GERMAN gęstość (g/cm3) temp. topnienia (oC) wartościowość TLENEK gęstość (g/cm3) CHLOREK gęstość (g/cm3)
Mendelejew 5,5 wysoka IV XO2 4,7 XCl4 1,9
Winkler 5,47 --IV GeO2 4,702 GeCl4 1,887
czeski chemik Bohuslav Brauner (1902), który zaproponował, by wszystkie te pierwiastki, wykazujące bardzo zbliżone do siebie właściwości chemiczne i fizyczne, umieścić na jednym miejscu w układzie – pomiędzy lantanem a talem. Dalszą rozbudowę układu okresowego wymusił fakt odkrycia na przełomie XIX i XX wieku przez Johna Williama Strutta Rayleigha oraz Williama Ramsaya gazów szlachetnych: helu, neonu, argonu, kryptonu i ksenonu. Również i w tym przypadku prawidłowość koncepcji Mendelejewa została potwierdzona – dało się utworzyć w układzie dodatkową kolumnę zawierającą gazy szlachetne jako grupę główną zerową. Nie nastręczyło trudności również odkrycie przez Marię Skłodowską-Curie i Piotra Curie polonu i radu. Polon znalazł miejsce w grupie piątej poniżej telluru, a rad w grupie drugiej poniżej baru. Pierwsze lata XX wieku przyniosły wiele spektakularnych odkryć w zakresie fizyki atomowej. W 1911 roku Ernest Rutherford przedstawił jądrowy model atomu, a w 1913 roku Henry Moseley wprowadził pojęcie liczby atomowej Z, którą można wyznaczyć w niezależny sposób z widma promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez poszczególne pierwiastki. Liczba atomowa okazuje się być wielkością charaktery-
2000 5,323 937,4 IV i II GeO2 4,228 GeCl4 1,8443
Właściwości fizyczne germanu. Przewidziane przez Mendelejewa, podane przez Winklera – odkrywcę germanu, oraz podawane współcześnie (2000 r.)
ków pierwiastki o podobnych właściwościach chemicznych znalazły się w tych samych rzędach poziomych. Analizując swój układ, Mendelejew dostrzegł, że właściwości fizyczne i chemiczne danego pierwiastka wiążą się z właściwościami jego sąsiadów, a dane liczbowe charakteryzujące je mogą być obliczone jako wartość zbliżona do średniej wartości wszystkich sąsiadów. W ten sposób można było podać te wartości dla pierwiastków jeszcze nieodkrytych. Obecnie stosowane tablice ukazujące układ okresowy Mendelejewa zachowują zasadniczy porządek przyjęty przez niego, lecz tablica jest obrócona o 90 stopni zgodnie z ruchem wskazówek zegara (il. 2). Mendelejew opublikował swój układ w 1869 roku najpierw w języku rosyjskim, a następnie we wspomnianym już „Zeitschrift für Chemie” (1896, nr 12, s. 405–406). Publikacja ta nie spotkała się
początkowo z większym zainteresowaniem w literaturze, nawet pomimo tego, że w tym samym roku taki sam układ opublikował w Niemczech Lothar Meyer. Zyskała ona jednak należne sobie uznanie z chwilą odkrycia w następnych latach przewidzianych przez Mendelejewa pierwiastków: galu w 1875 przez Paula Émile’a Lecoq de Boisbaudrana, skandu w 1879 przez Larsa Fredrika Nilsona oraz germanu w 1886 przez Clemensa Alexandra Winklera. We wszystkich trzech przypadkach własności fizyczne i chemiczne nowych pierwiastków okazały się zgodne z wielkościami przewidzianymi przez Mendelejewa na podstawie jego periodycznego układu pierwiastków (il. 3). Pewną trudność w zastosowaniu układu okresowego wywoływał fakt istnienia tzw. pierwiastków rzadkich, dzisiaj określanych jako lantanowce, odkrywanych stopniowo w ciągu XIX wieku. Trudność tę rozwiązał
Układ okresowy pierwiastków zgodny z zaleceniami IUPAC Grupa →
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
↓ Okres 1 2 3 4 5 6 7
1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 87 Fr
4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 88 Ra
21 22 23 24 Sc Ti V Cr 39 40 41 42 Y Zr Nb Mo * 72 73 74 Hf Ta W ** 104 105 106 Rf Db Sg
57 La 89 ** Aktynowce Ac * Lantanowce
58 Ce 90 Th
59 Pr 91 Pa
25 26 Mn Fe 43 44 Tc Ru 75 76 Re Os 107 108 Bh Hs
27 Co 45 Rh 77 Ir 109 Mt
28 29 30 Ni Cu Zn 46 47 48 Pd Ag Cd 78 79 80 Pt Au Hg 110 111 112 Ds Rg Cn
5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 113 Uut
60 Nd 92 U
62 Sm 94 Pu
63 64 65 Eu Gd Tb 95 96 97 Am Cm Bk
66 67 68 69 70 Dy Ho Er Tm Yb 98 99 100 101 102 Cf Es Fm Md No
61 Pm 93 Np
6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 114 Uuq
2 He 7 8 9 10 N O F Ne 15 16 17 18 P S Cl Ar 33 34 35 36 As Se Br Kr 51 52 53 54 Sb Te I Xe 83 84 85 86 Bi Po At Rn 115 116 117 118 Uup Uuh Uus Uuo 71 Lu 103 Lr
Współczesna postać układu okresowego pierwiastków
ALMA MATER nr 136
99