"Nollan" ongelma Mendelejevin teoksissa

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

… Mitä enemmän minun piti pohtia kemiallisten alkuaineiden luonnetta, sitä enemmän poikkesin sekä klassisesta primääriaineen käsitteestä että toivosta saavuttaa haluttu ymmärrys elementtien luonteesta tutkimalla sähkö- ja valoilmiöitä, ja joka kerta kiireellisemmin ja selvemmin tajusin, että aikaisemmin tämä tai ensin on välttämätöntä saada todellisempi käsitys "massasta" ja "eetteristä" kuin nyt.

D. I. Mendelejev

Tammikuussa 1904 Petersburg Leaflet nro 5 julkaisi hänen haastattelunsa Dmitri Ivanovitš Mendelejevin 70-vuotispäivän kunniaksi. Kysyttäessä, millaista tieteellistä tutkimusta hän tällä hetkellä harjoittaa, tiedemies vastasi: "Niiden tarkoituksena on yksinomaan vahvistaa viime vuonna esittämäni teoria, tai pikemminkin yritykset ymmärtää maailmaneetteriä kemiallisesti."

Mikä on tämä teoria, josta tiedämme niin vähän?

DI Mendeleev lopetti artikkelinsa "Yritys kemialliseen maailmaneetterin ymmärtämiseen" lokakuussa 1902 ja julkaisi sen tammikuussa 1903 "Bulletin and Library of Self-Education" -julkaisussa nro 1-4. Toukokuussa 1904 hän ilmoitti kirjeessään kuuluisalle tähtitieteilijälle Simon Newcombille, että hän aikoo lähitulevaisuudessa kirjoittaa artikkelin "nykyaikaisista ajatuksista kemiallisten alkuaineiden monimutkaisuudesta ja elektroneista …"

I. N. Kramskoyn muotokuva D. I. Mendelejevista. Vuosi on 1878. Ajatus "kemiallisesta" eetteristä, joka DI Mendelejevin mukaan liittyy läheisesti alkuaineiden jaksolliseen taulukkoon, tiedemies on vaalinut 1870-luvulta lähtien.

Kemiallisten alkuaineiden monimutkaisuudesta ja elektroneista - tämä on ymmärrettävää nykyajan lukijalle, mutta maailmaneetteri? Nyt koululaisetkin tietävät, että tiede on hylännyt tämän ajatuksen. Siksi luultavasti yhtä Mendelejevin viimeisistä teoksista kommentoidaan hyvin harvoin, käytännössä ei mainita missään, ja sitä on yleensä vaikea löytää. Monista tieteellisistä ja opetuskirjastoista DI Mendelejevin moniosaisen "Teosten" osasta puuttuu osa 2, joka sisältää luvun "Yrittää kemiallista ymmärrystä maailmaneetteristä". Joskus jopa saa sellaisen vaikutelman, että he yrittävät jotenkin röyhkeästi pyyhkiä tämän "uteliaan" työn pois tiedemiehen perinnöstä. Näyttää siltä, että monet alentuvasti ajattelevat, että suuri Mendelejev on vanhuudessaan ylittänyt pätevyytensä.

Mutta älkäämme tehkö hätiköityjä johtopäätöksiä. DI Mendelejev vaali tätä "nolollista" teoriaa melkein koko luovansa. Kaksi vuotta jaksollisen järjestelmän löytämisen jälkeen (Mendelejev ei ollut vielä 40-vuotias) hänen kätensä "Kemian perusteista" kirjoitetussa jäljessä, lähellä vetysymbolia, tehtiin merkintä, joka voidaan tulkita seuraavasti: " Eetteri on kaikista kevyin, miljoonia kertoja." Ilmeisesti "eetteri" näytti Mendelejeville kevyimmältä kemialliselta alkuaineelta.

”1970-luvulta lähtien kysymys on pysynyt mielessäni: mitä on eetteri kemiallisessa mielessä? Se liittyy läheisesti jaksoittaiseen elementtijärjestelmään ja innostui siitä minussa, mutta vasta nyt uskallan puhua siitä."

Eli eetterin kemiallinen alkuaine - eetterin alkuaine - eetterin atomiteetti - eetterin diskreetti. Tämä ei ole eetteri, jonka nykyaikainen fysiikka on hylännyt tarpeettomana kainalosauvana. Avataan sanakirja:

"Eetteri (kreikaksi Aither - hypoteettinen materiaali, joka täyttää tilaa) … Klassisessa fysiikassa eetteri ymmärrettiin homogeeniseksi, mekaaniseksi, elastiseksi väliaineeksi, joka täyttää absoluuttisen newtonilaisen avaruuden" (Filosofinen sanakirja / toim. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Klassisessa eetterin määritelmässä painotetaan homogeenisuutta tai jatkuvuutta. Eetteri, josta Mendelejev puhuu, koostuu alkuaineista, se on atomi, se on epähomogeeninen, se on epäjatkuva ja diskreetti. Sillä on rakenne.

Dmitri Ivanovitšin kiinnostus eetteriongelmaan 1870-luvulla liittyy läheisesti jaksolliseen järjestelmään ("tämä innosti minut minussa") ja sitä seuranneeseen kaasujen tutkimustyöhön.”Aluksi uskoin myös, että eetteri on kaikkein harvinaisimpien kaasujen summa rajatilassa. Tein kokeet matalilla paineilla - saadakseni vihjeitä vastauksesta."

Mutta nämä teokset eivät tyydyttäneet häntä: "…ajatus maailmaneetteristä höyryjen ja kaasujen äärimmäisenä harvinaisuutena ei kestä edes ensimmäisiä pohdiskeluja - johtuen siitä, että eetteriä ei voi kuvitella muuta kuin aineena, joka tunkeutuu kaikkeen ja kaikkialle; Tämä ei ole tyypillistä höyryille ja kaasuille."

"Maailmaeetterin kemiallisen käsitteen" yksityiskohtainen kehittäminen alkoi inerttien kaasujen löytämisellä. DI Mendelejev ennusti monia uusia alkuaineita, mutta inertit kaasut olivat odottamattomia hänellekin. Hän ei heti hyväksynyt tätä löytöä ilman sisäistä taistelua, ja oli eri mieltä useimpien kemistien kanssa inerttien kaasujen sijainnista jaksollisessa järjestelmässä. Missä niiden pitäisi sijaita? Nykyaikaiset kemistit sanovat epäröimättä: tietysti VIII-ryhmässä. Ja Mendelejev vaati kategorisesti nollaryhmän olemassaoloa. Inertit kaasut ovat niin erilaisia kuin muut elementit, että niillä oli paikka jossain järjestelmän sivulla. Näytti siltä, mitä eroa ne ovat oikealla (VIII ryhmä) tai vasemmalla (nolla ryhmä) reunalla. Se näyttää meistä täysin periaatteettomalta, varsinkin niiltä ajoilta, jolloin he eivät tienneet atomien elektronista rakennetta, vaikka nykyäänkin vain huijaamme itseämme tietävämme. Mendelejev ajatteli toisin. Inerttien kaasujen sijoittaminen oikealle tarkoittaa, että vedyn ja heliumin väliin saadaan useita tyhjiä tiloja. Oli haaste etsiä uusia alkuaineita vedyn ja heliumin väliltä! Ehkä vedyn ja heliumin välissä on halogeeni, joka on kevyempi kuin fluori (Mendelejev myönsi sellaisen halogeenin olemassaolon todennäköisyyden olettaen, että helium on todella ryhmässä VIII) tai muita kevyitä alkuaineita? Niitä ei ole, joten inerttien kaasujen paikka on vasemmalla, nollaryhmässä! Lisäksi niiden valenssi on todennäköisemmin nolla kuin VIII. Ja atomipainojen määrällinen suhde osoittaa yksiselitteisesti inerttien kaasujen sijainnin vasemmalla jokaisen rivin alussa.

"Tämä argonanalogien sijainti nollaryhmässä on ehdottoman looginen seuraus jaksollisen lain ymmärtämisestä", väitti DI Mendelejev.

William Ramsayn ehdotuksesta Mendelejev sisällyttää nollaryhmän jaksolliseen taulukkoon jättäen tilaa vetyä kevyemmille alkuaineille.

Tulee selväksi, miksi Dmitri Ivanovitš vaati nollaryhmän olemassaoloa; hänen maininnansa hypoteettisesta fluoria kevyemmästä halogeenista ovat ymmärrettäviä; siksi hänen etsintönsä vetyä kevyemmälle alkuaineelle on jopa ymmärrettävää, jonka olemassaoloa hän oli pitkään ajatellut: "Minulle ei koskaan tullut mieleen, että useiden alkuaineiden pitäisi alkaa vedystä." "Riskeä vedyltä se alkuasema, jonka se on miehittänyt kauan, ja saada se odottamaan alkuaineita, joilla on vielä vähemmän kuin vedyllä, atomin painolla, johon olen aina uskonut" - nämä ovat tiedemiehen sisimpiä ajatuksia, jonka hän piilotti, kunnes määräaikaista lakia vihdoin ei hyväksytä.”Minulla oli ajatuksia, että vetyä aikaisemmin voisi odottaa alkuaineita, joiden atomipaino on alle 1, mutta en uskaltanut ilmaista itseäni tässä mielessä oletuksen ennustamisen vuoksi ja varsinkin siksi, että silloin varoin pilata vaikutelman ehdotetusta uudesta järjestelmästä, jos sen ulkonäköön liittyy sellaisia oletuksia kuin vedyn kevyimmistä alkuaineista."

Juuri siinä järjestelmässä, jossa on nollaryhmä, jota hän puolusti ja jota belgialainen tiedemies Leo Herrera ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1900 Belgian kuninkaallisen tiedeakatemian (Academie royale de Belgique) kokouksessa, vety ei ehkä näytä olevan ensimmäinen, koska sen eteen ilmestyy väistämättä vapaata tilaa ultrakevyelle elementille - ehkä tämä on "eetterielementti"?

Nyt kun ei alkanut olla pienintäkään epäilystä siitä, että ennen ryhmää I, johon vety pitäisi sijoittaa, on nollaryhmä, jonka edustajilla on pienempi atomipaino kuin ryhmän I alkuaineilla, minusta näyttää mahdottomalta. kieltää vetyä kevyempien alkuaineiden olemassaolon”, Dmitri Ivanovich kirjoitti.

Löytämässään laissa Mendelejev yrittää ymmärtää fysikaalisesta näkökulmasta massan luonteen aineen pääominaisuutena. Selvittäessään painovoiman fyysiset perusteet (kuinka paljon vaivaa ja aikaa hän käytti tähän ongelmaan, tiedämme myös vähän), jotka liittyvät läheisesti maailmaneetterin käsitykseen "lähettävänä" väliaineena, hän etsii kevyintä elementtiä. Kuitenkin 1870-luvun kokeiden tulokset, jotka kiteytyvät osoittamaan, että "eetteri on harvinaisimpien kaasujen summa", eivät tyydyttäneet Mendelejevia. Jonkin aikaa hän lopetti tutkimuksen tähän suuntaan, ei kirjoittanut minnekään, mutta ilmeisesti ei koskaan unohtanut niitä.

Etsiessään vastauksia aineen syviä ominaisuuksia koskeviin kysymyksiin hän kääntyy elämänsä lopussa jälleen "maailmaneetterin" puoleen, jonka avulla hän yrittää tunkeutua luonnontieteen peruskäsitteen luonteeseen. 1800-luvulla (ja jopa 1900- ja jopa 2000-luvuilla) - massat, sekä selittämään uusia löytöjä ja ennen kaikkea radioaktiivisuutta. Mendelejevin pääidea on seuraava: "Todellista ymmärrystä eetteristä ei voida saavuttaa jättämällä huomiotta sen kemia ja pitämättä sitä alkeisaineena; alkeisaineet ovat nyt mahdottomia kuvitella ilman niiden jaksoittaisen legitiimiyden alistamista." Kuvaamalla maailmaneetteriä Mendelejev pitää sitä "ensinnäkin kevyimpana kaikista alkuaineista sekä tiheydeltään että atomipainoltaan, toiseksi nopeimmin liikkuva kaasu ja kolmanneksi vähiten kykenevä muodostumaan muiden atomien tai hiukkasten kanssa. yhdisteet ja neljänneksi alkuaine, joka on kaikkialla laajalle levinnyt ja kaikkialla."

Tämän hypoteettisen alkuaineen X atomin paino voi Mendelejevin laskelmien mukaan vaihdella välillä 5,3 × 10^-11 jopa 9,6 × 10^-7 (jos H:n atomipaino on 1). Arvioidakseen hypoteettisen elementin massan hän hyödyntää mekaniikan ja tähtitieteen alan tietoa. Elementti X sai paikkansa jaksollisessa taulukossa nollaryhmän nollajaksossa inerttien kaasujen kevyimpana analogina. (Mendelejev kutsuu tätä elementtiä "Newtoniumiksi".) Lisäksi Dmitri Ivanovitš myönsi toisen vetyä kevyemmän alkuaineen - alkuaineen Y, koroniumin olemassaolon (oletettavasti koronan viivat tallennettiin aurinkokoronan spektriin auringonpimennyksen aikana Aurinko vuonna 1869; heliumin löytö Maasta antoi perustan pitää tämän alkuaineen olemassaoloa todellisena). Samaan aikaan Mendelejev korosti toistuvasti elementtien X ja Y hypoteettisuutta eikä sisällyttänyt niitä kemian perusteiden 7. ja 8. painoksen elementtitaulukoihin.

Tieteellinen vaativuus ja vastuullisuus Mendelejevin teoksissa ei kaipaa kommentteja. Mutta kuten näemme, jos etsinnän logiikka sitä vaati, hän esitti rohkeasti epätavallisimmat hypoteesit. Kaikki hänen jaksollisen lain perusteella tekemät ennusteet (12 tuolloin tuntemattoman alkuaineen olemassaolo sekä alkuaineiden atomimassojen korjaus) vahvistettiin loistavasti.

”Kun sovelsin jaksollista lakia boorin, alumiinin ja piin analogeihin, olin 33 vuotta nuorempi, olin täysin varma, että ennemmin tai myöhemmin ennakoitu on varmasti perusteltua, koska kaikki oli minulle selvästi nähtävissä. Teoste tuli nopeammin kuin osasin toivoa. Silloin en ottanut riskiä, nyt riskin. Se vaatii päättäväisyyttä. Se tuli, kun näin radioaktiivisia ilmiöitä… ja kun tajusin, ettei minun ollut enää mahdollista lykätä ja että ehkä epätäydelliset ajatukseni johtaisivat jonkun mahdollisuutta oikeammalle polulle, mikä näyttää heikkenevän näkemykseni kannalta.

Onko tämä siis ensimmäinen suuri virhe, kenties jopa suuren tiedemiehen syvä harha, kuten monet nyt uskovat, vai vain hänen toimintakyvyttömien oppilaidensa valitettava väärinymmärrys nerosta?

1900-luvun alussa ei vain Mendelejev, vaan myös monet fyysikot ja kemistit uskoivat "eetterin" olemassaoloon. Albert Einsteinin erityis- ja yleisen suhteellisuusteorian luomisen jälkeen tämä usko kuitenkin alkoi hiipua. On yleisesti hyväksyttyä, että 1930-luvulla "eetterin" ongelmaa ei enää ollut olemassa, ja kysymys vetyä kevyemmistä alkuaineista katosi itsestään. Mutta jälleen kerran, klassisen eetterin, homogeenisen eetterin ongelma on kadonnut, mutta rakenteellinen eetteri (Mendelejevin eetteri) on melko elävä, vain sitä kutsutaan nykyään rakennetyhjiöksi tai Diracin fysikaaliseksi tyhjiöksi. Kysymys on siis vain terminologiassa.

Palataanpa vetyä kevyempiin alkuaineisiin. Jokainen kemisti tietää homologiset sarjat ja kuinka niiden ensimmäiset jäsenet käyttäytyvät, varsinkin ensimmäinen. Ensimmäinen on aina erityinen. Hän erottuu aina vahvasti yleisestä rivistä. Vety on sijoitettu sekä ryhmiin I että VII (se on jonkin verran samanlainen kuin alkalimetallit ja halogeenit samaan aikaan). Joten vety ei ole kuin ensimmäinen … Etsiessään nollajakson todellisia elementtejä löydämme itsemme täysin erilaisesta maailmasta, ja näyttää siltä, että tämä on alkuainehiukkasten maailma.

Ymmärrys kemiasta laadullisten muutosten tieteenä näkyy monien tutkijoiden mukaan selkeimmin jaksollisessa taulukossa, ja järjestelmän alussa se on yksinkertaisesti häikäisevän kirkas.”Luonnon yleisimmät yksinkertaiset kappaleet ovat atomipainoltaan pieniä, ja kaikille pieniatomipainoisille elementeille on ominaista ominaisuuksien terävyys. Siksi ne ovat tyypillisiä elementtejä ", ja kun lähestytään "nollapistettä", fantastisia" teräviä "laadullisia harppauksia pitäisi tapahtua, mikä seuraa sen yksittäisestä luonteesta, koska" … tässä ei ole vain järjestelmän reuna, vaan myös tyypillisiä elementtejä, ja siksi voimme odottaa omaperäisyyttä ja erikoisuuksia."

Puhumme usein jaksollisen lain perustavanlaatuisesta luonteesta, mutta näyttää siltä, että emme oikein ymmärrä tätä. Toistakaamme Mendelejev: "Periodisen lain aiheuttavien käsitteiden ydin on luonnonvoimien vastaavuuden, muunnettavuuden ja vastaavuuden yleisessä fysikaalis-kemiallisessa periaatteessa."

DI Mendelejevin käden tekemä merkintä sivulle, jossa on vuoden 1871 jaksollinen järjestelmä hänen oppikirjassaan "Fundamentals of Chemistry" vuonna 1871, joka on tallennettu tiedemiehen arkistoon: "Eetteri on kevyin, miljoona kertaa."

Lopuksi haluaisin lainata Dmitri Ivanovichin sanoja:

"Katsoin kaukana täydellisyydestäni olevaa yritystäni ymmärtää maailmaneetterin luonne todella kemiallisesta näkökulmasta, ei enempää kuin ilmaisua minuun kerääntyneiden vaikutelmien summasta, joka pakenee vain siitä syystä, etten halua. todellisuuden inspiroimat ajatukset katoavat. On todennäköistä, että samankaltaisia ajatuksia on tullut monelle mieleen, mutta ennen kuin ne on ilmaistu, ne katoavat helposti ja usein eivätkä kehity, eivät aiheuta asteittaista varmuuden kertymistä, joka yksin jää. Jos ne sisältävät edes osan luonnollista totuutta, jota me kaikki etsimme, yritykseni ei ole turha, se selvitetään, täydennetään ja korjataan, ja jos ajatukseni on perusteiltaan, esitykseltään väärä, yhden jälkeen. tai muunlainen kumoaminen, estää muita toistamasta. En tiedä muuta tapaa hitaaseen mutta tasaiseen liikkeelle eteenpäin."

FYSIKAALINEN TYHJYÖ - nykyaikaisessa näkemyksessä kvantisoitujen kenttien perustila, eräänlainen väliaine, jolla ei ole sähkövarausta, liikemäärää, liikemäärää ja muita kvanttilukuja. Kentillä on minimaalinen energia, mutta ne ovat alttiina suurelle amplitudille. Kvanttiideoiden syntyminen johti universaalin kuvan luomiseen yhdestä aineen rakenteesta. Klassisen fysiikan kenttien ja hiukkasten sijaan he pitävät nyt yksittäisiä fyysisiä esineitä - kvanttikenttiä neliulotteisessa aika-avaruudessa, yksi jokaiselle "klassiselle" kentälle (sähköinen, magneettinen jne.) ja jokaiselle hiukkastyypille. Esimerkiksi Diracin tyhjiö on hiukkasten kenttä, joiden spin ½ (elektronit, positronit, myonit, kvarkit jne.). Jokainen hiukkasten tai kenttien vuorovaikutus on seurausta näiden kenttien kvanttien vaihdosta aika-avaruuden pisteessä. Joistakin näkökulmista fyysinen tyhjiö ilmentää aineellisen ympäristön ominaisuuksia, mikä antaa aihetta pitää sitä "modernina eetterinä".

D. Mendelejev. Yritys eetterin kemialliseen ymmärtämiseen. 1905.pdf Kemian perusteet. Osa yksi. 1949. Mendeleev D. I.djvu Kemian perusteet. Osa kaksi. 1949. Mendelejev D. I.djvu Artikkeleita aiheesta:

D. I. Mendelejevin elämä ja kehitys - tuntemattomat tosiasiat

Kuka ja miksi piilotti eetterin jaksollisesta taulukosta? Yksi mielipiteistä

Mendelejev: taistelija öljyoligarkkeja vastaan ja eetteriteorian kannattaja