História periodickej tabuľky
Ľudia poznali základné chemické prvky ako napríklad zlato, striebro alebo meď už z antickej doby, pretože sa dali ľahko objaviť v prírode a mohli byť vyťažené aj s primitívnymi nástrojmi. Aristoteles predpokladal, že všetko je vyrobené zo zmesi jednej alebo viacerých látok. Tie boli zem, voda, vzduch a oheň. Tiež sa dajú porovnať s látkou pevnou, kvapalnou, plynnou alebo plazmatickou. Predpokladal tiež, že látky sa menia na konečné substancie ktoré vidíme.
Hennig Brand bol prvý, ktorý objavil nový prvok. Brand bol nemecký obchodník, ktorý sa pokúšal objaviť Kameň mudrcov (pozri alchýmia), objekt, ktorý mení kov na zlato. Experimentoval s destilovaným ľudským močom až v roku 1669 nakoniec získal žiarivú bielu substanciu, ktorú pomenoval fosfor. Svoj objav utajil, až keď v roku 1680 Robert Boyle znovuobjavil fosfor, verejne ho ohlásil.
Do roku 1809 bolo objavených dohromady 47 prvkov. Ako počet prvkov rástol, vedci začali skúmať ich chemické vlastnosti a začali ich klasifikovať.
Antoine-Laurent de Lavoisier
Lavoisierovo dielo Traité Élémentaire de Chimie (Štúdia prvkov) je považované za prvú chemickú vedeckú prácu. Obsahovala zoznam prvkov a substacií ktoré sa nedali rozložiť, vrátane kyslíka, dusíka, fosforu, ortute, zinku a síry. Takisto sformuloval základný moderný zoznam prvkov. Jeho zoznam obsahoval aj svetlo a teplo, ktoré sa pokladali za hmotné substancie. Kým mnoho známych chemikov vtedajšieho obdobia odmietali Lavoisierove objavy, Elementárna štúdia bola napísaná dostatočne pôsobivo, aby zaujala mladú generáciu.
Tento model klasifikoval prvky iba na kovy a nekovy, čo nebolo akceptovateľné.
Alexandre-Émile Beguyer de Chancourtois
Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois, francúzsky geológ, bol prvý vedec, ktorý upozornil na periodicitu prvkov – podobné prvky sa opakovali, pokiaľ boli zoradené podľa ich atómových hmotností. Vymyslel ranú periodickú tabuľku, ktorú nazval telluric helix. Prvky dosadil do špirály podľa ich narastajúceho atómového čísla, de Chancourtois spozoroval, že prvky s podobnými vlastnostami boli pod sebou. Jeho graf obsahoval niekoľko iónov, zlúčenín a prímesí. Jeho dielo bolo publikované v roku 1862. Používal radšej geologické termíny namiesto chemických, čo mu bolo vyčítané. Po publikovaní práce mu bola venovaná malá pozornosť, až kým sa neobjavila práca Dmitri Mendelejeva.
John Newlands' Octaves
John Newlands bol anglický chemik, ktorý napísal dielo, ktoré v roku 1863 klasifikovalo 56 dovtedy objavených prvkov. Klasifikoval ich do 11 skupín, ktoré boli založené na podobných fyzikálnych vlastnostiach.
Newland začal študovať Döbereinerov nápad a rozvinul ho. Takisto zorganizoval prvky podľa vlastností a hmotností, ale doplnil aj točivosť. Döbereiner pracoval s malým počtom skupín, zatiaľ čo Newlands chcel spracovať všetky prvky.
Newlands zoskupil známe prvky do tabuľky podľa ich atómových hmotností. Zistil niekoľko opakujúcich sa zákonitostí. Tieto zákonitosti boli také, že keď zmenil zoznam prvkov na sedem skupín, prvý prvok každej skupiny zo skupiny bol podobný prvku z druhej, a tak isto to bolo aj s druhým prvkom v skupine a tak ďalej. Analogicky s tónovou stupnicou so siedmimi notami, ktoré formovali oktávu, pomenoval svoj objav ako Law of Octaves.
Newlands taktiež zaznamenal to, že kremík a cín sformovali časť triády, ktoré predurčili tretí neznámy prvok, ktorého atómová hmotnosť mala byť 73 (Mendelejevom, o šesť rokov predpokladaný germánium), nenechal však pre tento prvok miesto v tabuľke.
Newlandová práca bola nadmieru kritizovaná, dokonca sa mu vysmievali ostatní chemici, kvôli nedostatku priestoru pre nové neobjavené prvky a umiestnenie dvoch prvkov do jedného rámčeku. Nakoniec mu však bola udelená Davy Medal od Kráľovskej spoločnosti v roku 1887.
Prvá periodická tabuľka
Dmitrij Ivanovič Mendelejev bol prvý vedec, ktorý vytvoril periodickú tabuľku, ktorá je veľmi podobná tej ktorú používame dnes. Mendelejev zoskupil prvky podľa ich atómových hmotností. 6. marca 1869 formálne prezentoval svoju tabuľku pred Ruskou chemickou spoločnosťou s názvom Súvislosť medzi vlastnosťami atómových hmotností prvkov. Jeho tabuľka bola publikovaná v jednom neznámom ruskom časopise, onedlho však vyšla aj v nemeckých novinách Zeitschrift für Chemie v roku 1869. Bolo v nich uvedené:
- Prvky ak sú zoradené podľa ich atómových čísel, vytvárajú istú periodicitu vlastností.
- Prvky ktoré majú podobné chemické vlastnosti majú malé rozdielne hodnoty atómových čísel (napríklad Pt, Ir, Os) alebo sa zvyšuju pravidelne (napríklad K, Rb, Cs).
- Zoradenosť prvkov, alebo skupín prvkov podľa ich atómových čísel, zodpovedá ich valencii, a tiež ich rozmeru k ich chemickým vlastnostiam (Li, Be, Ba, C, N, O, Sn).
- Prvky ktoré sú značne rozptýlené majú malé protónové číslo.
- Veľkosť atómovej hmotnosti ovplyvňuje charakter prvku, tak ako veľkosť molekuly ovplyvňuje charakter zlúčeniny.
- Musíme očakávať objavenie mnohých dosiaľ neznámych prvkov, prvkov podobných hliníku alebo kremíku ktorých atómová hmotnosť bude medzi 65 a 75.
- Atómová hmotnosť môže byť upravená znalosťami špecifického prvku a tým predpovedať nové prvky. Tak napríklad atómové číslo telúra musí byť niekde medzi 123 a 126.
- Zaručené typické vlastnosti prvkov môžu predpovedať ich atómovú hmotnosť.
Výhody
- Mendelejev predpovedal zistenie niektorých prvkov a nechal priestor pre ich začlenenie, menovite pre eka-kremík (germánium), eka-hliník (gálium) a eka-bór (skandium). Týmto sa tabuľka nestala chaotická.
- Ukázal, že niektoré atómové čísla sú nesprávne.
- Zmenil zoskupenie prvkov podľa ich atómových hmotností.
Nevýhody
- Nebolo miesto v tabuľke pre izotopy rozličných prvkov.
- Jeho tabuľka nezahrňovala vzácne plyny, ktoré dovtedy neboli objavené, ale mohli byť pridané do tabuľky bez jej narušenia.
Osobitne od Mendelejeva, Lothar Meyer taktiež pracoval na periodickej tabuľke. V roku 1864 publikoval prácu, kde prezentoval iba 28 prvkov, klasifikoval ich nie podľa atómových hmotností ale podľa valencie. Taktiež, Meyer nikdy nepredpokladal objavenie nových prvkov ani neupravoval atómové hmotnosti dosiaľ známych prvkov. Iba niekoľko mesiacov potom ako Mendelejev publikovaval jeho periodickú tabuľku všetkých známich prvkov (a niekoľko predpokladaných, a niektoré korekcie atómových hmotností), Meyer publikoval podobnú tabuľku. Niektorí vedci považovali Mendelejeva a Meyera za spoluautorov tabuľky prvkov, ale taktiež potvrdzovali Mendelejevov predpoklad pre nové prvky. V mnohých veciach sa ukázali Mendelejove predpoklady a korekcie prvkov za správne. Anglický chemik, William Odlling, taktiež vytvoril tabuľku prvkov ktorá bola veľmi podobná Mendelejovej.
Henry Mosley
V roku 1913, Henry Mosley objavil vzťah medzi Röntgenovými lúčmi a atómovými číslami. Pred týmto objavom, atómové čísla boli iba náhodne prideľované. Moseleyho objav ukázal, že atómové čísla nie sú ľubovolné, ale majú experimentálne merateľný základ.
Mosley dosiahol tiež to, že ukázal na chyby v jeho tabuľke pri atómových číslach 43 a 61 ktoré sú dnes známe ako rádioaktívne a v prírode sa nevyskytujú. Nasledovaním po stopách Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva, Henry Moseley taktiež predpovedal niekoľko prvkov.
