2.2. Periyodik Tablonun yaratılış tarihi.
1867-68 kışında Mendeleev "Kimyanın Temelleri" ders kitabını yazmaya başladı ve gerçek materyali sistemleştirmede hemen zorluklarla karşılaştı. Şubat 1869'un ortalarında, ders kitabının yapısını düşünerek, yavaş yavaş basit maddelerin özelliklerinin (ve bu, kimyasal elementlerin serbest durumda varoluş şeklidir) ve elementlerin atomik kütlelerinin birbirine bağlı olduğu sonucuna vardı. belli bir kalıp.
Mendeleev, seleflerinin kimyasal elementleri artan atom kütlelerine göre düzenleme girişimleri ve bu durumda ortaya çıkan olaylar hakkında pek bir şey bilmiyordu. Mesela Chancourtois, Newlands ve Meyer'in çalışmaları hakkında neredeyse hiçbir bilgisi yoktu.
Düşüncelerinin belirleyici aşaması 1 Mart 1869'da (eski usulle 14 Şubat) geldi. Bir gün önce Mendeleev, Tver vilayetindeki artel peynir mandıralarını incelemek için on gün izin talebinde bulundu: Özgür Ekonomi Derneği'nin liderlerinden A. I. Khodnev'den peynir üretimini incelemek için öneriler içeren bir mektup aldı.
O gün St. Petersburg'da hava bulutlu ve soğuktu. Mendeleev'in dairesinin pencerelerinin baktığı üniversite bahçesindeki ağaçlar rüzgarda gıcırdıyordu. Dmitriy İvanoviç hâlâ yataktayken bir bardak ılık süt içti, sonra kalktı, yüzünü yıkadı ve kahvaltıya gitti. Harika bir ruh halindeydi.
Kahvaltıda Mendeleev'in aklına beklenmedik bir fikir geldi: çeşitli kimyasal elementlerin benzer atom kütlelerini ve kimyasal özelliklerini karşılaştırmak. Khodnev'in mektubunun arkasına hiç düşünmeden, sırasıyla 35,5 ve 39'a eşit atom kütlelerine sahip klor Cl ve potasyum K sembollerini yazdı (fark sadece 3,5 birim). Aynı mektupta Mendeleev, aralarında benzer "paradoksal" çiftler arayarak diğer elementlerin sembollerini çizdi: kütle farkının 4,0'dan 5,0'a çıktığı flor F ve sodyum Na, brom Br ve rubidyum Rb, iyot I ve sezyum Cs. ve ardından 6.0'a kadar. Mendeleev o zamanlar bariz metal olmayanlar ile metaller arasındaki "belirsiz bölgenin" elementler (soy gazlar) içerdiğini bilemezdi; bunların keşfi daha sonra Periyodik Tabloyu önemli ölçüde değiştirecekti.
Kahvaltıdan sonra Mendeleev kendini ofisine kilitledi. Masadan bir yığın kartvizit çıkardı ve arkalarına elementlerin sembollerini ve temel kimyasal özelliklerini yazmaya başladı. Bir süre sonra ev halkı ofisten gelen sesi duydu: "Aaah! Boynuzlu! Vay be, ne boynuzlu! Onları yeneceğim. Onları öldüreceğim!" Bu ünlemler, Dmitry Ivanovich'in yaratıcı ilhama sahip olduğu anlamına geliyordu. Mendeleev, atom kütlesi değerleri ve aynı elementin atomlarının oluşturduğu basit maddelerin özellikleri rehberliğinde kartları bir yatay sıradan diğerine taşıdı. İnorganik kimyaya dair kapsamlı bilgisi bir kez daha yardımına yetişti. Yavaş yavaş, gelecekteki Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunun şekli ortaya çıkmaya başladı. Bu nedenle, ilk önce berilyum Be (atom kütlesi 14) elementini içeren bir kartı, o zamanki geleneğe göre, berilyumu bir alüminyum analoğuyla karıştırarak, alüminyum Al elementi (atom kütlesi 27.4) içeren bir kartın yanına koydu. Ancak kimyasal özellikleri karşılaştırdıktan sonra berilyumu magnezyum Mg'nin üzerine yerleştirdi. Berilyumun atom kütlesinin o zamanlar genel olarak kabul edilen değerinden şüphe duyarak bunu 9,4 olarak değiştirdi ve berilyum oksidin formülünü Be203'ten BeO'ya (magnezyum oksit MgO gibi) değiştirdi. Bu arada, berilyumun atom kütlesinin "düzeltilmiş" değeri yalnızca on yıl sonra doğrulandı. Diğer durumlarda da aynı cesurca davrandı.
Yavaş yavaş, Dmitry Ivanovich, atom kütlelerine göre artan sırada düzenlenen elementlerin açık bir fiziksel ve kimyasal özellik periyodikliği sergiledikleri nihai sonucuna vardı. Gün boyunca Mendeleev elementler sistemi üzerinde çalıştı, kızı Olga ile oynamak ve öğle ve akşam yemeklerini yemek için kısa bir ara verdi.
1 Mart 1869 akşamı derlediği tabloyu tamamen yeniden yazdı ve "Atom ağırlıkları ve kimyasal benzerliklerine dayalı bir elementler sisteminin deneyimi" başlığı altında dizgiciler için notlar alarak matbaaya gönderdi. ve “17 Şubat 1869” tarihini koyuyoruz (eski usul budur).
Modern formülasyonu şu şekilde olan Periyodik Yasa bu şekilde keşfedildi: Basit maddelerin özellikleri ve element bileşiklerinin formları ve özellikleri periyodik olarak atom çekirdeklerinin yüküne bağlıdır.
Mendeleev birçok yerli ve yabancı kimyagere element tablosu içeren basılı sayfalar gönderdi ve ancak bundan sonra peynir fabrikalarını incelemek için St. Petersburg'dan ayrıldı.
Ayrılmadan önce, yine de organik kimyager ve geleceğin kimya tarihçisi N.A. Menshutkin'e, Rus Kimya Derneği Dergisi'nde yayınlanmak üzere “Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi” makalesinin el yazmasını teslim etmeyi başardı ve toplumun yaklaşan toplantısında iletişim için.
18 Mart 1869'da o dönemde şirketin katibi olan Menshutkin, Mendeleev adına Periyodik Kanun hakkında kısa bir rapor hazırladı. Rapor ilk başta kimyagerlerin pek ilgisini çekmedi ve Rusya Kimya Derneği Başkanı Akademisyen Nikolai Zinin (1812-1880), Mendeleev'in gerçek bir araştırmacının yapması gerekeni yapmadığını belirtti. Doğru, iki yıl sonra, Dmitry Ivanovich'in "Elementlerin Doğal Sistemi ve Bazı Elementlerin Özelliklerini Göstermeye Uygulanması" başlıklı makalesini okuduktan sonra Zinin fikrini değiştirdi ve Mendeleev'e şunu yazdı: "Çok, çok iyi, çok mükemmel bağlantılar, hatta eğlenceli okuyun, Tanrı size sonuçlarınızın deneysel olarak doğrulanmasında iyi şanslar versin. İçtenlikle bağlı ve derinden saygılı N. Zinin." Mendeleev tüm elementleri artan atom kütlelerine göre sıralamadı; bazı durumlarda kimyasal özelliklerin benzerliği ona daha çok rehberlik ediyordu. Bu nedenle, kobalt Co'nun atom kütlesi nikel Ni'ninkinden daha büyüktür ve tellür Te de iyot I'inkinden daha büyüktür, ancak Mendeleev bunları Co - Ni, Te - I sırasına yerleştirmiştir ve bunun tersi geçerli değildir. Aksi takdirde tellür halojen grubuna girecek ve iyot selenyum Se'nin akrabası haline gelecektir.
Eşime ve çocuklarıma. Ya da belki de öleceğini biliyordu ama sıcak ve şefkatle sevdiği aileyi önceden rahatsız etmek, endişelendirmek istemiyordu.” Sabah 5.20'de. 20 Ocak 1907'de Dmitry Ivanovich Mendeleev öldü. Annesi ve oğlu Vladimir'in mezarlarından çok da uzak olmayan, St. Petersburg'daki Volkovskoye mezarlığına gömüldü. 1911'de ileri düzey Rus bilim adamlarının inisiyatifiyle D.I. Müzesi düzenlendi. Mendeleev, nerede...
Moskova metro istasyonu, oşinografik araştırma araştırma gemisi, 101. kimyasal element ve mineral - mendelevit. Rusça konuşan bilim adamları ve şakacılar bazen şunu soruyor: "Dmitry Ivanovich Mendeleev Yahudi değil mi, bu çok tuhaf bir soyadı, "Mendel" soyadından gelmiyor mu?" Bu sorunun cevabı son derece basit: “Pavel Maksimovich Sokolov'un dört oğlu da ...
Yaşlı Derzhavin'in genç Puşkin'i kutsadığı lise sınavı. Metrenin rolü, organik kimya alanında ünlü bir uzman olan Akademisyen Yu.F. Fritzsche tarafından oynandı. Aday tezi D.I. Mendeleev, 1855 yılında Ana Pedagoji Enstitüsü'nden mezun oldu. "Kristal form ile kompozisyon arasındaki diğer ilişkilerle bağlantılı izomorfizm" tezi, onun ilk büyük bilimsel bilimsel çalışması oldu...
Esas olarak sıvıların kılcallığı ve yüzey gerilimi konusu üzerinde çalıştı ve boş zamanlarını genç Rus bilim adamlarının çevresinde geçirdi: S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodin ve diğerleri.1861'de Mendeleev St.
Tanınmış Sovyet kimya tarihçisi N.F. Figurovsky'nin kitabında "Kimyanın genel tarihi üzerine bir deneme. 19. yüzyılda klasik kimyanın gelişimi" (M., Nauka, 1979). 63 kimyasal elementin ana keşif dönemleri, antik çağlardan, Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907) tarafından Periyodik Yasanın kurulduğu yıl olan 1869'a kadar verilmiştir:
1. En eski dönem (MÖ 5. binyıldan MS 1200'e kadar).
Bu uzun dönem, insanın antik çağın 7 metali olan altın, gümüş, bakır, kurşun, kalay, demir ve cıva ile tanışmasına kadar uzanır. Bu temel maddelere ek olarak kükürt ve karbonun da eski çağlardan beri doğada serbest halde bulunduğu biliniyordu.
2. Simya dönemi.
Bu dönemde (1200'den 1600'e kadar), ya metalleri dönüştürmenin yollarını arayan simya araştırmaları sürecinde ya da metal üretimi ve çeşitli cevherlerin zanaatkar metalurjistler tarafından işlenmesi süreçlerinde izole edilen çeşitli elementlerin varlığı belirlendi. Bunlara arsenik, antimon, bizmut, çinko, fosfor dahildir.
3. Teknik kimyanın ortaya çıkış ve gelişme dönemi (17. yüzyılın sonu - 1751).
Şu anda, çeşitli metal cevherlerinin özelliklerinin pratik olarak incelenmesi ve metallerin izolasyonunda ortaya çıkan zorlukların aşılmasının yanı sıra mineralojik keşifler sırasında yapılan keşifler sonucunda platin, kobalt ve nikelin varlığı tespit edilmiştir.
4. Kimyanın gelişiminde kimyasal-analitik dönemin ilk aşaması (1760-1805). Bu dönemde kalitatif ve gravimetrik kantitatif analizlerin yardımıyla, bazıları sadece “toprak” formunda olan bir dizi element keşfedildi: magnezyum, kalsiyum (kireç ve magnezya arasındaki farkı ortaya koyuyor), manganez, baryum ( barit), molibden, tungsten, tellür, uranyum (oksit), zirkonyum (toprak), stronsiyum (toprak), titanyum (oksit), krom, berilyum (oksit), itriyum (toprak), tantal (toprak), seryum (toprak) , flor (hidroflorik asit), paladyum, rodyum, osmiyum ve iridyum.
5. Pnömatik kimyanın aşaması. Bu dönemde (1760-1780), gaz halindeki elementler keşfedildi - hidrojen, nitrojen, oksijen ve klor (ikincisi 1809'a kadar karmaşık bir madde - oksitlenmiş hidroklorik asit olarak kabul edildi).
6. Elektroliz yoluyla elementlerin serbest halde elde edilmesi aşaması (G. Davy, 1807-1808) ve kimyasal olarak: potasyum, sodyum, kalsiyum, stronsiyum, baryum ve magnezyum. Ancak bunların hepsi daha önce “ateşe dayanıklı” (kostik) alkaliler ve alkali topraklar veya yumuşak alkaliler şeklinde biliniyordu.
7. Kimyanın gelişiminde kimyasal-analitik dönemin ikinci aşaması (1805-1850).Şu anda, kantitatif analiz yöntemlerinin iyileştirilmesi ve sistematik bir kalitatif analiz kursunun geliştirilmesinin bir sonucu olarak, bor, lityum, kadmiyum, selenyum, silikon, brom, alüminyum, iyot, toryum, vanadyum, lantan (toprak) , erbiyum (toprak), terbiyum (toprak), rutenyum, niyobyum keşfedildi.
8. Bu yöntemin geliştirilmesinden ve uygulamaya konulmasından hemen sonra, spektral analiz kullanılarak elementlerin keşfedildiği dönem (1860-1863): sezyum, rubidyum, talyum ve indiyum."
Bilindiği gibi kimya tarihindeki ilk “Basit Cisimler Tablosu” 1787 yılında A. Lavoisier tarafından derlenmiştir. Tüm basit maddeler dört gruba ayrılmıştır: “I. Doğanın üç krallığında da temsil edilen basit maddeler. cisimlerin elemanları olarak düşünülebilir: 1) ışık, 2) kalorik, 3) oksijen, 4) nitrojen, 5) hidrojen II. Oksitleyen ve asit veren basit metalik olmayan maddeler: 1) antimon, 2) fosfor, 3 ) kömür, 4) mürik asit radikali, 5 ) hidroflorik asit radikali, 6) borik asit radikali III. Oksitlenip asit veren basit metalik maddeler: 1) antimon, 2) gümüş, 3) arsenik, 4) bizmut, 5) kobalt, 6) bakır, 7) kalay, 8) demir, 9) manganez, 10) cıva, 11) molibden, 12) nikel, 13) altın, 14) platin, 15) kurşun, 16) tungsten, 17) çinko IV Basit maddeler, tuz oluşturan ve topraksı: 1) kireç (kireçli toprak), 2) magnezya (magnezyum sülfat bazı), 3) barit (ağır toprak), 4) alümina (kil, şap toprağı), 5) silika (silisli) toprak)."
Bu tablo Lavoisier tarafından geliştirilen kimyasal terminolojinin temelini oluşturdu. D. Dalton, kimyasal elementlerin atomlarının en önemli niceliksel özelliğini - atomların göreceli ağırlığını veya atom ağırlığını - bilime tanıttı.
Bilim adamları, kimyasal elementlerin atomlarının özelliklerindeki kalıpları ararken, öncelikle atom ağırlıklarındaki değişikliklerin doğasına dikkat ettiler. 1815-1816'da İngiliz kimyager W. Prout (1785-1850), Annals of Philosophy'de, tüm kimyasal elementlerin atom ağırlıklarının tamsayı (yani hidrojenin atom ağırlığının katları) olduğu fikrinin ifade edildiği ve kanıtlandığı iki anonim makale yayınladı. daha sonra birime eşit olduğu varsayılmıştır): "İfade etmeye karar verdiğimiz görüşler doğruysa, o zaman neredeyse eskilerin ana maddesinin hidrojende cisimleştiğini düşünebiliriz...". Prout'un hipotezi çok cazip geldi ve kimyasal elementlerin atom ağırlıklarını mümkün olduğunca doğru bir şekilde belirlemek için birçok deneysel çalışmanın yapılmasına neden oldu.
1829'da Alman kimyager I. Debereiner (1780-1849) benzer kimyasal elementlerin atom ağırlıklarını karşılaştırdı: Lityum, Kalsiyum, Klor, Kükürt, Manganez, Sodyum, Stronsiyum, Brom, Selenyum, Krom, Potasyum, Baryum, İyot, Tellür Demir, ortadaki elementin atom ağırlığının, en dıştaki elementlerin atom ağırlıkları toplamının yarısına eşit olduğunu buldu. Yeni üçlü arayışı, kimya üzerine dünyaca ünlü referans kılavuzunun yazarı L. Gmelin'i (1788-1853) çok sayıda benzer element grubu oluşturmaya ve bunların benzersiz sınıflandırmasını oluşturmaya yöneltti.
60'larda 19. yüzyılda bilim adamları kimyasal olarak benzer element gruplarını kendileri karşılaştırmaya başladılar. Böylece Paris Madencilik Okulu profesörü A. Chancourtois (1820-1886), silindir yüzeyindeki tüm kimyasal elementleri atom ağırlıklarına göre artan bir şekilde bir “sarmal çizgi” oluşturacak şekilde sıraladı. Bu düzenlemeyle benzer öğeler sıklıkla aynı dikey çizgiye düşüyordu. 1865 yılında İngiliz kimyager D. Newlands (1838-1898) 62 kimyasal elementi içeren bir tablo yayınladı. Elementler artan atom ağırlıklarına göre düzenlenmiş ve numaralandırılmıştır.
Newlands, her yedi elementte kimyasal elementlerin özelliklerinin tekrarlandığını vurgulamak için numaralandırmayı kullandı. 1866'da Londra Kimya Derneği'nde Newlands'in yeni makalesini tartışırken (yayınlanması tavsiye edilmedi), Profesör J. Foster alaycı bir şekilde şunu sordu: “Elementleri adlarına göre alfabetik sıraya göre düzenlemeye çalıştınız mı ve herhangi bir yeni model fark ettiniz mi? ?
1868'de İngiliz kimyager W. Olding (1829-1921), yazara göre tüm elementler arasında doğal bir ilişki olduğunu gösteren bir tablo önerdi.
1864 yılında Alman profesör L. Mayer (1830-1895) 44 kimyasal elementten oluşan bir tablo derledi (bilinen 63 elementten).
Bu dönemi değerlendiren D.I. Mendeleev şunları yazdı: “Hemen kurulacak tek bir genel doğa yasası yoktur; onayından önce her zaman birçok önsezi gelir ve yasanın tanınması, tüm anlamıyla tam olarak gerçekleştiğinde gelmez, ancak sonuçlarının deneylerle doğrulanması üzerine, doğa bilimcilerin kendi düşünceleri ve görüşleri konusunda en yüksek otorite olarak kabul etmesi gerekir."
1868'de D.I. Mendeleev "Kimyanın Temelleri" kursu üzerinde çalışmaya başladı. Malzemenin en mantıklı şekilde düzenlenmesi için 63 kimyasal elementin bir şekilde sınıflandırılması gerekiyordu. Periyodik Kimyasal Elementler Tablosunun ilk varyasyonu Mart 1869'da D.I. Mendeleev tarafından önerildi.
İki hafta sonra, Rus Kimya Derneği'nin bir toplantısında Mendeleev'in kimyasal elementlerin sınıflandırılmasına ilişkin olası ilkelerin tartışıldığı "Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi" raporu okundu:
1) hidrojenle olan ilişkilerine göre (hidrit formülleri); 2) oksijenle ilişkileri açısından (daha yüksek oksijen oksit formülleri); 3) değerliğe göre; 4) atom ağırlığına göre.
Daha sonra, sonraki yıllarda (1869-1871) Mendeleev, "Elementler Sistemi"nin ilk versiyonunda fark edilen kalıpları ve "tutarsızlıkları" inceledi ve yeniden kontrol etti. Bu çalışmayı özetleyen D.I. Mendeleev şunları yazdı: “Atom ağırlığı arttıkça, elementler önce giderek daha fazla değişken özelliğe sahip olur ve daha sonra bu özellikler yeni bir sırayla, yeni bir satırda ve bir dizi elementte tekrar tekrarlanır. önceki seride olduğu gibi aynı sıra. Bu nedenle Periyodiklik Yasası şu şekilde formüle edilebilir: “Elementlerin özellikleri ve dolayısıyla oluşturdukları basit ve karmaşık cisimlerin özellikleri periyodik olarak bağımlıdır (yani tekrarlanırlar). Kanunların doğası istisnalara tolerans göstermez... Bir kanunun onaylanması, ancak o kanun olmadan imkansız ve beklenmedik sonuçların çıkarılması ve bu sonuçların gerekçelendirilmesi ve deneysel olarak doğrulanmasıyla mümkündür. Bu nedenle, periyodik yasayı gördükten sonra, ben (1869-1871) kendi adıma, bunun doğru olup olmadığını gösterebilecek mantıksal sonuçlara sahip olduğunu çıkardım.Bunlar, keşfedilmemiş elementlerin özelliklerinin tahmin edilmesi ve düzeltilmesini içerir. o zamanlar incelenen çok ama çok az sayıda elementin atom ağırlıkları... Bir şeye ihtiyacınız var - ya da periyodik yasanın tamamen doğru olduğunu ve kimya bilgisinin yeni bir aracı olduğunu düşünün ya da onu reddedin."
1872-1874 sırasında. Mendeleev başka sorunlarla ilgilenmeye başladı ve kimya literatüründe Periyodik Yasadan neredeyse hiç söz edilmiyordu.
1875 yılında Fransız kimyager L. de Boisbaudran çinko blende üzerinde çalışırken spektroskopik olarak içinde yeni bir element keşfettiğini bildirdi. Bu elementin tuzlarını elde ederek özelliklerini belirledi. Fransa'nın onuruna, yeni elemente galyum adını verdi (eski Romalıların Fransa dediği gibi). D.I. Mendeleev'in öngördüklerini ve L. de Boisbaudran'ın bulduklarını karşılaştıralım:
L. de Boisbaudran'ın ilk raporunda galyumun özgül ağırlığı 4,7 olarak bulunmuştur. D.I. Mendeleev hatasına dikkat çekti. Daha dikkatli ölçümlerle galyumun özgül ağırlığının 5,96 olduğu ortaya çıktı.
1879'da İsveçli kimyager L. Nilsson'dan (1840-1899) yeni bir kimyasal element olan skandiyum keşfi hakkında bir mesaj çıktı. L. Nilsson, skandiyumu nadir toprak elementi olarak sınıflandırdı. P.T. Kleve, L. Nilsson'a skandiyum tuzlarının renksiz olduğunu, oksidinin alkalilerde çözünmediğini ve skandiyumun D.I. Mendeleev tarafından tahmin edilen ekaboron olduğunu belirtti. Özelliklerini karşılaştıralım.
Şubat 1886'da yeni bir minerali inceleyen Alman profesör K. Winkler (1838-1904) yeni bir element keşfetti ve onu antimon ve arsenik analoğu olarak değerlendirdi. Bir tartışma ortaya çıktı. K. Winkler, keşfettiği elementin D.I. Mendeleev tarafından tahmin edilen eca-silikon olduğu konusunda hemfikirdi. K. Winkler bu elemente germanyum adını verdi.
Böylece kimyagerler Mendeleev'in öngördüğü kimyasal elementlerin varlığını üç kez doğruladılar. Dahası, deneycilerin farkında olmadan yaptığı hataların düzeltilmesini mümkün kılan şey tam olarak Mendeleev tarafından tahmin edilen bu elementlerin özellikleri ve Periyodik Tablodaki konumlarıydı. Kimyanın daha da gelişmesi, XIX yüzyılın 80'li yıllarında ortaya çıkan Periyodik Yasanın sağlam temeli üzerinde gerçekleşti. tüm bilim adamları tarafından doğanın en önemli yasalarından biri olarak kabul edildi. Dolayısıyla herhangi bir kimyasal elementin en önemli özelliği D.I. Mendeleev'in Periyodik Tablosundaki yeridir.
Mendeleev ailesi, Tobolsk'ta Tobol Nehri'nin dik ve yüksek kıyısında bir evde yaşıyordu ve geleceğin bilim adamı burada doğdu. O zamanlar birçok Decembrist Tobolsk'ta sürgünde hizmet ediyordu: Annenkov, Baryatinsky, Wolf, Kuchelbecker, Fonwiesen ve diğerleri... Cesaretleri ve sıkı çalışmalarıyla etraflarındakilere bulaştılar. Hapishane, ağır çalışma veya sürgün nedeniyle kırılmadılar. Mitya Mendeleev böyle insanları gördü. Onlarla iletişim halinde Anavatan'a olan sevgisi ve geleceğine yönelik sorumluluk oluştu. Mendeleev ailesinin Decembristlerle dostane ve aile ilişkileri vardı. D. I. Mendeleev şunları yazdı: “... saygıdeğer ve saygın Decembristler burada yaşıyordu: Fonvizen, Annenkov, Muravyov, ailemize yakın, özellikle Decembristlerden biri olan Nikolai Vasilyevich Basargin kız kardeşim Olga Ivanovna ile evlendikten sonra... Decembrist aileler , bunlarda günlerde Tobolsk hayatına özel bir iz verdiler ve ona laik bir eğitim kazandırdılar. Onlar hakkındaki efsane Tobolsk'ta hâlâ yaşıyor."
15 yaşındayken Dmitry Ivanovich liseden mezun oldu. Annesi Maria Dmitrievna, genç adamın eğitimine devam etmesini sağlamak için çok çaba gösterdi.
Pirinç. 4. D.I. Mendeleev'in annesi - Maria Dmitrievna.
Mendeleev, St. Petersburg'daki Tıp-Cerrahi Akademisine girmeye çalıştı. Ancak anatominin etkilenebilir genç adamın gücünün ötesinde olduğu ortaya çıktı, bu yüzden Mendeleev tıbbı pedagojiye değiştirmek zorunda kaldı. 1850'de babasının bir zamanlar okuduğu Ana Pedagoji Enstitüsüne girdi. Sadece burada Mendeleev öğrenmenin tadını hissetti ve kısa sürede en iyilerden biri oldu.
Mendeleev, 21 yaşındayken giriş sınavlarını zekice geçti. Dmitry Mendeleev'in St. Petersburg'daki Pedagoji Enstitüsü'ndeki çalışmaları ilk başta kolay olmadı. İlk yılında matematik dışındaki tüm konularda yetersiz notlar almayı başardı. Ancak son yıllarda işler farklı gitti; Mendeleev'in ortalama yıllık notu dört buçuktu (olası beş üzerinden).
İzomorfizm fenomeni üzerine tezi aday tezi olarak kabul edildi. 1855 yılında yetenekli bir öğrenci. Odessa'daki Richelieu spor salonuna öğretmen olarak atandı. Burada ikinci bilimsel çalışması olan “Özel Ciltler” i hazırladı. Bu çalışma yüksek lisans tezi olarak sunulmuştur. 1857'de Mendeleev bunu savunduktan sonra Kimya Yüksek Lisansı unvanını aldı ve St. Petersburg Üniversitesi'nde organik kimya dersleri verdiği özel yardımcı doçent oldu. 1859'da yurt dışına gönderildi.
Mendeleev Fransa ve Almanya'daki çeşitli üniversitelerde iki yıl geçirdi, ancak en verimli olanı Heidelberg'de o zamanın önde gelen bilim adamları Bunsen ve Kirchhoff ile yaptığı tez çalışmasıydı.
Şüphesiz bilim adamının hayatı, çocukluğunu geçirdiği çevrenin doğasından büyük ölçüde etkilenmiştir. Gençliğinden yaşlılığına kadar her şeyi ve her zaman kendi yolunda yaptı. Günlük önemsiz şeylerle başlayıp temel olana doğru devam ediyoruz. Dmitry Ivanovich'in yeğeni N.Ya.Kapustin-Gubkina şöyle hatırladı: “Kendisi için icat ettiği kendi favori yemekleri vardı... Her zaman kendi icat ettiği tarzda kemeri olmayan geniş bir kumaş ceket giyerdi... Sigara içiyordu sigara sardı, kendisi sardı...” Örnek bir mülk yarattı ve onu hemen terk etti. Sıvıların yapışması konusunda dikkat çekici deneyler yaptı ve bu bilim alanını hemen sonsuza kadar terk etti. Ve üstlerine ne skandallar attı! Gençliğinde bile, Pedagoji Enstitüsü'nün acemi bir mezunu olarak, bizzat bakan Abraham Sergeevich Norovatov'a çağrıldığı bölüm müdürüne bağırdı. Ancak bölüm müdürü onu ne ilgilendiriyor - sinodu bile hesaba katmadı. İlgi alanlarının benzersizliğini hiçbir zaman kabul edemeyen Feoza Nikitishna'dan boşanması nedeniyle kendisine yedi yıllık bir kefaret ödettiğinde, Dimitri İvanoviç vade tarihinden altı yıl önce Kronstadt'taki rahibi evlenmeye ikna etti. yine onu. Ve askeri birliğe ait bir balonu zorla ele geçirip deneyimli bir havacı olan General Kovanko'yu sepetten attığında balon uçuşunun hikayesi neydi? Dmitry Ivanovich alçakgönüllülüğünden muzdarip değildi, tam tersine - " Alçakgönüllülük tüm kötü alışkanlıkların anasıdır” dedi Mendeleev.
Dmitry Ivanovich'in kişiliğinin özgünlüğü yalnızca bilim adamının davranışında değil, aynı zamanda tüm görünümünde de gözlemlendi. Yeğeni N.Ya.Kapustina-Gubkina, bilim adamının şu sözlü portresini çizdi: “Yüksek beyaz bir alnın etrafında uzun kabarık saçlardan oluşan bir yele, çok etkileyici ve çok hareketli... Berrak mavi, duygulu gözler... Birçoğu benzerlikler buldu Garibaldi'yle birlikte... Konuşurken hep el kol hareketleri yapardı. Ellerinin geniş, hızlı, gergin hareketleri her zaman ruh haline uygundu... Sesinin tınısı alçaktı ama gür ve anlaşılırdı, ancak ses tonu büyük ölçüde değişiyordu ve çoğu zaman alçak notalardan tiz, neredeyse tenorlara doğru değişiyordu... Hoşuna gitmeyen bir şeyden bahsetti, sonra yüzünü buruşturdu, eğildi, inledi, ciyakladı...” Mendeleev'in uzun yıllardır en sevdiği boş zaman etkinliği portreler için valiz ve çerçeve yapmaktı. Bu işler için malzemeleri Gostiny Dvor'dan satın aldı.
Mendeleev'in özgünlüğü onu gençliğinden beri kalabalıktan ayırıyordu... Bir pedagoji enstitüsünde okurken, adına bir kuruş bile vermeyen mavi gözlü Sibiryalı, bey profesörler için beklenmedik bir şekilde o kadar keskin bir zeka göstermeye başladı ki , işte o kadar öfkeliydi ki tüm meslektaşlarını çok geride bıraktı. İşte o zaman gerçek eyalet meclis üyesi, halk eğitiminde ünlü bir isim, öğretmen, bilim adamı, kimya profesörü Alexander Abramovich Voskresensky onu fark etti ve ona aşık oldu. Bu nedenle, 1867'de Alexander Abramovich, en sevdiği öğrencisi otuz üç yaşındaki Dmitry Ivanovich Mendeleev'i St. Petersburg Üniversitesi Fizik ve Matematik Fakültesi'nde genel ve inorganik kimya profesörü pozisyonuna önerdi. Mayıs 1868'de Mendeleev'ler sevgili kızları Olga'yı doğurdular...
Otuz üç, geleneksel başarı yaşıdır: destana göre Ilya Muromets otuz üç yaşında ocaktan indi. Ancak bu anlamda Dmitry Ivanovich'in hayatı bir istisna olmasa da, hayatında keskin bir dönüşümün gerçekleştiğini kendisi de pek hissedemiyordu. Daha önce öğrettiği teknik, organik veya analitik kimya dersleri yerine yeni bir ders olan genel kimyayı okumaya başlaması gerekiyordu.
Elbette küçük resim yöntemini kullanmak daha kolaydır. Ancak önceki derslerine başladığında bu da kolay olmadı. Rusça kılavuzlar ya hiç yoktu ya da vardı ama modası geçmişti. Kimya yeni ve genç bir şeydir ve gençlikte her şey hızla modası geçmiş hale gelir. En son yabancı ders kitaplarının benim tarafımdan çevrilmesi gerekiyordu. Gerard'ın "Analitik Kimya" kitabını, Wagner'in "Kimyasal Teknoloji" kitabını tercüme etti. Ama oturup yazsanız bile Avrupa'da organik kimyada kayda değer hiçbir şey bulunamadı. Ve yazdı. İki ay içinde, yeni ilkelere dayanan tamamen yeni bir kurs, otuz basılı sayfa. Altmış günlük aşırı çalışma - günde on iki tamamlanmış sayfa. Tam olarak bir günde - programını dünyanın kendi ekseni etrafında dönmesi gibi önemsiz bir şeye bağımlı kılmak istemedi, otuz kırk saat boyunca masadan kalkmadı.
Dmitry Ivanovich sadece sarhoş bir şekilde çalışmakla kalmıyor, aynı zamanda sarhoş bir şekilde uyuyabiliyordu. Mendeleev'in sinir sistemi son derece hassastı, duyuları artmıştı - neredeyse tüm anı yazarları, tek bir kelime söylemeden, özünde nazik bir insan olmasına rağmen alışılmadık derecede kolay, sürekli çığlık attığını bildiriyorlar.
Dmitry Ivanovich'in doğuştan gelen kişilik özelliklerinin ailedeki geç görünümüyle açıklanması mümkündür - o "son çocuk", on yedinci çocuktu. Ve mevcut kavramlara göre, ebeveynlerin yaşı arttıkça yavrularda mutasyon olasılığı da artıyor.
Genel kimya üzerine ilk dersine şöyle başladı:
“Fark ettiğimiz her şeyi madde ya da olgu olarak net bir şekilde ayırt ediyoruz. Madde uzayda yer kaplar ve ağırlığı vardır, ancak fenomen zaman içinde meydana gelen bir şeydir. Her madde çeşitli olgular üretir ve madde olmadan meydana gelen tek bir olgu yoktur. Maddelerin ve olayların çeşitliliği herkesin dikkatinden kaçamaz. Bu çeşitlilikteki yasallığı, yani basitliği ve doğruluğu keşfetmek, doğayı incelemek demektir ... "
Yasallığı, yani sadeliği, doğruluğu keşfetmek için... Maddenin ağırlığı vardır... Madde... Ağırlık... Madde... Ağırlık...
Ne yaparsa yapsın sürekli bunu düşünüyordu. Ve ne yapmadı! Dmitry Ivanovich'in her şey için yeterli zamanı vardı. Görünüşe göre nihayet Rusya'daki en iyi kimya departmanını, devlete ait bir daireyi, ekstra para için ortalıkta dolaşmadan rahatça yaşama fırsatını elde etti - bu yüzden asıl şeye odaklanın ve geri kalan her şey bir kenara... 400 desiyatin araziden oluşan bir mülk satın aldım ve bir yıl sonra kimya kullanarak dünyanın tükenmesini tersine çevirme olasılığını araştıran deneyimli Paul'u ipotek altına aldım. Rusya'daki ilklerden biri.
Bir buçuk yıl bir anda geçti ve genel kimyada hâlâ gerçek bir sistem yoktu. Bu, Mendeleev'in dersini tamamen gelişigüzel öğrettiği anlamına gelmez. Herkesin aşina olduğu şeylerle başladı: suyla, havayla, kömürle, tuzlarla. İçerdikleri elementlerden. Hangi maddelerin birbirleriyle etkileşime girdiği ana yasalardan.
Daha sonra klorun kimyasal akrabalarından - flor, brom, iyottan bahsetti. Bu, başladığı yeni kitabın ikinci sayısının daktilo edildiği matbaaya transkriptini göndermeyi başardığı son dersti.
Cep formatındaki ilk sayısı Ocak 1869'da basıldı. Başlık sayfasında şunlar yazıyordu: "Kimyanın temelleri, D. Mendeleev" . Önsöz yok. Dmitry Ivanovich'in planına göre, halihazırda yayınlanmış olan ilk sayının ve matbaada bulunan ikincisinin kursun ilk bölümünü ve iki sayının daha - ikinci bölümü - oluşturması gerekiyordu.
Ocak ayında ve Şubat ayının ilk yarısında Mendeleev sodyum ve diğer alkali metaller üzerine dersler verdi, ikinci bölümün ilgili bölümünü yazdı. "Kimyanın Temelleri" - ve sıkışıp kaldım.
1826'da Jens Jakob Berzelius 2000 madde üzerinde bir çalışmayı tamamladı ve buna dayanarak üç düzine kimyasal elementin atom ağırlığını belirledi. Bunlardan beşinin atom ağırlığı yanlış belirlendi - sodyum, potasyum, gümüş, bor ve silikon için. Berzelius bir hata yaptı çünkü iki yanlış varsayımı uyguladı: Bir oksit molekülünün yalnızca bir metal atomu içerebileceği ve eşit hacimdeki gazların eşit sayıda atom içerebileceği. Aslında, bir oksit molekülü iki veya daha fazla metal atomu içerebilir ve Avogadro yasasına göre eşit hacimdeki gazlar eşit sayıda atom değil molekül içerir.
1858'de İtalyan Stanislao Cannizzaro, vatandaşı Avogadro yasasını yeniden yürürlüğe koyarak birçok elementin atom ağırlıklarını düzeltene kadar, atom ağırlıkları konusunda kafa karışıklığı hüküm sürüyordu.
Ancak 1860 yılında, Karlsruhe'deki kimya kongresinde, hararetli tartışmaların ardından kafa karışıklığı çözüldü, Avogadro yasası nihayet haklarına kavuşturuldu ve herhangi bir kimyasal elementin atom ağırlığını belirlemenin sarsılmaz temelleri nihayet açıklığa kavuşturuldu.
Mutlu bir tesadüf eseri, Mendeleev 1860 yılında yurt dışına bir iş gezisindeydi, bu kongreye katıldı ve atom ağırlığının artık doğru ve güvenilir bir sayısal ifade haline geldiğine dair açık ve net bir fikir edindi. Mendeleev Rusya'ya döndüğünde elementlerin listesini incelemeye başladı ve artan atom ağırlıklarına göre düzenlenmiş elementlerin değerliklerindeki değişikliklerin periyodikliğine dikkat çekti: değerlik H – 1, Li – 1, Olmak – 2, B – 3, C – 4, Mg – 2, N – 2, S – 2, F – 1, Hayır – 1, Al – 3, Si – 4 vb. Değerlikteki artış ve azalışlara dayanarak Mendeleev elementleri periyotlara ayırdı; İlk periyot yalnızca bir hidrojen içeriyordu, bunu her biri 7 elementten oluşan iki periyot ve ardından 7'den fazla element içeren periyotlar takip ediyordu. D, I, Mendeleev bu verileri Meyer ve Chancourtois'in yaptığı gibi yalnızca bir grafik oluşturmak için değil, aynı zamanda Newlands tablosuna benzer bir tablo oluşturmak için de kullandı. Böyle bir periyodik element tablosu, bir grafikten daha net ve görseldir ve ayrıca D, I, Mendeleev, dönemlerin eşitliğinde ısrar eden Newlands'in hatasından kaçınmayı başardı.
« Periyodik yasa hakkındaki düşüncemin belirleyici anının 1860 olduğunu düşünüyorum - katıldığım Karlsruhe'deki kimyagerler kongresi... Artan atom ağırlığına sahip elementlerin özelliklerinde periyodiklik olasılığı fikri özünde bana zaten dahili olarak sunuldu." , - D.I.'yi kaydetti. Mendeleev.
1865 yılında Klin yakınlarındaki Bobvovo malikanesini satın alarak o zamanlar ilgi duyduğu tarım kimyası eğitimi alma ve her yaz ailesiyle birlikte orada dinlenme fırsatı buldu.
D.I. Mendeleev'in sisteminin "doğum günü" genellikle tablonun ilk versiyonunun derlendiği 18 Şubat 1869 olarak kabul edilir.
Pirinç. 5. Periyodik yasanın keşfedildiği yılda D.I. Mendeleev'in fotoğrafı.
63 kimyasal element biliniyordu. Bu elementlerin tüm özellikleri yeterince araştırılmamış, hatta bazılarının atom ağırlıkları bile yanlış ya da hatalı olarak belirlenmiştir. Çok mu yoksa az mı - 63 element? Artık 109 elementi bildiğimizi hatırlarsak elbette bu yeterli değildir. Ancak bunların özelliklerindeki değişim modelini fark etmek yeterlidir. Bilinen 30 veya 40 kimyasal elementle herhangi bir şeyin keşfedilmesi pek olası değildir. Belirli bir minimum açık elemana ihtiyaç vardı. Bu nedenle Mendeleev'in keşfi tam zamanında olarak nitelendirilebilir.
Mendeleev'den önce bilim adamları da bilinen tüm unsurları belirli bir düzene tabi tutmaya, sınıflandırmaya ve bir sistem halinde birleştirmeye çalıştılar. Girişimlerinin faydasız olduğunu söylemek mümkün değil: bazı gerçekleri içeriyorlardı. Hepsi kendilerini benzer kimyasal özelliklere sahip elementleri gruplar halinde birleştirmekle sınırladılar, ancak o zamanlar söyledikleri gibi bu "doğal" gruplar arasında iç bir bağlantı bulamadılar.
1849'da önde gelen Rus kimyager G. I. Hess, elementlerin sınıflandırılmasıyla ilgilenmeye başladı. “Saf Kimyanın Temelleri” ders kitabında benzer kimyasal özelliklere sahip dört grup metal olmayan elementi tanımladı:
Ben Te C N
Br Se B P
Cl S Si As
F Ö
Hess şunları yazdı: "Bu sınıflandırma hala doğal olmaktan çok uzak, ancak yine de birbirine çok benzeyen unsurları ve grupları birbirine bağlıyor ve bilgilerimizin genişletilmesiyle geliştirilebilir."
Atom ağırlıklarına dayalı bir kimyasal element sistemi kurmaya yönelik başarısız girişimler, Karlsruhe'deki kongreden önce bile İngilizler tarafından yapıldı: 1853'te Gladstone, 1857'de Odling.
Sınıflandırma girişimlerinden biri 1862'de Fransız Alexandre Emile Beguys de Chancourtois tarafından yapıldı. . Bir silindirin yüzeyinde spiral bir çizgi biçimindeki elementler sistemini temsil etti. Her turda 16 element vardır. Benzer elemanlar silindirin generatrisinde birbirinin altına yerleştirildi. Bilim insanı mesajını yayınlarken kendi oluşturduğu grafiği eklemedi ve bilim adamlarından hiçbiri Chancourtois'in çalışmasına dikkat etmedi.
Pirinç. 6. De Chancourtois'in "Tellür vidası".
Alman kimyager Julius Lothar Meyer daha başarılıydı. 1864 yılında bilinen tüm kimyasal elementlerin değerliklerine göre altı gruba ayrıldığı bir tablo önerdi. Görünüşte Meyer'in tablosu gelecekteki periyodik tabloya biraz benziyordu. Bir elementin ağırlık miktarlarının kapladığı hacimlerin sayısal olarak atom ağırlıklarına eşit olduğunu düşündü. Herhangi bir elementin bu tür ağırlık miktarlarının her birinin aynı sayıda atom içerdiği ortaya çıktı. Bu, bu elementlerin farklı atomlarının dikkate alınan hacimlerinin oranı anlamına geliyordu. Bu nedenle elementin bu özelliğine denir. atom hacmi.
Grafiksel olarak, elementlerin atom hacimlerinin atom ağırlıklarına bağımlılığı, alkali metallere (sodyum, potasyum, sezyum) karşılık gelen noktalarda keskin tepe noktalarında yükselen bir dizi dalga olarak ifade edilir. Zirveye yapılan her iniş ve yükseliş, elementler tablosundaki bir döneme karşılık gelir. Her periyotta atom hacminin yanı sıra bazı fiziksel özelliklerin değerleri de doğal olarak önce azalır, sonra artar.
Pirinç. 7. Atom hacimlerinin elementlerin atom kütlelerine bağımlılığı
L. Meyer.
Elementler listesinde ilk sırada atom ağırlığı en düşük olan element olan hidrojen yer aldı. O zamanlar 101. periyodun tek bir unsur içerdiği genel olarak kabul ediliyordu. Meyer haritasının 2. ve 3. periyotlarının her biri yedi element içeriyordu. Bu dönemler Newlands oktavlarını kopyaladı. Ancak sonraki iki dönemde element sayısı yediyi aştı. Böylece Meyer, Newlands'in nerede yanıldığını gösterdi. Tüm element listesi için oktav kanununa tam olarak uyulamazdı; son periyotların ilk periyotlardan daha uzun olması gerekiyordu.
1860'tan sonra bu türden ilk girişim bir başka İngiliz kimyager John Alexander Reina Newlands tarafından yapıldı. Fikrini gerçekleştirmeye çalıştığı tabloları birbiri ardına derledi. Son tablo 1865 tarihlidir. Bilim adamı, dünyadaki her şeyin genel uyuma tabi olduğuna inanıyordu. Kimyada da müzikte de aynı olsa gerek. Artan düzende oluşturulan elementlerin atom ağırlıkları oktavlara, yani her birinde yedi element bulunan sekiz dikey sıraya bölünmüştür. Aslında, ilgili kimyasal özelliklere sahip birçok element tek bir yatay çizgide son buldu: birincisinde halojenler, ikincisinde alkali metaller vb. Ancak ne yazık ki saflara pek çok yabancı girdi ve bu da tüm resmi bozdu. Halojenler arasında örneğin kobalt, nikel ve üç platinoid vardı. Alkali toprak mineralleri arasında vanadyum ve kurşun bulunur. Karbon ailesi tungsten ve cıva içerir. İlgili elementleri bir şekilde birleştirmek için Newlands, sekiz durumda elementlerin atom ağırlıklarına göre dizilişini bozmak zorunda kaldı. Ayrıca yedi elementten oluşan sekiz grup oluşturmak için 56 elemente ihtiyacınız var, ancak 62 tanesi biliniyordu ve bazı yerlerde bir elementi aynı anda ikiyle değiştirdi. Sonuç tam bir keyfilikti. Newlands raporunu verdiğinde "Oktav Yasası" Londra Kimya Derneği'nin bir toplantısında orada bulunanlardan biri alaycı bir şekilde şunları söyledi: Saygıdeğer konuşmacı elementleri basitçe alfabetik olarak düzenlemeye ve bir tür model keşfetmeye çalışmadı mı?
Tüm bu sınıflandırmalar asıl şeyi içermiyordu: elementlerin özelliklerindeki genel, temel değişiklik modelini yansıtmıyorlardı. Kendi dünyalarında yalnızca düzenin görüntüsünü yarattılar.
Kimyasal elementler dünyasındaki büyük modelin belirli tezahürlerini fark eden Mendeleev'in öncülleri, çeşitli nedenlerden dolayı büyük genellemeye ulaşamadılar ve dünyada temel bir yasanın varlığını fark edemediler. Mendeleev, seleflerinin kimyasal elementleri artan atom kütlelerine göre düzenleme girişimleri ve bu durumda ortaya çıkan olaylar hakkında pek bir şey bilmiyordu. Mesela Chancourtois, Newlands ve Meyer'in çalışmaları hakkında neredeyse hiçbir bilgisi yoktu.
Newlands'ın aksine Mendeleev, asıl meselenin atom ağırlıkları değil, kimyasal özellikler, kimyasal bireysellik olduğunu düşünüyordu. Bunu sürekli düşünüyordu. Madde... Ağırlık... Madde... Ağırlık... Hiçbir çözüm gelmedi.
Ve sonra Dmitry Ivanovich kendisini ciddi bir zaman sıkıntısı içinde buldu. Ve sonuç çok kötü oldu: "şimdi ya da asla" değil, ya bugün ya da mesele birkaç hafta daha ertelendi.
Uzun zaman önce Özgür Ekonomi Derneği'ne şubat ayında Tver iline giderek oradaki peynir fabrikalarını inceleyerek bu konunun modern bir şekilde ele alınması konusundaki düşüncelerini sunacağına söz vermişti. Gezi için üniversite yetkililerinden izin alınmıştı. Ve "tatil sertifikası" - o zamanki seyahat sertifikası - zaten düzeltilmişti. Ve Özgür Ekonomi Derneği Sekreteri Khodnev'den son veda notu alındı. Ve kararlaştırılan yolculuğa çıkmaktan başka yapacak hiçbir şey kalmamıştı. Tver'e gideceği tren 17 Şubat akşamı Moskovsky istasyonundan hareket etti.
“Sabahları hâlâ yataktayken mutlaka bir fincan ılık süt içiyordu... Kalkıp yıkandıktan sonra hemen ofisine gitti ve orada bir, iki, bazen üç büyük, kupa şeklinde fincan süt içti. güçlü, pek tatlı olmayan bir çay.” (yeğeni N.Ya. Kapustina-Gubkina'nın anılarından).
Khodnev'in 17 Şubat tarihli notunun arkasında muhafaza edilen fincanın izi, bunun sabah erkenden, kahvaltıdan önce alındığını ve muhtemelen bir haberci tarafından getirildiğini gösteriyor. Ve bu da, bir elementler sistemi düşüncesinin ne gece ne de gündüz Dmitry Ivanovich'i terk etmediğini gösteriyor: Yaprak, bardağın izinin yanında, büyük bilimsel keşfe yol açan görünmez düşünce sürecinin görünür izlerini saklıyor. . Bilim tarihinde bu tek olmasa da nadir görülen bir durumdur.
Fiziksel kanıtlara bakılırsa olan bu. Kupayı bitirip karşılaştığı ilk yere koyduktan sonra - Khodnev'in mektubunda hemen kalemi aldı ve karşılaştığı ilk kağıt parçasına, Khodnev'den gelen aynı mektuba, aklına gelen düşünceyi yazdı. kafası. Kağıdın üzerinde klorin ve potasyumun sembolleri alt alta belirdi... Sonra sodyum ve bor, sonra lityum, baryum, hidrojen... Kalem de düşünce gibi gezindi. Sonunda, normal bir oktam boş kağıt aldı - bu kağıt parçası da korunmuştur - ve üzerine azalan sırayla sembollerin ve atom ağırlıklarının sıralarını alt alta çizdi: üstte alkali topraklar, altta alkalin topraklar var bunlar halojenlerdir, altlarında oksijen grubu, altında nitrojen grubu, altında karbon grubu vb. bulunur. Komşu sıralardaki elementlerin atom ağırlıkları arasındaki farkların ne kadar yakın olduğu göz ile açıkça görülüyordu. Mendeleev o zaman bariz olan arasındaki "belirsiz bölgenin" olduğunu bilemezdi. metal olmayanlar Ve metalleröğeler içerir - soy gazlar, bunun keşfi daha sonra Periyodik Tabloyu önemli ölçüde değiştirecektir.
Acelesi vardı, bu yüzden ara sıra hatalar ve hatalar yapıyordu. Sülfürün atom ağırlığı 32 yerine 36 olarak belirlendi. Bunlardan 65 (çinkonun atom ağırlığı) 39 (potasyumun atom ağırlığı) çıkarıldığında 27 elde edildi. Ama önemli olan küçük şeyler değil! Yüksek bir sezgi dalgası tarafından taşındı.
Sezgiye inanıyordu. Bunu hayatımdaki çeşitli durumlarda oldukça bilinçli olarak kullandım. Mendeleev'in karısı Anna Ivanovna şunları yazdı: " Eğer o
Hayattaki bazı zor, önemli meselelerin çözülmesi gerekiyordu, hafif yürüyüşüyle hızla içeri girdi, sorunun ne olduğunu söyledi ve ilk izlenime dayanarak bana fikrimi söylememi istedi. "Sadece düşünme, sadece düşünme" diye tekrarladı. Ben konuştum ve karar buydu."
Ancak hiçbir şey işe yaramadı. Karalanmış sayfa yine bir bilmeceye dönüştü. Ve zaman geçti, akşam istasyona gitmek zorunda kaldık. Zaten asıl şeyi hissetti ve hissetti. Ancak bu duyguya kesinlikle açık bir mantıksal biçim verilmesi gerekiyordu. Çaresizlik veya öfke içinde ofisin içinde nasıl koştuğunu, içindeki her şeye nasıl baktığını ve sistemi hızlı bir şekilde bir araya getirmenin bir yolunu aradığını hayal edebilirsiniz. Sonunda, bir kart destesi aldı, basit gövdelerin bir listesinin bulunduğu sağ sayfada "Temel Bilgiler" i açtı ve benzeri görülmemiş bir kart destesi oluşturmaya başladı. Bir deste kimyasal kart hazırlayarak benzeri görülmemiş bir solitaire oyunu oynamaya başladı. Solitaire açıkça bir meydan okumaydı! İlk altı sıra herhangi bir skandal olmadan sıralandı. Ama sonra her şey çözülmeye başladı.
Dimitri İvanoviç tekrar tekrar kalemi eline aldı ve hızlı el yazısıyla kağıdın üzerine sütunlar halinde rakamlar karaladı. Ve yine şaşkınlıkla bu faaliyetten vazgeçti ve sigarasını öyle bir sarmaya ve tüttürmeye başladı ki başı tamamen bulutlandı. Sonunda gözleri kararmaya başladı, kendini kanepeye attı ve derin bir uykuya daldı. Bu onun için alışılmadık bir durum değildi. Bu sefer uzun süre uyumadı; belki birkaç saat, belki birkaç dakika. Bu konuda kesin bir bilgi bulunmamaktadır. Solitaire oyununu bir rüyada gördüğü gerçeğiyle uyandı ve onu masanın üzerine bıraktığı biçimde değil, daha uyumlu ve mantıklı başka bir biçimde gördü. Ve hemen ayağa fırladı ve bir kağıt parçası üzerine yeni bir masa çizmeye başladı.
Önceki versiyondan ilk farkı, artık elementlerin azalan sıraya göre değil, artan atom ağırlıklarına göre düzenlenmesiydi. İkincisi ise tablonun içindeki boş alanların soru işaretleri ve atom ağırlıklarıyla doldurulmuş olmasıdır.
Pirinç. 8. Periyodik yasanın keşfi sırasında ("kimyasal solitaire" oyunu sırasında) D.I. Mendeleev tarafından derlenen kaba taslak. 17 Şubat (1 Mart), 1869.
Uzun süre Dmitry Ivanovich'in rüyasında masasını gördüğüne dair hikayesi bir anekdot olarak değerlendirildi. Rüyalarda mantıklı bir şey bulmak batıl inanç olarak görülüyordu. Günümüzde bilim artık bilinç ve bilinçaltında meydana gelen süreçler arasına kör bir engel koymuyor. Ve bilinçli düşünme sürecinde ortaya çıkmayan bir resmin, bilinçsiz bir süreç sonucunda bitmiş haliyle ortaya çıkmasında doğaüstü bir şey görmüyor.
Farklı özelliklere sahip tüm unsurların uyduğu nesnel bir yasanın varlığına ikna olan Mendeleev, temelde farklı bir yol izledi.
Kendiliğinden bir materyalist olarak, elementlerin bir özelliği olarak, özelliklerinin tüm çeşitliliğini yansıtan maddi bir şey arıyordu.Elementlerin atom ağırlığını böyle bir özellik olarak alan Mendeleev, o dönemde bilinen grupları atom ağırlıklarına göre karşılaştırdı. onların üyeleri.
Alkali metaller grubu altına halojenlerin grubu (F = 19, Cl = 35.5, Br = 80, J = 127) yazılarak (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) Mendeleev, benzer elementlerden oluşan diğer grupları (atom ağırlıklarına göre artan sırayla) bunların altına yerleştirerek, bu doğal grupların üyelerinin ortak bir düzenli element dizisi oluşturduğunu tespit etti; Üstelik böyle bir seriyi oluşturan elementlerin kimyasal özellikleri periyodik olarak tekrarlanır. O dönemde bilinen 63 elementin tamamını atom ağırlıklarına göre toplamın içine yerleştirdikten sonra "periyodik tablo" Mendeleev, önceden kurulmuş doğal grupların bu sisteme organik olarak girdiğini ve önceki yapay ayrılıklarını yitirdiğini keşfetti. Daha sonra Mendeleev keşfettiği periyodik yasayı şu şekilde formüle etti: “ Basit cisimlerin özellikleri, element bileşiklerinin formları ve özellikleri periyodik olarak elementlerin atom ağırlık değerlerine bağlıdır.”
Mendeleev, periyodik yasayı ifade eden kimyasal elementler tablosunun ilk versiyonunu başlıklı ayrı bir sayfa biçiminde yayınladı. "Atom ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayalı bir element sistemi üzerinde deney" ve bu broşürü Mart 1869'da gönderdim. birçok Rus ve yabancı kimyagere.
Pirinç. 9. “Ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayalı bir element sistemi deneyimi.”
İlk tablo hala çok kusurlu; periyodik tablonun modern biçiminden çok uzak. Ancak bu tablonun Mendeleev tarafından keşfedilen modelin ilk grafik gösterimi olduğu ortaya çıktı: "Atom ağırlıklarına göre düzenlenmiş elementler, özelliklerin açık bir periyodikliğini temsil eder" (Mendeleev'in "Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi"). Bu makale, bilim insanının “Sistem Deneyimi…” üzerinde çalışırken düşüncelerinin bir sonucuydu. Mendeleev tarafından elementlerin özellikleri ile atom ağırlıkları arasında keşfedilen ilişkiye ilişkin bir rapor, 6 (18) Mart 1869'da Rus Kimya Derneği'nin bir toplantısında yapıldı. Mendeleev bu toplantıda değildi. Bulunmayan yazar yerine raporu kimyager N. A. Menshutkin tarafından okundu. Rusya Kimya Derneği'nin tutanaklarında 6 Mart'taki toplantıyla ilgili kuru bir yazı çıktı: “N. Menshutkin, D. Mendeleev adına "atom ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayanan bir element sistemi deneyimini" bildiriyor. D. Mendeleev'in yokluğu nedeniyle bu konunun tartışılması bir sonraki toplantıya ertelendi.” N. Menshutkin'in konuşması Rus Kimya Derneği Dergisi'nde yayınlandı (“Özelliklerin elementlerin atom ağırlığı ile ilişkisi”). 1871 yazında Mendeleev, periyodik kanunun kuruluşuyla ilgili sayısız çalışmasını eserinde özetledi. "Kimyasal elementler için periyodik geçerlilik" . Mendeleev'in yaşamı boyunca Rusça'da 8 basımı ve yabancı dillerde birkaç basımı yapılan klasik "Kimyanın Temelleri" çalışmasında Mendeleev, ilk olarak inorganik kimyayı periyodik yasa temelinde sundu.
Periyodik element sistemini oluştururken Mendeleev büyük zorlukların üstesinden geldi, çünkü birçok element henüz keşfedilmemişti ve o zamana kadar bilinen 63 elementten dokuzu atom ağırlıklarını yanlış belirlemişti. Mendeleev tabloyu oluştururken berilyumun atom ağırlığını düzeltti ve berilyumu kimyagerlerin genellikle yaptığı gibi alüminyum ile aynı gruba değil, magnezyum ile aynı gruba yerleştirdi. 1870-71'de Mendeleev, indiyum, uranyum, toryum, seryum ve diğer elementlerin atom ağırlıklarının değerlerini, özelliklerine ve periyodik tablodaki belirtilen yere göre değiştirdi. Periyodik yasaya göre tellüryumu iyotun önüne, kobaltı da nikelin önüne yerleştirdi, böylece tellür değerlik değeri 2 olan elementlerle aynı sütunda, iyot da değerliği 1 olan elementlerle aynı sütunda olacaktı. ancak bu elementlerin atom ağırlıkları tam tersi bir konumu gerektiriyordu.
Mendeleev, kendisine göre periyodik yasanın keşfine katkıda bulunan üç koşulu gördü:
İlk olarak, çoğu kimyasal elementin atom ağırlığı az çok doğru bir şekilde belirlendi;
İkinci olarak, benzer kimyasal özelliklere sahip element grupları (doğal gruplar) hakkında net bir kavram ortaya çıktı;
Üçüncüsü, 1869'a gelindiğinde pek çok nadir elementin kimyası çalışılmıştı, bilgi olmadan herhangi bir genelleme yapmak zor olurdu.
Son olarak yasanın keşfine yönelik belirleyici adım, Mendeleev'in tüm elementleri atom ağırlıklarına göre karşılaştırmasıydı. Mendeleev'in öncülleri birbirine benzer unsurları karşılaştırdılar. Yani doğal grupların unsurları. Bu grupların ilgisiz olduğu ortaya çıktı. Mendeleev bunları mantıksal olarak tablosunun yapısında birleştirdi.
Bununla birlikte, kimyagerlerin atom ağırlıklarını düzeltmek için yaptıkları muazzam ve dikkatli çalışmalardan sonra bile, Periyodik Tablonun dört yerindeki elementler, artan atom ağırlıklarındaki katı düzenleme düzenini "ihlal ediyor". Bunlar eleman çiftleridir:
18 Ar(39.948) – 19K (39.098); 27 Co(58.933) – 28 Ni(58.69);
52 Te(127,60) – 53 I(126,904) 90 Th(232,038) – 91 Pa(231,0359).
D.I. Mendeleev'in zamanında bu tür sapmalar Periyodik Tablonun eksiklikleri olarak kabul edildi. Atomik yapı teorisi her şeyi yerine koyar: elementler, çekirdeklerinin yüklerine göre kesinlikle doğru bir şekilde yerleştirilir. O halde argonun atom ağırlığının potasyumun atom ağırlığından büyük olduğunu nasıl açıklayabiliriz?
Herhangi bir elementin atom ağırlığı, doğadaki bollukları dikkate alınarak tüm izotoplarının ortalama atom ağırlığına eşittir. Argonun atom ağırlığı tesadüfen "en ağır" izotop tarafından belirlenir (doğada daha büyük miktarlarda bulunur). Potasyumda ise tam tersine, "daha hafif" izotopu (yani daha düşük kütle numarasına sahip bir izotop) baskındır.
Mendeleev, periyodik yasanın keşfini temsil eden yaratıcı sürecin gidişatını şöyle tanımladı: “... kütle ile kimyasal özellikler arasında bir bağlantı olması gerektiği fikri istemsizce ortaya çıktı. Ve bir maddenin kütlesi mutlak olmasa da sadece göreceli olduğundan, elementlerin bireysel özellikleri ile atom ağırlıkları arasında işlevsel bir yazışma aramak gerekir. Bakmak ve denemek dışında hiçbir şeyi, hatta mantarları veya bir tür bağımlılığı bile arayamazsınız. Böylece elementleri atom ağırlıkları ve temel özellikleri, benzer elementler ve benzer atom ağırlıkları ile ayrı kartlara yazarak seçmeye başladım; bu, elementlerin özelliklerinin periyodik olarak atom ağırlıklarına bağlı olduğu sonucuna hızlı bir şekilde yol açtı ve birçok belirsizlikten şüphe ettim. , bir kazayı kabul etmek imkansız olduğundan, çıkarılan sonucun genelliğinden bir an bile şüphe etmedim.
Periyodik Kanunun temel önemi ve yeniliği şuydu:
1. Özellikleri birbirine benzemeyen elementler arasında bağlantı kurulmuştur. Bu bağlantı, elementlerin atom ağırlıkları arttıkça özelliklerinin düzgün ve yaklaşık olarak eşit şekilde değişmesi ve daha sonra bu değişikliklerin PERİYODİK OLARAK TEKRARLANMASI gerçeğinde yatmaktadır.
2. Elementlerin özelliklerindeki değişiklik dizisinde bazı bağlantıların eksik olduğu görüldüğünde, Periyodik Tabloda henüz keşfedilmemiş elementlerle doldurulması gereken GAPS sağlandı.
Pirinç. 10. D. I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunun ilk beş dönemi. Soy gazlar henüz keşfedilmediğinden tabloda gösterilmemiştir. Tablonun oluşturulduğu sırada bilinmeyen 4 unsur daha soru işaretleriyle işaretlenmiştir. Bunlardan üçünün özellikleri D.I. Mendeleev tarafından yüksek doğrulukla tahmin edildi (D.I. Mendeleev zamanlarının Periyodik Tablosunun bize daha tanıdık bir biçimde bir kısmı).
D.I. Mendeleev'in henüz bilinmeyen elementlerin özelliklerini tahmin etmek için kullandığı prensip Şekil 11'de gösterilmektedir.
Mendeleev, periyodiklik yasasına dayanarak ve niceliksel değişimlerin niteliksel değişimlere geçişine ilişkin diyalektik yasasını pratik olarak uygulayarak, 1869'da henüz keşfedilmemiş dört unsurun varlığına dikkat çekti. Kimya tarihinde ilk kez yeni elementlerin varlığı tahmin edildi ve atom ağırlıkları yaklaşık olarak belirlendi. 1870'in sonunda Mendeleev, kendi sistemine dayanarak, henüz keşfedilmemiş bir grup III elementinin özelliklerini "eka-alüminyum" olarak adlandırdı. Bilim adamı ayrıca yeni elementin spektral analiz kullanılarak keşfedileceğini öne sürdü. Gerçekten de, 1875 yılında Fransız kimyager P.E. Lecoq de Boisbaudran, çinko blende'yi bir spektroskopla inceleyerek, içinde Mendeleev eka-alüminyum keşfetti. Elementin beklenen özelliklerinin deneysel olarak belirlenen özelliklerle tam olarak örtüşmesi, ilk zaferdi ve periyodik yasanın öngörü gücünün parlak bir şekilde doğrulanmasıydı. Mendeleev'in öngördüğü “eka-alüminyum”un ve Boisbaudran'ın keşfettiği galyumun özelliklerinin açıklamaları Tablo 1'de verilmiştir.
| D.I. Mendeleev tarafından tahmin edildi |
Lecoq de Boisbaudran tarafından kuruldu (1875) |
| Ekaalüminyum Ea Atom ağırlığı yaklaşık 68 Basit gövde, düşük erimeli olmalı Yoğunluk 5,9'a yakın Atom hacmi 11,5 Havada oksitlenmemelidir Suyu kızgın ateşte ayrıştırmalı Bileşiklerin formülleri: EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O şapı oluşturmalıdır, ancak alüminyumdan daha zordur Ea2O3 oksit kolayca indirgenmeli ve alüminyumdan daha uçucu bir metal üretmelidir ve bu nedenle EaCl3 - uçucunun spektral analiziyle keşfedilmesi beklenebilir. |
Atom ağırlığı yaklaşık 69,72 Saf galyumun erime noktası 30 derece C'dir Katı galyumun yoğunluğu 5,904 ve sıvı galyumun yoğunluğu 6,095'tir. Atom hacmi 11.7 Yalnızca kırmızı ısı sıcaklıklarında hafifçe oksitlenir Yüksek sıcaklıklarda suyu ayrıştırır Bileşik formüller: GaСl3, Ga2О3, Ga2(SO4)3 Şap oluşturur NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Galyum, bir hidrojen akışında kalsinasyon yoluyla oksitinden indirgenir; spektral analiz kullanılarak keşfedildi GaCl3'ün kaynama noktası 215-220 derece C |
1879'da İsveçli kimyager L. Nilsson, Mendeleev tarafından tanımlanan ekaboron'a tamamen karşılık gelen skandiyum elementini buldu; 1886'da Alman kimyager K. Winkler, ekasilicon'a karşılık gelen germanyum elementini keşfetti; 1898'de Fransız kimyagerler Pierre Curie ve Marie Skłodowska Curie polonyum ve radyumu keşfettiler. Mendeleev, Winkler, Lecoq de Boisbaudran ve Nilsson'u "periyodik yasanın güçlendiricileri" olarak görüyordu.
Mendeleev'in tahminleri de gerçekleşti: trimarganez - modern renyum, disesyum - francium vb. keşfedildi.
Bundan sonra, dünya çapındaki bilim adamları D.I. Mendeleev'in Periyodik Tablosunun yalnızca elementleri sistematikleştirmekle kalmayıp aynı zamanda doğanın temel yasası olan Periyodik Yasanın grafiksel bir ifadesidir.
Bu kanunun öngörme gücü vardır. Yeni, henüz keşfedilmemiş unsurlar için hedefli bir arama yapılmasını mümkün kıldı. Daha önce yeterince doğru bir şekilde belirlenemeyen birçok elementin atom ağırlıkları, hatalı değerleri Periyodik Yasa ile çeliştiği için tam olarak doğrulamaya ve açıklamaya tabi tutuldu.
Bir zamanlar D.I. Mendeleev hayal kırıklığıyla şunları kaydetti: "...periyodikliğin nedenlerini bilmiyoruz." Bu gizemi çözecek kadar yaşamadı.
Atomların karmaşık yapısı lehine önemli argümanlardan biri D. I. Mendeleev'in periyodik yasasının keşfiydi:
Basit maddelerin özellikleri, bileşiklerin özellikleri ve formları periyodik olarak kimyasal elementlerin atomik kütlelerine bağlıdır.
Bir sistemdeki bir elementin seri numarasının, atom çekirdeğinin yüküne sayısal olarak eşit olduğu kanıtlandığında, periyodik yasanın fiziksel özü açıklığa kavuştu.
Peki nükleer yük arttıkça kimyasal elementlerin özellikleri neden periyodik olarak değişiyor? Elementler sistemi neden başka şekilde değil de bu şekilde inşa edildi ve neden periyotları kesin olarak tanımlanmış sayıda element içeriyor? Bu en önemli soruların cevabı yoktu.
Mantıksal akıl yürütme, atomlardan oluşan kimyasal elementler arasında bir ilişki varsa, o zaman atomların ortak bir yanının olduğunu ve dolayısıyla karmaşık bir yapıya sahip olmaları gerektiğini öngörüyordu.
Periyodik elementler sisteminin gizemi, atomun karmaşık yapısını, dış elektron kabuklarının yapısını ve kütlenin neredeyse tamamının içinde bulunduğu pozitif yüklü bir çekirdek etrafındaki elektron hareketinin yasalarını anlamak mümkün olduğunda tamamen çözüldü. atom yoğunlaşmıştır.
Bir maddenin tüm kimyasal ve fiziksel özellikleri atomlarının yapısı tarafından belirlenir. Mendeleev tarafından keşfedilen periyodik yasa, atomun yapısı yasasına dayandığı için evrensel bir doğa yasasıdır.
Modern atom doktrininin kurucusu, bir atomun neredeyse tüm kütlesinin ve pozitif yüklü maddesinin hacminin küçük bir bölümünde yoğunlaştığını ikna edici bir şekilde gösteren İngiliz fizikçi Rutherford'dur. Atomun bu kısmına "atom" adını verdi. çekirdek. Çekirdeğin pozitif yükü, etrafında dönen elektronlar tarafından telafi edilir. Bu atom modelinde Elektronlar güneş sisteminin gezegenlerine benzer, bu yüzden gezegen adını almıştır. Daha sonra Rutherford nükleer yükleri hesaplamak için deneysel verileri kullanabildi. D.I. Mendeleev'in tablosundaki elementlerin seri numaralarına eşit oldukları ortaya çıktı. Rutherford ve öğrencilerinin çalışmalarından sonra Mendeleev'in periyodik yasası daha net bir anlam ve biraz farklı bir formülasyona kavuştu:
Basit maddelerin özellikleri, element bileşiklerinin özellikleri ve formları periyodik olarak element atomlarının çekirdeğinin yüküne bağlıdır.
Böylece periyodik tablodaki bir kimyasal elementin seri numarası fiziksel bir anlam kazandı.
1913'te G. Moseley, Rutherford'un laboratuvarında bir dizi kimyasal elementin X-ışını radyasyonunu inceledi. Bu amaçla X-ışını tüpünün anotunu belirli elementlerden oluşan malzemelerden yaptı. Katodu oluşturan elementlerin seri numarasının artmasıyla karakteristik X-ışını radyasyonunun dalga boylarının arttığı ortaya çıktı. G. Moseley, dalga boyu ve seri numarası Z ile ilgili bir denklem türetmiştir:
Bu matematiksel ifadeye artık Moseley yasası deniyor. X-ışını radyasyonunun ölçülen dalga boyuna dayanarak incelenen elemanın seri numarasını belirlemeyi mümkün kılar.
En basit atom çekirdeği hidrojen atomunun çekirdeğidir. Yükü elektronun yüküne eşit ve zıt işaretlidir ve kütlesi tüm çekirdeklerin en küçüğüdür. Hidrojen atomunun çekirdeği temel parçacık olarak tanındı ve 1920'de Rutherford ona bu adı verdi. proton . Bir protonun kütlesi yaklaşık olarak bir atomik kütle birimidir.
Bununla birlikte, hidrojen hariç tüm atomların kütlesi sayısal olarak atom çekirdeğinin yüklerini aşmaktadır. Rutherford, çekirdeklerin protonların yanı sıra belirli bir kütleye sahip bazı nötr parçacıklar da içermesi gerektiğini zaten varsaydı. Bu parçacıklar 1932'de Bothe ve Becker tarafından keşfedildi. Chadwick onların doğasını belirledi ve adlandırdı nötronlar . Bir nötron, bir protonun kütlesine neredeyse eşit bir kütleye sahip, yüksüz bir parçacıktır, yani. Ayrıca 1 a. yemek yemek.
1932'de Sovyet bilim adamı D. D. Ivanenko ve Alman fizikçi Heisenberg bağımsız olarak atom çekirdeklerinin proton ve nötronlardan oluştuğu çekirdeğin proton-nötron teorisini geliştirdiler.
Örneğin sodyum gibi bir elementin atomunun yapısını proton-nötron teorisi açısından ele alalım. Periyodik sistemdeki sodyumun atom numarası 11, kütle numarası 23'tür. Atom numarasına göre bir sodyum atomunun çekirdeğinin yükü +11'dir. Dolayısıyla sodyum atomunun yüklerinin toplamı olan 11 elektronu vardır. Çekirdeğin pozitif yüküne eşittir. Sodyum atomu bir elektron kaybederse, pozitif yük, elektronların (10) negatif yüklerinin toplamından bir fazla olacak ve sodyum atomu, 1+ yüklü bir iyon haline gelecektir. Bir atom çekirdeğinin yükü, kütlesi 11 a olan çekirdekte bulunan 11 protonun yüklerinin toplamına eşittir. e.m. Sodyumun kütle numarası 23 a olduğundan. e.m., o zaman 23 – 11= 12 farkı bir sodyum atomundaki nötron sayısını belirler.
Proton ve nötronlara denir nükleonlar . Bir sodyum atomunun çekirdeği, 11'i proton ve 12'si nötron olmak üzere 23 nükleondan oluşur. Element sembolünün sol üst kısmında çekirdekteki nükleonların toplam sayısı, sol alt kısmında ise proton sayısı, örneğin Na yazılır.
Belirli bir elementin tüm atomları aynı nükleer yüke, yani çekirdekte aynı sayıda protona sahiptir. Element atomlarının çekirdeklerindeki nötron sayısı değişebilir. Çekirdeğinde aynı sayıda proton ve farklı sayıda nötron bulunan atomlara ne ad verilir? izotoplar .
Çekirdekleri aynı sayıda nükleon içeren farklı elementlerin atomlarına denir. izobarlar .
Bilim, atomun yapısı ile periyodik tablonun yapısı arasında gerçek bir bağlantının kurulmasını her şeyden önce Danimarkalı büyük fizikçi Niels Bohr'a borçludur. Elementlerin özelliklerindeki periyodik değişikliklerin gerçek ilkelerini açıklayan ilk kişi oydu. Bohr, Rutherford'un atom modelini uygulanabilir hale getirerek işe başladı.
Rutherford'un atomun gezegen modeli, atomun ana kısmının hacmin önemsiz derecede küçük bir bölümünde (atom çekirdeği) yer aldığı ve elektronların atomun hacminin geri kalan kısmına dağıldığı yönündeki açık gerçeği yansıtıyordu. Bununla birlikte, bir atomun çekirdeği etrafındaki yörüngede bulunan bir elektronun hareketinin doğası, elektrodinamikteki elektrik yüklerinin hareketi teorisiyle çelişmektedir.
Öncelikle elektrodinamik yasalarına göre, çekirdek etrafında dönen bir elektronun, ışınım yoluyla enerji kaybı sonucu çekirdeğin üzerine düşmesi gerekir. İkincisi, çekirdeğe yaklaşırken elektronun yaydığı dalga boylarının sürekli değişmesi ve sürekli bir spektrum oluşturması gerekir. Ancak atomlar kaybolmaz, bu da elektronların çekirdeğe düşmediği ve atomların emisyon spektrumunun sürekli olmadığı anlamına gelir.
Bir metal buharlaşma sıcaklığına kadar ısıtılırsa buharı parlamaya başlar ve her metalin buharı kendi rengine sahiptir. Bir prizma tarafından ayrıştırılan metal buharının radyasyonu, bireysel ışıklı çizgilerden oluşan bir spektrum oluşturur. Böyle bir spektruma çizgi spektrumu denir. Spektrumun her çizgisi belirli bir elektromanyetik radyasyon frekansı ile karakterize edilir.
1905 yılında Einstein, fotoelektrik etki olayını açıklayarak, ışığın her atom türü için çok özel bir anlamı olan fotonlar veya enerji kuantumları şeklinde yayıldığını öne sürdü.
1913'te Bohr, Rutherford'un atomun gezegen modeline bir kuantum kavramını dahil etti ve atomların çizgi spektrumunun kökenini açıkladı. Hidrojen atomunun yapısına ilişkin teorisi iki varsayıma dayanmaktadır.
İlk varsayım:
Elektron, kuantum teorisini karşılayan kesin olarak tanımlanmış sabit yörüngelerde, enerji yaymadan çekirdeğin etrafında döner.
Bu yörüngelerin her birinde elektronun belirli bir enerjisi vardır. Yörünge çekirdeğe ne kadar uzaksa, üzerinde bulunan elektronun enerjisi de o kadar fazla olur.
Klasik mekanikte bir cismin bir merkez etrafındaki hareketi açısal momentumla belirlenir. m'v'r, burada m hareketli nesnenin kütlesidir, v nesnenin hızıdır, r dairenin yarıçapıdır. Kuantum mekaniğine göre bu cismin enerjisi ancak belirli değerlere sahip olabilir. Bohr, bir hidrojen atomundaki bir elektronun açısal momentumunun yalnızca tam sayıda eylem kuantumuna eşit olabileceğine inanıyordu. Görünüşe göre bu ilişki Bohr'un tahminiydi; daha sonra Fransız fizikçi de Broglie tarafından matematiksel olarak türetildi.
Dolayısıyla Bohr'un ilk postülasının matematiksel ifadesi eşitliktir:
(1)
Denklem (1)'e göre, elektronun yörüngesinin minimum yarıçapı ve dolayısıyla elektronun minimum potansiyel enerjisi, birliğe eşit bir n değerine karşılık gelir. Hidrojen atomunun n=1 değerine karşılık gelen durumuna normal veya bazik denir. Elektronu n = 2, 3, 4,¼ değerlerine karşılık gelen başka herhangi bir yörüngede bulunan hidrojen atomuna heyecanlı denir.
Denklem (1), bilinmeyen olarak elektron hızını ve yörünge yarıçapını içerir. V ve r'yi içeren başka bir denklem oluşturursanız hidrojen atomundaki elektronun bu önemli özelliklerinin değerlerini hesaplayabilirsiniz. Bu denklem “hidrojen atomunun çekirdeği – elektron” sistemine etki eden merkezkaç ve merkezcil kuvvetlerin eşitliği dikkate alınarak elde edilir.
Merkezkaç kuvveti eşittir. Coulomb yasasına göre elektronun çekirdeğe olan çekimini belirleyen merkezcil kuvvet şu şekildedir: Hidrojen atomundaki elektron ve çekirdeğin yüklerinin eşitliğini dikkate alarak şunu yazabiliriz:
(2)
v ve r için denklem (1) ve (2) sistemini çözerek şunları buluruz:
(3)
Denklemler (3) ve (4), herhangi bir n değeri için yörünge yarıçaplarını ve elektron hızlarını hesaplamayı mümkün kılar. n=1 olduğunda, hidrojen atomunun ilk yörüngesinin yarıçapı, 0,053 nm'ye eşit olan Bohr yarıçapıdır. Bir elektronun bu yörüngedeki hızı 2200 km/s'dir. Denklemler (3) ve (4), hidrojen atomunun elektron yörüngelerinin yarıçaplarının doğal sayıların kareleri şeklinde birbiriyle ilişkili olduğunu ve n arttıkça elektronun hızının azaldığını göstermektedir.
İkinci varsayım:
Bir elektron bir yörüngeden diğerine hareket ederken bir miktar enerji emer veya yayar.
Bir atom uyarıldığında, yani bir elektron çekirdeğe yakın bir yörüngeden daha uzak bir yörüngeye hareket ettiğinde, bir kuantum enerji emilir ve bunun tersi olarak, bir elektron uzak bir yörüngeden yakındaki bir yörüngeye hareket ettiğinde kuantum enerji ortaya çıkar. E 2 – E 1 = hv yayılır. Yörüngelerin yarıçaplarını ve üzerlerindeki elektronun enerjisini bulduktan sonra Bohr, fotonların enerjisini ve hidrojenin çizgi spektrumunda deneysel verilere karşılık gelen karşılık gelen çizgileri hesapladı.
Kuantum yörüngelerinin yarıçapının boyutunu, elektronların hareket hızını ve enerjilerini belirleyen n sayısına denir. Ana kuantum sayısı .
Daha sonra Sommerfeld, Bohr'un teorisini geliştirdi. Bir atomun yalnızca dairesel değil, aynı zamanda eliptik elektron yörüngelerine de sahip olabileceğini öne sürdü ve buna dayanarak hidrojen spektrumunun ince yapısının kökenini açıkladı.
Pirinç. 12. Bohr atomundaki elektron yalnızca dairesel değil aynı zamanda eliptik yörüngeleri de tanımlar. İşte farklı değerler için nasıl göründükleri ben en P =2, 3, 4.
Ancak atomun yapısına ilişkin Bohr-Sommerfeld teorisi klasik ve kuantum mekaniği kavramlarını birleştirdi ve bu nedenle çelişkiler üzerine inşa edildi. Bohr-Sommerfeld teorisinin ana dezavantajları şunlardır:
1. Teori, atomların spektral özelliklerinin tüm ayrıntılarını açıklayamıyor.
2. Hidrojen molekülü gibi basit bir molekülde bile kimyasal bağın niceliksel olarak hesaplanmasını mümkün kılmaz.
Ancak temel konum kesin olarak belirlendi: Elektron kabuklarının kimyasal elementlerin atomlarına doldurulması üçüncüden başlayarak gerçekleşir, M - tam kapasiteye kadar sırayla değil, kademeli olarak kabuklar (yani, daha önce olduğu gibi) İLE- Ve L - kabuklar), ancak adım adım. Yani atomlarda başka kabuklara ait elektronların ortaya çıkması nedeniyle elektron kabuklarının yapımı geçici olarak kesintiye uğrar.
Bu harfler şu şekilde belirlenmiştir: N , ben , m l , Hanım – ve atom fiziği dilinde kuantum sayıları denir. Tarihsel olarak yavaş yavaş tanıtıldılar ve ortaya çıkmaları büyük ölçüde atom spektrumlarının incelenmesiyle ilişkilendirildi.
Böylece, bir atomdaki herhangi bir elektronun durumunun, dört kuantum sayısının birleşiminden oluşan özel bir kodla yazılabildiği ortaya çıktı. Bunlar sadece elektronik durumları kaydetmek için kullanılan bazı soyut nicelikler değildir. Tam tersine hepsinin gerçek fiziksel içeriği var.
Sayı P Elektron kabuğunun kapasitesi formülüne dahil edilmiştir (2 P 2), yani bu kuantum sayısı P elektronik kabuğun numarasına karşılık gelir; başka bir deyişle bu sayı, bir elektronun belirli bir elektron kabuğuna ait olup olmadığını belirler.
Sayı P yalnızca tam sayı değerlerini kabul eder: sırasıyla K, L, M, N, O, P, Q kabuklarına karşılık gelen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,...
Çünkü P Elektron enerjisi formülünde yer alıyorsa, baş kuantum sayısının atomdaki elektronun toplam enerji rezervini belirlediğini söylüyorlar.
Alfabemizin bir diğer harfi olan yörünge (yan) kuantum numarası şu şekilde gösterilir: ben . Belirli bir kabuğa ait tüm elektronların eşitsizliğini vurgulamak için tanıtıldı.
Her kabuk belirli alt kabuklara bölünmüştür ve bunların sayısı kabuk sayısına eşittir. Yani, K kabuğu ( P =1) bir alt kabuktan oluşur; L-kabuk ( P =2) – ikiden; M-kabuk ( P =3) – üç alt kabuktan...
Ve bu kabuğun her bir alt kabuğu belirli bir değerle karakterize edilir ben . Yörünge kuantum sayısı da tam sayı değerleri alır ancak sıfırdan başlayarak yani 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... Böylece, ben her zaman daha az P . Bunu ne zaman anlamak kolaydır P =1 ben =0; en N =2 ben =0 ve 1; en N = 3 ben = 0, 1 ve 2 vb. Sayı ben , tabiri caizse geometrik bir görüntüye sahiptir. Sonuçta, belirli bir kabuğa ait olan elektronların yörüngeleri sadece dairesel değil aynı zamanda eliptik de olabilir.
Farklı anlamlar ben ve farklı yörünge türlerini karakterize eder.
Fizikçiler gelenekleri severler ve elektron alt kabuklarını belirlemek için eski harf isimlerini tercih ederler. S ( ben =0), P ( ben =1), D ( ben =2), F ( ben =3). Bunlar, elektron geçişlerinin neden olduğu bir dizi spektral çizginin özelliklerini karakterize eden Almanca kelimelerin ilk harfleridir: keskin, ana, bulanık, temel.
Artık elektron kabuklarında hangi elektron alt kabuklarının bulunduğunu kısaca yazabiliriz (Tablo 2).
Farklı elektron alt kabuklarının kaç elektronu barındırabileceğini bilmek, manyetik ve spin olarak adlandırılan üçüncü ve dördüncü kuantum sayılarının (ml ve ms) belirlenmesine yardımcı olur.
Manyetik kuantum sayısı m ben Yakından ilişkili ben ve bir yandan bu yörüngelerin uzaydaki konumunu, diğer yandan belirli bir durum için mümkün olan sayısını belirler. ben . Atom teorisinin bazı düzenliliklerinden, belirli bir durum için şu sonucu çıkar: ben kuantum sayısı m ben, 2 alır ben +1 tamsayı değerleri: –’den ben + ben sıfır dahil. Örneğin, ben =3 bu m dizisidir ben elimizde: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, yani toplam yedi değer var.
neden m ben manyetik denir mi? Çekirdeğin etrafında yörüngede dönen her elektron, esasen elektrik akımının aktığı sargının bir dönüşünü temsil eder. Bir manyetik alan ortaya çıkar, böylece atomdaki her yörünge düz bir manyetik tabaka olarak düşünülebilir. Dışarıdan bir manyetik alan oluştuğunda her elektron yörüngesi bu alanla etkileşime girecek ve atomda belli bir konumu işgal etmeye çalışacaktır.
Her yörüngedeki elektronların sayısı spin kuantum sayısının m s değerine göre belirlenir.
Atomların güçlü homojen olmayan manyetik alanlardaki davranışları, atomdaki her elektronun bir mıknatıs gibi davrandığını gösterdi. Bu da elektronun yörüngedeki bir gezegen gibi kendi ekseni etrafında döndüğünü gösterir. Bir elektronun bu özelliğine “döndürme” denir (İngilizceden “döndürme” olarak çevrilmiştir). Elektronun dönme hareketi sabittir ve değişmez. Bir elektronun dönüşü tamamen alışılmadık bir durumdur: yavaşlatılamaz, hızlandırılamaz veya durdurulamaz. Dünyadaki tüm elektronlar için durum aynıdır.
Ancak spin tüm elektronların ortak bir özelliği olmasına rağmen, aynı zamanda bir atomdaki elektronlar arasındaki farkları da açıklar.
Bir çekirdeğin etrafında aynı yörüngede dönen iki elektron, büyüklük olarak aynı dönüşe sahiptir, ancak kendi dönüş yönleri farklı olabilir. Bu durumda açısal momentumun işareti ile spinin işareti değişir.
Kuantum hesaplaması, yörüngedeki bir elektronun doğasında bulunan spin kuantum sayılarının iki olası değerine yol açar: s=+ ve s= - . Başka bir anlamı olamaz. Bu nedenle bir atomda her yörüngede yalnızca bir veya iki elektron dönebilir. Daha fazlası olamaz.
Her elektron alt kabuğu maksimum 2(2) elektron barındırabilir. ben + 1) - elektronlar, yani (tablo 3):
Buradan basit toplama işlemiyle ardışık kabukların kapasiteleri elde edilir.
Atomun yapısının başlangıçtaki sonsuz karmaşıklığının indirgendiği temel yasanın basitliği şaşırtıcıdır. Elektronların tüm özelliklerini kontrol eden dış kabuğundaki tüm tuhaf davranışları alışılmadık derecede basit bir şekilde ifade edilebilir: Bir atomda iki özdeş elektron yoktur ve olamaz. Bu yasa bilimde Pauli ilkesi (İsviçreli teorik fizikçinin adını almıştır) olarak bilinir.
Mendeleev sistemindeki atom numarasına eşit olan bir atomdaki toplam elektron sayısını bilerek, bir atomu “inşa edebilirsiniz”: dış elektron kabuğunun yapısını hesaplayabilirsiniz - içinde kaç elektron olduğunu ve ne olduğunu belirleyebilirsiniz. içinde ne tür elektronlar var.
Büyüdükçe Z Atomların benzer elektronik konfigürasyonları periyodik olarak tekrarlanır.Özünde bu aynı zamanda periyodik yasanın da bir formülasyonudur, ancak kabuklar ve alt kabuklar arasındaki elektron dağılımı süreciyle ilgilidir.
Atomun yapı yasasını bildiğimizden artık periyodik tabloyu oluşturabilir ve neden bu şekilde yapıldığını açıklayabiliriz. Yalnızca küçük bir terminolojik açıklamaya ihtiyaç vardır: atomlarda s-, p-, d-, f-alt kabuklarının oluşumunun gerçekleştiği elementlere genellikle sırasıyla s-, p-, d-, f-elementleri denir.
Bir atomun formülü genellikle şu biçimde yazılır: Ana kuantum numarası karşılık gelen sayıyla gösterilir, ikincil kuantum numarası bir harfle işaretlenir ve elektron sayısı sağ üstte işaretlenir.
İlk periyot 1 s elementini içerir - hidrojen ve helyum. İlk periyodun şematik gösterimi şu şekildedir: 1 s 2 . İkinci periyot şu şekilde gösterilebilir: 2 s 2 2 p 6, yani 2 s-, 2 p-alt kabuğunun dolu olduğu elemanları içerir. Ve üçüncüsü (içinde 3 s-, 3p-alt kabuklar bulunur): 3 s 2 3p 6. Açıkçası, benzer türde elektronik konfigürasyonlar tekrarlanıyor.
4. periyodun başında iki adet 4 s elemanı vardır, yani N kabuğunun doldurulması, M kabuğunun inşası tamamlanmadan önce başlar. Sonraki on öğe (3 d öğesi) tarafından doldurulan 10 boş yer daha içerir. M kabuğunun doldurulması sona erdi, N kabuğunun doldurulması devam ediyor (altı adet 4 p elektronuyla). Dolayısıyla 4. periyodun yapısı şu şekildedir: 4 s 2 3 d 10 4 p 6. Beşinci periyot da benzer şekilde doldurulur:
5 sn 2 4 gün 10 5 p 6 .
Altıncı periyotta 32 element vardır. Şematik gösterimi şu şekildedir: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6.
Ve son olarak bir sonraki 7. periyot: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6. 7. döneme ait tüm unsurların henüz bilinmediğini unutmamak gerekir.
Kabukların bu şekilde adım adım doldurulması katı bir fizik kanunudur. Elektronların 3 boyutlu alt kabuğun seviyelerini işgal etmek yerine ilk önce 4'lü alt kabuğun seviyelerini işgal etmesinin (enerji açısından) daha karlı olduğu ortaya çıktı. Kimyasal elementlerde elektron kabuklarının doldurulmasının adım adım gerçekleştiği durumu açıklayan şey, bu enerji "salınımları" "daha karlı - daha az karlı" dır.
20'li yaşların ortasında. Fransız fizikçi L. de Broglie cesur bir fikri dile getirdi: Tüm maddi parçacıklar (elektronlar dahil) yalnızca maddi değil, aynı zamanda dalga özelliklerine de sahiptir. Işık dalgaları gibi elektronların da engellerin etrafından bükülebildiğini göstermek çok geçmeden mümkün oldu.
Elektron bir dalga olduğundan atom içindeki hareketi dalga denklemi kullanılarak açıklanabilir. Bu denklem 1926'da Avusturyalı fizikçi E. Schrödinger tarafından türetildi. Matematikçiler buna ikinci dereceden kısmi diferansiyel denklem diyorlar. Fizikçiler için bu, kuantum mekaniğinin temel denklemidir.
Denklemin neye benzediği budur:
+++ y = 0,
Nerede M– elektron kütlesi; R – elektronun çekirdeğe olan uzaklığı; e – elektron yükü; e– kinetik ve potansiyel enerjinin toplamına eşit olan toplam elektron enerjisi; Z– atomun seri numarası (hidrojen atomu için 1'dir); H– “etki kuantumu”; X , sen , z – elektron koordinatları; y dalga fonksiyonudur (olasılık derecesini karakterize eden soyut bir soyut miktar).
Bir elektronun çekirdeğin etrafındaki uzayda belirli bir yerde bulunma olasılık derecesi. Eğer y = 1 ise elektronun gerçekten de bu yerde olması gerekir; eğer y = 0 ise orada hiçbir elektron izi yoktur.
Bir elektron bulma olasılığı fikri kuantum mekaniğinin merkezinde yer alır. Ve y (psi) fonksiyonunun değeri (daha doğrusu değerinin karesi), bir elektronun uzayda bir veya başka bir noktada bulunma olasılığını ifade eder.
Kuantum mekaniksel bir atomda, Bohr atom modelinde açıkça belirtildiği üzere, belirli bir elektron yörüngesi yoktur. Elektron uzayda bir bulut şeklinde yayılmış gibi görünüyor. Ancak bu bulutun yoğunluğu farklıdır: dedikleri gibi, nerede kalın, nerede boş. Daha yüksek bulut yoğunluğu, daha yüksek bir elektron bulma olasılığına karşılık gelir.
Atomun soyut kuantum mekaniksel modelinden Bohr atomunun görsel ve görünür modeline geçilebilir. Bunu yapmak için Schrödinger denklemini çözmeniz gerekir. Dalga fonksiyonunun yalnızca tam sayı değerleri alabilen üç farklı büyüklükle ilişkili olduğu ortaya çıktı. Üstelik bu niceliklerdeki değişimlerin sırası öyledir ki kuantum sayılarından başka bir şey olamazlar. Ana, yörüngesel ve manyetik. Ancak bunlar özellikle çeşitli atomların spektrumlarını belirlemek için tanıtıldı. Daha sonra çok organik bir şekilde Bohr atom modeline geçtiler. Bu bilimsel mantıktır; en şiddetli şüpheci bile onu çürütemez.
Bütün bunlar, Schrödinger denkleminin çözülmesinin sonuçta atomların elektron kabuklarının ve alt kabuklarının doldurulma sırasının türetilmesine yol açacağı anlamına gelir. Bu, kuantum mekaniksel atomun Bohr atomuna göre temel avantajıdır. Ve gezegen atomuna aşina olan kavramlar kuantum mekaniği açısından yeniden değerlendirilebilir. Yörüngenin, bir atomdaki belirli bir elektronun belirli olası konumları kümesi olduğunu söyleyebiliriz. Belirli bir dalga fonksiyonuna karşılık gelir. Modern atom fiziği ve kimyasında “yörünge” terimi yerine “yörünge” terimi kullanılmaktadır.
Yani Schrödinger denklemi, periyodik tablonun biçimsel teorisinde yer alan tüm eksiklikleri ortadan kaldıran sihirli bir değnek gibidir. "Resmi" olanı "gerçek"e dönüştürür.
Gerçekte bu durumdan çok uzaktır. Çünkü denklemin yalnızca atomların en basiti olan hidrojen atomu için kesin çözümü vardır. Helyum atomu ve sonrakiler için, elektronlar arasındaki etkileşim kuvvetleri eklendiğinden Schrödinger denklemini doğru bir şekilde çözmek imkansızdır. Ve nihai sonuç üzerindeki etkilerini hesaba katmak, hayal edilemeyecek karmaşıklıkta bir matematiksel görevdir. İnsan yeteneklerine erişilemez; yalnızca saniyede yüzbinlerce işlem gerçekleştiren yüksek hızlı elektronik bilgisayarlar onunla kıyaslanabilir. Ve o zaman bile ancak hesaplama programının çok sayıda basitleştirme ve yaklaşımla geliştirilmesi şartıyla.
40 yılı aşkın bir süredir bilinen kimyasal elementlerin listesi 19 arttı. Ve 19 elementin tamamı sentezlendi, yapay olarak hazırlandı.
Elementlerin sentezi, nükleer yükü daha düşük, atom numarası daha düşük olan bir elementten, atom numarası daha yüksek olan bir elementin elde edilmesi olarak anlaşılabilir. Ve üretim sürecinin kendisine nükleer reaksiyon denir. Denklemi sıradan bir kimyasal reaksiyonun denklemiyle aynı şekilde yazılmıştır. Sol tarafta reaksiyona giren maddeler, sağ tarafta ise ortaya çıkan ürünler yer almaktadır. Nükleer reaksiyondaki reaktanlar hedef ve bombardıman partikülüdür.
Hedef, periyodik tablonun hemen hemen herhangi bir elementi olabilir (serbest formda veya kimyasal bileşik formunda).
Parçacıkların bombardımanı rolü a-parçacıkları, nötronlar, protonlar, döteronlar (hidrojenin ağır izotopunun çekirdekleri) ve ayrıca çeşitli elementlerin sözde çoklu yüklü ağır iyonları - bor, karbon, nitrojen, oksijen, neon, argon ve periyodik tablonun diğer elementleri.
Bir nükleer reaksiyonun meydana gelmesi için bombardıman parçacığının hedef atomun çekirdeği ile çarpışması gerekir. Eğer bir parçacık yeterince yüksek bir enerjiye sahipse, çekirdeğin derinliklerine nüfuz ederek onunla birleşebilir. Nötron dışında yukarıda sayılan parçacıkların tümü pozitif yük taşıdığından çekirdekle birleştiklerinde yükünü artırırlar. Ve Z'nin değerindeki bir değişiklik, elementlerin dönüşümü anlamına gelir: yeni bir nükleer yük değerine sahip bir elementin sentezi.
Parçacıkları bombardıman etmek ve onlara çekirdeklerle birleşmeye yetecek kadar yüksek enerji vermek için özel bir parçacık hızlandırıcı icat edildi ve yapıldı: siklotron. Daha sonra yeni elementler için özel bir fabrika inşa ettiler - bir nükleer rektör. Doğrudan amacı nükleer enerji üretmektir. Ancak içinde her zaman yoğun nötron akıları bulunduğundan yapay füzyon amacıyla kullanımları kolaydır. Bir nötronun yükü yoktur ve bu nedenle hızlandırılmaya ihtiyacı yoktur (ve imkansızdır). Aksine yavaş nötronların hızlı nötronlardan daha faydalı olduğu ortaya çıktı.
Kimyacıların hedef maddeden çok küçük miktarlardaki yeni elementleri ayırmanın yollarını geliştirmek için beyinlerini zorlamaları ve gerçek mucizeler göstermeleri gerekiyordu. Yalnızca birkaç atom mevcutken yeni elementlerin özelliklerini incelemeyi öğrenin...
Yüzlerce, binlerce bilim insanının çalışmaları sonucunda periyodik tabloya 19 yeni hücre eklendi. Dördü eski sınırları içinde: hidrojen ve uranyum arasında. On beş - uranyum için. İşte her şey nasıl oldu...
Periyodik tablodaki 4 yer uzun süre boş kaldı: 43, 61, 85 ve 87 numaralı hücreler.
Bu 4 unsur anlaşılması zordu. Bilim adamlarının bunları doğada arama çabaları başarısızlıkla sonuçlandı. Periyodik yasanın yardımıyla, periyodik tablodaki diğer tüm yerler, hidrojenden uranyuma kadar uzun zaman önce doldurulmuştu.
Bu dört elementin keşfine ilişkin raporlar bilimsel dergilerde birden fazla kez yer aldı. Ancak tüm bu keşifler doğrulanmadı: Her seferinde doğru bir kontrol, bir hata yapıldığını ve rastgele önemsiz yabancı maddelerin yeni bir elementle karıştırıldığını gösterdi.
Uzun ve zorlu bir araştırma sonunda doğanın bulunması zor unsurlarından birinin keşfine yol açtı. 87 numaralı ekzyumun, doğal radyoaktif izotop uranyum-235'in bozunma zincirinde meydana geldiği ortaya çıktı. Kısa ömürlü radyoaktif bir elementtir.
Pirinç. 13. 87 No'lu elementin oluşum şeması – Fransa. Bazı radyoaktif izotoplar, örneğin hem a hem de b bozunması yoluyla iki şekilde bozunabilir. Bu olaya radyoaktif çatal denir. Tüm doğal radyoaksiyon aileleri çatallar içerir.
Element 87 daha ayrıntılı olarak tartışılmayı hak ediyor. Şimdi kimya ansiklopedilerinde şunu okuyoruz: Fransiyum (seri numarası 87) 1939'da Fransız bilim adamı Margarita Perey tarafından keşfedildi.
Perey yakalanması zor unsuru yakalamayı nasıl başardı? 1914 yılında üç Avusturyalı radyokimyacı - S. Meyer, W. Hess ve F. Paneth - kütle numarası 227 olan aktinyum izotopunun radyoaktif bozunmasını incelemeye başladı. Bunun aktinouranyum ailesine ait olduğu ve b parçacıkları yaydığı biliniyordu; dolayısıyla parçalanma ürünü toryumdur. Ancak bilim adamlarının aktinyum-227'nin nadir durumlarda da a-parçacıkları yaydığına dair belirsiz şüpheleri vardı. Başka bir deyişle bu radyoaktif çatalın bir örneğidir. Böyle bir dönüşüm sırasında 87 numaralı elementin bir izotopu oluşmalıdır.Meyer ve meslektaşları gerçekten de alfa parçacıklarını gözlemlediler. Daha fazla araştırma gerekliydi ancak Birinci Dünya Savaşı nedeniyle kesintiye uğradı.
Margarita Perey de aynı yolu izledi. Ancak elinde daha hassas aletler ve yeni, gelişmiş analiz yöntemleri vardı. Bu yüzden başarılı oldu.
Fransiyum yapay olarak sentezlenmiş bir element olarak sınıflandırılır. Ancak yine de element ilk olarak doğada keşfedildi. Bu francium-223'ün bir izotopudur. Yarı ömrü sadece 22 dakikadır. Dünyada neden bu kadar az Fransa'nın olduğu anlaşılıyor. Birincisi, kırılganlığı nedeniyle, gözle görülür herhangi bir miktarda konsantre olmak için zamanı yoktur ve ikincisi, oluşum sürecinin kendisi düşük bir olasılıkla karakterize edilir: aktinyum-227 çekirdeğinin yalnızca% 1,2'si a- emisyonuyla bozunur. parçacıklar.
Bu bakımdan francium'u yapay olarak hazırlamak daha karlı. Fransiyumun 20 izotopu halihazırda elde edildi ve bunlardan en uzun ömürlü olanı francium-223'tür. Çok küçük miktarlardaki francium tuzlarıyla çalışan kimyagerler, bu tuzların özelliklerinin sezyumla son derece benzer olduğunu kanıtlamayı başardılar.
Fizikçiler atom çekirdeğinin özelliklerini inceleyerek atom numaraları 43, 61, 85 ve 87 olan elementler için kararlı izotopların bulunamayacağı sonucuna vardılar. Yalnızca radyoaktif olabilirler, yarı ömürleri kısadır ve hızla yok olmaları gerekir. Dolayısıyla tüm bu unsurlar insan tarafından yapay olarak yaratılmıştır. Yeni elementlerin yaratılma yolları periyodik yasa ile belirtildi. Element 43 yapay olarak yaratılan ilk elementti.
43. elementin çekirdeğinde 43 pozitif yük ve çekirdeğin etrafında dönen 43 elektron bulunmalıdır. Beşinci periyodun ortasında yer alan 43 numaralı elementin boş alanı dördüncü periyotta manganez ve altıncı periyotta renyum içerir. Bu nedenle 43. elementin kimyasal özellikleri manganez ve renyumunkine benzer olmalıdır. 43 numaralı hücrenin solunda 42 numaralı molibden, sağında 44 numaralı rutenyum bulunur. Dolayısıyla 43 numaralı elementi oluşturmak için 42 yüke sahip bir atomun çekirdeğindeki yük sayısını bir temel yük daha artırmak gerekir. Bu nedenle, yeni bir element (43) sentezlemek için molibdenin başlangıç malzemesi olarak alınması gerekir. En hafif element olan hidrojenin bir pozitif yükü vardır. Dolayısıyla 43 numaralı elementin molibden ile proton arasındaki nükleer reaksiyondan elde edilebileceği beklenebilir.
Pirinç. 14. 43 numaralı elementin sentezi için şema – teknetyum.
43 numaralı elementin özellikleri manganez ve renyumun özelliklerine benzer olmalıdır ve bu elementin oluşumunu tespit etmek ve kanıtlamak için kimyagerlerin küçük miktarlarda manganez ve renyumun varlığını belirledikleri kimyasal reaksiyonların kullanılması gerekir. renyum.
Periyodik tablo, yapay elementlerin yaratılışının yolunu çizmeyi bu şekilde mümkün kılar.
Aynı şekilde ilk yapay kimyasal element de 1937'de yaratıldı. Teknik olarak yapay olarak üretilen ilk element olan teknesyumun önemli adını aldı. Teknesyumun sentezi bu şekilde gerçekleştirildi. Molibden plakası, bir siklotronda muazzam bir hıza hızlandırılan ağır hidrojen izotopu döteryumun çekirdekleri tarafından yoğun bombardımana maruz kaldı.
Çok yüksek enerji alan ağır hidrojen çekirdekleri molibden çekirdeğinin içine nüfuz etti. Bir siklotronda ışınlamanın ardından molibden plastik asit içinde çözüldü. Manganezin (element 43'ün bir analoğu) analitik tespiti için gerekli olan aynı reaksiyonları kullanarak çözeltiden önemsiz miktarda yeni bir radyoaktif madde izole edildi. Bu yeni element teknetyumdu. Elementin periyodik tablodaki konumuna tam olarak karşılık gelirler.
Artık teknesyum oldukça erişilebilir hale geldi: nükleer reaktörlerde oldukça büyük miktarlarda oluşuyor. Teknesyum iyi çalışılmış ve halihazırda pratik kullanımdadır.
Element 61'in yaratıldığı yöntem, teknesyumun üretildiği yönteme çok benzer. Element 61, yalnızca 1945 yılında uranyumun fisyonunun bir sonucu olarak bir nükleer reaktörde oluşan parçalanma elementlerinden izole edildi.
Pirinç. 15. 61 numaralı elementin sentezi için şema – prometyum.
Element sembolik olarak “prometyum” adını aldı. Bu isim ona öyle kolay verilmedi. Doğadan nükleer fisyon enerjisini çalan ve bu enerjide ustalaşan bilimin dramatik yolunu simgeliyor (efsaneye göre titan Prometheus gökten ateşi çalıp insanlara verdi; bunun için bir kayaya zincirlendi ve devasa bir kartal ona eziyet etti) her gün) ama aynı zamanda insanları korkunç savaş tehlikesine karşı da uyarıyor.
Prometyum artık önemli miktarlarda elde ediliyor: Uzun yıllar kesintisiz çalışabilen doğru akım kaynakları olan atom pillerinde kullanılıyor.
En ağır halojen, ekaiod, element 85 de benzer şekilde sentezlendi.İlk olarak bizmutun (No. 83), bir siklotronda yüksek enerjilere hızlandırılan helyum çekirdekleri (No. 2) ile bombardıman edilmesiyle elde edildi. Yeni elemente astatin (kararsız) adı verilir. Radyoaktiftir ve hızla yok olur. Kimyasal özelliklerinin de periyodik yasaya tam olarak karşılık geldiği ortaya çıktı. İyota benzer.
Pirinç. 16. 85 numaralı elementin sentezi için şema – astatin.
Transuranik elementler, periyodik tabloda uranyumdan sonra yer alan yapay olarak sentezlenmiş kimyasal elementlerdir. Gelecekte kaç tane daha sentezlenebilecek, henüz kimse kesin olarak cevaplayamıyor.
Uranyum, 70 yıl boyunca doğal kimyasal elementler serisinin son elementiydi.
Ve tüm bu zaman boyunca bilim adamları doğal olarak şu soruyla ilgileniyorlardı: Doğada uranyumdan daha ağır elementler var mı? Dmitry Ivanovich, dünyanın bağırsaklarında uranyum elementlerinin keşfedilmesi durumunda bunların sayısının sınırlı olması gerektiğine inanıyordu. Radyoaktivitenin keşfinden sonra bu tür elementlerin doğada bulunmaması, yarı ömürlerinin kısa olması ve hepsinin çok uzun zaman önce, gezegenimizin evriminin çok erken aşamalarında bozunarak daha hafif elementlere dönüşmesiyle açıklandı. . Ancak radyoaktif olduğu ortaya çıkan uranyumun ömrü o kadar uzundu ki günümüze kadar gelebilmiştir. Doğa neden en azından en yakın transuranlara var olmaları için eşit derecede cömert bir zaman vermiyordu? Sistem içinde hidrojen ve uranyum arasında olduğu iddia edilen yeni elementlerin keşfedildiğine dair birçok rapor var, ancak uranyum ötesi maddelerin keşfi hakkında neredeyse hiçbir bilimsel dergi yazılmadı. Bilim insanları sadece uranyum konusunda periyodik tablonun bozulmasının nedenini tartıştılar.
Yalnızca nükleer füzyon, daha önce şüphelenilemeyecek ilginç durumların ortaya çıkmasını mümkün kıldı.
Yeni kimyasal elementlerin sentezine ilişkin ilk çalışmalar, transuranyumların yapay üretimine yönelikti. İlk yapay uranyum ötesi element, teknesyumun ortaya çıkmasından üç yıl önce konuşuluyordu. Uyarıcı olay nötronun keşfiydi. Yüksüz, muazzam nüfuz gücüne sahip bir temel parçacık, hiçbir engelle karşılaşmadan atom çekirdeğine ulaşabiliyor ve çeşitli elementlerin dönüşümlerine neden olabiliyordu. Çok çeşitli maddelerden yapılmış hedeflere nötronlar ateşlenmeye başlandı. Bu alandaki araştırmaların öncüsü seçkin İtalyan fizikçi E. Fermi idi.
Nötronlarla ışınlanan uranyum, kısa yarılanma ömrüyle bilinmeyen bir aktivite sergiledi. Bir nötronu emen Uranyum-238, b-radyoaktif olan ve atom numarası 93 olan bir elementin izotopuna dönüşmesi gereken uranyum-239 elementinin bilinmeyen bir izotopuna dönüşür. Benzer bir sonuç E. Fermi ve tarafından yapılmıştır. iş arkadaşları.
Aslında bilinmeyen aktivitenin aslında ilk uranyum ötesi elemente karşılık geldiğini kanıtlamak çok çaba gerektirdi. Kimyasal işlemler şu sonuca varmıştır: Yeni element özellikleri bakımından manganeze benzer, yani. VII b-alt grubuna aittir. Bu argümanın etkileyici olduğu ortaya çıktı: O zamanlar (30'larda) neredeyse tüm kimyagerler uranyum ötesi elementler varsa en azından ilkinin benzer olacağına inanıyordu. D-önceki dönemlerden öğeler. Bu, şüphesiz uranyumdan daha ağır elementlerin keşif tarihini etkileyen bir hataydı.
Kısacası, 1934 yılında E. Fermi, yalnızca “ausonium” adını verdiği 93 numaralı elementin değil, aynı zamanda periyodik tablodaki sağ komşusu “hesperia”nın (No. 94) sentezini de güvenle duyurdu. İkincisi, ausonyumun b-bozunmasının bir ürünüydü:
Bu zinciri daha da ileriye “çeken” bilim adamları vardı. Bunlar arasında: Alman araştırmacılar O. Hahn, L. Meitner ve F. Strassmann. 1937'de 97 numaralı elementten gerçek bir şeymiş gibi bahsediyorlardı:
Ancak yeni elementlerin hiçbiri gözle görülür miktarlarda elde edilmedi veya serbest formda izole edilmedi. Sentezleri çeşitli dolaylı işaretlerle değerlendirildi.
Sonuçta, uranyum ötesi elementler olarak alınan tüm bu geçici maddelerin aslında periyodik tablonun ortasına ait elementler, yani uzun zamandır bilinen kimyasal elementlerin yapay radyoaktif izotopları olduğu ortaya çıktı. Bu, O. Hahn ve F. Strassmann'ın 22 Aralık 1938'de 20. yüzyılın en büyük keşiflerinden birini yapmasıyla netleşti. - Yavaş nötronların etkisi altında uranyum fisyonunun keşfi. Bilim adamları, nötronlarla ışınlanmış uranyumun baryum ve lantan izotoplarını içerdiğini inkar edilemez bir şekilde tespit ettiler. Bunlar yalnızca nötronların uranyum çekirdeğini birkaç küçük parçaya böldüğü varsayımıyla oluşturulabilir.
Fisyon mekanizması L. Meitner ve O. Frisch tarafından açıklanmıştır. Çekirdeğin sözde damlacık modeli zaten mevcuttu: atom çekirdeği bir sıvı damlası gibi oldu. Bir damlaya yeterli enerji verilirse ve heyecanlanırsa daha küçük damlalara bölünebilir. Benzer şekilde, bir nötron tarafından uyarılmış bir duruma getirilen bir çekirdek parçalanabilir ve daha küçük parçalara (daha hafif elementlerin atomlarının çekirdekleri) bölünebilir.
1940 yılında Sovyet bilim adamları G.N. Flerov ve K.A. Petrzhak, uranyum fisyonunun kendiliğinden meydana gelebileceğini kanıtladı. Böylece doğada bulunan yeni bir radyoaktif dönüşüm türü, uranyumun kendiliğinden fisyonu keşfedildi. Bu son derece önemli bir keşifti.
Ancak 1930'larda transuranyum üzerine yapılan araştırmaların hatalı olduğunu ilan etmek yanlıştır.
Uranyumun iki ana doğal izotopu vardır: uranyum-238 (önemli ölçüde baskın) ve uranyum-235. İkincisi esas olarak yavaş nötronların etkisi altında bölünürken, bir nötronu emen ilki yalnızca daha ağır bir izotop olan uranyum-239'a dönüşür ve bu emilim daha yoğundur, nötronlar ne kadar hızlı bombalanırsa. Bu nedenle, transuranyumları sentezlemeye yönelik ilk girişimlerde, nötron moderasyonunun etkisi, doğal uranyum içeren ve "ateşlenen" bir hedefin fisyon sürecinin galip gelmesine yol açtı.
Ancak bir nötronu soğuran uranyum-238'in, uranyum ötesi elementlerin oluşum zincirini doğurması kaçınılmazdı. 93. elementin atomlarını karmaşık bir fisyon parçaları yığınında hapsetmenin güvenilir bir yolunu bulmak gerekiyordu. Kütle bakımından nispeten daha küçük olan bu parçaların, uranyum bombardımanı sırasında, 93 numaralı elementin çok büyük atomlarından daha büyük mesafeler kat etmesi (daha uzun bir yol uzunluğuna sahip olması) gerekirdi.
Kaliforniya Üniversitesi'nde çalışan Amerikalı fizikçi E. MacMillan, deneylerini bu düşüncelere dayandırdı. 1939 baharında uranyum fisyon parçalarının yol uzunlukları boyunca dağılımını dikkatle incelemeye başladı. Küçük bir aralıkla parçaların küçük bir kısmını ayırmayı başardı. Yarı ömrü 2,3 gün olan ve yüksek radyasyon yoğunluğuna sahip radyoaktif bir maddenin izlerini bu kısımda keşfetti. Fragmanların diğer fraksiyonlarında böyle bir aktivite gözlenmedi. McMillan, bu X maddesinin uranyum-239 izotopunun bozunma ürünü olduğunu göstermeyi başardı:
Çalışmaya kimyager F. Ableson katıldı. Yarılanma ömrü 2,3 gün olan radyoaktif bir maddenin, uranyum ve toryumdan kimyasal olarak ayrılabileceği ve renyumla hiçbir ilgisinin olmadığı ortaya çıktı. Böylece 93. elementin ekareniyum olması gerektiği varsayımı çöktü.
Neptunyumun başarılı sentezi (yeni elemente güneş sisteminin gezegeninin adı verildi) 1940'ın başlarında Amerikan “Physical Review” dergisi tarafından duyuruldu. Böylece, çok başarılı olduğu ortaya çıkan transuranyum elementlerinin sentezi dönemi başladı. Mendeleev'in periyodiklik doktrininin daha da geliştirilmesi için önemlidir.
Pirinç. 17. 93 numaralı elementin - neptunyumun sentezi için şema.
Transuranyum elementlerinin en uzun ömürlü izotoplarının periyotları bile, kural olarak, Dünya'nın yaşından önemli ölçüde daha kısadır ve bu nedenle bunların doğadaki varlığı şu anda pratik olarak hariç tutulmuştur. Böylece, uranyum - element 92'deki doğal kimyasal element serisindeki kırılmanın nedeni açıktır.
Neptunyum'u plütonyum takip etti. Bir nükleer reaksiyonla sentezlendi:
kış 1940 – 1941 Amerikalı bilim adamı G. Seaborg ve meslektaşları (daha sonra G. Seaborg'un laboratuvarında birkaç yeni transuranyum elementi sentezlendi). Ancak plütonyumun en önemli izotopunun yarılanma ömrünün 24.360 yıl olduğu ortaya çıktı. Ayrıca plütonyum-239, yavaş nötronların etkisi altında, plütonyum-239'a göre çok daha yoğun bir şekilde fisyona uğruyor.
Pirinç. 18. 94 numaralı elementin sentezi için şema - plütonyum.
40'lı yıllarda uranyumdan daha ağır üç element daha sentezlendi: amerikyum (Amerika onuruna), küryum (M. ve P. Curie onuruna) ve berkelyum (Kaliforniya'daki Berkeley onuruna). Nükleer reaktörlerdeki hedef, nötronlar ve a-partikülleri tarafından bombalanan plütonyum-239 ve amerikyumdu (ışınlanması berkelyum sentezine yol açtı):
.
50'li yıllar kaliforniyumun senteziyle başladı (No. 98). Uzun ömürlü izotop küryum-242'nin önemli miktarlarda birikmesi ve ondan bir hedef yapılmasıyla elde edildi. Nükleer reaksiyon: 
yeni bir element 98'in sentezine yol açtı.
99 ve 100 numaralı elementlere doğru ilerlemek için berkelyum ve kaliforniyum ağırlıklarının biriktirilmesine dikkat edilmesi gerekiyordu. Onlardan oluşturulan hedeflerin a parçacıklarıyla bombardıman edilmesi, yeni elementlerin sentezlenmesine zemin hazırladı. Ancak 97 ve 98 numaralı elementlerin sentezlenen izotoplarının yarı ömürleri (saat ve dakika) çok kısaydı ve bu, bunların gerekli miktarlarda birikmesine engel olduğu ortaya çıktı. Başka bir yol da önerildi: plütonyumun yoğun bir nötron akışıyla uzun süreli ışınlanması. Ancak sonuçları uzun yıllar beklememiz gerekecekti (berkelyum izotoplarından birini saf haliyle elde etmek için plütonyum hedefi 6 yıl boyunca ışınlandı!). Sentez süresini önemli ölçüde azaltmanın tek bir yolu vardı: nötron ışınının gücünü keskin bir şekilde artırmak. Bunun laboratuvarlarda imkansız olduğu ortaya çıktı.
Termonükleer bir patlama kurtarmaya geldi. 1 Kasım 1952'de Amerikalılar, Pasifik Okyanusu'ndaki Eniwetak Atolü'nde termonükleer bir cihazı patlattı. Patlama mahallinden yüzlerce kilo toprak toplandı ve numuneler incelendi. Sonuç olarak, sırasıyla einsteinium (A. Einstein'ın onuruna) ve fermium (E. Fermi'nin onuruna) olarak adlandırılan 99 ve 100 numaralı elementlerin izotoplarını keşfetmek mümkün oldu.
Patlama sırasında oluşan nötron akışının çok güçlü olduğu ortaya çıktı; uranyum-238 çekirdekleri, çok kısa bir süre içinde çok sayıda nötronu absorbe edebildi. Uranyumun bu süper ağır izotopları, birbirini izleyen bozunma zincirlerinin bir sonucu olarak, aynştaynyum ve fermiyum izotoplarına dönüştü (Şekil 19).
|
|
Pirinç. 19. 99 numaralı - einsteinyum ve 100 numaralı - fermiyum elementlerinin sentez şeması.
Mendeleevium, 1955 yılında G. Seaborg liderliğindeki Amerikalı fizikçiler tarafından sentezlenen 101 numaralı kimyasal elemente verilen addır. Sentezin yazarları, yeni elementi “ilk olarak büyük Rus kimyacının erdemlerinin onuruna” olarak adlandırdılar. keşfedilmemiş kimyasal elementlerin özelliklerini tahmin etmek için periyodik sistemi kullanın." Bilim adamları, ondan bir hedef hazırlamak için yeterli miktarda aynştaynyum biriktirmeyi başardılar (aynştaynyum miktarı bir milyar atomla ölçülmüştü); Bunu a-partikülleriyle ışınlayarak, 101. elementin çekirdeklerinin sentezini hesaplamak mümkün oldu (Şekil 20):
Pirinç. 20. 101 numaralı elementin sentezi için şema - mendeleevium.
Ortaya çıkan izotopun yarı ömrünün teorisyenlerin beklediğinden çok daha uzun olduğu ortaya çıktı. Ve sentez sonucunda yalnızca birkaç mendeleeviyum atomu elde edilmiş olsa da, önceki transuranyumlar için kullanılan yöntemlerin aynısını kullanarak bunların kimyasal özelliklerini incelemenin mümkün olduğu ortaya çıktı.
Periyodik yasanın değerli bir değerlendirmesi, periyodik yasanın araştırmacılar için gerçek bir pusula olduğunu savunan William Razmay tarafından yapılmıştır.
| |
Her yerde mevcut olan bu yasanın temeli dışında kimyayı incelemek imkansızdır. Periyodik tablo olmadan bir kimya ders kitabı ne kadar saçma görünürdü! Farklı unsurların birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu ve neden bu kadar bağlantılı olduklarını anlamalısınız. Ancak o zaman periyodik tablo, elementlerin ve bunların bileşiklerinin özellikleri hakkında çok az şeyin karşılaştırılabileceği zengin bir bilgi deposu haline gelecektir.
Deneyimli bir kimyager, bir sistemdeki herhangi bir elementin kapladığı yere bakarak onun hakkında çok şey söyleyebilir: elementin metal mi yoksa metal olmayan mı olduğu; hidrojen hidrürlerle bileşikler oluşturup oluşturmadığı; bu elementin hangi oksitleri karakteristiktir; kimyasal bileşiklere girerken hangi değerleri sergileyebilir; bu elementin hangi bileşiklerinin kararlı olacağı ve tam tersine kırılgan olacağı; Bu elementi serbest formda elde etmek hangi bileşiklerden ve hangi şekilde en uygun ve karlıdır? Ve eğer bir kimyager tüm bu bilgileri periyodik tablodan çıkarabiliyorsa, bu onun bu konuda iyi bir şekilde ustalaştığı anlamına gelir.
Periyodik tablo, yeni, olağandışı, önceden belirlenmiş özelliklere sahip, doğada bilinmeyen maddelere sahip yeni malzeme ve maddelerin elde edilmesinin temelidir. Şimdi büyük miktarlarda yaratılıyorlar. Aynı zamanda yarı iletken malzemelerin sentezi için de yol gösterici bir konu haline geldi. Pek çok örnek kullanarak bilim adamları, periyodik tabloda belirli yerleri işgal eden (esas olarak III – V grupları) element bileşiklerinin en iyi yarı iletken özelliklere sahip olduğunu veya sahip olması gerektiğini keşfettiler.
Periyodik tabloyu göz ardı ederek yeni alaşımlar elde etme görevini belirlemek imkansızdır. Sonuçta alaşımların yapısı ve özellikleri metallerin tablodaki konumuna göre belirlenir. Şu anda binlerce farklı alaşım bilinmektedir.
Belki modern kimyanın herhangi bir dalında periyodik yasanın bir yansıması görülebilir. Ancak onun büyüklüğü karşısında başlarını eğerek sadece kimyagerler değil. Yeni unsurların sentezlenmesi gibi zor ve büyüleyici bir görevde, periyodik yasa olmadan yapmak imkansızdır. Yıldızlarda kimyasal elementlerin devasa bir doğal sentez süreci meydana gelir. Bilim adamları bu sürece nükleosentez diyorlar.
Şimdiye kadar bilim adamlarının, bildiğimiz kimyasal elementlerin ardışık nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak hangi yollarla oluştuğuna dair hiçbir fikri yok. Nükleosentezle ilgili birçok hipotez vardır ancak henüz tam bir teori yoktur. Ancak, elementlerin kökeni yolları hakkındaki en çekingen varsayımların bile, elementlerin periyodik tablodaki sıralı düzeni dikkate alınmadan imkansız olacağını güvenle söyleyebiliriz. Nükleer periyodiklik yasaları, atom çekirdeğinin yapısı ve özellikleri çeşitli nükleosentez reaksiyonlarının temelini oluşturur.
Büyük Kanun'un ve unsurlar sisteminin önemli bir rol oynadığı insan bilgi ve uygulama alanlarını listelemek uzun zaman alacaktır. Ve doğruyu söylemek gerekirse Mendeleev'in dönemsellik doktrininin tam boyutunu hayal bile edemiyoruz. Çoğu zaman beklenmedik yönlerini bilim adamlarına gösterecek.
Mendeleev şüphesiz dünyanın en büyük kimyagerlerinden biridir. Bu kanunun üzerinden yüz yıldan fazla zaman geçmesine rağmen ünlü periyodik tablonun tüm içeriğinin ne zaman tam olarak anlaşılacağını kimse bilmiyor.
Pirinç. 21. Fotoğraf: Dmitry Ivanovich Mendeleev.
Pirinç. 22. Rusya Kimya Derneği başkanlığında
1. Petryanov I.V., Trifonov D.N. “Büyük Kanun”
Moskova, “Pedagoji”, 1984
2. Kedrov B. M. “Atomizmde D. I. Mendeleev'in Tahminleri”
Moskova, Atomizdat, 1977
3. Agafoshin N. P. “Periyodik yasa ve D. I. Mendeleev'in periyodik unsurları sistemi” Moskova, “Aydınlanma”, 1973
4. "D. I. Mendeleev çağdaşlarının anılarında" Moskova, "Atomizdat", 1973.
5. Volkov V. A. biyografik referans kitabı “Dünyanın Üstün Kimyagerleri” Moskova, “Yüksek Okul”, 1991
6. Bogolyubova L.N. “Büyük kimyagerlerin biyografileri” Moskova, “Aydınlanma”, 1997
7. Ivanova L. F., Egorova E. N. masaüstü ansiklopedisi “Her şey hakkında her şey” Moskova, “Mnemosyne”, 2001
8. Summ L.B. çocuk ansiklopedisi “Dünyayı keşfediyorum. Kimya" Moskova, "Olympus", 1998
Periyodik kimyasal elementler tablosunun keşfi, kimyanın bir bilim olarak gelişmesinin tarihinde önemli dönüm noktalarından biriydi. Tablonun kaşifi Rus bilim adamı Dmitry Mendeleev'di. Geniş bir bilimsel bakış açısına sahip olağanüstü bir bilim adamı, kimyasal elementlerin doğası hakkındaki tüm fikirleri tek bir tutarlı kavramda birleştirmeyi başardı.
M24.RU size periyodik elementler tablosunun keşif tarihini, yeni elementlerin keşfiyle ilgili ilginç gerçekleri ve Mendeleev'i çevreleyen halk masallarını ve yarattığı kimyasal elementler tablosunu anlatacak.
Tablo açılış geçmişi
19. yüzyılın ortalarına gelindiğinde 63 kimyasal element keşfedildi ve dünya çapındaki bilim adamları, mevcut tüm elementleri tek bir kavramda birleştirmek için defalarca girişimde bulundular. Elementlerin artan atom kütlelerine göre yerleştirilmesi ve benzer kimyasal özelliklere göre gruplara ayrılması önerildi.
1863'te kimyager ve müzisyen John Alexander Newland, Mendeleev tarafından keşfedilenlere benzer bir kimyasal element düzeni öneren teorisini önerdi, ancak bilim adamının çalışması, yazarın kendini kaptırması nedeniyle bilim camiası tarafından ciddiye alınmadı. uyum arayışı ve müziğin kimya ile bağlantısı.
1869'da Mendeleev periyodik tablo diyagramını Journal of the Russian Chemical Society'de yayınladı ve keşfini dünyanın önde gelen bilim adamlarına gönderdi. Daha sonra kimyager, şemayı olağan görünümünü elde edene kadar defalarca geliştirdi ve geliştirdi.
Mendeleev'in keşfinin özü, atom kütlesinin artmasıyla elementlerin kimyasal özelliklerinin monoton olarak değil periyodik olarak değişmesidir. Farklı özelliklere sahip belli sayıda elemandan sonra özellikler tekrarlanmaya başlar. Bu nedenle potasyum sodyuma, flor klora, altın ise gümüş ve bakıra benzer.
1871'de Mendeleev nihayet bu fikirleri periyodik yasada birleştirdi. Bilim insanları birçok yeni kimyasal elementin keşfedileceğini öngördü ve bunların kimyasal özelliklerini açıkladı. Daha sonra kimyagerin hesaplamaları tamamen doğrulandı - galyum, skandiyum ve germanyum, Mendeleev'in kendilerine atfettiği özelliklere tamamen uyuyordu.
Mendeleev hakkında hikayeler
Ünlü bilim adamı ve keşifleri hakkında birçok hikaye vardı. O zamanlar insanların kimya konusunda çok az bilgisi vardı ve kimya öğrenmenin bebeklerden çorba yemek ve endüstriyel ölçekte hırsızlık yapmak gibi bir şey olduğuna inanıyorlardı. Bu nedenle Mendeleev'in faaliyetleri hızla birçok söylenti ve efsaneye dönüştü.
Efsanelerden biri, Mendeleev'in bir rüyada kimyasal elementlerin tablosunu keşfettiğini söylüyor. Tek durum bu değil; benzen halkasının formülünü hayal eden August Kekule de buluşundan bahsetti. Ancak Mendeleev eleştirmenlere yalnızca güldü. Bilim adamı bir keresinde keşfiyle ilgili olarak "Bunu belki yirmi yıldır düşünüyordum ve sen şöyle diyorsun: Orada oturuyordum ve aniden... işim bitti!" demişti.
Başka bir hikaye Mendeleev'in votkayı keşfetmesiyle ilgili. 1865 yılında büyük bilim adamı "Alkolün suyla birleşimi üzerine söylem" konulu tezini savundu ve bu hemen yeni bir efsanenin ortaya çıkmasına neden oldu. Kimyagerin çağdaşları, bilim adamının "su ile birleştirilmiş alkolün etkisi altında oldukça iyi yarattığını" söyleyerek kıkırdadılar ve sonraki nesiller Mendeleev'i zaten votkanın kaşifi olarak adlandırdı.
Ayrıca bilim adamının yaşam tarzına ve özellikle Mendeleev'in laboratuvarını devasa bir meşe ağacının çukurunda donatmasına da güldüler.
Çağdaşlar Mendeleev'in bavullara olan tutkusuyla da dalga geçti. Bilim adamı, Simferopol'de istemsiz hareketsizliği sırasında, valiz dokuyarak vakit geçirmek zorunda kaldı. Daha sonra laboratuvarın ihtiyaçları için bağımsız olarak karton kaplar yaptı. Bu hobinin açıkça "amatör" doğasına rağmen, Mendeleev'e genellikle "valiz ustası" deniyordu.
Radyumun keşfi
Kimya tarihinin en trajik ve aynı zamanda ünlü sayfalarından biri ve periyodik tablodaki yeni elementlerin ortaya çıkışı, radyumun keşfiyle ilişkilidir. Yeni kimyasal element, uranyumun uranyum cevherinden ayrılmasından sonra kalan atığın saf uranyumdan daha radyoaktif olduğunu keşfeden eşler Marie ve Pierre Curie tarafından keşfedildi.
O zamanlar kimse radyoaktivitenin ne olduğunu bilmediğinden, söylentiler hızla iyileştirici özellikleri ve bilim tarafından bilinen hemen hemen tüm hastalıkları tedavi etme yeteneğini yeni elemente bağladı. Radyum gıda ürünlerine, diş macunlarına ve yüz kremlerine dahil edildi. Zenginler, kadranları radyum içeren boyayla boyanmış saatler takarlardı. Radyoaktif element, gücü artırmak ve stresi azaltmak için bir araç olarak önerildi.
Bu tür "üretim" yirmi yıl boyunca devam etti - bilim adamlarının radyoaktivitenin gerçek özelliklerini keşfettiği ve radyasyonun insan vücudu üzerindeki etkisinin ne kadar yıkıcı olduğunu keşfettiği yirminci yüzyılın 30'lu yıllarına kadar.
Marie Curie, 1934'te radyuma uzun süre maruz kalmanın neden olduğu radyasyon hastalığından öldü.
Nebulyum ve Koronyum
Periyodik tablo, kimyasal elementleri tek bir uyumlu sistem halinde düzenlemekle kalmadı, aynı zamanda birçok yeni elementin keşfinin tahmin edilmesini de mümkün kıldı. Aynı zamanda bazı kimyasal “elementlerin” periyodik yasa kavramına uymadıkları gerekçesiyle var olmadığı kabul edildi. En ünlü hikaye, yeni elementler nebulyum ve koronyumun “keşfidir”.
Gökbilimciler güneş atmosferini incelerken, dünyada bilinen hiçbir kimyasal elementle özdeşleştiremedikleri spektral çizgiler keşfettiler. Bilim adamları, bu çizgilerin koronyum adı verilen yeni bir elemente ait olduğunu öne sürdüler (çünkü çizgiler, yıldızın atmosferinin dış tabakası olan Güneş'in “korona” çalışması sırasında keşfedildi).
Birkaç yıl sonra gökbilimciler gaz bulutsularının spektrumlarını incelerken başka bir keşifte bulundular. Yine karasal hiçbir şeyle tanımlanamayan keşfedilen çizgiler, başka bir kimyasal element olan nebulium'a atfedildi.
Keşifler, Mendeleev'in periyodik tablosunda nebulyum ve koronyum özelliklerine sahip elementlere artık yer kalmadığı için eleştirildi. Kontrolden sonra nebulyumun sıradan karasal oksijen olduğu ve koronyumun yüksek oranda iyonize demir olduğu keşfedildi.
Materyal açık kaynaklardan alınan bilgilere dayanarak oluşturuldu. Vasily Makagonov @vmakagonov tarafından hazırlanmıştır.
PERİYODİK HUKUKUN KEŞFİ
Periyodik yasa, D.I. Mendeleev tarafından "Kimyanın Temelleri" ders kitabının metni üzerinde çalışırken, gerçek materyali sistematik hale getirmede zorluklarla karşılaştığında keşfedildi. 1869 yılının Şubat ayının ortalarında, ders kitabının yapısını düşünen bilim adamı, yavaş yavaş basit maddelerin özelliklerinin ve elementlerin atomik kütlelerinin belirli bir kalıpla bağlantılı olduğu sonucuna vardı.
Periyodik element tablosunun keşfi tesadüfen yapılmadı; bizzat Dmitry Ivanovich'in ve selefleri ve çağdaşlarından birçok kimyagerin harcadığı muazzam çalışmanın, uzun ve özenli çalışmanın sonucuydu. “Elementlerin sınıflandırmasını tamamlamaya başladığımda, her bir elementi ve bileşiklerini ayrı kartlara yazdım ve ardından bunları grup ve seri sırasına göre düzenleyerek periyodik yasanın ilk görsel tablosunu elde ettim. Ama bu yalnızca son akordu, önceki tüm çalışmaların sonucuydu..." dedi bilim adamı. Mendeleev, keşfinin yirmi yıl boyunca elementler arasındaki bağlantılar, elementlerin ilişkilerini her yönden düşünmenin sonucu olduğunu vurguladı.
17 Şubat (1 Mart) tarihinde “Atomik Ağırlıkları ve Kimyasal Benzerliklerine Dayalı Bir Element Sistemi Üzerine Bir Deney” başlıklı tablonun yer aldığı makalenin taslağı tamamlanarak dizgiciler için notlar ve tarihle birlikte matbaaya gönderildi. “17 Şubat 1869.” Mendeleev'in keşfinin duyurusu, Rusya Kimya Derneği'nin editörü Profesör N.A. Menshutkin tarafından 22 Şubat (6 Mart) 1869'da derneğin bir toplantısında yapıldı. Mendeleev'in kendisi toplantıda yoktu, çünkü o zamandan beri, Özgür Ekonomi Derneği'nin talimatı üzerine Tverskaya peynir fabrikalarını ve Novgorod illerini inceledi.
Sistemin ilk versiyonunda elemanlar bilim adamı tarafından on dokuz yatay sıra ve altı dikey sütun halinde düzenlendi. 17 Şubat'ta (1 Mart), periyodik yasanın keşfi hiçbir şekilde tamamlanmadı, daha yeni başladı. Dmitry Ivanovich neredeyse üç yıl daha gelişimini ve derinleşmesini sürdürdü. 1870 yılında Mendeleev, sistemin ikinci versiyonunu “Kimyanın Temelleri” (“Doğal Elementler Sistemi”) kitabında yayınladı: analog elementlerin yatay sütunları, dikey olarak düzenlenmiş sekiz gruba dönüştü; ilk versiyonun altı dikey sütunu, alkali metalle başlayan ve halojenle biten periyotlar haline geldi. Her dönem iki seriye ayrıldı; Grupta yer alan farklı serilerin elemanları alt grupları oluşturdu.
Mendeleev'in keşfinin özü, kimyasal elementlerin atom kütlesindeki artışla özelliklerinin monoton olarak değil periyodik olarak değişmesiydi. Farklı özelliklere sahip belirli sayıda elementin artan atom ağırlığına göre düzenlenmesinden sonra özellikler tekrarlanmaya başlar. Mendeleev'in çalışması ile seleflerinin çalışmaları arasındaki fark, Mendeleev'in elementleri sınıflandırmak için tek bir temele değil, iki temele (atom kütlesi ve kimyasal benzerlik) sahip olmasıydı. Periyodikliğin tam olarak gözlemlenebilmesi için Mendeleev, bazı elementlerin atom kütlelerini düzeltti, diğerleriyle benzerlikleri konusunda o dönemde kabul edilen fikirlerin aksine birkaç elementi kendi sistemine yerleştirdi ve tabloda henüz keşfedilmemiş elementlerin bulunduğu boş hücreler bıraktı. yerleşmiş olması gerekirdi.
Mendeleev, 1871'de bu çalışmalara dayanarak, zamanla şekli biraz iyileştirilen Periyodik Yasayı formüle etti.
Periyodik element tablosunun kimyanın sonraki gelişimi üzerinde büyük etkisi oldu. Bu, kimyasal elementlerin uyumlu bir sistem oluşturduklarını ve birbirleriyle yakın bağlantı içinde olduklarını gösteren ilk doğal sınıflandırması olmasının yanı sıra, daha ileri araştırmalar için de güçlü bir araçtı. Mendeleev keşfettiği periyodik yasaya dayanarak tablosunu derlediği sırada birçok unsur hâlâ bilinmiyordu. Mendeleev yalnızca bu boşlukları dolduracak henüz bilinmeyen elementlerin olması gerektiğine ikna olmadı, aynı zamanda periyodik tablonun diğer elementleri arasındaki konumlarına dayanarak bu tür elementlerin özelliklerini önceden tahmin etti. Sonraki 15 yıl boyunca Mendeleev'in tahminleri zekice doğrulandı; Periyodik yasanın en büyük zaferi olan beklenen üç elementin tümü (Ga, Sc, Ge) keşfedildi.
DI. Mendeleev, “Atom ağırlıklarına ve kimyasal benzerliklerine dayalı bir element sisteminin deneyimi” makalesini sundu // Başkanlık Kütüphanesi // Tarihte Gün http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006
RUS KİMYA DERNEĞİ
Rus Kimya Derneği, 1868 yılında St. Petersburg Üniversitesi'nde kurulan bilimsel bir organizasyondur ve Rus kimyagerlerin gönüllü bir derneğidir.
Dernek kurma ihtiyacı, Aralık 1867 sonu - Ocak 1868 başında St. Petersburg'da düzenlenen 1. Rus Doğa Bilimcileri ve Doktorları Kongresi'nde duyuruldu. Kongrede Kimya Bölümü katılımcılarının kararı açıklandı. :
“Kimya Bölümü, Rus kimyagerlerin halihazırda yerleşik güçlerinin iletişimi için Kimya Topluluğu'nda birleşme yönünde oybirliğiyle bir istek dile getirdi. Bölüm, bu derneğin Rusya'nın tüm şehirlerinde üyeleri olacağına ve yayınının tüm Rus kimyagerlerin Rusça yayınlanan eserlerini içereceğine inanıyor."
Bu zamana kadar, birçok Avrupa ülkesinde kimya toplulukları zaten kurulmuştu: Londra Kimya Topluluğu (1841), Fransız Kimya Topluluğu (1857), Alman Kimya Topluluğu (1867); Amerikan Kimya Derneği 1876'da kuruldu.
Esas olarak D.I. Mendeleev tarafından derlenen Rus Kimya Derneği Şartı, 26 Ekim 1868'de Halk Eğitim Bakanlığı tarafından onaylandı ve Topluluğun ilk toplantısı 6 Kasım 1868'de gerçekleşti. Başlangıçta, 35 kimyageri içeriyordu. St. Petersburg, Kazan, Moskova, Varşova, Kiev, Kharkov ve Odessa. N. N. Zinin, Rus Kültür Derneği'nin ilk Başkanı oldu ve N. A. Menshutkin sekreter oldu. Dernek üyeleri üyelik ücreti ödedi (yılda 10 ruble), yeni üyeler yalnızca mevcut üç üyenin tavsiyesi üzerine kabul edildi. RCS, kuruluşunun ilk yılında üye sayısını 35'ten 60'a çıkardı ve sonraki yıllarda sorunsuz bir şekilde büyümeye devam etti (1879'da 129, 1889'da 237, 1899'da 293, 1909'da 364, 1917'de 565).
1869'da Rus Kimya Derneği'nin kendi basılı organı vardı - Rus Kimya Derneği Dergisi (ZHRKhO); Dergi yılda 9 sayı (yaz ayları hariç aylık) olarak yayımlanmaktaydı. 1869'dan 1900'e kadar ZhRKhO'nun editörü N. A. Menshutkin ve 1901'den 1930'a kadar - A. E. Favorsky idi.
1878'de Rus Kimya Derneği, Rus Fiziko-Kimya Topluluğu'nu oluşturmak üzere (1872'de kurulan) Rus Fizik Derneği ile birleşti. Rusya Federal Kimya Derneği'nin ilk Başkanları A. M. Butlerov (1878-1882'de) ve D. I. Mendeleev (1883-1887'de) idi. 1879'daki birleşmeyle bağlantılı olarak (11. ciltten itibaren), "Rus Kimya Derneği Dergisi", "Rus Fiziko-Kimya Derneği Dergisi" olarak yeniden adlandırıldı. Yayın sıklığı yılda 10 sayıydı; Dergi iki bölümden oluşuyordu: kimyasal (ZhRKhO) ve fiziksel (ZhRFO).
Rus kimyasının klasiklerinin pek çok eseri ilk kez ZhRKhO'nun sayfalarında yayınlandı. Özellikle D. I. Mendeleev'in periyodik element tablosunun oluşturulması ve geliştirilmesi üzerine ve A. M. Butlerov'un organik bileşiklerin yapısı teorisinin gelişimi ile ilgili çalışmalarını not edebiliriz; N. A. Menshutkin, D. P. Konovalov, N. S. Kurnakov, L. A. Chugaev'in inorganik ve fiziksel kimya alanında araştırması; Organik kimya alanında V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev ve A. E. Arbuzov. 1869'dan 1930'a kadar olan dönemde ZhRKhO'da 5067 orijinal kimyasal çalışma yayınlandı, kimyanın belirli konularına ilişkin özetler ve inceleme makaleleri ve yabancı dergilerden en ilginç eserlerin çevirileri de yayınlandı.
RFCS, Mendeleev Genel ve Uygulamalı Kimya Kongrelerinin kurucusu oldu; İlk üç kongre 1907, 1911 ve 1922'de St. Petersburg'da yapıldı. 1919'da ZHRFKhO'nun yayını askıya alındı ve yalnızca 1924'te yeniden başlatıldı.
