Ewolucja
uk"adu okresowego
Pierwsze próby jego stworzenia przypadają
na koniec XVIII wieku dziĘ bez tablicy pierwiastków
nie wyobraŻamy sobie nowoczesnej chemii
Eric R. Scerri
k"ad okresowy pierwiastków to
jeden z najpotŻniejszych sym-
Uboli nauk Ęcis"ych tablica obej-
mująca znaczną czĘ naszej wiedzy che-
micznej wisi na Ęcianie niemal kaŻdej
pracowni chemicznej lub sali wyk"ado-
wej na Ęwiecie. adna inna dziedzina
nauki nie dysponuje podobnym narz-
dziem. Początki uk"adu okresowego ja-
ko metody klasyfikacji pierwiastków si-
gają ponad 200 lat wstecz. W czasie
swojej d"ugiej historii w miar rozwo-
ju nauki i odkrywania nowych pier-
wiastków by" modyfikowany, udosko-
nalany, a czasem nawet podawano w
wątpliwoĘ jego podstawy [patrz: Peter
Armbruster i Fritz Peter Hessberger,
Tworzenie nowych pierwiastków ;
strona 56].
Jednak mimo ogromnych zmian, ja-
kie zasz"y w nauce w naszym stuleciu
rozwoju teorii wzgldnoĘci i mechaniki
kwantowej w samej istocie uk"adu
okresowego nie nastąpi" Żaden zasadni-
czy przewrót. Kilka razy nowe odkry-
cia wydawa"y si z początku kwestio-
nowa podstawy teoretyczne uk"adu
okresowego, ale zawsze naukowcom
udawa"o si w kołcu dopasowa nowe
wyniki do podstawowej struktury tabli-
cy. Notabene temu w"aĘnie uk"ad okre-
sowy zawdzicza zarówno swą d"ugą
tradycj, jak i przydatnoĘ we wspó"cze-
snej nauce.
Pojcie okresowy odzwierciedla fakt,
Że we w"aĘciwoĘciach chemicznych pier-
wiastków pojawiają si w regularnych
odstpach pewne prawid"owoĘci. Gdyby
nie uproszczenie, które wprowadza ta-
blica, uczący si chemii musieliby zapa-
mita w"aĘciwoĘci wszystkich 112 pier-
wiastków. Na szczĘcie dziki uk"adowi
okresowemu chemikom wystarczy opa-
nowanie typowych dla ca"ej grupy w"a-
ĘciwoĘci kilku jedynie pierwiastków (we
62 WIAT NAUKI Listopad 1998
wspó"czesnej wersji uk"adu okresowego Systemy porządkujące pierwiastki masy atomowej w kilku grupach podob-
grupy tworzą kolumny). usi"owano opracowa równieŻ przed nych pierwiastków. adna jednak pró-
Uk"ad okresowy pierwiastków u"oŻo- Mendelejewem. Na przyk"ad w roku ba uporządkowania pierwiastków we-
no w wyniku na"oŻenia si kilku osią- 1787 francuski chemik Antoine Lavoi- d"ug ich mas atomowych nie mog"a si
gni naukowych; nie by" on przeb"y- sier, wspó"pracujący z Antoinem Four- powieĘ, poniewaŻ to nie masa atomo-
skiem geniuszu jednostki. Mimo to za croyem, Louis-Bernardem Guyton de wa jest podstawową w"aĘciwoĘcią cha-
dat formalnych narodzin wspó"czesnej Morveau i Claudem-Louis Bertholletem, rakteryzującą pierwiastek, o czym wie
tablicy okresowej historycy uznają naj- przedstawi" spis 33 znanych naonczas dziĘ kaŻdy chemik.
czĘciej 17 lutego 1869 roku wtedy ro- pierwiastków. Spisy te by"y tylko jed-
syjski profesor chemii Dmitrij Iwanowicz nowymiarowe. Si"a wspó"czesnej ta- W"aĘciwoĘci okresowe
Mendelejew ukołczy" pierwszy ze swo- blicy okresowoĘci leŻy w dwu-, a nawet
ich licznych uk"adów okresowych. Ta- trójwymiarowym przedstawieniu wszy- NajwaŻniejszą cechą uk"adu Men-
blica zawiera"a 63 znane wówczas pier- stkich znanych pierwiastków (równieŻ delejewa by"o to, Że ukazywa" on okre-
wiastki uporządkowane zgodnie ze tych, których jeszcze nie odkryto) w sowoĘ, czyli powtarzanie si w"aĘci-
wzrastającą masą atomową; Mendele- uk"adzie precyzyjnie i logicznie rozmie- woĘci pierwiastków w pewnych okre-
jew pozostawi" równieŻ miejsca na pier- szczonych rzdów i kolumn. Ęlonych odstpach. By"o ją wida takŻe
wiastki jeszcze nie odkryte, których ma- Niemiecki chemik Johann Dbereiner we wczeĘniejszym usystematyzowaniu
sy atomowe przewidzia". we wczesnej próbie uporządkowania pierwiastków wed"ug mas atomowych,
pierwiastków w sensowną tablic wy- zaproponowanym w 1862 roku przez
kaza", Że wiele znanych pierwiastków francuskiego geologa Alexandra-Emila
moŻna po"ączy ze wzgldu na ich po- de Chancourtois. System ten opiera" si
dobiełstwo w trzyelementowe grupy, na doĘ skomplikowanej konstrukcji
które nazwa" triadami. Wydzieli" on tria- geometrycznej: de Chancourtois u"oŻy"
d litu, sodu i potasu oraz chloru, bromu pierwiastki zgodnie z ich wzrastającą
i jodu. Dostrzeg" teŻ, Że jeĘli pierwiast- masą atomową na nachylonej pod ką-
ki w triadzie uporządkuje si zgodnie tem 45 do podstawy walca spirali bie-
ze wzrastającą masą atomu, Ęrodkowy gnącej po jego powierzchni bocznej [ilu-
bdzie mia" w"aĘciwoĘci poĘrednie po- stracja na nastpnej stronie].
midzy w"aĘciwoĘciami pierwszego Pierwszy pe"ny skrt spirali przypa-
i trzeciego. Na przyk"ad lit, sód i potas da" na tlen, drugi na siark. Pierwiast-
"atwo reagują z wodą. Lit, najlŻejszy ki znajdujące si na tej samej pionowej li-
z triady, reaguje jednak mniej gwa"- nii na powierzchni cylindra odznacza"y
townie niŻ dwa pozosta"e, najciŻszy si podobnymi w"aĘciwoĘciami, w kon-
natomiast potas wybucha raptownie. strukcji tej uda"o si zatem uchwyci
Dbereiner spostrzeg" takŻe, Że masa pewne cechy, które mia"y si sta pod-
atomowa Ęrodkowego pierwiastka jest stawą póęniejszej tablicy Mendeleje-
mniej wicej Ęrednią arytmetyczną mas wa. Mimo to z wielu przyczyn uk"ad de
pierwszego i trzeciego. Chancourtois nie wywar" wielkiego
Praca Dbereinera zachci"a innych wp"ywu na ówczesną nauk: pierwszy
do poszukiwał związków midzy che- prezentujący go artyku" nie zawiera" ry-
micznymi w"aĘciwoĘciami pierwiast- sunku tablicy, system by" doĘ skompli-
ków a ich masami atomowymi. W XIX kowany, a podobiełstwa w"aĘciwoĘci
wieku kontynuowa" podejĘcie triadowe chemicznych pierwiastków nie zosta"y
m.in. Peter Kremers z Kolonii, który za- przedstawione zbyt przekonująco.
sugerowa", Że niektóre pierwiastki mo- W latach szeĘdziesiątych XIX wieku
gą naleŻe do dwóch triad umieszczo- swoje wersje uk"adu okresowego zapro-
nych prostopadle do siebie. Kremers ponowa"o kilku innych badaczy. Pos"u-
zapoczątkowa" zatem nowy kierunek gując si nowymi, standaryzowanymi
porównywanie pierwiastków w dwóch masami atomowymi, w roku 1864 an-
wymiarach który okaza" si póęniej gielski chemik John Newlands zasuge-
istotą systemu Mendelejewa. rowa", Że gdy u"oŻy wed"ug nich pier-
W roku 1857 francuski chemik Jean- wiastki, kaŻdy wykaŻe w"aĘciwoĘci po-
-Baptiste-Andr Dumas zrezygnowa" dobne do wykazywanych przez pier-
z koncepcji triad i skoncentrowa" si na wiastek znajdujący si osiem miejsc do
stworzeniu uk"adu równał matema- przodu lub do ty"u. Cech t Newlands
tycznych, które mog"yby opisa wzrost nazwa" prawem oktaw .
TRÓJWYMIAROWA TABLICA przekszta"ca tradycyjny uk"ad okresowy w wielowarstwo-
wą struktur. Dawne pionowe kolumny, odpowiadające grupie pierwiastków, biegną tu-
taj w dó" równolegle do g"ównej osi konstrukcji (np. H, Li, Na itd.), a takŻe poprzez warstwy.
Pierwiastki umieszczone w warstwach jeden nad drugim, na przyk"ad He, Ne, Ar, naleŻą
do tej samej grupy, mają zatem zbliŻone w"aĘciwoĘci chemiczne. Poziome rzdy, czyli okre-
sy, tradycyjnej tablicy odpowiadają wielu warstwom uk"adu trójwymiarowego. Tablica
unaocznia symetri uk"adu okresowego, zw"aszcza regularnie zwikszający si okres, w"a-
ĘciwoĘ, której na razie nie uda"o si w pe"ni wyjaĘni na gruncie mechaniki kwantowej.
WIAT NAUKI Listopad 1998 63
DAN WAGNER
PIERWSZY UKAD OKRESOWY opracowa" w lutym 1869 roku rosyjski
chemik Dmitrij Iwanowicz Mendelejew. Na tym szkicu pierwiastki są u"oŻo-
ne poziomo, a nie w znajomych kolumnach. Mendelejew sporządzi" wiele ta-
blic obu typów.
W swej pierwszej tablicy pozostawi"
on miejsca na brakujące pierwiastki, ale
jej bardziej rozpowszechniona wersja
z roku 1866 juŻ ich nie zawiera"a. Inni
chemicy natychmiast zakwestionowali
tablic, poniewaŻ nie dawa"a moŻliwo-
Ęci w"ączenia do niej nowych pierwiast-
JEDNŃ z pierwszych wersji ków, które ewentualnie zosta"yby od-
systemu klasyfikującego zna-
kryte. CzĘ naukowców nawet otwarcie
ne pierwiastki zaproponowa"
kpi"a z pomys"u Newlandsa. Na spotka-
w 1862 roku francuski geolog
niu Chemical Society w Londynie w ro-
Emile Bguyer de Chancour-
ku 1866 George Carey Foster z Universi-
tois. Tzw. Ęruba telluryczna
ty College London spyta" go, czy nie
jest najwczeĘniejszą wersją
uk"adu okresowego. rozwaŻa" przypadkiem u"oŻenia pier-
64 WIAT NAUKI Listopad 1998
OESPER COLLECTION, UNIVERSITY OF CINCINNATI
SCIENCE & SOCIETY PICTURE LIBRARY/SCIENCE MUSEUM, LONDON
wiastków alfabetycznie, bo przecieŻ kaŻ-
de uporządkowanie moŻe prowadzi
do przypadkowych zbieŻnoĘci. W re-
zultacie Chemical Society odmówi"a pu-
blikacji artyku"u Newlandsa.
Mimo niechtnego przyjcia jego pra-
ca jest pierwszym przypadkiem uŻycia
sekwencji liczb naturalnych (opartej na
masach atomowych) do klasyfikacji pier-
wiastków. Pod tym wzgldem New-
lands ubieg" autorów wspó"czesnego
uk"adu okresowego, którzy pos"uŻyli si
sekwencją tzw. liczb atomowych. (Poj-
cie liczby atomowej, oznaczającej liczb
dodatnio na"adowanych cząstek, czyli
protonów w jądrze atomowym, powsta-
"o dopiero na początku XX wieku.)
Wspó"czesny uk"ad okresowy
Julius Lothar Meyer, niemiecki che-
mik z Breslau Universitt, podczas uzu-
pe"niania w 1868 roku swojego pod-
rcznika chemii przedstawi" uk"ad okre- UKAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW w jego wspó"czesnej postaci opracowali niemal
sowy, który okaza" si zdumiewająco po- jednoczeĘnie chemicy Dmitrij Iwanowicz Mendelejew (z lewej) i Julius Lothar Meyer
(z prawej) pod koniec lat szeĘdziesiątych XIX wieku. Tablica Mendelejewa zosta"a opu-
dobny do s"ynnej wersji Mendelejewa
blikowana najpierw i to on zebra" laury za odkrycie chemicznej okresowoĘci, po pierwsze,
z roku 1869, cho Meyer nie wszystkie
dlatego Że dziki niej uda"o mu si przewidzie istnienie kilku pierwiastków, a po drugie,
pierwiastki sklasyfikowa" poprawnie.
Że bardzo energicznie broni" poprawnoĘci swojej koncepcji.
Z powodu opóęnieł wydawniczych jego
tablica ukaza"a si jednak drukiem do-
piero w roku 1870, co doprowadzi"o do wowi jako temu, który nada" owemu tem, sodem, potasem, rubidem, cezem
ostrego sporu o pierwszełstwo midzy odkryciu rang prawa przyrody, a po- i fransem).
Meyerem a Mendelejewem. nadto reszt Życia spdzi" na odwaŻ- Kwestią kontrowersyjną by"o tak-
Mniej wicej w tym samym czasie nym badaniu implikacji tego systemu Że dok"adne u"oŻenie pierwiastków.
Mendelejew, równieŻ pisząc podrcz- i obronie tezy o jego prawdziwoĘci. W oryginalnej tablicy Mendelejewa
nik chemii, przygotowa" swoją wersj Obrona ta nie by"a "atwym zadaniem pierwiastki rozmieszczone zosta"y ze
tablicy. W przeciwiełstwie do poprzed- w wyniku kolejnych odkry czsto wzgldu na swoją mas atomową, w ro-
ników uczony by" tak pewny swego kwestionowano poprawnoĘ uk"adu ku 1913 jednak holenderski fizyk teo-
uk"adu okresowego, Że pos"uŻy" si nim okresowego. PowaŻnie zagroŻony by" retyczny-amator Anton van den Broek
do przewidzenia kilku nowych pier- m.in. w roku 1894, kiedy William Ram- zasugerowa", Że pierwiastki powin-
wiastków, a takŻe w"aĘciwoĘci ich say z University College London i lord ny by u"oŻone wed"ug wielkoĘci "a-
związków. Wprowadzi" równieŻ po- Rayleigh (John William Strutt) z Royal dunku jądra atomu. Hipotez t spraw-
prawki w masach atomowych paru juŻ Institution w Londynie odkryli argon. dzi" w tym samym roku fizyk Henry
znanych pierwiastków. Co ciekawe, W ciągu nastpnych kilku lat Ramsay Moseley z University of Manchester, na
Mendelejew przyzna", Że widzia" nie- zidentyfikowa" cztery inne pierwiastki: krótko przed swą Ęmiercią podczas
które wczeĘniejsze tablice, na przyk"ad hel, neon, krypton i ksenon znane ja- I wojny Ęwiatowej.
Newlandsa, twierdzi" jednak, Że gdy ko gazy szlachetne. (Ostatni z nich, ra- Moseley rozpoczą" prac od sfoto-
przygotowywa" swój uk"ad, nie zna" don, odkry" w roku 1900 niemiecki fi- grafowania widm rentgenowskich 12
pracy Meyera. zyk Friedrich Ernst Dorn.) pierwiastków, z których 10 zajmowa"o
ChociaŻ praca rosyjskiego chemika Nazwa szlachetne wzi"a si stąd, kolejne pozycje w uk"adzie okresowym.
przewidywa"a istnienie nie odkrytych Że wszystkie te gazy wydają si wyróŻ- Odkry" on, Że czstoĘci, przy których
pierwiastków, co by"o z pewnoĘcią jej nia spoĘród innych pierwiastków, pojawia si w widmach róŻnych pier-
wielką zaletą, historycy zbyt pochopnie rzadko wchodząc z nimi w reakcje pro- wiastków tzw. linia K, są wprost pro-
uznają ten fakt za decydujący o akcep- wadzące do powstania związków. W porcjonalne do kwadratu liczby ca"ko-
tacji uk"adu Mendelejewa. W uzasad- rezultacie niektórzy chemicy sugero- witej okreĘlającej miejsce kaŻdego z
nieniu nadania Mendelejewowi w 1882 wali, iŻ gazy szlachetne wrcz nie na- pierwiastków w uk"adzie okresowym.
roku medalu Davy ego przez Royal So- leŻą do uk"adu okresowego. Ich istnie- Jak sformu"owa" to Moseley, by" to do-
ciety of London nie wspomniano o tych nia nie przewidzia" ani Mendelejew, wód, Że atomy charakteryzuje pod-
przewidywaniach. Wydaje si, Że do ani nikt inny. Dopiero po szeĘciu latach stawowa wielkoĘ, która zwiksza
przyjcia tablicy Mendelejewa w rów- intensywnych wysi"ków chemików i si w regularny sposób przy przejĘciu
nej mierze co b"yskotliwe prognozy fizyków uda"o si w"ączy je do uk"a- od jednego pierwiastka do drugiego .
przyczyni"a si jego umiejtnoĘ klasyfi- du. Nowa wersja tablicy zawiera"a do- W 1920 roku Ernest Rutherford, wów-
kacji znanych juŻ pierwiastków. Mimo datkową kolumn pomidzy fluorow- czas z University of Cambridge, okre-
iŻ bardzo wielu naukowców przyczy- cami (grupą gazowych pierwiastków Ęli" ją po raz pierwszy jako liczb ato-
ni"o si do opracowania uk"adu okreso- z fluorem, chlorem, bromem, jodem i mową; obecnie jest interpretowana jako
wego, zas"ug przypisuje si Mendeleje- astatem) a metalami alkalicznymi (li- liczba protonów w jądrze.
WIAT NAUKI Listopad 1998 65
CORBIS-BETTMANN
(z lewej)
; VAN PELT-DIETRICH, UNIVERSITY OF PENNSYLVANIA
(z prawej)
Praca Moseleya dostarczy"a metod, wnątrz g"ównej struktury atomu, a nie szed" do nich na podstawie znanych
która pozwala"a dok"adnie ustali, ile okrąŻają jądro, jak uwaŻa si dzisiaj, chemicznych i spektroskopowych w"a-
wolnych miejsc pozosta"o w uk"adzie pierwszy zają" si w swym modelu roz- ĘciwoĘci pierwiastków.
okresowym. Po tym odkryciu chemicy mieszczeniem elektronów w atomie W 1924 roku inny fizyk, pochodzący
zaczli uŻywa liczby, a nie masy ato- zagadnieniem podstawowym dla ca"ej z Austrii Wolfgang Pauli, zabra" si do
mowej, jako podstawowej wielkoĘci wspó"czesnej chemii. wyjaĘnienia d"ugoĘci rzdu, czyli okre-
okreĘlającej porządek w uk"adzie okre- Dułski fizyk Niels Bohr, który po raz su, w uk"adzie okresowym. Rezulta-
sowym. Rozwiąza"o to wiele proble- pierwszy zastosowa" teori kwantową tem by" tzw. zakaz Pauliego, zgodnie
mów z u"oŻeniem pierwiastków. Na w związku z budową atomu, równieŻ z którym dwa elektrony nie mogą jed-
przyk"ad gdyby jod i tellur zosta"y upo- inspirowa" si u"oŻeniem pierwiastków noczeĘnie istnie w tym samym stanie
rządkowane zgodnie z ich masą atomo- w uk"adzie okresowym Mendelejewa. kwantowym, opisanym przez parame-
wą (jod by"by pierwszy), ze wzgldu na W jego modelu atomu, opracowanym try zwane liczbami kwantowymi. D"u-
swoje w"aĘciwoĘci chemiczne wydawa- w 1913 roku, elektrony zajmowa"y ciąg goĘci nastpujących po sobie okresów
"yby si u"oŻone nieprawid"owo. Gdy koncentrycznych pow"ok okalających wynikają z doĘwiadczalnych dowodów
jednak u"oŻy si je zgodnie z ich liczbą jądro. Bohr rozumowa", Że pierwiastki dotyczących kolejnoĘci zape"niania po-
atomową (tellur pierwszy), znajdą si z tej samej grupy uk"adu okresowego w"ok elektronowych oraz z kwantowo-
na w"aĘciwych pozycjach. mają prawdopodobnie identyczne kon- -mechanicznych ograniczeł dotyczą-
figuracje elektronowe najbardziej ze- cych czterech liczb kwantowych, któ-
Zrozumienie atomu wntrznej pow"oki i Że ich w"aĘciwoĘci re okreĘlają stan elektronu.
chemiczne są w znacznej mierze zale- Modyfikacje teorii kwantowej doko-
Uk"ad okresowy inspirowa" nie tyl- Żne od u"oŻenia elektronów w tej w"a- nane przez Wernera Heisenberga i Erwi-
ko chemików, ale równieŻ fizyków dą- Ęnie pow"oce. na Schrdingera w po"owie lat dwudzie-
Żących do zrozumienia struktury ato- Model atomu Bohra pos"uŻy" równieŻ stych nada"y mechanice kwantowej jej
mu. W 1904 roku pracujący w Cam- do wyjaĘnienia, dlaczego gazy szlachet- obecną posta. Wp"yw tych zmian na
bridge Joseph J. Thomson (który by" po- ne są nieaktywne chemicznie. PoniewaŻ uk"ad okresowy by" jednak raczej mini-
nadto odkrywcą elektronu) opracowa" mają one ca"kowicie zape"nione elektro- malny. Mimo wysi"ków wielu fizyków
model atomu, zwracając szczególną nami pow"oki zewntrzne, są niezwy- i chemików mechanika kwantowa nie
uwag na okresowoĘ pierwiastków. kle trwa"e, a zatem niechtnie tworzą potrafi dok"adniej wyjaĘni podstaw
Wysuną" on hipotez, Że atom danego związki. W istocie wikszoĘ innych uk"adu okresowego. Jej prawa nie t"u-
pierwiastka zawiera okreĘloną liczb pierwiastków wchodzi w reakcje, aby maczą na przyk"ad kolejnoĘci, w jakiej
elektronów rozmieszczonych na kon- w pe"ni obsadzi elektronami pow"oki elektrony zape"niają róŻne pow"oki elek-
centrycznych pierĘcieniach. Twierdzi" zewntrzne. Niedawno przeĘledzono tronowe. Wykorzystując mechanik
teŻ, Że pierwiastki o zbliŻonych konfi- drog rozumowania, która pozwoli"a kwantową, nie moŻemy bezpoĘrednio
guracjach elektronowych powinny mie Bohrowi dojĘ do konfiguracji elektrono- otrzyma konfiguracji elektronowej ato-
podobne w"aĘciwoĘci. Thomson opra- wych. Okaza"o si, Że wbrew temu, co mów, na której jest oparta wspó"czesna
cowa" zatem wyjaĘnienie okresowoĘci sądzono, rozumowa" on raczej jak che- koncepcja uk"adu okresowego. Po pier-
pierwiastków. ChociaŻ wyobraŻa" so- mik. Nie wyprowadzi" konfiguracji elek- wsze, dlatego Że nie daje si uzyska
bie, Że pierĘcienie elektronów leŻą we- tronowych z teorii kwantowej, lecz do- dok"adnego rozwiązania podstawowe-
POPULARNA WERSJA UKADU OKRESOWEGO znana ja-
1 2
ko forma d"uga znajduje si w kaŻdej niemal pracowni che-
He
H
micznej lub sali wyk"adowej na Ęwiecie. Zaletą tej tablicy jest
klarowne przedstawienie w postaci kolumn grup pierwiastków
3 4 5 6 7 8 9 10
o podobnych w"aĘciwoĘciach chemicznych, nie ukazuje ona na-
B C N O F Ne
Li Be
tomiast symetrii uk"adu. (Kolorami oznaczono pierwiastki o tym
samym typie zewntrznej pow"oki elektronowej.)
11 12 13 14 15 16 17 18
Al Si P S Cl Ar
Na Mg
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
K Ca
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
55 56 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
87 88 103 104 105 106 107 108 109 110* 111* 112* 113 114 115 116 117 118
Fr Ra
Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70
* Pierwiastki odkryte,
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Td Dy Ho Er Tm Yb
ale jeszcze oficjalnie
nie nazwane
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102
Pierwiastki jeszcze
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No
nie odkryte
66 WIAT NAUKI Listopad 1998
LAURIE GRACE
TABLICA PIRAMIDALNA jest inną postacią * Pierwiastki odkryte,
H He
uk"adu okresowego, który ukazuje symetri
ale jeszcze oficjalnie nie nazwane
prawa okresowoĘci, zw"aszcza jeĘli chodzi
Pierwiastki jeszcze nie odkryte
o d"ugoĘ kolejnych okresów. Pokazana tutaj
jest zmodyfikowaną wersją tablicy opracowa-
nej ostatnio przez Williama B. Jensena z Univer- Li Be B C N O F Ne
sity of Cincinnati. Grube ciąg"e linie oddziela-
ją pierwiastki o tym samym typie zewntrznej
Na Mg Al Si P S Cl Ar
pow"oki elektronowej, linie cienkie pier-
wiastki naleŻące do tych samych
grup. Linie przerywane uka-
zują drugorzdne związki
pomidzy w"aĘciwoĘciami
chemicznymi. K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Td Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt 110* 111* 112* 113 114 115 116 117 118
go równania mechaniki kwantowej dopracowanej niedawno przez Willia- kacja Diasa jest analogiczna do triad
równania Schrdingera dla atomów ma B. Jensena z University of Cincinna- pierwiastków Dbereinera ca"kowita
innych niŻ atom wodoru). Po drugie, ti [ilustracja powyŻej]. liczba atomów wgla i wodoru kaŻdej
nawet w ramach przybliŻeł, które są Innym pomys"em jest uk"ad okreso- ze Ęrodkowych cząsteczek triady jest
rutynowo stosowane w chemii kwan- wy, który uwzgldnia w"aĘciwoĘci nie Ęrednią liczby tych atomów w otacza-
towej nikomu nie uda"o si jak na razie pierwiastków, lecz związków. W roku jących ją cząsteczkach zarówno w pio-
otrzyma prawid"owej kolejnoĘci wy- 1980 Ray Hefferlin, fizyk z Southern nie, jak i w poziomie. System ten zasto-
pe"nienia pow"ok elektronowych. W re- Adventist University w Collegedale sowano do systematycznego badania
zultacie o mechanice kwantowej moŻ- (Tennessee), opracowa" uk"ad okreso- benzenoidowych wglowodorów aro-
na jedynie powiedzie, Że za pomocą wy dla wszystkich moŻliwych cząste- matycznych, a w po"ączeniu z teorią
przybliŻeł matematycznych potrafi ona czek dwuatomowych, które da"oby si grafów pos"uŻy" do przewidywania
odtworzy pierwotne odkrycie Mende- utworzy z pierwszych 118 pierwiast- trwa"oĘci i reaktywnoĘci niektórych
lejewa nie umie natomiast przewidzie ków (na razie odkryto tylko 112). Z ta- z tych związków.
uk"adu okresowego. blicy Hefferlina wynika, Że niektóre Jednak najwikszy i najtrwalszy
w"aĘciwoĘci cząsteczek jak odleg"oĘ wp"yw na nauk wywar" uk"ad okreso-
Wariacje na temat midzyatomowa czy energia potrzeb- wy pierwiastków. Po 200 latach prze-
na do jonizacji cząsteczki równieŻ wy- kszta"ceł pozostaje jądrem chemii. Na-
W nieco juŻ mniej odleg"ych czasach kazują pewną regularnoĘ. UmoŻliwi"a leŻy do najbardziej zap"adniających
naukowcy proponowali najrozmaitsze ona naukowcom poprawne przewidy- koncepcji naukowych i porównywalny
sposoby przedstawiania uk"adu okre- wanie w"aĘciwoĘci dwuatomowych jest chyba tylko z teorią ewolucji Char-
sowego. Na przyk"ad Fernando Du- cząsteczek. lesa Darwina. Inaczej niŻ w przypadku
four, emerytowany profesor chemii z Kierując si podobnymi przes"anka- teorii takich jak mechanika Newtona
CollŁge Ahuntsic w Montrealu, opraco- mi, Jerry R. Dias, chemik z University postpy wspó"czesnej fizyki nie pod-
wa" trójwymiarową tablic okresowo- of Missouri w Kansas City, opracowa" waŻy"y prawdziwoĘci uk"adu okreso-
Ęci wykazującą w przeciwiełstwie do okresową klasyfikacj cząsteczek orga- wego ani go istotnie nie zmieni"y roz-
zwyk"ej dwuwymiarowej elementar- nicznych zwanych benzenoidowymi winą" si i dojrza", pozostając w zasadzie
ną symetri uk"adu. T samą cech moŻ- wglowodorami aromatycznymi. Naj- nienaruszony.
na zauwaŻy w piramidalnej wersji ta- prostszym ich przyk"adem jest naftalen
T"umaczy"a
blicy, wielokrotnie proponowanej, a (C10H8), znany jako naftalina. Klasyfi- Magdalena Pecul
Informacje o autorze Literatura uzupe"niająca
ERIC R. SCERRI studiowa" chemi na uniwersytetach THE PERIODIC SYSTEM OF CHEMICAL ELEMENTS: A HISTORY OF THE FIRST HUNDRED YEARS. J.
w Londynie, Cambridge i Southampton. Uzyska" na- W. van Spronsen; Elsevier, 1969.
stpnie doktorat z historii i filozofii nauki w King s Col- THE SURPRISING PERIODIC TABLE: TEN REMARKABLE FACTS. Dennis H. Rouvray, Chemical
lege w Londynie. Od czasu przybycia do USA pracuje Intelligencer, vol. 2, nr 3, ss. 39-47, VII/1996.
w California Institute of Technology, a ostatnio wyk"a- CLASSIFICATION, SYMMETRY AND THE PERIODIC TABLE. William B. Jensen, Computing and
da chemi w Bradley University w Peorii (Illinois). Mathematics with Applications, vol. 12B, nr 1-2, ss. 487-510, 1989.
W styczniu 1999 roku obejmie posad na Wydziale Che- PLUS A CHANGE. E. R. Scerri, Chemistry in Britain, vol. 30, nr 5, ss. 379-381, V/1994
micznym Purdue University. Zainteresowania naukowe (równieŻ inne artyku"y w tym numerze).
Scerriego obejmują histori i filozofi chemii; jest on THE ELECTRON AND THE PERIODIC TABLE. Eric R. Scerri, American Scientist, vol. 85, ss. 546-
równieŻ wydawcą interdyscyplinarnego czasopisma -553, XI-XII/1997.
Foundations of Chemistry (http://www.cco.caltech.edu/ HISTORYCZNY ROZWÓJ POJó CHEMICZNYCH. Roman Mierzecki; PWN, Warszawa1985.
~scerri/ na World Wide Web). Jego adres e-mailowy to Informacje o trójwymiarowym uk"adzie Fernanda Dufoura moŻna uzyska pod
scerri@bradley.edu adresem e-mailowym: fernduf@aei.ca
WIAT NAUKI Listopad 1998 67
LAURIE GRACE
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
02 krystalochemia, właściwości minerałów na tle układu okresowegoRzym 5 w 12,14 CZY WIERZYSZ EWOLUCJII grupa układu pierwiastkow i charakterystyka najważniejszych pierwiaskówFizjologia Układu Dokrewnego cz IEwolucja HedgehogaEwolucja i zmienność genomu drożdży winiarskichS cerevisiaeFIJZOLOGIA UKLADU POKARMOWEGO od dr ŚwietlikEwolucja genow 2Projekt wyznacenie przyśpieszenia ziemskiego za pomocą układu wahadla matematycznegoWykład 2 Ewolucja zarządzania1CHOROBY UKŁADU MOCZOWEGOChoroba wieńcowa choroba serca układu krążeniaBudowa uklad okresowego pierwiastowwięcej podobnych podstron