19वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, आवधिक प्रणाली में तत्वों को व्यवस्थित करने और धातुओं को संयोजित करने के विभिन्न प्रयास हुए। इसी ऐतिहासिक काल में रासायनिक विश्लेषण जैसी शोध पद्धति का उदय हुआ।
तत्वों की आवर्त सारणी की खोज के इतिहास से
विशिष्ट रासायनिक गुणों के निर्धारण के लिए एक समान तकनीक का उपयोग करते हुए, उस समय के वैज्ञानिकों ने तत्वों को उनकी मात्रात्मक विशेषताओं, साथ ही परमाणु भार द्वारा निर्देशित समूहों में संयोजित करने का प्रयास किया।
परमाणु भार का प्रयोग
तो, 1817 में आई. वी. डुबेराइनर ने निर्धारित किया कि स्ट्रोंटियम का परमाणु भार बेरियम और कैल्शियम के समान होता है। उन्होंने यह भी पता लगाया कि बेरियम, स्ट्रोंटियम और कैल्शियम के गुणों के बीच काफी समानता है। इन अवलोकनों के आधार पर, प्रसिद्ध रसायनज्ञ ने तत्वों के तथाकथित त्रय का संकलन किया। अन्य पदार्थों को समान समूहों में संयोजित किया गया:
- सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम;
- क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन;
- लिथियम, सोडियम, पोटैशियम।
रासायनिक गुणों के आधार पर वर्गीकरण
एल. 1843 में गमेलिन ने एक तालिका प्रस्तावित की जिसमें उन्होंने इसी तरह की व्यवस्था कीतत्वों को उनके रासायनिक गुणों के अनुसार सख्त क्रम में। नाइट्रोजन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन को उन्होंने मुख्य तत्व माना, इस रसायनज्ञ ने उन्हें अपनी मेज के बाहर रखा।
ऑक्सीजन के तहत उन्होंने तत्वों के टेट्राड (प्रत्येक में 4 संकेत) और पेंटाड (प्रत्येक में 5 संकेत) रखे। आवर्त प्रणाली में धातुओं को बर्जेलियस की शब्दावली के अनुसार रखा गया था। जैसा कि Gmelin द्वारा कल्पना की गई थी, सभी तत्वों को आवधिक प्रणाली के प्रत्येक उपसमूह के भीतर इलेक्ट्रोनगेटिविटी गुणों को कम करके निर्धारित किया गया था।
तत्वों को लंबवत रूप से मिलाएं
अलेक्जेंडर एमिल डी चानकोर्टोइस ने 1863 में आरोही परमाणु भार में सभी तत्वों को एक सिलेंडर पर रखा, इसे कई ऊर्ध्वाधर पट्टियों में विभाजित किया। इस विभाजन के परिणामस्वरूप, समान भौतिक और रासायनिक गुणों वाले तत्व ऊर्ध्वाधर पर स्थित होते हैं।
अष्टक का नियम
डी. न्यूलैंड्स ने 1864 में एक दिलचस्प पैटर्न की खोज की। जब रासायनिक तत्वों को उनके परमाणु भार के आरोही क्रम में व्यवस्थित किया जाता है, तो प्रत्येक आठवां तत्व पहले के साथ समानता दिखाता है। न्यूलैंड्स ने एक समान तथ्य को सप्तक का नियम (आठ नोट) कहा।
उनकी आवधिक प्रणाली बहुत मनमानी थी, इसलिए एक पर्यवेक्षक वैज्ञानिक के विचार को संगीत के साथ जोड़कर "ऑक्टेव" संस्करण कहा जाता था। यह न्यूलैंड्स संस्करण था जो आधुनिक पीएस संरचना के सबसे करीब था। लेकिन सप्तक के उल्लिखित नियम के अनुसार केवल 17 तत्वों ने अपने आवर्त गुणों को बरकरार रखा, जबकि शेष राशियों ने ऐसी नियमितता नहीं दिखाई।
ओडलिंग टेबल
यू. ओडलिंग ने एक साथ तत्वों की तालिका के कई रूप प्रस्तुत किए। पहली बार मेंसंस्करण, 1857 में बनाया गया, उन्होंने उन्हें 9 समूहों में विभाजित करने का प्रस्ताव दिया। 1861 में, रसायनज्ञ ने समान रासायनिक गुणों वाले संकेतों को समूहीकृत करते हुए, तालिका के मूल संस्करण में कुछ समायोजन किए।
1868 में प्रस्तावित ओडलिंग टेबल का एक प्रकार, आरोही परमाणु भार में 45 तत्वों की व्यवस्था को मानता है। वैसे, यह वह तालिका थी जो बाद में डी.आई. मेंडेलीव की आवर्त प्रणाली का प्रोटोटाइप बन गई।
वैलेंसी डिवीजन
एल. 1864 में मेयर ने एक तालिका प्रस्तावित की जिसमें 44 तत्व शामिल थे। उन्हें हाइड्रोजन संयोजकता के अनुसार 6 स्तंभों में रखा गया था। टेबल में एक साथ दो भाग होते थे। मुख्य एक ने छह समूहों को एकजुट किया, जिसमें आरोही परमाणु भार में 28 संकेत शामिल थे। इसकी संरचना में रासायनिक गुणों से मिलते-जुलते चिन्हों से पेंटाड और टेट्राड देखे गए। मेयर ने शेष तत्वों को दूसरी तालिका में रखा।
तत्वों की तालिका के निर्माण में डी. आई. मेंडेलीव का योगदान
डी.आई. मेंडेलीव के तत्वों की आधुनिक आवर्त प्रणाली 1869 में संकलित मेयर की तालिकाओं के आधार पर प्रकट हुई। दूसरे संस्करण में, मेयर ने संकेतों को 16 समूहों में व्यवस्थित किया, ज्ञात रासायनिक गुणों को ध्यान में रखते हुए तत्वों को पेंटाड और टेट्राड में रखा। और संयोजकता के स्थान पर उन्होंने समूहों के लिए एक साधारण संख्यांकन का प्रयोग किया। उसमें बोरॉन, थोरियम, हाइड्रोजन, नाइओबियम, यूरेनियम नहीं था।
आवधिक व्यवस्था की संरचना जिस रूप में आधुनिक संस्करणों में प्रस्तुत की गई है वह तत्काल प्रकट नहीं हुई। पहचान कर सकते हैतीन मुख्य चरण जिसके दौरान आवधिक प्रणाली बनाई गई थी:
- तालिका का पहला संस्करण बिल्डिंग ब्लॉक्स पर प्रस्तुत किया गया था। तत्वों के गुणों और उनके परमाणु भार के मूल्यों के बीच संबंध की आवधिक प्रकृति का पता लगाया गया था। मेंडेलीव ने 1868-1869 में संकेतों के वर्गीकरण के इस संस्करण का प्रस्ताव रखा
- वैज्ञानिक मूल प्रणाली को छोड़ देता है, क्योंकि यह उन मानदंडों को प्रतिबिंबित नहीं करता है जिनके द्वारा तत्व एक निश्चित स्तंभ में गिरेंगे। उन्होंने रासायनिक गुणों की समानता के अनुसार चिन्ह लगाने का प्रस्ताव किया (फरवरी 1869)
- 1870 में, दिमित्री मेंडेलीव ने तत्वों की आधुनिक आवधिक प्रणाली को वैज्ञानिक दुनिया में पेश किया।
रूसी रसायनज्ञ के संस्करण ने आवधिक प्रणाली में धातुओं की स्थिति और गैर-धातुओं के गुणों दोनों को ध्यान में रखा। मेंडेलीव के शानदार आविष्कार के पहले संस्करण के बाद से पिछले वर्षों में, तालिका में कोई बड़ा बदलाव नहीं आया है। और उन जगहों में जो दिमित्री इवानोविच के समय में खाली रह गए थे, उनकी मृत्यु के बाद नए तत्व दिखाई दिए।
आवर्त सारणी की विशेषताएं
ऐसा क्यों माना जाता है कि वर्णित प्रणाली आवधिक है? यह तालिका की संरचना के कारण है।
कुल मिलाकर, इसमें 8 समूह होते हैं, और प्रत्येक के दो उपसमूह होते हैं: मुख्य (मुख्य) और द्वितीयक। यह पता चला है कि कुल 16 उपसमूह हैं। वे लंबवत स्थित हैं, यानी ऊपर से नीचे तक।
इसके अलावा, तालिका में क्षैतिज पंक्तियाँ भी होती हैं जिन्हें आवर्त कहा जाता है। उनके पास भी हैछोटे और बड़े में अतिरिक्त विभाजन। आवधिक प्रणाली की विशेषता का तात्पर्य तत्व के स्थान को ध्यान में रखना है: उसका समूह, उपसमूह और अवधि।
मुख्य उपसमूहों में गुण कैसे बदलते हैं
आवर्त सारणी में सभी मुख्य उपसमूह दूसरे आवर्त के तत्वों से शुरू होते हैं। एक ही मुख्य उपसमूह से संबंधित संकेतों के लिए, बाहरी इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है, लेकिन अंतिम इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक नाभिक के बीच की दूरी भिन्न होती है।
इसके अतिरिक्त उनमें ऊपर से तत्व के परमाणु भार (सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान) में वृद्धि होती है। यह संकेतक है जो मुख्य उपसमूहों के भीतर गुणों में परिवर्तन के पैटर्न की पहचान करने में निर्धारण कारक है।
चूंकि मुख्य उपसमूह में त्रिज्या (सकारात्मक नाभिक और बाहरी नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों के बीच की दूरी) बढ़ जाती है, गैर-धातु गुण (रासायनिक परिवर्तनों के दौरान इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने की क्षमता) घट जाती है। धात्विक गुणों में परिवर्तन (अन्य परमाणुओं को इलेक्ट्रॉन दान करने) के संबंध में, यह बढ़ेगा।
आवधिक प्रणाली का उपयोग करके, आप एक ही मुख्य उपसमूह के विभिन्न प्रतिनिधियों के गुणों की तुलना कर सकते हैं। जिस समय मेंडलीफ ने आवर्त प्रणाली की रचना की, उस समय भी पदार्थ की संरचना के बारे में कोई जानकारी नहीं थी। आश्चर्यजनक तथ्य यह है कि परमाणु की संरचना के सिद्धांत के बाद, शैक्षिक स्कूलों और विशेष रासायनिक विश्वविद्यालयों में अध्ययन किया गया और वर्तमान समय में, इसने मेंडेलीव की परिकल्पना की पुष्टि की, और तालिका के अंदर परमाणुओं की व्यवस्था पर उनकी धारणाओं का खंडन नहीं किया।
इलेक्ट्रोनगेटिविटी मेंमुख्य उपसमूह नीचे की ओर घटते जाते हैं, अर्थात समूह में तत्व जितना नीचे स्थित होगा, परमाणुओं को जोड़ने की उसकी क्षमता उतनी ही कम होगी।
साइड सबग्रुप में परमाणुओं के गुणों को बदलना
चूंकि मेंडेलीफ की प्रणाली आवधिक है, ऐसे उपसमूहों में गुणों में परिवर्तन उल्टे क्रम में होता है। इस तरह के उपसमूहों में अवधि 4 (d और f परिवारों के प्रतिनिधि) से शुरू होने वाले तत्व शामिल हैं। इन उपसमूहों में नीचे तक, धातु के गुण कम हो जाते हैं, लेकिन एक उपसमूह के सभी प्रतिनिधियों के लिए बाहरी इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान होती है।
पीएस में अवधियों की संरचना की विशेषताएं
प्रत्येक नई अवधि, रूसी रसायनज्ञ की तालिका में पहले के अपवाद के साथ, एक सक्रिय क्षार धातु से शुरू होती है। इसके बाद उभयधर्मी धातुएँ हैं, जो रासायनिक परिवर्तनों में दोहरे गुण प्रदर्शित करती हैं। फिर गैर-धातु गुणों वाले कई तत्व हैं। अवधि एक अक्रिय गैस (गैर-धातु, व्यावहारिक, रासायनिक गतिविधि नहीं दिखा रही) के साथ समाप्त होती है।
यह देखते हुए कि प्रणाली आवधिक है, अवधियों में गतिविधि में परिवर्तन होता है। बाएं से दाएं, कम करने की गतिविधि (धातु गुण) घट जाएगी, ऑक्सीकरण गतिविधि (गैर-धातु गुण) बढ़ जाएगी। इस प्रकार, इस अवधि में सबसे चमकीली धातुएँ बाईं ओर हैं, और अधातुएँ दाईं ओर हैं।
बड़े आवर्त में दो पंक्तियों (4-7) से मिलकर एक आवर्त वर्ण भी दिखाई देता है, लेकिन d या f परिवार के प्रतिनिधियों की उपस्थिति के कारण पंक्ति में बहुत अधिक धात्विक तत्व होते हैं।
मुख्य उपसमूहों के नाम
आवर्त सारणी में मौजूद तत्वों के समूह के हिस्से को अपने नाम प्राप्त हुए हैं। उपसमूह के पहले समूह ए के प्रतिनिधियों को क्षार धातु कहा जाता है। धातुओं को यह नाम पानी के साथ उनकी गतिविधि के कारण मिला है, जिसके परिणामस्वरूप कास्टिक क्षार बनते हैं।
दूसरा समूह ए उपसमूह को क्षारीय पृथ्वी धातु माना जाता है। पानी के साथ बातचीत करते समय, ऐसी धातुएं ऑक्साइड बनाती हैं, उन्हें कभी पृथ्वी कहा जाता था। उसी समय से इस उपसमूह के प्रतिनिधियों को एक समान नाम सौंपा गया था।
ऑक्सीजन उपसमूह के अधातुओं को चाकोजेन कहा जाता है, और 7 ए समूह के प्रतिनिधियों को हैलोजन कहा जाता है। 8 एक उपसमूह को उसकी न्यूनतम रासायनिक गतिविधि के कारण अक्रिय गैस कहा जाता है।
स्कूल के पाठ्यक्रम में पीएस
स्कूली बच्चों के लिए, आमतौर पर आवर्त सारणी का एक प्रकार पेश किया जाता है, जिसमें समूहों, उपसमूहों, अवधियों के अलावा, उच्च वाष्पशील यौगिकों और उच्च ऑक्साइड के सूत्र भी इंगित किए जाते हैं। इस तरह की एक चाल छात्रों को उच्च ऑक्साइड के संकलन में कौशल विकसित करने की अनुमति देती है। समाप्त उच्चतम ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए तत्व के बजाय उपसमूह के प्रतिनिधि के संकेत को प्रतिस्थापित करने के लिए पर्याप्त है।
यदि आप वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिकों की सामान्य उपस्थिति को करीब से देखते हैं, तो आप देख सकते हैं कि वे केवल गैर-धातुओं की विशेषता हैं। समूह 1-3 में डैश होते हैं, क्योंकि धातु इन समूहों के विशिष्ट प्रतिनिधि हैं।
इसके अलावा, कुछ स्कूली रसायन शास्त्र पाठ्यपुस्तकों में, प्रत्येक चिन्ह इलेक्ट्रॉनों के वितरण को इंगित करता हैउर्जा स्तर। मेंडेलीव के काम की अवधि के दौरान यह जानकारी मौजूद नहीं थी, इसी तरह के वैज्ञानिक तथ्य बहुत बाद में सामने आए।
आप बाह्य इलेक्ट्रॉनिक स्तर का सूत्र भी देख सकते हैं, जिससे यह अनुमान लगाना आसान है कि यह तत्व किस परिवार का है। परीक्षा सत्र में इस तरह की युक्तियां अस्वीकार्य हैं, इसलिए, ग्रेड 9 और 11 के स्नातक, जो ओजीई या एकीकृत राज्य परीक्षा में अपने रासायनिक ज्ञान का प्रदर्शन करने का निर्णय लेते हैं, उन्हें आवर्त सारणी के क्लासिक ब्लैक एंड व्हाइट संस्करण दिए जाते हैं जिनमें अतिरिक्त जानकारी नहीं होती है परमाणु की संरचना, उच्च ऑक्साइड के सूत्र, वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिकों की संरचना।
ऐसा निर्णय काफी तार्किक और समझ में आता है, क्योंकि उन स्कूली बच्चों के लिए जिन्होंने मेंडेलीव और लोमोनोसोव के नक्शेकदम पर चलने का फैसला किया, सिस्टम के क्लासिक संस्करण का उपयोग करना मुश्किल नहीं होगा, उन्हें बस संकेतों की आवश्यकता नहीं है.
यह डी.आई. मेंडेलीव का आवधिक नियम और प्रणाली थी जिसने परमाणु और आणविक सिद्धांत के आगे के विकास में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। प्रणाली के निर्माण के बाद, वैज्ञानिकों ने तत्व की संरचना के अध्ययन पर अधिक ध्यान देना शुरू किया। तालिका ने सरल पदार्थों के साथ-साथ उनके द्वारा बनने वाले तत्वों की प्रकृति और गुणों के बारे में कुछ जानकारी को स्पष्ट करने में मदद की।
मेंडेलीव ने स्वयं मान लिया था कि जल्द ही नए तत्वों की खोज की जाएगी, और आवधिक प्रणाली में धातुओं की स्थिति के लिए प्रदान किया गया। यह उत्तरार्द्ध की उपस्थिति के बाद था कि रसायन विज्ञान में एक नया युग शुरू हुआ। इसके अलावा, कई संबंधित विज्ञानों के गठन के लिए एक गंभीर शुरुआत दी गई थी जो परमाणु की संरचना से संबंधित हैं औरतत्वों का परिवर्तन।
