A Mengyelejev-féle periodikus törvény felfedezésének története rövid. Mengyelejev felfedezte a periodikus törvényt. Osztályozás szükségessége

Itt a valaha volt egyik legfontosabb törvényről talál információkat az olvasó ember által nyitott v tudományos terület- Dmitrij Ivanovics Mengyelejev időszakos törvénye. Megismerheti jelentését és a kémiára gyakorolt ​​hatását, figyelembe veszik Általános rendelkezések, jellemzők és részletek időszakos törvény, a felfedezés története és a főbb rendelkezések.

Mi a periódusos törvény

A periodikus törvény egy alapvető természetű természeti törvény, amelyet először D. I. Mengyelejev fedezett fel 1869-ben, és maga a felfedezés néhány tulajdonságainak összehasonlítása miatt történt. kémiai elemekés egy atom tömegének akkor ismert értékeit.

Mengyelejev azzal érvelt, hogy törvénye szerint az egyszerű és összetett testek, valamint az elemek különféle vegyületei attól függnek, hogy függenek a periodikus típustól és az atom tömegétől.

A periodikus törvény a maga nemében egyedülálló, és ez annak köszönhető, hogy a természet és a világegyetem más alapvető törvényeitől eltérően nem matematikai egyenletekkel fejezik ki. Grafikus kifejezését a kémiai elemek periódusos rendszerében találja meg.

A felfedezés története

A periodikus törvény felfedezésére 1869-ben került sor, de az összes ismert x-kie elem rendszerezésére tett kísérletek már jóval ezt megelőzően megkezdődtek.

Egy ilyen rendszer létrehozására először I. V. Debereiner tett kísérletet 1829-ben. Az összes általa ismert kémiai elemet a három komponensből álló csoport atomtömegének felének közelségében egymáshoz kapcsolódó triádokba sorolta. Debereiner nyomán A. de Chancourtois kísérletet tett egy egyedi elemek osztályozási táblázat létrehozására, rendszerét "földspirálnak" nevezte, majd a Newlands-oktávot John Newlands állította össze. 1864-ben, szinte egyidőben William Alding és Lothar Meyer egymástól függetlenül készített táblázatokat publikált.

A periodikus törvényt 1869. március 8-án terjesztették a tudományos közösség elé felülvizsgálatra, és ez az orosz x-valaki társaság találkozóján történt. Mengyelejev Dmitrij Ivanovics mindenki előtt bejelentette felfedezését, és ugyanebben az évben megjelent Mengyelejev „A kémia alapjai” című tankönyve, ahol először mutatták be az általa készített periódusos rendszert. Egy évvel később, 1870-ben írt egy cikket, és átadta az RFC-nek felülvizsgálatra, ahol először használták a periodikus törvény fogalmát. Mengyelejev 1871-ben kimerítő leírást adott zn-éről a kémiai elemek időszakos törvényszerűségéről szóló híres cikkében.

Felbecsülhetetlen hozzájárulás a kémia fejlődéséhez

A periodikus törvény jelentősége hihetetlenül nagy a tudományos közösség számára szerte a világon. Ennek oka az a tény, hogy felfedezése erőteljes lendületet adott a kémia és más természettudományok, például a fizika és a biológia fejlődésének. Az elemek kapcsolata minőségi kémiai és fizikai jellemzőikkel nyitott volt, lehetővé tette az összes elem egy elv szerinti felépítésének lényegének megértését és a kémiai elemek fogalmának korszerű megfogalmazását, az ismeretek konkretizálását. összetett és egyszerű szerkezetű anyagok fogalmának.

A periodikus törvény alkalmazása lehetővé tette a kémiai előrejelzés problémájának megoldását, az ismert kémiai elemek viselkedésének okának meghatározását. Atomfizika, beleértve nukleáris energia, ugyanazon törvény hatására vált lehetségessé. Ezek a tudományok viszont lehetővé tették ennek a törvénynek a lényegének horizontját, és elmélyültek annak megértésében.

A periódusos rendszer elemeinek kémiai tulajdonságai

Valójában a kémiai elemek olyan tulajdonságok révén kapcsolódnak egymáshoz, amelyekben rejlenek egy atom és egy ion szabad állapotában, szolvatált vagy hidratált állapotban, egyszerű anyagban és abban a formában, ahogyan számos vegyületük kialakulhat. Az x-tulajdonságok azonban általában két jelenségből állnak: egy szabad állapotú atomra jellemző tulajdonságokból és egy egyszerű anyagból. Sok típusuk tartozik ehhez a tulajdonsághoz, de a legfontosabbak:

1. Atomi ionizáció és energiája, az elem táblázatbeli helyzetétől, sorszámától függően.
2. Egy atom és egy elektron energetikai kapcsolata, amely az atomionizációhoz hasonlóan az elem periódusos rendszerben való elhelyezkedésétől függ.
3. Egy atom elektronegativitása, amely nem állandó, de különféle tényezők függvényében képes változni.
4. Az atomok és ionok sugarai - itt általában empirikus adatokat használnak, amelyek az elektronok mozgási állapotában lévő hullám természetéhez kapcsolódnak.
5. Porlasztás egyszerű anyagok- az elem reakcióképességének leírása.
6. Az oxidációs állapot formális jellemző, de egy elem egyik legfontosabb jellemzőjeként jelenik meg.
7. Az egyszerű anyagok oxidációs potenciálja egy anyag hatásának mérése és jelzése vizes oldatok, valamint a redox jellegű tulajdonságok megnyilvánulási szintje.

Belső és másodlagos típusú elemek periodikussága

A periodikus törvény a természet egy másik fontos összetevőjének megértését ad - a belső és másodlagos periodicitást. Az atomi tulajdonságok fent említett vizsgálati területei valójában sokkal összetettebbek, mint azt gondolnánk. Ez annak köszönhető, hogy a táblázat s, p, d elemei megváltoztatják a sajátjukat minőségi jellemzők a periódusban elfoglalt pozíciótól (belső jellegű periodicitás) és a csoporttól (másodlagos jellegű periodicitás) függően. Például az s elemnek az első csoportból a nyolcadikba a p-elembe való átmenetének belső folyamatát minimum és maximum pontok kísérik az ionizált atom energiavonalának görbéjén. Ez a jelenség az atom tulajdonságainak periódusonkénti helyzetenkénti változásának periodikusságának belső inkonzisztenciáját mutatja.

Eredmények

Most az olvasó világosan megérti és meghatározza, mi a Mengyelejev periodikus törvénye, felismeri annak fontosságát az emberek és a fejlődés számára különféle tudományokés van elképzelése róla hatályos rendelkezésekés a felfedezés története.

Robert Boyle 1668-as munkájában felsorolta a lebonthatatlan kémiai elemeket. Ekkor még csak tizenöten voltak. A tudós ugyanakkor nem állította, hogy az általa felsorolt ​​elemeken kívül már nem léteznek, és ezek számának kérdése nyitva maradt.

Száz évvel később Antoine Lavoisier francia kémikus új listát állított össze ismert a tudomány számára elemeket. A névsorában 35 szerepel vegyi anyagok, amelyből 23-at később azonos felbonthatatlan elemként ismertek fel.

Az új elemek keresését vegyészek végezték szerte a világon, és ez meglehetősen sikeresen haladt. Ebben a kérdésben a döntő szerepet Dmitrij Ivanovics Mengyelejev orosz kémikus játszotta: ő volt az, aki felvetette az elemek atomtömege és a "hierarchiában" elfoglalt helyük közötti kapcsolat fennállásának lehetőségét. . Saját szavaival élve: „keresnünk kell... megfeleléseket közöttük egyéni tulajdonságok elemek és atomsúlyuk".

Az akkoriban ismert kémiai elemeket összehasonlítva Mengyelejev kolosszális munka után végül felfedezte, hogy a függőség, az egyes elemek közötti általános szabályos kapcsolat, amelyben azok egységes egészként jelennek meg, ahol az egyes elemek tulajdonságai nem olyanok, amelyek önmagukban léteznek. , de időszakosan és helyesen visszatérő jelenség.

Így 1869 februárjában fogalmazták meg Mengyelejev periodikus törvénye... Ugyanebben az évben, március 6-án D.I. Mengyelejev "A tulajdonságok összefüggése az elemek atomtömegével" címmel mutatta be N.A. Menshutkin az Orosz Kémiai Társaság ülésén.

Ugyanebben az évben a publikáció megjelent a „Zeitschrift für Chemie” német folyóiratban, 1871-ben pedig az „Annalen der Chemie” folyóiratban D. I. részletes publikációja. Mengyelejev a „Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente” (A kémiai elemek időszakos szabályossága) felfedezésének szentelte magát.

Periódusos rendszer készítése

Annak ellenére, hogy az ötletet Mengyelejev egy inkább rövid időszak, sokáig nem tudta formalizálni következtetéseit. Fontos volt számára, hogy elképzelését világos általánosítás, szigorú és vizuális rendszer formájában mutassa be. Ahogy maga D.I. mondta egyszer. Mengyelejev A.A. professzorral folytatott beszélgetésben. Inosztrancev: "A fejemben minden működött, de nem tudom táblázatban kifejezni."

Az életrajzírók szerint a beszélgetés után a tudós három napig és három éjszakán át dolgozott az asztal elkészítésén, anélkül, hogy lefeküdt volna. Különböző lehetőségeken ment keresztül, amelyekben az elemeket kombinálva egy táblázatba rendezhető. A munkát nehezítette, hogy az alkotás idején periodikus rendszer korántsem minden kémiai elemet ismert a tudomány.

1869-1871-ben Mengyelejev folytatta a tudományos közösség által előadott és elfogadott periodicitási elképzelések fejlesztését. Ennek egyik lépése volt egy elem periódusos rendszerben elfoglalt helye fogalmának bevezetése, mint tulajdonságainak halmaza, összehasonlítva más elemek tulajdonságaival.

Ez alapján, valamint az üvegképző oxidok változási sorrendjének vizsgálata során kapott eredmények alapján Mengyelejev korrigálta 9 elem, köztük a berillium, indium, atomtömegének értékeit. urán és mások.

A munka során D.I. Mengyelejev igyekezett kitölteni az általa összeállított táblázat üres celláit. Ennek eredményeként 1870-ben a tudomány számára akkor még ismeretlen elemek felfedezését jósolta. Mengyelejev kiszámította az atomtömegeket, és leírta három olyan elem tulajdonságait, amelyeket akkor még nem fedeztek fel:

• "ekaaluminium" - 1875-ben nyitották meg, gallium néven,
• "ekabora" - 1879-ben nyílt meg, Scandium néven,
• "ekasilitsiya" - 1885-ben nyílt meg, germánium néven.

Következő megvalósított jóslata további nyolc elem felfedezése, köztük a polónium (1898-ban fedezték fel), az asztatin (1942-1943-ban fedezték fel), a technécium (1937-ben fedezték fel), a rénium (1925-ben nyitották meg) és Franciaország (1939-ben).

1900-ban Dmitrij Ivanovics Mengyelejev és William Ramsay arra a következtetésre jutott, hogy a periódusos rendszerbe egy speciális, nulla csoport elemeit kell beépíteni. Ma ezeket az elemeket nemesgázoknak nevezik (1962-ig ezeket a gázokat inert gázoknak nevezték).

A periódusos rendszer szerveződésének elve

A táblázatában D.I. Mengyelejev a kémiai elemeket sorokba rendezte tömegük növelésének sorrendjében, úgy választotta meg a sorok hosszát, hogy az egy oszlopban lévő kémiai elemek hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkezzenek.

A nemesgázok – hélium, neon, argon, kripton, xenon és radon – nem szívesen reagálnak más elemekkel, és alacsony a hatásuk kémiai tevékenységés ezért a jobb szélső oszlopban vannak.

Ezzel szemben a bal szélső oszlop elemei - lítium, nátrium, kálium és mások - heves reakcióba lépnek más anyagokkal, a folyamat robbanásveszélyes. A táblázat más oszlopainak elemei hasonlóan viselkednek – egy oszlopon belül ezek a tulajdonságok hasonlóak, de változnak, amikor egyik oszlopról a másikra mozognak.

A periódusos rendszer első változatában egyszerűen a természetben létező állapotokat tükrözte. Kezdetben a táblázat semmilyen módon nem magyarázta meg, miért kell ennek így lennie. És csak a megjelenéssel kvantummechanika világossá vált a periódusos rendszer elemeinek elrendezésének valódi jelentése.

Az uránig (92 protont és 92 elektront tartalmaz) kémiai elemek találhatók a természetben. A 93-as számtól kezdve megy mesterséges elemek laboratóriumi körülmények között készült.

Dmitrij Ivanovics Mengyelejev periodikus törvénye a természet egyik alapvető törvénye, amely összekapcsolja a kémiai elemek és egyszerű anyagok tulajdonságainak függőségét azok atomtömegével. Jelenleg a törvény finomítása megtörtént, a tulajdonságok függését az atommag töltése magyarázza.

A törvényt egy orosz tudós fedezte fel 1869-ben. Mengyelejev az Orosz Kémiai Társaság kongresszusán készült jelentésben ismertette a tudományos közösséggel (a jelentést egy másik tudós készítette, mivel Mengyelejev a Szentpétervári Szabad Gazdasági Társaság utasítására sürgősen távozni kényszerült). Ugyanebben az évben megjelent a "A kémia alapjai" című tankönyv, amelyet Dmitrij Ivanovics írt a diákok számára. Ebben a tudós leírta a népszerű vegyületek tulajdonságait, és megpróbálta a kémiai elemek logikus rendszerezését is megadni. Szintén első alkalommal került bemutatásra egy táblázat periodikusan elhelyezkedő elemekkel, a periodikus törvény grafikus értelmezéseként. A következő években Mengyelejev javította a táblázatát, például hozzáadott egy inert gázoszlopot, amelyet 25 évvel később fedeztek fel.

A tudományos közösség még Oroszországban sem fogadta el azonnal a nagy orosz kémikus gondolatait. De miután három új elemet fedeztek fel (a galliumot 1875-ben, a szkandiumot 1879-ben és a germániumot 1886-ban), amelyeket Mengyelejev megjósolt és leírt híres jelentésében, felismerték a periodikus törvényt.

• Ez a természet egyetemes törvénye.
• A törvényt grafikusan ábrázoló táblázat nemcsak az összes ismert elemet tartalmazza, hanem az eddig feltárt elemeket is.
• Minden új felfedezés nem befolyásolta a törvény és a táblázat relevanciáját. A táblázatot fejlesztik, változtatják, de a lényege változatlan.
• Lehetővé teszi egyes elemek atomsúlyának és egyéb jellemzőinek tisztázását, új elemek létezésének előrejelzését.
• A vegyészek megbízható tanácsokat kaptak arra vonatkozóan, hogyan és hol keressenek új elemeket. Emellett a törvény nagy valószínűséggel lehetővé teszi a még feltáratlan elemek tulajdonságainak előzetes meghatározását.
• Hatalmas szerepet játszott a fejlesztésben szerves kémia században.

A felfedezés története

Van egy gyönyörű legenda, hogy Mengyelejev álmában látta az asztalát, és reggel felébredt, és felírta. Valójában ez csak egy mítosz. A tudós maga is sokszor elmondta, hogy életéből 20 évet szentelt az elemek periódusos rendszerének létrehozásának és javításának.

Az egész azzal kezdődött, hogy Dmitrij Ivanovics úgy döntött, hogy tankönyvet ír a diákoknak szervetlen kémia, amelyben az abban a pillanatban ismert összes tudást rendszerezte. És természetesen támaszkodott elődei eredményeire és felfedezéseire. Döbereiner német kémikus hívta fel először a figyelmet az atomsúlyok és az elemek tulajdonságainak kapcsolatára, aki az általa ismert elemeket hasonló tulajdonságú és súlyú, egy bizonyos szabálynak engedelmeskedő triádokra próbálta bontani. Mindegyik hármasban a középső elem súlya közel volt a két legkülső elem számtani átlagához. A tudós így öt csoportot tudott kialakítani, például Li – Na – K; Cl – Br – I. De ezek messze nem voltak ismert elemek. Ráadásul az elemek triplettje egyértelműen nem merítette ki a hasonló tulajdonságokkal rendelkező elemek listáját. Később megpróbálták megtalálni az általános mintát a németek Gmelin és von Pettenkofer, a francia J. Dumas és de Chancourtois, valamint a brit Newlands és Odling. A legmesszebb jutott a német tudós, Meyer, aki 1864-ben összeállított egy, a periódusos rendszerhez nagyon hasonló táblázatot, amely azonban csak 28 elemet tartalmazott, míg 63-at már ismertek.

Elődeivel ellentétben Mengyelejevnek sikerült készítsen egy táblázatot, amely tartalmazza az összes ismert elemet egy bizonyos rendszer szerint. Ugyanakkor néhány cellát üresen hagyott, nagyjából kiszámolta egyes elemek atomsúlyát, és leírta tulajdonságaikat. Ezenkívül az orosz tudósnak volt bátorsága és előrelátása kijelenteni, hogy az általa felfedezett törvény a természet egyetemes törvénye, és "periodikus törvénynek" nevezte. „a”-t mondva továbbment és kijavította a táblázatba nem illő elemek atomsúlyát. Közelebbről megvizsgálva kiderült, hogy helyesbítései helyesek voltak, és az általa leírt hipotetikus elemek felfedezése az új törvény igazságának végső megerősítése lett: a gyakorlat igazolta az elmélet érvényességét.

Minden anyag, ami körülvesz minket a természetben, legyen az űrobjektumok, hétköznapi földi tárgyak vagy élő szervezetek, anyagokból áll. Sok fajta létezik belőlük. Már az ókorban is észrevették az emberek, hogy nemcsak fizikai állapotukat képesek megváltoztatni, hanem más anyagokká is átalakulhatnak, amelyek az eredetitől eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. De az ember nem értette meg azonnal azokat a törvényeket, amelyek szerint az anyag ilyen átalakulásai végbemennek. Ennek érdekében az anyag alapját helyesen azonosítani és a természetben létező elemeket osztályozni kellett. Ez csak a 19. század közepén, a periodikus törvény felfedezésével vált lehetségessé. Létrehozásának története D.I. Mengyelejevet sokéves munka előzte meg, és ennek a fajta tudásnak a kialakulását az egész emberiség több évszázados tapasztalata segítette elő.

Mikor rakták le a kémia alapjait?

Az ókor mesterei igen sikeresek voltak a különféle fémek öntésében és olvasztásában, tudván azok átalakulásának számos titkát. Tudásukat, tapasztalataikat utódaiknak adták át, akik a középkorig használták azt. Azt hitték, hogy az alapfémek értékes fémekké alakíthatók, ami tulajdonképpen a 16. századig a vegyészek fő feladata volt. Lényegében egy ilyen elképzelés az ókori görög tudósok filozófiai és misztikus elképzeléseit is tartalmazta, miszerint minden anyag néhány „elsődleges elemből” épül fel, amelyek képesek egymást reinkarnálni. E megközelítés látszólagos primitívsége ellenére szerepet játszott a Periodikus Törvény felfedezésének történetében.

Panacea és fehér tinktúra

Az alapelvet keresve az alkimisták szilárdan hittek két fantasztikus anyag létezésében. Az egyik a legendákban dicsőített bölcsek köve, amelyet életelixírnek vagy csodaszernek is neveznek. Úgy gondolták, hogy egy ilyen gyógymód nemcsak a higany, az ólom, az ezüst és más anyagok arannyá alakításának megbízható módja, hanem csodálatos univerzális gyógyszerként is szolgál, amely minden emberi betegséget meggyógyított. Egy másik elem, az úgynevezett fehér tinktúra, nem tartozott a hatékony kategóriába, de más anyagokat ezüstté alakított át.

A periodikus törvény felfedezésének hátterét elmondva nem lehet szó az alkimisták által felhalmozott tudásról. Megszemélyesítették a szimbolikus gondolkodás modelljét. Ennek a félig misztikus tudománynak a képviselői egyfajta kémiai modellt alkottak a világról és a benne zajló folyamatokról kozmikus szinten. Annak érdekében, hogy minden dolog lényegét megértsék, a legrészletesebben rögzítették a laboratóriumi technikákat, felszereléseket és a vegyi üvegedényekkel kapcsolatos információkat, nagy körültekintéssel és szorgalommal, hogy tapasztalataikat a kollégáknak és leszármazottaknak adják át.

Osztályozás szükségessége

Jelentős mennyiségű információ a különféle kémiai elemekről századi XIX elég halmozódott fel, ami természetes szükségszerűséget és a tudósok rendszerezési vágyát váltotta ki. De egy ilyen osztályozás elvégzéséhez további kísérleti adatokra volt szükség, valamint nem misztikus, hanem valós ismeretekre az anyagok szerkezetéről és az anyag szerkezetének lényegéről, amelyek még nem léteztek. Ezen túlmenően a rendszerezés alapjául szolgáló, az akkor ismert kémiai elemek atomtömegeinek értékéről rendelkezésre álló információk sem tértek el különösebb pontossággal.

De a természettudósok közötti osztályozási kísérletek ismételten megtörténtek, jóval a felismerés előtt igazi lényeg dolgok, amelyek most az alapok modern tudomány... És sok tudós dolgozott ebben az irányban. Röviden szólva a Mengyelejev-féle periodikus törvény felfedezésének előfeltételeiről, meg kell említeni az elemek ilyen kombinációinak példáit.

Triádok

Az akkori tudósok úgy érezték, hogy a sokféle anyag által megnyilvánuló tulajdonságok kétségtelenül atomtömegük értékétől függenek. Ezt felismerve Johann Döbereiner német kémikus saját rendszert javasolt az anyag alapját képező elemek osztályozására. 1829-ben történt. És ez az esemény meglehetősen komoly előrelépést jelentett a tudományban fejlődésének abban az időszakában, valamint fontos állomása a periodikus törvény felfedezésének történetében. Döbereiner a jól ismert elemeket egyesítette közösségekké, így a „triád” nevet adta nekik. A létező rendszer szerint a szélső elemek tömege egyenlőnek bizonyult a közöttük lévő csoport azon tagjának atomtömegeinek átlagával.

Kísérletek a triádok határainak kitágítására

A fent említett Döbereiner-féle rendszerben volt elég hiányosság. Például a bárium, stroncium, kalcium láncában nem volt szerkezetükben és tulajdonságaikban hozzájuk hasonló magnézium. A tellúr, szelén, kén közösségében pedig nem volt elég oxigén. Sok más hasonló anyagot szintén nem sikerült a triád rendszer szerint osztályozni.

Sok más kémikus megpróbálta továbbfejleszteni ezeket az ötleteket. Leopold Gmelin német tudós különösen a „szoros” keretet igyekezett kibővíteni az osztályozott elemek csoportjainak kibővítésével, az elemek ekvivalens súlyának és elektronegativitásának sorrendjében való elosztásával. Szerkezetei nemcsak triádokat, hanem tetrádokat, pentádokat is alkottak, de a német kémikusnak nem sikerült felfognia a periodikus törvény lényegét.

Chancourtois spirál

Még több összetett séma az elemek felépítését Alexander de Chancourtois találta fel. Hengerré hengerelt síkban rendezte el őket, függőlegesen, 45°-os dőléssel az atomtömeg növekedésének sorrendjében. Ahogy az várható volt, egy adott volumetrika tengelyével párhuzamos vonalak mentén geometriai alakzat, hasonló tulajdonságokkal rendelkező anyagokat kellett volna elhelyezni.

Valójában azonban az ideális besorolás nem működött, mivel néha teljesen független elemek ugyanarra a függőlegesre estek. Például az alkálifémek mellett a mangánról kiderült, hogy teljesen más kémiai viselkedést mutat. És az egyik "cég" kapott ként, oxigént és egy teljesen más elemet, a titánt. Azonban egy ilyen séma is megtette a maga részét, elfoglalta helyét a periodikus törvény felfedezésének történetében.

Egyéb kísérletek osztályozások létrehozására

A leírtakat követően John Newlands javasolta az osztályozási rendszerét, megjegyezve, hogy a kapott sorozat minden nyolcadik tagja hasonlóságot mutat az atomtömeg növekedésével összhangban elrendezett elemek tulajdonságaiban. A talált minta a tudós fejébe jutott, hogy összehasonlítsa a zenei oktávok elrendezésének szerkezetével. Ugyanakkor minden elemhez saját sorszámot rendelt, vízszintes sorokba rendezve. De egy ilyen rendszer ismét nem működött ideálisnak, és tudományos körökben nagyon szkeptikusan értékelték.

1964-től 1970-ig Odling és Meyer táblázatokat is készített a kémiai elemek megrendeléséhez. De az ilyen próbálkozásoknak ismét megvoltak a hátrányai. Mindez annak előestéjén történt, hogy Mengyelejev felfedezte a periodikus törvényt. És néhány tökéletlen osztályozási kísérletet tartalmazó mű még azután is megjelent, hogy a mai napig használt táblázatot bemutatták a világnak.

Mengyelejev életrajza

A zseniális orosz tudós 1834-ben született Tobolszk városában, a gimnázium igazgatójának családjában. A házban rajta kívül tizenhat másik testvér volt. Nem fosztották meg a figyelmet, a gyerekek legfiatalabbjaként Dmitrij Ivanovics mindenkit lenyűgözött rendkívüli képességeivel a legjelentéktelenebb korától kezdve. A szülők a nehézségek ellenére igyekeztek neki a legtöbbet adni jobb oktatás... Tehát Mengyelejev először a tobolszki gimnáziumban, majd a fővárosi Pedagógiai Intézetben végzett, miközben lelkében mélyen érdeklődött a tudomány iránt. És nem csak a kémiára, hanem a fizikára, a meteorológiára, a geológiára, a technológiára, a műszerekre, a repülésre és másokra is.

Hamarosan Mengyelejev megvédte disszertációját, és tanársegéd lett a Szentpétervári Egyetemen, ahol a szerves kémiáról tartott előadásokat. 1865-ben bemutatta kollégáinak doktori disszertációját "Az alkohol és a víz kombinációjáról" témában. 1969 volt az időszakos törvény megnyitásának éve, de ezt az eredményt 14 év kemény munka előzte meg.

Egy nagyszerű felfedezésről

Figyelembe véve a hibákat, pontatlanságokat, valamint kollégái pozitív tapasztalatait, Dmitrij Ivanovics a legkényelmesebb módon tudta rendszerezni a kémiai elemeket. Észrevette továbbá a vegyületek és az egyszerű anyagok tulajdonságainak, alakjuknak az atomtömegek értékétől való periodikus függőségét, amint azt a Mengyelejev által adott periodikus törvény megfogalmazása is tartalmazza.

De az ilyen progresszív ötletek sajnos nem találtak azonnal választ még az orosz tudósok szívében sem, akik nagyon óvatosan fogadták ezt az újítást. És a külföldi tudomány alakjai között, különösen Angliában és Németországban, Mengyelejev törvénye találta a leghevesebb ellenfelet. De nagyon hamar megváltozott a helyzet. mi volt az oka? Nem sokkal később a nagy orosz tudós ragyogó bátorsága megjelent a világ előtt a tudományos előrelátás ragyogó képességének bizonyítékaként.

Új elemek a kémiában

A periódusos törvény felfedezése és az általa megalkotott periódusos rendszer felépítése nemcsak a szubsztanciák rendszerezését tette lehetővé, hanem számos, akkor még ismeretlen elem természeti jelenlétére vonatkozó jóslatok megfogalmazását is lehetővé tette. Ezért tudta Mengyelejev a gyakorlatba átültetni azt, amit korábban más tudósoknak nem sikerült.

Mindössze öt évbe telt, és a találgatások beigazolódtak. A francia Lecoq de Boisbaudran felfedezte a gallium nevű új fémet. Tulajdonságai nagyon hasonlónak bizonyultak azokhoz, amelyeket Mengyelejev az eka-alumínium elméletében megjósolt. Ennek tudomására jutva az akkori tudományos világ képviselői elképedtek. De ezen elképesztő tények egyáltalán nem ért véget. Továbbá a svéd Nilson felfedezte a szkandiumot, amelynek hipotetikus analógja az ekabor. Az ekasilitsiya ikertestvére pedig a Winkler által felfedezett germánium lett. Azóta Mengyelejev törvénye kezdett érvényesülni, és egyre több új támogatóra tett szert.

A ragyogó előrelátás új tényei

Az alkotót annyira magával ragadta ötletének szépsége, hogy vállalta a bátorságot, hogy feltevéseket tegyen, amelyek érvényességét később a gyakorlati tudományos felfedezések is fényesen megerősítették. Például Mengyelejev egyes anyagokat egyáltalán nem az atomtömeg növekedésével összhangban helyezett el a táblázatában. Előre látta, hogy a mélyebb értelemben vett periodicitás még mindig nemcsak az elemek atomsúlyának növekedése kapcsán figyelhető meg, hanem más okból is. A nagy tudós úgy sejtette, hogy egy elem tömege a szerkezetében lévő néhány elemi részecske mennyiségétől függ.

A periodikus törvény tehát valamilyen módon arra késztette a tudomány képviselőit, hogy az atom alkotóelemeiről gondolkodjanak. A hamarosan elkövetkező 20. század – a grandiózus felfedezések évszázada – tudósai pedig többször is meggyőzték, hogy az elemek tulajdonságai az atommagok töltéseinek nagyságától és elektronhéjának szerkezetétől függenek.

Periodikus jog és modernitás

A periódusos rendszert – bár lényegében változatlan – utólag többször kiegészítették, átdolgozták. Kialakult benne az úgynevezett nulla elemcsoport, amelybe az inert gázok tartoznak. A ritkaföldfémek elhelyezésének problémáját is sikeresen megoldották. De a kiegészítések ellenére a Mengyelejev-féle periodikus törvény felfedezésének jelentőségét az eredeti változatban nehéz túlbecsülni.

Később, a radioaktivitás jelenségével teljesen megértették egy ilyen rendszerezés sikerének okait, valamint a különféle anyagok elemeinek tulajdonságainak periodicitását. Hamarosan a radioaktív elemek izotópjai is helyet kaptak a jelzett táblázatban. Az atomszám lett a sejtek számos tagjának osztályozásának alapja. A 20. század közepén pedig végleg igazolódott a táblázatban szereplő elemek elrendeződésének sorrendje, attól függően, hogy az atomok pályái megteltek-e az atommag körül óriási sebességgel mozgó elektronokkal.

1867-68 telén Mengyelejev elkezdte írni a "A kémia alapjai" című tankönyvet, és azonnal szembesült a tényanyag rendszerezésének nehézségeivel. 1869. február közepére a tankönyv szerkezetén töprengve fokozatosan arra a következtetésre jutott, hogy az egyszerű anyagok tulajdonságait (és ez a kémiai elemek szabad állapotban való létezésének egy formája) és az elemek atomtömegét összekapcsolja egy bizonyos minta.

Mengyelejev nem sokat tudott elődei kísérleteiről, hogy a kémiai elemeket atomtömegük növekedése szerint rendezzék el, és az ebből fakadó eseményekről. Például Shancourtois, Newlands és Meyer munkásságáról szinte semmilyen információja nem volt.

Gondolatainak döntő szakasza 1869. március 1-jén jött el (régi módra február 14.). Mengyelejev egy nappal korábban tíz napos szabadságlevelet írt a Tver tartományban működő szövetkezeti sajtgyárak ellenőrzésére: A.I.Hodnyevtől, a Szabad Gazdasági Társaság egyik vezetőjétől kapott levelet a sajtgyártás tanulmányozására vonatkozó ajánlásokkal.

Felhős, fagyos idő volt aznap Szentpéterváron. Fák csikorogtak a szélben az egyetemi kertben, ahonnan Mengyelejev lakásának ablakai néztek ki. Dmitrij Ivanovics még ágyban ivott egy bögre meleg tejet, majd felkelt, megmosakodott és elment reggelizni. Csodálatos hangulatban volt.

Reggeli közben Mengyelejevnek váratlan ötlete támadt: össze kell hasonlítani a különféle kémiai elemek közeli atomtömegét és kémiai tulajdonságaikat.

Kétszeri gondolkodás nélkül tovább hátoldal Hodnyevnek írt levelében a meglehetősen közeli atomtömegű klór Cl és kálium K szimbólumait írta le, amelyek rendre 35,5, illetve 39 (a különbség mindössze 3,5 egység). Ugyanebben a levélben Mengyelejev más elemek szimbólumait is felvázolta, és hasonló "paradox" párokat keresett köztük: fluor F és nátrium-Na, bróm Br és rubídium Rb, jód I és cézium-Cs, amelyeknél a tömegkülönbség 4,0-ről nő. 5.0, majd 6.0-ig. Mengyelejev ekkor még nem tudhatta, hogy a nyilvánvaló nemfémek és fémek közötti „határozatlan zóna” olyan elemeket – nemesgázokat – tartalmaz, amelyek felfedezése jelentősen módosítja a periódusos rendszert.

Reggeli után Mengyelejev bezárt az irodájába. Elővett egy köteg névjegykártyát az asztalról, és elkezdte a hátukra írni az elemek szimbólumait és főbb kémiai tulajdonságaikat.

Egy idő után a háztartás meghallotta, hogy az irodából elkezdtek érkezni: "Ó! Szarvas. Hú, micsoda szarvas! Legyőzöm őket. Megöllek!" Ezek a felkiáltások azt jelentették, hogy Dmitrij Ivanovics kreatív ihletet kapott.

Mengyelejev áthelyezte a kártyákat egyik vízszintes sorból a másikba, az atomtömeg értékei és az ugyanazon elem atomjai által alkotott egyszerű anyagok tulajdonságai alapján. Ismét segítségére volt a szervetlen kémia alapos ismerete. Fokozatosan kezdett kialakulni a jövőbeni kémiai elemek periódusos rendszere.

Tehát először tett egy kártyát a berillium Be elemmel ( atomtömeg 14) az Al alumínium elem kártyája mellett (atomtömeg 27,4), az akkori hagyomány szerint a berilliumot az alumínium analógjának tekintve. Ekkor azonban a kémiai tulajdonságokat összehasonlítva berilliumot helyezett a magnézium Mg fölé. Miután kételkedett a berillium atomtömegének akkor általánosan elfogadott értékében, azt 9,4-re változtatta, és a berillium-oxid képletét Be2O3-ról BeO-ra (mint a magnézium-oxid MgO-ra). A berillium atomtömegének "korrigált" értékét egyébként csak tíz évvel később erősítették meg. Máskor is ugyanolyan merészen viselkedett.

Fokozatosan Dmitrij Ivanovics arra a végső következtetésre jutott, hogy az atomtömegük növekvő sorrendjében elrendezett elemek nyilvánvaló periodikusságot mutatnak a fizikai és kémiai tulajdonságok.

Mengyelejev egész nap az elemek rendszerén dolgozott, rövid szünetet tartott, hogy Olgával játsszon, ebédeljen és vacsorázott.

1869. március 1-jén este átírta az általa összeállított táblázatot, és "Elemrendszer tapasztalata atomsúlyuk és kémiai hasonlóságuk alapján" címmel a nyomdába küldte, jegyzeteket készített a betűszedők és a dátum elhelyezése "1869. február 17." (régi stílus).

Így fedezték fel a Periodikus Törvényt, amelynek modern megfogalmazása a következő: "Az egyszerű anyagok tulajdonságai, valamint az elemek vegyületeinek formái és tulajdonságai periodikusan függnek atomjaik magjának töltésétől."

Mengyelejev ekkor még csak 35 éves volt.

Mengyelejev az elemtáblázatot tartalmazó nyomtatott szórólapokat sok hazai és külföldi vegyésznek küldte el, és csak ezután indult el Szentpétervárról, hogy megvizsgálja a sajtüzemet.

Távozása előtt még sikerült átadnia NA Menshutkin szerves kémikusnak és leendő kémiatörténésznek a "Tulajdonságok korrelációja az elemek atomsúlyával" című cikk kéziratát - az Orosz Kémiai Társaság folyóiratában, valamint a társaság közelgő ülésén való kommunikációra.

1869. március 18-án Mensutkin, aki akkoriban a társaság jegyzője volt, Mengyelejev nevében rövid beszámolót készített az időszakos törvényről. Eleinte a jelentés nem keltett különösebb figyelmet a vegyészek körében, és az Orosz Kémiai Társaság elnöke, Nyikolaj Zinin akadémikus (1812-1880) kijelentette, hogy Mengyelejev nem azt csinálja, amit egy igazi kutatónak tennie kellene. Igaz, két évvel később, miután elolvasta Dmitrij Ivanovics „Az elemek természetes rendszere és alkalmazása bizonyos elemek tulajdonságainak jelzésére” című cikkét, Zinin meggondolta magát, és ezt írta Mengyelejevnek: „Nagyon, nagyon jó, sok kiváló konvergencia, Még szórakoztató is olvasni, Isten áldja meg következtetéseinek kísérleti megerősítésében. Őszintén odaadóan és mélységesen tisztelve N. Zinin."

A Periodikus Törvény felfedezése után Mengyelejevnek még sok dolga volt. Az elemek tulajdonságainak periodikus változásának oka ismeretlen maradt, és magának a periódusos rendszernek a szerkezete, ahol a tulajdonságok a nyolcadikban hét elem után ismétlődnek, nem magyarázható. A rejtély első fátyla azonban lekerült ezekről a számokról: a rendszer második és harmadik periódusában mindössze hét-hét elem volt.

Nem minden elemet rendezett Mengyelejev a növekvő atomtömegek sorrendjében; egyes esetekben inkább a kémiai tulajdonságok hasonlósága vezérelte. Tehát a kobalt Co atomtömege nagyobb, mint a nikkel-Nié, a tellúr Te is több, mint az I jód, de Mengyelejev ezeket Co-Ni, Te-I sorrendbe helyezte, és nem fordítva. Ellenkező esetben a tellúr a halogének csoportjába kerülne, és a jód a szelén-szelén rokonává válna.

A Periodikus Törvény felfedezésében a legfontosabb a még fel nem fedezett kémiai elemek létezésének előrejelzése. Az alumínium alatt Al Mengyelejev helyet hagyott az analóg "ekaaluminium"-nak, a bór alatt az "ekabor", a szilícium alatt pedig az "ekasilicon"-nak. Az így nevezett Mengyelejev még nem fedezte fel a kémiai elemeket. Még az El, Eb és Es szimbólumokat is megadta nekik.

Az "ekasilicija" elemről Mengyelejev ezt írta: "Számomra úgy tűnik, hogy a kétségtelenül hiányzó fémek közül az lesz a legérdekesebb, amely a szénanalógok IV. csoportjába tartozik, nevezetesen a III. sor. Ez lesz a közvetlenül utána következő fém. szilícium, ezért ecasiliconnak nevezzük." Valójában ennek a még fel nem fedezett elemnek egyfajta „zár” lett volna, amely két tipikus nemfémet – szén-C-t és szilícium-Si-t – két tipikus fémmel – ón Sn-nel és ólommal Pb-vel – összeköt.

Nem minden külföldi kémikus ismerte fel azonnal Mengyelejev felfedezésének jelentőségét. Sokat változott az uralkodó eszmék világában. Így Wilhelm Ostwald német fizikokémikus, leendő díjazott Nóbel díj, azzal érvelt, hogy nem a törvényt fedezik fel, hanem a „valami határozatlan” besorolásának elvét. Robert Bunsen német kémikus, aki 1861-ben két új lúgos elemet fedezett fel, a rubídium Rb-t és a cézium-Cs-t, azt írta, hogy Mengyelejev a vegyészeket "a tiszta absztrakciók távoli világába" vitte.

Hermann Kolbe, a lipcsei egyetem professzora „spekulatívnak” nevezte Mengyelejev felfedezését 1870-ben. Kolbe durvasága és a kémia új elméleti nézeteinek elutasítása jellemezte. Különösen a szerkezetelméletet ellenezte szerves vegyületekés egy időben élesen támadta Jacob Van't Hoff „Kémia az űrben” című cikkét. Később Van't Hoff lett az első Nobel díjas... De Kolbe azt javasolta az olyan kutatóknak, mint Van't Hoff, hogy „zárják ki az igazi tudósok sorából, és vegyék be őket a spiritiszták táborába”!

A periódusos törvény minden évben mindent legyőzött több támogatói, felfedezője pedig egyre több elismerés. Mengyelejev laboratóriumában magas rangú látogatók kezdtek megjelenni, köztük még nagyherceg Konstantin Nikolaevich, a tengerészeti osztály vezetője.