USD 10.06.2018 62.3431 -0.3249
USD ММВБ 17:20 63.0925  
EUR 10.06.2018 73.3654 -0.4262
EUR ММВБ 17:20 73.4196  
Нефть($) 18.07.2018 71.43 0.27
Нефть(p) 18.07.2018 4453.17 -6.28

Нахимичили: 2019 год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов

ООН провозгласила 2019 год Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Современными разработками в области химии и науки о полимерах занимается Институт высокомолекулярных соединений РАН в Петербурге.

Научные исследования в области химии были бы немыслимы без главного открытия XIX века – Периодического закона. В 1868 году свой вариант системы химических элементов предложил российских химик Дмитрий Иванович Менделеев. Чтобы понять, что же все-таки объединяет одни и рознит другие элементы, ученый написал на карточках основные свойства каждого элемента и многократно переставлял их, составляя ряды сходных элементов.

По итогу работы в научные учреждения России и других стран был отправлен первый вариант периодической системы, где элементы расположились по шести вертикальным столбцам и двенадцати горизонтальным рядам.

Через год, в 1870-м, Менделеев опубликовал свой учебник – «Основы химии», где изложил второй, привычный нам, вариант таблицы. Ученый дополнил ее новыми элементами и переместил их. Горизонтальные столбцы превратились в восемь вертикально расположенных групп, а шесть вертикальных столбцов стали периодами с двумя рядами – для подгрупп.

Вы сейчас возразите: «Как так, Менделееву же таблица приснилась во сне!» По легенде, идея о системе химических элементов действительно пришла к ученому во сне. Но однажды Менделеева спросили, как он открыл периодическую систему. Знаете, что он ответил? «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг... готово».

В 1871 году Менделеев дал формулировку Периодического закона: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Таким образом, Менделеев не просто составил таблицу и указал закономерности в числах, но и решился назвать их общим законом природы. Он изменил некоторые атомные массы элементов на более точные, а также подробно описал свойства тогда еще не открытых элементов по «правилу звезды»: свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа).

Читайте также из рубрики Наука: Работа над ошибками: в России вновь создадут гиперзвуковой гражданский самолет

 

До открытия Периодического закона естествоиспытатели в области химии сталкивались с недостаточным количеством экспериментальных данных. Многие химические элементы еще не были открыты, а значения их характеристик были неверными.

Немецкий химик Иоганн Дёберейнер вывел так называемый закон триад, или тройное единство. Он заметил, что если расположить три похожих по химическим свойствам элемента в порядке возрастания их атомных масс (значение массы атома), то атомная масса среднего элемента будет равна полусумме масс первого и третьего. Элементы могли быть разные – нужно было подбирать. Это доказывало: взаимосвязь между атомными массами и свойствами элементов есть, однако разбить все известные элементы на триады химику не удалось.

Дмитрий Иванович Менделеев. Фото: objetoseducacionais2.mec.gov.br
 

Расположить химические элементы в порядке возрастания атомных масс решил Александр Эмиль Шанкрутуа. Его модель называлась «земной спиралью», и размещал он элементы вдоль винтовой линии, отмечая частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Например, литий, калий и натрий, которые попадали в одну линию, хорошо реагировали с водой в химических реакциях. Химик был прав: в периодической таблице Менделеева эти элементы действительно находятся на одной линии – по вертикали. Но если одни элементы идеально подходили под модель «земной спирали», то другие были «втиснуты» туда Шанкрутуа насильно. Например, в группу кислорода и серы входил титан, не имеющий с ними ничего общего по химическому поведению.

В 1866 году химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс предложил периодическую систему, напоминающую знакомую нам менделеевскую, но изюминкой ее была музыкальная гармония элементов. Если расположить элементы в порядке возрастания их атомных масс, то сходства проявляются между каждым восьмым элементом, то есть после каждого седьмого. Ньюлендс отметил, что это очень похоже на семь нот – они так же повторяются спустя семь «шагов». Закономерность Ньюлендс назвал «законом октав». Однако, располагая элементы по этому закону, в таблице просто не осталось свободных мест, и к открытию химика отнеслись скептически.

Самыми приближенными вариантами к менделеевскому эталону были периодические таблицы Ульяма Одлинга и Лотара Мейера. Первый разместил элементы согласно их атомным весам и сходству химических свойств, но не сопроводил их какими-либо комментариями. Второй понял, что размещать элементы нужно по столбцам, согласно их валентностям, то есть способности атомов химических элементов образовывать определенное число химических связей. В таблице Мейера было девять вертикальных столбцов. Менделеев вобрал в свою таблицу практически все предшествующие исследования ученых, сформулировав Периодический закон.

Достоверность закона российского ученого подтвердилась очень скоро: в 1875-1886 годах были открыты галлий, скандий и германий, для которых Менделеев, пользуясь периодической системой, предсказал не только возможность существования, но и целый ряд физических и химических свойств. С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан мировым сообществом в качестве одной из теоретических основ химии.

Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались все новые и новые элементы. В 1939 году женщина-ученый из Франции Маргарита Перей открыла «франций». В 2010 году, с обнаружением 117 элемента – «теннесина», седьмой период в таблице, проще говоря – седьмая строка, был завершен.

В ноябре 2017 года Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК, англ. InternationalUnion of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) объявил об утверждении названий новых открытых элементов периодической таблицы Менделеева. «Нихоний» с атомным номером 113 – в честь Японии, одно из названий которой – Нихон. «Московий», 115 – в честь древней русской земли Московия, современной Московской области, где располагается Объединенный институт ядерных исследований и Лаборатория ядерных реакций, открывшие этот элемент. «Теннесин», 117 – в честь американского штата Теннеси, где находится Окриджская национальная лаборатория. И «Оганессон», 118 – в знак признания новаторского вклада в исследование сверхтяжелых элементов научного руководителя Лаборатории ядерных реакций академика РАН Юрия Цолаковича Оганесяна. Приоритет в открытии 113-го элемента отдали ученым центра РИКЕН в Японии, а приоритет в открытии остальных трех элементов – интернациональной команде ученых международного Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Ливерморской и Окриджской национальных лабораторий США.

Деятельность ученых-химиков сегодня невозможно представить без открытия Периодического закона Менделеева и без составленной им таблицы. Современными разработками занимается созданный в 1948 году в Петербурге Институт высокомолекулярных соединений РАН. Основа всех исследований института –термостойкие, высокопрочные и лекарственные полимеры. Название «полимер», образованное от греческого слова «поли», что переводится как «много», говорит само за себя: полимерами называют сложные химические соединения, структура которых образована цепочками большого числа однотипных звеньев. Представьте себе иголку с ниткой, на которую нанизываются бусины – молекулы-мономеры. Чем длиннее цепочка, тем выше считается степень полимеризации. Одно звено может состоять из 150 тыс. таких бусинок. Так «для чайников» выглядит процесс полимеризации. Мы хорошо знакомы и с природными полимерами (глина, каучук, кожа, целлюлоза), и с искусственными (капрон, нейлон, различные виды пластмасс).

Институт высокомолекулярных соединений РАН на Васильевском остров. Фото: wikimedia.org
 

Основываясь на полимере, который обладает способностью встраиваться в организм пациента и не вызывать каких-либо побочных действий, ученые Института высокомолекулярных соединений разработали методику получения имплантатов кровеносных сосудов. Так же, на основе полимеров, в ИВС РАН разработали огнетушитель, в котором реактивным компонентом являются микрокапсулы. Принцип его действия прост: оболочки микрокапсул разрушаются, и на бушующее пламя выбрасывается жидкий огнегаситель.

Институт высокомолекулярных соединений является ведущим и самым крупным научным центром России в области науки о полимерах. Его уникальность состоит в том, что в нем изначально работают не только химики, но и физики. Это позволяет проводить синтез (получение химических соединений с помощью химических реакций) и анализ полимеров всеми доступными методами, а также делать прогнозы свойств для получения новых полимеров.

Дороги без пробок и ДТП, подводное дыхание, инвалидное кресло, управляемое силой мысли, – еще больше открытий отечественных ученых в рубрике Наука 

Две международные лаборатории, открытые в институте в рамках господдержки научных исследований, занимаются инновационными технологиями – созданием полимеров с наночастицами, новых материалов для печати неотторгаемых человеческих органов и экологически чистой упаковки. В 2018 году ИВС РАН получил мега-грант на создание третьей международной лаборатории. Руководить ею будет ведущий ученый из США – Сергей Шейко. Ученые собираются вести работу над архитектурным программированием полимерных материалов, которые в будущем будут имитировать живые ткани.

В Международный год Периодической таблицы, провозглашенный Генеральной Ассамблеей ООН, Институт высокомолекулярных соединений примет участие в Менделеевском съезде в Петербурге. «Мы планируем принять активное участие в форуме: выступления с докладами, знакомство с достижениями коллег, налаживание новых связей, в том числе – партнерства на международном уровне. Для всех институтов химического профиля это будет знаковый год, когда особенно важно содействовать мероприятиям в областях естественнонаучного образования, информационно-разъяснительной деятельности, выставочной работы. Одной из основных целей института станет обратить на себя внимание молодежи, чтобы привлечь ее в науку», – рассказывают в институте.

Молодежь в науке – для ИВС РАН это не пустой звук. Участие в Международном культурном форуме, в акции «Ночь музеев», совместная с художниками группы «Митьки» выставка «Митьки и нанотехнологии», художественная выставка уникального научного оборудования «Квантологосы»... Но больше всего восторженных отзывов от юных умов получили бесплатные экскурсии по лабораториям института для старшеклассников.

Все новости рубрики

    следующая
    следующая
    Все новости
    Наука
    YouDo в Санкт-Петербурге

    Лучшее в Петербурге

    Топ-5 мест в Петербурге, где подают холодные супы

    Окрошка, свекольник, гаспачо и даже «Суп от бабушки Надэ» – «Санкт-Петербург.ру» рассказывает, где можно попробовать лучшие летние блюда.

    Тараном не возьмешь: топ-5 средневековых крепостей недалеко от Петербурга

    «Санкт-Петербург.ру» решил отправиться с вами в далекое прошлое и посмотреть на самые знаменитые крепости, расположенные недалеко от Петербурга.

    Топ-5 необычных экскурсий по Петербургу

    Прогулка по самым таинственным дворам, шестичасовое путешествие по клубам и барам, покорение крыш с удивительными видами и даже экскурсия на байке – «Санкт-Петербург.ру» выбрал пять способов по-новому взглянуть на Северную столицу.

    Как это сделано

    написать письмо

    Отдых в лесу: что взять с собой и как не заблудиться

    «Санкт-Петербург.ру» собрал главные правила и рекомендации специалистов, которые помогут не испортить впечатления от природы.

    Проверено на себе

    «Безбилетники» на футболе. Как виртуальная реальность меняет мобильную связь

    Товарищеский матч между сборными России и Турции наш корреспондент посмотрел, сидя на диване бизнес-центра на Садовом кольце, но с полным ощущением присутствия на «ВЭБ Арене». Как это стало возможно, расскажет «Санкт-Петербург.ру».

    Гид по Петербургу

    Наследие Советов: топ-5 зданий в Петербурге в стиле «конструктивизм»

    «Санкт-Петербург.ру» решил вспомнить советское прошлое Ленинграда и отыскать самые интересные здания, построенные в 1920-1930-х годах.

    Пресс-релизы