Менделеев таблица менделеева: Таблица Менделеева

Содержание

предшественники, последователи, а также сны и иные мистические события

На состоявшемся недавно торжественном открытии Года Периодической таблицы элементов Президент Российской академии наук Александр Сергеев отметил: «Несмотря на то, что в мире Периодическую таблицу не принято называть по имени российского ученого, в речи генерального секретаря ЮНЕСКО было четко сказано, что это – таблица Менделеева». Для присутствовавшего на торжестве премьер-министра РФ Дмитрия Медведева информация о замалчивании за рубежом имени Менделеева как создателя Периодической таблицы оказалась неожиданной. «Мне и в голову не приходило, что в мире Периодическая система не носит имени Менделеева», – сказал премьер и предложил решить этот вопрос: «У нас не слишком много таких достижений и обязательно нужно постараться это все зафиксировать».

А все-таки, почему на Западе некоторые ученые (а также журналисты и политики, разумеется!) не связывают с именем Менделеева Периодическую таблицу и отчего даже в знаменательный год ее 150-летия то и дело всплывают другие даты открытия основополагающего химического закона?

Первооткрыватели или предшественники?

Во многих странах Европы, в Соединенных Штатах Америки и в Канаде систему Менделеева чаще всего называют просто «Периодическая таблица», а ее автора и вовсе не упоминают. В этих государствах официально не признают тот факт, что данное открытие первым сделал именно русский ученый. Одни уверены в том, что до Менделеева это совершали и другие химики. Вторые утверждают, что русский ученый создал свою систему на основе предыдущих изысканий зарубежных исследователей.

Так ведь и Дмитрий Иванович всегда утверждал, что его Периодическая система – плод 20-летних раздумий и изысканий с опорой на многочисленные труды исследователей многих стран!

В 1668 г. выдающимся ирландским химиком, физиком и богословом Робертом Бойлем была опубликована книга, в которой было развенчано немало мифов об алхимии и в которой он рассуждал о необходимости поиска неразложимых химических элементов. Ученый также привел их список, состоящий всего из 15 элементов, но допускал мысль о том, что могут быть еще элементы. Это стало отправной точкой не только в поиске новых элементов, но и в их систематизации.

Сто лет спустя французским химиком Антуаном Лавуазье был составлен новый перечень, в который входили уже 35 элементов. 23 из них позже были признаны неразложимыми.

В начале 1864 г. ассистент химика в Королевском сельскохозяйственном обществе Джон Александр Ньюлендс прочел анонимную статью, автор которой утверждал, что атомные веса большинства элементов с большей или меньшей точностью кратны восьми. Мнение анонимного автора было ошибочным, однако Ньюлендс решил продолжить исследования в этой области, составил таблицу, в которой расположил все известные элементы в порядке увеличения их атомных весов. В статье, датированной 20 августа 1864 г., он отметил, что в этом ряду наблюдается периодическое появление химически сходных элементов. Пронумеровав элементы (элементы, имеющие одинаковые веса, имели и один и тот же номер) и сопоставив номера со свойствами элементов, Ньюлендс сделал вывод: «Разность в номерах наименьшего члена группы и следующего за ним равна семи; иначе говоря, восьмой элемент, начиная с данного элемента, является своего рода повторением первого, подобно восьмой ноте октавы в музыке…». Тем самым им впервые была высказана идея о периодичности изменения свойств элементов.

Спустя год, 18 августа 1865 г., Ньюлендс опубликовал новую таблицу элементов, назвав ее «законом октав», который формулировался следующим образом: «Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь, или на кратное семи; другими словами, члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке». Публикации Ньюлендса, подобно другим (довольно многочисленным) попыткам нахождения всякого рода закономерностей среди атомных весов элементов, не привлекли особого внимания. 1 марта 1866 г. Ньюлендс сделал доклад «Закон октав и причины химических соотношений среди атомных весов» на заседании Лондонского химического общества, который не вызвал особого интереса. История сохранила лишь ехидное замечание известного химика Джорджа Фостера: не пробовал ли докладчик располагать элементы в порядке начальных букв их названий и не обнаружил ли при этом каких-либо закономерностей? Доклад так и не был напечатан в журнале химического общества. После этой неудачи Ньюлендс не предпринимал попыток дальнейшей разработки своей систематики.

В 1850–1860-х годах другой английский химик, Уильям Одлинг, предпринял несколько попыток систематизировать химические элементы, основываясь на их атомном весе и атомности (валентности). Он составил несколько таблиц элементов. В таблице, предложенной им в 1864 г. (не сопровождавшейся, однако, никакими комментариями), видны, по словам Д.И. Менделеева, «начатки периодического закона».

 

«Земная спираль» (vis tellurique) Александра Шанкуртуа

 

Французы пытаются отдать пальму первенства своему земляку Александру Эмилю Бегуйе де Шанкуртуа. Еще в 1862 г. этот геолог и химик вывел свою систематизацию химических элементов, основанную на закономерном изменении атомных масс так называемую «земную спираль» (vis tellurique), или «цилиндр Бегуйе». Шанкуртуа нанес на боковую поверхность цилиндра, размеченную на 16 частей, линию под углом 45°, на которой поместил точки, соответствующие атомным массам элементов. Таким образом, элементы, атомные веса которых отличались на 16 или на число, кратное 16, располагались на одной вертикальной линии. При этом точки, отвечающие сходным по свойствам элементам, часто оказываются на одной вертикальной линии.

Систематизация Шанкуртуа явилась существенным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда системами, однако его работа поначалу осталась практически незамеченной. Только после открытия Д.И. Менделеевым Периодического закона французы обратили внимание на работы своего земляка.

В 1864 г. ученый из Германии, Юлиус Лотар Мейер, обнародовал таблицу, содержавшую 28 элементов, размещенные в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах сходных элементов. В 1870 г. Мейер опубликовал еще одну работу, где были новая таблица и график зависимости атомного объема элемента от атомного веса. Предложенная Мейером в работе «Природа элементов как функция их атомного веса» таблица состояла из девяти вертикальных столбцов, сходные элементы располагались в горизонтальных рядах; некоторые ячейки таблицы Мейер оставил незаполненными.

Интересно, что в 1882 г. и Менделеев, и Мейер получили по Золотой медали «За открытие периодических соотношений атомных весов». Хотя Менделеев утверждал, что немецкий исследователь «не имел в виду периодического закона» и вообще ничего нового в него не привнес.

Таблица, устремленная в будущее

Поиск новых элементов вели ученые по всему миру. К XIX в. наука обогатилась множеством новых знаний о химических элементах, которых к тому времени было открыто больше 60-ти. Именно поэтому и возникла потребность в систематизации этих элементов. Фундаментальный Периодический закон и начальную версию своей периодической системы Менделеев создал еще в 1869 г. Однако ученые умы России, да и всего мира, отнеслись к его открытию с некоторым скепсисом. И кто знает, как все бы обернулось, если бы уже через несколько лет Менделеевские открытия не получили подтверждения.

Гениальность Менделеева заключаестя в том, что он НЕ включил в свою таблицу. Он понимал, что некоторых элементов не хватает, но они будут открыты. Поэтому там, где Далтон, Ньюлендс и другие включили в таблицы то, что было известно, Менделеев оставил место для неизвестного. Еще более удивительно, что он точно предсказал свойства недостающих элементов.

В первоначальной таблице Менделеева рядом с символом Al (алюминий) есть пустая клетка для неизвестного металла. Менделеев предсказал, что у него будет атомная масса 68, плотность 6 г/см3 и очень низкая температура плавления. Шесть лет спустя Поль Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий и, конечно же, вписал его в таблицу прямо в свободную клетку с атомной массой 69,7, плотностью 5,9 г/см3 и температурой плавления настолько низкой, что он становится жидким в руке. Такие же пустые клетки в таблице Менделеев оставил для скандия, германия и технеция (который был открыт лишь в 1937 г., через 30 лет после его смерти).

Легенда о сне Менделеева

Многие слышали историю, что Д.И. Менделееву его таблица приснилась. Эта версия активно распространялась соратником Менделеева А.А. Иностранцевым в качестве забавной истории, которой он развлекал своих студентов. Он говорил, что Дмитрий Иванович лег спать и во сне отчетливо увидел свою таблицу, в которой все химические элементы были расставлены в нужном порядке. После этого студенты даже шутили, что таким же способом была открыта 40°-ная водка. Но реальные предпосылки для истории со сном все же были: как уже упоминалось, Менделеев работал над таблицей без сна и отдыха и Иностранцев однажды застал его уставшим и вымотанным. Днем Менделеев решил немного передохнуть, а некоторое время спустя, резко проснулся, сразу же взял листок бумаги и изобразил на нем уже готовую таблицу. Впоследствии Д.И. Менделеев, якобы, рассказывал своему соратнику: «В течение нескольких недель я спал урывками, пытаясь найти тот магический принцип, который сразу привел бы в порядок всю груду накопленного материала. И вот в одно прекрасное утро, проведя бессонную ночь и отчаявшись найти решение, я, не раздеваясь, прилег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно явственно представилась таблица. Я тут же проснулся и набросал увиденную во сне таблицу на первом же подвернувшемся под руку клочке бумаги».

Однако ни один серьезный исследователь научного творчества Менделеева не утверждал и не доказывал, что ученому во сне привиделась периодическая система химических элементов. Да и Дмитрий Иванович на самом деле никогда этого не утверждал. Более того, сам ученый опровергал историю со сном, говоря: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово». Так что легенда о сне может быть и очень привлекательна, но создание таблицы стало возможным только благодаря упорному труду.

От истории химии до величайших вымыслов: вся правда о Менделееве

Как известно, в 2019 году мир отмечал 185-летие со дня рождения Д.И. Менделеева и 150-летие Периодической системы химических элементов. В честь памятных дат ведущие ученые проводили в «Сириусе» научно-популярные лекции по химии и ее истории. Подводя итоги года, мы вспоминаем самые интересные факты и вымыслы, связанные с великими открытиями. 

Открытие Менделеевым таблицы химических элементов стало настоящей революцией в науке. Но история этого открытия до сих пор окутана легендами, мифами и легендами. Правда ли, что великому ученому приснился сон о том, как систематизировать знания о химических элементах? А верить ли слухам, что он торговал чемоданами в Гостином дворе в Санкт-Петербурге и придумал формулу спирта?

Развенчивает стереотипы и подтверждает догадки, а также рассказывает об истории химии – старший преподаватель кафедры радиохимии СПбГУ Евгений Калинин.

С чего начинается химия

Основа всей современной химии – наши представления об атоме. Именно на уровне атома (носителя свойств вещества) человечество может объяснить фундаментальные свойства химических элементов – электронное строение атома, масса и заряд ядра, валентность, степени окисления и многое другое.

Из школьной программы мы, конечно, помним, что:

  • атом – мельчайшая частица, в состав которой входят отрицательно заряженные электроны» и «положительно заряженное» ядро. А ядро – это центр атома, который играет в его строении самую существенную роль и вокруг которого вращаются все электроны.

Но изучена ли природа мельчайшей структурной единицы досконально? Если подумать, мы в точности не знаем, как устроен атом и можем рассуждать о его строении лишь опосредованно, утверждает Евгений Калинин.

Тем не менее, история химии изучает и описывает долгий процесс накопления научных знаний, начиная с древних времен. Например, еще греческие философы были рассуждали о важных вопросах о делимости материи. Первым стал рассуждать на эту тему Левкипп, учитель Демокрита.

Атомизм Левкиппа-Демокрита

Философа интересовало: можно ли каждую часть материи, которая обладает определенными свойствами, бесконечно делить на еще более мелкие части?

Например, камень, расколотый пополам или растолченный в порошок, все равно останется тем же камнем. А что, если взять каждую его крупинку и раздробить на еще меньшие частички – до какого предела можно проводить такое деление и существует ли вообще такой предел?

Левкипп пришел к выводу:

  • в конечном счете это приведет к исчезновению прежних свойств и появлению новых.

Эту мысль за своим наставником стал развивать и Демокрит. Он придумал мельчайшим частицам название: «атомос», то есть «неделимые». Термин, который ввел философ, унаследовала и современная химия. Учение о том, что деление материи допустимо только до определенного предела, стало называться атомистикой, или атомистической теорией.

Таким образом, Левкипп и Демокрит обрисовали важную мысль о том, что все состоит из атомов – невидимых и неделимых сфер материи бесконечного типа и числа.

Попытка точных измерений

Тщательным экспериментальным исследованиям физических и химических явлений дал жизнь ирландский химик XVII века Роберт Бойль – автор многих фундаментальных открытий. Вы о них точно слышали:

– Бойль предпринял первые попытки точных измерений при описании изменения вещества в экспериментах по сжатию и расширению газов;

– Именно Бойль установил, что воздух под давлением ртути умеет сжиматься, правда, не бесконечно (такое свойство воздуха в 1651 году было названо упругостью). Открытая ученым обратная зависимость объема от давления получила название закона Бойля. Занимаясь изучением химических процессов, он ввел в науку понятие анализа состава тел и прославился своими взглядами на строение вещества.

Как-то охарактеризовать невидимые атомы предложил английский естествоиспытатель Джон Дальтон. Изучая составы химических соединений, он установил:

  • Два элемента могут соединяться друг с другом в строго определенных соотношениях (соотношение малых целых чисел) и обобщил результаты своих исследований, сформулировав закон кратных отношений – важнейшее открытие в химии.

Дальтон исследовал многие распространенные бинарные соединения (гидриды и оксиды) и сгруппировал первую таблицу относительных атомных весов.

Тропинка к Менделееву

В истории развития химии важными являются и труды Йенса Якоба Берцелиуса. В попытке точно определить элементный состав различных соединений ученый провел не менее 2000 анализов и в итоге получил новую таблицу относительных атомных весов. К слову, во времена Берцелиуса было открыто уже 54 элемента.

  • Метод, как их упорядочить и систематизировать, обнаружил Иоганн Деберейнер, объединивший элементы в группы. Он наблюдал за изменением их химических свойств и поведением атомного веса.
  • Но впервые расположил их в порядке возрастания Джон Ньюлендс. Он придумал вертикальные столбцы и вставил по семь элементов в каждый. Также ученый определил, что похожие элементы часто попадают в одни и те же горизонтальные ряды.
  • Позже немец Лотар Майер опубликовал научный труд, в котором рассматривал объемы, занимаемые весовыми количествами элемента, численно равными их атомным весам. Он первым предложил термин «периодичность».

И наконец, фундаментальный вклад в развитие науки – создание периодической системы химических элементов и формулировка Периодического закона Менделеева. К этой задаче российский ученый подошел вплотную: в 1867-1868 годах он подготовил первое издание учебника «Основы химии», где обобщал все химические свойства всех известных тогда элементов.

Спустя три года Менделеев предложил новый вариант Периодической системы, уже в известном нам виде. Особенностью этого исследования было то, что в этой системе ученый предугадал открытие новых элементов.

  • По мнению Менделеева, в одном столбце должны находиться элементы с одинаковой валентностью, поэтому он решил в своей таблице оставить пустые клетки, при этом тщательно изучая динамику возрастания атомных весов. Потом он соотносил это с валентностями в типических соединениях и химическими свойствами элементов.

Интересный факт: сперва коллеги Менделеева с недоверием отнеслись к его теории о недостающих элементах, но в течение 15 лет новые элементы – галлий, скандий и германий – были открыты, их свойства в точности отвечали признакам, описанным Менделеевым. После этого сомнений в значимости Периодической системы у скептиков не осталось.

Легенды и мифы о Менделееве

Миф 1. Таблица Менделеева ученому приснилась

Историю о том, что Периодическая система элементов привиделась химику во сне, слышал чуть ли не каждый изучающий химию школьник. Эта легенда появилась благодаря товарищу Менделеева Александру Иностранцеву, русскому геологу и профессору Петербургского университета. Сам Менделеев такого не подтверждал: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».

Миф 2. Изобретение 40-градусной водки

Есть мнение, что Дмитрий Иванович Менделеев изобрел традиционную русскую водку. Слухи породила его революционная научная работа на тему «Рассуждение о соединении спирта с водою», и строго говоря, к алкогольному напитку эта работа имела весьма косвенное отношение – ученый в своей диссертации заложил основы гидратной теории растворов спирта с водой при различных температурах.

Миф 3. Чемоданных дел мастер

Еще один интересный миф говорит о том, что Менделеев изготавливал чемоданы и торговал ими в Гостином дворе в Санкт-Петербурге. Ученый действительно научился переплетному и картонажному делу еще в юности и, имея огромный архив личных и научных документов, самостоятельно переплетал их и клеил для них картонные ящики. Кроме того, он мастерски делал оригинальные рамки для фотографий. Материалы для любимого занятия Менделеев покупал в том самом петербуржском Гостином дворе.

А легенду породила одна история. Однажды, когда ученый зашел в хозяйственную лавку, он услышал за своей спиной следующий диалог:

– Кто этот почтенный господин? – спросили у лавочника.

– Неужели не знаете? – удивился тот. – Да это же известный чемоданных дел мастер Менделеев! – с уважением в голосе ответил продавец.

Так люди узнали, что Менделеев любил не только изобретать, но и заниматься «приземленными ремеслами».

Периодическая система Менделеева • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Господин Менделеев не знал, а его последователи узнали, но начисто позабыли или антинаучно проигнорировали то, что атомы есть комплементарные пары из взаимно дополнительных вложенных друг в друга фундаментальных сущностей вещества: ядер атомов как внутренней сущности и электронных облаков как внешней сущности. Иначе говоря, атомы есть фракталы вложенностей – матрёшки.
Отсюда следует, что на самом деле натуральный ряд элементов представляет собой не один ряд элементов, а два комплементарных ряда фундаментальных сущностей вещества – ядер атомов и электронных облаков!

Следующий грубейший научный промах Менделеева и его последователей: начало каждого периода щелочным металлом и окончание благородным газом. Ведь в первом периоде Периодической системы элементов в редакции Менделеева до 1902 года первым являлся не щелочной металл, а неметалл химически активный двух атомный газ водород, имеющий крайне низкую температуру кипения! В то время, как во всех последующих периодах первым был элемент группы щёлочноземельных металлов. Прокол в Периодической таблице элементов жутчайший! А в периодической таблице элементов в редакции Менделеева от 1902 и 1906 годов первым элементом в периодах являлся элемент группы благородных газов.

Правильные, естественные окончания абсолютно каждого периода атомного мира материи является не благородный газ, а щёлочноземельный металл – по Мейеру Ю.Л. (приоритет от 1862 года на правильное окончание периодов на элементе группы щёлочноземельных металлов), Менделееву Д.И. (приоритет от 1869 и 1870 годов на правильное предсказание свойств нескольких не известных тогда элементов и исправление атомных масс нескольких известных элементов, а также на формулировку формулы периодического явления, ошибочно названного и до сих пор ошибочно считающегося периодическим законом, и приоритет от 1902 года на гипотезу о двух элементах материального эфира – ньютония и корония, предшествующих водороду), Веберу А. (приоритет от 1905 года на идею отображать каждый из всех периодов одним рядом), Жанету Ч. (приоритет от 1928 года на отображение каждого из всех правильных периодов одним рядом), Резерфорду Э. (приоритет от 1911 года на правильное объяснение устройства атомов из компактного электростатически положительно заряженного ядра и обширного электростатически отрицательного заряженного электронного облака), Мозли Г. (приоритет от 1913 года на экспериментальное, по рентгеновскому спектру, доказательство того, что номер элемента равен количеству протонов я ядре атома или количеству электронов в электронном облаке не ионизированного атома), Бору Н. (приоритет от 1913 года на идею о стационарных орбитах не возбуждённых электронов в оболочках слоёв электронного облака атома), и Макееву А.К. (приоритет от 2000, 2010, 2013 годы на пакет свыше 20 настоящих периодических законов и фундаментальных научных положений, описывающих строение и порядок формирования электронного облака атома по мере роста электростатического заряда ядер атомов; на расширение периодической системы элементов перед водородом на 10 элементов вакуумных уровней материи; создание модели строения материи вакуума и фотона, теоретического доказательства того, что кванты электростатического и магнитного полей в составе материи фотона в их векторах движения имеют скорость в корень квадратный из двух раз быстрее движения всей системы материи фотона в его векторе движения)!

Тогда мировой науке официально следует принять то что первый правильный (естественный) период атомных уровней материи содержит 4 элемента, которые радикально отличаются друг от друга по физическим и химическим свойствам: водород (химический активный двух атомный газ), гелий (химически инертный одно атомный газ), литий (химически активный щелочной металл) и бериллий (химически активный щёлочноземельный металл-металлоид). Поэтому последние 4 элемента каждого последующего правильного (естественного) периода позиционно аналогичны неметаллу химически активному подобному галогенам двухатомному газу водороду, неметаллу химически инертному одноатомному газу гелию, химически активному щелочному металлу литию и химически активному щёлочноземельному металлу бериллию!

В Матрице автоматизма материи – периодической таблице элементов вакуумных и атомных уровней материи Мейера, Жанета и Макеева проявляется очень важный запрет-закон Макеева, не замеченный Паули – запрет каждому слою электронного облака атома заполнять больше чем одну его оболочку в пределах каждого такого естественного периода, в котором этот слой заполняется электронами.

Смотрите подробности здесь:

1. Makeyev A.K. Julius Lothar Meyer was first which built the periodic table of elements // Eropean applied sciences, April, 2013, 4 (2) – pp. 49-61. ISSN 2195-2183
2. Макеев А.К. Система естественных циклов автоматизмов материи. Материалы 1-ой международной научно-практической конференции “Перспективы развития естествознания в 21 веке” // Апробация. Ежемесячный научно-практический журнал, № 2, 2012. 110 с., С. 88-100. ISSN 2305-4484
3. Макеев А.К. Частицы электростатического и магнитного полей в системе материи фотона движутся намного быстрее, чем движется сам фотон. // Научная дискуссия: материалы IV международной заочной научно-практической конференции. Часть I. (20 августа 2012) – Москва: Изд. “Международный центр науки и образования”, 2012. 142 с., С. 47-65. ISBN 978-5-905945-37-3 УДК 08. ББК 94. Н 34. http://www.internauka.org/node/479
4. Макеев А.К. Матрица автоматизмов материи и матрица элементарных артикуляций в каркасе голограммы всезнания // Научно-техническая библиотека. 27 марта 2013. 84 с. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/12751.html

Кстати, авторитет и приоритет России, как родины фундаментальной азбучной истины физикохимии – Естественной системы элементов нисколько не пострадал! Ведь автором этой “периодической таблицы” элементов в правильных границах всех периодов и пакета из более чем двадцати настоящих периодических законов и фундаментальных научных положений является гражданин России, москвич Макеев Александр Константинович, врач и мультидисциплинарный исследователь и изобретатель, с приоритетом от 2000 года! В соавторстве с немецким врачом, физиком и химиком Мейером Юлиусом Лотаром, с приоритетом от 1862 года. И в соавторстве с французским инденером и учёным, предпринимателем Жанетом Чарльзом, с приоритетом от 1928 года.

Менделеева по справедливости не наградили Нобелевской Премией в 1906 году. Ведь его Периодическая таблица химических элементов грубо не верна в окончаниях всех периодов! Он даже не смог сформулировать ни одного настоящего периодического закона!

Теперь Комитет по присуждению Премии им. Альфреда Нобеля может с чистой душой, не опасаясь проявления со временем подвоха, присудить свою высокую Премию настоящему создателю Естественной системы элементов и открывателю целого пакета настоящих периодических законов россиянину Макееву Александру Константиновичу! Ау, нынешние Нобелевские Лауреаты, имеющие на то право, замолвите словечко в Нобелевский Комитет, пожалуйста!

Японские ученые разработали новую таблицу элементов — Российская газета

Сообщение о создании учеными Киотского университета новой периодической системы химических элементов сразу облетело мировые СМИ. Что и понятно. Ведь когда-то таблица Менделеева стала одним из величайших открытий в химии. Она внесла удивительный порядок в, казалось бы, хаотическое нагромождение разнообразных элементов. Наш великий соотечественник расположил элементы так, чтобы соседи по столбцу имели схожие химические свойства.

Что же нового придумали японцы? Здесь важно подчеркнуть, что, создавая свою таблицу, Менделеев ничего не знал ни о строении атома, ни о его ядре, ни о том, что электроны расположены на оболочках. А самое главное, что в одном столбце его таблицы находятся элементы с одним и тем же числом электронов на последней электронной оболочке. Все это было открыто через много лет. Можно сказать, что Менделеев совершил свое открытие не только во сне, но с завязанными глазами. И очередной раз можно только поразиться его предвидению.

У японцев ситуация принципиально иная. У них глаза широко раскрыты. Их таблица создана на основе уже имеющихся знаний о ядре атомов, состоящих из протонов и нейтронов. Еще в 1963 году была присуждена Нобелевская премия за модель, согласно которой протоны и нейтроны в ядре тоже расположены на оболочках. Ядро, у которого последняя протонная нейтронная оболочка полностью заполнена, особенно устойчиво, не вступает в ядерные реакции. Но практически не вступают в химические реакции и инертные газы, у которых полностью заполнена последняя электронная оболочка.

Аналогия очевидна. Именно на ней японские ученые и построили свою периодическую таблицу, взяв за основу не электронные, а протонные оболочки атомных ядер. И подход очевиден: надо “плясать от печки” – от ядер с полностью заполненными протонными оболочками. Это гелий, кислород, кальций, никель, олово, свинец и флеровий. Число протонов в их ядрах составляет 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 114, соответственно. Эти числа называют магическими за ту особую устойчивость, которую они придают ядрам.

Именно эти элементы японские ученые расположили в одном столбце, аналогичном столбцу инертных газов в таблице Менделеева. На основе такого столбца они и создали свою таблицу, расположив в строках элементы слева направо по мере заполнения оболочек.

Великий Менделеев создал свою таблицу, когда наука вообще не имела никакого представления ни о строении атома, ни об электронах

Исследователи надеются, что предложенный ими альтернативный способ представления химических элементов даст возможность другим ученым по-новому взглянуть на уже известные химические и физические закономерности и приведет к новым открытиям.

Описание новой таблицы японские ученые опубликовали в журнале Foundations of Chemistry.

Комментарий

Алексей Хохлов, академик РАН:

Некоторые СМИ уже сравнивают эту таблицу с той, что была создана великим Менделеевым. Говорят,что она может привести к новым открытиям.

Алексей Хохлов: Подобные заявления могут делать только те, кто плохо в школе учил химию. Таблица Менделеева связана не с ядром атома, а с электронами. Они определяют практически все химические связи и химические закономерности. Японские ученые проиллюстрировали некоторые уже известные факты, связанные со строением атомного ядра. Но особенности строения ядра на химические свойства почти не влияют, это не та епархия. Разве что имеют отношение к радиоактивному распаду.

Если для химиков эта работа не имеет значения, может, для физиков она станет откровением, даже стимулирует на озарения?

Алексей Хохлов: Вряд ли. Ведь структура атомного ядра давно известна, известны различные ядерные модели, авторам которых присуждена Нобелевская премия. А тем, кто сравнивает эту работу японских ученых и Дмитрия Ивановича Менделеева, хочу напомнить, что он создал свою таблицу, когда наука вообще не имела никакого представления ни о строении атома, ни об электронах. Только через 50 с лишним лет появилась квантовая механика, которая все это объяснила, в том числе строение атома и электронных оболочек. Периодический закон следует из квантовой физики. Так что если бы в то время таблицы Менделеева не было, то она могла бы быть предложена просто как следствие фундаментальных квантовых законов.

Именно это сейчас произошло с таблицей японских ученых. Если есть желание и время, можно ее использовать в педагогических целях, но ничего нового вы не узнаете. Так что эту таблицу элементов можно назвать изящной игрушкой. Но, повторяю, для обучения студентов она может быть вполне полезна.

В этом году исполнилось 150 лет с даты открытия таблицы Менделеева — Российская газета

В 1869 году профессор Санкт-Петербургского университета Николай Меншуткин на заседании Русского химического общества прочел доклад профессора того же университета Д.И. Менделеева “Соотношение свойств с атомным весом элементов”, который затем был опубликован в “Журнале Русского физико-химического общества”. Так человечество узнало об одном из фундаментальных законов природы – Периодическом законе химических элементов.

На портрете, висящем во всех школьных кабинетах химии, мы видим пожилого ученого с неровно подстриженной бородой, благородным лбом и волосами до плеч – это наш российский гений Дмитрий Иванович Менделеев. Строгого определения гениальности не существует, но в данном случае сомнений нет – он не просто решил проблему, над которой бились лучшие умы лучших научных школ Европы. Это тем удивительнее, что открыть Периодический закон на основании имевшихся тогда экспериментальных данных было совершенно невозможно, а он это непостижимым образом сделал.

Про Дмитрия Ивановича рассказывают две легенды: что он придумал водку, и что Периодическая таблица привиделась ему во сне. Первая – обычная городская легенда с подсознательной попыткой опростить великого человека, сблизить его с выпивающим населением. А ссылка многочисленных авторов на докторскую диссертацию Менделеева “О соединении спирта с водой”, в которой он якобы описал рецепт “правильной” водки, говорит лишь о том, что ни один из них не удосужился в эту работу заглянуть. В ней приведено множество данных о различных показателях таких растворов, но для самых разных концентраций спирта. Вторая история – из того же ряда. Если Таблица приснилась, то и это сближает Менделеева с нами, простыми людьми. Может быть, ему что-то подобное и снилось.

Может быть, ему что-то и снилось, вот только над решением этой загадки природы, по его собственному признанию, он “лет двадцать думал”. Это некоторое преувеличение, потому что на момент открытия Менделееву только-только исполнилось 35 лет. И его портрет именно в таком возрасте – молодого в сущности человека – и следовало бы помещать в кабинетах химии.

Посмотрим на нарисованную им рукописную Таблицу. К тому времени было известно всего чуть более 60 элементов с их атомными весами (сейчас почти вдвое больше). Идея расположить элементы по возрастанию их атомных весов совершенно естественна. Сложнее было заметить периодические закономерности в этом ряду, но и здесь было немало сделано до Менделеева. Уже существовало “правило октетов” (химические свойства каждого восьмого элемента очень близки), “правило триад” (в каждой тройке близких по свойствам элементов средний элемент обладает и средним атомным весом). Однако никому не удавалось построить систему для всех известных элементов. Тогда и свойства многих из них были неизвестны, и атомные веса некоторых были измерены неправильно.

За основу своей системы Менделеев взял химические свойства элементов и расположил химически похожие друг под другом, при этом соблюдая принцип возрастания атомных весов. Но ничего не выходило! Бериллий нарушил всю картину уже в первой строчке будущей Таблицы – получалось, что углерод является аналогом алюминия, а немного дальше таким аналогом оказывался и титан. С точки зрения их химических свойств это было нонсенсом.

Этот год провозглашен Международным годом Периодической таблицы – IYPT 2019

Вот тут он мог бы и прекратить поиски системы – все крупнейшие ученые того времени так и поступили. Но не Менделеев. Он взял и изменил атомный вес бериллия, а между кальцием и титаном оставил пустую клеточку и тем самым предсказал элемент скандий. Самое поразительное, что так же он поступил чуть ли не с третью всех тогда известных элементов! Например, присвоил урану атомный вес 240 вместо принятого 60 (увеличил в четыре раза!), переставил местами кобальт и никель, теллур и йод. Опубликовав в 1869 году первый вариант своей Таблицы, он предсказал сразу три элемента, изменил атомные веса у десятка, и при этом открыл закон, что “свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса”.

И только через 44 года, в 1913 году английский физик Мозли выяснил, что менделеевский номер в Таблице – это количество протонов в ядре каждого элемента (заряд ядра), подтвердив тем самым правоту гениальной интуиции ее автора.

Уже через 6 лет после публикации статьи о Таблице была заполнена в ней первая пустая клетка – был открыт галлий, который прекрасно встал после цинка и под алюминием.

Он прожил 73 года, написал почти 500 статей по химии, физической химии, технике, физике, экономике, геодезии. Организовал и стал первым директором Палаты мер и весов, был профессором университета и действительным статским советником (т.е. генералом), ушел из университета в знак протеста против сокращения университетской автономии, был избран в 90 иностранных академий наук и забаллотирован при выборах в российскую. Наши академики сочли его труды недостаточно фундаментальными…

Американские физики синтезировали 101-й элемент Таблицы и назвали его менделевием, на Земле есть минерал менделеевит, вулкан и подводный горный хребет имени Менделеева, а на обратной стороне Луны – кратер Менделеева. 2019 год провозглашен ООН Международным годом Периодической таблицы – IYPT 2019.

О чём Менделеев думал 20 лет

1 марта в России отмечали памятную дату — день открытия Дмитрием Менделеевым периодического закона. Хотя на самом деле в этот день в 1869 году великий русский учёный, которому на тот момент было всего 35 лет, представил лишь первый вариант периодической системы химических элементов, а затем продолжил работу над её усовершенствованием и детализацией. 

Впервые прообраз таблицы появился в первом издании учебника «Основы химии», который разрабатывал Менделеев. По мнению историков, именно работа над учебником и заставила его задуматься над природой и взаимосвязью химических элементов и попытаться поместить их в понятную систему. Хотя на самом деле мыслями об этом он был поглощён с самого детства.

«Вы научили любить природу с её правдою, науку с её истиной…», — написал он в посвящении своей матери на одном из своих трудов. Жива в народной памяти легенда, что якобы таблица целиком явилась Менделееву во сне. Современники записали его личное опровержение таких домыслов: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».

Читайте также:

• Уральский механик двинул техническую революцию • Сименс «изобрёл» трамвай по русскому образцу • Русский актёр спас всех лётчиков мира

Уже в апреле о таблице Менделеева узнали в Европе — её опубликовали в лейпцигском «Журнале практической химии». Но по сей день периодический закон и сама система химических элементов за рубежом не носит имени её первооткрывателя. Ведь Менделеев был вовсе не первым, кто задумался над систематизацией всех известных человеку веществ, из которых состоит вся Вселенная. Однако заслуга Дмитрия Ивановича не просто в том, что он придумал лаконичную и красочную таблицу. Он первый понял, что с ростом атомной массы свойства элементов периодически повторяются. В отличие от западных коллег за основу, помимо атомной массы, он взял ещё и химическое сходство веществ.

Смелый новатор, на основе своего закона он не стеснялся исправлять общепринятые показатели веществ — и впоследствии его исправления были признаны правильными. Закон Менделеева предсказал и открытие новых элементов — автор не только оставил для них в таблице пустые клетки, но и заранее описал свойства ещё неизвестных веществ. Когда в 1875 году открыли галлий, скандий и германий, учёные были удивлены, обнаружив у них именно те свойства, которые предрёк Менделеев.

Сегодня его таблицей пользуется весь мир — от школьников до академиков. И до сих пор периодический закон ни разу не давал сбоев.

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.

6.2: Периодическая таблица Менделеева – Химия LibreTexts

Один из полезных способов подготовиться к тесту – использовать карточки. Чтобы составить их, запишите словарный запас, термины на иностранном языке, математические формулы, химические реакции – все, что вы хотите выучить. Затем отсортируйте эти карточки по категориям и темам, которые подходят друг другу. Такая организация информации помогает вам увидеть закономерности в материале, чтобы вы могли связать вместе разные идеи и лучше понять их. Периодическая таблица Менделеева была впервые построена с использованием набора карточек.С помощью этой стратегии Менделеев мог систематизировать и переупорядочивать материал до тех пор, пока не возникнут закономерности.

Периодическая таблица Менделеева

В 1869 году русский химик и педагог Дмитрий Менделеев (1836–1907) опубликовал периодическую таблицу элементов. В следующем году немецкий химик Лотар Мейер независимо опубликовал очень похожую таблицу. Менделееву обычно уделяют больше внимания, чем Мейеру, потому что его таблица была опубликована первой, а также из-за нескольких ключевых идей, которые он сделал относительно таблицы.

Дмитрий Менделеев.

Менделеев писал учебник химии для своих учеников и хотел систематизировать все известные в то время элементы в соответствии с их химическими свойствами. Он классно организовал информацию для каждого элемента на отдельных карточках, которые затем можно было легко переставить по мере необходимости. Он обнаружил, что, когда он расположил их в порядке возрастания атомной массы, определенные сходства в химическом поведении повторялись через равные промежутки времени.Такой тип повторяющегося узора называется «периодическим». Маятник, который качается вперед и назад в заданный промежуток времени, является периодическим, как и движение Луны вокруг Земли.

Периодическая таблица Менделеева 1869 года.

На рисунке выше атомная масса увеличивается сверху вниз по вертикальным столбцам, а следующие друг за другом столбцы идут слева направо. В результате элементы, находящиеся в одном горизонтальном ряду, представляют собой группы элементов, которые, как известно, обладают схожими химическими свойствами.Одно из открытий Менделеева иллюстрируется элементами теллура \ (\ left (\ ce {Te} \ right) \) и йода \ (\ left (\ ce {I} \ right) \). Обратите внимание, что теллур указан перед йодом, хотя его атомная масса выше. Менделеев поменял порядок, потому что он знал, что свойства йода намного больше похожи на свойства фтора \ (\ left (\ ce {F} \ right) \), хлора \ (\ left (\ ce {Cl} \ right) \) и бром \ (\ left (\ ce {Br} \ right) \), чем они были для кислорода \ (\ left (\ ce {O} \ right) \), серы \ (\ left (\ ce { S} \ right) \) и селен \ (\ left (\ ce {Se} \ right) \).Он просто предположил, что произошла ошибка в определении одной или обеих атомных масс. Оказалось, что это не так, но Менделеев действительно правильно сгруппировал эти два элемента.

Обратите внимание, что в таблице есть несколько мест, которые не имеют химического символа, но вместо этого помечены вопросительным знаком. Между цинком \ (\ left ({Zn} \ right) \) и мышьяком \ (\ left (\ ce {As} \ right) \) два таких недостающих элемента. Менделеев считал, что элементы с атомными массами 68 и 70 в конечном итоге будут открыты и что они будут химически вписываться в каждое из этих пространств.В таблице ниже перечислены другие свойства, которые Менделеев предсказал для первого из этих двух недостающих элементов, которые он назвал «эка-алюминий», по сравнению с элементом галлием.

Eka-Aluminium \ (\ left (\ ce {Ea} \ right) \) Галлий \ (\ left (\ ce {Ga} \ right) \)
Атомная масса \ (68 \: \ text {amu} \) \ (69.3 \)
Формула оксида \ (\ ce {Ea_2O_3} \) \ (\ ce {Ga_2O_3} \)

Элемент галлий был открыт через четыре года после публикации таблицы Менделеева, и его свойства удивительно хорошо совпадали с эка-алюминием, вписываясь в таблицу именно там, где он предсказывал. То же самое было и с элементом, который последовал за галлием, который в конечном итоге был назван германием.

Периодическая таблица Менделеева получила широкое признание в научном сообществе и принесла ему признание как первооткрыватель периодического закона.Элемент номер 101, синтезированный в 1955 году, назван менделевием в честь основателя периодической таблицы Менделеева. Однако прошло несколько лет после смерти Менделеева, прежде чем удалось объяснить несколько расхождений с атомными массами и до того, как можно было полностью объяснить причины повторения химических свойств.

Сводка

  • Менделеев опубликовал свою периодическую таблицу в 1869 году.
  • Его организация элементов была основана на атомной массе.
  • Периодическая таблица Менделеева позволяла предсказывать свойства элементов, которые еще не были обнаружены.

Авторы и авторство

  • Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

Периодическая таблица Дмитрия Менделеева – история

Энн Э. Робинсон

Организация Объединенных Наций объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы Менделеева в честь 150-летия открытия Периодического закона.

В начале 1869 года русский химик Дмитрий Менделеев находился в затруднительном положении, с которым многие люди знакомы, – он приближался к крайнему сроку. Он передал издателю первый том своего учебника по неорганической химии, но не мог решить, как организовать второй том.

Эта борьба завершится замечательным открытием – системой, которая классифицирует все химические элементы. В марте 1869 года Менделеев представил Русскому химическому обществу полный доклад, в котором излагался наиболее важный аспект его системы: характеристики элементов периодически повторяются в зависимости от их атомного веса.Это была первая итерация периодического закона.

Российский химик и педагог Дмитрий Менделеев сегодня наиболее известен благодаря созданию периодической таблицы элементов.

Менделеев был далеко не первым химиком, который попытался систематизировать элементы по атомному весу или признать, что характеристики повторяются на некоторой регулярной основе. На протяжении большей части девятнадцатого века химики работали, чтобы найти организационный принцип, который охватил бы все известные элементы и который можно было бы рассматривать как закон природы.

Система Менделеева не была совершенной, но в ней были признаки научного закона, который будет действовать через новые открытия и вопреки всем вызовам.

Одним из уникальных аспектов таблицы Менделеева были оставленные им пробелы. В этих местах он не только предсказал наличие еще неоткрытых элементов, но и предсказал их атомный вес и их характеристики. Открытие новых элементов в 1870-х годах, которые подтвердили некоторые из его предсказаний, повысило интерес к периодической системе, и она стала не только объектом изучения, но и инструментом исследования.

Сэр Уильям Рамзи, который в 1890-х годах открыл существование благородных газов, ранее не предсказанного набора элементов.

В 1890-х годах Уильям Рамзи открыл совершенно новый и непредсказуемый набор элементов – благородные газы. После открытия первых двух, аргона и гелия, он быстро обнаружил еще три элемента после использования периодической системы для предсказания их атомного веса. Благородные газы обладали необычными характеристиками – они были в основном инертными и устойчивыми к соединению с другими веществами, – но весь набор легко вписывался в систему.

Открытие радиоактивности в 1896 году казалось готовым разрушить периодическую систему. Химики всегда считали элементы веществами, которые не могут распадаться на более мелкие части. Как радиоактивные элементы, распавшиеся на другие вещества, могут считаться элементами? И если да, то как такое количество могло бы уместиться в очень немногих пробелах, оставшихся в таблице?

Химики и физики, работая вместе, начали понимать структуру атома и вскоре смогли объяснить, как периодическая система работает на атомном уровне.

Открытие радиоактивности в 1896 году создало значительные проблемы для периодической системы.

Вместо атомного веса, атомный номер – количество протонов в ядре атома – определяет характеристики элемента. Каким-то чудом организация элементов по их атомным номерам, а не по их атомному весу не изменила структуру периодической таблицы. Фактически, понимание того, как электроны заполняют оболочки, вращающиеся вокруг ядра, объяснило некоторые аномалии, которые преследовали периодическую систему с самого начала.

Периодическая таблица – визуальное представление периодического закона – признана одним из величайших достижений химии и объединяющей научной концепцией, имеющей отношение как к физическим наукам, так и наукам о жизни.

Но таблица Менделеева также является важным аспектом естественнонаучного образования.

Периодической таблице элементов потребовалось время, чтобы развиться в ее нынешнюю форму, и многие из ее ранних итераций, такие как эта, названная «Цветок Менделеева», сегодня были бы неузнаваемыми.

Менделеев и многие другие, кто разработал системы для организации элементов, сделали это в своей роли преподавателей химии, а не исследователей химии. Он писал учебник для своих студентов в Санкт-Петербургском университете (единственными доступными учебниками химии на русском языке были переводы), когда он разработал свой периодический закон. Возможно, самое главное, он продолжал рисовать исправленные версии таблицы Менделеева на протяжении всей своей жизни.

Ни первая попытка Менделеева построить периодическую систему, ни его самая популярная таблица 1870 года не очень похожа на таблицу Менделеева, которая сегодня висит на стене большинства кабинетов химии или появляется на обложках большинства учебников химии.Итак, существует, вероятно, 1000 различных периодических таблиц элементов.

Ранняя периодическая система Менделеева – показанная здесь в форме 1871 года – сильно отличалась от современной периодической таблицы, известной современным студентам-химикам.

Большинство этих столов выглядят фантастически по сравнению с замковыми столами, которые можно найти в классных комнатах. Изогнутые формы, такие как спирали, спирали и трехмерные восьмерки, были очень популярны среди педагогов еще в двадцатом веке.Обычно считалось, что студентам легче использовать их для изучения элементов и взаимосвязей между ними, чем плоскую двухмерную таблицу.

Особенность плоского двухмерного стола в том, что он легко умещается на одной странице или как плакат, висящий на стене. Не требует специальных раскладок или печати. Его можно легко уменьшить или расширить, чтобы при необходимости уместить его в тексте. И среди всех кривых можно было найти множество таблиц.

На фотографии химического клуба Wilson College в Чемберсбурге, штат Пенсильвания, около 1937 года, на заднем плане виден пример периодической таблицы компании Van Nostrand (фото любезно предоставлено сайтом ScienceHistory.org).

Так почему именно эта таблица? Откуда это?

Было так много похожих таблиц, что в некотором смысле они просто эволюционировали с течением времени. Но химики часто указывают на таблицу, созданную Хорасом Дж. Демингом, профессором Университета Небраски, как на прародителя.Таблица Деминга впервые появилась в его учебнике Общая химия 1923 года и несколько видоизменялась в каждом издании, пока последняя не появилась в 1952 году.

Периодическая таблица Деминга 1923 года; Химики часто считают Горация Деминга, профессора Университета Небраски, родоначальником современной таблицы Менделеева.

Преподаватели-химики хвалили стол Деминга, но компании-поставщики научных товаров прославили его. Merck раздал его в рамках рекламной кампании в 1920-х годах.Компания Welch Scientific продавала его в виде настенных диаграмм, а также в версиях со стандартным размером страницы и в карманах для жилетов.

Со временем он был включен в стандартные справочники, такие как CRC Handbook of Chemistry and Physics и Lange’s Handbook of Chemistry . К 1950-м годам версии таблицы Деминга можно было найти в большинстве учебников химии.

Сегодня изображения стола можно найти практически на любом типе потребительских товаров: на занавесках для душа, кофейных кружках, брелках, чехлах для телефонов и т. Д. Список можно продолжить.

Современная периодическая таблица элементов: известные, любимые и опасные для сегодняшних студентов-химиков.

История периодической таблицы во многом связана с учебниками, вещами, которым обычно уделяется мало внимания. Но учтите, что Менделеев сделал себе имя в российском химическом сообществе, написав учебник (его учебник органической химии получил приз), а затем прославился, открыв закон в процессе написания другого учебника.Таблица Менделеева, которую мы видим в учебниках и в классах, берет свое начало в учебниках.

По крайней мере, история с периодическим законом должна заставить вас переосмыслить свое мнение об учебниках и их авторах. И, возможно, также следует помнить о креативности и новаторстве, которые могут возникнуть в сжатые сроки.

Сборка современной периодической таблицы

Собираем все вместе

В феврале 1869 года, во время написания второго тома своего учебника химии «Основы химии», Менделеев разработал свою собственную форму периодической таблицы.Популярные источники рассказывают о том, как Менделеев тасовал и переставлял карты, помеченные элементами и их свойствами, как в пасьянсе. Хотя историки не нашли карт в архиве Менделеева, они обнаружили бесчисленное множество групп элементов, покрытых вычеркнутыми идеями и перестановками. Кульминацией этой работы стала таблица Менделеева, в которой он организовал элементы путем увеличения атомной массы и выровнял элементы с аналогичными свойствами в ряды. В 1869 году Менделеев напечатал 200 экземпляров своей таблицы и разослал их коллегам по России и Европе.

Однако Менделеев пошел дальше простого создания таблицы; он утверждал, что организация элементов отражает основной периодический закон. Например, в то время как Мейер поменял местами теллур и йод, Менделеев поменял их местами и утверждал, что атомная масса одного из них должна быть неправильной. (Атомные массы на самом деле не были неправильными, потому что периодичность оказывается основанной на атомном номере, а не на атомной массе.) Менделеев скорректировал массы нескольких элементов на основе своей таблицы, и эти поправки позже были экспериментально подтверждены.

В то время как Мейер оставил пробелы в своей таблице, Менделеев предсказал, что будут обнаружены элементы, которые восполнят эти пробелы. Он зашел так далеко, что предсказал их атомные массы и свойства, и назвал их: эка-бор, эка-алюминий, эка-марганец и эка-кремний («эка» на санскрите означает «единичный» или «один»). Это был смелый шаг; В то время ожидалось, что химики будут репортерами существующих фактов, а не спекулянтами о том, что еще может быть обнаружено. Хотя он не был прав относительно всех их свойств, когда были открыты германий, галлий и скандий, химики смогли увидеть, как они вписываются в пробелы в таблице Менделеева, обеспечивая дальнейшее подтверждение периодического закона Менделеева.

Положение Менделеева как отца таблицы Менделеева укрепилось в 1890-х годах с открытием благородных газов. В то время не только было немыслимо, чтобы элемент мог быть инертным, но для них не было места в периодической таблице. В 1894 году аргон был открыт британским ученым лордом Рэли и шотландским ученым Уильямом Рамзи. Когда единственным предлагаемым благородным газом был аргон, Менделеев и другие химики утверждали, что это не новый элемент, а трехатомный азот (N 3 ).Однако после открытия гелия, криптона, неона и ксенона эти инертные газы не могли быть объяснены. Лишь в 1900 году Рамзи предложил новым элементам выделить отдельную группу между галогенами и щелочными металлами. Менделеев ответил так: «Это было чрезвычайно важно для [Рамзи] как подтверждение позиции вновь открытых элементов и для меня как великолепное подтверждение общей применимости периодического закона».

Дорога к нашей современной таблице Менделеева была извилистой, полной тупиков и неправильных поворотов.Для этого потребовались многочисленные открытия, ученые и эксперименты, а также многочисленные неудачи и победы. По сути, это было типично для науки. Хотя нам нравится думать о науке, развивающейся через гениев-одиночек, таких как Менделеев, устремляющих нас к прогрессу, реальность науки такова, что она беспорядочная, требует обширного сотрудничества, основывается на работе других и пересматривает гипотезы, когда появляется новая информация. Менделеев, Мейер и другие были действительно выдающимися учеными не потому, что они все выяснили сами, а потому, что они были полностью вовлечены в выдающееся предприятие, которое мы называем наукой.

150 лет назад периодическая таблица Менделеева началась с видения одного химика

У каждой области науки есть любимый юбилей.

Что касается физики, то это « Начала » Ньютона 1687 года, книга, в которой были введены законы движения и гравитации. Биология отмечает книгу Дарвина О происхождении видов (1859 г.) вместе с его днем ​​рождения (1809 г.). Поклонники астрономии отмечают 1543 год, когда Коперник поместил Солнце в центр Солнечной системы.

Что касается химии, то нет повода для торжества, превосходящего происхождение периодической таблицы элементов, созданной 150 лет назад в марте этого года русским химиком Дмитрием Ивановичем Менделеевым.

Таблица Менделеева стала так же знакома студентам-химикам, как электронные таблицы – бухгалтерам. Он суммирует всю науку в примерно 100 квадратах, содержащих символы и числа. Он перечисляет элементы, из которых состоят все земные субстанции, расположенные таким образом, чтобы выявить закономерности в их свойствах, что определяет направление химических исследований как в теории, так и на практике.

Подпишитесь на последние новости

Science News

Заголовки и резюме последних Science News статей, доставленных на ваш почтовый ящик

«Периодическая таблица Менделеева, – писал химик Питер Аткинс, – возможно, является наиболее важным понятием в химии».

Таблица Менделеева выглядела как специальная диаграмма, но он хотел, чтобы таблица выражала глубокую научную истину, которую он открыл: периодический закон.Его закон выявил глубокие семейные отношения между известными химическими элементами – они проявляли сходные свойства через равные промежутки времени (или периоды), когда они располагались в порядке их атомного веса – и позволил Менделееву предсказать существование элементов, которые еще не были обнаружены.

«До обнародования этого закона химические элементы были всего лишь отрывочными, случайными фактами в Природе», – заявил Менделеев. «Закон периодичности впервые позволил нам воспринимать неоткрытые элементы на расстоянии, которое раньше было недоступно химическому зрению.”

Таблица Менделеева не только предсказывала существование новых элементов. Это подтвердило тогдашнюю спорную веру в реальность атомов. Он намекнул на существование субатомной структуры и предвосхитил математический аппарат, лежащий в основе правил, управляющих материей, которые в конечном итоге проявились в квантовой теории. Его таблица завершила трансформацию химической науки из средневекового магического мистицизма алхимии в область современной научной строгости. Таблица Менделеева символизирует не только составные части материи, но и логическую убедительность и принципиальную рациональность всей науки.

Заложить основу

Легенда гласит, что Менделеев задумал и создал свою таблицу за один день: 17 февраля 1869 года по русскому календарю (1 марта в большинстве стран мира). Но это, наверное, преувеличение. Менделеев думал о группировке элементов в течение многих лет, а другие химики несколько раз рассматривали понятие взаимосвязи между элементами в предыдущие десятилетия.

На самом деле немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер заметил особенности в группировках элементов еще в 1817 году.В те дни химики еще не полностью осознали природу атомов, как это описано в атомной теории, предложенной английским школьным учителем Джоном Далтоном в 1808 году. В своей Новой системе химической философии Дальтон объяснил химические реакции, предполагая, что каждая элементарная субстанция состоит из определенного типа атома.

Химические реакции, предположил Дальтон, дают новые вещества, когда атомы разъединяются или соединяются. Он рассуждал, что любой данный элемент целиком состоит из одного вида атомов, отличающихся от других по весу.Атомы кислорода весили в восемь раз больше, чем атомы водорода; По мнению Дальтона, атомы углерода в шесть раз тяжелее водорода. Когда элементы объединяются, чтобы образовать новые вещества, количество, которое прореагировало, можно рассчитать, зная эти атомные веса.

Дальтон ошибался насчет некоторых весов – кислород действительно в 16 раз тяжелее водорода, а углерод в 12 раз тяжелее водорода. Но его теория сделала идею атомов полезной, что привело к революции в химии. Точное измерение атомного веса стало главной заботой химиков в последующие десятилетия.

Размышляя об этих весах, Доберейнер заметил, что определенные наборы из трех элементов (он назвал их триадами) обнаруживают своеобразное отношение. Бром, например, имел атомный вес посередине между весами хлора и йода, и все три элемента демонстрировали сходное химическое поведение. Литий, натрий и калий тоже были триадой.

Другие химики заметили связь между атомным весом и химическими свойствами, но только в 1860-х годах атомные веса были достаточно хорошо изучены и измерены для более глубокого понимания.В Англии химик Джон Ньюлендс заметил, что расположение известных элементов в порядке возрастания атомного веса приводит к повторению химических свойств каждого восьмого элемента – закономерность, которую он назвал «законом октав» в статье 1865 года. Но паттерн Ньюлендса не очень хорошо держался после первых двух октав, что побудило критика предположить, что ему следует вместо этого попытаться расположить элементы в алфавитном порядке. Очевидно, что соотношение свойств элементов и атомных весов было немного сложнее, как вскоре понял Менделеев.

Организация элементов

Менделеев родился в 1834 году в Тобольске (Сибирь) (17-й ребенок его родителей). Он жил разобщенной жизнью, преследуя множество интересов и путешествуя по запутанному пути к известности. Во время учебы в педагогическом институте в Санкт-Петербурге он чуть не умер от тяжелой болезни. После окончания школы он преподавал в средних школах (требование его стипендии в педагогическом институте) и, преподавая математику и естественные науки, проводил исследования для получения степени магистра.

Затем он работал наставником и лектором (наряду с некоторыми научно-популярными работами на стороне), пока не получил стипендию для продолжительного тура исследований в самых известных университетских химических лабораториях Европы.

Когда он вернулся в Санкт-Петербург, у него не было работы, поэтому он написал мастерский справочник по органической химии в надежде выиграть крупный денежный приз. Долгая попытка окупилась благодаря прибыльной Демидовской премии 1862 года. Он также нашел работу редактором, переводчиком и консультантом в различных отраслях химической промышленности.В конце концов он вернулся к исследованиям, получив докторскую степень. в 1865 г., а затем стал профессором Петербургского университета.

Вскоре после этого Менделеев начал преподавать неорганическую химию. Готовясь освоить эту новую (для него) область, он не был впечатлен имеющимися учебниками. Поэтому он решил написать свое собственное. Организация текста требовала систематизации элементов, поэтому он думал, как лучше их расположить.

К началу 1869 года Менделеев добился достаточного прогресса, чтобы понять, что некоторые группы подобных элементов показывают регулярное увеличение атомного веса; другие элементы с примерно равным атомным весом обладали общими свойствами.Оказалось, что упорядочение элементов по их атомному весу было ключом к их классификации.

По словам самого Менделеева, он структурировал свое мышление, записав свойства каждого из 63 известных элементов на отдельной карточке. Затем, с помощью своего рода игры в химический пасьянс, он нашел искомый паттерн. Располагая карточки в вертикальных столбцах от меньшего атомного веса к большему, в каждый горизонтальный ряд помещались элементы с одинаковыми свойствами. Так родилась таблица Менделеева.1 марта он набросал свою таблицу, отправил ее в типографию и включил в свой учебник, который скоро будет издан. Он быстро подготовил доклад для представления в Русское химическое общество.

«Элементы, расположенные в соответствии с размером их атомного веса, демонстрируют явные периодические свойства», – заявил Менделеев в своей статье. «Все сравнения, которые я сделал… привели меня к выводу, что размер атомной массы определяет природу элементов».

Тем временем немецкий химик Лотар Мейер также работал над организацией элементов.Он приготовил стол, похожий на стол Менделеева, возможно, даже раньше Менделеева. Но Менделеев опубликовал первым.

Однако важнее, чем победить Мейера в публикации, было то, что Менделеев использовал свою таблицу для смелых прогнозов относительно неоткрытых элементов. Готовя свой стол, Менделеев заметил, что пропало несколько карточек. Ему пришлось оставить пустые места, чтобы известные элементы правильно выровнялись. При его жизни три из этих пробелов были заполнены ранее неизвестными элементами галлием, скандием и германием.

Менделеев не только предсказал существование этих элементов, но и правильно подробно описал их свойства. Галлий, например, открытый в 1875 году, имел атомный вес (измеренный тогда) 69,9 и плотность в шесть раз больше плотности воды. Менделеев предсказал элемент (он назвал его эка-алюминием) именно с такой плотностью и атомным весом 68. Его предсказания для эка-кремния близко соответствовали германию (открытому в 1886 г.) по атомному весу (предсказано 72, 72.3) и плотности (5,5 против 5,469). Он также правильно предсказал плотность соединений германия с кислородом и хлором.

Стол Менделеева стал оракулом. Это было так, как если бы плитки Эрудита в конце игры раскрывали секреты вселенной. В то время как другие увидели силу периодического закона, Менделеев был мастером в использовании его.

Успешные предсказания Менделеева принесли ему легендарный статус маэстро химического волшебства. Но сегодня историки спорят, укрепило ли открытие предсказанных элементов принятие его периодического закона.Одобрение закона могло быть больше связано с его способностью объяснять установившиеся химические взаимосвязи. В любом случае точность прогнозов Менделеева, безусловно, привлекла внимание к достоинствам его таблицы.

К 1890-м годам химики широко признали его закон вехой в химических знаниях. В 1900 году будущий лауреат Нобелевской премии по химии Уильям Рамзи назвал это «величайшим обобщением, которое когда-либо было сделано в химии». И Менделеев сделал это, даже не понимая, почему это вообще работает.

Математическая карта

Во многих случаях в истории науки великие предсказания, основанные на новых уравнениях, оказывались верными. Каким-то образом математика открывает некоторые секреты природы до того, как их обнаруживают экспериментаторы. Антивещество – один пример, расширение Вселенной – другой. 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 последствия квантовой механики, математических правил, управляющих атомной архитектурой.

В своем учебнике Менделеев отмечал, что «внутренние различия вещества, из которого состоят атомы», могут быть ответственны за периодически повторяющиеся свойства элементов. Но он не придерживался этой линии мысли. Фактически, на протяжении многих лет он болтал о том, насколько важна атомная теория для его таблицы.

Но другие могли прочитать сообщение в таблице. В 1888 году немецкий химик Йоханнес Вислиценус заявил, что периодичность свойств элементов при расчете по весу указывает на то, что атомы состоят из регулярного расположения более мелких частиц.Таким образом, в некотором смысле таблица Менделеева действительно предвосхищала (и предоставляла доказательства) сложную внутреннюю структуру атомов в то время, когда никто не имел ни малейшего представления о том, как на самом деле выглядит атом, и даже есть ли у него какая-либо внутренняя структура.

Ко времени смерти Менделеева в 1907 году ученые знали, что у атомов есть части: электроны, несущие отрицательный электрический заряд, плюс некоторый положительно заряженный компонент, делающий атомы электрически нейтральными. Ключ к разгадке того, как были устроены эти части, пришел в 1911 году, когда физик Эрнест Резерфорд, работающий в Манчестерском университете в Англии, открыл атомное ядро.Вскоре после этого Генри Мозли, физик, работавший с Резерфордом, продемонстрировал, что количество положительного заряда в ядре (количество протонов, содержащихся в нем, или его «атомный номер») определяет правильный порядок элементов в периодической таблице.

Атомный вес был тесно связан с атомным номером Мозли – достаточно близко, чтобы упорядочение элементов по весу лишь в нескольких местах отличалось от упорядочения по номеру. Менделеев настаивал на том, что эти веса были неправильными и их нужно было повторно измерить, и в некоторых случаях он был прав.Осталось несколько неточностей, но атомный номер Мозли определил положение вещей.

Примерно в то же время датский физик Нильс Бор понял, что квантовая теория управляет расположением электронов, окружающих ядро, и что самые удаленные электроны определяют химические свойства элемента.

Физик Нильс Бор пересмотрел периодическую таблицу в 1922 году. QWerk / Wikimedia Commons

Подобное расположение внешних электронов периодически повторялось, объясняя закономерности, которые изначально были обнаружены в таблице Менделеева.Бор создал свою собственную версию таблицы в 1922 году, основанную на экспериментальных измерениях энергии электронов (наряду с некоторыми рекомендациями из периодического закона).

В таблицу Бора добавлены элементы, открытые с 1869 года, но, по сути, это была периодическая структура, которую обнаружил Менделеев. Не имея ни малейшего ключа к квантовой теории, Менделеев создал таблицу, отражающую атомную архитектуру, продиктованную квантовой физикой.

Новый стол Бора не был ни первым, ни последним вариантом первоначального дизайна Менделеева.Были разработаны и опубликованы сотни версий таблицы Менделеева. Современная форма, горизонтальный дизайн в отличие от первоначальной вертикальной версии Менделеева, стала широко популярной только после Второй мировой войны, во многом благодаря работе американского химика Гленна Сиборга (давнего члена правления Science Service, первоначального издателя книги). Новости науки ).

Сиборг и его сотрудники синтетическим путем получили несколько новых элементов с атомными номерами помимо урана, последнего встречающегося в природе элемента в таблице.Сиборг увидел, что эти элементы, трансурановые элементы (плюс три элемента, предшествующие урану), требуют новой строки в таблице, чего Менделеев не предвидел. В таблице Сиборга строка для этих элементов добавлена ​​под аналогичной строкой для редкоземельных элементов, правильное место которых также никогда не было вполне ясным. «Потребовалось много смелости, чтобы противостоять Менделееву», – сказал Сиборг, умерший в 1999 году, в интервью 1997 года.

Вклад Сиборга в химию принес ему честь и получил звание одноименного элемента, сиборгия, номер 106.Это один из немногих элементов, названных в честь известного ученого, список, который включает, конечно же, элемент 101, открытый Сиборгом и его коллегами в 1955 году и названный менделевий – для химика, который прежде всего заслужил место в периодической таблице Менделевия. .

В своей редакции американский химик Гленн Сиборг повернул периодическую таблицу по горизонтали, добавив несколько синтетических элементов помимо урана. Предоставлено Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.

Таблица Менделеева – Периодическая таблица – Edexcel – Объединенная научная редакция GCSE – Edexcel

Дмитрий Менделеев

Как и многие ученые, работавшие в конце 19 века, русский химик Дмитрий Менделеев (1834-1907 ) искал способы организовать известные элементы.Менделеев опубликовал свою первую периодическую таблицу элементов в 1869 году.

Характеристики таблиц Менделеева

Менделеев расположил элементы в порядке увеличения относительной атомной массы. Когда он это сделал, он заметил, что химические свойства элементов и их соединений периодически меняются. Затем он расположил элементы, поместив их друг под другом в группы. Чтобы сделать свою классификационную работу, Менделеев внес несколько изменений в свой порядок:

  • он оставил пробелы для еще не обнаруженных элементов
  • он изменил порядок нескольких элементов, чтобы группы оставались согласованными
Периодическая таблица Менделеева

Прогнозы с использованием пробелов

Менделеев оставил пробелы в своей таблице, чтобы разместить элементы, которые в то время не были известны.Изучая химические свойства и физические свойства элементов рядом с промежутком, он также мог предсказать свойства этих неоткрытых элементов. Например, Менделеев предсказал существование «эка-кремния», который мог бы уместиться в промежутке рядом с кремнием. Позже был открыт элемент германий. Его свойства оказались похожими на предсказанные и подтвердили периодическую таблицу Менделеева.

Поворот пар

Иод имеет меньшую относительную атомную массу, чем теллур.Так что в таблицах Менделеева йод следует поставить перед теллуром. Однако йод по своим химическим свойствам аналогичен хлору и брому. Чтобы выровнять йод с хлором и бромом в своей таблице, Менделеев поменял местами йод и теллур.

Периодическая таблица Менделеева – Периодическая таблица – AQA – GCSE Chemistry (Single Science) Revision – AQA

Ранние попытки классификации элементов

Перед открытием протонов, нейтронов и электронов ученые попытались классифицировать элементы, расположив их в порядке их расположения. их атомный вес.Атомный вес элемента эквивалентен тому, что мы теперь называем его относительной атомной массой.

Ранние периодические таблицы были неполными, так как многие элементы были неизвестны. Также некоторые элементы были помещены в группы с элементами, не похожими на них.

Дмитрий Менделеев

Дмитрий Менделеев был русским химиком. Он писал книги по химии и искал способы систематизировать известные элементы. Он опубликовал свою первую периодическую таблицу элементов в 1869 году. В ней он расположил элементы в порядке возрастания атомного веса.Он также принял во внимание свойства элементов и их соединений. Это означало, что его таблица:

  • имела пробелы в ней
  • показывала элементы с аналогичными химическими свойствами, выстроенные в группы

Однако, судя по их атомным весам, некоторые пары элементов рядом друг с другом были в неправильном порядке.

Прогнозы с использованием пробелов

Менделеев оставил пробелы в своей таблице для элементов, которые в то время не были известны. Глядя на свойства элементов рядом с зазором, он мог также предсказать свойства этих неоткрытых элементов.Например, Менделеев предсказал существование «эка-кремния», который мог бы уместиться в щели под кремнием. Другой ученый позже обнаружил недостающий элемент – германий. Его свойства оказались похожими на предсказанные и подтвердили периодическую таблицу Менделеева.

Поворот пар

Иод имеет более низкий атомный вес, чем теллур. Таким образом, в периодической таблице Менделеева йод следует поставить перед теллуром. Однако йод по своим химическим свойствам аналогичен хлору и брому.Чтобы выровнять йод с хлором и бромом в своей таблице, Менделеев поменял местами йод и теллур.

Отец периодической 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 он был первоначально построен. 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.Затем последовали 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 отверг 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.

Создание 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 для кислорода, предполагая, что формула воды была HO, а не H 2 O. Но в Карлсруэ Канниццарро возродил идеи своего соотечественника Амадео Авогадро, чтобы поддержать H 2 . O формула воды и атомный вес 16 для кислорода.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, как в пасьянсе или в 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 последовательность 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 г. и германия в 1885 г. – 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. Менделеев позже заметил: «Хотя у меня были сомнения по поводу некоторых неясных моментов, я ни разу не усомнился в универсальности этого закона, потому что он не может 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, который согласился (за значительную плату) провести церемонию 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. Его ученики приветствовали этот жест, но вызвали враждебность в официальных кругах. Тем не менее Сергий Витте, министр финансов России с 1892 года, оценил вклад Менделеева и в 1893 году 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 физикохимик 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 этим убеждением, он придал своей таблице согласованность, смело пересматривая позиции некоторых известных элементов и оставляя пробелы для других, еще не обнаруженных.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *