Problem "nule" u djelima Mendeljejeva

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

… Što sam više morao razmišljati o prirodi kemijskih elemenata, to sam više odstupao kako od klasičnog koncepta primarne materije, tako i od nade da ću proučavanjem električnih i svjetlosnih pojava postići željeno razumijevanje prirode elemenata, i svaki put sve hitnije i jasnije shvaćao sam da je ranije ovo ili prvo potrebno dobiti stvarniju predstavu o "masi" i o "eteru" nego sada.

D. I. Mendeljejev

U siječnju 1904. Peterburški letak broj 5, u povodu 70. rođendana Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva, objavio je intervju s njim. Na pitanje kakvim se znanstvenim istraživanjima trenutno bavi, znanstvenik je odgovorio: "Ona su usmjerena isključivo na potvrđivanje teorije koju sam iznio u proteklih godinu dana, odnosno pokušaja kemijskog razumijevanja svjetskog etera."

Koja je to teorija o kojoj tako malo znamo?

DI Mendeljejev je završio svoj članak "Pokušaj kemijskog razumijevanja svjetskog etera" u listopadu 1902. i objavio ga u siječnju 1903. u br. 1-4 "Biltena i knjižnice samoobrazovanja". U svibnju 1904., u pismu poznatom astronomu Simonu Newcombu, najavio je da će u bliskoj budućnosti napisati članak "o modernim idejama o složenosti kemijskih elemenata i o elektronima…"

Portret D. I. Mendeljejeva, I. N. Kramskoy. Godina je 1878. Ideju o "kemijskom" eteru, koji je, prema DI Mendelejevu, usko povezan s periodnim sustavom elemenata, znanstvenik je njegovao od 1870-ih.

O složenosti kemijskih elemenata i o elektronima - to je razumljivo suvremenom čitatelju, ali svjetski eter? Sada čak i školarci znaju da je znanost napustila ovu ideju. Stoga se, vjerojatno, jedno od posljednjih Mendeljejevljevih djela vrlo rijetko komentira, praktički nigdje ne spominje, a općenito ga je teško pronaći. U mnogim znanstvenim i obrazovnim bibliotekama u višetomnom "Djela" DI Mendeljejeva nedostaje 2. svezak koji sadrži poglavlje "Pokušaj kemijskog razumijevanja svjetskog etera". Ponekad se čak stječe dojam da nekako sramežljivo pokušavaju izbrisati ovaj "radoznali" rad iz znanstvenih nasljeđa. Čini se da mnogi snishodljivo misle da je veliki Mendeljejev u svojoj starosti možda prešao razinu svoje kompetencije.

Ali nemojmo prenagliti sa zaključcima. DI Mendeljejev je njegovao ovu "sramotnu" teoriju gotovo cijeli svoj stvaralački život. Dvije godine nakon otkrića periodnog sustava (Mendeljejev još nije imao 40 godina) na otisku iz "Osnova kemije" njegovom rukom, u blizini simbola vodika, napravljen je natpis koji se može dešifrirati na sljedeći način: " Eter je najlakši od svih, milijune puta." Mendeljejevu se očito "eter" činio najlakšim kemijskim elementom.

“Od 70-ih godina u meni je stalno zaglavilo pitanje: što je eter u kemijskom smislu? Usko je povezan s periodičnim sustavom elemenata i bio je uzbuđen zbog toga u meni, ali tek sada se usuđujem govoriti o tome."

Dakle, kemijski element etera - element etera - atomičnost etera - diskretnost etera. Ovo nije eter koji je moderna fizika odbacila kao nepotrebnu štaku. Otvorimo rječnik:

"Eter (grč. Aither - hipotetski materijalni medij koji ispunjava prostor) … U klasičnoj fizici, eter se shvaćao kao homogeni, mehanički, elastični medij koji ispunjava apsolutni Newtonov prostor" (Filozofski rječnik / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975.).

U klasičnoj definiciji etera, naglasak je na homogenosti ili kontinuitetu. Eter, o kojem govori Mendeljejev, sastoji se od elemenata, atomski je, nehomogen je, diskretan je i diskretan. Ima strukturu.

Zanimanje Dmitrija Ivanoviča za problem etera 1870-ih usko je povezano s periodičnim sustavom („u meni je to uzbuđivalo“) i kasnijim radom na proučavanju plinova. “U početku sam također vjerovao da je eter zbroj najrazrijeđenijih plinova u graničnom stanju. Eksperimente sam provodio pri niskim pritiscima - da bih dobio naznake odgovora."

Ali ova djela ga nisu zadovoljila: „… ideja svjetskog etera kao krajnjeg razrjeđivanja para i plinova ne podnosi ni prve napade promišljenosti - zbog činjenice da se eter ne može zamisliti drugačije nego kao tvar, koja prodire u sve i posvuda; To nije tipično za pare i plinove”.

Detaljan razvoj "kemijskog koncepta svjetskog etera" započeo je otkrićem inertnih plinova. DI Mendeljejev je predvidio mnoge nove elemente, ali inertni plinovi su čak i za njega bili neočekivani. Nije odmah prihvatio ovo otkriće, ne bez unutarnje borbe, i nije se složio s većinom kemičara oko položaja inertnih plinova u periodičnom sustavu. Gdje bi se trebali nalaziti? Moderni kemičari će bez oklijevanja reći: naravno, u VIII skupini. A Mendeljejev je kategorički inzistirao na postojanju nulte skupine. Inertni plinovi su toliko različiti od ostalih elemenata da su imali mjesto negdje sa strane sustava. Činilo se, kolika će razlika biti na desnom (VIII skupina) ili lijevom (nulta skupina) rubu. Čini nam se potpuno neprincipijelno, pogotovo za ona vremena kada nisu poznavali elektroničku strukturu atoma, iako se i sada samo zavaravamo da znamo. Mendeljejev je mislio drugačije. Stavljanje inertnih plinova na desnu stranu znači dobivanje čitavog niza praznina između vodika i helija. Bio je izazov tražiti nove elemente između vodika i helija! Možda postoji halogen lakši od fluora (Mendelejev je priznao vjerojatnost postojanja takvog halogena, pod pretpostavkom da je helij stvarno u skupini VIII) ili drugi laki elementi između vodika i helija? Nema ih, pa je mjesto inertnih plinova lijevo, u nultoj skupini! Štoviše, vjerojatnije je da će njihova valencija biti nula od VIII. A kvantitativni omjer atomskih težina nedvosmisleno ukazuje na položaj inertnih plinova s lijeve strane, na početku svakog retka.

“Ovaj položaj analoga argona u nultoj skupini je strogo logična posljedica razumijevanja periodičnog zakona”, ustvrdio je DI Mendeljejev.

Na prijedlog Williama Ramsaya, Mendeljejev uključuje nultu skupinu u periodni sustav, ostavljajući mjesta za elemente lakše od vodika.

Postaje jasno zašto je Dmitrij Ivanovič inzistirao na postojanju nulte skupine; razumljivo je njegovo spominjanje hipotetskog halogena lakšeg od fluora; stoga je čak i razumljiva njegova potraga za elementom lakšim od vodika, o čijem je postojanju dugo razmišljao: "Nikad mi nije palo na pamet da bi brojni elementi trebali započeti s vodikom." "Oduzeti vodiku onu početnu poziciju, koju je dugo zauzeo, i natjerati ga da čeka elemente s još manjom od vodika, težine atoma, u što sam oduvijek vjerovao" - najdublje su misli znanstvenika, koji je skrivao dok periodični zakon nije konačno bio odobren. “Imao sam misli da se prije vodika mogu očekivati elementi s atomskom težinom manjom od 1, ali nisam se usudio izraziti se u tom smislu zbog proricanja pretpostavke, a pogotovo zato što sam tada pazio da ne pokvariti dojam o predloženom novom sustavu, ako će njegov izgled biti popraćen takvim pretpostavkama kao o najlakšim elementima od vodika."

Upravo u sustavu s nultom grupom koji je branio, a koji je prvi predložio belgijski znanstvenik Leo Herrera 1900. godine na sastanku Belgijske kraljevske akademije znanosti (Academie royale de Belgique), vodik se možda ne čini prvi, budući da se pred njim neizbježno pojavljuje slobodan prostor za ultralaki element - možda je ovo "eterski element"?

„Sada, kada se počelo ne sumnjati da prije skupine I, u koju treba smjestiti vodik, postoji nulta skupina, čiji predstavnici imaju atomsku težinu manju od onih elemenata skupine I, čini mi se nemogućim zanijekati postojanje elemenata lakših od vodika”, napisao je Dmitrij Ivanovič.

U zakonu koji je otkrio Mendeljejev pokušava s fizičke točke gledišta shvatiti prirodu mase kao glavne karakteristike materije. Doznajući fizičke temelje gravitacije (o tome koliko je truda i vremena posvetio ovom problemu, također malo znamo), usko vezanih uz koncept svjetskog etera kao "prenosnog" medija, traži najlakši element. Međutim, rezultati eksperimenata 1870-ih, koji su se svodili na dokazivanje da je "eter zbroj najrjeđih plinova", nisu zadovoljili Mendeljejeva. Neko je vrijeme prestao s istraživanjem u tom smjeru, nigdje nije pisao, ali ih, očito, nikada nije zaboravio.

Na kraju života, u potrazi za odgovorima na pitanja o dubinskim svojstvima materije, ponovno se okreće "svjetskom eteru", uz pomoć kojeg pokušava proniknuti u prirodu temeljnog pojma prirodne znanosti u 19. stoljeće (pa i 20., pa i 21. stoljeće) – mase, kao i davati objašnjenja za nova otkrića i prije svega radioaktivnost. Glavna ideja Mendeljejeva je sljedeća: „Pravo razumijevanje etera ne može se postići ignoriranjem njegove kemije i ne smatrajući ga elementarnom tvari; elementarne supstance su sada nezamislive bez podređenosti njihove periodične legitimnosti." Opisujući svjetski eter, Mendeljejev ga smatra, “prvo, najlakšim od svih elemenata, kako po gustoći tako i po atomskoj težini, drugo, najbržim pokretnim plinom, i treće, najmanje sposobnim za formiranje s bilo kojim drugim atomima ili česticama određene jakosti. spojevi i, četvrto, element koji je posvuda raširen i sveprožimajući."

Težina atoma ovog hipotetskog elementa X, prema Mendeljejevljevim izračunima, može biti u rasponu od 5,3 × 10^-11 do 9,6 × 10^-7 (ako je atomska težina H 1). Za procjenu mase hipotetskog elementa on se oslanja na znanje iz područja mehanike i astronomije. Element X dobio je svoje mjesto u periodnom sustavu u nultom razdoblju nulte skupine, kao najlakši analog inertnih plinova. (Mendelejev naziva ovaj element "Newtonium".) Osim toga, Dmitrij Ivanovič je priznao postojanje još jednog elementa lakšeg od vodika - elementa Y, koronija (vjerojatno su linije koronija zabilježene u spektru sunčeve korone tijekom pomrčine Sunce 1869; otkriće helija na Zemlji dalo je osnovu smatrati postojanje ovog elementa stvarnim). Istodobno, Mendeljejev je više puta naglašavao hipotetičku prirodu elemenata X i Y i nije ih uključio u tablice elemenata 7. i 8. izdanja Osnova kemije.

Znanstvena zahtjevnost i odgovornost u djelima Mendeljejeva ne trebaju komentare. Ali, kao što vidimo, ako je logika pretraživanja to zahtijevala, hrabro je iznio najneobičnije hipoteze. Sva predviđanja koja je napravio na temelju periodičnog zakona (postojanje 12 elemenata nepoznatih u to vrijeme, kao i korekcija atomskih masa elemenata), bila su sjajno potvrđena.

“Kada sam primijenio periodični zakon na analoge bora, aluminija i silicija, bio sam 33 godine mlađi, bio sam potpuno uvjeren da prije ili kasnije ono što je predviđeno mora biti opravdano, jer mi je sve bilo jasno vidljivo. Isprika je došla prije nego što sam se mogao nadati. Tada nisam riskirao, sada riskiram. Potrebna je odlučnost. Došlo je kad sam vidio radioaktivne pojave… i kad sam shvatio da više ne mogu odgađati i da će možda moje nesavršene misli nekoga odvesti na ispravniji put od mogućeg, što se čini mojoj oslabljenoj viziji.

Dakle, je li to prva velika pogreška, možda čak i duboka zabluda velikog znanstvenika, kako mnogi sada vjeruju, ili samo žalosno nerazumijevanje genija od strane njegovih nesposobnih studenata?

Početkom 20. stoljeća ne samo Mendeljejev, već i mnogi fizičari i kemičari vjerovali su u postojanje "etera". Međutim, nakon što je Albert Einstein stvorio specijalnu i opću teoriju relativnosti, ovo uvjerenje počelo je blijedjeti. Općenito je prihvaćeno da do 1930-ih problem "etera" više nije postojao, a pitanje elemenata lakših od vodika nestalo je samo od sebe. Ali, opet, problem klasičnog etera, homogenog etera je nestao, ali strukturni eter (Mendeljejev eter) je sasvim živ, samo što se sada zove strukturni vakuum ili fizički vakum Diraca. Dakle, pitanje je samo u terminologiji.

Vratimo se elementima lakšim od vodika. Svaki kemičar poznaje homologne nizove i kako se ponašaju njihovi prvi članovi, osobito prvi. Prvi je uvijek poseban. Uvijek se snažno izdvaja iz općeg niza. Vodik se nalazi u obje skupine I i VII (donekle je sličan i alkalnim metalima i halogenima u isto vrijeme). Dakle, vodik nije kao prvi… U potrazi za stvarnim elementima nultog razdoblja, nalazimo se u sasvim drugom svijetu, a čini se da je to svijet elementarnih čestica.

Razumijevanje kemije kao znanosti o kvalitativnim promjenama, prema mnogim istraživačima, najjasnije se očituje u periodnom sustavu, a na samom početku sustava jednostavno je blistavo svijetlo. “Najčešća jednostavna tijela u prirodi imaju nisku atomsku težinu, a svi elementi s malom atomskom težinom karakteriziraju se oštrinom svojstava. Dakle, oni su tipični elementi", a kako se čovjek približava "nultoj točki", trebali bi doći do fantastičnih" oštrih "kvalitativnih skokova, što proizlazi iz njegove singularne prirode, budući da" … ovdje nije samo rub sustava, već također tipični elementi, te stoga možemo očekivati originalnost i posebnosti."

Često govorimo o temeljnoj prirodi periodičnog zakona, ali čini se da to baš i ne razumijemo. Ponovimo Mendeljejeva: "Suština pojmova koji uzrokuju periodični zakon leži u općem fizikalno-kemijskom principu korespondencije, transformabilnosti i ekvivalencije sila prirode."

Zapis koji je napravio DI Mendeljejev na stranici s periodnim sustavom iz 1871. u njegovom udžbeniku "Osnove kemije" 1871., pohranjenom u arhivu znanstvenika: "Eter je najlakši od svih, milijun puta."

Zaključno, želio bih citirati riječi Dmitrija Ivanoviča:

“Svoj daleko od cjelovitosti pokušaj da razumijem prirodu svjetskog etera gledam sa stvarno kemijske točke gledišta, ne više od izraza zbroja dojmova nakupljenih u meni, bježeći isključivo iz razloga što ne želim misli inspirirane stvarnošću da nestanu. Vjerojatno su se slične misli javljale mnogima, ali dok se ne izreku, one lako i često nestaju i ne razvijaju se, ne povlače za sobom postupno nakupljanje sigurnosti, koja jedino ostaje. Ako sadrže barem dio prirodne istine koju svi tražimo, moj pokušaj nije uzaludan, on će se razraditi, dopuniti i ispraviti, a ako je moja misao netočna u svojim temeljima, svom izlaganju, nakon jednog ili neku drugu vrstu pobijanja, spriječit će druge da ponove. Ne znam za drugi način za polagano, ali postojano kretanje naprijed."

FIZIČKI VAKUUM - u modernom pogledu, osnovno stanje kvantiziranih polja, vrsta medija s nultim električnim nabojem, zamahom, kutnim momentom i drugim kvantnim brojevima. Polja imaju minimalnu energiju, ali su podložna fluktuacijama velike amplitude. Pojava kvantnih ideja dovela je do stvaranja univerzalne slike jedne strukture materije. Umjesto polja i čestica klasične fizike, oni sada razmatraju pojedinačne fizičke objekte - kvantna polja u četverodimenzionalnom prostor-vremenu, po jedno za svako "klasično" polje (električno, magnetsko, itd.) i za svaku vrstu čestica. Na primjer, Diracov vakuum je polje čestica sa spinom ½ (elektroni, pozitroni, mioni, kvarkovi, itd.). Svaka pojedinačna interakcija čestica ili polja rezultat je razmjene kvanta tih polja u nekoj točki prostor-vremena. S nekih točaka gledišta, fizički vakuum očituje svojstva materijalnog okruženja, što daje razlog da se smatra "modernim eterom".

D. Mendeljejev. Pokušaj kemijskog razumijevanja etera. 1905.pdf Osnove kemije. Prvi dio. 1949. Mendeljejev D. I.djvu Osnove kemije. Drugi dio. 1949. Mendeljejev D. I.djvu Članci na temu:

Život i razvoj D. I. Mendeljejeva - nepoznate činjenice

Tko je i zašto sakrio eter iz periodnog sustava? Jedno od mišljenja

Mendeljejev: borac protiv naftnih oligarha i pobornik teorije etera