Masalah "sifar" dalam karya Mendeleev

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

… Semakin saya perlu berfikir tentang sifat unsur kimia, semakin saya menyimpang kedua-duanya dari konsep klasik jirim primer, dan dari harapan untuk mencapai pemahaman yang diingini tentang sifat unsur dengan mengkaji fenomena elektrik dan cahaya, dan setiap kali lebih segera dan lebih jelas saya menyedari bahawa lebih awal ini atau pertama adalah perlu untuk mendapatkan idea yang lebih nyata tentang "jisim" dan "eter" daripada sekarang.

D. I. Mendeleev

Pada Januari 1904, Risalah Petersburg No. 5, sempena ulang tahun ke-70 Dmitry Ivanovich Mendeleev, menerbitkan temu bual dengannya. Apabila ditanya jenis penyelidikan saintifik yang sedang diceburinya, saintis itu menjawab: "Ia bertujuan secara eksklusif untuk mengesahkan teori yang saya kemukakan pada tahun lalu, atau, lebih tepat, percubaan, pemahaman kimia tentang eter dunia."

Apakah teori yang kita tahu sedikit tentang ini?

DI Mendeleev menyelesaikan artikelnya "Percubaan pada Pemahaman Kimia tentang Eter Dunia" pada Oktober 1902, dan menerbitkannya pada Januari 1903 dalam No. 1-4 "Buletin dan Perpustakaan Pendidikan Diri". Pada Mei 1904, dalam surat kepada ahli astronomi terkenal Simon Newcomb, dia mengumumkan bahawa dalam masa terdekat dia akan menulis artikel "mengenai idea-idea moden tentang kerumitan unsur kimia dan tentang elektron …"

Potret D. I. Mendeleev oleh I. N. Kramskoy. Tahun ialah 1878. Idea eter "kimia", yang, menurut DI Mendeleev, berkait rapat dengan jadual unsur berkala, yang dipupuk oleh saintis sejak tahun 1870-an.

Mengenai kerumitan unsur kimia dan tentang elektron - ini boleh difahami oleh pembaca moden, tetapi eter dunia? Sekarang juga pelajar sekolah tahu bahawa idea ini telah ditinggalkan oleh sains. Oleh itu, mungkin, salah satu karya terakhir Mendeleev sangat jarang diulas, hampir tidak disebutkan di mana-mana, dan secara amnya sukar untuk mencarinya. Dalam banyak perpustakaan saintifik dan pendidikan dalam multijilid "Karya" DI Mendeleev, jilid 2 tiada, yang mengandungi bab "Percubaan memahami kimia dunia eter". Kadang-kadang seseorang mendapat tanggapan bahawa mereka entah bagaimana dengan malu-malu cuba memadamkan karya "ingin tahu" ini daripada warisan saintis. Nampaknya ramai yang secara merendahkan berfikir bahawa Mendeleev yang hebat, pada usia tuanya, mungkin telah melebihi tahap kecekapannya.

Tetapi janganlah kita membuat kesimpulan. DI Mendeleev memupuk teori "memalukan" ini untuk hampir keseluruhan kehidupan kreatifnya. Dua tahun selepas penemuan sistem berkala (Mendeleev belum berumur 40 tahun) pada cetakan dari "Asas Kimia" oleh tangannya, berhampiran simbol hidrogen, sebuah inskripsi dibuat, yang boleh diuraikan seperti berikut: " Eter adalah yang paling ringan daripada semua, berjuta-juta kali." Nampaknya, "eter" nampaknya Mendeleev sebagai unsur kimia paling ringan.

"Sejak tahun 70-an, soalan itu terus melekat dalam diri saya: apakah eter dalam erti kata kimia? Ia berkait rapat dengan sistem unsur berkala, dan teruja dengannya dalam diri saya, tetapi baru sekarang saya berani bercakap mengenainya."

Jadi, unsur kimia eter - unsur eter - atomicity eter - diskret eter. Ini bukan eter yang fizik moden telah dibuang sebagai tongkat yang tidak perlu. Jom buka kamus:

"Eter (Greek Aither - ruang pengisian medium bahan hipotesis) … Dalam fizik klasik, eter difahami sebagai medium homogen, mekanikal, elastik yang mengisi ruang Newtonian mutlak" (Kamus Falsafah / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Dalam takrif klasik eter, penekanan adalah pada kehomogenan atau kesinambungan. Eter, yang dikatakan Mendeleev, terdiri daripada unsur-unsur, ia adalah atom, ia tidak homogen, ia tidak berterusan dan diskret. Ia mempunyai struktur.

Minat Dmitry Ivanovich dalam masalah eter pada tahun 1870-an berkait rapat dengan sistem berkala ("inilah yang menggembirakan saya dalam diri saya") dan kerja seterusnya mengenai kajian gas. “Pada mulanya saya juga percaya bahawa eter ialah jumlah gas paling jarang dalam keadaan mengehadkan. Eksperimen telah dijalankan oleh saya pada tekanan rendah - untuk mendapatkan petunjuk jawapan."

Tetapi kerja-kerja ini tidak memuaskannya: "… idea tentang eter dunia sebagai kewujudan muktamad wap dan gas tidak tahan walaupun serangan pertama bertimbang rasa - kerana fakta bahawa eter tidak dapat dibayangkan selain daripada sebagai bahan, menembusi segala-galanya dan di mana-mana; Ini bukan tipikal untuk wap dan gas ".

Perkembangan terperinci "konsep kimia eter dunia" bermula dengan penemuan gas lengai. DI Mendeleev meramalkan banyak unsur baru, tetapi gas lengai tidak dijangka walaupun untuknya. Dia tidak segera menerima penemuan ini, bukan tanpa perjuangan dalaman, dan tidak bersetuju dengan kebanyakan ahli kimia tentang lokasi gas lengai dalam sistem berkala. Di manakah mereka harus ditempatkan? Ahli kimia moden, tanpa teragak-agak, akan berkata: sudah tentu, dalam kumpulan VIII. Dan Mendeleev dengan tegas menegaskan kewujudan kumpulan sifar. Gas lengai sangat berbeza daripada unsur-unsur lain yang mempunyai tempat di suatu tempat di sisi sistem. Nampaknya, apa perbezaannya, di sebelah kanan (kumpulan VIII) atau kiri (kumpulan sifar) mereka akan berada. Nampaknya kita benar-benar tidak berprinsip, terutamanya pada masa-masa ketika mereka tidak mengetahui struktur elektronik atom, walaupun sekarang kita hanya menipu diri sendiri yang kita tahu. Mendeleev berfikir secara berbeza. Meletakkan gas lengai di sebelah kanan bermakna mendapat keseluruhan siri lompang antara hidrogen dan helium. Ia adalah satu cabaran untuk mencari unsur baharu antara hidrogen dan helium! Mungkin ada halogen yang lebih ringan daripada fluorin (Mendeleev mengakui kebarangkalian kewujudan halogen sedemikian, dengan mengandaikan bahawa helium benar-benar berada dalam kumpulan VIII) atau unsur cahaya lain antara hidrogen dan helium? Mereka tidak ada di sana, jadi tempat gas lengai berada di sebelah kiri, dalam kumpulan sifar! Selain itu, valensi mereka lebih berkemungkinan sifar daripada VIII. Dan nisbah kuantitatif berat atom dengan jelas menunjukkan kedudukan gas lengai di sebelah kiri, pada permulaan setiap baris.

"Kedudukan analog argon dalam kumpulan sifar ini adalah akibat yang sangat logik untuk memahami undang-undang berkala," tegas DI Mendeleev.

Atas cadangan William Ramsay, Mendeleev memasukkan kumpulan sifar dalam jadual berkala, meninggalkan ruang untuk unsur yang lebih ringan daripada hidrogen.

Ia menjadi jelas mengapa Dmitry Ivanovich menegaskan kewujudan kumpulan sifar, sebutannya tentang halogen hipotesis yang lebih ringan daripada fluorin dapat difahami; Oleh itu, pencariannya untuk unsur yang lebih ringan daripada hidrogen boleh difahami, yang kewujudannya telah lama dia fikirkan: "Saya tidak pernah terfikir bahawa beberapa unsur harus bermula dengan hidrogen." "Untuk menghilangkan hidrogen dari kedudukan awal itu, yang telah lama didudukinya, dan untuk membuatnya menunggu unsur-unsur yang lebih rendah daripada hidrogen, berat atom, yang selalu saya percayai" - ini adalah pemikiran terdalam saintis., yang disembunyikannya sehingga undang-undang berkala akhirnya tidak akan diluluskan. "Saya mempunyai pemikiran bahawa lebih awal daripada hidrogen seseorang boleh menjangkakan unsur-unsur dengan berat atom kurang daripada 1, tetapi saya tidak berani untuk menyatakan diri saya dalam pengertian ini kerana ramalan nasib dan terutamanya kerana saya berhati-hati untuk tidak merosakkan kesan sistem baru yang dicadangkan, jika penampilannya akan disertai dengan andaian seperti tentang unsur paling ringan daripada hidrogen.

Tepatnya dalam sistem dengan kumpulan sifar yang dipertahankannya, yang pertama kali dicadangkan oleh saintis Belgium Leo Herrera pada tahun 1900 pada mesyuarat Akademi Sains Diraja Belgium (Academie royale de Belgique), hidrogen mungkin bukan yang pertama, kerana ia pasti muncul di hadapannya ruang kosong untuk elemen ultralight - mungkin ini adalah "elemen eter"?

“Sekarang, apabila ia mula tidak tertakluk kepada keraguan sedikit pun bahawa sebelum kumpulan I, di mana hidrogen harus diletakkan, terdapat kumpulan sifar, yang wakilnya mempunyai berat atom kurang daripada unsur kumpulan I, nampaknya mustahil bagi saya. untuk menafikan kewujudan unsur yang lebih ringan daripada hidrogen, tulis Dmitry Ivanovich.

Dalam undang-undang yang ditemuinya, Mendeleev cuba memahami dari sudut fizikal sifat jisim sebagai ciri utama jirim. Mengetahui asas fizikal graviti (tentang berapa banyak usaha dan masa yang dikhaskan untuk masalah ini, kita juga tahu sedikit), berkait rapat dengan konsep eter dunia sebagai medium "pengiriman", dia mencari unsur yang paling ringan. Walau bagaimanapun, hasil eksperimen tahun 1870-an, yang membuktikan bahawa "eter ialah jumlah gas paling jarang", tidak memuaskan Mendeleev. Untuk beberapa lama dia menghentikan penyelidikan ke arah ini, tidak menulis di mana-mana, tetapi, nampaknya, tidak pernah melupakannya.

Pada akhir hayatnya, untuk mencari jawapan kepada soalan mengenai sifat-sifat mendalam jirim, dia sekali lagi beralih kepada "eter dunia", dengan bantuan yang dia cuba untuk menembusi sifat konsep asas sains semula jadi dalam abad ke-19 (dan juga abad ke-20, dan juga abad ke-21) - massa, serta memberi penjelasan untuk penemuan baru dan, di atas semua, radioaktiviti. Idea utama Mendeleev adalah seperti berikut: "Pemahaman sebenar eter tidak boleh dicapai dengan mengabaikan kimianya dan tidak menganggapnya sebagai bahan asas; bahan asas kini tidak dapat dibayangkan tanpa subordinasi legitimasi berkala mereka." Menggambarkan eter dunia, Mendeleev menganggapnya, "pertama, yang paling ringan dari semua unsur, baik dalam ketumpatan dan berat atom, kedua, gas paling cepat bergerak, dan ketiga, paling tidak mampu membentuk dengan atom atau zarah lain yang kuat. sebatian dan, keempat, unsur yang tersebar luas dan meluas di mana-mana."

Berat atom unsur hipotesis X ini, mengikut pengiraan Mendeleev, boleh berkisar antara 5.3 × 10^-11 sehingga 9.6 × 10^-7 (jika berat atom H ialah 1). Untuk menganggarkan jisim unsur hipotesis, beliau menggunakan pengetahuan dari bidang mekanik dan astronomi. Unsur X mendapat tempatnya dalam jadual berkala dalam tempoh sifar kumpulan sifar, sebagai analog paling ringan bagi gas lengai. (Mendeleev memanggil unsur ini "Newtonium".) Di samping itu, Dmitry Ivanovich mengakui kewujudan unsur lain yang lebih ringan daripada hidrogen - unsur Y, koronium (mungkin garisan koronium direkodkan dalam spektrum korona suria semasa gerhana matahari. Matahari pada tahun 1869; penemuan helium di Bumi memberikan asas menganggap kewujudan unsur ini sebagai nyata). Pada masa yang sama, Mendeleev berulang kali menekankan sifat hipotesis unsur X dan Y dan tidak memasukkannya ke dalam jadual unsur-unsur Asas Kimia edisi ke-7 dan ke-8.

Ketepatan saintifik dan tanggungjawab dalam karya Mendeleev tidak memerlukan ulasan. Tetapi, seperti yang dapat kita lihat, jika logik pencarian memerlukannya, dia dengan berani mengemukakan hipotesis yang paling luar biasa. Semua ramalan yang dibuat olehnya berdasarkan undang-undang berkala (kewujudan 12 unsur yang tidak diketahui pada masa itu, serta pembetulan jisim atom unsur-unsur), telah disahkan dengan cemerlang.

Apabila saya menggunakan undang-undang berkala untuk analog boron, aluminium dan silikon, saya berusia 33 tahun lebih muda, saya yakin sepenuhnya bahawa lambat laun apa yang diramalkan pastinya wajar, kerana semuanya jelas kelihatan kepada saya. Alasan itu datang lebih awal daripada yang saya harapkan. Kemudian saya tidak mengambil risiko, sekarang saya mengambil risiko. Ia memerlukan keazaman. Ia datang apabila saya melihat fenomena radioaktif … dan apabila saya menyedari bahawa tidak mungkin lagi untuk saya menangguhkan dan mungkin pemikiran saya yang tidak sempurna akan membawa seseorang ke jalan yang lebih betul daripada yang mungkin, yang nampaknya penglihatan saya yang semakin lemah.

Jadi, adakah ini kesilapan besar pertama, mungkin juga khayalan mendalam seorang saintis yang hebat, seperti yang dipercayai ramai sekarang, atau hanya salah faham genius yang dikesali oleh pelajarnya yang tidak berupaya?

Pada awal abad ke-20, bukan sahaja Mendeleev, tetapi juga ramai ahli fizik dan ahli kimia mempercayai kewujudan "eter". Walau bagaimanapun, selepas penciptaan teori relativiti khas dan umum oleh Albert Einstein, kepercayaan ini mula pudar. Secara umum diterima bahawa pada tahun 1930-an masalah "eter" tidak lagi wujud, dan persoalan unsur yang lebih ringan daripada hidrogen hilang dengan sendirinya. Tetapi, sekali lagi, masalah eter klasik, eter homogen telah hilang, tetapi eter struktur (eter Mendeleev) agak hidup, hanya ia kini dipanggil vakum struktur atau vakum fizikal Dirac. Jadi persoalannya hanya dalam istilah.

Mari kita kembali kepada unsur yang lebih ringan daripada hidrogen. Mana-mana ahli kimia mengetahui siri homolog dan cara ahli pertama mereka berkelakuan, terutamanya yang pertama. Yang pertama sentiasa istimewa. Dia sentiasa menonjol dengan kuat daripada barisan umum. Hidrogen diletakkan dalam kedua-dua kumpulan I dan VII (ia agak serupa dengan kedua-dua logam alkali dan halogen pada masa yang sama). Jadi, hidrogen tidak seperti yang pertama … Dalam mencari unsur sebenar tempoh sifar, kita mendapati diri kita berada dalam dunia yang sama sekali berbeza, dan nampaknya ini adalah dunia zarah asas.

Pemahaman kimia sebagai sains perubahan kualitatif, menurut banyak penyelidik, menunjukkan dirinya paling jelas dalam jadual berkala, dan pada awal sistem ia hanya terang mempesona. “Badan ringkas yang paling biasa dalam alam semula jadi mempunyai berat atom yang rendah, dan semua unsur dengan berat atom yang rendah dicirikan oleh ketajaman sifat. Oleh itu, ia adalah elemen tipikal ", dan apabila seseorang menghampiri" titik sifar ", hebat" tajam "lompatan kualitatif harus berlaku, yang mengikuti dari sifat tunggalnya, kerana" … di sini bukan sahaja tepi sistem, tetapi juga unsur-unsur tipikal, dan oleh itu kita boleh mengharapkan keaslian dan keanehan."

Kita sering bercakap tentang sifat asas undang-undang berkala, tetapi nampaknya kita tidak benar-benar memahami perkara ini. Mari kita ulangi Mendeleev: "Intipati konsep yang menyebabkan undang-undang berkala terletak pada prinsip fizikokimia umum korespondensi, kebolehtransformasian dan kesetaraan kuasa alam."

Entri yang dibuat oleh tangan DI Mendeleev pada halaman dengan sistem berkala 1871 dalam buku teksnya "Asas Kimia" pada tahun 1871, disimpan dalam arkib saintis: "Eter adalah yang paling ringan daripada semua, sejuta kali."

Sebagai kesimpulan, saya ingin memetik kata-kata Dmitry Ivanovich:

"Saya melihat percubaan saya yang jauh dari kesempurnaan untuk memahami sifat dunia eter dari sudut pandangan yang benar-benar kimia, tidak lebih daripada ungkapan jumlah tera yang terkumpul dalam diri saya, melarikan diri semata-mata atas sebab saya tidak mahu pemikiran yang diilhamkan oleh realiti akan hilang. Kemungkinan pemikiran yang sama telah berlaku kepada ramai, tetapi sehingga mereka dinyatakan, mereka dengan mudah dan sering hilang dan tidak berkembang, tidak memerlukan pengumpulan kepastian yang beransur-ansur, yang masih ada. Sekiranya ia mengandungi sekurang-kurangnya sebahagian daripada kebenaran semula jadi yang kita semua cari, percubaan saya tidak sia-sia, ia akan diselesaikan, ditambah dan diperbetulkan, dan jika pemikiran saya salah dalam asasnya, persembahannya, selepas satu atau jenis sanggahan lain, akan menghalang orang lain daripada mengulangi. Saya tidak tahu cara lain untuk pergerakan yang perlahan tetapi tetap ke hadapan."

VACUUM FIZIKAL - dalam pandangan moden, keadaan dasar medan terkuantum, sejenis medium dengan cas elektrik sifar, momentum, momentum sudut dan nombor kuantum lain. Medan mempunyai tenaga yang minimum, tetapi ia tertakluk kepada turun naik dengan amplitud yang besar. Kemunculan idea kuantum membawa kepada penciptaan gambaran sejagat bagi satu struktur jirim. Daripada medan dan zarah fizik klasik, mereka kini menganggap objek fizikal tunggal - medan kuantum dalam ruang masa empat dimensi, satu untuk setiap medan "klasik" (elektrik, magnet, dll.) dan untuk setiap jenis zarah. Sebagai contoh, vakum Dirac ialah medan zarah dengan putaran ½ (elektron, positron, muon, kuark, dll.). Setiap interaksi tunggal zarah atau medan adalah hasil daripada pertukaran kuanta medan ini pada satu titik dalam ruang-masa. Dari beberapa sudut pandangan, vakum fizikal menunjukkan sifat persekitaran material, memberi alasan untuk menganggapnya "eter moden".

D. Mendeleev. Percubaan untuk memahami kimia eter. 1905.pdf Asas Kimia. Bahagian satu. 1949. Mendeleev D. I.djvu Asas Kimia. Bahagian kedua. 1949. Mendeleev D. I.djvu Artikel mengenai topik:

Kehidupan dan perkembangan D. I. Mendeleev - fakta yang tidak diketahui

Siapa dan mengapa menyembunyikan eter daripada jadual berkala? Salah satu pendapat

Mendeleev: pejuang menentang oligarki minyak dan penyokong teori eter