Ода Менделєєву та його періодичній системі елементів

Періодична система символізує логічну суттєвість, принципову раціональність усієї науки

Людству відомі такі матеріали, як золото, срібло, ртуть, залізо, фосфор, сірка та інші ще з античності. Алхіміки намагалися виготовити золото з “неблагородних” металів - але безуспішно. Але нам довелося почекати, поки вчитель англійської школи Джон Далтон, який у 1808 р. Запропонував свою "нову систему хімічної філософії", де запропонував, щоб хімічні елементи складалися з атомів; будь-який даний елемент повністю виготовлений з одного виду атома, і кожен атом має характерну вагу; хімічні реакції відбуваються, коли атоми різних елементів взаємодіють між собою. Далтон і Томас Томсон з Англії та Берцеліус з Європи визначили вагу атома водню як одиницю, а атомні ваги інших елементів вимірювали за цим стандартом. До 1860-х років були опубліковані атомні ваги великої кількості елементів.

Питання, яке захопило розуми хіміків на той час, було: чи існує якась закономірність або логіка, яку можна вивести, розглядаючи схожість властивостей певних класів атомів (скажімо, літію, натрію та калію) з одного боку, і їх атомні ваги з іншого? Йоганн Доберайнер з Німеччини в 1817 р. Виявив, що, якщо він взяв тріаду елементів із подібними властивостями, атомна вага середнього елемента знаходиться приблизно посередині між двома іншими [наприклад, натрій з атомною вагою 23 знаходиться посередині між літієм (3 ) та калію (39), або брому (80) між хлором (35) та йодом (127)]. А в 1865 році англійський хімік Джон Ньюлендс заявив свій «закон октав»: якщо елементи розташовані в порядку збільшення атомної маси, ті, що мають подібні властивості, виникають після кожного інтервалу з семи елементів (наприклад, літію та натрію, або вуглецю та кремнію ), як і ноти в музиці.

Саме на цьому тлі ми зустрічаємо професора Димитрія Менделєєва в Санкт-Петербурзі, Росія, в 1865 році. Не задоволений існуючими підручниками, він пише свої. При цьому він повинен був упорядкувати елементи та розташувати їх у логічному порядку. Доктор Том Зігфрід пише в ScienceNews 9-1-2019 року, що Менделєєв написав кожен із 69 відомих на той час елементів з їх властивостями на картці записок, розташував карти у вертикальних стовпцях від нижчого до вищого атомного ваги і виявив, що елементи, розташовані відповідно до розмір їх атомних ваг демонструє чіткі періодичні властивості, і що більш важливо «розмір атомної ваги визначає природу елементів». Він представив це відкриття перед Російським хімічним товариством 1 березня 1869 р. Народилася таблиця Менделєєва. (До речі, усвідомлений нарис Зігфріда: "Як періодична система перейшла від ескізу до довговічного шедевра", згаданий вище, - стаття про вільний доступ, настійно рекомендована для читання).

Прогнозована сила

Ця періодична система Менделєєва не тільки підтвердила роботи Доберайнера та Ньюлендса (що кожен восьмий елемент у таблиці схожий на перший), але могла піти далі. Враховуючи це правило повторення, він міг передбачити, що буде виявлений елемент (він назвав його ека-кремній), який буде нагадувати кремній і мати атомну вагу 72. Досить точно він був знайдений в 1886 році і отримав назву германій. Подібним чином, його передбачення ека-алюмінію теж збулося; відкритий в 1875 р. галій мав усі властивості, передбачені Менделєєвим. Зігфрід пише: «Його таблиця [Менделєєва] завершила трансформацію хімічної науки від середньовічної магічної містики алхімії до сфери сучасної наукової строгості. Періодична система символізує не просто складові речовини, а логічну суттєвість і принципову раціональність усієї науки ".

Хоча Далтон і Менделєєв вважали, що атом є остаточною неподільною частинкою елемента, сучасна фізика на початку століть показала, що самі атоми складаються з центрального ядра, всередині якого "протони" (з одним позитивним зарядом і зважуючи атом водню), а часто також "нейтрони" (без заряду, але маса атома Гідрогену), і "електрони" (незначної маси, але одного негативного заряду) обертаються навколо ядра в різних колодязях визначені орбіти зростаючого радіуса, дещо схожі на Сонце та його планети. Ця ідея дозволила хімікам розташувати елементи в таких атомних моделях та на орбітах зростаючих рівнів, що відповідають атомному числу (протони в ядрі). Електрони на найвіддаленіших орбітах атома регулюють хімічні властивості елемента.

Зверніть увагу, що орбіти розташовані на зростаючих чітко визначених рівнях. Ця періодичність дійсно узгоджується з системою періодичної системи Менделєєва та її прогнозами. У певному сенсі Менделєєв був "передбачливим". Це був його грандіозний план аранжувати елементи, 150-річчя яких ми відзначаємо у 2019 році.