-й элемент в таблице Менделеева является последним. Его название тоже связано с Россией. Юрий Цолакович Оганесян — академик РАН. В интервью «АиФ» он говорил, что элемент назван его именем, но не в его честь. «В данном случае элемент назвали по имени человека, который долго им занимался, его открыл, создал, если угодно», — отмечал академик.

Расположение элементов в таблице

Т.е. все существующие на тот момент химические элементы (63) были расположены в зависимости от величины зарядов атомных ядер. Менделеев предугадал возможность появления новых элементов и оставил для них место в таблице. Например, галлий, германий и скандий действительно были открыты спустя время.

Элементы расположены таким образом, что мы можем сопоставлять как массы их атомов, так и химические свойства.

Атомное число — показатель количества протонов, содержащихся в атомном ядре, и электронов, находящихся вокруг атома. Соответственно, разница следующих друг за другом элементов составляет 1 протон.

Таблица состоит из периодов, т.е. строк, и групп — столбцов. Мы имеем семь периодов. «У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней». В группы же объединены элементы, имеющие одинаковое количество электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов.

В ячейке таблицы пишется обозначение элемента, его порядковый номер, т.е. количество протонов в ядре, а также масса атома, которая суммируется из протонов и нейтронов.

Расположение элементов говорит нам и об их свойствах. Если мы мысленно проведем диагональную линию в середине таблицы, то в левом нижнем углу у нас окажутся металлы, а правом верхнем — неметаллы. Существуют и полуметаллы — они находятся между ними.

Итак, мы видим, что все элементы расположены по смыслу: по количеству зарядов атомных ядер, по принадлежности к группе металлов или неметаллов и другим свойствам.

Конец или продолжение следует?

Обратимся к видео Юрия Ткачева и узнаем, как он рассуждает на эту тему. Массивные элементы не способны долго существовать. Поэтому в природе мы не можем найти элемент, масса которого больше, чем у Плутония.

Американец Ричард Фейнман рассуждал о модели атома Резерфорда и пришел к выводу, что таблица Менделеева не бесконечна. Ткачев приводит нам ход его мыслей. В атоме отрицательно заряженные электроны способны удержаться на собственных орбитах. Это происходит благодаря «силам электрического притяжения положительно заряженным протоном ядра». Электроны вращаются вокруг ядра с некой скоростью, поэтому они и не падают на него. Например, Земля же не падает на Солнце, а Луна — на Землю?!

С увеличением силы притяжения, ускоряется и электрон вокруг ядра. «А сила притяжения будет тем больше, чем больше заряд ядра», — подчеркивает лектор. Атомное число, соответственно, увеличивается наравне с протонами. Значит, и скорость электронов будет больше. Масса атомного ядра не может увеличиваться до бесконечности, как и орбитальные скорости не могут стать быстрее скорости света в вакууме. «А, значит, и стабильная орбита электронов внутри атома будет невозможной», — подытоживает Ткачев. Поэтому, по мнению Фейнмана, последний элемент будет под номером 137.

Приводится и другое объяснение. В квантовой физике невозможно определить место нахождения электрона, можно говорить лишь о вероятности обнаружения его в некой точке. Вместо орбит предметом обсуждения становятся орбитали. Это области пространства, внутри которых вероятность обнаружения электрона выше, чем за их пределами. Но вопреки этому, идея Фейнмана об ограничении таблицы все равно верна. «Вероятно, самым тяжелым возможным элементом является элемент с атомным номером 173», — говорит Ткачев.

Ученые пытаются синтезировать элементы: 119, 120, 122, 124 и 126. Лектор отмечает вероятность стабильности изотопов у некоторых из них. Благодаря чему их можно будет хранить, накапливать или даже использовать на практике.

По мнению кандидата химических наук Кирилла Мартинсона, элементов может быть очень много. «Единственная проблема заключается в том, что с ростом атомного номера их все сложнее „ловить“ и регистрировать», — отметил доцент. К тому же, они все будут радиоактивными изотопами, т.е. не долгоживущими.

Юрий Оганесян, чьим именем был назван 118-й элемент в таблице Менделеева, вспомнил закон квантовой электродинамики. Если следовать ему, то предел устойчивости будет находиться в районе 174-го элемента. Но не все так просто. «Пока мы мало знаем про так называемое сильное взаимодействие, которое работает в атомном ядре и удерживает его от распада», — резюмировал он. Поэтому есть вероятность, что новые элементы не смогут войти в состав таблицы, так как для них не будет выполняться периодический закон.

Итак, мы видим, что химики не отрицают возможности открытия новых элементов. Важнее вопрос об их долговечности. Будем следить за проводимыми опытами и ждать вердикта ученых!

Подготовила Александра Шипова