Как создавалась периодическая таблица элементов Менделеева
У каждой области науки есть свой любимый юбилей. У физиков это «Принципы» Ньютона, книга 1687 года, которая ввела законы движения и гравитации. Биологи празднуют дарвиновское «Происхождение видов» (1859 год) и его день рождения (1809). Астрономы отмечают 1543 год, ведь именно тогда Коперник поместил Солнце в центр Солнечной системы. Что касается химии, ни одна причина для празднования не превзойдет появление периодической таблицы элементов, созданной 150 лет назад в марте русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.
Дмитрий Иванович Менделеев.
Таблица Менделеева стала такой же привычной для студентов-химиков, как калькуляторы для бухгалтеров. Она содержит всю науку в чуть более сотне квадратов, содержащих символы и цифры. Она перечисляет элементы, которые составляют все земные вещества, сгруппированные таким образом, чтобы можно было выявить закономерности в их свойствах, определить цель химического исследования как в теории, так и на практике.
Периодическая таблица — это, бесспорно, самая важная концепция в химии.
Таблица Менделеева выглядела как специальная таблица, однако сам он хотел, чтобы она отражала глубокую научную истину, которую он открыл: периодический закон. Его закон выявил глубокие семейные отношения между известными химическими элементами – они проявляют подобные свойства через регулярные промежутки (или периоды), если расположить их в порядке атомного веса – и позволил Менделееву предсказать существование элементов, которые еще не были обнаружены.
«До обнародования этого закона химические элементы были просто фрагментарными, случайными фактами в Природе», заявил Менделеев. «Закон периодичности впервые позволил нам увидеть неоткрытые элементы на расстоянии, которое раньше было недоступно для химического зрения».
Опыт системы элементов Д. Менделеева.
Таблица Менделеева не только предсказала существование новых элементов. Она подтвердила тогда еще спорную веру в реальность атомов.
Она намекнула на существование субатомной структуры и предвидела математический аппарат, лежащий в основе правил, управляющих материей, которые в конечном счете проявили себя в квантовой теории. Его таблица завершила превращение химической науки из средневекового магического мистицизма алхимии в область современной научной строгости. Периодическая таблица символизирует не столько составляющие вещества, сколько логическую стройность и принципиальную рациональность науки в целом.
Как создавалась периодическая таблица
Легенда гласит, что Менделеев задумал и создал свою таблицу в один день: 17 февраля 1869 года по русскому календарю (для большей части мира это 1 марта). Но это, вероятнее всего, преувеличение. Менделеев думал о группировании элементов годами, и другие химики несколько раз рассматривали понятие связей между элементами в предыдущие десятилетия.
Интересные элементы можно найти и в космосе. Астронафты это доказали.
На самом деле, немецкий физик Иоганн Вольфганг Доберейнер заметил особенности группирования элементов еще в 1817 году.
В те дни химики еще не полностью поняли природу атомов, описанную атомной теорией Джона Дальтона в 1808 году. В своей «новой системе химической философии» Дальтон объяснил химические реакции, предполагая, что каждое элементарное вещество состоит из атома определенного типа.
Дальтон предположил, что химические реакции производили новые вещества, когда атомы разъединяются или соединяются. Он полагал, что любой элемент состоит исключительно из одного вида атома, который отличается от других по весу. Атомы кислорода весили в восемь раз больше, чем атомы водорода. Дальтон считал, что атомы углерода в шесть раз тяжелее водорода. Когда элементы объединяются для создания новых веществ, количество реагирующих веществ может быть рассчитано с учетом этих атомных весов.
Дальтон ошибался насчет некоторых масс – кислород в действительности в 16 раз тяжелее водорода, а углерод в 12 раз тяжелее водорода. Но его теория сделала идею об атомах полезной, вдохновив революцию в химии. Точное измерение атомной массы стало основной проблемой химиков на последующие десятилетия.
Размышляя об этих весах, Доберейнер отметил, что определенные наборы из трех элементов (он назвал их триадами) показывают интересную связь. Бром, например, имел атомную массу где-то между массами хлора и йода, и все эти три элемента демонстрировали сходное химическое поведение. Литий, натрий и калий также были триадой.
Другие химики заметили связи между атомными массами и химическими свойствами, но лишь в 1860-х годах атомные массы стали достаточно хорошо поняты и измерены, чтобы выработалось более глубокое понимание. Английский химик Джон Ньюландс заметил, что расположение известных элементов в порядке увеличения атомной массы приводило к повторению химических свойств каждого восьмого элемента. Эту модель он назвал «законом октав» в статье 1865 года. Но модель Ньюландса не очень хорошо держалась после первых двух октав, что заставило критиков предложить ему расставить элементы в алфавитном порядке. И как вскоре понял Менделеев, отношение свойств элементов и атомных масс были чуть более сложными.
Организация химических элементов
Менделеев родился в Тобольске, в Сибири, в 1834 году и был семнадцатым ребенком у своих родителей. Он жил яркой жизнью, преследуя разные интересы и путешествуя по дороге к выдающимся людям. Во время получения высшего образования в педагогическом институте в Санкт-Петербурге он чуть не умер от тяжелой болезни. После окончания он преподавал в средних школах (это нужно было, чтобы получать жалование в институте), попутно изучая математику и естественные науки для получения степени магистра.
Затем он работал преподавателем и лектором (и писал научные работы), пока не получил стипендию для расширенного тура исследований в лучших химических лабораториях Европы.
Вернувшись в Санкт-Петербург, он оказался без работы, поэтому написал превосходное руководство по органической химии в надежде выиграть крупный денежный приз. В 1862 году это принесло ему премию Демидова. Также он работал редактором, переводчиком и консультантом в различных химических сферах.
В 1865 году он вернулся к исследованиям, получил доктора наук и стал профессором Петербургского университета.
Вскоре после этого Менделеев начал преподавать неорганическую химию. Готовясь освоить это новое (для него) поле, он остался неудовлетворен доступными учебниками. Поэтому решил написать собственный. Организация текста требовала организации элементов, поэтому вопрос их наилучшего расположения непрестанно был у него на уме.
К началу 1869 года Менделеев добился достаточного прогресса, чтобы понять, что некоторые группы подобных элементов демонстрировали регулярное увеличение атомных масс; другие элементы с примерно одинаковыми атомными массами имели схожие свойства. Оказалось, что упорядочение элементов по их атомному весу было ключом к их классификации.
Периодическая таблица Д. Менелеева.
По собственным словам Менделеева, он структурировал свое мышление, записав каждый из 63 известных тогда элементов на отдельной карточке. Затем, посредством своего рода игры в химический пасьянс, он нашел закономерность, которую искал.
Располагая карточки в вертикальных столбцах с атомными массами от низкой к более высокой, он разместил элементы со схожими свойствами в каждом горизонтальном ряд. Периодическая таблица Менделеева родилась. Он набросал черновую версию 1 марта, отправил ее в печать и включил в свой учебник, который скоро должен был быть опубликован. Также он быстро подготовил работу для представления Российскому химическому обществу.
«Элементы, упорядоченные по размерам их атомных масс, показывают четкие периодические свойства», писал Менделеев в своей работе. «Все сравнения, которые я провел, привели меня к выводу, что размер атомной массы определяет природу элементов».
Тем временем, немецкий химик Лотар Мейер также работал над организацией элементов. Он подготовил таблицу, похожую на менделеевскую, возможно, даже раньше, чем Менделеев. Но Менделеев издал свою первым.
Тем не менее, гораздо более важным, чем победа над Мейером, было то, как Менделеев использовал свою таблицу, чтобы сделать смелые прогнозы о неоткрытых элементах.
В подготовке свой таблицы Менделеев заметил, что некоторых карточек недоставало. Он должен был оставить пустые места, чтобы известные элементы могли выровняться правильно. Еще при его жизни три пустых места были заполнены ранее неизвестными элементами: галлий, скандий и германий.
Менделеев не только предсказал существование этих элементов, но также правильно описал их свойства в подробностях. Галлий, например, открытый в 1875 году, имел атомную массу 69,9 и плотность в шесть раз превышающую воды. Менделеев предсказал этот элемент (он назвал его экаалюминий), только по этой плотности и атомной массе 68. Его прогнозы для экакремния близко соответствовали германию (открытому в 1886 году) по атомной массе (72 предсказано, 72,3 фактически) и плотности. Он также верно предсказал плотность германиевых соединений с кислородом и хлором.
Таблица Менделеева стала пророческой. Казалось, что в конце этой игры этот пасьян из элементов раскроет тайны Вселенной. При этом сам Менделеев был мастером в использовании своей же таблицы.
Успешные предсказания Менделеева принесли ему легендарный статус мастера химического волшебства. Но сегодня историки спорят о том, закрепило ли открытие предсказанных элементов принятие его периодического закона. Принятие закона могло быть в большей степени связано с его способностью объяснять установленные химические связи. В любом случае, прогностическая точность Менделеева, безусловно, привлекла внимание к достоинствам его таблицы.
К 1890-м годам химики широко признали его закон как веху в химическом познании. В 1900-м году будущий нобелевский лауреат по химии Уильям Рамсей назвал это «величайшим обобщением, которое когда-либо проводилось в химии». И Менделеев сделал это, сам не понимая как.
Математическая карта
Во многих случаях в истории науки великие предсказания, основанные на новых уравнениях, оказывались верными. Каким-то образом математика раскрывает некоторые природные секреты, прежде чем экспериментаторы их обнаружат. Один из примеров — антиматерия, другой — расширение Вселенной.
В случае Менделеева, предсказания новых элементов возникли без какой-либо творческой математики. Но на самом деле Менделеев открыл глубокую математическую карту природы, поскольку его таблица отражала значение квантовой механики, математических правил, управляющих атомной архитектурой.
В своей книге Менделеев отметил, что «внутренние различия материи, которую составляют атомы», могут быть ответственны за периодически повторяющиеся свойства элементов. Но он не придерживался этой линии мышления. По сути, многие годы он размышлял о том, насколько важна атомная теория для его таблицы.
Но другие смогли прочитать внутреннее послание таблицы. В 1888 году немецкий химик Йоханнес Вислицен объявил, что периодичность свойств элементов, упорядоченных по массе, указывает на то, что атомы состоят из регулярных групп более мелких частиц. Таким образом, в некотором смысле таблица Менделеева действительно предвидела (и предоставила доказательства) сложную внутреннюю структуру атомов, в то время как никто не имел ни малейшего представления о том, как на самом деле выглядел атом или имел ли он какую-нибудь внутреннюю структуру вовсе.
К моменту смерти Менделеева в 1907 году ученые знали, что атомы делятся на части: электроны, переносящие отрицательный электрический заряд, плюс некоторый положительно заряженный компонент, делающий атомы электрически нейтральными. Ключом к тому, как эти части выстраиваются, стало открытие 1911 года, когда физик Эрнест Резерфорд, работающий в Манчестерском университете в Англии, обнаружил атомное ядро. Вскоре после этого Генри Мозли, работавший с Резерфордом, продемонстрировал, что количество положительного заряда в ядре (число протонов, которое он содержит, или его «атомное число») определяет правильный порядок элементов в периодической таблице.
Генри Мозли.
Атомная масса была тесно связана с атомным числом Мозли — достаточно тесно, чтобы упорядочение элементов по массе только в нескольких местах отличалось от упорядочения по числу. Менделеев настаивал на том, что эти массы были неправильными и нуждались в повторном измерении, и в некоторых случаях оказался прав. Осталось несколько расхождений, но атомное число Мозли прекрасно легло в таблицу.
Примерно в то же время датский физик Нильс Бор понял, что квантовая теория определяет расположение электронов, окружающих ядро, и что самые дальние электроны определяют химические свойства элемента.
Подобные расположения внешних электронов будут периодически повторяться, объясняя закономерности, которые первоначально выявила таблица Менделеева. Бор создал свою собственную версию таблицы в 1922 году, основываясь на экспериментальных измерениях энергий электронов (наряду с некоторыми подсказками из периодического закона).
Таблица Бора добавила элементы, открытые с 1869 года, но это был тот же периодической порядок, открытый Менделеевым. Не имея ни малейшего представления о квантовой теории, Менделеев создал таблицу, отражающую атомную архитектуру, которую диктовала квантовая физика.
Новая таблица Бора не стала ни первым, ни последним вариантом изначального дизайна Менделеева. Сотни версий периодической таблицы с тех пор были разработаны и опубликованы. Современная форма — в горизонтальном дизайне в отличие от первоначальной вертикальной версии Менделеева — стала широко популярной только после Второй мировой войны, во многом благодаря работе американского химика Гленна Сиборга.
Сиборг и его коллеги создали несколько новых элементов синтетически, с атомными числами после урана, последнего природного элемента в таблице. Сиборг увидел, что эти элементы, трансурановые (плюс три элемента, предшествовавшие урану), требовали новой строки в таблице, которую не предвидел Менделеев. Таблица Сиборга добавила строку для тех элементов под аналогичным рядом редкоземельных элементов, которым тоже не было места в таблице.
Вклад Сиборг в химию принес ему честь назвать собственный элемент — сиборгий с номером 106. Это один из нескольких элементов, названных в честь известных ученых. И в этом списке, конечно, есть элемент 101, открытый Сиборгом и его коллегами в 1955 году и названный менделевием — в честь химика, который прежде всех остальных заслужил место в периодической таблице.
Заходите на наш канал с новостями, если хотите больше подобных историй.
История открытия таблицы Менделеева — Блог Викиум
Таблица химических элементов известного химика Д.
Менделеева – это настоящий прорыв в химии, который смог увидеть весь мир весной 1869 года. Российский химик смог сгруппировать и расставить знания о каждом химическом элементе в виде практичной таблицы, которая сейчас знакома каждому школьнику. Периодическая система стала основой скорого развития такого тяжелого и в то же время увлекательного предмета, при этом ее появление окутано мифами и легендами. Если вам не чуждо такое понятие, как «химия», и вы увлекаетесь всем интересным, то не помешает узнать, как же на самом деле произошло открытие системы.
Как все началось
За много лет перед тем как Дмитрий Менделеев открыл периодическую таблицу, многие ученые пытались систематизировать известные в то время химические вещества. Но недостаток информации о каждом химическом элементе и верной атомной массе привел к тому, что созданные таблицы не имели достоверных данных.
Именно 1869 год ознаменовался открытием известной таблицы. В это время химик на заседании научного сообщества поведал собственным коллегам о недавно сделанном открытии.
Каждый химический элемент имеет свое отдельное место, исходя из величины и молекулярной массы.
Стоит заметить, что также в таблице есть пустые клетки, их в дальнейшем заполнял новый периодический элемент, открытие которого предсказал сам ученый (сюда относится скандий, галлий и германий). После того, как изобретение было представлено миру, оно также несколько раз исправлялось и дополнялось. Во время совместной работы с химиком из Шотландии У. Рамзаем российский ученый дополнил систему группой инертных газов (так называемая нулевая группа).
Далее история разработки системы химических элементов прямым образом связывалась с физикой. Усердный труд над системой ведется в настоящее время, современные светлые умы постоянно дополняют таблицу новыми элементами по мере их открытия. Невозможно переоценить создание системы Менделеева, поскольку за счет нее удалось:
- классифицировать познания о характеристиках каждого уже открытого элемента;
- спрогнозировать появление новых веществ;
- дать толчок развитию физики ядра и атома.
Есть несколько вариантов изложения классификации химических элементов, исходя из периодического закона, но самой известной и распространенной является привычная многим таблица Д. Менделеева.
Легенды и факты о происхождении таблицы Менделеева
Происхождение знаменитой периодической таблицы окутано множеством мифов. Одним из наиболее распространенных является заблуждение, что идея системы пришла к ученому во сне. В действительности сам химик опроверг данную легенду и утверждал, что он на протяжении долгих лет трудился над ее разработкой. Для систематизации элементов он записывал их все на отдельные карточки и множество раз пытался их сочетать, располагая карточки в ряд, исходя из похожих свойств.
Легенда о вещем сне появилась из-за того, что сам ученый трудился над классификацией всех химических веществ сутками, изредка делая перерыв на пару часов сна. Но только многолетняя упорная работа и прирожденный талант Менделеева дали результат в виде всем известной таблицы и принесли перспективному ученому известность на весь мир.
Как организована периодическая система
Все составляющие таблицы располагаются по рядам с учетом увеличения их массы, а сама длина каждого ряда составлена таким способом, чтобы расположенные в нем элементы имели похожие характеристики.
Если описывать кратко, то внутри всех столбцов элементы размещаются в соответствии со схожими свойствами, которые варьируются при переходе между столбцами. Каждый элемент, включая №92, является природным, а уже начиная с №93 идут искусственные соединения, создающиеся исключительно в лабораториях.
Изначально периодическая таблица представляла собой наглядную систему уже существующих в природе элементов, при этом не было никакой основы, почему они должны стоять именно так. Но с появлением квантовой механики все обрело смысл, и расположение каждого элемента теперь было понятно.
Правильный творческий процесс
Если же поднимать вопрос, какой урок организации творческого процесса можно извлечь из истории, как Д. Менделеев создал свою периодическую таблицу, то можно рассмотреть труд А.
- Подготовительный этап – здесь должна появляться основная задача и предприниматься первые попытки ее решения.
- Этап инкубации – в это время наблюдается временное отвлечение от задумки, но на уровне подсознания все также продолжается работа над поисками решения.
- Этап озарения – исследователь интуитивно находит решение. При этом, обнаружиться данное решение может в ситуации, которая не имеет никакого отношения к проблеме.
- Проверочный этап – момент испытаний и реализации решения, в это время проводится проверка данного решения и потенциальное развитие в будущем.
Как можно увидеть, во время создания таблицы российский химик интуитивно прошел каждый этап творческого процесса. Об эффективности данного принципа можно судить по итоговому результату, ведь система была разработана. Рассматривая то, что ее систематизация стала большим шагом вперед не только для химии, но и для человечества, указанные выше 4 этапа могут использоваться для реализации небольшого проекта или же масштабного замысла.
Стоит только помнить, что ни одно решение задачи или научное открытие не может найтись само по себе, как бы вы этого не желали, но увидеть решение во сне невозможно, насколько бы крепко вы не спали. Чтобы достичь результата, необходимо обладать рядом знаний и навыков, а также грамотно применять собственный потенциал, упорно трудиться и неустанно идти вперед к намеченной цели. И, конечно же, тренировать мозг, например, с помощью онлайн-тренажеров Викиум.
Вся правда о таблице Менделеева
Дмитрий Иванович Менделеев – один из самых, если не самый, известный русский учёный в мире. Его периодическую таблицу химических элементов называют универсальным языком науки. И с ней связано много интересных фактов. Например, придумал свою таблицу химик во сне.
Это не правда, Коля.
То, что Менделеев придумал таблицу во сне это миф. По воспоминаниям его соратника Иностранцева, когда тот пришёл к нему в квартиру и увидел как Дмитрий Иванович уснул после продолжительной работы, а когда проснулся, то вновь стал работать и уже показал свои результаты, он рассказывал это своим студентам на лекциях. Конечно, это красочная история стала легендой.
Так, а всё-таки сколько времени потребовалось на создание таблицы?
Научная деятельность, которой занимался Дмитрий Иванович предварительно, это, конечно, не менее 20 лет, начиная с его студенческих, дипломных работ. В 29 лет Дмитрий Иванович стал профессором технологического института. Во время преподавания он опробовал различные методики и это всё способствовало тому, что, заведуя химической лабораторией, Дмитрий Иванович постепенно приходил к реализации своих идей.
Говорят, таблица умеет предсказывать будущее.
..
Это уже не миф. Действительно на момент публикации таблицы, в ней было около 50 элементов. И ряд элементов по их свойствам и месту расположения Дмитрий Иванович предсказал. И достижения и значимость таблицы и законов Менделеева подтвердили уже на мировом уровне.
Кстати, о значимости, какова она?
Таблицей пользуются не только химики, но и представители других областей науки: физики, биологи, геологи. На сегодняшний день уже более 100 дополнительных элементов внесены в эту таблицу. Пользуется она известностью во всём мире. Не даром на стенах химического факультета испанского университета расположена самая большая в мире таблица химических элементов. 2019 год в ЮНЕСКО при поддержке ООН объявлен годом таблицы Менделеева. Торжественные мероприятия по открытию этого года состоялись в Париже в конце января этого года. Значимость таблицы и закона, открытого Дмитрием Ивановичем Менделеевым оценена была и в XIX веке, пользовались её и в XX, пользуются в XXI и, думаю, пользоваться её будут учёные и будущих поколений.
Лекция Александра Сергеева на Всероссийском фестивале науки «NAUKA 0+»
11-13 октября проходит Всероссийский фестиваль науки
«NAUKA 0+». В 2019
году, объявленном ООН международным годом Периодической таблицы
химических элементов, фестиваль посвящен таблице Д.И.
Менделеева. В рамках научного события с лекцией
«Периодическая таблица элементов: универсальный язык науки от
космоса до новых материалов» в фундаментальной библиотеке МГУ
выступил президент РАН, академик
Открывал «Золотой лекторий» ректор МГУ В.А.
Садовничий. «Мы начинаем чтения лекцией выдающего
физика, ученого, академик Александра Михайловича Сергеева.
Это большая честь послушать президента Академии. Александр
Михайлович — выдающийся специалист в области лазерной физики,
который создал колоссальную школу вокруг себя».
Академик поздравил слушателей с открытием Фестиваля науки и резюмировал тематику лекции. «Тема моего выступления связана с годом Периодической таблицы химических элементов, который отмечается в этому году во всем мире по инициативе России. Возможно, у вас возникает вопрос, почему физик должен рассказывать про таблицу элементов и о великом химике. В ответ на гипотетический вопрос я бы поспорил, кем был Д.И. Менделеев — химиком или физиком. На мой взгляд, вклад ученого в физику не менее весом, чем в химию. В своем рассказе я акцентирую внимание на том, что именно, начав с открытия Д.И. Менделеева, физика получила сильнейший толчок своему развитию. То, как мы осваиваем мир, опираясь на Таблицу химических элементов, это прежде всего то, как химия повлияла на физику, биологию и другие науки».
Развитие представлений о строении вещества
Ученый начал с вопроса, как человечество пыталось
систематизировать то, что видит вокруг — состав тех вещей и
предметов, которые его окружают.
«В античные времена появилось
учение о первовеществах (вода, воздух, огонь, земля). Затем
Демокрит — первый создатель атомистической теории, предложил
понятие атома, как простейшей неделимой частицы материи. Роберт
Бойль определил элемент, как практически неразложимое вещество,
состоящее из сходных однородных корпускул. Антуан Лоран Лавуазье
создал первый в истории новой химии список химических
элементов, разделенных на несколько типов, в том числе и простые
вещества. Йенс Берцелиус связал атомистическую теорию с обширными
и разнообразными химическими фактами, ввел современные
обозначения химических элементов».
Среди первых попыток систематизации химических элементов — Триады Деберейнера (1829 г.), «Земная спираль де Шанкуртуа» (1862 г.), Таблица Мейера (1864 г.) и Октавы Ньюлендса (1866 г.).
Становление ученого Д.И. Менделеева
Академик рассказал о пути великого химика к важнейшему научному
открытию. К поворотной дате в развитии науки — к 6 марта 1896
года, в день, когда Дмитрий Иванович Менделеев сообщил о
Периодической системе химических элементов на заседании Русского
химического общества под названием «Соотношение свойств с атомным
весом элементов».
В лекции А.М. Сергеев рассказал о судьбе Периодического закона — о том, как с развитием науки менялась формулировка закона, о предсказательной силе Периодического закона и о хронологии открытия химических элементов.
Академик в выступлении отвечает на вопрос, «что для нас Периодическая таблица химических элементов? Это Вселенная, Жизнь, Новые технологии и материалы». «То, из чего состоит все живое и неживое, вся Вселенная, — это элементы Таблицы Менделеева». А.М. Сергеев рассказал о современных представлениях о происхождении химических элементов, атомов во Вселенной, об образовании элементов тяжелее железа и о первом зарегистрированном слиянии нейтронных звезд.
«Именно после того, как было зафиксировано слияние нейтронных
звезд, ни у кого не оставалось сомнений, что гравитационные волны
могут излучаться в результате слияний нейтронных звезд, и, что
процессы во Вселенной с нейтронными звездами достаточно
частые.
Это дополнительное подтверждение гипотезы, что в этих
процессах рождается значительная часть таблицы химических
элементов, связанных с более тяжелыми атомами, чем железо».
Речь шла и о жизни и ее элементах. «ДНК — 5 элементов жизни (H, C, N, O, P) дают 20 аминокислот и фактически являются кодом жизни». О новых технологиях и материалах — биологические молекулярные машины, ядерная медицина.
Граница Периодической системы
В завершении лекции А.М. Сергеев рассуждал о том, «будут ли свойства сверхтяжелых элементов аналогичны свойствам легких, и станет ли пополняться Периодический закон?
«Даже если таблица завершится 118 элементом, можно гордиться тем, что таблицу придумал Д.И. Менделеев, а последний элемент «Оганесон» назван именем академика Юрия Оганесяна. Последнее и первое слово наше».
Закрытие Международного года Периодической таблицы пройдет в Токио 5 декабря 2019 года.
vimeo.com/video/365950545″/>
Лекция А. М. Сергеева «Периодическая таблица элементов: универсальный язык науки от космоса до новых материалов»
Международный год Периодической таблицы Менделеева открыли в Москве
Фото: Редкие земли
2019 год провозглашен Генеральной ассамблеей ООН Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Это масштабное событие посвящено 150-летию открытия Периодического закона химических элементов великим русским ученым Д. И. Менделеевым. Вместе с тем, далеко не во всех странах мира Периодическая таблица носит имя великого русского ученого Дмитрия Менделеева, который ее создал.
Пожалуй, это было главным лейтмотивом, который звучал на Церемонии открытия Международного года Периодической таблицы химических элементов в России, которая состоялась 6 февраля в здании Президиума РАН.
«Мне и в голову не приходило, что в мире эта наша периодическая система не носит имени Менделеева. Понятно, мы жили в достаточно замкнутом обществе, у нас она всегда была менделеевская. Я с удивлением относительно недавно узнал, что это не является общераспространенным названием», — сказал, выступая на Церемонии открытия, Председатель Оргкомитета Международного года Периодической таблицы в России, Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев.
Председатель Оргкомитета Международного года Периодической таблицы в России, Председатель Правительства РФ Дмитрий Медведев
Медведев призвал ученых, представителей власти и бизнеса объединиться в борьбе за присвоение Периодической таблице химических элементов имени Менделеева. Перед этим, на заседании Оргкомитета Медведев поддержал выдвинутое президентом РАН Александром Сергеевым предложение учредить научную премию имени Менделеева.
Академик Александр Сергеев, выступая на Церемонии открытия, обозначил три основные цели, которые хотелось бы достичь в этом юбилейном году: «Первая — это, чтобы таблицу все-таки начали называть именем Менделеева. Второе — чтобы мы, наконец, получили Нобелевскую премию (по химии — Прим. ред.) в этом году. И третье — чтобы мы выиграли олимпиаду по химии летом в Париже».
Президент РАН Александр Сергеев представил химическую формулу человека
Напомним, что российский (советский) ученый всего однажды получал Нобелевскую премию по химии. В 1956 году ее лауреатом стал один из основоположников химической физики Николай Семёнов (см. наши материалы «Академик Семенов и атомный проект» и ««Мистер цепная реакция»»).
Александр Сергеев выступил перед собравшимися с лекцией на тему «Дизайн мира: от космоса до новых материалов». В докладе были затронуты вопросы происхождения химических элементов — от зарождения первых элементов, возникших через несколько секунд после Большого Взрыва, до сверхтяжелых элементов, синтезированных человеком. Присутствовал в зале и человек-легенда — научный руководитель Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флёрова в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне (этот институт еще называют «фабрикой новых элементов») академик Юрий Оганесян — единственный из ныне здравствующих, чьим именем назван химический элемент (оганесон).
Академик Юрий Оганесян
Специальным гостем Церемонии стал знаменитый британский ученый, неутомимый популяризатор химии, виде-президент Лондонского королевского общества сэр Мартин Полякофф, который выступил с презентацией «Менделеев — подарок для образования», в которой представил возможности, которые открывает для познания мира Периодическая таблица элементов Менделеева. Мартин Полякофф, вслед за всеми выступавшими до него подчеркнул, что абсолютно не сомневается в том, что Периодическая таблица химических элементов во всем мире должна получить имя Д.И. Менделеева.
Сэр Мартин Полякофф
В холлах здания Президиума РАН была развернута мобильная международная экспозиция, посвященная химии и ее современным достижениям. Одним из уникальных, редчайших экспонатов выставки стала старейшая в мире копия Периодической таблицы (Вена, 1885), найденная учеными Университета Сент-Эндрюс в Шотландии. Выставка уже была представлена на открытии Международного года в Париже, в штаб-квартире ЮНЕСКО. Сейчас она переместилась в Москву и открыта для посещения до 8 февраля.
«Проведение Международного года Периодической таблицы химических элементов имеет особое значение для России, так как будет способствовать международному признанию заслуг великого русского ученого Д.И. Менделеева, а также укреплению престижа и популяризации отечественной науки», — говорится в официальном коммюнике Оргкомитета.
Примечательно то, что открытие Международного года Периодической таблицы химических элементов в России происходит не только накануне Дня российской науки, отмечаемого 8 февраля (8 февраля 1724 года по распоряжению Петра Iбыла учреждена Российская академия наук), но и накануне дня рождения самого Д.И. Менделеева (8 февраля 1834 года).
В Химическом баре
В виртуальной лаборатории
Стол, за которым работал Д.И. Менделеев
Люминесцентные красители на основе РЗЭ
Текст и фото: Владислав Стрекопытов
La Vanguardia (Испания): Менделеев создал Периодическую таблицу химических элементов, но не получал Нобелевской премии и не изобретал водки | История | ИноСМИ
«Все, что мы видим, состоит из элементов, находящихся в таблице. Например, смартфон, который я держу сейчас в руках. В нем 30 химических элементов из таблицы. Некоторые из них даже еще не существовали, когда Менделеев составил таблицу», — сообщает агентству «ЭФЕ» Степан Калмыков, декан Химического факультета Московского государственного университета.
Менделеев (1834 — 1907) и его таблица являются теперь важнейшим наследием человечества. ООН объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы химических элементов. Но великий ученый получил заслуженное национальное и международное признание только уже в преклонном возрасте, в значительной степени из-за своего трудного характера.
Удивительным образом, в науке середины XIX века визуальная систематизация законов природы считалась чем-то маргинальным. «Это подтверждает то, что Менделеев был гением и очень смелым человеком. Ведь чтобы создать таблицу, недостаточно быть просто ученым — нужно быть философом», — говорит Игорь Дмитриев, директор петербургского Музея-архива Менделеева.
Калмыков также считает, что Менделеев не ограничился простым изучением уже известного мира окружавшей его природы. Он предсказывал будущее. Не зря он оставлял свободное место в своей таблице для новых химических элементов.
«Это большее, что русская наука смогла дать миру. Он был пророком. Другие составляли таблицы из уже существовавших элементов, а Менделеев опережал свое время. Он был человеком XX века», — говорит Калмыков.
Действительно, Менделеев как будто был алхимиком. Исходя из атомной массы, он предсказал появление элементов, которые будут обнаружены годами позже, например галлий, скандий или германий. Он также опередил открытие радиоактивных полония и радия, которые принесут Мари Кюри Нобелевскую премию по физике в 1905 году и по химии в 1911 году. Изначальная таблица, опубликованная 6 марта 1869 года, содержала 63 элемента (по ошибке она не включала водород), сейчас же известно 118 элементов. «Менделеев был гением, но нельзя же быть гением каждый день. Иногда он ошибался», — признает Дмитриев.
Dagens NyheterGazeta WyborczaПри всем этом, «фундаментально нового с тех пор ничего не появилось. Заводы продолжают пользоваться его периодической системой химических элементов», — настаивает Калмыков. Он говорит, что один из соперников Менделеева, Юлиус Мейер, который также пытался создать первую периодическую систему, признал, что ему не хватало «научной смелости», которая переполняла Менделеева.Однако это не гарантировало получение ни Нобелевской премии, ни премии Ломоносова, высшей научной награды в России. Менделеев даже не состоял в Академии наук, хотя впоследствии он был принят в Кембридж и Оксфорд.
«Ему не дали Нобелевскую премию, потому что его поддерживали немногие. Это говорит о разделении, характерном для русского научного сообщества. Менделеев трижды выдвигался на Нобелевскую премию, но ему все время не везло. У него был сложный характер», — подчеркнул Дмитриев, намекая на его конфликты с коллегами, как русскими, так и иностранными, которые отклоняли его кандидатуру.
Таблицу тоже признали не сразу, а окончательно приняли ее только двадцать лет спустя, хотя на данный момент Менделеев вместе с Иваном Павловым — единственные русские ученые, которые являлись членами Американской академии наук. И все же после его смерти в 1907 году радиоактивный элемент № 101 был назван Менделевием в его честь.
Менделеев также интересовался использованием природных ресурсов — водой, нефтью и углем — и рациональной эксплуатацией земли, без чего сегодня было бы немыслимо устойчивое развитие. По словам Калмыкова, он также заявил о том, что природные запасы минералов не бесконечны, исследовал происхождение нефти и изучал сжижение газов.
Легенда гласит, что Менделеев был единственным, кто в конце XIX века попытался установить стандартный градус водки, что с незапамятных времен волновало русских. «Не больше и не меньше. 40 градусов — это идеал», — сказал он. Тем не менее, Дмитриев утверждает, что на тот момент правительство уже давно установило стандартные 40 градусов — когда ученому было всего 9 лет. Знаменитый же химик создал методику для производства алкоголя без единой капли воды, что сильно ускорило производство водки в Российской империи.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
«Менделеев – пиарщик от бога». Популяризатор науки Алексей Паевский – о системе химических элементов
В этом году таблица Менделеева отмечает 155-летний юбилей. Все мы изучали её в школе. Но далеко не каждый знает, какие открытия предшествовали её появлению, действительно ли таблица приснилась Дмитрию Ивановичу Менделееву и чему нас не учат на уроках химии? Об этом на лекции интеллектуального клуба «Химия слова» во дворце культуры «Тольяттиазот» рассказал главный редактор порталов Mendeleev.info и Neuronovosti.ru, научный редактор портала Indicator.ru Алексей Паевский.
Что было до таблицы Менделеева?
По словам лектора, только в начале XIX века учёные открыли достаточно много химических элементов, чтобы появилась необходимость упорядочить и систематизировать их. Первым попытался это сделать немецкий химик Иоганн Дёберейнер. Он решил объединить элементы с похожими свойствами в триады. Через тридцать с лишним лет после этого французский геолог и химик Александр Бегие де Шанкуртуа создал свою знаменитую «Земную спираль». Оба открытия, отметил Алексей Паевский, были удачными, потому что учёные пытались подделать факты под свою идею. Та же история произошла и с последующими попытками упорядочить элементы.
– К созданию системы элементов был очень близок немецкий химик Лотар Мейер. Даже сейчас некоторые утверждают, что на самом деле таблицу элементов придумал он, а не Менделеев. Он действительно составил таблицу, впервые появилась зависимость от атомных масс, но есть несколько проблем. Во-первых, Мейер включал все элементы подряд, а во-вторых, те элементы, которые ему не понравились, он попросту выкинул! – рассказал лектор. – И самое главное: что отличает закон от простой таблицы? Закон позволяет предсказать, чего не хватает, что появится в будущем. Этим и был велик Менделеев – в отличие от Мейера он не просто составил таблицу, он вывел закон.
Открытие таблицы
Первый вариант таблицы Менделеева увидел свет 18 февраля 1869 года. По современному календарю формальный день рождения таблицы Дмитрия Ивановича – 1 марта. Существует распространённая версия о том, как таблица химических элементов появилась на свет. Некоторые считают, что она приснилась Менделееву.
– Я достаточно много изучал то, что говорил сам Дмитрий Иванович по этому поводу, и пришёл к выводу, что это миф. Причём запущенный самим Менделеевым. Говоря современным языком, он был пиарщиком от бога, – рассказал Алексей Паевский. – Когда нужно было продвигать закон в массы, он заявил, что тот ему приснился. Когда же закон устоялся и весь мир знал о таблице, он сказал: «Да вы что, я, может, пятнадцать лет над ней думал, а вы говорите, что всё приснилось!»
Не школьная химия
Известно, что самый древний химический элемент – это водород. Практически весь водород, который сейчас существует, лишь немного моложе нашей Вселенной, а ей уже 13,8 миллиарда лет. По словам лектора, каждый из нас не раз видел следы образования водорода того времени. Если включить, но не настроить телевизор, на экране будут знакомые всем нам шипение и рябь. Эта рябь – реликтовое излучение, возникшее во время Большого взрыва.
В школьной программе классическим примером металла считается натрий. Однако около десяти лет назад был придуман способ предсказывать новые вещества и их состояния. В ходе этого исследования оказалось, что если натрий поместить под максимальное давление (например, если использовать два алмаза по принципу наковальни), то он станет красным, прозрачным и неметаллом. Таким образом, отметил Алексей Паевский, чем больше проводится современных исследований, тем сильнее меняется представление о привычной для нас химии.
– Несмотря на достаточно серьёзную тему лекции, Алексей сделал её интересной, а временами даже забавной, – поделилась впечатлениями слушательница лекции Мария Кудряшова. – Как и любая наука, химия – серьёзная и сложная область знаний, но было приятно взглянуть на неё под непривычным углом. В такой лёгкой обстановке, мне кажется, узнавать новое легче и интереснее, чем сидя за учебниками.
Материал впервые опубликован в газете «Speechka» № 2 (110) от 28.02.2019 г.
В каком порядке Менделеев расположил элементы в своей периодической таблице?
В настоящее время мы располагаем элементы в соответствии с атомными номерами, но эта информация не была доступна в 1869 году.
1869 год был годом, когда русский химик Дмитрий Менделеев (1834–1907) опубликовал свою Периодическую «Систему» элементов.
Согласно веб-сайту .org www.rsc.org/education/
«Другие люди, такие как лондонец Джон Ньюлендс, француз Александр Бегайе де Шанкуртуа и немец Юлиус Лотар Мейер внесли важный вклад в первую Периодическую таблицу, но главная заслуга принадлежит Менделеева.«
Вот фотография лохматого Менделеева, похожего на сумасшедшего ученого
http://www.telegraph.co.uk/technology/2016/02/08/who-was-dmitri-mendeleev-and-how-did-he-order-the-periodic-table/
Гениальная идея Менделеева заключалась в том, чтобы перечислить элементы слева направо в строках по массе, а также сверху вниз по столбцам в соответствии с их свойствами.
Менделеева тогда не смущало низкое качество данных.
• Было известно всего около 50 элементов
• В некоторых случаях их относительные атомные массы были рассчитаны неправильно.
• Были пробелы, в которых отсутствовали некоторые элементы – еще не обнаруженные.
• Атомная масса не очень хороший показатель, потому что она может привести к смещению элементов с места
Но Менделеев был убежден, что перечисление элементов в соответствии с их свойствами в # “столбцах” # приведет к созданию таблицы с “двойной записью” с их атомными массами, проходящими в # “строках” #.
Следовательно, при использовании атомной массы вместо атомного номера неправильно расположенного йода перед теллуром, он знал достаточно, чтобы переключить их в любом случае из-за свойств йода.
Другая математическая трудность поместила бериллий между углеродом и азотом, где для него не было места.Менделеев просто изменил математику, чтобы поместить бериллий в правильное место в периодической таблице.
Наиболее важным было предсказание Менделеева элементов, еще неизвестных. В созданной им таблице были пробелы, но он не только правильно предсказал, что будут обнаружены элементы, заполняющие эти пробелы, но и спрогнозировал их свойства.
Три таких предсказания подтвердились при жизни Менделеева, а два других элемента, которые он предсказал, были обнаружены пятьдесят лет спустя.
Вот полезная и очень красивая таблица Менделеева с цветовой кодировкой
Вы можете увидеть его больше здесь:
https://sciencenotes.org
Вот сайт TED, где вы можете узнать больше о таблице Менделеева
https://ed.ted.com/lessons/the-genius-of-mendeleev-s-periodic-table-lou-serico
Кто создал периодическая таблица элементов? Не только Дмитрий Менделеев – Quartz
Периодическая таблица Менделеева объединяет в себе научные исследования, международную политику, поклонение героям, стремление к построению и стремление к признанию.
Формально современная таблица Менделеева представляет собой систематическое расположение известных химических элементов. Таблица организована упорядоченным образом, что показывает периодическое появление элементов с аналогичными химическими свойствами. Элементы с похожими химическими свойствами уложены друг на друга столбцами; спускаясь в каждом столбце от одной строки к другой, атомы элементов становятся больше и тяжелее. Такие периодические изменения свойств элементов наблюдали Дмитрий Менделеев (1834–1907) и другие ученые и пытались обобщить в табличной и других формах.
Тем не менее, таблица Менделеева не так объективна, как может показаться это базовое описание. И кто заслуживает похвалы за его создание, тоже непросто. Я химик-теоретик; Я применяю химические принципы и математику, чтобы отвечать на вопросы и решать проблемы в различных областях химии. Я также очарован историей науки и тем, как мы приписываем ей признание и называем вещи в науке. Эти интересы в сочетании с моим образованием в области химии привели меня на протяжении многих лет к пересечению политического и научного в возникновении современной таблицы Менделеева.
Есть, например, националистические взгляды на таблицу Менделеева. Два элемента (франций и галлий) названы в честь Франции и по одному для Японии (нихоний), Германии (германий) и Польши (полоний). Скандинавия получила скандий; элементы берклий, дармштадтиум и московий дают трем городам место на столе каждый. Одна шведская деревня – Иттерби – потребовала четыре элемента: эрбий, тербий, иттербий и иттрий. Ряд других мест и людей тоже зацепили свои маленькие прямоугольники за стол, и это, в некоторых случаях, только после серьезных споров.
Wikimedia Commons
Периодическая таблица элементов.Возвышение Менделеева
Среди элементов, названных в честь людей, есть элемент номер 101, менделевий (Md), который чествует Менделеева. Сопротивляясь другим корыстным инстинктам, группа ученых из Беркли, которые открыли радиоактивный Md в 1955 году, решила воздать должное русскому ученому Менделееву за его вклад в формулирование таблицы Менделеева. Однако с началом холодной войны им пришлось убедить администрацию Эйзенхауэра позволить им уступить место на столе умершему русскому.
А почему Менделеев? Он открыл для себя периодическую таблицу? Едва.
Менделеев опубликовал в 1869 году статью, в которой авторитетным, логическим и систематическим образом систематизировал известные тогда элементы и смело предсказал новые. За этой статьей в начале 1870-х годов последовали другие, которые улучшили первую и продемонстрировали ценность глубокого понимания периодичности в химии.
Он, его статьи и его таблица привлекли много внимания и ускорили прогресс в нашем коллективном понимании элементов и их взаимоотношений друг с другом.Но вдохновение и данные, которые стимулировали достижения Менделеева, во многом были обязаны своим предшественникам и современникам, таким как Амедео Авогадро (1776-1856), Иоганн Вольфганг Доберейнер (1780-1849) и Станислао Канниццаро (1826-1910).
Contenders
По окончании химического конгресса в Карлсруэ, Германия, в сентябре 1860 года, например, участникам была роздана решающая статья Канниццаро о весах атомов элементов. Менделеев был на той встрече, и работа Канниццаро помогла ему составить таблицу из 63 известных элементов 1869 года, которую он расположил в соответствии с наблюдаемыми химическими свойствами и присвоил атомные веса.
Работа Канниццаро была настолько убедительной, что другой участник встречи в Карлсруэ, Дж. Лотар Мейер, сообщил, что ему казалось, будто чешуя упала с его глаз, когда он обрел новое понимание элементов.
Периодическая таблица Менделеева появилась примерно через девять лет после встречи в Карлсруэ (1869), но к 1868 году Александр-Эмиль де Шанкуртуа (1820-1886), Уильям Одлинг (1829-1921), Джон Ньюлендс (1837-1898) и Густав Хинрихс (1836-1923), например, уже предприняли, хотя технически неполноценные, заслуживающие доверия попытки периодических сборок элементов.Ньюлендс также предсказал существование других элементов.
Мейер, просветленный Канниццаро, разработал таблицы в 1860-х годах до появления Менделеева. Но его большая статья с описанием его таблицы, которая во многих отношениях была похожа на таблицу Менделеева, была опубликована в 1870 году, через несколько месяцев после статьи Менделеева 1869 года. Как и следовало ожидать, в конце концов между ними вспыхнул медленно разгорающийся спор о приоритете.
Впечатляющий несовершенный
Заслуживает ли Менделеев похвалы за создание превосходной таблицы для своего времени, за продвижение понимания того, как свойства атомов ритмически связаны, за подчеркивание силы этого понимания и за смелые предсказания, которые продвинули химию вперед? Верно.Но в великих победах может быть более одного героя, и появление нашей таблицы Менделеева – одна из таких побед.
Wikimedia Commons
Дмитрия Ивановича Менделеева часто называют единственным создателем периодической таблицы Менделеева.Работа Менделеева не была ни началом, ни концом построения периодичности в химии. Он потерял некоторые элементы, и его таблица была неполной, даже с учетом его прогнозов: группа так называемых благородных газов, например, была открыта в 1890-х годах и не упоминалась в его работах.И сегодняшние студенты-общехимики могут легко обнаружить и другие недостатки в его таблице 1869 года, основываясь на нашем современном понимании природы элементов.
Короче говоря, вклад Менделеева был чрезвычайно впечатляющим, но также несовершенным, и ценность вклада Мейера была уже достаточно ясна, чтобы побудить Лондонское королевское общество наградить и его, и Менделеева своей престижной медалью Дэви в 1892 году «за открытие периодические отношения атомных весов.Действительно, совместная награда была приведена как свидетельство того, что некоторые считали особенно ценным в таблице Менделеева то, как она вмещала (как и Мейер) известные элементы, а не столько в предсказаниях Менделеева о новых элементах. .
Неужели Королевское общество тоже надеялось с помощью совместной награды заглушить беспокойство по поводу приоритета или кредита на все более незаменимый стол? Возможно. Но если это было намерением, они потерпели неудачу. В науке, как и в политике, соблазн быть простым, а не точным может быть довольно сильным.Ученые до сих пор говорят: «Менделеев открыл таблицу Менделеева».
Благородные намерения, политическое вмешательство
Что бы ни думали о роли Мейера и Менделеева в воплощении стола, история не относилась к Мейеру так хорошо, как могла бы. Можно, например, спросить, заслуживает ли Альфред Нобель (1833-1896), который был современником Менделеева и Мейера (1830-1895), но который никак не помогал нашему пониманию периодичности, более достойным, чем Мейер, или Ньюлендс, или де-факто. Шанкуртуа – место в таблице периодов.
На мой взгляд, однозначно нет.
Тем не менее, элемент 102 – nobellium – был назван в честь Альфреда Нобеля, отчасти потому, что он умер достаточно богатым, чтобы финансировать свое завещание миру Нобелевских премий. Но здесь есть ирония. Нобель занял место в их периодической таблице, но ни Менделеев, ни Мейер, ни кто-либо другой не получили Нобелевской премии за демонстрацию периодичности или разработку таблицы Менделеева.
Менделеев фактически участвовал в девяти номинациях на Нобелевскую премию в период с 1905 по 1907 год, но никогда не выигрывал.Некоторые утверждают, что ему отказали, потому что шведский ученый Сванте Аррениус испытывал к нему серьезную враждебность. Менделеев резко критиковал теорию (не связанную с периодичностью, о том, как соли растворяются в воде), которую предложил Аррениус, и – хотя Аррениус не был членом комитета по присуждению премии – он был знаменит, влиятельным и высоко ценился своими коллегами по Нобелевской премии. Комитеты по отбору премий. Но эта и другие предыстории Нобелевской премии – отдельные политические дискуссии.
Политика, поклонение героям и борьба за кредит часто ближе, чем хотелось бы, к научной практике.Место, где все они сходятся, входит в тот великий список химических элементов, которые до сих пор известны человечеству.
Кто выиграл спор о приоритете? Класс минералов был назван в честь Мейера, но если наличие отдельной комнаты в периодической таблице было золотым стандартом для ее отцов, то Mendelevium ответил на этот вопрос.
Организация Объединенных Наций, ученые и любящие науку люди во всем мире отмечают в этом году периодическую таблицу Менделеева за чудесные химические блага, которые она предлагала и продолжает предлагать нам.И мы также признаем его легендарное прошлое, внутренние политические недостатки и все такое.
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинальную статью.
История периодической таблицы
В 1669 Немецкий торговец и алхимик-любитель Хенниг Бранд попытался создать Философский камень ; объект, который якобы мог превращать металлы в чистое золото. Он нагрел остатки кипяченой мочи, и жидкость вылилась и загорелась.Это было первое открытие фосфора.В 1680 Роберт Бойль также открыл фосфор, и это стало достоянием общественности.
В 1809 было открыто по крайней мере 47 элементов, и ученые начали видеть закономерности в характеристиках.
В 1863 Английский химик Джон Ньюлендс разделил тогда открытые 56 элементов на 11 групп, основываясь на характеристиках.
В 1869 Русский химик Дмитрий Менделеев начал разработку таблицы Менделеева, упорядочивая химические элементы по атомной массе.Он предсказал открытие других элементов и оставил для них свободные места в своей периодической таблице.
В 1886 французский физик Антуан Бекерель впервые обнаружил радиоактивность. Студент Томсона из Новой Зеландии Эрнест Резерфорд назвал три типа излучения; альфа-, бета- и гамма-лучи. Мари и Пьер Кюри начали работать над излучением урана и тория, а затем открыли радий и полоний. Они обнаружили, что бета-частицы заряжены отрицательно.
В 1894 сэр Уильям Рамзи и лорд Рэлей открыли благородные газы, которые были добавлены в периодическую таблицу как группу 0.
В 1897 английский физик Дж. Дж. Томсон впервые открыл электроны; маленькие отрицательно заряженные частицы в атоме. Джон Таунсенд и Роберт Милликен определили их точный заряд и массу.
В 1900 Бекерель обнаружил, что электроны и бета-частицы, идентифицированные Кюри, – это одно и то же.
В 1903 Резерфорд объявил, что радиоактивность вызвана распадом атомов.
В 1911 Резерфорд и немецкий физик Ганс Гейгер обнаружили, что электроны вращаются вокруг ядра атома.
В 1913 Бор обнаружил, что электроны движутся вокруг ядра с дискретной энергией, называемой орбиталями. Излучение испускается при движении с одной орбиты на другую.
В 1914 Резерфорд впервые идентифицировал протоны в атомном ядре.Он также впервые трансмутировал атом азота в атом кислорода. Английский физик Генри Мозли предоставил атомные номера, основанные на количестве электронов в атоме, а не на атомной массе.
В 1932 Джеймс Чедвик впервые открыл нейтроны и идентифицировали изотопы. Это была полная основа периодической таблицы. В том же году англичанин Кокрофт и ирландец Уолтон впервые расщепили атом, бомбардируя литий в ускорителе частиц, превратив его в два ядра гелия.
В 1945 Гленн Сиборг идентифицировал лантаноиды и актиниды (атомный номер> 92), которые обычно помещаются под периодической таблицей.
Источники
Манхэттенский проект
Википедия
Современная таблица Менделеева.
|
Отец таблицы Менделеева | Feature
Стремление обнаруживать закономерности в нашем окружении, по-видимому, является фундаментальной человеческой чертой. Тысячи лет назад наши далекие предки построили массивные каменные памятники, которые точно соответствовали значимым точкам годового солнечного цикла.А в 19 веке вдумчивые химики заметили семейное сходство между элементами и попытались включить их в объяснительную парадигму.
Полтора века назад Дмитрий Менделеев сделал решающий шаг в этом поиске порядка среди элементов, опубликовав первый проект своей таблицы Менделеева. В 2019 году мировое химическое сообщество отмечает этот юбилей, и это правильно. Как и Стоунхендж, таблица отражает закономерности в природе, которые были вызваны причинами, которые оставались загадочными, когда она изначально была построена.Но как Менделеев пришел построить свой памятник?
Ранние годы
Дмитрий вырос в Сибири, на окраине западной цивилизации. Его дом, Тобольск, находится на 1000 км ближе к Пекину, чем к Парижу, и его путь к научному успеху оттуда был трудным. Он был самым младшим из более чем дюжины братьев и сестер Менделеева, и вскоре после его рождения в 1834 году плохое здоровье вынудило его отца Ивана, учителя средней школы, уйти на пенсию. Несоответствие пенсии Ивану заставило его жену Марию взять на себя управление полузаброшенным стекольным заводом, которым раньше руководил ее брат.
Это предприятие содержало семью до 1848 года, когда оно сгорело. Потом Иван умер, и в 1849 году Мария увезла двоих младших детей в Москву, надеясь, что ее брат поможет Дмитрию поступить там в университет. Когда этот план провалился, они переехали в Санкт-Петербург, и в 1850 году Дмитрий был принят (несколько неохотно) в училище, где его отец учился на учителя. Там преподаватель – Александр Воскресенский, учившийся в Германии у Юстуса Либиха, – поощрял интерес Дмитрия к химии.
Он получил высшее образование в 1855 году, и его диссертация – об изоморфизме и других взаимосвязях между физической формой и химическим составом – была опубликована в горном журнале. Последовали и другие статьи для научных и технических периодических изданий, но у него не было надежного дохода. К тому времени его мать и сестра умерли, а сам он страдал от туберкулеза. Однако год обучения в более благоприятном климате Крыма значительно улучшил его здоровье, и новый врач уверенно опроверг предыдущий диагноз.
Осенью 1856 г. Менделеев успешно защитил кандидатскую диссертацию о связи удельных объемов веществ с их кристаллографическими и химическими свойствами. Вскоре после этого Санкт-Петербургский университет предоставил ему лицензию преподавателя химии, что дало ему доступ в свою лабораторию. В 1859 г. он получил государственное финансирование на двухгодичное обучение за границей.
Построение карьеры
В Гейдельбергском университете в Германии Менделеев проводил исследования по нескольким темам, включая поверхностное натяжение, капиллярность и испарение, и на протяжении всей своей карьеры он сохранял интерес к межмолекулярным силам.В 1860 году он посетил конференцию в Карлсруэ, где итальянский химик Станислау Канниццаро выступил с новаторской статьей об атомных весах (теперь называемых относительными атомными массами). Это был решающий шаг на пути к периодической системе, поскольку ранее велись серьезные споры по поводу присвоения атомных весов элементам.
Некоторые химики утверждали, что эти веса не имеют значения, или вообще отрицали физическое существование атомов. Другие предпочли систему, основанную на атомной массе кислорода восемь, предполагая, что формула воды была HO, а не H 2 O.Но в Карлсруэ Канниццарро возродил идеи своего земляка Амадео Авогадро о поддержке формулы воды H 2 O и атомной массы кислорода 16. В течение 1860-х годов мнение изменилось в его пользу – к счастью для Менделеева, поскольку закономерности, которые указывали ему на периодическую таблицу, были бы менее заметны в старой системе.
Вернувшись в Санкт-Петербург в 1861 году, Менделеев возобновил преподавание в университете, одновременно читая лекции в Технологическом институте города.Кроме того, он опубликовал учебник по органической химии и несколько статей для технической энциклопедии, а также много путешествовал в поисках возможностей применить научные открытия для экономического развития России. Посещение бакинских нефтяных месторождений в 1863 году, например, положило начало его долгой приверженности развивающейся нефтехимической промышленности.
Докторская диссертация Менделеева (по теории растворов) была принята в 1865 году, а в 1867 году университет назначил его профессором общей химии.От него требовалось читать лекции по неорганической химии, и, поскольку не существовало удовлетворительного учебника русского языка, он начал его писать. Это сосредоточило его внимание на задаче упорядочения химических элементов. Несколько других, в том числе Леопольд Гмелин в Германии, Жан Батист Дюма во Франции и Джон Ньюлендс в Англии, пытались это сделать, но с ограниченным успехом. Менделеев знал о некоторых из этих усилий, но его собственный подход отличался в важных отношениях.
Кладет карты на стол
Прорыв произошел в начале 1869 года, когда Менделеев готовился к очередной промышленной поездке – на этот раз для исследования и совершенствования технологий производства сыра.Между тем, завершив первый том своего учебника, он изо всех сил пытался создать основу для второго. Позже он вспомнил процесс следующим образом:
‘Итак, я начал искать и записывать элементы с их атомным весом и типичными свойствами, аналогичные элементы и подобные атомные веса на отдельных карточках, и это вскоре убедило меня, что свойства элементов находятся в периодической зависимости от их атомные веса … ‘
Д. Менделеев, Основы химии , 1905 (курсив наш)
Менделеев раскладывал свои карты столбцами и рядами, словно в пасьянсе или пасьянсе – его любимом занятии во время железнодорожных путешествий.Вертикальные столбцы перечисляли известные элементы в порядке увеличения атомного веса, при этом новый столбец начинался всякий раз, когда это позволяло ему уместить элементы с аналогичными характеристиками в один и тот же горизонтальный ряд.
Как отмечали другие химики, несколько групп элементов, в частности щелочные металлы и галогены, явно принадлежали друг другу. Но многие другие, особенно редкоземельные элементы (лантаноиды), представляли проблемы, как бы они ни были организованы. На этом этапе Менделеев, в отличие от большинства своих предшественников, отказался прекращать борьбу.
Если положение элемента в его таблице казалось аномальным, он был готов скорректировать его атомный вес, чтобы дать ему более совместимых компаньонов. Например, он предложил формулу оксида бериллия BeO, а не принятую формулу Be 2 O 3 . Это снизило атомный вес бериллия, что позволило ему определить местонахождение его с магнием, а не с алюминием.
6 марта 1869 года первый черновой набросок его стола был представлен Русскому химическому обществу (организации, которую он помог основать несколькими месяцами ранее).Позже в том же году журнал общества опубликовал более продуманную версию, краткое изложение которой появилось в немецком переводе. За пределами России он привлек мало внимания, но Менделеев упорно продолжал раскладывать карты на свой стол.
Обратите внимание на пробелы
Обновленная диаграмма Менделеева, опубликованная в 1871 году, выглядит более привычной для современного глаза. Для его компиляции он сделал дополнительные предположения. Например, он снизил атомный вес теллура, сделав его соседний йод более тяжелым из двух.Это позволило ему связать йод с галогенами, а теллур с серой и селеном. В то время такие корректировки находились в пределах экспериментальной ошибки. Но Менделеев не мог предвидеть, что атомный номер, а не атомный вес позже станет принципом упорядочения таблицы, или что идентификация изотопов с помощью масс-спектрометрии в конечном итоге объяснит эти и другие аномалии.
С такой же смелостью Менделеев усилил согласованность своей таблицы, оставив зазоры для еще не обнаруженных элементов, чтобы завершить задуманную им схему.Помимо предсказания их химического характера, он также присвоил им условные значения физических свойств, таких как удельный вес и температура плавления.
Первый – галлий – был идентифицирован спектроскопически французским химиком Полем Лекоком де Буабодраном в 1875 году. Когда его стало достаточно для испытаний, все свойства галлия совпали с предсказаниями Менделеева, за исключением его удельного веса, который оказался равным 4,7. Однако после того, как Менделеев рекомендовал новые измерения, оказалось, что оно равно 5.9 – практически совпадает с его предсказанной фигурой.
Открытие скандия в 1879 году и германия в 1885 году – оба проявляли свойства, предсказанные для них Менделеевым, – убедило большее количество химиков в том, что его таблица, несмотря на оставшиеся аномалии, слишком полезна, чтобы ее игнорировать. Между тем, другие исследователи (особенно Лотар Мейер из Германии) также выявили периодические изменения физических свойств элементов. Позже Менделеев заметил: «Хотя у меня были сомнения по поводу некоторых неясных моментов, я ни разу не усомнился в универсальности этого закона, потому что он не мог быть результатом случайности.’[Менделеев, op cit ]
Менделеев, хотя и был прав относительно всеобъемлющего принципа периодичности, не был непогрешимым пророком. Он предсказал несколько других элементов, которые так и не были обнаружены. И до конца своей жизни он утверждал, что эфир – существенный, но необнаруживаемый компонент в тогда принятых теориях света и электромагнетизма – на самом деле был химическим элементом, хотя ему не удалось выделить его в лаборатории. Он предположил, что это может быть самый легкий из благородных газов с атомным весом 0.17.
Более поздние годы
В личной жизни Менделеев был вызывающе нестандартен. Он стригся и стриг бороду только один раз в год, отказавшись изменить этот обычай даже для аудиенции у царя. Кроме того, его домашние распорядки были несколько необычными. В 1862 году он женился на Феосве Лещевой, которую вела в ее сторону старшая сестра из лучших побуждений, которая подумала, что ему пора остепениться. У пары было двое детей, но после периода растущего взаимного недовольства они согласились расстаться, попеременно занимая городской дом Дмитрия и его загородный дом.
Спустя несколько лет Дмитрий влюбился в Анну Попову, 17-летнюю студентку художественного факультета. Когда родители Анны отправили ее продолжать учебу в Рим, Дмитрий последовал за ней, и в 1881 году 47-летний мужчина сделал предложение о замужестве. Анна согласилась, но даже после развода Дмитрия и Феосвы оставалось еще одно препятствие. Русская православная церковь признала гражданский развод, но потребовала семилетнего перерыва перед последующим браком. Тем не менее, в 1882 году Дмитрий нашел священника, готового (за существенную плату) провести обряд преждевременно, и, несмотря на их неоднозначное и технически двоеженское положение, пара счастливо жила вместе и вырастила четверых детей.
В политике Менделеев также был индивидуалистом – откровенным либералом, который оставил свою профессуру в 1890 году, чтобы отмежеваться от жесткого подавления правительством студенческих протестов. Этот жест приветствовали его ученики, но вызвал неприязнь в официальных кругах. Тем не менее Сергий Витте, министр финансов России с 1892 г., оценил вклад Менделеева и в 1893 г. назначил его главой правительственного бюро мер и весов. Исходя из этого, он продолжал применять научные знания для содействия экономическому развитию России.
В 1905 году Лондонское Королевское общество удостоило Менделеева медали Копли, уже получив медаль Дэви в 1882 году. В 1906 году он был номинирован на Нобелевскую премию, но, хотя комиссия по химии поддержала его кандидатуру, комитет по наградам постановил, что его открытие было не недавним. достаточно, чтобы квалифицировать его для рассмотрения. На это решение, вероятно, повлиял шведский физико-химик Сванте Аррениус, который в прошлом конфликтовал с Менделеевым.
Спустя почти полвека после своей смерти в 1907 году Менделеев вступил в еще более эксклюзивный клуб.В 1955 году физики в кампусе Калифорнийского университета в Беркли засыпали элемент 99 (эйнштейний) альфа-частицами, чтобы получить следы элемента 101. Официально подтвержденный как «менделевий», этот новый элемент включил свое имя в созданную им иконку. К тому времени расположение стола стало объяснимым с точки зрения субатомных структур и квантового обмена энергией на уровне деталей, который Менделеев никогда не мог предвидеть. Однако это никоим образом не умаляет значимости его достижения.
Другие до него предположили, что список известных элементов может быть организован по осмысленному образцу. Они отметили важные соответствия, но не нашли окончательной картины. Менделеев, однако, был убежден, что химические элементы следует рассматривать как коллективное целое. Вооруженный этой убежденностью, он придал своей таблице согласованность, смело пересматривая позиции некоторых известных элементов и оставляя пробелы для других, еще не обнаруженных. Хотя некоторые из его предсказаний были неверными, он набрал достаточно хитов, чтобы сделать свою таблицу основой для нашего понимания элементов и подтвердить свой статус одного из основателей современной химии.
Майк Саттон – историк науки из Ньюкасла, Великобритания
Дополнительная литература
WH Brock, The Fontana History of Chemistry , Fontana Press, 1993
M Fontani, M. Costa and MV Orna, The Lost Elements: The Periodic Table’s Shadow Side, Oxford University Press, 2015
ER Scerri, The Periodic Таблица: история и значение , Oxford University Press, 2006
Как Менделеев изобрел свою Периодическую таблицу во сне – Сборы мозгов
Химик-новатор Дмитрий Менделеев (8 февраля 1834 г. – 2 февраля 1907 г.) пришел к научному величию невероятным путем, преодолев огромные препятствия и создав периодическую таблицу, лежащую в основе нашего понимания химии.Он родился в Сибири в семье от 11 до 17 детей – биографические данные разнятся, поскольку уровень детской смертности в ту эпоху был ужасающе высоким – он был погружен в трагедию с раннего возраста. Его отец был профессором изящных искусств, философии и политики, но ослеп и потерял преподавательскую должность. Его мать стала единственным кормильцем, работая на стекольном заводе. Когда Дмитрию было тринадцать, умер его отец. Два года спустя пожар уничтожил стекольный завод.
В следующем году, решив дать сыну образование, мать возила его через всю страну в надежде, что он поступит в хороший университет.Московский университет его отверг. Наконец они добрались до Санкт-Петербурга, тогдашней столицы России. Санкт-Петербургский университет – альма-матер его отца и, кстати, обоих моих родителей – принял его и семью, несмотря на их бедность.
Многообещающий ученый Менделеев – также писал Менделеев по-английски – опубликовал статьи к тому времени, когда ему исполнилось 20, и посетил первую в мире химическую конференцию в 26 лет. К середине тридцати лет он был сильно озабочен классификацией 56 элементов, известных к тому моменту. .Он изо всех сил пытался найти основополагающий принцип, который бы организовал их в соответствии с наборами схожих свойств, и в конечном итоге получил выгоду от распознавания образов, подпитывающего творчество.
Но вместо сознательного усилия он пришел к своему творческому прорыву благодаря бессознательному продукту того, что Т.С. Элиот назвал идею инкубацией – однажды февральским вечером, после утомительного рабочего дня, Менделеев во сне увидел свою таблицу Менделеева.
В Мечта Менделеева: В поисках стихий ( публичная библиотека ) писатель Пол Стрэтерн реконструирует знаменательный момент из писем и дневников ученого и переосмысливает его с некоторой дозой удовлетворительного литературного расцвета:
Когда взгляд Менделеева снова пробежался по линии возрастающих атомных масс, он внезапно заметил что-то, от чего у него учащался пульс.Некоторые аналогичные свойства, казалось, повторялись в элементах через регулярные числовые интервалы. Вот что было! Но что? Некоторые интервалы начинались с определенной регулярностью, но затем закономерность просто сошла на нет. Несмотря на это, Менделеев вскоре убедился, что находится на грани крупного прорыва. Где-то там была определенная закономерность, но он просто не мог ее уловить … На мгновение переутомившись, Менделеев наклонился вперед, подперев лохматую голову руками.Почти сразу он заснул, и ему приснился сон.
Сон, конечно же, был просто функцией того, что человеческий мозг обычно делает во время сна – систематизирует и объединяет идеи, образы и фрагменты информации, которые занимают наши часы бодрствования. А бодрствующий ум Менделеева был так энергично занят поисками системы классификации, которая упорядочила бы элементы. «Все это сформировалось в моей голове, – сетовал он, – но я не могу это выразить». И только когда он вернулся в свою голову под чарами раскованного состояния сна, разрозненные кусочки превратились в узор, и более широкая идея выразилась.
Сам Менделеев в дневнике перечисляет:
Рукописный набросок Менделеева 1869 года таблицы МенделееваПриснился стол, где все элементы встали на свои места по мере необходимости. Проснувшись, я сразу записал это на листке бумаги.
Дополнение Сон Менделеева экзистенциально разоблачающим сном Маргарет Мид о смысле жизни и пророческим сном Джона Стейнбека о том, как коммерческие СМИ убивают творческую культуру, а затем возвращаемся к науке о том, что мозг на самом деле делает, пока мы спим.
Сравнение-контраст-соединение: история таблицы Менделеева
До 1869 г.
Когда ученые начали классифицировать и систематизировать элементы, было известно около 63 элементов. Многие из них, например золото, серебро, олово, медь, свинец и ртуть, были известны с древних времен. Фосфор был открыт в 1669 году. В течение следующих 220 лет было обнаружено гораздо больше элементов. За это время ученые определили массы отдельных элементов. Они узнали многие другие химические свойства, методично подвергая отдельные элементы воздействию различных химикатов и наблюдая за реакциями.По мере того как было получено больше информации об отдельных элементах, ученые захотели организовать элементы удобным образом. С 1817 года и во времена Менделеева многие ученые внесли важный вклад в то, что впоследствии стало современной таблицей Менделеева.
- В 1817 году Иоганн Доберейнер заметил, что атомная масса стронция находится посередине между массой кальция и бария. Эти три элемента обладали схожими свойствами. Доберейнер обнаружил еще несколько таких наборов из трех и назвал их Законом триад.
- В 1862 году А. Э. Бегуйе де Шанкуртуа расположил элементы на цилиндре, причем элементы обернулись вокруг цилиндра. На этой трехмерной таблице элементы выстроились в вертикальные столбцы.
- В 1863 году Джон Ньюлендс опубликовал таблицу с элементами, расположенными группами по восемь (SF Рис. 2.11), предлагая, чтобы элементы соответствовали Закону октав.
Ньюлендса не была встречена должным образом, потому что два элемента находились в одной коробке в нескольких местах на его столе.В конце 1800-х годов Лотар Мейер разрабатывал периодическую таблицу одновременно с Менделеевым. Периодическая таблица Мейера была очень похожа на таблицу Менделеева, но, поскольку она была опубликована после Менделеева, Менделеев получил наибольшее признание. Менделеева называют «отцом таблицы Менделеева».
Таблица Менделеева
Дмитрий Менделеев родился в 1834 году в России. Он был самым младшим из 13 (или 11, 14 или 17, в зависимости от источника) детей. Менделеев интересовался многими областями науки и на протяжении всей своей жизни изучал самые разные научные темы.В детстве он изучал химию на стеклодувной фабрике своей матери. В университете он получил ученую степень по химии, работая учителем. Преподавая химию в качестве профессора в Санкт-Петербургском университете, Менделеев почувствовал, что нет подходящих учебников для преподавания химии, поэтому он начал писать свои собственные. Работая над своим учебником с 1868 по 1870 год, он начал формулировать идеи о способах организации элементов. Первая попытка Менделеева организовать элементы видна на рис.2.12. В своей первой периодической таблице Менделеев расположил элементы по их массе и другим химическим свойствам. В то время основная химическая структура атомов была неизвестна.
Менделеев расширил свою периодическую таблицу, включив в нее все элементы, известные в то время. Эта версия таблицы Менделеева была опубликована в 1869 году. Черновик этой таблицы Менделеева, написанный самим Менделеевым, представлен в SF Рис. 2.13.
Менделеев продолжил уточнение своей таблицы Менделеева, опубликовав новую версию (SF Рис.2.14) в 1871 году. В этой версии из-за паттернов, которые наблюдал Менделеев, он смог заметить дыры в паттернах и предсказать, что есть элементы, которые еще не были обнаружены, которые могли бы заполнить эти дыры. Хотя некоторые ученые скептически относились к этой таблице, когда были открыты новые элементы и некоторые предсказания Менделеева были подтверждены доказательствами, его периодическая таблица была принята научным сообществом. В периодическую таблицу Менделеева были внесены дальнейшие усовершенствования, включая добавление новых элементов, для создания современной таблицы Менделеева.
Важность периодической таблицы
Периодическая таблица Менделеева – это больше, чем просто таблица известных элементов. Название «периодическая таблица» указывает на периодический характер расположения элементов. Есть тенденции в элементах слева направо в периодической таблице. Менделеев знал, что атомная масса увеличивается слева направо, и присвоил элементам номера на основе своей периодической таблицы. По мере того, как ученые продолжали узнавать больше об атоме, они узнали, что не только атомная масса и число, но и другие свойства, такие как размер и структура атома, также постепенно менялись слева направо в периодической таблице.Ученые также обнаружили связь между атомной массой, основной структурой атомов и поведением элементов. В наше время мы можем использовать периодическую таблицу, чтобы узнать много информации о каждом элементе, а также сделать прогнозы о том, как элементы будут вести себя в определенных ситуациях.
Слава Менделеева
Менделеев внес много других вкладов в химию, но наиболее широко известен периодической таблицей Менделеева. Его высоко ценят во всем мире, но особенно в России и бывшем Советском Союзе (SF Рис.