در زمستان 1867-1868، مندلیف شروع به نوشتن کتاب درسی "مبانی شیمی" کرد و بلافاصله در نظام مند کردن مطالب واقعی با مشکلاتی مواجه شد. در اواسط فوریه 1869، در حالی که در مورد ساختار کتاب درسی فکر می کرد، به تدریج به این نتیجه رسید که خواص مواد ساده (و این شکل وجود عناصر شیمیایی در حالت آزاد است) و جرم اتمی عناصر عبارتند از: توسط یک الگوی خاص متصل می شود.
مندلیف از تلاش های پیشینیان خود برای چیدمان عناصر شیمیایی به ترتیب افزایش جرم اتمی و حوادثی که در این مورد به وجود آمد اطلاع چندانی نداشت. به عنوان مثال، او تقریباً هیچ اطلاعاتی در مورد کارهای شانکورتوا، نیولندز و مایر نداشت.
مرحله تعیین کننده افکار او در 1 مارس 1869 (14 فوریه به سبک قدیمی) فرا رسید. یک روز قبل، مندلیف درخواستی برای یک تعطیلات ده روزه برای بازرسی کارخانه های پنیر آرتل در استان Tver نوشت: او نامه ای با توصیه هایی در مورد مطالعه تولید پنیر از A. I. Khodnev، یکی از رهبران جامعه آزاد اقتصادی دریافت کرد.
آن روز پترزبورگ ابری و یخبندان بود. درختان در باغ دانشگاه، جایی که پنجره های آپارتمان مندلیف به بیرون نگاه می کرد، در باد می ترکیدند. دیمیتری ایوانوویچ در حالی که هنوز در رختخواب بود، یک لیوان شیر گرم نوشید، سپس بلند شد، خود را شست و به صبحانه رفت. روحیه اش فوق العاده بود.
در هنگام صبحانه، مندلیف یک ایده غیرمنتظره داشت: مقایسه جرم اتمی نزدیک عناصر شیمیایی مختلف و خواص شیمیایی آنها.
او بدون دوبار فکر کردن، در سمت عقب نامه خودنو، نمادهای کلر کلر و پتاسیم K با جرم اتمی نسبتاً مشابه، به ترتیب برابر با 35.5 و 39 را یادداشت کرد (تفاوت فقط 3.5 واحد است). در همان نامه، مندلیف نمادهای عناصر دیگر را ترسیم کرد و به دنبال جفت‌های مشابه «پارادوکسیکال» در میان آنها بود: فلوئور F و سدیم سدیم، برم Br و روبیدیم Rb، ید I و سزیم Cs، که اختلاف جرم از 4.0 به 5.0 افزایش می‌یابد. و سپس به 6.0. در آن زمان مندلیف نمی توانست بداند که "منطقه نامعین" بین غیر فلزات و فلزات صریح حاوی عناصر - گازهای نجیب است که کشف آنها بعداً جدول تناوبی را به طور قابل توجهی تغییر می دهد.
بعد از صبحانه، مندلیف خود را در دفترش بست. او یک بسته کارت ویزیت را از روی میز بیرون آورد و شروع به نوشتن نمادهای عناصر و خواص شیمیایی اصلی آنها در سمت عقب آنها کرد.
پس از مدتی، خانواده شنیدند که چگونه از دفتر شنیده می شود: "اوو! شاخ. وای چه شاخ است! من بر آنها غلبه خواهم کرد. آنها را خواهم کشت!" این تعجب ها به این معنی بود که دیمیتری ایوانوویچ الهام بخش خلاقانه ای داشت.
مندلیف کارت ها را از یک ردیف افقی به ردیف دیگر منتقل کرد، که توسط مقادیر جرم اتمی و خواص مواد ساده تشکیل شده توسط اتم های همان عنصر هدایت می شد. یک بار دیگر، دانش کامل از شیمی معدنی به کمک او آمد. به تدریج، ظاهر جدول تناوبی عناصر شیمیایی آینده شروع به شکل گیری کرد.
بنابراین، در ابتدا کارتی با عنصر بریلیم Be (جرم اتمی 14) در کنار کارت عنصر آلومینیوم Al (جرم اتمی 27.4) قرار داد، طبق سنت آن زمان، بریلیم را به عنوان آنالوگ آلومینیوم در نظر گرفت. با این حال، سپس با مقایسه خواص شیمیایی، بریلیم را بر منیزیم منیزیم قرار داد. او با تردید در مقدار پذیرفته شده جرم اتمی بریلیم، آن را به 9.4 تغییر داد و فرمول اکسید بریلیم را از Be2O3 به BeO (مانند اکسید منیزیم MgO) تغییر داد. به هر حال، مقدار "تصحیح" جرم اتمی بریلیم تنها ده سال بعد تایید شد. او در موارد دیگر نیز به همان جسارت عمل می کرد.
به تدریج، دیمیتری ایوانوویچ به این نتیجه نهایی رسید که عناصر، که به ترتیب صعودی جرم اتمی خود مرتب شده اند، تناوب واضحی را در خواص فیزیکی و شیمیایی نشان می دهند.
مندلیف در طول روز روی سیستم عناصر کار می‌کرد و استراحت‌های کوتاهی برای بازی با دخترش اولگا، صرف ناهار و شام داشت.
در غروب اول مارس 1869، جدولی را که تهیه کرده بود، سفید کرد و تحت عنوان "آزمایش سیستمی از عناصر بر اساس وزن اتمی و شباهت شیمیایی آنها"، آن را برای چاپگر فرستاد و برای حروفچینی ها یادداشت کرد و گذاشت. تاریخ "17 فوریه 1869" (طبق سبک قدیمی).
بنابراین، قانون تناوبی کشف شد که فرمول مدرن آن به شرح زیر است: "خواص مواد ساده و همچنین شکل ها و خواص ترکیبات عناصر در یک وابستگی دوره ای به بار هسته اتم های آنها است. ”
مندلیف در آن زمان تنها 35 سال داشت.
مندلیف برگه های چاپ شده با جدول عناصر را برای بسیاری از شیمیدانان داخلی و خارجی فرستاد و تنها پس از آن سن پترزبورگ را برای بازرسی کارخانه های پنیر ترک کرد.
قبل از عزیمت ، او هنوز هم موفق شد نسخه خطی مقاله "رابطه خصوصیات با وزن اتمی عناصر" را به NA Menshutkin ، شیمیدان آلی و مورخ آینده شیمی - برای انتشار در مجله انجمن شیمی روسیه تحویل دهد. و برای ارتباط در جلسه آتی جامعه.
در 18 مارس 1869، منشوتکین، که در آن زمان منشی جامعه بود، از طرف مندلیف گزارش کوچکی در مورد قانون دوره ای ارائه کرد. این گزارش در ابتدا توجه زیادی از شیمیدانان را به خود جلب نکرد و رئیس انجمن شیمی روسیه، آکادمیک نیکولای زینین (1812-1880) اظهار داشت که مندلیف کاری را که یک محقق واقعی باید انجام دهد انجام نمی دهد. درست است، دو سال بعد، پس از خواندن مقاله دیمیتری ایوانوویچ "سیستم طبیعی عناصر و کاربرد آن برای نشان دادن خواص عناصر خاص"، زینین نظر خود را تغییر داد و به مندلیف نوشت: "خیلی، بسیار خوب، تقریب های بسیار عالی، حتی سرگرم کننده. برای خواندن، خدا به شما عنایت فرماید که در تایید تجربی نتیجه گیری شما موفق باشید.
مندلیف پس از کشف قانون تناوبی هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن داشت. دلیل تغییر دوره‌ای در ویژگی‌های عناصر ناشناخته باقی ماند و ساختار جدول تناوبی که ویژگی‌ها از طریق هفت عنصر در هشتم تکرار شدند، توضیحی پیدا نکرد. با این حال، اولین پرده رمز و راز از این اعداد برداشته شد: در دوره دوم و سوم سیستم، هر کدام فقط هفت عنصر وجود داشت.
مندلیف همه عناصر را به ترتیب صعودی جرم اتمی قرار نداد. در برخی موارد او بیشتر با شباهت خواص شیمیایی هدایت می شد. بنابراین، کبالت Co دارای جرم اتمی بیشتر از نیکل نیکل، تلوریم Te نیز دارای جرم اتمی بیشتر از ید I است، اما مندلیف آنها را به ترتیب Co - Ni، Te - I قرار داد و نه برعکس. در غیر این صورت، تلوریم در گروه هالوژن ها قرار می گیرد و ید به سلنیوم Se تبدیل می شود.
مهمترین چیز در کشف قانون تناوبی، پیش بینی وجود عناصر شیمیایی هنوز کشف نشده است. در زیر آلومینیوم Al، مندلیف مکانی را برای آنالوگ خود "ekaaaluminum"، در زیر بور B - برای "ekabor"، و در زیر سیلیکون Si - برای "ekasilicon" باقی گذاشت. اینگونه بود که مندلیف عناصر شیمیایی را که هنوز کشف نشده بودند نامید. او حتی نمادهای El، Eb و Es را به آنها داد.
مندلیف در مورد عنصر "کاسیلیکون" نوشت: "به نظر من جالب ترین فلزی است که بدون شک گم شده است، فلزی است که متعلق به گروه IV آنالوگ های کربن، یعنی سری III است. این فلز خواهد بود. بلافاصله پس از سیلیکون، و بنابراین ما تحریک او را نام می بریم." در واقع، این عنصر هنوز کشف نشده باید به نوعی "قفل" تبدیل می شد که دو غیرفلز معمولی - کربن C و سیلیکون Si - را با دو فلز معمولی - قلع Sn و سرب سرب متصل می کند.
همه شیمیدانان خارجی بلافاصله اهمیت کشف مندلیف را درک نکردند. در دنیای ایده های جا افتاده بسیار تغییر کرد. بنابراین، شیمیدان فیزیک آلمانی ویلهلم استوالد، برنده آینده جایزه نوبل، استدلال کرد که این قانون کشف نشد، بلکه اصل طبقه بندی "چیزی نامحدود" بود. شیمیدان آلمانی رابرت بونسن، که در سال 1861 دو عنصر قلیایی جدید، روبیدیوم Rb و سزیم Cs را کشف کرد، نوشت که مندلیف شیمیدانان را "به دنیای دور از ذهن انتزاعات ناب" می برد.
هرمان کولبه، استاد دانشگاه لایپزیگ، کشف مندلیف را در سال 1870 "نظری" خواند. کلبه با بی ادبی و رد دیدگاه های نظری جدید در شیمی متمایز بود. او به ویژه از مخالفان نظریه ساختار ترکیبات آلی بود و زمانی به مقاله «شیمی در فضا» ژاکوب وانت هاف به شدت حمله کرد. وانت هاف بعدها اولین برنده جایزه نوبل برای تحقیقات خود شد. اما کولبه پیشنهاد کرد که پژوهشگرانی مانند وانت هاف «از صفوف دانشمندان واقعی حذف و در اردوگاه معنویت گرایان ثبت نام کنند»!
هر سال قانون تناوبی طرفداران بیشتری را به دست می آورد و کاشف آن - بیشتر و بیشتر به رسمیت شناخته می شود. بازدیدکنندگان عالی رتبه در آزمایشگاه مندلیف ظاهر شدند، از جمله حتی دوک بزرگ کنستانتین نیکولایویچ، رئیس بخش نیروی دریایی.
در ژیمناستیک، D.I. مندلیف در ابتدا متوسط مطالعه کرد. در اظهارنامه های فصلنامه ای که در آرشیو او نگهداری می شود، نمرات رضایت بخش زیادی وجود دارد و در مقاطع پایین و متوسط تعداد بیشتری از آنها وجود دارد. در دبیرستان، D. I. مندلیف به علوم فیزیکی و ریاضی و همچنین به تاریخ و جغرافیا علاقه مند شد، او همچنین به ساختار جهان علاقه مند شد. به تدریج، موفقیت دانش آموز جوان در گواهی فارغ التحصیلی که در 14 ژوئیه 1849 دریافت شد، رشد کرد. فقط دو نمره رضایت بخش وجود داشت: طبق قانون خدا (موضوعی که او دوست نداشت) و در ادبیات روسی (نمره خوبی در این موضوع نمی توانست باشد، زیرا مندلیف اسلاوی کلیسا را به خوبی نمی دانست). ورزشگاه در روح D.I. مندلیف خاطرات روشن بسیاری از معلمان باقی گذاشت: در مورد پیوتر پاولوویچ ارشوف - (نویسنده افسانه "اسب کوچولو") که ابتدا مربی و سپس مدیر سالن ورزشی توبولسک بود. در مورد I. K. Rummel - (معلم فیزیک و ریاضیات) که راه های شناخت طبیعت را در برابر او گشود. تابستان 1850 از مشکلات گذشت ابتدا D.I. مندلیف اسنادی را به آکادمی پزشکی و جراحی ارائه کرد ، اما او اولین آزمایش - حضور در تئاتر تشریحی - را قبول نکرد. مادر راه دیگری را پیشنهاد کرد - معلم شدن. اما در مؤسسه اصلی آموزشی، استخدام یک سال بعد و درست در سال 1850 انجام شد. هیچ پذیرایی وجود نداشت خوشبختانه، این طومار تأثیر داشت، او در مؤسسه حمایت دولتی ثبت نام شد. دیمیتری ایوانوویچ قبلاً در سال دوم خود توسط کلاس های آزمایشگاهی ، سخنرانی های جالب برده شد.
در سال 1855، D.I. Mendeleev به طرز درخشانی با مدال طلا از این موسسه فارغ التحصیل شد. عنوان معلم ارشد به او اعطا شد. 27 اوت 1855 مندلیف اسنادی مبنی بر انتصاب خود به عنوان معلم ارشد در سیمفروپل دریافت کرد. دیمیتری ایوانوویچ بسیار کار می کند: او ریاضیات، فیزیک، زیست شناسی، جغرافیای فیزیکی تدریس می کند. در مدت دو سال 70 مقاله در مجله وزارت معارف ملی به چاپ رساند.
در آوریل 1859، دانشمند جوان مندلیف "برای پیشرفت در علوم" به خارج از کشور فرستاده شد. او با شیمیدان روسی N. N. Beketov، با شیمیدان معروف M. Berthelot ملاقات می کند.
در سال 1860، D. I. Mendeleev در اولین کنگره بین المللی شیمیدانان در شهر کارلسروهه آلمان شرکت کرد.
در دسامبر 1861، مندلیف رئیس دانشگاه شد.
مندلیف سه شرایط را دید که به نظر او به کشف قانون تناوبی کمک کرد:
اول، وزن اتمی بیشتر عناصر شیمیایی شناخته شده کم و بیش با دقت مشخص شده است.
ثانیاً، یک مفهوم واضح در مورد گروه هایی از عناصر مشابه در خواص شیمیایی (گروه های طبیعی) ظاهر شد.
ثالثاً تا سال 1869م. شیمی بسیاری از عناصر کمیاب مورد مطالعه قرار گرفت که بدون آگاهی از آنها رسیدن به تعمیم دشوار است.
در نهایت، گام تعیین کننده برای کشف قانون این بود که مندلیف همه عناصر را با توجه به بزرگی وزن اتمی با یکدیگر مقایسه کرد.
در سپتامبر 1869 D. I. مندلیف نشان داد که حجم اتمی مواد ساده در یک وابستگی دوره ای به وزن اتمی است و در اکتبر او ظرفیت عناصر در اکسیدهای نمک ساز را کشف کرد.
در تابستان 1870 مندلیف تغییر وزن اتمی نادرست تعیین شده ایندیم، سریم، ایتریم، توریم و اورانیوم را ضروری دانست و در ارتباط با این موضوع، محل قرارگیری این عناصر را در سیستم تغییر داد. بنابراین، معلوم شد که اورانیوم آخرین عنصر در سری طبیعی، سنگین‌ترین عنصر از نظر وزن اتمی است.
با کشف عناصر شیمیایی جدید، نیاز به سیستم‌بندی آنها بیش از پیش احساس می‌شد. در سال 1869، D. I. Mendeleev سیستم تناوبی عناصر را ایجاد کرد و قانون اساسی آن را کشف کرد. این کشف ترکیبی نظری از تمام تحولات قبلی قرن دهم بود. مندلیف خواص فیزیکی و شیمیایی تمام 63 عنصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان را با وزن اتمی آنها مقایسه کرد و رابطه بین دو مهم ترین ویژگی کمی اندازه گیری شده اتم ها را که تمام شیمی بر اساس آنها ساخته شده بود - وزن و ظرفیت اتمی آشکار کرد.
سال‌ها بعد، مندلیف سیستم خود را چنین توصیف کرد: "این بهترین مجموعه از دیدگاه‌ها و ملاحظات من در مورد تناوب عناصر است." مندلیف برای اولین بار فرمول متعارف قانون تناوبی را ارائه کرد که قبل از توجیه فیزیکی آن وجود داشت. : «خواص عناصر و در نتیجه خواص اجسام ساده و پیچیده تشکیل شده توسط آنها با وزن اتمی آنها رابطه تناوبی دارد.
در کمتر از شش سال، این خبر در سراسر جهان پخش شد: در سال 1875. P. Lecoq de Boisbaudran، طیف‌نگار جوان فرانسوی، عنصر جدیدی را از یک ماده معدنی استخراج شده در Pyrenees جدا کرد. Boisbaudran توسط یک خط بنفش کم رنگ در طیف کانی ردیابی شد که نمی توان آن را به هیچ یک از عناصر شیمیایی شناخته شده نسبت داد. بویزباودران به افتخار سرزمین خود که در زمان های قدیم گال نام داشت، عنصر جدید را گالیوم نامید. گالیم یک فلز بسیار کمیاب است و بویسباودران در استخراج آن به مقدار کمی بیش از یک سر سوزن با مشکل بیشتری مواجه بود. چه تعجبی بویزبادران داشت که از طریق آکادمی علوم پاریس نامه ای با مهر روسی دریافت کرد که در آن آمده بود: در توصیف خواص گالیم همه چیز درست است به جز چگالی: گالیم از آب سنگین تر است نه 7/4. همانطور که Boisbaudran ادعا کرد بارها، اما 5، 9 بار. آیا کسی قبلاً گالیوم را کشف کرده است؟ Boisbaudran چگالی گالیم را با قرار دادن فلز در معرض خالص سازی کامل تر دوباره تعیین کرد. و معلوم شد که او اشتباه کرده است و نویسنده نامه - البته مندلیف بود که گالیوم را ندید - درست می گفت: چگالی نسبی گالیم 4.7 نبود، بلکه 5.9 بود.
و 16 سال پس از پیش بینی مندلیف، شیمیدان آلمانی K. Winkler عنصر جدیدی را کشف کرد (1886) و نام آن را ژرمانیوم گذاشت. این بار، خود مندلیف مجبور نبود به این نکته اشاره کند که این عنصر تازه کشف شده نیز قبلاً توسط او پیش بینی شده بود. وینکلر خاطرنشان کرد که ژرمانیوم کاملاً با اکاسیلیشن مندلیف مطابقت دارد. وینکلر در اثر خود می نویسد: «به سختی می توان دلیل برجسته تری برای اعتبار آموزه تناوب یافتن، مانند یک عنصر تازه کشف شده، یافت. این فقط تأیید یک نظریه جسورانه نیست، در اینجا ما شاهد گسترش آشکار دیدگاه شیمیایی هستیم، گامی قدرتمند در زمینه دانش.
وجود بیش از ده عنصر جدید در طبیعت ناشناخته برای کسی توسط خود مندلیف پیش بینی شده بود. برای دوازده عنصر، او پیش بینی کرد
وزن اتمی صحیح تمام جستجوهای بعدی برای عناصر جدید در طبیعت توسط محققان با استفاده از قانون تناوبی و سیستم تناوبی انجام شد. آنها نه تنها به دانشمندان در جستجوی حقیقت کمک کردند، بلکه در اصلاح اشتباهات و باورهای غلط در علم نیز مشارکت داشتند.
پیش بینی های مندلیف به طرز درخشانی توجیه شد - سه عنصر جدید کشف شد: گالیم، اسکاندیم، ژرمانیوم. معمای بریلیوم که مدتهاست دانشمندان را عذاب داده بود حل شد. وزن اتمی آن در نهایت به طور دقیق مشخص شد و جایگاه عنصر در کنار لیتیوم یک بار برای همیشه تایید شد. در دهه 90 قرن نوزدهم. به گفته مندلیف، "قانونیت دوره ای تقویت شده است." در کتاب های درسی شیمی در کشورهای مختلف، بدون شک، سیستم تناوبی مندلیف شروع به گنجاندن کرد. این کشف بزرگ به رسمیت شناخته شد.
سرنوشت اکتشافات بزرگ گاهی بسیار دشوار است. در راه آنها آزمایشاتی وجود دارد که گاهی حتی صحت کشف را مورد تردید قرار می دهد. در جدول تناوبی عناصر هم همینطور بود.
این با کشف غیرمنتظره مجموعه ای از عناصر شیمیایی گازی به نام گازهای بی اثر یا نجیب همراه بود. اولین مورد از آنها هلیوم است. تقریباً تمام کتاب های مرجع و دایره المعارف ها تاریخ کشف هلیوم را در سال 1868 دارند. و این رویداد را با ستاره شناس فرانسوی J. Jansen و اخترفیزیکدان انگلیسی N. Lockyer مرتبط کنید. جانسن در ماه گرفتگی کامل در هند در اوت 1868 حضور داشت. و شایستگی اصلی او این است که پس از پایان ماه گرفتگی توانست برجستگی های خورشیدی را مشاهده کند. آنها فقط در یک ماه گرفتگی مشاهده شدند. Lockyer همچنین برجستگی ها را مشاهده کرد. بدون خروج از جزایر بریتانیا، در اواسط اکتبر همان سال. هر دو دانشمند شرح مشاهدات خود را به آکادمی علوم پاریس فرستادند. اما از آنجایی که لندن بسیار نزدیک‌تر از کلکته به پاریس است، نامه‌ها تقریباً به طور همزمان در 26 اکتبر به دست مخاطب می‌رسید. نه در مورد هیچ عنصر جدیدی که گفته می شود در خورشید وجود دارد. در این نامه ها کلمه ای نبود.
دانشمندان شروع به مطالعه دقیق طیف برجستگی ها کردند. و به زودی گزارش هایی منتشر شد مبنی بر اینکه آنها حاوی خطی هستند که نمی تواند به طیف هیچ یک از عناصر موجود روی زمین تعلق داشته باشد. در ژانویه 1869 ستاره شناس ایتالیایی A. Secchi آن را به عنوان. در چنین رکوردی به عنوان یک «قاره» طیفی وارد تاریخ علم شد. در 3 آگوست 1871، فیزیکدان V. Thomson به طور عمومی در مورد عنصر جدید خورشیدی در نشست سالانه دانشمندان بریتانیایی صحبت کرد.
این داستان واقعی کشف هلیوم در خورشید است. برای مدت طولانی، هیچ کس نمی توانست بگوید این عنصر چیست، چه ویژگی هایی دارد. برخی از دانشمندان به طور کلی وجود هلیوم روی زمین را رد کردند، زیرا تنها در دماهای بالا می توانست وجود داشته باشد. هلیوم تنها در سال 1895 روی زمین یافت شد.
منشأ جدول D.I. مندلیف چنین است.
کشف جدول عناصر شیمیایی دوره ای یکی از نقاط عطف مهم در تاریخ توسعه شیمی به عنوان یک علم بود. پیشگام جدول دانشمند روسی دیمیتری مندلیف بود. یک دانشمند خارق العاده با گسترده ترین افق های علمی موفق شد تمام ایده های مربوط به ماهیت عناصر شیمیایی را در یک مفهوم منسجم واحد ترکیب کند.
درباره تاریخچه کشف جدول عناصر دوره ای، حقایق جالب مربوط به کشف عناصر جدید و داستان های عامیانه ای که مندلیف را احاطه کرده و جدول عناصر شیمیایی که او ایجاد کرده است، M24.RU در این مقاله خواهد گفت.
تاریخچه باز شدن جدول
تا اواسط قرن نوزدهم، 63 عنصر شیمیایی کشف شد و دانشمندان در سراسر جهان بارها و بارها تلاش کردند تا همه عناصر موجود را در یک مفهوم واحد ترکیب کنند. پیشنهاد شد که عناصر به ترتیب صعودی جرم اتمی قرار گیرند و با توجه به شباهت خواص شیمیایی به گروه‌هایی تقسیم شوند.
در سال 1863، شیمیدان و موسیقیدان جان الکساندر نیولند نظریه خود را ارائه کرد که طرحی از عناصر شیمیایی مشابه آنچه توسط مندلیف کشف شد ارائه کرد، اما کار دانشمند به دلیل این واقعیت که نویسنده توسط جامعه علمی جدی گرفته نشد. در جستجوی هارمونی و پیوند موسیقی با شیمی غرق شد.
در سال 1869، مندلیف طرح جدول تناوبی خود را در مجله انجمن شیمی روسیه منتشر کرد و اعلامیه ای را در مورد این کشف برای دانشمندان برجسته جهان ارسال کرد. در آینده، شیمیدان بارها و بارها این طرح را اصلاح و بهبود بخشید تا اینکه شکل آشنای خود را به دست آورد.
ماهیت کشف مندلیف این است که با افزایش جرم اتمی، خواص شیمیایی عناصر به طور یکنواخت تغییر نمی کند، بلکه به صورت دوره ای تغییر می کند. پس از تعداد معینی از عناصر با ویژگی های مختلف، ویژگی ها شروع به تکرار می کنند. بنابراین پتاسیم شبیه سدیم، فلوئور شبیه کلر و طلا شبیه نقره و مس است.
در سال 1871، مندلیف سرانجام این ایده ها را در قانون دوره ای متحد کرد. دانشمندان کشف چندین عنصر شیمیایی جدید را پیش بینی کردند و خواص شیمیایی آنها را توصیف کردند. متعاقباً، محاسبات شیمیدان کاملاً تأیید شد - گالیم، اسکاندیم و ژرمانیوم کاملاً با خواصی که مندلیف به آنها نسبت داد مطابقت داشت.
داستان هایی در مورد مندلیف
داستان های زیادی در مورد این دانشمند معروف و اکتشافات او وجود داشت. مردم در آن زمان تصور کمی از شیمی داشتند و معتقد بودند که انجام شیمی چیزی شبیه خوردن سوپ از نوزادان و دزدی در مقیاس صنعتی است. بنابراین، فعالیت های مندلیف به سرعت انبوهی از شایعات و افسانه ها را به دست آورد.
یکی از افسانه ها می گوید که مندلیف جدول عناصر شیمیایی را در خواب کشف کرد. مورد تنها مورد نیست، آگوست ککوله، که رویای فرمول حلقه بنزن را در سر می پروراند، در مورد کشف خود به همین ترتیب صحبت کرد. با این حال، مندلیف فقط به منتقدان خندید. دانشمند یکبار در مورد کشف خود گفت: "شاید بیست سال است که در مورد آن فکر می کنم و شما می گویید: من ناگهان نشسته بودم ... آماده!".
داستان دیگری کشف ودکا را به مندلیف نسبت می دهد. در سال 1865، دانشمند بزرگ از پایان نامه خود با موضوع "گفتمان در مورد ترکیب الکل با آب" دفاع کرد و این بلافاصله باعث ایجاد یک افسانه جدید شد. معاصران شیمیدان خندیدند و گفتند که دانشمند "تحت تأثیر الکل همراه با آب خوب عمل می کند" و نسل های بعدی قبلا مندلیف را کاشف ودکا می نامیدند.
آنها همچنین به نحوه زندگی دانشمند و به ویژه به این واقعیت که مندلیف آزمایشگاه خود را در گودال یک بلوط عظیم تجهیز کرد، خندیدند.
همچنین، معاصران اشتیاق مندلیف به چمدان را مسخره کردند. این دانشمند، در زمان عدم اقدام غیر ارادی خود در سیمفروپل، مجبور شد زمان خود را با چمدان بافی بگذراند. او در آینده به طور مستقل ظروف مقوایی برای نیازهای آزمایشگاه ساخت. با وجود ماهیت آشکارا "آماتور" این سرگرمی، مندلیف اغلب "استاد چمدان" نامیده می شد.
کشف رادیوم
یکی از غم انگیزترین و در عین حال مشهورترین صفحات تاریخ شیمی و ظهور عناصر جدید در جدول تناوبی با کشف رادیوم همراه است. یک عنصر شیمیایی جدید توسط همسران ماری و پیر کوری کشف شد که متوجه شدند پسماندهای باقی مانده پس از جداسازی اورانیوم از سنگ معدن اورانیوم پرتوزاتر از اورانیوم خالص است.
از آنجایی که در آن زمان هیچ کس نمی دانست رادیواکتیویته چیست، شایعه به سرعت خواص درمانی و توانایی درمان تقریباً تمام بیماری های شناخته شده برای علم را به عنصر جدید نسبت داد. رادیوم در محصولات غذایی، خمیر دندان، کرم های صورت گنجانده شد. ثروتمندان ساعت هایی می پوشیدند که صفحه آن با رنگ حاوی رادیوم رنگ آمیزی شده بود. عنصر رادیواکتیو به عنوان وسیله ای برای بهبود قدرت و کاهش استرس توصیه شد.
چنین "تولید" بیست سال تمام طول کشید - تا دهه 30 قرن بیستم، زمانی که دانشمندان خواص واقعی رادیواکتیویته را کشف کردند و متوجه شدند که تأثیر تشعشع بر بدن انسان چقدر مضر است.
ماری کوری در سال 1934 بر اثر بیماری تشعشع ناشی از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض رادیوم درگذشت.
سحابی و کرونیوم
جدول تناوبی نه تنها عناصر شیمیایی را در یک سیستم منسجم قرار داد، بلکه امکان پیش بینی بسیاری از اکتشافات عناصر جدید را نیز فراهم کرد. در همان زمان، برخی از «عناصر» شیمیایی بر این اساس که در مفهوم قانون تناوبی نمی گنجند، غیرقابل اعلام شدند. معروف ترین داستان «کشف» عناصر جدید سحابی و تاج است.
هنگام مطالعه اتمسفر خورشیدی، ستاره شناسان خطوط طیفی را کشف کردند که نمی توانستند با هیچ یک از عناصر شیمیایی شناخته شده روی زمین شناسایی کنند. دانشمندان پیشنهاد کرده اند که این خطوط متعلق به عنصر جدیدی است که تاج نامیده می شود (زیرا خطوط در طول مطالعه "تاج" خورشید - لایه بیرونی جو ستاره کشف شده اند).
چند سال بعد، ستاره شناسان با مطالعه طیف سحابی های گازی به کشف دیگری دست یافتند. خطوط کشف شده، که دوباره با هیچ چیز زمینی قابل شناسایی نبود، به عنصر شیمیایی دیگری - سحابی نسبت داده شد.
این اکتشافات مورد انتقاد قرار گرفت زیرا جدول تناوبی مندلیف دیگر جایی برای عناصری با ویژگی های سحابی و کرونیوم نداشت. پس از بررسی، مشخص شد که سحابی یک اکسیژن معمولی زمینی است، و کرونیوم یک آهن بسیار یونیزه است.
مطالب بر اساس اطلاعات منابع باز ایجاد شده است. تهیه شده توسط Vasily Makagonov @vmakagonov
چکیده
تاریخچه کشف و تأیید قانون تناوبی توسط D.I. مندلیف"
سن پترزبورگ 2007
معرفی
قانون تناوبی D.I. مندلیف یک قانون اساسی است که تغییرات دوره ای را در خواص عناصر شیمیایی بسته به افزایش بار هسته اتم های آنها ایجاد می کند. کشف شده توسط D.I. مندلیف در فوریه 1869. هنگام مقایسه خواص همه عناصر شناخته شده در آن زمان و مقادیر جرم اتمی آنها (وزن). اصطلاح "قانون تناوبی" برای اولین بار توسط مندلیف در نوامبر 1870 به کار رفت و در اکتبر 1871 فرمول نهایی قانون تناوبی را ارائه کرد: "... خواص عناصر و بنابراین خواص اجسام ساده و پیچیده آنها. شکل، در وابستگی دوره ای به وزن اتمی خود هستند." بیان گرافیکی (جدولی) قانون تناوبی، سیستم تناوبی عناصر است که توسط مندلیف توسعه یافته است.
1. تلاش دانشمندان دیگر برای استخراج قانون تناوبی
سیستم تناوبی یا طبقه بندی دوره ای عناصر برای توسعه شیمی معدنی در نیمه دوم قرن نوزدهم اهمیت زیادی داشت. این مقدار در حال حاضر عظیم است، زیرا خود سیستم در نتیجه مطالعه مسائل ساختار ماده، به تدریج به آن درجه از عقلانیت دست یافت که تنها با دانستن وزن های اتمی نمی توان به آن دست یافت. گذار از نظم تجربی به قانون، هدف نهایی هر نظریه علمی است.
جستجو برای اساس طبقه بندی طبیعی عناصر شیمیایی و سیستم بندی آنها مدت ها قبل از کشف قانون تناوبی آغاز شد. مشکلاتی که دانشمندان علوم طبیعی که اولین کسانی بودند که در این زمینه کار کردند با آن مواجه بودند، ناشی از کمبود داده های تجربی بود: در آغاز قرن 19. تعداد عناصر شیمیایی شناخته شده هنوز خیلی کم بود و مقادیر پذیرفته شده جرم اتمی بسیاری از عناصر نادرست بود.
جدا از تلاش های لاووازیه و مکتب او برای طبقه بندی عناصر بر اساس معیار قیاس در رفتار شیمیایی، اولین تلاش برای طبقه بندی دوره ای عناصر متعلق به دوبراینر است.
سه‌گانه‌های دوبراینر و اولین سیستم‌های عناصر
در سال 1829، شیمیدان آلمانی I. Döbereiner تلاش کرد تا عناصر را سیستماتیک کند. او متوجه شد که برخی از عناصر مشابه از نظر خصوصیات آنها را می توان در گروه های سه تایی ترکیب کرد که آنها را سه گانه نامید: Li–Na–K; Ca-Sr-Ba; S-Se-Te; P–As–Sb; Cl–Br–I.
ماهیت پیشنهادی قانون سه گانهدوبراینر این بود که جرم اتمی عنصر میانی سه گانه نزدیک به نصف مجموع (میانگین حسابی) جرم اتمی دو عنصر افراطی سه گانه است. اگرچه دوبراینر به طور طبیعی نتوانسته تمام عناصر شناخته شده را به سه گانه تجزیه کند، قانون سه گانه به وضوح وجود رابطه ای بین جرم اتمی و خواص عناصر و ترکیبات آنها را نشان می دهد. تمام تلاش‌های بعدی برای سیستم‌سازی مبتنی بر قرار دادن عناصر مطابق با جرم اتمی آنها بود.
ایده های دوبراینر توسط L. Gmelin ایجاد شد که نشان داد رابطه بین خواص عناصر و جرم اتمی آنها بسیار پیچیده تر از سه گانه است. در سال 1843، Gmelin جدولی را منتشر کرد که در آن عناصر شیمیایی مشابه در گروه‌هایی به ترتیب صعودی وزن اتصال (معادل) آنها مرتب شده بودند. عناصر سه‌گانه‌ها و همچنین تترادها و پنج‌گانه‌ها (گروه‌های چهار و پنج عنصری) را تشکیل دادند و الکترونگاتیوی عناصر جدول به آرامی از بالا به پایین تغییر کرد.
در دهه 1850 M. von Pettenkofer و J. Dumas به اصطلاح پیشنهاد کردند. سیستم های دیفرانسیل با هدف شناسایی الگوهای کلی در تغییر وزن اتمی عناصر، که با جزئیات توسط شیمیدانان آلمانی A. Strekker و G. Chermak توسعه داده شدند.
در اوایل دهه 60 قرن نوزدهم. چندین اثر به طور همزمان ظاهر شدند که بلافاصله قبل از قانون تناوبی بودند.
اسپیرال د شانکورتوا
A. de Chancourtua تمام عناصر شیمیایی شناخته شده در آن زمان را در یک دنباله افزایش جرم اتمی آنها مرتب کرد و سری حاصل را در امتداد خطی که از قاعده آن با زاویه 45 درجه نسبت به صفحه بیرون می آمد روی سطح استوانه اعمال کرد. پایه (به اصطلاح. مارپیچ زمین). هنگامی که سطح استوانه باز شد، مشخص شد که در خطوط عمودی موازی با محور استوانه، عناصر شیمیایی با خواص مشابه وجود دارد. بنابراین، لیتیوم، سدیم، پتاسیم در یک عمودی سقوط کرد. بریلیم، منیزیم، کلسیم؛ اکسیژن، گوگرد، سلنیوم، تلوریم و غیره نقطه ضعف مارپیچ د شانکورتوا این بود که عناصری با رفتار شیمیایی کاملاً متفاوت با عناصری که از نظر ماهیت شیمیایی مشابه بودند در یک خط قرار گرفتند. منگنز در گروه فلزات قلیایی قرار گرفت و تیتانیوم که ربطی به آنها نداشت در گروه اکسیژن و گوگرد قرار گرفت.
میز نیولندز
دانشمند انگلیسی جی. نیولندز در سال 1864 جدولی از عناصر را منتشر کرد که منعکس کننده پیشنهاد او بود. قانون اکتاوها. نیولندز نشان داد که در مجموعه‌ای از عناصر که به ترتیب وزن‌های اتمی مرتب شده‌اند، ویژگی‌های عنصر هشتم شبیه به عنصر اول است. نیولندز سعی کرد به این وابستگی، که در واقع برای عناصر سبک اتفاق می افتد، یک شخصیت جهانی بدهد. در جدول او، عناصر مشابه در ردیف های افقی مرتب شده بودند، اما عناصر با ویژگی های کاملاً متفاوت اغلب در یک ردیف قرار داشتند. علاوه بر این، نیولندز مجبور شد دو عنصر را در برخی سلول‌ها قرار دهد. در نهایت، میز حاوی صندلی های خالی نبود. در نتیجه، قانون اکتاوها با شک و تردید پذیرفته شد.
میزهای Odling و Meyer
در همان سال 1864، اولین جدول شیمیدان آلمانی ال. مایر ظاهر شد. 28 عنصر در آن گنجانده شد که با توجه به ظرفیت آنها در شش ستون قرار گرفتند. مایر عمداً تعداد عناصر جدول را محدود کرد تا بر تغییر منظم (مشابه سه‌گانه‌های دوبراینر) در جرم اتمی در مجموعه‌ای از عناصر مشابه تأکید کند.
در سال 1870، میر جدول جدیدی به نام "ماهیت عناصر به عنوان تابعی از وزن اتمی آنها" منتشر کرد که شامل 9 ستون عمودی بود. عناصر مشابه در ردیف های افقی جدول قرار داشتند. مایر تعدادی سلول را خالی گذاشت. این جدول با نموداری از وابستگی حجم اتمی یک عنصر به وزن اتمی همراه بود که دارای شکل دندانه اره ای مشخص است و اصطلاح "تناوبی" را که قبلاً در آن زمان توسط مندلیف پیشنهاد شده بود کاملاً نشان می دهد.
2. آنچه قبل از روز کشف بزرگ انجام شد
پیش نیازهای کشف قانون تناوبی را باید در کتاب D.I. مندلیف (از این پس D.I.) "مبانی شیمی". فصل های اول از قسمت دوم این کتاب توسط D.I. در آغاز سال 1869 نوشت. فصل 1 به سدیم، 2 - به آنالوگ های آن، 3 - به ظرفیت گرمایی، 4 - به فلزات قلیایی خاکی اختصاص داشت. تا روز کشف قانون تناوبی (17 فوریه 1869)، او احتمالاً قبلاً توانسته بود سؤال نسبت عناصر متضاد قطبی مانند فلزات قلیایی و هالیدها را که از نظر میزان به یکدیگر نزدیک بودند، مطرح کند. اتمی (ظرفیت) آنها و همچنین سؤال در مورد نسبت خود فلزات قلیایی بر حسب وزن اتمی آنها. او به موضوع گرد هم آوردن و مقایسه دو گروه از عناصر متضاد قطبی از نظر وزن اتمی اعضایشان نزدیک شد که در واقع به معنای رد اصل توزیع عناصر بر اساس اتمی بودن آنها و گذار به اصل بود. توزیع آنها بر اساس وزن اتمی این انتقال مقدمه ای برای کشف قانون تناوبی نبود، بلکه آغاز خود کشف بود.
در آغاز سال 1869، بخش قابل توجهی از عناصر به گروه ها و خانواده های طبیعی جداگانه بر اساس خواص شیمیایی مشترک ترکیب شدند. علاوه بر این، بخش دیگر آنها پراکنده شد و عناصر جداگانه ای را جدا کردند که در گروه های خاصی متحد نشده بودند. موارد زیر به طور محکم در نظر گرفته شد:
- گروهی از فلزات قلیایی - لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم و سزیم؛
- گروهی از فلزات قلیایی خاکی - کلسیم، استرانسیوم و باریم؛
- گروه اکسیژن - اکسیژن، گوگرد، سلنیوم و تلوریم؛
- گروه نیتروژن - نیتروژن، فسفر، آرسنیک و آنتیموان. علاوه بر این، بیسموت اغلب در اینجا اضافه می شد و وانادیوم به عنوان آنالوگ ناقص نیتروژن و آرسنیک در نظر گرفته می شد.
- گروه کربن - کربن، سیلیکون و قلع، و تیتانیوم و زیرکونیوم به عنوان آنالوگ های ناقص سیلیکون و قلع در نظر گرفته شدند.
- گروهی از هالوژن ها (هالیدها) - فلوئور، کلر، برم و ید؛
– گروه مس – مس و نقره؛
– گروه روی – روی و کادمیوم
- خانواده آهن - آهن، کبالت، نیکل، منگنز و کروم؛
- خانواده فلزات پلاتین - پلاتین، اسمیم، ایریدیوم، پالادیوم، روتنیم و رودیم.
وضعیت با چنین عناصری که می‌توان به گروه‌ها یا خانواده‌های مختلف اختصاص داد، پیچیده‌تر بود:
- سرب، جیوه، منیزیم، طلا، بور، هیدروژن، آلومینیوم، تالیم، مولیبدن، تنگستن.
علاوه بر این، تعدادی از عناصر شناخته شده بودند که خواص آنها هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته بود:
- خانواده ای از عناصر خاکی کمیاب - ایتریم، "اربیوم"، سریم، لانتانیم و "دیدیم"؛
- نیوبیم و تانتالیوم؛
- بریلیم؛
3. روز افتتاحیه بزرگ
DI. دانشمندی همه کاره بود او علاقه ای طولانی و بسیار شدید به مسائل کشاورزی داشت. او نزدیک ترین مشارکت را در فعالیت های جامعه آزاد اقتصادی در سن پترزبورگ (VEO) که خود یکی از اعضای آن بود، داشت. VEO پنیرسازی آرتل را در تعدادی از استان های شمالی سازماندهی کرد. یکی از مبتکران این ابتکار N.V. ورشچاگین. در پایان سال 1868، یعنی. در حالی که D.I. موضوع تمام شده 2 از کتاب خود، ورشچاگین با درخواست برای فرستادن یکی از اعضای انجمن به منظور بررسی کار کارخانه های پنیر آرتل در محل، به VEO مراجعه کرد. رضایت از این نوع سفر توسط D.I. در دسامبر 1868، او تعدادی از کارخانه های پنیر آرتل را در استان Tver مورد بررسی قرار داد. برای تکمیل نظرسنجی به یک سفر کاری اضافی نیاز بود. درست در 17 فوریه 1869، حرکت برنامه ریزی شده بود.
قانون تناوبی دیمیتری ایوانوویچ مندلیف یکی از قوانین اساسی طبیعت است که وابستگی خواص عناصر شیمیایی و مواد ساده را با جرم اتمی آنها پیوند می دهد. در حال حاضر، قانون اصلاح شده است و وابستگی خواص با بار هسته اتم توضیح داده می شود.
این قانون توسط دانشمندان روسی در سال 1869 کشف شد. مندلیف در گزارشی به کنگره انجمن شیمی روسیه آن را به جامعه علمی ارائه کرد (این گزارش توسط دانشمند دیگری تهیه شده بود، زیرا مندلیف به دستور انجمن آزاد اقتصادی سنت پترزبورگ مجبور به ترک فوری شد). در همان سال کتاب درسی "مبانی شیمی" توسط دیمیتری ایوانوویچ برای دانش آموزان منتشر شد. در آن، دانشمند خواص ترکیبات محبوب را توصیف کرد، و همچنین سعی کرد یک سیستم بندی منطقی از عناصر شیمیایی ارائه دهد. همچنین برای اولین بار جدولی با عناصر مرتب شده به صورت دوره ای به عنوان تفسیری گرافیکی از قانون تناوبی ارائه کرد. در تمام سالهای بعد، مندلیف جدول خود را بهبود بخشید، به عنوان مثال، او ستونی از گازهای بی اثر را اضافه کرد که 25 سال بعد کشف شد.
جامعه علمی بلافاصله ایده های شیمیدان بزرگ روسی را حتی در روسیه نپذیرفت. اما پس از کشف سه عنصر جدید (گالیوم در سال 1875، اسکاندیم در سال 1879 و ژرمانیوم در سال 1886) که توسط مندلیف در گزارش معروف خود پیش بینی و توصیف شد، قانون تناوبی به رسمیت شناخته شد.
- این یک قانون جهانی طبیعت است.
- جدولی که به صورت گرافیکی قانون را نشان می دهد نه تنها همه عناصر شناخته شده، بلکه آنهایی را که هنوز در حال کشف هستند نیز در بر می گیرد.
- تمام اکتشافات جدید بر ارتباط قانون و جدول تأثیری نداشت. جدول بهبود یافته و تغییر یافته است، اما ماهیت آن بدون تغییر باقی مانده است.
- این امکان را فراهم می کند تا وزن اتمی و سایر ویژگی های برخی عناصر را روشن کند و وجود عناصر جدید را پیش بینی کند.
- شیمیدانان سرنخ های قابل اعتمادی در مورد چگونگی و مکان جستجوی عناصر جدید دریافت کرده اند. علاوه بر این، قانون اجازه می دهد تا با درجه احتمال بالا، ویژگی های عناصر هنوز کشف نشده را از قبل تعیین کنید.
- او نقش بزرگی در توسعه شیمی معدنی در قرن 19 ایفا کرد.
تاریخچه کشف
افسانه زیبایی وجود دارد که مندلیف میز خود را در خواب دید و صبح از خواب بیدار شد و آن را نوشت. در واقع، این فقط یک افسانه است. خود دانشمند بارها گفته است که 20 سال از زندگی خود را وقف ایجاد و بهبود جدول تناوبی عناصر کرده است.
همه چیز با این واقعیت شروع شد که دیمیتری ایوانوویچ تصمیم گرفت کتاب درسی در مورد شیمی معدنی برای دانش آموزان بنویسد که در آن او قصد داشت تمام دانش شناخته شده در آن زمان را نظام مند کند. و البته بر دستاوردها و اکتشافات پیشینیان تکیه کرد. برای اولین بار، توجه به رابطه بین وزن اتمی و خواص عناصر توسط شیمیدان آلمانی دوبراینر مورد توجه قرار گرفت، که سعی کرد عناصر شناخته شده خود را به سه گانه با خواص و وزن های مشابه که از قانون خاصی پیروی می کنند، بشکند. در هر سه گانه، عنصر میانی وزنی نزدیک به میانگین حسابی دو عنصر افراطی داشت. بنابراین دانشمند توانست پنج گروه، به عنوان مثال، Li-Na-K تشکیل دهد. Cl–Br–I. اما اینها از همه عناصر شناخته شده دور بودند. علاوه بر این، سه عنصر بدیهی است که فهرست عناصر با ویژگی های مشابه را تمام نکرده است. تلاش‌هایی برای یافتن یک الگوی مشترک بعدها توسط آلمانی‌ها Gmelin و von Pettenkofer، J. Dumas و de Chancourtua فرانسوی، Newlands بریتانیایی و Odling انجام شد. دانشمند آلمانی مایر بیش از همه پیش رفت که در سال 1864 جدولی بسیار شبیه به جدول تناوبی تهیه کرد، اما فقط شامل 28 عنصر بود، در حالی که 63 عنصر قبلاً شناخته شده بود.
مندلیف برخلاف اسلاف خود موفق شد 
جدولی بسازید که شامل تمام عناصر شناخته شده واقع در یک سیستم خاص باشد. در همان زمان، او برخی از سلول ها را خالی گذاشت و وزن اتمی برخی عناصر را تقریباً محاسبه کرد و خواص آنها را توصیف کرد. علاوه بر این، دانشمند روسی این شجاعت و دوراندیشی را داشت که اعلام کرد قانونی که کشف کرد یک قانون جهانی طبیعت است و آن را «قانون تناوبی» نامید. با گفتن «الف» فراتر رفت و وزن اتمی عناصری را که در جدول نمی گنجیدند تصحیح کرد. با بررسی دقیق تر، معلوم شد که اصلاحات او درست بوده است و کشف عناصر فرضی که او توصیف کرد، تایید نهایی صحت قانون جدید بود: عمل صحت نظریه را ثابت کرد.
