Die probleem van "nul" in die werke van Mendeleev

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

… Hoe meer ek moes dink oor die aard van chemiese elemente, hoe meer het ek afgewyk van beide die klassieke konsep van primêre materie, en van die hoop om die gewenste begrip van die aard van elemente te bereik deur elektriese en ligverskynsels te bestudeer, en elke keer meer dringend en duideliker het ek besef dat dit vroeër hierdie of eerste nodig is om 'n meer werklike idee van die "massa" en van die "eter" te kry as nou.

D. I. Mendeleev

In Januarie 1904 het Petersburg-pamflet nr. 5, ter geleentheid van die 70ste verjaardag van Dmitri Ivanovich Mendeleev, 'n onderhoud met hom gepubliseer. Toe hy gevra is met watter soort wetenskaplike navorsing hy tans besig is, het die wetenskaplike geantwoord: "Hulle is uitsluitlik daarop gemik om die teorie wat ek die afgelope jaar voorgehou het, of, liewer, pogings, van 'n chemiese begrip van die wêreldeter te bevestig."

Wat is hierdie teorie waarvan ons so min weet?

DI Mendeleev het sy artikel "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" in Oktober 1902 voltooi en dit in Januarie 1903 in No. 1-4 van die "Bulletin and Library of Self-Education" gepubliseer. In Mei 1904, in 'n brief aan die beroemde sterrekundige Simon Newcomb, het hy aangekondig dat hy in die nabye toekoms 'n artikel gaan skryf "oor moderne idees oor die kompleksiteit van chemiese elemente en oor elektrone …"

Portret van D. I. Mendeleev deur I. N. Kramskoy. Die jaar is 1878. Die idee van "chemiese" eter, wat, volgens DI Mendeleev, nou verwant is aan die periodieke tabel van elemente, het die wetenskaplike sedert die 1870's gekoester.

Oor die kompleksiteit van chemiese elemente en oor elektrone - dit is verstaanbaar vir die moderne leser, maar die wêreld eter? Nou weet selfs skoolkinders dat hierdie idee deur die wetenskap laat vaar is. Daarom word daar waarskynlik baie selde kommentaar gelewer op een van die laaste werke van Mendeleev, feitlik nêrens genoem nie, en dit is oor die algemeen moeilik om dit te vind. In baie wetenskaplike en opvoedkundige biblioteke in die multivolume "Works" van DI Mendeleev ontbreek volume 2, wat die hoofstuk "Poging tot 'n chemiese begrip van die wêreldeter" bevat. Soms kry mens selfs die indruk dat hulle op een of ander manier skaam probeer om hierdie "nuuskierige" werk uit die wetenskaplike se erfenis uit te wis. Dit blyk dat baie neerhalend dink dat die groot Mendeleev op sy oudag moontlik die vlak van sy bevoegdheid oorskry het.

Maar laat ons nie tot gevolgtrekkings spring nie. DI Mendeleev het hierdie "verleë" teorie byna sy hele kreatiewe lewe lank gekoester. Twee jaar na die ontdekking van die periodieke stelsel (Mendeleev was nog nie 40 jaar oud nie) op 'n afdruk van die "Fundamentals of Chemistry" met sy hand, naby die waterstofsimbool, is 'n inskripsie gemaak wat soos volg ontsyfer kan word: " Eter is die ligste van almal, miljoene kere.” Blykbaar het "eter" vir Mendeleev gelyk na die ligste chemiese element.

“Sedert die 70's het die vraag aanhoudend by my vasgesteek: wat is eter in die chemiese sin? Dit is nou verbind met die periodieke stelsel van elemente, en was opgewonde daaroor in my, maar nou eers waag ek om daaroor te praat."

Dus, die chemiese element van die eter - die element van die eter - die atomiteit van die eter - die diskreetheid van die eter. Dit is nie die eter wat moderne fisika as 'n onnodige kruk weggegooi het nie. Kom ons maak die woordeboek oop:

"Ether (Grieks Aither - 'n hipotetiese materiaal medium vul ruimte) … In klassieke fisika, is eter verstaan as 'n homogene, meganiese, elastiese medium wat absolute Newtoniese ruimte vul" (Philosophical Dictionary / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

In die klassieke definisie van eter val die klem op homogeniteit of kontinuïteit. Die eter, waaroor Mendeleev praat, bestaan uit elemente, dit is atoom, dit is onhomogeen, dit is diskontinu en diskreet. Dit het 'n struktuur.

Dmitry Ivanovich se belangstelling in die eterprobleem in die 1870's is nou verwant aan die periodieke stelsel ("dit was dit wat my in my opgewonde gemaak het") en die daaropvolgende werk oor die studie van gasse. “Ek het eers ook geglo dat eter die som is van die mees seldsame gasse in die beperkende toestand. Die eksperimente is deur my uitgevoer teen lae druk - om wenke van 'n antwoord te kry."

Maar hierdie werke het hom nie bevredig nie: … die idee van die wêreld-eter as die uiteindelike verdamping van dampe en gasse weerstaan nie eers die eerste aanvalle van bedagsaamheid nie - as gevolg van die feit dat die eter nie anders voorgestel kan word as as 'n stof, wat alles en oral binnedring; Dit is nie tipies vir dampe en gasse nie.”

Die gedetailleerde ontwikkeling van die "chemiese konsep van die wêreld-eter" het begin met die ontdekking van inerte gasse. DI Mendeleev het baie nuwe elemente voorspel, maar inerte gasse was selfs vir hom onverwags. Hy het nie dadelik hierdie ontdekking aanvaar nie, nie sonder 'n interne stryd nie, en het nie met die meeste chemici saamgestem oor die ligging van inerte gasse in die periodieke stelsel nie. Waar moet hulle geleë wees? Moderne chemici sal sonder huiwering sê: natuurlik in die VIII-groep. En Mendeleev het kategories aangedring op die bestaan van die nulgroep. Inerte gasse verskil so van ander elemente dat hulle iewers aan die kant van die stelsel 'n plek gehad het. Dit het gelyk, wat 'n verskil, aan die regterkant (VIII groep) of linkerkant (nul groep) rand hulle sal wees. Dit lyk vir ons heeltemal beginselloos, veral vir daardie tye toe hulle nie die elektroniese struktuur van atome geken het nie, alhoewel ons selfs nou net onsself mislei dat ons weet. Mendeleev het anders gedink. Om inerte gasse aan die regterkant te plaas, beteken om 'n hele reeks leemtes tussen waterstof en helium te kry. Dit was 'n uitdaging om nuwe elemente tussen waterstof en helium te soek! Miskien is daar 'n halogeen ligter as fluoor (Mendeleev het die waarskynlikheid van die bestaan van so 'n halogeen erken, met die veronderstelling dat helium werklik in groep VIII is) of ander ligte elemente tussen waterstof en helium? Hulle is nie daar nie, so die plek van inerte gasse is aan die linkerkant, in die nul-groep! Boonop is hul valensie meer geneig om nul te wees as VIII. En die kwantitatiewe verhouding van atoomgewigte dui ondubbelsinnig die posisie van inerte gasse aan die linkerkant aan, aan die begin van elke ry.

"Hierdie posisie van die argon-analoë in die nul-groep is 'n streng logiese gevolg van die begrip van die periodieke wet," het DI Mendeleev beweer.

Op voorstel van William Ramsay sluit Mendeleev die nulgroep in die periodieke tabel in, wat ruimte laat vir elemente ligter as waterstof.

Dit word duidelik waarom Dmitri Ivanovich op die bestaan van die nulgroep aangedring het, sy vermelding van 'n hipotetiese halogeen ligter as fluoor is verstaanbaar; daarom is sy soeke na 'n element ligter as waterstof selfs verstaanbaar, waaroor hy lank gedink het: "Dit het nooit by my opgekom dat 'n aantal elemente met waterstof moet begin nie." “Om waterstof te ontneem van daardie aanvanklike posisie, wat dit lankal ingeneem het, en dit te laat wag vir elemente met selfs minder as dié van waterstof, die gewig van’n atoom, waarin ek nog altyd geglo het” – dit is die wetenskaplike se diepste gedagtes, wat hy weggesteek het totdat die periodieke wet uiteindelik was, sal nie goedgekeur word nie. “Ek het gedagtes gehad dat’n mens vroeër as waterstof elemente met’n atoomgewig van minder as 1 kan verwag, maar ek het nie gewaag om myself in hierdie sin uit te druk nie weens die waarsêery van die aanname en veral omdat ek dan versigtig was om nie bederf die indruk van die voorgestelde nuwe stelsel, as die voorkoms daarvan gepaard gaan met sulke aannames soos oor die ligste elemente as waterstof."

Juis in die stelsel met 'n nul-groep wat hy verdedig het, wat die eerste keer voorgestel is deur die Belgiese wetenskaplike Leo Herrera in 1900 op 'n vergadering van die Belgiese Koninklike Akademie van Wetenskappe (Academie royale de Belgique), blyk waterstof nie die eerste te wees nie, aangesien dit onvermydelik voor dit verskyn vrye ruimte vir 'n ultraligte element - miskien is dit die "eter element"?

“Nou, toe dit nie aan die minste twyfel begin word het dat voor groep I, waarin waterstof geplaas moet word, daar 'n nulgroep is, wie se verteenwoordigers atoomgewigte minder as dié van groep I-elemente het nie, lyk dit vir my onmoontlik om die bestaan van elemente ligter as waterstof te ontken,” het Dmitri Ivanovich geskryf.

In die wet wat hy ontdek het, probeer Mendelejef vanuit die fisiese oogpunt die aard van massa as die hoofkenmerk van materie verstaan. Om die fisiese grondslae van gravitasie uit te vind (ongeveer hoeveel moeite en tyd hy aan hierdie probleem gewy het, weet ons ook min), wat nou verband hou met die konsep van die wêreldeter as 'n "oordrag" medium, soek hy na die ligste element. Die resultate van die eksperimente van die 1870's, wat daarop neergekom het om te bewys dat "eter die som van die skaarsste gasse is", het Mendeleev egter nie bevredig nie. Hy het vir 'n geruime tyd opgehou om navorsing in hierdie rigting te doen, nêrens te skryf nie, maar het blykbaar nooit van hulle vergeet nie.

Aan die einde van sy lewe, op soek na antwoorde op vrae oor die diep eienskappe van materie, wend hy hom weer tot die "wêreld-eter", met behulp waarvan hy probeer deurdring tot die aard van die grondbegrip van natuurwetenskap in die 19de eeu (en selfs die 20ste, en selfs die 21ste eeue) - massas, asook om verduidelikings te gee vir nuwe ontdekkings en bowenal radioaktiwiteit. Die hoofgedagte van Mendeleev is soos volg: "'n Werklike begrip van die eter kan nie bereik word deur die chemie daarvan te ignoreer en dit nie as 'n elementêre stof te beskou nie; elementêre stowwe is nou ondenkbaar sonder die ondergeskiktheid van hul periodieke legitimiteit." Deur die wêreld-eter te beskryf, beskou Mendeleev dit, "eerste, die ligste van alle elemente, beide in digtheid en atoomgewig, tweedens, die vinnigste bewegende gas, en derdens, die minste in staat om met enige ander atome of deeltjies van sekere sterk te vorm. samestellings en, vierdens, 'n element wat oral wydverspreid en deurdringend is."

Die gewig van 'n atoom van hierdie hipotetiese element X kan volgens Mendeleev se berekeninge wissel van 5,3 × 10^-11 tot 9,6 × 10^-7 (as die atoomgewig van H 1 is). Om die massa van 'n hipotetiese element te skat, put hy uit kennis uit die veld van meganika en sterrekunde. Element X het sy plek in die periodieke tabel in die nulperiode van die nulgroep gekry, as die ligste analoog van inerte gasse. (Mendeleev noem hierdie element "Newtonium".) Boonop het Dmitri Ivanowitsj die bestaan van 'n ander element wat ligter is as waterstof erken - die element Y, koronium (vermoedelik is die koroniumlyne in die spektrum van die sonkorona tydens die verduistering van die Son in 1869; die ontdekking van helium op Aarde het die basis verskaf om die bestaan van hierdie element as werklik te beskou). Terselfdertyd het Mendeleev herhaaldelik die hipotetiese aard van die elemente X en Y beklemtoon en dit nie ingesluit in die tabelle van elemente van die 7de en 8ste uitgawes van Fundamentals of Chemistry nie.

Wetenskaplike strengheid en verantwoordelikheid in Mendeleev se werke het nie kommentaar nodig nie. Maar, soos ons kan sien, as die logika van die soektog dit vereis het, het hy met vrymoedigheid die mees ongewone hipoteses voorgehou. Al die voorspellings wat hy gemaak het op grond van die periodieke wet (die bestaan van 12 elemente wat destyds onbekend was, sowel as die regstelling van die atoommassas van die elemente), is briljant bevestig.

“Toe ek die periodieke wet op die analoë van boor, aluminium en silikon toegepas het, ek was 33 jaar jonger, was ek vol vertroue dat vroeër of later wat voorsien is beslis geregverdig moet word, want alles was duidelik vir my sigbaar. Die verskoning het gouer gekom as wat ek kon hoop. Toe het ek dit nie gewaag nie, nou waag ek dit. Dit verg vasberadenheid. Dit het gekom toe ek radioaktiewe verskynsels gesien het … en toe ek besef dat dit nie meer vir my moontlik was om uit te stel nie en dat my onvolmaakte gedagtes dalk iemand sou lei op 'n meer korrekte pad as wat moontlik is, wat na my verswakkende visie lyk.

So, is dit die eerste groot fout, miskien selfs 'n diepe dwaling van 'n groot wetenskaplike, soos baie nou glo, of net 'n betreurenswaardige misverstand van genialiteit deur sy onbevoegde studente?

Aan die begin van die 20ste eeu het nie net Mendeleev nie, maar ook baie fisici en chemici in die bestaan van "eter" geglo. Ná die skepping van die spesiale en algemene relatiwiteitsteorie deur Albert Einstein het hierdie geloof egter begin vervaag. Dit word algemeen aanvaar dat teen die 1930's die probleem van "eter" nie meer bestaan het nie, en die vraag na elemente ligter as waterstof het vanself verdwyn. Maar, weereens, die probleem van die klassieke eter, homogene eter het verdwyn, maar die strukturele eter (Mendeleev se eter) is nogal lewendig, net dit word nou die strukturele vakuum of die fisiese vakuum van Dirac genoem. Die vraag is dus slegs in terminologie.

Kom ons gaan terug na die elemente ligter as waterstof. Enige chemikus ken homoloë reekse en hoe hul eerste lede optree, veral die eerste. Die eerste is altyd spesiaal. Hy staan altyd sterk uit die algemene ry. Waterstof word in beide groepe I en VII geplaas (dit is ietwat soortgelyk aan beide alkalimetale en halogene op dieselfde tyd). So, waterstof is nie soos die eerste nie … Op soek na die werklike elemente van die nulperiode, bevind ons onsself in 'n heeltemal ander wêreld, en dit blyk dat dit die wêreld van elementêre deeltjies is.

Die begrip van chemie as 'n wetenskap van kwalitatiewe veranderinge, volgens baie navorsers, manifesteer hom die duidelikste in die periodieke tabel, en aan die begin van die stelsel is dit eenvoudig skitterend helder. “Die mees algemene eenvoudige liggame in die natuur het 'n lae atoomgewig, en alle elemente met 'n lae atoomgewig word gekenmerk deur skerpte van eienskappe. Daarom is hulle tipiese elemente ", en soos 'n mens die" nulpunt " nader, moet fantastiese" skerp "kwalitatiewe spronge plaasvind, wat voortspruit uit sy enkelvoudige aard, aangesien" … hier is nie net die rand van die sisteem nie, maar ook tipiese elemente, en daarom kan ons oorspronklikheid en eienaardighede verwag."

Ons praat dikwels oor die fundamentele aard van die periodieke wet, maar dit blyk dat ons dit nie regtig verstaan nie. Kom ons herhaal Mendeleev: "Die essensie van die konsepte wat die periodieke wet veroorsaak, lê in die algemene fisieschemiese beginsel van ooreenstemming, transformeerbaarheid en ekwivalensie van die natuurkragte."

Die inskrywing gemaak deur DI Mendeleev se hand op die bladsy met die periodieke stelsel van 1871 in sy handboek "Fundamentals of Chemistry" in 1871, gestoor in die wetenskaplike se argief: "Ether is die ligste van almal, 'n miljoen keer."

Ten slotte wil ek die woorde van Dmitri Ivanovich aanhaal:

"Ek kyk na my ver van volledigheid poging om die aard van die wêreld eter te verstaan vanuit 'n werklik chemiese oogpunt, nie meer as 'n uitdrukking van die som van die indrukke wat in my opgehoop is nie, wat uitsluitlik ontsnap vir die rede dat ek nie wil hê nie. die gedagtes wat deur die werklikheid geïnspireer is om te verdwyn. Dit is waarskynlik dat soortgelyke gedagtes by baie opgekom het, maar totdat dit gestel word, verdwyn hulle maklik en dikwels en ontwikkel hulle nie, nie 'n geleidelike ophoping van sekerheid, wat alleen oorbly. As hulle ten minste 'n deel van die natuurlike waarheid bevat waarna ons almal soek, is my poging nie tevergeefs nie, dit sal uitgewerk, aangevul en reggestel word, en as my gedagte verkeerd is in sy fondamente, sy aanbieding, na een of 'n ander soort weerlegging, sal verhoed dat ander herhaal. Ek ken geen ander manier vir 'n stadige maar bestendige beweging vorentoe nie."

FISIESE VAKUUM - in die moderne siening, die grondtoestand van gekwantiseerde velde, 'n soort medium met geen elektriese lading, momentum, hoekmomentum en ander kwantumgetalle. Die velde het minimale energie, maar hulle is onderhewig aan fluktuasies met groot amplitude. Die ontstaan van kwantum-idees het gelei tot die skepping van 'n universele prentjie van 'n enkele struktuur van materie. In plaas van velde en deeltjies van klassieke fisika, beskou hulle nou enkele fisiese voorwerpe – kwantumvelde in vierdimensionele ruimte-tyd, een vir elke "klassieke" veld (elektries, magneties, ens.) en vir elke tipe deeltjies. Byvoorbeeld, die Dirac-vakuum is 'n veld van deeltjies met spin ½ (elektrone, positrone, muone, kwarks, ens.). Elke enkele interaksie van deeltjies of velde is die resultaat van die uitruil van kwanta van hierdie velde op 'n punt in ruimte-tyd. Vanuit sommige oogpunte manifesteer die fisiese vakuum die eienskappe van die materiële omgewing, wat rede gee om dit as "moderne eter" te beskou.

D. Mendeleev. 'n Poging tot 'n chemiese begrip van die eter. 1905.pdf Grondbeginsels van Chemie. Deel een. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fundamentals of Chemistry. Deel twee. 1949. Mendeleev D. I.djvu Artikels oor die onderwerp:

Lewe en ontwikkelinge van D. I. Mendeleev - onbekende feite

Wie en hoekom het die eter van die periodieke tabel weggesteek? Een van die menings

Mendeleev: 'n vegter teen olie-oligarge en 'n ondersteuner van die eter-teorie