Problema sistematizării elementelor chimice a atras atenția în mijlocul secolului al XIX-lea. când a devenit clar că diversitatea substanțelor înconjurătoare este rezultatul combinațiilor diferite ale unui număr relativ mic de elemente chimice.
Această frază istoricii doctrinei periodicității a fost citată de mai multe ori, totuși, nu a stabilit scopul de a dezvălui în mod adecvat conținutul său. Dar a trecut aproape o sută de ani de când linia a fost stabilită pe hârtie.
Să încercăm să aflăm care "suprastructuri" și ce "dezvoltare" ar putea avea în minte Mendeleev.
În vara anului 1905g. a finalizat lucrările la cea de-a opta ediție a Fundamentelor de Chimie, ultimul din viața sa, cea mai completă în conținut. Cele mai noi descoperiri chimice și fizice au fost reflectate și evaluate în ea. Legea periodică și sistemul de elemente au fost universal recunoscute în acea perioadă, incluse în manuale și monografii. Mendeleev mai clar decât oricine altcineva a înțeles că în teoria periodicității există încă multe probleme nerezolvate și că vor apărea noi dificultăți pe calea dezvoltării sale. Una dintre ele a fost depășită în 1900. Este asociat cu plasarea în sistemul periodic de gaze nobile. Pentru aceste elemente inactive chimic, a fost alocat un grup special zero. Mendeleev a aranjat-o în partea stângă a mesei înaintea metalelor alcaline. Unii oameni de știință i-au considerat, în general, incompatibili cu sistemul periodic.
În cazul în care problema elementelor de pământuri rare sa dovedit a fi mai complicată și mai confuză. Nu a fost posibil să se determine numărul lor finit, similitudinea lor chimică excepțională a rămas inexplicabilă. Și, prin urmare, problema plasării lor în sistem atârnată în aer.
Ca un defect esențial în legea periodică, mulți chimiști de la sfârșitul secolului al XIX-lea au considerat așa-numitele anomalii în secvența modificărilor în greutățile atomice ale unor elemente din sistemul periodic. Faptul este că în cele trei perechi de elemente: cobalt-nichel, argon-potasiu și telur-iod, greutățile atomice ale elementelor anterioare s-au dovedit a fi mai mari decât în cele ulterioare. Cu toate acestea, a fost imposibil să se schimbe aceste elemente în locurile din tabel, deoarece în acest fel sa subminat structura sa, a fost încălcat principiul de bază al legii periodice.
Părea logic să presupunem că greutățile atomice ale elementelor numite nu au fost definite corect, dar măsurătorile scrupuloase au respins o asemenea ipoteză. Mendeleev însuși a tratat calm problema "anomaliilor".
Mendeleev nu menționează "anomalia" perechii de argon-potasiu, deoarece greutatea atomică a argonului nu a fost încă stabilită definitiv. Între timp, această anomalie sa dovedit a fi cea mai "rea" pentru sistemul periodic. În cea de-a opta ediție a Fundamentelor de Chimie, Mendeleyev a considerat că masa atomică a argonului este egală cu 38 (față de 39,1 - pentru potasiu). Explicând cauzele "anomaliilor", el a văzut o altă "superstructură", care urma să fie învățată despre periodicitate.
Viitorul, totuși, nu a fost redus la "îmbunătățirea detaliilor": "anomaliile" au fost păstrate. Ei, în nici un caz, nu au subminat legea periodică. Dimpotrivă, explicația lor a condus la concluzii fundamentale referitoare nu numai la periodicitate, ci și la regularitatea mai profundă a lumii materiale. Să punem întrebarea: nu pot exista trei "anomalii" în seria naturală de elemente, dar mult mai mult? Dacă aderăm la o creștere consistentă a greutăților atomice, această serie ar arăta diferită, iar afirmația fenomenului periodicității nu ar fi atât de evidentă, și Mendeleev nu a fost cu greu posibil în 1869 să dezvolte "experiența sistemului de elemente".
Natura însă nu a fost generoasă cu "anomalii" suplimentare. Pentru a înțelege de ce este necesar să ne întoarcem la conceptul de "isobari". Isobarii sunt atomi cu sarcini nucleare diferite, dar cu aceleași mase.
Există o regulă "de fier" (regula Shchukarev-Mataukh): dacă acuzele nucleelor atomice ale celor două isobare diferă cu 1, atunci unul dintre ele este în mod necesar radioactiv. În special, a explicat de ce elementele cu numerele ordine 43 (technețiu) și 61 (promethium) nu sunt conținute în obiecte naturale: nu au izotopi stabili.
Există aproximativ 280 de nuclide stabile, în timp ce aproximativ 1/4 din elementele stabile sunt reprezentate de un singur tip de atomi. Apropo, toate aceste elemente mono-nuclide au numere ordonate impare (excepția este beriliul (Z = 4).
Elementele rămase conțin două (elemente ciudate) sau mai multe varietăți de atomi. În același timp, procentul de izotopi din elementul stabil este diferit, adesea semnificativ. Dar această circumstanță reglementează, în cele din urmă, valoarea greutății atomice. În consecință, regula Shchukarev-Matthauha, care reflectă un model obiectiv existent, a jucat un rol de sortare, lăsând nuclide viabile stabile pe Pământ, conținute în cantități strict definite. Acest lucru a contribuit la "construirea" seriei naturale de elemente în funcție de succesiunea creșterii greutăților lor atomice.
Evident, Mendeleev nu a putut să prevadă ce dezvoltare neașteptată va dobândi această poveste "anormală". Atenția lui a fost atrasă și asupra altor probleme, ale căror soluții păreau importante pentru "consolidarea legalității periodice".
Una dintre ele se referă la limita inferioară a sistemului periodic. Poate fi formulată după cum urmează: sunt elementele mai ușoare decât hidrogenul?
În 1902 Mendeleev a scris una dintre cele mai extraordinare dintre lucrările sale "O încercare de a cunoaște chimic lumea din aur". Există linii în ea: "Nu mi sa părut niciodată că hidrogenul ar trebui să înceapă o serie de elemente, deși nu era mai ușor și încă nu există alte gaze elementare sau complexe între cele cunoscute". De altfel, nu a existat nici un motiv serios să se creadă că hidrogenul ar trebui să conducă sistemul periodic: nu ar fi posibil să se permită existența "predecesorilor" cu greutăți atomice mai mici de 1?
Cu ultimele declarații în legătură și vizionare despre uraniu (1906): „Între toate cunoscute elemente de uraniu, dat fiind faptul că are cea mai mare greutate atomică cu el au fost legate de două dintre cele mai importante - într-o varietate de relații - deschiderea fizicii si chimiei timpului nostru, și anume. elemente argon deschidere și substanțe radioactive. top, a concentrației în masă cunoscută de substanță cu greutate masă atomică indivizibilă existentă pe uraniu. "
De ce uraniul dă naturii privilegiul de a închide o serie naturală de elemente chimice? De ce elemente cu sarcini mari de nuclee ale atomilor lor au speranța de viață insuficientă de a supraviețui pe planeta noastră în forma ei originală? Răspunsul poate fi găsit prin înțelegerea legilor proprietăților nucleelor atomice.
Mendeleev se aștepta la „suprastructură“ este, de asemenea, pentru prima dată:.“Este exclus ca, în primul rând, care este cunoscut acum doar hidrogen, elementele sale vor fi deschise, dar nu există doar un sistem de regiune, dar, de asemenea, elemente tipice, și, prin urmare, ne putem aștepta la originalitate. și caracteristici. " Nu existau elemente noi între hidrogen și heliu. Cu toate acestea, au fost deschise alte „componente materiale ale naturii,“ existența pe care el a prevăzut, în funcție de capacitățile predictive ale sistemului, mai devreme sau mai târziu: galiu, scandiu, germaniu, poloniu, radiu, actiniului - în timpul vieții sale; technețiu, hafniu, reniu, franceză, protactinium - după moartea sa.
Până la sfârșitul anilor 1930. în tabelul dintre hidrogen și uraniu nu mai existau celule goale. fusion artificial mutat semnificativ limita superioară a sistemului: presa a fost deja raportată pentru sinteza elementelor cu Z = 112. În același timp, speranța de viață a elementelor transuraniene grele (în orice caz, începând cu Z> 103) este atât de neglijabilă încât studiul experimental al naturii lor chimice sau este plină de dificultăți enorme sau chiar imposibil de realizat. Este posibilă numai evaluarea proprietăților lor teoretic. Simbolurile lor plasate în celulele corespunzătoare ale sistemului sunt, strict vorbind, doar dovezi ale posibilităților și realizărilor fizicii nucleare; pentru chimie ele sunt fantome.
Până la justificarea fizică din 1913-1914. Legea periodică reprezentau în mod obiectiv doar o generalizare empirică a faptelor. Acest lucru a fost realizat de Mendeleyev însuși, în mod repetat, argumentând despre găsirea cauzelor profunde ale periodicității. În ediția a 8-a „Principles of Chemistry“, a spus el, „Explicați să-și exprime legea periodică - înseamnă să-și exprime și să explice motivul pentru legea de mai multe proporții, elemente diferite de schimbare a lor atomice și, în același timp, pentru a înțelege ce masa și gravitatea.“ Explicația naturii gravității și a gravității universale părea că Mendeleev este decisiv pentru înțelegerea sensului fizic al periodicității. În acest caz, el nu a reacționat la apariția modelelor electronice ale structurii atomului și, într-adevăr, atitudinea sa față de electron a fost mai mult decât sceptică. Între timp, în 1904. J. Thomson, pe baza modelului său atomic propus, a încercat să explice schimbarea periodică a proprietăților elementelor chimice. Pentru toate inconsistența cu toate acestea, ea conținea rațional postula o distribuție spațială regulată a electronilor în atomi, care în curând, în interpretarea Bohr, a fost folosit pentru a crea teoria periodică a sistemului. Probabil, Mendeleev nu era familiarizat cu ideile lui Thomson.
Un capitol privind legea periodică în a 8-a ediție a „Fundamentals of Chemistry“, a încheiat cu cuvintele :. „Legea periodică îmbrățișat nu numai relațiile reciproce ale elementelor și vy¬razil asemănările lor, dar, de asemenea, oferă o anumită doctrină finalitate a formelor compușilor formate de elementele, permițându-vă să vedeți în mod corespunzător orice schimbare a proprietăților chimice și fizice ale corpurilor simple și complexe. Aceste relații fac posibilă pentru a prezice proprietățile experienței nu a fost încă studiat corpurile simple și complexe, și, prin urmare, să pregătească terenul pentru construirea energiei nucleare și a mecanicii parțiale. " Aici, Mendeleev a adus un omagiu vechii sale idei despre nevoia de a dezvolta o "mecanică internă a atomilor și a particulelor", bazată pe concepte newtoniene. Aceste mecanici (cuantice) au fost create într-adevăr la sfârșitul anilor 1920. dar a venit din realități fizice fundamentale diferite. Ea a permis o interpretare teoretică profundă a fenomenului periodicității, deși, desigur, nu este legată de ceea ce însemna Mendeleyev. O caracteristică importantă a proiectului fundamentelor Mendeleev predării periodicitate este că, dacă el a formulat propuneri sau anumite idei exprimate, apoi, de regulă, nu-i expune mai mult sau mai puțin de revizuire ser¬eznomu. Dezvoltarea ideilor sale despre periodicitate a fost remarcabilă pentru integritatea sa uimitoare. Cu toate acestea, nu se poate spune că o astfel de integritate inerentă chiar și lucrarea cea mai cuprinzătoare privind istoria evoluția marilor descoperiri ale Mendeleev. Totuși, ele sunt în mare parte fragmentare, concentrându-se pe momentele "de bază" ale acestei povestiri; Totalul procesului creativ al logicii periodice rămâne deschisă nu este până la sfârșitul anului, și nu va fi, fără îndoială, posibilitatea de a dezvălui o mulțime de circumstanțe interesante și neașteptate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: