Химияның негізгі заңын — Периодтық заңды 1869 жылы Д.И. Менделеев ашты. Aтом бөлінбейді деп саналған сол кезде оның ішкі құрылысы туралы ештеңе белгісіз еді. Д.И. Менделеев Периодтық жүйе негізіне элементтердің атомдық массаларын (бұрынғы атомдық салмақ) және химиялық қасиеттерін алды. Сол уақытқа белгілі 63 элементті олардың атомдық массалары өсу ретіне (3.1- кесте) қарай орналастырып, химиялық қасиеттері периодты түрде қайталанатын химиялық элементтердің кәдімгі (табиғи) қатарын құрастырады. Мысалы, таза литий (Li) металының қасиеттері натрий (Na) және калий (К) элементтерінде, ал нағыз фтор (F) бейметалының қасиеттері хлор (С1), бром (Вr), йод (I) т.б. элементтерінде қайталанады.
Д.И. Менделеев кейбір элементтерге (мысалы, алюминий[Al] мен кремнийге[Si]) химиялық ұқсастығы бар заттарды таба алмады, бұндайлар ол кезде әлі белгісіз еді. Олар үшін кәдімгі қатардан орын қалдырып (3.2-кестені қараңыз), периодты қайталану негізінде химиялық қасиеттерін болжады.
Кейіннен сәйкес элементтер (мысалы, алюминий (А1) ұқсастығы — галлий (Ga), кремний (Si) ұқсастығы -германий (Ge)) ашылғанда, Д.И. Менделеевтің болжамы толығымен дәлелденді (3.3-кестені қараңыз).
Д.И. Менделеев тұжырымдауындағы Периодтық заң:
Қарапайым денелердің қасиеттері, сондай-ақ элементтер қосылыстарының түрлері мен қасиеттері элементтердің атомдық салмақтарының шамасына периодты тәуелділікте болады.
Периодтық заңның жаңа анықтамасы (элементтер атомдарының құрылысына негізделген) осы параграфтың соңында келтіріледі.
Периодтық жүйе
Периодтық заң негізінде Д.И. Менделеев химиялық элементтердің Периодтыңжүйесін жасады. Ол 7 периодтан және 8 топтан тұрады.
Периодтар — кестенің көлденең қатарлары, олар кіші және үлкен болып бөлінеді. Кіші периодтарда 2 элемент (1-период) немесе 8 элемент (2, 3-периодтар), үлкен периодтарда 18 элемент (4, 5-периодтар) немесе 32 эле-мент (6-период) бар, 7-период әлі аяқталған жоқ. Әр период нағыз металдан басталып, нағыз бейметалмен және асыл газбен аяқталады.
Тік қатарлар элементтердің топтары деп аталады. Әр топ екі топшаға бөлінеді (негізі және қосымша). Топшалар-химиялық ұқсас болып табылатын элементтер жиынтығы; көбінесе топшадағы элементтер өздерінің топтары нөмірлеріне сәйкес жоғары тотығу дәрежесін көрсетеді.
Мысалы, бериллий мен мырыш топшалары элементтеріне (II топтың негізгі және қосымша топшалары) (+11) жоғары тотығу дәрежесі, ал азот пен ванадий топшалары элементтеріне (V топ) (+V) жоғары тотығу дәрежесі сәйкес келеді.
Негізгі топшаларда элементтердің, химиялық қасиеттері бейметалдың қасиеттерден металдың қасиеттерге кең аралықта өзгереді (мысалы, V топтың негізгі топша-сындағы азот — бейметалл, ал висмут — металл). Қосымша топшалардағы элементтер қасиеттері соншалықты күрт өзгермейді (мысалы, IV топтың қосымша топшасы элементтері [титан, цирконий, гафний] қасиеттері бойынша өте ұқсас, әсіресе кейінгі екі элемент).
Периодтық жүйеде нағыз металдар I топта (Li-Fr), II (Mg-Ra) және III топта (Іп ,ТІ) орналасқан. Бейметалдар VII (F-At), VI (О-Те), V (N-As), IV (C-Si) және III (B) топтарда орналасқан.
Негізгі топшалардағы кейбір элементтер (бериллий Be, алюминий А1, германий Ge, сүрме Sb, полоний Ро және т.б.), сонымен қатар қосымша топтағы кептеген элементтер әрі металдық, әрі бейметалдық қасиеттер керсетеді (екідайлық құбылысы).
Кейбір негізгі топшаларға топтық атаулар берілді: I (Li-Fr) — сілтілік металдар, II (Ca-Ra) — сілтілікжер металдар, VI (О-Ро) — халькогендер, VII (F-At) — галогендер, VIII (He-Rn) — асыл газдар.
Периодтық жүйенің Д.И. Менделеев ұсынған түрі қысқа периодты немесе классикалық (3.2-кестені қараңыз) деп аталады. Қазіргі кезде ұзын периодты деп аталатын түрі кеңінен қолданылуда: ондағы барлық кіші және үлкен периодтар сілтілік металдан басталып, асыл газбен аяқталатын ұзын қатарларға созылып орналасады (3.4-кестені қараңыз).
Элементтердің әрбір тік тізбегі топ деп аталады, олар І-ден VII-ге дейінгі рим сандарымен ж;әне бас А не бас Б орыс әріптерімен нөмірленеді. Мысалы, ІА-тобы — сілтілік металдар (яғни қысқа периодты нұсқадағы I топтың негізгі топшасы), ал ІБ-тобы — мыс, күміс және алтын элементтері (яғни I топтың қосымша топшасы), осыған ұқсас VIA-тобы — халькогендер, ал ViБ-тобы — хром, молибден және вольфрам элементтері. Сонымен, негізгі топшалар -ұзын периодты нұсқадағы А-топтары, ал қосымша топшалар — В-топтары, Периодтық жүйенің екі түрінде де топ нөмірлері бірдей.
Д.И. Менделеевтің Периодтық заңы және элементтердің Периодтық жүйесі қазіргі химияның негізі болып табылады.
Aтом құрылысы
XIX ғасырдың соңы мен XX ғасырдың басында физиктер атомның күрделі бөлшек екенін және оның жай (элементар) бөлшектерден тұратынын дәлелдеді. Анықталғандар:
а) катодтың сәулелер (ағылшын физигі Дж. -Дж. Томсон, 1897 жыл), олардың бөлшектері е— электрондар деп аталды (бірыңғай теріс зарядты);
ә) элементтердің табиғи радиоактивтігі (француз ғалымдары — радиохимиктер А. Беккерель мен М. Склодовская-Кюри, физик П. Кюри, 1896 жыл) және α-бөлшектердің (гелий ядролары 42Не2+) болуы;
б) ядро деп аталатын оң зарядталған бөлшек (ағылшын физигі және радиохимигі Э. Резерфорд, 1911 жыл);
в) бір элементтің екінші элементке жасанды жолмен айналуы, мысалы азоттың оттекке (Э. Резерфорд, 1919 жыл). Бір элемент атомы ядросынан (Резерфорд тәжірибесінде — азот) α –бөлшекпен соқтығысып, басқа элемент атомының ядросы (оттек) және протон (р+, + ядросы) деп аталған бірыңғай оң зарядты жаңа бөлшек пайда болды;