Historie periodické soustavy prvků

1. Historie periodické soustavy prvků

2. Periodická soustav prvků je přirozený třídící systém chemických prvků opírající se o periodický zákon Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva. Tento zákon objevil a uveřejnil roku 1869. Znění periodického zákona (původní formulace): fyzikální a chemické vlastnosti prvků a jejich chemických sloučenin jsou periodickou funkcí jejich atomových vah dnešní formulace: vlastnosti prvků a jejich sloučenin jsou periodickou funkcí jejich protonového čísla.

3. První se o rozdělení objevených prvků pokusil roku 1789 Antoine Laurent de Lavoisier (1743 - 1794)  všestranný francouzský vědec, který je znám spolu s M.W. Lomonosovem jako objevitel zákona zachování „hmoty“  prvky rozdělil podle fyzikálních a chemických vlastností na kovy a nekovy

4. Roku 1818 uspořádal všestranný švédský badatel Jöns Jacob Berzelius (1779 - 1848), prvky na základě jejich chemické reaktivnosti v elektrochemickou soustavu. Objevil nebo spoluobjevil několik prvků (Se, Ce, Si, Th) a podle kyslíkového základu (s hodnotou 100) stanovoval přesnější „atomové váhy“ prvků. Jeho druhá tabulka „atomových vah“ z roku 1829 obsahovala 53 prvků.  Významně zdokonalil chemické názvosloví a symboliku (Daltnovy znakové symboly prvků nahradil písmenovými symboly, které se používají dodnes)

6. Další rozvoj atomové a molekulové teorie dal základ ke klasifikaci chemických prvků na základě jejich hmotnosti (v té době je tato veličina „atomová váha“) Jako první se takovým rozdělením prvků zabýval již v roce 1817 Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) V roce 1829 se mu podařilo podle podobných chemických vlastností na základě atomových vah seřadit prvky do triád (tříčlenné skupiny např. Li, Na, K ; Cl, Br, I ; Ca, Sr, Ba) Atomová váha prostředního prvku triády se přibližně rovná aritmetickému průměru atomových vah krajních členů triády. S 32, 1 Se 79, 2  79,8 Te 127, 5 Cl 35, 5 Br 80, 0  81, 15 I 126, 8 Ca 40, 1 Sr 87, 7  88, 75 Ba 137, 4

7. Také fyzikální a chemické vlastnosti středního prvku byly „průměrem vlastností“ obou krajních prvků. J.W. Döbereinerovi se nepodařilo všechny v té době známé prvky do určitých triád zařadit a proto se od tohoto systému upouští

8. V práci nazvané „Zemský šroub“ z roku 1862 se Béguyer de Chamcourtois pokusil uspořádat prvky podle stoupajících atomových vah do šroubovice, která procházela po plášti válce tak, že svisle pod sebou byly umístěny prvky podobných chemických vlastností.

9. J. A. R. Newlands (1837 - 1898) Zjistil, že chemické vlastnosti prvků uspořádaných podle stoupající atomové váhy se opakují u každého osmého prvku podobně jako hudební tóny a tento svůj objev z roku 1864 nazval „zákon oktáv“. Li, Be, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca ….. Vzhledem k zařazení některých prvků např. Fe pod O, S; Mn k N bylo toto uspořádání odmítnuto.

10. Lothar J. Meyer Německý chemik, který v roce 1864 uveřejnil tabulku, ve které byly uspořádány prvky podle stoupající atomové váhy tak, že prvky podobných vlastností byly umístěny vertikálně pod sebou, ale z tohoto uspořádání nevyvodil žádné obecné závěry. V roce 1870 uveřejnil tabulku a nezávisle na Mendělejevovi zdůraznil, že vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí jejich atomové váhy.Svá tvrzení doložil příkladem periodické závislosti atomových objemů prvků(poměr atomové váhy k hustotě)na atomové váze.

11. Dmitrij Ivanovič Mendělejev (1834 - 1907) V roce 1869 formuluje periodický zákon. První svou tabulku chemických prvků publikoval v časopise Ruské chemické společnosti v roce 1869 a o rok později pak předložil tabulku přesnější doplněnou o další prvky. Práce z roku 1870 měla název: „Přirozená soustava prvků a její použití k udání vlastností prvků dosud neobjevených“. V této práci poprvé vyslovil myšlenku o analogii prvků ve svislých sloupcích i vodorovných řadách tabulky, a to mu umožnilo opravit atomové váhy prvků tam, kde byly zjištěny chybně (Ce, Th, La), ale také předpovědět existenci i vlastnosti Některých tehdy ještě neobjevených prvků (Sc, Ga, Ge).

12. Původní Mendělejevova tabulka obsahoval šedesát prvků. Během následujících několika desítek let byly objeveny lanthanoidy a vzácné plyny. Původní formulace periodického zákona doznala nepatrné změny, kde výraz atomová váha byl nahrazen výrazem atomové číslo (nyní protonové číslo).

13. Ukázka z časopisu Ruské chemické společnosti

14. Rukopis tabulky prvků zveřejněný 17. 2. 1869 D. I. Mendělejevem

16. Do periodické tabulky chemických prvků, kterou sestavil Mendělejev byly postupně zařazovány nově objevené prvky. Podíl si připisuje i český chemik a přítel Mendělejeva Bohuslav Brauner, který například navrhl zařadit prvky vzácných zemin (lanthanoidy) mezi cer a tantal; v roce 1902 předpověděl existenci prvku s protonovým číslem 61 (promethium - Pm)

17. Bohuslav Brauner • Narodil se v Praze 8. 5. 1855 (+ 15. 2. 1935 Praha) • český chemik. Syn významného českého politika, představitele staročeské strany F. A. Braunera • Vystudoval chemii na pražské technické univerzitě, později pak pokračoval u slavného Bunsena v Heidelberku a na universitě v Manchestru. • Roku 1890 se stal mimořádným profesorem chemie na pražské universitě. Věnoval se v prvé řadě stavbě atomu. • Byl jedním z prvních, kdo pochopil zásadní význam Mendělejevova periodického zákona. Po dlouhá léta jej s geniálním ruským učencem pojilo důvěrné přátelství. • Určil atomovou hmotnost řady prvků ze skupiny vzácných zemin. • 1888 navrhl, aby za základ "atomové váhy" byl vzat kyslík s hodnotou 16. V Mezinárodní komisi pro atomy pracoval jako předseda odboru pro atomové váhy (hmotnosti). • O jeho vědeckém postavení svědčí i členství ve sboru navrhovatelů na Nobelovu cenu za chemii. • Od roku 1890 byl členem České akademie.

19. Geniálnost Mendělejevova uspořádání prvků, které je projevem pochopení přirozeného vztahu mezi prvky potvrdilo studium rentgenových spekter a kvantová mechanika. Jen v původní formulaci periodického zákona došlo ke změně a výraz „atomová váha“ byl nahrazen atomové (dnes protonové) číslo. Impulsem k tomu byly výzkumy radioaktivity a rentgenových spekter, při nichž zjistil britský fyzik Henry Gwyn-Jeffreys Moseley (1887 - 1915) vztah mezi vlnočtem spektrální čáry K-série rentgenového spektra a pořadovým číslem prvku v periodické soustavě.