Ang problema ng "zero" sa mga gawa ni Mendeleev

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

… Kung mas kailangan kong mag-isip tungkol sa likas na katangian ng mga elemento ng kemikal, lalo akong lumihis kapwa mula sa klasikal na konsepto ng pangunahing bagay, at mula sa pag-asa na makamit ang nais na pag-unawa sa likas na katangian ng mga elemento sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga electrical at light phenomena, at sa bawat oras na mas madalian at mas malinaw na napagtanto ko na mas maaga ito o una ay kinakailangan upang makakuha ng isang mas tunay na ideya ng "masa" at ng "eter" kaysa ngayon.

D. I. Mendeleev

Noong Enero 1904, ang Petersburg Leaflet No. 5, sa okasyon ng ika-70 kaarawan ni Dmitry Ivanovich Mendeleev, ay naglathala ng isang pakikipanayam sa kanya. Nang tanungin kung anong uri ng siyentipikong pananaliksik ang kasalukuyang ginagawa niya, sumagot ang siyentipiko: "Ang mga ito ay eksklusibong naglalayong kumpirmahin ang teorya na inilagay ko noong nakaraang taon, o, sa halip, mga pagtatangka, ng isang kemikal na pag-unawa sa eter ng mundo."

Ano ang teoryang ito na kakaunti lamang ang nalalaman natin?

Tinapos ni DI Mendeleev ang kanyang artikulong "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" noong Oktubre 1902, at inilathala ito noong Enero 1903 sa No. 1-4 ng "Bulletin and Library of Self-Education". Noong Mayo 1904, sa isang liham sa sikat na astronomer na si Simon Newcomb, inihayag niya na sa malapit na hinaharap ay magsusulat siya ng isang artikulo "sa mga modernong ideya tungkol sa pagiging kumplikado ng mga elemento ng kemikal at tungkol sa mga electron …"

Larawan ng D. I. Mendeleev ni I. N. Kramskoy. Ang taon ay 1878. Ang ideya ng "kemikal" na eter, na, ayon kay DI Mendeleev, ay malapit na nauugnay sa pana-panahong talahanayan ng mga elemento, pinalaki ng siyentipiko mula noong 1870s.

Tungkol sa pagiging kumplikado ng mga elemento ng kemikal at tungkol sa mga electron - ito ay naiintindihan ng modernong mambabasa, ngunit ang mundo eter? Ngayon kahit na ang mga mag-aaral ay alam na ang ideyang ito ay inabandona ng agham. Samakatuwid, marahil, ang isa sa mga huling gawa ni Mendeleev ay napakabihirang nagkomento, halos wala kahit saan nabanggit, at sa pangkalahatan ay mahirap hanapin ito. Sa maraming pang-agham at pang-edukasyon na mga aklatan sa multivolume na "Works" ng DI Mendeleev, ang volume 2 ay nawawala, na naglalaman ng kabanata na "Pagtatangka sa isang kemikal na pag-unawa sa mundo eter". Minsan nakakakuha pa nga ng impresyon ang isang tao na kahit papaano ay mahiyain nilang sinusubukang tanggalin ang "mausisa" na gawaing ito mula sa pamana ng siyentipiko. Tila marami ang nag-iisip na ang dakilang Mendeleev, sa kanyang katandaan, ay maaaring lumampas sa antas ng kanyang kakayahan.

Ngunit huwag tayong tumalon sa mga konklusyon. Pinangalagaan ni DI Mendeleev ang "nakakahiya" na teorya na ito para sa halos lahat ng kanyang malikhaing buhay. Dalawang taon pagkatapos ng pagtuklas ng periodic system (Mendeleev ay hindi pa 40 taong gulang) sa isang imprint mula sa "Fundamentals of Chemistry" sa pamamagitan ng kanyang kamay, malapit sa simbolo ng hydrogen, isang inskripsyon ang ginawa, na maaaring ma-decipher tulad ng sumusunod: " Si Ether ang pinakamagaan sa lahat, milyon-milyong beses." Tila, ang "ether" ay tila si Mendeleev ang pinakamagaan na elemento ng kemikal.

Mula noong 70s, ang tanong ay patuloy na nananatili sa akin: ano ang eter sa kemikal na kahulugan? Ito ay malapit na konektado sa pana-panahong sistema ng mga elemento, at nasasabik ito sa akin, ngunit ngayon lang ako nangahas na pag-usapan ito.

Kaya, ang kemikal na elemento ng eter - ang elemento ng eter - ang atomicity ng eter - ang discreteness ng eter. Hindi ito ang eter na itinapon ng modernong pisika bilang isang hindi kinakailangang saklay. Buksan natin ang diksyunaryo:

"Ether (Greek Aither - isang hypothetical na materyal na medium filling space) … Sa classical physics, ang ether ay naunawaan bilang homogenous, mechanical, elastic medium filling absolute Newtonian space" (Philosophical Dictionary / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Sa klasikal na kahulugan ng eter, ang diin ay sa homogeneity o continuity. Ang eter, tungkol sa kung saan sinasalita ni Mendeleev, ay binubuo ng mga elemento, ito ay atomic, ito ay inhomogeneous, ito ay hindi tuloy-tuloy at discrete. Mayroon itong istraktura.

Ang interes ni Dmitry Ivanovich sa problema sa eter noong 1870s ay malapit na nauugnay sa pana-panahong sistema ("ito ang nagpasigla sa akin sa akin") at ang kasunod na gawain sa pag-aaral ng mga gas. "Sa una ay naniniwala din ako na ang eter ay ang kabuuan ng mga pinaka-rarefied na gas sa estado na naglilimita. Ang mga eksperimento ay isinagawa ko sa mababang presyon - upang makakuha ng mga pahiwatig ng isang sagot."

Ngunit ang mga gawang ito ay hindi nasiyahan sa kanya: "… ang ideya ng mundo eter bilang ang tunay na pambihira ng mga singaw at gas ay hindi makatiis kahit na ang mga unang pag-iisip - dahil sa ang katunayan na ang eter ay hindi maaaring isipin maliban sa bilang isang sangkap, tumatagos sa lahat at saanman; Ito ay hindi pangkaraniwan para sa mga singaw at gas ".

Ang detalyadong pag-unlad ng "konseptong kemikal ng mundo eter" ay nagsimula sa pagtuklas ng mga inert gas. Hinulaan ni DI Mendeleev ang maraming mga bagong elemento, ngunit ang mga inert na gas ay hindi inaasahan kahit para sa kanya. Hindi niya agad tinanggap ang pagtuklas na ito, hindi nang walang panloob na pakikibaka, at hindi sumang-ayon sa karamihan ng mga chemist tungkol sa lokasyon ng mga inert na gas sa periodic system. Saan sila dapat matatagpuan? Ang mga modernong chemist, nang walang pag-aalinlangan, ay sasabihin: siyempre, sa pangkat na VIII. At tiyak na iginiit ni Mendeleev ang pagkakaroon ng zero group. Ang mga inert gas ay ibang-iba sa ibang mga elemento na mayroon silang lugar sa gilid ng system. Tila, anong pagkakaiba, sa kanan (VIII group) o kaliwa (zero group) gilid sila. Tila sa amin ay ganap na walang prinsipyo, lalo na para sa mga oras na hindi nila alam ang elektronikong istraktura ng mga atomo, kahit na ngayon ay niloloko lamang natin ang ating sarili na alam natin. Iba ang iniisip ni Mendeleev. Ang paglalagay ng mga inert gas sa kanan ay nangangahulugan ng pagkuha ng isang buong serye ng mga voids sa pagitan ng hydrogen at helium. Isang hamon ang maghanap ng mga bagong elemento sa pagitan ng hydrogen at helium! Marahil mayroong isang halogen na mas magaan kaysa sa fluorine (inamin ni Mendeleev ang posibilidad ng pagkakaroon ng naturang halogen, sa pag-aakalang ang helium ay talagang nasa pangkat VIII) o iba pang mga elemento ng liwanag sa pagitan ng hydrogen at helium? Wala sila doon, kaya ang lugar ng mga inert gas ay nasa kaliwa, sa zero group! Bukod dito, ang kanilang valency ay mas malamang na maging zero kaysa sa VIII. At ang quantitative ratio ng atomic weights ay malinaw na nagpapahiwatig ng posisyon ng mga inert gas sa kaliwa, sa simula ng bawat hilera.

"Ang posisyon na ito ng argon analogs sa zero group ay isang mahigpit na lohikal na kinahinatnan ng pag-unawa sa periodic law," iginiit ni DI Mendeleev.

Sa mungkahi ni William Ramsay, kasama ni Mendeleev ang zero group sa periodic table, na nag-iiwan ng puwang para sa mga elementong mas magaan kaysa sa hydrogen.

Nagiging malinaw kung bakit iginiit ni Dmitry Ivanovich ang pagkakaroon ng zero group, ang kanyang mga pagbanggit ng hypothetical halogen na mas magaan kaysa sa fluorine ay naiintindihan; samakatuwid, ang kanyang paghahanap para sa isang elementong mas magaan kaysa sa hydrogen ay nauunawaan pa nga, ang pagkakaroon nito ay matagal na niyang pinag-isipan: "Hindi kailanman sumagi sa isip ko na ang isang bilang ng mga elemento ay dapat magsimula sa hydrogen." "Upang tanggalin ang hydrogen sa paunang posisyon na iyon, na matagal na nitong inookupahan, at gawin itong maghintay para sa mga elemento na mas mababa pa kaysa sa hydrogen, ang bigat ng isang atom, na palagi kong pinaniniwalaan" - ito ang pinakaloob na mga kaisipan ng siyentipiko., na itinago niya hanggang sa ang pana-panahong batas ay sa wakas ay hindi maaaprubahan. "Naisip ko na mas maaga kaysa sa hydrogen ay maaaring asahan ng isang tao ang mga elemento na may atomic na timbang na mas mababa sa 1, ngunit hindi ako nangahas na ipahayag ang aking sarili sa ganitong kahulugan dahil sa panghuhula ng palagay at lalo na dahil noon ay maingat akong hindi masira ang impresyon ng iminungkahing bagong sistema, kung ang hitsura nito ay sasamahan ng mga pagpapalagay tulad ng tungkol sa pinakamagagaan na elemento kaysa sa hydrogen.

Eksakto sa sistemang may zero na grupo na kanyang ipinagtanggol, na unang iminungkahi ng Belgian scientist na si Leo Herrera noong 1900 sa isang pulong ng Belgian Royal Academy of Sciences (Academie royale de Belgique), ang hydrogen ay maaaring hindi ang una, dahil hindi maiiwasang lumilitaw sa harap nito ang libreng espasyo para sa isang ultralight na elemento - marahil ito ang "elemento ng eter"?

"Ngayon, nang magsimulang hindi mapailalim sa kaunting pagdududa na bago ang pangkat I, kung saan dapat ilagay ang hydrogen, mayroong isang zero na grupo, na ang mga kinatawan ay may atomic na timbang na mas mababa kaysa sa mga elemento ng pangkat I, tila imposible sa akin. upang tanggihan ang pagkakaroon ng mga elemento na mas magaan kaysa sa hydrogen, "isinulat ni Dmitry Ivanovich.

Sa batas na natuklasan niya, sinubukan ni Mendeleev na maunawaan mula sa pisikal na pananaw ang kalikasan ng masa bilang pangunahing katangian ng bagay. Ang paghahanap ng mga pisikal na pundasyon ng grabitasyon (tungkol sa kung gaano karaming pagsisikap at oras ang inilaan niya sa problemang ito, kaunti din ang alam natin), malapit na nauugnay sa konsepto ng mundo eter bilang isang "transmitting" medium, hinahanap niya ang pinakamagaan na elemento. Gayunpaman, ang mga resulta ng mga eksperimento noong 1870s, na bumagsak sa pagpapatunay na "ang eter ay ang kabuuan ng pinakapambihirang mga gas", ay hindi nasiyahan kay Mendeleev. Sa loob ng ilang oras ay huminto siya sa pananaliksik sa direksyon na ito, hindi sumulat kahit saan, ngunit, tila, hindi nakalimutan ang tungkol sa kanila.

Sa pagtatapos ng kanyang buhay, sa paghahanap ng mga sagot sa mga tanong tungkol sa malalim na mga katangian ng bagay, muli siyang bumaling sa "world ether", sa tulong kung saan sinusubukan niyang tumagos sa likas na katangian ng pangunahing konsepto ng natural na agham sa ang ika-19 na siglo (at maging ang ika-20, at maging ang ika-21 na siglo) - mga masa, pati na rin upang magbigay ng mga paliwanag para sa mga bagong tuklas at, higit sa lahat, radioactivity. Ang pangunahing ideya ng Mendeleev ay ang mga sumusunod: "Ang isang tunay na pag-unawa sa eter ay hindi makakamit sa pamamagitan ng pagwawalang-bahala sa kimika nito at hindi isinasaalang-alang ito bilang isang elementong elementarya; Ang mga elementong pang-elementarya ay hindi na maiisip ngayon nang walang subordination ng kanilang pana-panahong pagiging lehitimo." Sa paglalarawan sa mundong eter, isinasaalang-alang ito ni Mendeleev, "una, ang pinakamagaan sa lahat ng mga elemento, kapwa sa density at atomic weight, pangalawa, ang pinakamabilis na gumagalaw na gas, at pangatlo, ang pinakamaliit na kakayahang mabuo kasama ng anumang iba pang mga atomo o mga particle ng tiyak na anumang malakas. mga compound at, pang-apat, isang elemento na laganap at laganap sa lahat ng dako."

Ang bigat ng isang atom ng hypothetical na elementong X na ito, ayon sa mga kalkulasyon ni Mendeleev, ay maaaring mula sa 5.3 × 10^-11 hanggang 9.6 × 10^-7 (kung ang atomic weight ng H ay 1). Upang matantya ang masa ng isang hypothetical na elemento, kumukuha siya ng kaalaman mula sa larangan ng mekanika at astronomiya. Natanggap ng Element X ang lugar nito sa periodic table sa zero period ng zero group, bilang ang pinakamagaan na analogue ng inert gases. (Tinawag ni Mendeleev ang elementong ito na "Newtonium".) Bilang karagdagan, inamin ni Dmitry Ivanovich ang pagkakaroon ng isa pang elemento na mas magaan kaysa sa hydrogen - ang elementong Y, coronium (marahil ang mga linya ng coronium ay naitala sa spectrum ng solar corona sa panahon ng eclipse ng Araw noong 1869; ang pagtuklas ng helium sa Earth ay nagbigay ng batayan na isaalang-alang ang pagkakaroon ng elementong ito bilang totoo). Kasabay nito, paulit-ulit na binibigyang diin ni Mendeleev ang hypothetical na katangian ng mga elemento X at Y at hindi isinama ang mga ito sa mga talahanayan ng mga elemento ng ika-7 at ika-8 na edisyon ng Fundamentals of Chemistry.

Ang pagiging tumpak at pananagutan ng siyentipiko sa mga gawa ni Mendeleev ay hindi nangangailangan ng mga komento. Ngunit, tulad ng nakikita natin, kung kinakailangan ito ng lohika ng paghahanap, matapang niyang iniharap ang pinaka-hindi pangkaraniwang mga hypotheses. Ang lahat ng mga hula na ginawa niya batay sa pana-panahong batas (ang pagkakaroon ng 12 elemento na hindi alam sa oras na iyon, pati na rin ang pagwawasto ng atomic na masa ng mga elemento), ay napakatalino na nakumpirma.

Nang inilapat ko ang pana-panahong batas sa mga analogue ng boron, aluminyo at silikon, mas bata ako ng 33 taong gulang, lubos akong nagtitiwala na sa malao't madali ang inaasahan ay tiyak na mabibigyang katwiran, dahil ang lahat ay malinaw na nakikita sa akin. Ang dahilan ay dumating nang mas maaga kaysa sa inaasahan ko. Noon hindi ko ito isinapanganib, ngayon ay itinaya ko ito. Kailangan ng determinasyon. Dumating ito nang makakita ako ng mga radioactive phenomena … at nang mapagtanto ko na hindi na posible para sa akin na ipagpaliban at na marahil ang aking di-sakdal na mga pag-iisip ay humantong sa isang tao sa isang landas na mas tama kaysa sa posible, na tila sa aking humihinang paningin.

Kaya, ito ba ang unang malaking pagkakamali, marahil ay isang malalim na maling akala ng isang mahusay na siyentipiko, tulad ng pinaniniwalaan ngayon ng marami, o isang panghihinayang hindi pagkakaunawaan ng henyo ng kanyang mga walang kakayahan na mga mag-aaral?

Sa simula ng ika-20 siglo, hindi lamang si Mendeleev, kundi pati na rin ang maraming physicist at chemist ay naniniwala sa pagkakaroon ng "eter". Gayunpaman, pagkatapos ng paglikha ng espesyal at pangkalahatang teorya ng relativity ni Albert Einstein, ang paniniwalang ito ay nagsimulang maglaho. Karaniwang tinatanggap na noong 1930s ang problema ng "ether" ay hindi na umiral, at ang tanong ng mga elementong mas magaan kaysa sa hydrogen ay naglaho nang mag-isa. Ngunit, muli, ang problema ng klasikal na eter, ang homogenous na eter ay nawala, ngunit ang istrukturang eter (ether ni Mendeleev) ay medyo buhay, tanging ito ay tinatawag na structural vacuum o ang pisikal na vacuum ng Dirac. Kaya ang tanong ay nasa terminolohiya lamang.

Bumalik tayo sa mga elementong mas magaan kaysa sa hydrogen. Alam ng sinumang chemist ang mga homologous na serye at kung paano kumilos ang kanilang mga unang miyembro, lalo na ang una. Ang una ay palaging espesyal. Palagi siyang namumukod-tangi mula sa pangkalahatang hanay. Ang hydrogen ay inilalagay sa parehong mga grupo I at VII (ito ay medyo katulad ng parehong alkali metal at halogens sa parehong oras). Kaya, ang hydrogen ay hindi katulad ng una … Sa paghahanap ng mga tunay na elemento ng zero period, nakita natin ang ating sarili sa isang ganap na naiibang mundo, at tila ito ang mundo ng mga elementarya na particle.

Ang pag-unawa sa kimika bilang isang agham ng mga pagbabago sa husay, ayon sa maraming mga mananaliksik, ay nagpapakita ng sarili nang mas malinaw sa periodic table, at sa pinakadulo simula ng sistema ito ay sadyang nakasisilaw na maliwanag. "Ang pinakakaraniwang mga simpleng katawan sa kalikasan ay may mababang atomic na timbang, at lahat ng mga elemento na may mababang atomic na timbang ay nailalarawan sa pamamagitan ng talas ng mga katangian. Samakatuwid, ang mga ito ay mga tipikal na elemento ", at habang papalapit ang isa sa" zero point ", hindi kapani-paniwala" matalim "mga paglukso ng husay ay dapat mangyari, na sumusunod mula sa likas na katangian nito, dahil" … narito hindi lamang ang gilid ng sistema, ngunit mga tipikal na elemento din, at samakatuwid ay maaari nating asahan ang pagka-orihinal at mga kakaiba."

Madalas nating pinag-uusapan ang pangunahing katangian ng pana-panahong batas, ngunit tila hindi natin talaga naiintindihan ito. Ulitin natin si Mendeleev: "Ang kakanyahan ng mga konsepto na nagiging sanhi ng pana-panahong batas ay nakasalalay sa pangkalahatang prinsipyo ng physicochemical ng pagsusulatan, pagbabagong-anyo at pagkakapantay-pantay ng mga puwersa ng kalikasan."

Ang entry na ginawa ng kamay ni DI Mendeleev sa pahina na may periodic system ng 1871 sa kanyang aklat-aralin na "Fundamentals of Chemistry" noong 1871, na naka-imbak sa archive ng scientist: "Si Ether ang pinakamagaan sa lahat, isang milyong beses."

Sa konklusyon, nais kong sipiin ang mga salita ni Dmitry Ivanovich:

"Tinitingnan ko ang aking malayo sa pagiging kumpleto na pagtatangka na maunawaan ang kalikasan ng mundo eter mula sa isang talagang kemikal na pananaw, hindi hihigit sa isang pagpapahayag ng kabuuan ng mga impression na naipon sa akin, tumakas lamang sa kadahilanang hindi ko gusto. ang mga kaisipang inspirasyon ng katotohanan ay mawala. Malamang na ang mga katulad na pag-iisip ay nangyari sa marami, ngunit hanggang sa nasabi ang mga ito, madali at madalas silang nawawala at hindi umuunlad, ay hindi nangangailangan ng unti-unting akumulasyon ng katiyakan, na nag-iisa ay nananatili. Kung naglalaman ang mga ito ng kahit isang bahagi ng natural na katotohanan na hinahanap nating lahat, ang aking pagtatangka ay hindi walang kabuluhan, ito ay gagawin, pupunan at itatama, at kung ang aking pag-iisip ay mali sa mga pundasyon nito, ang pagtatanghal nito, pagkatapos ng isa. o isa pang uri ng pagtanggi, ay hahadlang sa iba sa pag-ulit. Wala akong alam na ibang paraan para sa isang mabagal ngunit matatag na paggalaw pasulong."

PISIKAL NA VACUUM - sa modernong view, ang ground state ng quantized field, isang uri ng medium na may zero electric charge, momentum, angular momentum at iba pang quantum number. Ang mga patlang ay may kaunting enerhiya, ngunit ang mga ito ay napapailalim sa mga pagbabago na may malaking amplitude. Ang paglitaw ng mga ideyang quantum ay humantong sa paglikha ng isang unibersal na larawan ng isang solong istraktura ng bagay. Sa halip na mga field at particle ng classical physics, isinasaalang-alang na nila ngayon ang mga solong pisikal na bagay - mga quantum field sa four-dimensional space-time, isa para sa bawat "classical" field (electric, magnetic, atbp.) at para sa bawat uri ng particle. Halimbawa, ang Dirac vacuum ay isang larangan ng mga particle na may spin ½ (mga electron, positron, muon, quark, atbp.). Ang bawat solong interaksyon ng mga particle o field ay resulta ng pagpapalitan ng quanta ng mga field na ito sa isang punto sa space-time. Mula sa ilang mga punto ng view, ang pisikal na vacuum ay nagpapakita ng mga katangian ng materyal na kapaligiran, na nagbibigay ng dahilan upang isaalang-alang ito na "modernong eter".

D. Mendeleev. Isang pagtatangka sa isang kemikal na pag-unawa sa eter. 1905.pdf Fundamentals of Chemistry. Unang bahagi. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fundamentals of Chemistry. Ikalawang bahagi. 1949. Mendeleev D. I.djvu Mga artikulo sa paksa:

Buhay at pag-unlad ng D. I. Mendeleev - hindi kilalang mga katotohanan

Sino at bakit itinago ang eter mula sa periodic table? Isa sa mga opinyon

Mendeleev: isang manlalaban laban sa mga oligarch ng langis at isang tagasuporta ng teorya ng eter