Периоди́ческая систе́ма хими́ческих элеме́нтов (также известна как табли́ца Менделе́ева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда их атомного ядра. Периодическая таблица была составлена в 1869 году двумя химиками, независимо друг от друга: сначала русским учёным Дмитрием Менделеевым, а через несколько месяцев немецким Лотаром Мейером и приведена к традиционному графическому виду в 1871 году. Всего предложено несколько сотенВ книге (В. М. Потапов, Г. Н. Хомченко. «Химия». — М., 1982, стр. 26) утверждается, что их более 400. вариантов изображения периодической системы (аналитические кривые, таблицы, геометрические фигуры и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.
Будучи одним из символов химии, периодическая таблица широко используется также в физике и других науках. Она представляет собой наглядное выражение периодического закона, согласно которому при расположении элементов в порядке возрастания их атомных номеров наблюдается закономерное повторение их свойств. Таблица разделена на четыре приблизительно прямоугольные области, называемые блоками. Элементы, расположенные в одной группе, как правило, обладают сходными химическими свойствами.
Периодическую таблицу характеризуют вертикальные, горизонтальные и диагональные закономерности изменения свойств. Металлический характер элементов усиливается при движении вниз по группе и справа налево в пределах периода. Неметаллический характер усиливается при движении от нижнего левого угла периодической таблицы к верхнему правому.
К концу XIX века периодический закон был признан фундаментальным научным открытием. В начале XX века его закономерности получили объяснение после открытия атомных номеров и развития квантовой механики. Эти открытия позволили понять внутреннее строение атома и физическую основу периодичности свойств химических элементов. Современный вид периодической таблицы в основном сформировался к 1945 году.
Периодическая таблица продолжает развиваться по мере развития науки. В природе существуют элементы с атомными номерами вплоть до 94 включительно; элементы с большими атомными номерами являются синтезированными элементами, которые могут быть получены только искусственным путём. К 2010 году были известны первые 118 элементов, что позволило заполнить первые семь периодов таблицы. Однако для наиболее тяжёлых элементов всё ещё необходимо экспериментально изучать их химические свойства, чтобы подтвердить соответствие этих свойств их положению в периодической таблице.
История открытия
К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. В 1829 году Иоганн Дёберейнер опубликовал найденный им «закон триад»: атомная масса многих элементов приблизительно равна среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий; хлор, бром и иод и др.). Первую попытку расположить элементы в порядке возрастания атомных весов предпринял Александр Эмиль Шанкуртуа (1862), который создал «Теллуров винт», разместив элементы на винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Эти модели не привлекли внимания научной общественности.
В 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, модель которого («закон октав») внешне немного напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти в таблице мистическую музыкальную гармонию. В этом же десятилетии было предпринято ещё несколько попыток систематизации химических элементов, и ближе всего к окончательному варианту подошёл Юлиус Лотар Мейер (1864). Однако главное отличие его модели заключалось в том, что за основу периодичности была взята валентность, которая не является единственной и постоянной для отдельно взятого элемента, и поэтому такая таблица не могла претендовать на полноценное описание физики элементов и не отражала периодического закона.
По легенде, мысль о системе химических элементов пришла к Менделееву во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учёный ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».
Написав на карточках основные свойства каждого элемента (их в то время было известно 63, из которых один — дидим Di — оказался в дальнейшем смесью двух вновь открытых элементов празеодима и неодима), Менделеев начинает многократно переставлять эти карточки, составлять из них ряды сходных по свойствам элементов, сопоставлять ряды один с другим.
В результате раскладывания этого «химического пасьянса», года был завершён самый первый целостный вариант Периодической системы химических элементов, который получил название «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», в котором элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам (рядам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы) и по шести вертикальным столбцам (прообразам будущих периодов). Эта дата знаменует собой открытие Менделеевым Периодического закона, но правильнее считать эту дату началом открытия.
Согласно окончательной хронологии первых публикаций Таблицы Менделеева, впервые Таблица была опубликована года в 1-м издании учебника Менделеева «Основы Химии» (ч. 1, вып. 2). И уже после этого, осознав во время двухнедельной поездки по провинции великое значение своего открытия, Менделеев по возвращении в Петербург заказал в середине марта в типографии «Общественная польза» отдельные листки с этой таблицей, которые были напечатаны года специально для рассылки «многим химикам». Позднее, в начале мая 1869 года, «Опыт системы элементов» был напечатан с химическим обоснованием в программной статье Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов» (журнал Русского химического общества).
В Европе Таблица Менделеева стала известна в апреле 1869 года: первая публикация Таблицы Менделеева в международной печати, согласно точной хронологии, вышла в свет года в лейпцигском «Журнале практической химии» и стала достоянием мировой науки.
И только спустя более чем полгода, в декабре 1869 года, выходит работа немецкого химика Мейера, который изменил своё решение в пользу мысли Д. И. Менделеева и в зарубежной литературе считается либо «одним из первооткрывателей», либо «независимо от Менделеева опубликовавшим этот периодический закон». Однако этот вывод тенденциозен: Л. Мейер в своих исследованиях не пошёл дальше расстановки части (28 из 63) открытых на тот момент элементов в сплошной ряд и периодического закона не формулировал вообще, в то время как Д. И. Менделеев в своей таблице оставил несколько свободных мест и предсказал ряд фундаментальных свойств ещё не открытых элементов и само их существование, а также свойства их соединений (экабор, экаалюминий, экасилиций, экамарганец — соответственно, скандий, галлий, германий, технеций). Некоторые элементы, а именно, бериллий, индий, уран, торий, церий, титан, иттрий, имели на момент работы Менделеева над Периодическим законом неправильно определённый атомный вес, и поэтому Менделеев исправил их атомные веса на основании открытого им закона. Этого не мыслили и не сделали ни Деберейнер, ни Мейер, ни Ньюлендс, ни де Шанкуртуа.
В 1871 году Менделеев в «Основах химии» (ч. 2, вып. 2) публикует второй вариант Периодической системы («Естественную систему элементов»), имеющий более привычный нам вид: строки элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивающиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда; элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.
Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, их свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото — на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличие работы Менделеева от работ его предшественников было в том, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а несколько — атомная масса и сходство физических и химических свойств самих элементов и их химических соединений. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеев предпринял очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов (например, бериллия, индия, урана, тория, церия, титана, иттрия), несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться ещё не открытые на тот момент элементы. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.
Научная достоверность Периодического закона получила подтверждение очень скоро: в 1875—1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), существование которых, опираясь на периодическую систему, предсказал Менделеев и с поразительной точностью описал целый ряд их физических и химических свойств.
В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента и определяет его химические свойства. Заряд ядра, который соответствует номеру элемента в периодической системе, назван числом Менделеева.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году с синтезом 118 элемента седьмой период периодической системы был завершён. Проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии.
Структура Наиболее распространёнными являются три формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная) и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток. Водород иногда помещают в 7-ю («короткая» форма) или 17-ю («длинная» форма) группу таблицы.
Ниже приведён длинный вариант (длиннопериодная форма), утверждённый Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в качестве основного.
На 2026 год известны все элементы первых семи периодов таблицы; самым тяжёлым из известных элементов является оганесон (18 группа, 7 период) с атомным номером 118. Предсказано существование гипотетических сверхтяжёлых элементов с номерами от 119 и далее, которым присвоены вре́менные систематические названия: унуненний, унбинилий, унбиуний, унбибий, унбитрий, унбиквадий, унбипентий, унбигексий и т. д. Предпринимаются попытки синтезировать некоторые из этих элементов, однако ни один элемент восьмого периода пока достоверно не наблюдался.