cum a descoperit Mendeleev tabelul său periodic din 1869?

tocmai m-am întors acasă de la a fi intervievat pentru un nou program de televiziune publică despre misterul materiei și căutarea elementelor. A fost foarte plăcut să vedem cât de dornici au fost producătorii de film să înțeleagă exact modul în care Mendeleev a ajuns la faimosul său prim tabel periodic din 1869., Aceasta, la rândul său, a însemnat că a trebuit să revizuiască în detaliu literatura de specialitate pe acest episod istoric special, care va sta la baza acestui blog.versiunea obișnuită a modului în care Mendeleev a ajuns la descoperirea sa merge cam așa. În timp ce se afla în procesul de scriere a manualului său, principiile chimiei, Mendeleev a completat cartea tratând doar opt dintre cele șaizeci și trei de elemente cunoscute atunci. El a încheiat cartea cu halogeni, inclusiv clor, brom și iod., Trecând la cel de-al doilea volum, și-a dat seama că are nevoie de un principiu de organizare pentru toate elementele rămase. Înainte de a ajunge la orice nou principiu de comandă, a început Volumul 2 discutând un alt grup bine cunoscut de elemente, metalele alcaline care includ litiu, sodiu și potasiu.

Figura 1. Mendeleev a schițat note pe spate la invitația de a vizita o cooperativă locală de brânză., Cifrele inferioare arată calculele sale despre diferențele dintre greutățile atomice de sodiu și litiu (23 – 14* = 9), potasiu și magneziu (39 – 24 = 15), rubidiu și zinc (85 – 56 = 20), cesiu și cadmiu (133 – 112 = 21). Cea mai mică linie de numere este compararea lui Mendeleev a propriilor calcule cu greutățile echivalente publicate anterior de Dumas, și anume litiu (7), magneziu (12), zinc (32) și cadmiu (56).* De fapt Mendeleev folosește de două ori valoarea greutății atomice a litiului, care este de șapte, de unde și valoarea de 14., Aceasta pare a fi o gândire ulterioară, deoarece numerele scrise sub 14 și 9 par a fi 7 și 16 în care Mendeleev a considerat valoarea reală a litiului, și anume 7.Mendeleev s-a întrebat apoi ce elemente ar trebui menționate în continuare și s-a jucat cu ideea de a apela fie la metalele alcalino-pământoase precum calciu, bariu și stronțiu, fie la unele elemente intermediare, inclusiv zinc și cadmiu, care împărtășesc unele, dar nu toate proprietățile pământurilor alcaline., O altă posibilitate pe care el a contemplat-a fost un grup care conțin cupru și argint, care arată variabilă valențe de +1 sau +2 și deci ar putea reprezenta o piatra de hotar între metalele alcaline și alcalino pământuri care prezintă stări de oxidare +1 și +2, respectiv.apoi, la 17 februarie 1869, lumea lui Mendeleev a rămas practic nemișcată și a continuat să facă acest lucru pentru încă 2 sau trei zile în care a ajuns, în esență, la versiunea sa a tabelului periodic și cea care a avut cel mai mare impact asupra comunității științifice., În general, este de acord că aceasta a fost descoperirea tabelului periodic, deși cel puțin alte cinci versiuni au fost publicate anterior, deși rater provizoriu.pe 17 februarie, Mendeleev a decis să nu meargă într-o vizită de consultanță la o cooperativă locală de brânzeturi pentru a rămâne acasă pentru a lucra la cartea sa. Se pare că la un moment dat dimineața a luat invitația la Cooperativa de brânză și a predat-o pentru a schița câteva idei despre ce elemente trebuie tratate în continuare în cartea sa (Figura 1). Acest document există încă în Muzeul Mendeleev din St., Petersburg și este adesea scos din vistierie pentru a vizita realizatorii de filme documentare care doresc să surprindă momentul crucial al descoperirii lui Mendeleev.simbolurile schițate sugerează că Mendeleev a încercat mai întâi să compare metalele alcaline cu grupul intermediar care conține zinc și cadmiu. El a calculat diferențele dintre perechile de elemente aparținând fiecăruia dintre aceste grupuri, în speranța de a găsi un model semnificativ. Dar se pare că a fost dezamăgit, deoarece diferențele dintre elementele corespunzătoare pe care le-a considerat nu arată un model regulat.,cu toate acestea, Mendeleev nu a respins ideea de a urma metalele alcaline de către grupul care conține zinc și cadmiu, deoarece exact acest lucru a făcut într-un al doilea document clasic în care a inclus acum multe grupuri de elemente cunoscute în primul din cele două tabele de elemente care apar pe aceeași foaie de hârtie (figurile 2 și 3).,în timp ce tabelul superior prezintă grupul de zinc și cadmiu direct deasupra metalelor alcaline, cel inferior dintre cele două tabele arată o rearanjare în care Mendeleev a decis să plaseze metalele alcalino-pământoase tipice lângă metalele alcaline mutând metalele alcaline în sus pe masă ca un întreg bloc. Rezultatul net este că halogenii sunt urmați de metalele alcaline, care la rândul lor sunt urmate de pământurile alcaline. Consecința acestei mișcări este că secvența greutăților atomice pare acum mai ordonată decât a făcut-o în tabelul superior anterior de pe aceeași pagină., Ca urmare a acestei schimbări simple, Mendeleev pare să fi realizat că un tabel periodic de succes necesită nu numai o grupare corectă a elementelor în rândurile adiacente, ci și un set de secvențe de greutăți atomice care cresc fără probleme.

aici este ” AHA ” sau „momentul eureka” al lui Mendeleev. Aici vede mai întâi că tabelul periodic este un afișaj al periodicității chimice care este ea însăși o funcție a variației greutății atomice. De exemplu, rețineți secvența de greutate atomică a Cl (35.,5), K (39) și Ca (40) în tabelul de jos în comparație cu mai puțin plăcut, deși încă în creștere secvență de S (32), Cl (35.5), Ca (40), în tabelul de sus că el a ajuns la mai devreme în a doua zi. În mod alternativ, luați în considerare plasarea lui K (39) care pare în afara locului lângă Cu (63) în tabelul superior în comparație cu proximitatea sa cu elemente de greutăți atomice similare din tabelul inferior.

Figura 2. Cele două tabele periodice preliminare ale lui Mendeleev., În tabelul de jos metalele alcaline au fost ridicate din partea de jos a mesei și plasate între halogeni și pământurile alcaline.

punctul esențial pare să fie că Mendeleev a început prin a considerat grupuri de elemente similare din punct de vedere chimic și care noțiunea de a comanda în funcție de greutatea atomica a venit la el mai târziu. Și acest document pare să fie exact unde a ajuns la această concluzie.interesant este că actualul director al Muzeului Mendeleev, profesorul Igor Dimitriev, nu este de acord cu această relatare a dezvoltării., El consideră că documentul schițat pe spatele invitației de la Cooperativa de brânză (figura 1), nu a precedat cele două tabele pe o singură foaie de document (figurile 2 și 3). El nu crede că documentul prezentat în Figura 1 a avut o astfel de influență a dezvoltării în procesul de gândire al lui Mendeleev, așa cum s-a presupus în general.,obiecțiile lui Dimitriev se bazează pe propunerea sa că grupurile de elemente nu au fost recunoscute pe scară largă în acest moment și că a fost mai degrabă secvența valorilor numărului atomic care a condus calea pentru Mendeleev în cursul descoperirii tabelului periodic. Dar acest lucru poate fi puțin scurt în opinia mea, pentru că dacă ne uităm mai departe la evoluția anterioară a tabelului periodic printre alți chimiști, care lucrează în alte țări, se constată că grupuri de elemente au fost bine recunoscute cu mult timp înainte de activitatea lui Mendeleev., Aceasta include activitatea de Döbereiner, Gmelin, Lenssen, Pettenkoffer, De Chancourtois, Newlands, Odling, Hinrichs, și Lothar Meyer a menționa doar câteva nume relevante.nu există nicio îndoială în mintea mea că noțiunea de grupuri de elemente similare din punct de vedere chimic a fost destul de bine stabilită și că ar fi fost firesc ca Mendeleev, care a urmat autorii menționați mai sus, să înceapă cu această noțiune., Pe de altă parte, ideea de a folosi secvența de creștere a greutăților atomice pentru a ordona elementele nu era nici pe departe la fel de bine stabilită și au trecut doar câțiva ani de la Conferința de la Karlsruhe din 1860 la care greutățile atomice au fost unificate și raționalizate pentru a produce o listă mai mult sau mai puțin definitivă de valori cu caredar cititorul poate fi acum de gândire, ” dar cu siguranță Dimitriev știe toate astea ?”. Cred că răspunsul la această întrebare este atât da, cât și nu. Bănuiesc că custodia lui de St., Muzeul și arhivele din Petersburg l-au determinat pe Dimitriev să se concentreze asupra operei lui Mendeleev mai presus de toate celelalte. În cele din urmă, s-ar putea ca Dimitriev, care la fel ca Mendeleev este rus, să fi permis mândriei naționale să influențeze judecata sa asupra problemei și să reducă, probabil, contribuțiile oamenilor de știință străini.

Figura 3. Clarificarea figura 2. Metalele alcaline s-au mutat de aproape de partea de jos a tabelului superior într-un loc între halogeni și pământurile alcaline din tabelul inferior., Acest lucru sugerează decizia lui Mendeleev de a nu mai plasa elementele intermediare (Cu, Ag sau Zn, Cd) după metalele alcaline, așa cum se arată în tabelul superior.

dar să revenim la descoperirea lui Mendeleev. Ce a făcut după ce a produs tabelul inferior din Figura 2? Povestea populară este că apoi a început să joace un joc de Solitaire chimică sau „răbdare” folosind un set de cărți pe care le-a făcut cu atenție pentru a include simbolurile pentru toate cele 63 de elemente cunoscute și greutățile lor atomice., Scopul acestui joc bine-cunoscut este de a aranja cărțile în două sensuri. În primul rând, cărțile trebuie să fie în costume separate și, în al doilea rând, trebuie să fie în ordinea descrescătoare a valorilor începând cu regele, regina, Valetul, zece și așa mai departe citind de la stânga la dreapta. Din păcate, nici un astfel de set de cărți nu a fost găsit vreodată printre bunurile lui Mendeleev, ceea ce ridică întrebarea dacă povestea poate fi doar apocrifă. (Complotul se îngroașă mai mult când cineva află că Mendeleev a păstrat aproape totul de îndată ce și-a dat seama că va deveni faimos., Nu s-au găsit niciodată astfel de cărți, deși ar putea fi doar faptul că Mendeleev nu și-a dat seama de faima iminentă în această etapă.)

dar nu cred că contează cu adevărat dacă povestea cărților este de fapt adevărată sau nu. Jocul chemical solitaire oferă o analogie atât de bună încât este mai important să ne concentrăm asupra acestui lucru decât să încercăm să determinăm dacă Mendeleev a folosit de fapt această abordare sau nu., În cazul tabelului periodic, există o analogie frumoasă, având în vedere că elementele sunt aranjate în grupuri, spre deosebire de costume, iar de-a lungul unei alte direcții sunt aranjate în ordinea creșterii valorilor greutăților atomice, spre deosebire de scăderea valorilor pe carduri.deși Mendeleev a fost un adevărat geniu pentru descoperirea tabelului periodic, există un sens real în care sistemul periodic este inevitabil și furnizat de natura însăși. A fost doar o chestiune de a descoperi acest adevăr profund., Ceea ce încerc să ajung este că Mendeleev nu a avut de ales în modul de aranjare a elementelor. La sfârșitul zilei au trebuit să fie aranjate în același mod ca un pachet de cărți de joc trebuie să fie aranjate în jocul de răbdare. Nu există două moduri în acest sens. Când jocul este finalizat, toată lumea îl poate vedea.este același lucru cu aranjamentul elementelor. Deși modelul nu putea fi văzut decât la început, acest lucru a fost parțial din cauza valorilor inexacte ale greutăților atomice și pentru că principiul corect de ordonare nu fusese încă recunoscut., Odată ce a fost recunoscut jocul a fost practic de peste și a devenit o chestiune de umplere-în detaliile rămase. Desigur, aceste detalii nu au fost la fel de banal ca am putea fi insinuând. Acestea au inclus un întreg grup de elemente lipsă pe care nici Mendeleev, nici altcineva nu le — au prezis-gazele nobile. Acestea au inclus descoperirea mai multor elemente lipsă, multe dintre proprietățile cărora Mendeleev a reușit să prezică destul de bine. Acestea au inclus, de asemenea, faptul că greutatea atomică nu oferă principiul optim de ordonare.,

dacă ordinea greutății atomice este urmată strict de patru perechi de elemente care apar în poziții inversate. Pentru a clarifica această problemă suplimentară, a trebuit să aștepte până la descoperirea numărului atomic în 1913 și 1914, dar acesta va fi subiectul unui viitor blog. Conturul larg al chemical solitaire a fost elaborat de Mendeleev mai presus de toți ceilalți contribuitori și a fost văzut pentru prima dată în acea zi celebră din 17 februarie 1869. (Aceasta este data conform calendarului iulian mai vechi care a fost folosit în Rusia în acest moment., Acesta diferă de calendarul Gregorian mai recent dezvoltat, care a fost introdus în multe alte țări occidentale în 1582. În 1869, diferența dintre cele două calendare sa ridicat la 12 zile.)

Imaginea de Credite:

Figura 1: ‘Mendeleev Două Incomplete Mese de 17 februarie 1869’, de Igor S. Dmitriev, ‘descoperire Științifică în statu nascendi: cazul lui Dmitrii Mendeleev Periodică a Legii’, Studii Istorice în Fizică și Științe Biologice, Vol. 34, nr. 2, 2004.figura 2: „cele două tabele Incomplete ale lui Mendeleev din 17 februarie 1869”, din B. M. Kedrov și D. N., Trifonov, ‘Zakon periodichnosti…, Moscova: Izdatel’stvo „Nauka”,1969’ (prin Heinz Cassebaum și George B. Kauffman, ‘Sistemul Periodic al Elementelor Chimice: Căutare pentru Descoperitorul ei’, Isis, Vol. 3, 1971).

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *