ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემა

ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემა, დიმიტრი მენდელეევის ელემენტთა პერიოდული სისტემა, ქიმიური ელემენტების კლასიფიკაცია — მენდელეევის მიერ 1869 წლის 1 მარტს აღმოჩენილი პერიოდულობის კანონის გრაფიკული ასახვა.

ცხრილი

სისტემას არაფორმალურად „მენდელეევის ცხრილს“, „პერიოდულობის სისტემას“ ან უბრალოდ „პერიოდულ სისტემას“ უწოდებენ, მაგრამ უნდა აღინიშნოს რომ სახელი „პერიოდულობის სისტემა“ გაუმართლებელია როგორც ქიმიური, ასევე გრამატიკული თვალსაზრისითაც. არსებობს ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემის წარმოსახვის რამდენიმე სახე. მათ შორის ყველაზე უფრო გამოყენებულია გაშლილი და შემჭიდროებული ცხრილები.

ელემენტთა პერიოდული სისტემაში ქიმიური ელემენტები დალაგებულია ატომური ნომრის (და არა ატომური მასის) მიხედვით, რაც ბუნებრივად აიხსნება ატომის აგებულებაზე არსებული თანამედროვე შეხედულებებით: ატომური ნომერი ელემენტთა პერიოდული სისტემაში აჩვენებს ატომის ბირთვში პროტონების რაოდენობას და, შესაბამისად, ელექტრონების რაოდენობას ნეიტრალური ატომის ელექტრონულ გარსში, რაც განაპირობებს ელემენტის ქიმიურ თვისებებს. თანამედროვე ელემენტთა პერიოდული სისტემაში ერთი ქიმიური ელემენტის სახით გაერთიანებულია იზოტოპები, რომლეებიც განსხვავდება ერთმანეთისგან ატომის ბირთვში ნეიტრონების რაოდენობით და, ელექტრონულ გარსში ელექტრონთა ერთნაირი რაოდენობის მიუხედავად, აქვს განსხვავებული ატომური მასა.

ისტორია

ქიმიური ელემენტების სისტემატიზაციის ცდები (მსგავსი ქიმიური თვისებების მიხედვით) ჯერ კიდევ XIX საუკუნის 30-იან წლებიდან დაიწყო. 1864 წელს დ. მაიერმა ატომურ მასათა მონაცემების საფუძველზე შეადგინა ტაბულა, რომელშიც აჩვენა ელემენტთა რამდენიმე ჯგუფის ატომური მასებისა და თვისებების ურთიერთშესაბამისობა, მაგრამ ზოგადი თეორიული დასკვნა მას არ გაუკეთებია. დ. მენდელეევის შეფასებით, ელემენტთა პერიოდული სისტემის განმტკიცებას ხელი შეუწყო პ. მელიქიშვილისა და მისი მოწაფის ლ. პისარჟევსკის შრომებმა.

2012 წლის მონაცემებით, ელემენტთა პერიოდული სისტემა მოიცავდა 118 ქიმიურ ელემენტს. მისი წინამორბედი იყო დ. მენდელეევის მიერ 1869 შედგენილი ცხრილი, რომელიც მეცნიერმა შემდგომი ორი წლის მანძილზე სრულყო — ელემენტები დაყო მწკრივებად, პერიოდებად, ჯგუფებად და უწოდა ელემენტთა პერიოდული სისტემა. ელემენტთა პერიოდული სისტემის გრაფიკული გამოსახულებების მრავალი ვარიანტიდან, რომლებიც უპირატესად ცხრილების სახით იყო წაროდგენილი, განსაკუთრებით გავრცელდა სამი ფორმა: მოკლე, რომელიც მენდელეევმა წამოადგინა, გრძელი და კიბისებრი.

• 
  ელემენტთა პერიოდული სისტემის მოკლე ფორმა
• 
  ელემენტთა პერიოდული სისტემის გრძელი ფორმა
• 
  ელემენტთა პერიოდული სისტემის კიბისებური ფორმა

მეტად მნიშვნელოვანი იყო ელემენტთა პერიოდული სისტემაში ელემენტების ადგილის დაკავშირება პერიოდისა და ჯგუფის ნომერთან. ამის საფუძველზე შესაძლებელი გახდა ზოგიერთი ელემენტის იმ დროს მიღებული ატომური ასის შესწორება. დ. მენდელეევმა ელემენტთა პერიოდული სისტემის საფუძველზე იწინასწარმეტყველა მანამდე უცნობი ელემენტების „ეკაბორის“ Sc, „ეკაალუმინის“ Ga, „ეკასილიციუმის“ Ge არსებობა და მათი ნაერთების თვისებები, რაც შემდგომში დაადასტურა და პერიოდულობის კანონმა საყოველთაო აღიარება მოუპოვა. გაირკვა, რომ რიგობრივი ნომერი რიცხობრივად ელემენტის ატომის ბირთვის მუხტის სიდიდის ტოლია (ე. რეზერფორდი, ჰ. მოზლი). ნეიტრონების აღმოჩენის შემდეგ გასაგები გახდა ატომური მასისა და იზოტოპების არსი, ელემენტთა თვისებების პერიოდულობა დაუკავშირდა ატომის ელექტრონული გარსის აგებულებას.

კლასიფიკაცია

დ. მენდელეევის სისტემაში ელემენტების თვისებების პერიოდულობა არ არის მარტივი. პირველი პერიოდი შედგება 2 ელემენტისაგან H და He. მას მოსდევს 2 რვა-რვა-წევრიანი პერიოდი. ეს არის მცირე პერიოდები. მათი ელენტები ერთმანეთის ჰომოლოგებს წარმოადგენენ, ესენია Li და Na, Be და Mg, B და Al და ა. შ. გარდა პირველისა, ყველა პერიოდი იწყება ლითონით და მთავრდება ინერტული აირით. პერიოდში ელემენტის თვისებები თანდათანობით იცვლება. Na ტიპური ლითონია, წარმოქმნის ძლიერ ტუტეს; Mg მკაფიოდ გამოხატულ ლითონურ თვისებებს იჩენს, მაგრამ ისეთი აქტიური არ არის, როგორც Na. Al უკვე ლითონ-არალითონია, მისი ჟანგი და ჰიდროჟანგი ამფოტერულია, Si არალითონია, P და S აქტიური არალითონებია, Cl ამ პერიოდში ყველაზე აქტიური არალითონია. მე-4 და მე-5 პერიოდები 18-18 წევრისაგან შესდგება. თითოეული მათგანის შედგენილობაში შედის VIII ჯგუფის 3-3 ელემენტი. თავისებურად იცვლება ელემენტების თვისებები მე-4 პერიოდის Sc-Zn მწკრივში. ასევე თავისებურად იცვლება ელემენტების თვისებები მე-5 პერიოდის Y-Cd მწკრივში. ამიტომ Sc-Zn და Y-Cd მწკრივის ელემენტებს გარდამავალი ელემენტები უწოდეს. ამ ორ დიდ პერიოდს მოჰყვება ყველაზე დიდი მე-6 პერიოდი, რომელიც 32 ელემენტს მოიცავს. ამ პერიოდში შედის ლანთანის მომდევნო 14 ელემენტი — ლანთანოიდები, რომელთა შორის დიდი მსგავსებაა. ეს პერიოდი შეიცავს აგრეთვე გარდამავალ ელემენტთა მწვრივს. უკანასკნელი მე-7 პერიოდი. გარდა Fr, Ra და Ac-ისა, მოიცავს 14 ელემენტისაგან შედგენილ აქტინოიდების ოჯახს და გარდამავალი ელემენტების მწკრივის პირველ წევრებს.

მოძველებული კლასიფიკაციით: 8-წევრიანმა პერიოდებმა განაპირობა 8 ვერტიკალური ჯგუფის ჩამოყალიბება (I, II, III, IV,V, VI,VII დაVIII). ამ ჯგუფებში 18-წევრიანი პერიოდის ელემენტები თავისებურადაა დალაგებული. დიდი პერიოდის ელემენტები 2 მწკრივად ლაგდება: I მწკრივი 10 ელემენტს შეიცავს, II კი 8-ს. I მწკრივში უკანასკნელი 3 ელემენტი განლაგებულია VIII ჯგუფში ტრიადის საბით. ბუნებრივია, რომ დიდი და მცირე პერიოდების ელემენტებს შორის არ არის დიდი მსგავსება არც ვალენტობისა და არც სხვა თვისებების მიხედვით. ამიტომ თითთეული ჯგუფის ელემენტები გაყვეს 2 ქვეჯგუფად: მთავარი (ა) და თანაური (ბ) ქვეჯგუფის ელემენტებად.

მთავარი ქვეჯგუფების ელემენტების ქიმიური თვისებები არსებითადაა დამოკიდებული მათ განლაგებაზე ინერტული აირის მიმართ. სწორედ ამ ნიშნის მიხედვით არის დაყოფილი ელემენტები მთავარ და თანაქვეჯგუფებად. მთავარ ქვეჯგუფებს მიეკუთვნება ის ელემენტები, რომელთა რიგობრივი რიცხვი 1-2 ერთეულით მეტია ან 5-1 ერთეულით ნაკლებია ინერტული აირის რიგობრივ რიცხვზე. დანარჩენი ელემენტები მიეკუთვნება თანაქვეჯგუფებს. ამრიგად, მთავარი ქვეჯგუფი შედგება დიდი და მცირე პერიოდის ელემენტებისაგან, თანაქვეჯგუფები კი — მხოლოთ დიდი პერიოდის ელემენტებისაგან. არალითონებს მხოლოდ მთავარი ქვეჯგუფები მოიცავს, თანაქვეჯგუფები კი ლითონებისაგან შედგება.

მცირე პერიოდების ელემენტებს დ. მენდელეევმა ტიპური ელემენტები უწოდა, ხოლო იმ ქვეჯგუფებს, რომლებიც ტიპურ ელემენტებს შეიცავენ — მთავარი ქვეჯგუფები.

ტიპური ლითონები განლაგებულია I და II ჯგუფში. მარცხნიდან მარჯვნივ გადანაცვლებისას სუსტდება ლითონური თვისებები და ძლიერდება არალითონური თვისებები. ამიტომაც V და VI ჯგუფებში ტიპური არალითონებია, ხოლო VII-ში — ყველაზე აქტიური არალითონები. ინერტული აირი არის საზღვარი საპირისპირო თვისებების მქონე ელემენტებს — ლითონებსა და არალითონებს შორის.

ატომური მასის გადიდებისას ჯგუფში ძლიერდება ლითთნური თვისებები. მისი შემცირებით კი — არალითონური თვისებები. ყველაზე აქტიური ლითონია ცეზიუმი Cs. ყველაზე აქტიური არალითონი კი — ფთორი F. ამრიგად, ელემენტთა ლითონური თვისებები პერიოდულ სისტემაში ძლიერდება დიაგონალურად: მარჯვნიდან მარცხნივ, ზემოდან ქვემოთ. მისი საპირისპირო მიმართულებით კი ძლიერდება არალითონური თვისებები.

ელემენტთა პერიოდული სისტემის ფიზიკური არსის გარვვევა დაკავშირებულია კვანტური მექანიკის განვითარებასთან. კვანტური რიცხვებისა და პაულის პრინცივის საფუძველზე ელემენტთა თვისებების პერიოდულობა ბუნებრივ ახსნას პოულობს.

მოცემულ ენერგეტიკულ დონეზე (გარსზე) ელექტრონების მაქსიმალური რიცხვი N=2n², სადაც n მთავარი კვანტური რიცხვია. როდესაც n=1, 2, 3, 4, 5, შესაბამის გარსებს აღნიშნავენ K, L, M, N და O სიმბოლოებით.

n-ის ყოეელ მნიშვნვლობას შეესაბამება ენერგეტიკული დონე, რომელიც, თავის მხრივ, შედგება ქვედონეებისაგან. ქვედონეებს ახასიათებს მეორე კვანტური რიცხვი, რომელსაც გამოსახავენ l სიმბოლოთი და უწოდებენ ორბიტულ კვანტურ რიცხვს. მთავარი კვანტური რიცხვის ყოველ მნიშვნელობას შეესაბამება ორბიტული კვანტური რიცხვის დისკრეტული მნიშვნელობები. რომელიც იცვლება 0-იდან n-1-მდე.

l რიცხვის სიდიდე განსაზღვრავს ქვეგარსებზე ელექტრონების განლაგებას. l=0, 1, 2, 3 დაკავშირებულია ელექტრონების s, p, d, f მდგომარეობანი (მათ ხშირად უწოდებენ s, p, d, f ელექტრონებს). ყოველ ასეთ მდგომარეობას შეესაბამება გარკვეული ფორმის ორბიტალი, რომლებიც აგრეთვე s, p, d, f სიმბოლოებით აღინიშნება. მთავარი კვანტური რიცხვის მნიშვნელობების მიხედვით გვექნება 1s, 2s, 3s, ... 2p, 3p, 4p, ... 3d, 4d, 5d, 6d და 4f, 5f ქვეგარსები, სადაც ციფრები სიმბოლოების წინ გამოხატავს მთავარი კვანტური რიცხვის სიდიდეს.

ელექტრონების განაწილება თავისუფალ ენერგეტიკულ დონეებზე შედეგი პრინციპის შესაბამისად წარმოებს, პირველ რიგში შეივსება უდაბლესი ენერგეტიკული დონე, შემდეგ — მისი მომდევნოები (K, L, M და ა. შ.), Ar-ის შემდეგ კი — ენერგეტიკული დონე, რომელსაც განსაზღვრავს უფრო მეტი სიდიდის მთავარი კვანტური რიცხვი, მაგრამ დაბალი ორბიტული კვანტური რიცხვი. შესაბამისი დონე უფრო ადრე შეივსება, ვიდრე შუუვსებელი მის წინ მყოფი დონე. ამიტომაც ყოველ დიდ პერიოდში პირველ ორ ელემენტს გარე გარსზე (ლიტერატურაში ხშირად გარსის ნაცვლად ხმარობენ შრეს, ხოლო ქვეგარსის ნაცვლად — გარსს) აქვს s ელექტრონები და მხოლოდ III ჯგუფიდან იწყება d ქვეგარსის შევსება, რაც მთავრდება თანაქვეჯგუფის ელემენტებში. ქვეგარსების შევსების მიხედვით არჩევენ s, p, d და f ელემენტებს.

განხილული სურათი საშუალებას გვაძლვეს დავადგინოთ ატომთა ელექრონული გარსების პერიოდულობა. რიგობრივი რიცხვის გადიდებისას ივსება ახალი გარსები, რომლებშიც პერიოდულად მეორდება ელექტრონთა ერთნაირი ქვეგარსები (s; s, p; s, p, d; s, p, d, f). ამრიგად, ქიმიურ ელემენტების თვისებათა პერიოდულობას განაპირობებს ატომთა ელექტრონული გარსების აღნაგობის პერიოდულობა. ლანთანოიდებისა და აქტინოიდების ადგილმდებარეობის გარკეევა პერიოდულ სისტემაში არსებითად გააადვილა ატომის აღნაგობის თეორიის შემუშავებამ.

პვრიოდულობას ექვედებარება ელემენტთა ვალენტობის ცვლილება პერიოდებში. ვალენტობასთან უშუალოდ არის დაკავშირებული იონიზაციის პოტენციალები, რომელთა ცელილება აგრეთვე პერიოდულია.

პერიოდულობის კანონი მნიშვნელოვან როლს თამაშობს არა მარტო ახალი ელემენტების სინთეზში, არამედ ლითონთა ქიმიაში, ლითონთა ფიზიკაში და სხვა.

დამატებითი ელემენტების სია

ქიმიურ ელემენტთა ნომენკლატურა 100-ზე მეტით ატომური რიცხვით:

ატომური ნომერი	სახელი (ლათ)	სახელი (ქართ)	სიმბოლო	ძვ. სახელი	IUPAC ოფიციალური სახელი	IUPAC სიმბოლო
101	Unnilunium	უნნილუნიუმი	Unu	eka-thulium	Mendelevium	Md
102	Unnilbium	უნნილბიუმი	Unb	eka-ytterbium	Nobelium	No
103	Unniltrium	უნნილტრიუმი	Unt	eka-lutetium	Lawrencium	Lr
104	Unnilquadrium	უნნილქუადრიუმი	Unq	eka-hafnium	Rutherfordium	Rf
105	Unnilpentium	უნნილპენტიუმი	Unp	eka-tantalum	Dubnium	Db
106	Unnilhexium	უნნილჰექსიუმი	Unh	eka-tungsten	Seaborgium	Sg
107	Unnilseptium	უნნილსეპტიუმი	Uns	eka-rhenium	Bohrium	Bh
108	Unniloctium	უნნილოქტიუმი	Uno	eka-osmium	Hassium	Hs
109	Unnilennium	უნნილენნიუმი	Une	eka-iridium	Meinterium	Mt
110	Ununnilium	უნუნნილიუმი	Uun	eka-platinum	Darmstadtium	Ds
111	Unununnium	უნუნუნნიუმი	Uuu	eka-gold	Roentgenium	Rg
112	Ununbium	უნუნბიუმი	Uub	eka-mercury	Copernicium	Cn
113	Ununtrium	უნუნტრიუმი	Uut	eka-thallium	Nihonium	Nh
114	Ununquadium	უნუნქვადიუმი	Uuq	eka-lead	Flerovium	Fl
115	Ununpentium	უნუნპენტიუმი	Uup	eka-bismuth	Moscovium	Mc
116	Ununhexium	უნუნჰექსიუმი	Uuh	eka-polonium	Livermorium	Lv
117	Ununseptium	უნუნსეპტიუმი	Uus	eka-astatine	Tennessine	Ts
118	Ununoctium	უნუნოქტიუმი	Uuo	eka-radon	Oganesson	Og
119	Ununennium	უნუნენნიუმი	Uue	eka-francium
120	Unbinilium	უნბინილიუმი	Ubn	eka-radium
121	Unbiunium	უნბიუნნიუმი	Ubu	eka-actinium
122	Unbibium	უნბიბიუმი	Ubb	eka-thorium
123	Unbitrium	უნბიტრიუმი	Ubt	eka-Protactinium
124	Unbiquadium	უნბიქვადიუმი	Ubq	eka-uranium
125	Unbipentium	უნბიპენტიუმი	Ubp	eka-neptunium
126	Unbihexium	უნბიჰექსიუმი	Ubh	eka-plutonium
127	Unbiseptium	უნბისეპტიუმი	Ubs	eka-americium
128	Unbioctium	უნბიოქტიუმი	Ubo	eka-curium
129	Unbiennium	უნბიენნიუმი	Ube	eka-berkelium
130	Untrinilium	უნტრინილიუმი	Utn	eka-californium
131	Untriunium	უნტრიუნნიუმი	Utu
132	Untribium	უნტრიბიუმი	Utb
133	Untritrium	უნტრიტრიუმი	Utt
134	Untriquadium	უნტრიქვადიუმი	Utq
135	Untripentium	უნტრიპენტიუმი	Utp
136	Untrihexium	უნტრიჰექსიუმი	Uth
137	Untriseptium	უნტრისეპტიუმი	Uts
138	Untrioctium	უნტრიოქტიუმი	Uto
139	Untriennium	უნტრიენნიუმი	Ute
140	Unquadnilium	უნქუადნილიუმი	Uqn
141	Unquadunium	უნქუადუნნიუმი	Uqu
142	Unquadbium	უნქუადბიუმი	Uqb
143	Unquadtrium	უნქუადტრიუმი	Uqt
144	Unquadquadium	უნქუადქვადიუმი	Uqq
145	Unquadpentium	უნქუადპენტიუმი	Uqp
146	Unquadhexium	უნქუადჰექსიუმი	Uqh
147	Unquadseptium	უნქუადსეპტიუმი	Uqs
148	Unquadoctium	უნქუადოქტიუმი	Uqo
149	Unquadennium	უნქუადენნიუმი	Uqe
150	Unpentnilium	უნპენტნილიუმი	Upn
151	Unpentunium	უნპენტუნნიუმი	Upu
152	Unpentbium	უნპენტბიუმი	Upb
153	Unpenttrium	უნპენტტრიუმი	Upt
154	Unpentquadium	უნპენტქვადიუმი	Upq
155	Unpentpentium	უნპენტპენტიუმი	Upp
156	Unpenthexium	უნპენტჰექსიუმი	Uph
157	Unpentseptium	უნპენტსეპტიუმი	Ups
158	Unpentoctium	უნპენტოქტიუმი	Upo
159	Unpentennium	უნპენტენნიუმი	Upe
160	Unhexnilium	უნჰექსნილიუმი	Uhn
161	Unhexunium	უნჰექსუნნიუმი	Uhu
162	Unhexbium	უნჰექსბიუმი	Uhb
163	Unhextrium	უნჰექსტრიუმი	Uht
164	Unhexquadium	უნჰექსქვადიუმი	Uhq
165	Unhexpentium	უნჰექსპენტიუმი	Uhp
166	Unhexhexium	უნჰექსჰექსიუმი	Uhh
167	Unhexseptium	უნჰექსსეპტიუმი	Uhs
168	Unhexoctium	უნჰექსოქტიუმი	Uho
169	Unhexennium	უნჰექსენნიუმი	Uhe
170	Unseptnilium	უნსეპტნილიუმი	Usn
171	Unseptunium	უნსეპტუნნიუმი	Usu
172	Unseptbium	უნსეპტბიუმი	Usb

ლიტერატურა

• კოკოჩაშვილი ვ., ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 4, თბ., 1979. — გვ. 87-89.
• Ball, Philip (2002). The Ingredients: A Guided Tour of the Elements. Oxford University Press. ISBN 0-19-284100-9. 
• Bouma, J. (1989). „An Application-Oriented Periodic Table of the Elements“. J. Chem. Ed. 66 (9): 741. Bibcode:1989JChEd..66..741B. doi:10.1021/ed066p741. ISSN 0021-9584.
• Hjørland, Birger (2011). „The periodic table and the philosophy of classification“. Knowledge Organization. 38 (1): 9–21. ციტირების თარიღი: 2011-03-13.
• Kean, Sam (2010). The Disappearing Spoon - and other true tales from the Periodic Table. London: Black Swan. ISBN 978-0-552-77750-6. 
• Primo Levi, Primo (1984). The Periodic Table [1975]. London: Penguin Books. ISBN 978-0-141-39944-7. 
• Mazurs, E.G (1974). Graphical Representations of the Periodic System During One Hundred Years. Alabama: University of Alabama Press. 
• Moore, John (2003). Chemistry For Dummies. New York: Wiley Publications, გვ. 111. ISBN 978-0-7645-5430-8. OCLC 51168057. 
• Scerri, Eric (2007). The periodic table: its story and its significance. Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-530573-6. 

პორტალი ქიმია