Периодическая система химических элементов, раздел «Физик»
Периодическая система элементов Д. И. Менделеева играет важнейшую роль в естествознании. Она была разработана на основе обобщения большого количества химических сведений о свойствах элементов и их соединений, но объяснить причину периодического изменения свойств химия оказалась не в состоянии. Объяснение дала физика, в рамках которой было осуществлено физическое обоснование периодического закона и разработана теория лериодической системы.
«Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от их атомного веса» — такую классическую формулировку дал Д. И. Менделеев периодическому закону в 1871 г. Она соответствует химическому этапу в развитии менделеевского учения о периодичности.
На смену ему пришел этап физический. После того как было доказано, что заряд ядра атома Z численно равен порядковому номеру соответствующего элемента в периодической системе (см. Атом), закон получил физическое обоснование, и его формулировка стала звучать так: свойства элементов, простых веществ и их соединений находятся в периодической зависимости от величин Z.
Существенная особенность периодического закона заключается в том, что в отличие от многих других основных законов природы он не имеет количественного выражения, т. е. не может быть записан в виде какого-либо математического уравнения или формулы. Он нашел наглядное отражение лишь в виде периодической системы химических элементов.
Периодическая система как наглядное графическое выражение периодического закона может быть представлена в виде таблиц или различных геометрических фигур и математических кривых. За 100 с лишним лет существования учения о периодичности разными авторами предлагалось более 500 вариантов графического изображения периодической системы. Сейчас используются главным образом табличные варианты. Среди них наиболее часто встречается так называемая короткая форма таблицы; она содержит максимум информации. Также находят применение длинная и лестничная формы таблиц (см. рис.).
К числу нерешенных проблем периодической системы, относящихся к области химии, принадлежат следующие: 1) водород оказывается единственным элементом, не имеющим определенного места в системе (его нельзя считать прямым аналогом ни щелочных металлов, ни галогенов); 2) не все ученые согласны с размещением редкоземельных элементов с Z = 57 — 71 в одной клетке с лантаном; 3) возникает вопрос о том, помещать инертные газы в VIII группу или сохранить на ними нулевую; 4) существуют разные точки зрения о размещении элементов с Z > 89, т. е. тория, протактиния, урана и трансурановых элементов. То, что мы видим на цветной вклейке,— это лишь наиболее употребительные варианты решения перечисленных проблем.
