Таблица менделеева когда была создана: Таблица Менделеева

Содержание

Почему Америка и Европа не признают триумфальное открытие Дмитрия Менделеева

1 марта 1869 года знаменитый русский ученый Дмитрий Менделеев представил миру первоначальный вариант Периодической системы химических элементов, известную как таблица Менделеева. Классификация химических элементов устанавливала зависимость различных свойств элементов от их заряда атомного ядра.

К окончательной формулировке периодического закона Менделеев пришел только через два года — в июле 1871 года. Особенность фундаментального закона природы состояла в том, что он был показан не традиционным математическим уравнением, а графическим, то есть табличным выражением.

Всего было предложено несколько сотен вариантов изображения системы. Сегодня используют единый формат — элементы сведены в двумерную таблицу, в которой каждая группа (столбец) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определенной мере подобные друг другу.

Попытки создать периодическую систему химических элементов до Дмитрия Ивановича предпринимались неоднократно. Именно поэтому в странах Северной Америки и Европы систему Менделеева не называют именем ученого. Западные государства не признают, что периодическую таблицу создал именно русский химик. Одни уверяют: таблица химических элементов была создана раньше и сделали это другие ученые. Другие — что Менделеев опирался на предыдущие иностранные исследования. Споры не утихают по сей день, поэтому в тех странах таблица является безымянной.

Менделеев признавался, что за изобретением системы скрывались 20-летняя научная деятельность, длительная и кропотливая работа, а также бесконечные размышления о связях между химическими элементами. Ученый называл таблицу «заключительным аккордом, итогом всего предыдущего труда».

wikipedia.org / Общественное достояние

Рукопись статьи, которая содержала таблицу периодического закона «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», была сдана в печать 1 марта 1869 года. Об открытии Менделеева по поручению самого ученого 6 марта сообщил редактор «Русского химического общества» — профессор Николай Меншуткин.

Первый вариант периодической системы содержал в себе элементы, которые химик расставил по 19 горизонтальным рядам и по шести вертикальным столбцам. Разработка системы не прекращалась несколько лет.

Дмитрий Иванович опубликовал второй вариант в 1870 году в «Основах химии». Теперь таблица представляла собой восемь вертикально расположенных групп и периоды, начинавшихся щелочным металлом и заканчивающихся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда. Элементы вошедших в группу рядов образовали подгруппы.

Работа Менделеева, несмотря на мнение иностранцев, значительно отличалась от иностранных разработок. Впервые классификация элементов состояла не из одной основы, а из двух — химического сходства и атомной массы. Кроме того, ученый не только исправил атомные массы нескольких элементов, но и разместил в своей таблице некоторые вещества, которые в те времена не представлялись схожими с другими элементами в системе.

 Менделеев оставил в таблице и пустые клетки — на случай открытия новых элементов.

ФБА «Экономика сегодня» / Ирина Юрова

Периодическая система элементов Менделеева привнесла неоценимый вклад в дальнейшее развитие мировой химии. Таблица стала мощным инструментом для дальнейших исследований. В течение следующих 15 лет, как и предсказывал ученый, мировая наука совершила триумфальный прорыв и, наконец, открыла еще три ожидаемых элемента: Ga (галлий), Sc (скандий) и Ge (германий).

Таблица Менделеева – не единственная. Показываем все странные варианты | Futurist

19 апреля 2019, 13:40

Еще до Менделеева было несколько ученых, которые попробовали свои силы в организации 63 элементов, известных в то время. С тех пор было обнаружено в общей сложности 118 элементов, и предпринято много попыток перестроить их с помощью диаграмм, имеющих форму чего угодно, от странных улиток до объемных цветов.

Классическая периодическая таблица, которая есть на развороте каждого учебника химии, основана на том, что свойства веществ меняется в зависимости от их атомной массы. Но это не единственный признак, по которому вещества пытались упорядочивать. Вот некоторые самые интересные из вариантов.

Башня

Эта таблица, разработанная в 2006 году Валерием Циммерманом, сильнее всех отличается от привычной нам формы. Вместо того, чтобы основываться на атомных номерах, эта периодическая таблица ADOMAH, систематизирована вокруг четырех квантовых чисел конфигурации электронов.

Спираль

Если последняя таблица была чисто функциональной, то основой этого варианта стал внешний вид и дизайн. Эта красота создана в 1964 году химиком Теодором Бенфеем.

Она начинается в середине спирали водородом, закручивается наружу в порядке атомных номеров, а затем разветвляется на переходные металлы, лантаноиды, актиноиды и неизученные в настоящее время суперактиниды.

3D цветок

Чтобы разобраться в этом, надо приложить немного усилий. Здесь вообще нет водорода или гелия. Первая часть (или лепесток) бирюзового цвета содержит щелочные металлы спереди и щелочноземельные металлы сзади. А другие лепестки содержат прочие элементы, сгруппированные по их качествам.

Почему цветок точно сказать нельзя. Но это художник химик, он так видит.

Радужная лента

Она была создана Джеймсом Франклином Хайдом в 1975 году. Хайд был химиком по кремнийорганическим соединениям, поэтому он поставил кремний в центр (в бежевой секции в середине двух кругов), подчеркнув, как этот элемент связан со многими другими в таблице.


Читайте еще: Новая «таблица Менделеева». Только для технологий


Источник: Sciencealert.com

Понравилась статья?

Поделись с друзьями!

  Поделиться
0
  Поделиться 0   Твитнуть 0

Подпишись на еженедельную рассылку

Сведения о Премии

Он был прав. Сегодня Периодическая таблица Д.И. Менделеева является непременным атрибутом каждого кабинета химии и каждой исследовательской лаборатории. Она постепенно пополняется по мере того, как ученые открывают и синтезируют новые химические элементы, главным образом в рамках международного научного сотрудничества.

Периодическая таблица химических элементов представляет собой нечто большее, чем просто методологическое руководство или каталог всех известных на планете атомов; по сути, это окно во вселенную, помогающее нам расширить понимание окружающего нас мира.

Она является прекрасным примером того, насколько значимым для прогресса и инновационного развития являются фундаментальные науки. Лауреат Нобелевской премии по физике 2006 года Джон Мэтер характеризовал значимость фундаментальных наук следующим образом: «Инженеры и предприниматели используют сегодня знания фундаментальной науки для построения своих бизнес-империй. Врачи пользуются нашими открытиями для разработки новых лекарств. Архитекторы строят дома из современных материалов. Технические решения, используемые в самолетостроении, граничат с фантастикой. Даже развитие автомобилестроения полностью зависит от открытий в области фундаментальных наук».

Финансирование сферы фундаментальных наук поможет нам разработать технологии, необходимые для решения стоящих перед человечеством глобальных проблем, таких как изменение климата, утрата биоразнообразия, диспропорции в технологическом развитии, дефицит водных и энергетических ресурсов.

При этом следует отметить, что важность фундаментальных наук признана в недостаточной степени и что эта сфера деятельности не получает адекватной финансовой поддержки.

Международная премия ЮНЕСКО-России им. Д.И. Менделеева за достижения в области фундаментальных наук была учреждена для привлечения внимания широкой общественности к значимой роли фундаментальных наук в построении мирных и процветающих обществ, а также в целях содействия научному прогрессу, популяризации науки и развитию международного сотрудничества.

«В Дубне можно воспроизвести сотворение мира» – Огонек № 47 (5592) от 02.12.2019

Зачем нужны новые элементы, о которых мало кто знает, кроме физиков-ядерщиков, вписывающих их в периодическую таблицу Менделеева? Академик Юрий Оганесян, посвятивший жизнь охоте за флеровиями и оганесонами, объяснил «Огоньку», что это — наш шанс разгадать устройство мира. А заодно объяснил, как это знание его изменит.

Беседовала Елена Кудрявцева

«Огонек» в рамках совместного медиапроекта со Сколковским институтом науки и технологий продолжает публикацию цикла интервью с ведущими отечественными физиками. В № 37 за 2018 год была опубликована беседа с Владимиром Захаровым; в № 39 за 2018 год — с Ильдаром Габитовым; в № 45 за 2018 год — с Валерием Рубаковым; в № 2 за 2019 год — с Альбертом Насибулиным, в № 11 за 2019 год — с Алексеем Старобинским, в № 20 — со Львом Зелёным, в № 23 — с Михаилом Фейгельманом, в № 30 — с Александром Белавиным, в № 38 — с Валерием Рязановым.

Российские физики готовы приступить к синтезу 119-го и 120-го элементов периодической таблицы Менделеева. На вопрос «зачем?» отвечают так: это позволит расширить наши знания о материи и, возможно, поправит сам периодический закон Менделеева в области очень тяжелых, еще не открытых элементов.

Что нужно для решения этой задачи? В подмосковной Дубне в Объединенном институте ядерных исследований уже построили новую лабораторию, которую назвали «Фабрика сверхтяжелых элементов». Хотя на самом деле на фабрику все это похоже не очень. Тысячи причудливо изогнутых труб самого разного диаметра, соединяющих части установки, создают технологичный геометрический рисунок, напоминая кадры из научно-фантастических фильмов. В трех залах с высокой степенью радиационной защиты расположено новейшее экспериментальное оборудование — различные установки с магнитами, камерами, детекторами… Центр «Фабрики» — новый ускоритель ДЦ-280. Эксперименты, которые тут планируют проводить, тоже кажутся вполне научно-фантастическими: ученые собираются получать ядра элементов, которых нет и не было в природе. На их установке каждую секунду происходят десятки триллионов ядерных реакций. Чтобы получить новое вещество, ученые обстреливают ядро-«мишень» ядрами-«снарядами». «Снаряды» разгоняются до гигантской скорости в 25 тыс. км/с, а затем врезаются во вращающееся колесо с секторами из титановой фольги, на которую нанесены миллиграммы вещества-мишени. В сепараторе легкие атомы, как в мелком сите, отделяются от тяжелых, тем более от сверхтяжелых элементов, которые так интересуют физиков. Сложность в том, что образование нового элемента — редкий процесс, поэтому результата иногда приходится ждать годами. Больше всего на эффективность работы влияет интенсивность пучка — в новом ускорителе она в десять раз больше, чем была в ускорителях предыдущих. Для того чтобы проверить работу новой машины, в Дубне уже готовы воспроизвести эксперимент с получением открытых ранее 114-го и 115-го элементов (флеровия и московия), а потом пойдут дальше. Будущие эксперименты в Дубне станут важным тестом современной теории ядер и атомов.

— Юрий Цолакович, ученым известно 118 элементов — от водорода до оганесона. За последние 15 лет в Дубне синтезировали пять новых элементов, теперь Россия — лидер этого научного направлении. Объясните, почему для поиска последующих элементов пришлось прервать работу и строить новую мега-установку?

— Потому что на старой ничего нового мы бы уже не сделали. По своим параметрам, прежде всего по наработке сверхтяжелых атомов «Фабрика» превосходит все, что есть в этой области в мире. Это открывает новые возможности как в синтезе новых элементов, так и в детальном изучении их свойств. Например, раньше мы получали в среднем всего один атом 118-го элемента в месяц. «Фабрика» же позволит получать уже десятки атомов. Также мы планируем изучить другие недавно открытые элементы — коперниций (112), флеровий (114) и московий (115), о свойствах которых пока известно немного.

Считается, что элементы 113–118 могут прояснить процесс образования элементов в природе, а синтез 119-го и 120-го элементов позволит нам открыть восьмой ряд таблицы Менделеева и продвинуться к еще более тяжелым.

Пока мы о них ничего не знаем. Возможно, эти элементы откроют нам неизвестную и яркую область химии. Но, чтобы туда добраться, нужно придумать новые подходы их получения и изучения их свойств.

— В чем принципиальная сложность в получении следующих элементов?

— Ситуация, действительно, такова: чем тяжелее элемент, тем сложнее его получить. Чтобы создать ядро нового элемента, взаимодействующие ядра «снаряда» и «мишени» должны слиться друг с другом, стать целым. Для этого им надо подойти друг к другу достаточно близко, чтобы включились в игру короткодействующие ядерные силы, иными словами — произошло сильное взаимодействие. Для этого ядро «снаряда» нужно сначала разогнать до огромной скорости, в 0,1 скорости света, чтобы преодолеть отталкивание двух положительно заряженных ядер — «мишени» и «снаряда». Сегодня основная проблема в том, что мы используем в качестве мишеней искусственные элементы тяжелее урана, которые получают на ядерных реакторах с высоким потоком нейтронов. В мире существуют два подобных реактора. Один в Ок-Ридже, США (именно здесь был впервые произведен плутоний для американской атомной бомбы.— «О»), второй у нас — в Димитровграде Ульяновской области. Но самый тяжелый элемент, который можно наработать на этих реакторах в необходимом количестве,— калифорний (элемент 98). (Калифорний-252 — самый дорогой промышленный металл в мире, один его грамм стоит четыре миллиона долларов.— «О».)

— Теперь вам надо менять «снаряд»?

— Да, именно так. 118-й элемент мы получили при слиянии ядер кальция и калифорния. Теперь вместо чрезвычайно эффективного кальция нужно брать более тяжелый элемент. Следующим в таблице Менделеева стоит титан, но с ним, как мы убедились, эффективность получения сверхтяжелых элементов сразу падает.

— Но сейчас на «Фабрике» вы будете использовать как раз титан?

— Да, получить 120-й элемент мы надеемся, сталкивая титан с калифорнием. Мишень из изотопов калифорния уже готовят наши коллеги из Национальной лаборатории в Ок-Ридже (США). Затем будем использовать реакцию слияния титана с берклием для получения 119-го элемента. С берклием работать сложнее, он быстро распадается: его количество убывает вдвое через 320 дней!

Остров сокровищ

Вы помянули «остров стабильности», подобраться к которому физики мечтали десятки лет. Что он собой представляет?

— Сначала это была теория, которая, без преувеличения, создавалась в конце 1960-х всеми теоретиками мира. До этого долгое время считалось, что, если в периодической таблице переходить от урана, элемента с порядковым номером 92, к элементам с более высокими номерами, продолжительность их жизни будет стремительно уменьшаться. И уже на 100-м элементе они прекратят свое существование. Считалось, что такое движение ведет к пределу существования материального мира.

Однако из новой теории следовало, что далеко за пределами известных в то время тяжелых радиоактивных элементов, там, где по старой теории ядра существовать не могут, будет большая область так называемых сверхтяжелых элементов, значительно более стабильных, чем их легкие предшественники.

— То есть теоретически они могли бы существовать в природе?

— Да, именно так. После этих прогнозов во всем мире начался настоящий бум: сверхтяжелые трансурановые элементы искали в космических лучах, в метеоритах, в лунных и земных образцах. Их пытались синтезировать в мощных атомных реакторах. Затем в мощных ядерных взрывах (пять попыток предприняли в США). К сожалению, эти усилия не привели к результатам.

— А когда начали синтезировать на ускорителях?

— Параллельно в других крупных ядерно-физических лабораториях мира ставились эксперименты по искусственному синтезу гипотетических сверхтяжелых элементов. Мы тоже были заняты этой проблемой. Но целых 15 лет напряженной работы также не дали результатов. Анализируя причины неудач, мы решили кардинально изменить подход к синтезу сверхтяжелых. Мы поняли: в силу того, что заветная область («остров стабильности сверхтяжелых элементов») относится к ядрам с большим избытком нейтронов, мы с помощью наших средств просто не дотягиваемся до этого «острова сокровищ».

Нам надо изменить материал «снаряда» и «мишени». Показателем того, что мы действительно высадились на «остров», станет резкий подъем времени жизни этого тяжеловеса. Но для этого необходимо иметь максимально доступный избыток нейтронов в ядрах «снаряда» и «мишени». Поэтому мы решили в качестве ядра-«снаряда» взять редкий изотоп —кальций-48. Если наиболее распространенный изотоп кальций-40 содержит 20 нейтронов, то в кальции-48 их на 8 больше. Этот изотоп чрезвычайно редкий и дорогой.

— Недавно вице-президент Лондонского королевского общества опубликовал видео с прозрачным пузырьком с белым порошком и сказал, что это одно из самых дорогих веществ на Земле: шесть граммов кальция-48 стоимостью полтора миллиона долларов. 

— У нас кальций-48 производят в городе Лесном под Екатеринбургом. В первой попытке получения пучка ионов кальция-48 и первого эксперимента с ним по получению 102-го элемента мы увидели в полном масштабе преимущество этого «снаряда». Но огромный расход, около 40 миллиграммов в час, в нашей установке исключал его использование для синтеза сверхтяжелых, мы просто не «вытянули» бы таких затрат. Однако к началу 1990-х у нас появилась идея, как можно поставить эксперимент по синтезу 114-го элемента. Правда, положение науки к тому времени было ужасающим. Помню, как тогда пришел в гости к жене Г.Н. Флерова — она тоже физик (самого его к тому времени уже не было), и на ее вопрос, что же мы теперь будем делать, сказал: «Мы будем синтезировать сверхтяжелые элементы. Я приложу все силы к синтезу 114-го элемента, а если это получится, назову его именем Георгия Николаевича». Она посмотрела на меня внимательно и сказала: «Вы сошли с ума, какие новые элементы в это время!» Тем не менее мы решили начать наш нелегкий путь. Но для этого нам нужно было в буквальном смысле начать с нуля и полностью переоборудовать нашу лабораторию.

— Нетривиальное решение для начала 1990-х. Где вы взяли дорогостоящие компоненты — «снаряд» и «мишень»?

— Вместе с моим заместителем и коллегой Михаилом Иткисом мы отправились на прием к замминистра Минатома Валентину Иванову. Объяснили, что есть у нас идея, как синтезировать сверхтяжелые элементы, а материалов и средств у нас нет. Но мы, видите ли, очень воодушевлены. Речь шла как раз о кальции-48 и мишенных материалах. Иванов не стал нас расспрашивать, а позвонил в Димитровград и сказал: «Все трансурановые материалы, которые у нас есть, никуда не отдавать, будем получать сверхтяжелые элементы».

Набравшись смелости после бесед в Минатоме, я поехал в Америку к нашим конкурентам в Берклиевскую и Ливерморскую лаборатории, а позднее в Ок-Ридж, где расположены национальные лаборатории Минэнергетики США. Я предложил им сотрудничество, сказав, что объясню суть нашей идеи и, если они покажут, что это можно лучше сделать у них, мы приедем к ним, а если лучше это будет у нас, то вы должны будете прибыть к нам. Они сказали: не надо ничего объяснять, мы едем к вам.

— А что от них нужно было?

— От них нужно было мишенное вещество для экспериментов. Конкретно — плутоний. Но не плутоний-239, который применяется на АЭС для производства электроэнергии, а другой, который имеет еще более тяжелую массу,— плутоний-244, с пятью лишними нейтронами.

— В России такого не производили?

— Нет. Потом оказалось, что можно было сделать эксперимент и на плутонии-242, который у нас был, но тогда мы не были уверены, что получится даже на 244-м, поэтому решили подстраховаться.

— А как вы организовали перевозку плутония из США?

— Это целая история, можно снимать отдельный фильм, но подробностей лучше не рассказывать, мы и так натерпелись по этому поводу.

— Не повезешь же плутоний на пассажирском самолете!

— Оказывается, иногда можно повезти и пассажирским… Но интереснее история с ионным источником для получения пучка кальция-48. Мы купили ионный источник у французов, которые делали его для своих нужд. По моим оценкам, эта установка должна была очень хорошо подойти для получения ионов кальция-48. Но, когда мы получили французский источник, оказалось, что он вырабатывает ионы из твердого кальция в 10 раз меньше, чем из газов. А у кальция газообразных соединений нет. Тогда мы его основательно переделали и довели источник до уровня работы с газообразными веществами. Возник небольшой скандал: французский источник работает в России существенно лучше, чем во Франции! Их начальство, естественно, призвало к ответу своих инженеров. Пришлось вступиться и предложить им перенять в своих конструкциях наши переделки.

— Редкий принцип в науке, где силен дух соперничества.

— На самом деле, когда начинаешь секретничать, это значит, что ты уже ничего лучшего не создашь. А нужно постоянно идти дальше и делать новое.

Новый плазменный источник вместо расхода в 40 миллиграммов в час дал 0,5. Расход снизили в 100 раз!

— В итоге флеровий — первый элемент был получен в вашей лаборатории в 2000 году, а 116-й — в 2004-м.

— Да, первые эксперименты начались как раз с началом нового века — в 2000-м. Наши ускорители проработали с пучком ионов кальция-48 круглосуточно, практически без остановки, без праздников, без выходных около 100 тысяч часов. Потому что синтез нового элемента — это очень редкое событие. Мы были счастливы, когда получали один атом в день. В 2012-м уже все сверхтяжелые элементы, известные на сегодня, были синтезированы. В какой-то момент это стало уже делом техники.

119-й и 120-й элементы станут тоже «обитателями» этого «острова стабильности»? Мы сможем поднять флаг и там?

— Безусловно. Это все одна земля. За десять лет мы сумели «прощупать» этот «остров», увидеть, что он действительно есть. В теории он включает много элементов.

— Почему считается, что таблица Менделеева может расширяться до 172-го элемента, чем обусловлена эта граница?

— Мы могли бы поговорить об этом, если бы были уверены, что может существовать ядро с таким огромным положительным зарядом. Когда были сделаны первые шаги на пути к сверхтяжелым элементам, обсуждалось возможное существование атомного ядра с 114 протонами. Существование «острова» определяется свойствами ядерной материи, а не электронным строением атома. Но будет ли второй «остров», который даст возможность продвинуться существенно дальше в синтезе элементов? Мне кажется, что предел существования ядер наступит значительно раньше 172.

Сотворение мира. Сделано в России

— Мы прошлись по бетонному коробу, где разместится новый российский коллайдер NICA, который, как говорят ученые, будет воспроизводить начало мира… Можно с этого момента поподробнее?

— Начнем издалека. В первые мгновения после Большого взрыва образовалась горячая плазма, состоящая из кварков и глюонов. Кстати, глюон — по-английски клей, то есть это вещество, которое склеивает кварки. Если говорить грубо, то спустя около микросекунды после Большого взрыва Вселенная представляла собой глюонный суп, в котором плавали кварки (физики называют вещество в этом состоянии кварк-глюонной плазмой). А потом, когда температура понизилась, кварки с помощью глюонов объединялись определенным образом в протоны и нейтроны. Затем протоны и нейтроны — в ядра. Дальнейшее охлаждение привело к выстраиванию электронных структур вокруг ядер. Шло образование атомов (элементов). Это и есть сотворение мира.

— Когда это происходило?

— Очень давно. Через одну микросекунду после Большого взрыва. Что хотим сделать сейчас? Вернуться назад, расплавить протоны и нейтроны в кварк-глюонную плазму и увидеть сотворение протонов и нейтронов — строительных кирпичиков мироздания.

— Физически это возможно? Что для этого нужно?

— Чтобы расплавить протоны и нейтроны обратно в суп, нужны громадные энергии. Для этого физики ускоряют два тяжелых ядра, например золота или свинца, до высоких энергий и сталкивают друг с другом. В точке лобового столкновения температура поднимается до рекордных отметок в триллион градусов, и тогда часть протонов и нейтронов на мгновение превращается в кварки и глюоны. А затем моментально возвращается назад.

Хватает этого мгновения, чтобы что-то узнать?

— Да, вполне хватает. Но в чистом виде до сих пор такую кварк-глюонную плазму получить не удавалось, хотя пытались — самыми разными путями. Не хватало энергии соударения. Поэтому двигались ко все более высоким энергиям. В ЦЕРНе, например, есть уже несколько поколений ускорителей, способных разгонять достаточно тяжелые частицы так, чтобы в соударении увидеть этот эффект. Возможно, что очень большие энергии не столь эффективны, так как максимальный нагрев зоны столкновения определяется ядерной тормозной способностью, которая максимальна в определенном интервале энергий. И, быть может, отсутствие эффекта в предыдущих экспериментах связано с «перебором» энергии столкновения ядер. Параметры NICA выбраны с учетом этого обстоятельства.

— Не слишком ли дорого строить машину под один конкретный эксперимент? Сегодня, когда оборудование для ядерной физики очень дорого, велик риск ошибиться и поставить не на тот проект.

— Верный вопрос. Хотя напрашивается встречный: «слишком дорого» по сравнению с чем? Но, с моей точки зрения (я ее не навязываю), неправильно как раз обратное — строить машины на все случаи жизни. Потому что, когда целей много, велик риск не достичь ни одной. К тому же строительство — как раз из-за громоздкости конструкции и дороговизны — будет растянуто во времени, и установка может устареть раньше, чем будет достроена. Напротив, в случае конкретной задачи все сфокусировано в цель.

А что будет с такой однозадачной техникой потом?

— Я не очень понимаю, что такое однозадачная техника. Это же научное исследование. Надо добиться того, чтобы увидеть задуманное (в процессе работы оснащать эксперимент все более новой техникой). А если не получится, надо понять — почему не получается то, что предсказывает теория. В начале интервью мы говорили о сверхтяжелых элементах. Этой проблемой занимались 50 лет крупнейшие ядерно-физические лаборатории мира, прежде чем они были синтезированы и их свойства подтвердили теоретические ожидания.

Фабрика сверхтяжелых элементов и NICA — это чисто фундаментальная наука. Как вы объясняете чиновникам, зачем на нее нужно тратить такие колоссальные средства?

— Не надо ничего никому объяснять. Я выступал недавно в Петербургском университете, в большой аудитории людей разных специальностей. Соответственно, были разные вопросы. Один из присутствующих, человек немолодой, трагическим голосом спрашивает: хорошо, вот вы открыли сверхтяжелые элементы, заполнили седьмой период таблицы Менделеева и что от этого изменилось? Я говорю: ровным счетом ничего, вы можете спокойно спать и заниматься своими делами.

— Часто говорят, что на основе сверхтяжелых элементов будет создана новая ядерная энергетика, ведь несколько миллиграммов любого из открытых веществ эквивалентны 20 кг урана. Вам не кажется, что это бы убедило?

— Понять на самом деле значение таких работ не просто, нужна некая подготовка. Надо знать специфику научной работы, вечного поиска, многих проб и многих ошибок, прежде чем появится внутренняя уверенность, что ты, наконец, на верном пути. Но и это не результат. Чтобы его получить, еще придется пуд соли съесть! Надо сделать прибор, которого в мире нет, получить сверхчистое вещество, которое неизвестно, как получить, нет ни рецептов, ни аналогов, создать детектор, не чувствующий фона, который в тысячи раз выше ожидаемого, и пр. , и пр… Приходится все отложить в сторону и заниматься тем, чем никто не занимался.

Ты идешь туда, куда дороги нет, потому что раньше туда не ходили. Поэтому приходится решать кучу чисто научно-технических задач, и эти решения часто становятся ноу-хау. А им цены нет! Со стороны это выглядит как корабль под флагом науки, плывущий в свой «фундаментальный» порт приписки.

Он тянет за собой невод, в который попадает разная рыба, причем некоторые рыбки не то чтобы золотые, а просто бесценные. Так, говорят, в свое время возник интернет: физики не знали, как справиться с массивами информации, вот и придумали локальные сети.

Другой важный фактор — привлекательность научной профессии для способных молодых людей. Тогда они тянутся к знаниям, идут на передовые позиции в науке и, по сути, продвигают научно-технический прогресс. Помните, совсем недавно много говорили об открытии бозона Хиггса в ЦЕРНе? Это было сделано на ускорительном комплексе — Большом адронном коллайдере (БАК), носителе всех современных ускорительных технологий. Говорят, стоимость установки более 9 млрд евро.

Не думаете ли Вы, что в один прекрасный день главы правительств стран — участниц ЦЕРНа (а бюджет ЦЕРНа — это вклад стран-участниц и ассоциированных членов, в основном из Европы и США) собрались в Женеве и подумали: а не скинуться ли нам дополнительно на сумму 9–10 миллиардов, чтобы подтвердить существование бозона Хиггса? И скинулись. И — подтвердили!

Я полагаю, что они действительно собирались и, конечно, одобрили идею создание БАК-а. То есть и флаг был подходящий — бозон Хиггса, — и БАК, думаю, себя окупил. Но основная идея была в том, что этим займутся специалисты высокого класса, а молодое поколение, на них глядя, пойдет туда же. Способные, одаренные люди везде нужны: в политике, искусстве, бизнесе, математике, спорте, литературе, авиастроении. Но талантливая молодежь на фронте научно-технического прогресса — это прорыв общества, это будущее страны и ее людей. Мне как-то сказали, знаешь, ради чего стоит пойти в столовую ЦЕРНа? Там собираются в обеденный перерыв одновременно около 1000 таких молодых людей, которые оживленно беседуют, смеются, жестикулируют! И это по-настоящему впечатляет…

— Сегодня вас сложно застать в России. Почему же вы не уехали работать за границу в 1990-е, когда все рушилось?

— Предложения поступали не раз, но у меня как-то это не получается. Я работал во Франции, но уехал оттуда раньше времени, за что, уже здесь, получил выговор. 20 лет спустя мои бывшие французские коллеги как-то пригласили меня и говорят: ты помнишь, что сказал, когда уезжал? Ты сказал, что мне там интереснее. Я понял, что этого они мне до сих пор простить не могут. Но мне действительно в России было намного интереснее. Вообще, когда мы говорим, что многие уехали, нужно понимать: большая часть это сделала вынужденно. Они не имели возможности выбора, уезжали далеко не на первые позиции. У меня в семье тоже есть пример — муж моей дочери, молодой физик, прекрасный экспериментатор, работал в ФИАНе, строили на Тянь-Шане телескоп для исследования космических лучей. Настолько интересный, что американцы хотели прислать ему своих стажеров, так как хотели построить такой же в Перу. Он работал увлеченно и отдал этому проекту пять лет, жил половину времени в Москве, а другую половину на горе. А потом вдруг оказалось, что советской власти нет, а Казахстану этот телескоп не нужен. Это было тяжелое время, и тогда один из его друзей позвал его в аспирантуру в США. Представьте, что значит для человека, который уже отучился в аспирантуре и построил телескоп, снова очутиться за партой с новичками? В общем, когда я устраиваю конференции и здесь, и на Западе, я обязательно приглашаю всех этих уехавших, чтобы они обязательно выступали, чтобы они общались, слышали. Это очень важно для нас и для них.

— Насколько я знаю, вы хотели быть архитектором? Что вы собирались построить?

— Ничего осмысленного, в этом направлении я не думал. У меня отец был инженером по коммуникациям, дома собирались архитекторы, инженеры и другие специалисты по жилищному строительству. В рабочей группе отца был молодой человек Юрий Яралов, который потом стал известным архитектором в Москве. Он сказал, что у меня есть определенные способности, помог сделать первые шаги в архитектуре. Я сдавал экзамены в МАРХИ, но до этого, как медалист, прошел собеседование в московский МИФИ за компанию с друзьями. В итоге, когда хотел отнести документы в МАРХИ, в МИФИ мне их не отдали. Сказали, что я уже зачислен.

Кто с вами учился?

— Я поступил в 1950 году и попал в очень интересное общество. Оно состояло из двух категорий: мы, 17-летние юнцы, и люди, которые пришли с фронта. Они были лет на десять старше: после войны, многие быстро поняли, что надо получать образование. Мы вместе учились, жили в общежитии, но относились к старшим всегда с большим уважением, они тоже нам никогда не делали замечаний.

Тогда, наверное, все мечтали заниматься ядерной физикой, ведь как раз в 1949-м СССР испытал первую ядерную бомбу — через четыре года после американцев, сбросивших бомбы на Хиросиму и Нагасаки.

— Тема была очень популярной и полузакрытой, все знали, что правительство вкладывает туда огромные средства. Нас учили по двум программам, соответственно читали курсы с физфака МГУ и из Бауманки, явно с инженерным уклоном. В итоге каждый семестр сдавали десять экзаменов! При этом какой-то единой установившейся программы не было. Но все понимали: нас готовят как специалистов по атомной энергии. Тогда все, не только ученые, но и люди в правительстве, ощущали, что мы стоим на пороге какой-то новой эры. Грубо говоря, человек из урана смог получить энергию, заложенную туда при сотворении мира. Так что я знал, что буду заниматься ядерной физикой, но до последнего момента не знал где именно, куда меня распределят.

А куда вы хотели?

— Я в ту пору женился. Моя жена была скрипачкой, ее приняли в аспирантуру в Московскую консерваторию по классу скрипки. Это создавало некоторые неудобства, потому что все наши крупные атомные объекты располагались далеко от столицы. Так что я хотел остаться в Москве, поэтому пришел в Институт атомной энергии, которым руководил Игорь Курчатов. Со мной проводили собеседование сначала Андрей Будкер, а потом Георгий Николаевич Флеров. Тогда я и познакомился с людьми, у которых потом работал. Андрей Михайлович (Будкер.— «О») устроил мне экзамен на час. Остался доволен и собирался меня взять, но потом выяснилось, что у него нет мест. Он устроил скандал в отделе кадров, кадровикам очень не понравилось. Мне сказали, что сейчас со мной побеседовать придет еще один человек. Флерова интересовало, чем я увлекаюсь, каким спортом занимаюсь. И все. Так я оказался у него в лаборатории. А дальше моя биография простая: был распределен в Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, когда он образовался. С тех пор живу и работаю здесь. Вот уже 60 лет.

Академик Флеров работал над созданием атомной бомбы, а институт был создан, насколько я понимаю, как некая международная коллаборация для изучения мирного атома. Как это сочеталось?

— Пока атомная энергия была связана с бомбой, это, естественно, имело свои ограничения по части секретности. Так было в СССР, так было и в Штатах. Но, когда впервые (а это был 1959 год) в Обнинске была построена первая АЭС, все стало восприниматься иначе. Стало ясно: атомная энергия — это не просто взрыв, это управляемая энергия. Мне кажется, что укрощение атомной энергии обеспечило настоящий взлет ядерной физики. Как мирной, так и военной, которая после атомной занялась водородной бомбой.

Спецпроект «Огонька» и Сколтеха о самых передовых достижениях физики

Смотреть

Как вы относитесь к мнению, что советские физики «подсмотрели» проект атомной бомбы у американцев.

— Это совершенно не так, и я не понимаю, почему это мнение предается такой широкой огласке. В 1989 году в США была большая международная конференция, посвященная 50-летию открытия деления урана. Было очень интересно, потому что там впервые встретились физики из разных стран, работавшие по закрытым тематикам, которые до этого знали друг друга только по публикациям. Георгий Николаевич (Флеров.— «О») сделал там прекрасный доклад, который показал, какой потрясающий расцвет физики был в нашей стране до войны. Было впечатляюще! Чего только стоит одна потрясающая школа Физтеха Абрама Федоровича (Иоффе.— «О») в Ленинграде и ФИАНа в Москве!

Почему же тогда все-таки американцы построили бомбу первыми?

— Потому что здесь важно не только знание и понимание конкретных принципов, но и исполнение. Добыча, разделение и обогащение урана требуют гигантской инфраструктуры, нужно было построить десятки заводов. А на территории нашей страны бушевала Вторая мировая война! Но думать о том, что после войны что-то можно подсмотреть и сделать за четыре года всю эту огромную работу, наивно. Теперь уже известно, что каждый коллектив ученых шел своим путем, если какие-то сведения и просачивались, то они не могли быть определяющими в решении огромной задачи.

— Вы успеваете что-то кроме работы? Почитать, посмотреть, куда-то съездить?

— Девять лет назад умерла жена, дети разъехались, поэтому я сам хозяин своего времени. Мне приходится очень много ездить по работе, но, когда приезжаю в гости к дочке в Америку, люблю бывать в театрах на Бродвее. Мне очень нравится эта форма театрального искусства, совершенно современная, в которой заняты артисты высокого класса с потрясающими голосами! Еще очень нравится японский театр Кабуки. Это фантастика какая-то! У них потрясающе поставлены сценическое движение, речь, мимика, невероятные костюмы и голоса. Сделано очень профессионально и талантливо, а это — то, что я ценю во всем.

Введение в Периодическую таблицу элементов

Элементы

Материя, состоящая только из атомов одного типа, называется элементом . О некоторых элементах, таких как золото, серебро, железо, ртуть и олово, люди знали на протяжении сотен лет. Ученые открыли многие другие в течение 18 и 19 веков. Некоторые элементы были обнаружены еще при вашей жизни!

Именование элементов

Название или символ многих элементов основаны на латыни или греческом языке.Например:

Элемент Атомный символ Происхождение слова
Золото Золото Латинское слово  aurum  означает «сияющий рассвет»
Меркурий рт.ст. Греческое слово  Hydrargyrum  означает «серебряная вода»
Хлор Кл Греческое слово хлорос  означает «зеленый»
Неон Не Греческое слово  neos  означающее «новый» или «другой»

А также для известных ученых, таких как:

Другие элементы были названы в честь мест, например:

Элемент Атомный символ Происхождение слова
Европий ЕС Европа
Франций Пт Франция
Германий Гэ Германия
Берклиум Бк Беркли, Калифорния, США
Дубниум Дб Дубна, Россия

Знаете ли вы?

Аргентина получила свое название от элемента. Его название происходит от латинского названия серебра, argentum . Это потому, что его аборигены преподнесли серебряные подарки первым европейским завоевателям.

Периодическая таблица элементов

Периодическая таблица элементов — это визуальный и логичный способ организации всех элементов. Дмитрию Менделееву, , русскому ученому, обычно приписывают создание первой периодической таблицы в 1869 году. В Германии Лотар Мейер также придумал почти идентичную таблицу позже в том же году.Некоторые люди приписывают первую категоризацию Александру-Эмилю Бегуйе де Шанкуртуа.

Периодическая таблица элементов (Источник: Let’s Talk Science с использованием изображения Dmarcus100 [CC-BY-SA] через Wikimedia Commons).

Каждый элемент в периодической таблице указан в поле с его атомным символом и атомным номером. Иногда также указывается полное название элемента и атомная масса. На изображении ниже показана типичная запись для элемента кальция.

Крупный план того, как элемент представлен в периодической таблице (© 2021 Let’s Talk Science).

 Число над символом атома представляет собой атомный номер. Атомный номер равен числу протонов в ядре атома и определяет, к какому элементу относится атом. Например, любой атом, который содержит ровно 20 протонов в своем ядре, является атомом кальция. Количество протонов влияет на химическое поведение элемента.

атомная масса элемента относится к средней массе элемента в унифицированных атомных единицах массы (краткая форма u ).Обычно это указывается в нижней части записи элемента в периодической таблице. Атомная масса – это десятичное число, поскольку оно представляет собой среднее значение масс различных 90 005 изотопов  элемента. Изотопы элемента имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов. Например, водород имеет три встречающихся в природе изотопа. Самый распространенный изотоп, протий , не имеет нейтронов! У дейтерия один нейтрон, а у трития два нейтрона.

Три встречающихся в природе изотопа атома водорода (© 2021 Let’s Talk Science).

Ученые также создали другие крайне нестабильные изотопы водорода. Те, у которых до 7 нейтронов, не встречаются в природе.

Получить среднее число нейтронов для элемента несложно. Вам нужно вычесть количество протонов (атомный номер) из атомной массы. Например, кальций имеет атомный номер 20 и атомную массу 40,078 ед. Вычитая 20 из 40 (округленно), определяем, что среднее число нейтронов равно 20.

Расположение элементов

Менделеев организовал таблицу так, чтобы элементы располагались от малой до большой атомной массы.Затем он организовал строки и столбцы, чтобы выделить элементы со схожими химическими свойствами. Строки известны как периодов . Все элементы одного периода имеют одинаковое количество электронных слоев, также называемых оболочками. Столбцы называются группами (или семействами).

Менделеев тоже оставил пробелы в своей таблице. Он считал, что некоторые элементы еще не открыты. Эти пробелы были для неоткрытых элементов. Менделеев предсказал, что недостающие элементы будут иметь те же свойства, что и другие элементы в том же столбце.

Открытия привели к появлению множества новых элементов в 1900-х годах. Таблица Менделеева была перестроена, чтобы дать нам формат, который мы используем сегодня. Но принципы групп и периодов все еще существуют в нашей современной версии.

Группы в периодической таблице пронумерованы от 1 до 18. Элементы в группе обычно имеют схожие свойства. Например, элементы группы 18 — это все газы, которые с трудом реагируют с другими элементами. Иногда группам можно давать имена. Например, элементы в группе 18 называются « Благородные газы» .

Знаете ли вы?

Благородные газы получили свое название, потому что способность сохранять спокойствие и не реагировать считается благородной для человека!

Группа благородных газов из периодической таблицы элементов (Источник: Let’s Talk Science с использованием изображения Dmarcus100 [CC-BY-SA] через Wikimedia Commons).

За исключением водорода, элементами в левой части периодической таблицы являются металлы. Металлы твердые при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии. Они также податливы и могут быть пластичными.Пластичный – это другое слово для эластичного. Металлы также имеют блестящий вид. Они являются хорошими проводниками тепла и электричества.

Элементы в правой части периодической таблицы — неметаллы. Неметаллы  могут быть твердыми, жидкими или газообразными при комнатной температуре. Они являются плохими проводниками тепла и электричества.

Элементы, обладающие некоторыми металлическими, а также неметаллическими свойствами, известны как металлоиды (например, кремний, мышьяк и т. д.).

Мы иногда называем элементы в группах с 3 по 12 d-блоком .Эти элементы также известны как переходных элементов .

Элементы d-блока из периодической таблицы элементов (Источник: Let’s Talk Science с использованием изображения Dmarcus100 [CC-BY-SA] через Wikimedia Commons).

В нижней части таблицы Менделеева расположены две строки. Это серии лантанидов и актинидов. Ряд лантанидов включает пятнадцать металлических элементов с атомными номерами от 57 до 71. Элементы лантанидов, наряду с двумя элементами группы 3, скандием и иттрием, часто называют редкоземельными элементами.Вы можете найти лантаноиды естественным образом на Земле. Серия Actinide сильно отличается. Все актинидные элементы радиоактивны, а некоторые не встречаются в природе. Некоторые элементы с более высокими атомными номерами могут быть созданы только в лабораториях.

Ряд элементов лантанидов и актиноидов из периодической таблицы элементов (Источник: Let’s Talk Science с использованием изображения Dmarcus100 [CC-BY-SA] через Wikimedia Commons).

Тенденции периодической таблицы

Обычно размер или радиус атома увеличивается по мере продвижения вниз по группе.По мере того, как вы спускаетесь вниз, у элементов появляется больше слоев электронов, что приводит к увеличению размеров атомов. Слева направо внутри периода размер атома обычно уменьшается. Это связано с тем, что большее количество протонов притягивает электроны ближе к ядру.

Относительные размеры атомов (Источник: Let’s Talk Science с использованием изображения Британской энциклопедии).

Электроотрицательность  это химическое свойство, которое описывает склонность атома образовывать связи с другими. Электроотрицательность обычно уменьшается вниз по каждой группе и увеличивается слева направо по периоду.Наиболее электроотрицательные элементы находятся в верхней правой части периодической таблицы. Это связано с тем, что неметаллы обладают высокой электроотрицательностью. Они имеют тенденцию притягивать электроны от других атомов. В то время как металлы имеют тенденцию легко терять электроны.

Назначение расходов элементу

Чтобы стать электрически заряженными, стабильные атомы должны терять или приобретать электроны. Существует два типа электрических зарядов. Имеется положительных зарядов (+) и отрицательных зарядов (-). Вещества с одинаковым зарядом будут отталкиваться друг от друга.В то время как вещества с противоположными зарядами притягиваются друг к другу. Это похоже на то, как работают магниты!

Атомы некоторых элементов могут терять или приобретать электроны легче, чем другие. Например, элементы группы 1 (например, Li, Na, K) могут легко потерять один электрон, что дает им заряд +1 . Элементы группы 17 (Cl, Br, I) могут легко получить один электрон, что придает им заряд -1 . Когда атом или молекула имеет заряд, говорят, что это ион .Когда в атоме или молекуле электронов больше, чем протонов, в результате образуется отрицательный ион, называемый анионом . Когда у него меньше электронов, чем протонов, результатом является положительный ион, называемый катионом .

Каждая группа в периодической таблице имеет определенный заряд, обычно связанный с ее ионами. Исключениями являются переходные элементы, а также ряды лантанидов и актинидов. Ниже приведены тарифы для различных групп в таблице.

Группа 1 2 3 Переходные элементы, серии лантанидов и актинидов 15 16 17 18
Плата +1 +2 +3 Разное -3 -2 -1 0

Вы могли заметить, что элементы в группе 18 имеют заряд 0.Это связано с тем, что эти элементы очень стабильны и с трудом приобретают или теряют электроны.

Все на своем месте


ГРАФИКА
Скачать периодическую таблицу

Требуется
Adobe Acrobat Reader

РОДСТВЕННЫЕ САЙТЫ
Музей науки в Лондоне
Периодическая таблица Менделеева
Общество истории алхимии и химии


ЛУЧШЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Все на своем месте
Как фасоль спасла цивилизацию
Изобретение – мать необходимости
Лучшая фортепианная композиция
Лучший эргономичный дизайн
Лучший инструмент
Лучшая сценическая комедия
Лучшая ошибка
Лучший медицинский взгляд
Лучший представитель породы
Лучшая еда
Лучший обман
Лучший сад
Лучшая битва
Лучшая игра
Лучшая мода

ЛУЧШАЯ ИДЕЯ

ЛУЧШАЯ ИСТОРИЯ


СОДЕРЖАНИЕ

Кредиты изображений



ЛУЧШЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Все на своем месте

Роман одного человека с периодической таблицей.
ОЛИВЕР САКС



Джон Дальтон, учитель-квакер и первый, кто присвоил элементам атомный вес, создал эту таблицу в 1808 году.

Фотомонтаж Эми Гип


Раньше, когда я был мальчиком, говорили, что существует 92 элемента, каждый со своими уникальными характеристиками.Эти элементы, которые могут сочетаться друг с другом, образуя миллионы соединений были «строительными блоками вселенной».

Кто-то знал или подозревал, что некоторые из них связаны между собой. Олово и свинец, например, оба были мягкими металлами, легко плавились; медь, серебро и золото — металлы «чеканки» — все можно было выковать в настолько тонкую фольгу, что она пропускала зеленый или синий свет.

Но я не уверен, что мне приходило в голову, что все элементы могут быть связаны друг с другом, пока я в возрасте 12 лет не пошел в Музей науки в Лондоне (вновь открывшийся после окончания Второй мировой войны) и там увидел огромный шкаф с надписью «Периодическая таблица», висящая над лестницей. Видение стола с его реальными образцами элементов было одним из формирующих опыт моего детства и показало мне с силой откровения красоту науки.Таблица Менделеева казалась такой экономной и простой: все, все 92-е, сведенное к двум осям, и тем не менее вдоль каждой оси упорядоченное шествие различных свойств.

Химия начала возникать из своих алхимических корней в 18 веке, отчасти с открытием новых элементов: между 1735 и 1826 годами к 9 известным древним элементам добавилось не менее 40 (медь, серебро, золото, железо, ртуть, свинец, олово, сера и углерод) и немногочисленные открытые в средние века (мышьяк, сурьма и висмут).Открытие этих новых элементов поставило перед каждым химиком определенные вопросы: сколько было элементов? Были ли ограничения на их количество? Все они были как-то связаны? И если да, то как их можно классифицировать?


Оливер Сакс, автор «Пробуждений», работает над мемуарами о детстве, связанном с химией.


Среди некоторых признавались родственные связи. Хлор, бром и йод — все окрашенные, летучие, быстро реагирующие — казались естественным семейством галогенов. Кальций, стронций и барий, щелочноземельные металлы, составляли другое семейство, так как все они были легкими. мягкий, легко воспламеняется и сильно реагирует с водой.

В 1817 году немецкий химик Иоганн Доберейнер заметил, что атомный вес щелочноземельных металлов образует ряд, причем атомный вес стронция находится как раз посередине между атомным весом кальция и бария.Позже он обнаружил и другие подобные трезвучия, такие как а также триады, в которых элементы имели сходные свойства, но почти одинаковый атомный вес.

Триады Доберейнера убедили многих химиков в том, что атомный вес должен представлять собой фундаментальную характеристику всех элементов. Но путаница в основах осталась — в различии между атомами и молекулами и в объединяющей силе, или валентность атомов. Как следствие, многие принятые атомные веса были неправильными. Сам Дальтон — создатель атомной гипотезы — предположил, например, что формула воды — HO, а не h3O, что дало ему атомную формулу. вес для кислорода, который был только половиной правильного числа.

В 1860 г. в Карлсруэ (Германия) было созвано первое международное собрание химиков специально для того, чтобы прояснить эту путаницу.Здесь Станислао Канниццаро ​​предложил надежный способ расчета атомных весов по плотности паров, и его красиво аргументированная презентация одержала победу, приведя к консенсусу: теперь, наконец, с исправленными атомными весами и ясным представлением о валентности, был открыт путь для всеобъемлющей классификации элементов.

Замечательным примером синхронистичности является то, что не менее шести таких классификаций, каждая из которых указывает на открытие периодичности, были разработаны независимо друг от друга. в следующем десятилетии.Из них система Дмитрия Ивановича Менделеева была самой всеобъемлющей, а также и самой смелой, ибо она осмелилась делать подробные предсказания еще неизвестных элементов.



Джон Дальтон, учитель-квакер и первый, кто присвоил элементам атомный вес, создал эту таблицу в 1808 году.

Менделеев (чье имя и дикое бородатое лицо были известны каждому школьнику моего времени) был фигурой богатырских размеров.Он был главным научным консультантом России и тесно занимался промышленностью и сельским хозяйством, от угля и нефти до сыра и пиво. Он был автором самого восхитительного и яркого из когда-либо опубликованных трудов по химии «Принципы химии» и с 1854 года размышлял о том, как можно классифицировать химические элементы.

Со старыми атомными весами, существовавшими до Карлсруэ, можно было получить, как это сделал Доберейнер, ощущение локальных триад или групп.Но было нелегко увидеть, что между самими группами существовало численное соотношение. Только когда Канниццаро ​​показал, что надлежащие атомные веса щелочноземельных металлов, кальция, стронция и бария, были равны 40, 88 и 137. Стало ли ясно, насколько они близки к весам щелочных металлов, калия (39), рубидия (85) и цезия (133) . Это Именно эта близость и близость атомных весов галогенов — хлора, брома и йода — побудили Менделеева в 1868 году составить небольшую двумерную сетку, сопоставляющую три группы:

Кл 35. 5 К 39 Ca 40
бр 80 руб. 85 старший 88
я 127 Cs 133 Ба 137

И именно в этот момент, увидев, что расположение трех групп элементов в порядке атомного веса дает повторяющийся образец — галоген, за которым следует щелочной металл, за которым следует щелочноземельный металл, — Менделеев почувствовал, что это должен быть фрагмент. более крупного паттерна и перескочил к идее периодичности, управляющей всеми элементами, периодическому закону.

Первую маленькую таблицу Менделеева нужно было заполнить, а затем расширить во все стороны, как бы заполняя кроссворд. Двигаясь между сознательным расчетом и догадкой, между интуицией и анализом, Менделеев за несколько недель пришел к табулирование 30 с лишним элементов в порядке возрастания атомного веса, табулирование, предполагающее повторение свойств каждого восьмого элемента.

Говорят, что в ночь на 16 февраля 1869 года Менделееву приснился сон, в котором он увидел почти все 65 известных элементов, выстроенных в великую таблицу. На следующее утро он зафиксировал это на бумаге.

Эта первая таблица претерпела значительные изменения в течение следующих нескольких лет, но к 1871 году она приняла новую знакомую форму крупного прямоугольника с пересекающимися группами и точками.

Именно эту таблицу я видел в Музее науки и которую можно было найти в каждом учебнике, лектории и музее на протяжении столетия. Таблицу можно было читать вдоль и поперек, переходя от одной группы к другой (каждая вертикальная группа представляла собой семейство элементов с аналогичная реакционная способность и валентность) — именно это сделали бы Доберейнер и химики до 1860 года. Но его также можно было читать по горизонтали, прочувствовав каждый период, когда он перемещался по восьми группам.можно было увидеть способ, которым свойства элементов менялись с каждым приращением атомного веса, пока внезапно период не подходил к концу и не попадал в следующий период, где все элементы вторили свойствам тех над. Именно это, прежде всего, давало почувствовать таинственную периодичность таблицы, реальность великого закона, который она хранила.

у меня уже была своя маленькая лаборатория, где я провел много часов и, должно быть, видел в книгах уменьшенные версии таблицы Менделеева. Но он видел огромное стол в музее, восхищенный, по-настоящему усвоивший его в первый раз, что переместило меня от случайного или энциклопедического подхода – собирая все химические вещества, которые я мог, проводя все эксперименты, которые я мог, – к более систематическому один, исследуя тенденции элементов для себя.


Одним из простых (и немного опасных) экспериментов было помещение кусков щелочных металлов в воду.Калий загорится; рубидий был еще более реактивным, а цезий взорвался при попадании в воду, разбив стеклянный сосуд. После этого никогда не забывали о свойствах щелочных металлов.

Один простой, очень драматичный (и немного опасный) эксперимент заключался в том, чтобы поместить небольшие кусочки щелочных металлов в воду и увидеть, как увеличивается их реакционная способность по мере увеличения их атомного веса. Приходилось делать это осторожно, клещами и снаряжать себя и своих гостей в очках: литий степенно передвигался по поверхности воды, реагируя с ней, выделяя водород, пока весь не исчезал; комок натрия с сердитым жужжанием двигался по поверхности, но не загорится, если использовать небольшой комок; калий, напротив, загорался бы, как только попадал в воду, горя бледно-лиловым пламенем и стреляя во все стороны шариками; рубидий был еще более реакционноспособным, яростно брызнула красновато-фиолетовым пламенем, а цезий, как я обнаружил, взорвался при ударе о воду, разбив стеклянный сосуд.После этого никогда не забывали о свойствах щелочных металлов.

Периодическая таблица на самом деле не сообщала свойства элементов, но, подобно генеалогическому древу, присваивала им места. Для меня самое интересное было работать в обратном направлении, чтобы увидеть, как свойства элемента соответствуют его месту. вольфрам, например, был фаворитом — никакой другой металл не имел такой высокой температуры плавления. Сначала я подумал, что это делает его уникальным, но теперь я мог сравнить его с его соседями по периодической таблице и увидеть, что самые высокие температуры плавления металлов все они находились в группе VI и периоде 6.Вольфрам в VI:6 лежал на пересечении двух горных хребтов, Эверест среди других вершин, но не аномалия.

Я мог представить физические и химические свойства всех элементов в зависимости от их атомного веса и получить самые заманчивые графики. Если, например, нанести атомный объем в зависимости от атомного веса, то получится многовершинная кривая с вершинами для легких металлов I группы, долины для плотных металлов VIII группы.Каждое свойство, казалось, периодически менялось и каким-то образом было связано с атомным весом. Но почему любой из элементов должен иметь свойства, которыми они обладали, и почему такие свойства должны периодически повторяться с атомным весом, были для меня полной загадкой, как и для Менделеева.

С 1869 по 1871 год Менделеев расширил таблицу, зайдя так далеко, что изменил положение элементов, которые не подходили, пересмотрев их принятые атомные веса, чтобы сделать их подходящими, что шокировало некоторых из его современников.Дополнительные проблемы были представлены двумя группы элементов, переходные элементы (к ним относятся редкие металлы, такие как ванадий и платина, а также обычные, такие как железо и никель) и редкоземельные элементы. Ни один из них, казалось, не вписывался в аккуратные октавы более ранние периоды. Чтобы приспособиться к ним, Менделеев и другие экспериментировали с новыми формами таблицы — спиралевидной, пирамидальной и т. д. — которые в некотором смысле придавали ей дополнительные измерения.

В знак величайшего доверия Менделеев оставил в своей таблице несколько пустых мест для элементов, «пока еще неизвестных». Он утверждал, что, экстраполируя свойства элементов вверху и внизу (а также, в некоторой степени, из тех в обе стороны), можно сделать уверенное предсказание относительно того, на что будут похожи эти неизвестные элементы. Он сделал именно это, предсказав в мельчайших подробностях новый элемент, который последует за алюминием в группе III: это будет серебристый металл, подумал он, с плотностью 6.0 и атомным весом 68. Четыре года спустя, в 1875 году, был найден именно такой элемент: галлий. Он также с одинаковой точностью предсказал существование скандия и германия, и эти тоже вскоре были обнаружены. Именно эта способность предсказывать элементы с такой точностью ошеломила его коллег-химиков и убедила многих из них в том, что система Менделеева была не просто произвольным порядком элементов, а глубокое выражение действительности.

Но Менделеев был поражен, как и все, открытием в 1890-х годах целого нового семейства элементов — инертных газов. Сначала он скептически отнесся к их существованию. (Сначала он думал, что аргон, обнаруженный первым, был просто более тяжелым форма азота.) Но с открытием гелия, неона, криптона, ксенона и, наконец, радона стало ясно, что они образуют идеальную периодическую группу. Они были идентичны по своей неспособности образовывать соединения; они имели валентность, казалось, нуля. Итак, к восьми группам таблицы Менделеев добавил последнюю группу 0.

При наличии инертных газов количество элементов в каждом периоде выделялось: 2 (водород и гелий) в первый период; по 8 во втором и третьем; 8 типовых плюс 10 переходных элементов, по 18 в четвертом и пятом периодах; 8 плюс 10 плюс 14 редкоземельных элементов, или 32, в шестом периоде.Это были магические числа — 2, 8, 8, 18, 18, 32. Но что они означали? А что, в более широком смысле, лежало в основе химических свойств?

Менделеев постоянно возвращался к этим вопросам. Он жаждал новой «химической механики», сравнимой с классической механикой Ньютона. И все же интересно, что он мог подумать о действительной форме революции, которая произошла после его смерти произошла революция, совершенно невообразимая с точки зрения классической механики.

Новое понимание внутреннего строения атомов пришло в 1911 году, через четыре года после смерти Менделеева, когда Эрнест Резерфорд (бомбардируя золотую фольгу альфа-частицами и обнаружив, что очень редко одна из них отклоняется назад) сделал вывод, что атом должен иметь структуру, подобную миниатюрной солнечной системе, где почти вся его масса сосредоточена в крошечном, очень плотном, положительно заряженном ядре, окруженном на больших расстояниях относительно невесомыми электронами.Но самой сущностью атомов была их абсолютная устойчивость. И такой атом, как атом Резерфорда, если бы он подчинялся законам классической механики, не был бы стабильным; его электроны будут терять энергию по мере движения по орбите, в конце концов ныряя в ядро.

Нильс Бор, работавший с Резерфордом в 1912 году, прекрасно осознавал это и необходимость радикально нового подхода. Он нашел это в квантовой теории, постулировавшей, что электромагнитная энергия — свет, излучение — не является непрерывной, а излучается. или поглощаются дискретными пакетами, или «квантами».«Бор поразительным образом связал эти понятия с моделью Резерфорда и с хорошо известной, но ранее необъяснимой природой оптических спектров — что эти были не только характерны для каждого элемента, но и состояли из множества дискретных линий или частот.

Все эти соображения сошлись в атоме Бора, где предполагалось, что электроны занимают ряд орбит или «оболочек» с различной энергией вокруг ядра.В отличие от классических орбит, которые распадаются, эти квантовые орбиты обладали стабильностью что позволило им поддерживать себя, потенциально, навсегда. (Но если бы атом был возбужден, некоторые из его электронов могли бы на время перейти на орбиты с более высокой энергией и, вернувшись в свое основное состояние, испустить квант энергии определенной частоты; именно это вызвало характерные линии в их спектрах.)

Весной 1913 года Бор представил свою модель атома.Несколько месяцев спустя Генри Мозли обнаружил теснейшую связь между порядком элементов и их рентгеновским спектром. Эти спектры можно соотнести, как полагал Мозли, с количество положительных зарядов в ядре, и для этого использовался термин «атомный номер». В атомных числах не было ни пробелов, ни дробей, ни неправильностей, как в атомных весах. Это был атомный номер, а не атомный вес, определяющий порядок элементов.И теперь Мозли мог с абсолютной уверенностью сказать, что между водородом и ураном всего 92 элемента, включая полдюжины еще не открытых. (У трех из них был предсказан, хотя и смутно, Менделеевым.)

Модель Бора предполагала, что химические свойства каждого элемента, его положение в периодической таблице зависят от количества его электронов и от того, как они организованы в последовательных оболочках.Валентность и химическая активность, определяющие Менделеева, соотносились с числом валентных электронов на внешних оболочках: при максимуме восьми электронов атом химически инертен; с большим или меньшим, чем максимум, это, как правило, больше реактивный. Таким образом, галогены, у которых на внешней оболочке не хватает всего одного электрона, стремились захватить восьмой электрон, в то время как щелочные металлы, имеющие только один электрон на внешней оболочке, стремились от него избавиться. стать стабильными по-своему.

К этой базовой восьмерке в более поздние периоды были добавлены дополнительные оболочки: 10-электронные оболочки для переходных элементов и 14-электронные оболочки для редкоземельных элементов.

Бор и Мозли блестяще подтвердили существование периодической таблицы, обосновав ее, как и надеялся Менделеев, на «невидимом мире химических атомов». Периодичность элементов, как теперь стало ясно, вытекала из их электронной структуры.И таинственные числа, которые управляли периодической таблицей — 2, 8, 8, 18, 18, 32 — теперь можно было понять как количество электронов, добавляемых в каждый период.

Такая электронная периодическая таблица в основном идентична таблице Менделеева, созданной почти полвека назад на чисто химических основаниях. Мозли и Бор работали изнутри, с невидимым миром химических атомов, а Менделеев и его современники работали извне, с видимыми и проявленными свойствами элементов, — и все же они пришли к одному и тому же.В том-то и прелесть периодической таблицы, что она смотрит в обе стороны, объединяя классическая химия и квантовая физика в волшебном синтезе.

Учитывая боровские орбиты различных энергетических уровней, можно, в принципе, построить всю периодическую таблицу, добавляя электроны по одному, поднимаясь по ступеням атомной лестницы от гелия к урану. И именно благодаря такому наращиванию мы имеем удалось создать новые элементы, отсутствующие в природе, такие как 20 элементов (93-112), которые теперь следуют за ураном в периодической таблице, более тяжелые атомы, которые не отклоняются от закономерностей периодического закона.В принципе можно работать из периодической таблицы до элемента 200 и выше и предсказать некоторые свойства таких элементов. (Эти предсказания в основном теоретические, потому что высокорадиоактивные трансурановые элементы имеют тенденцию становиться все более и более нестабильными. Можно произвести только один атом за раз, и он может исчезнуть за несколько миллионных долей секунды. ) этот век, порадовал бы Менделеева.

Прошло более 50 лет с тех пор, как я впервые увидел периодическую таблицу, и мой восторг от нее никогда не угасал. Он по-прежнему является иконой химии вот уже 130 лет; он продолжает направлять химические исследования, предлагать новые синтезы, делать прогнозы свойств невиданных ранее материалов. Это чудесная карта всей географии элементов.

Моя кухня заставлена ​​периодическими таблицами всевозможных размеров и видов — прямоугольниками, спиралями, пирамидами, флюгерами, — а на кухонном столе, очень любимой, круглая таблица Менделеева из дерева, которую я могу крутить, как молитвенное колесо. .Я ношу два крошечных Периодические таблицы в моем бумажнике — классическая менделевская со старинными буквами и более современная, красивая цветная спираль, показывающая элементы, их атомные номера, как огромная туманность, кружащаяся над ураном. до черт знает какой бесконечности.


Содержание

КАК БЫЛА СОЗДАНА ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА?

Химики всегда искали способы расположения элементов, чтобы отразить сходство их свойств.

В современной периодической таблице элементы перечислены в порядке возрастания атомного номера — числа протонов в ядре атома.

Исторически, однако, относительные атомные массы использовались учеными, пытающимися упорядочить элементы.

Это произошло главным образом потому, что идея о том, что атомы состоят из более мелких субатомных частиц — протонов, нейтронов и электронов — не была развита.

Тем не менее, основа современной периодической таблицы была хорошо установлена ​​и даже использовалась для предсказания свойств неоткрытых элементов задолго до того, как была разработана концепция атомного номера.

Спросите большинство химиков, открывших периодическую таблицу, и вы почти наверняка получите ответ Дмитрия Менделеева.

Русский ученый первым опубликовал версию таблицы, которую мы узнали бы сегодня, в 1869 году, но заслуживает ли он всей похвалы?

Ряд других химиков до Менделеева исследовали закономерности в свойствах элементов, которые были известны в то время.

Самая ранняя попытка классифицировать элементы была предпринята в 1789 году, когда Антуан Лавуазье сгруппировал элементы на основе их свойств в газы, неметаллы, металлы и земли.

В последующие десятилетия было предпринято несколько других попыток сгруппировать элементы вместе.

В 1829 году Иоганн Доберейнер определил триады элементов с химически схожими свойствами, такие как литий, натрий и калий, и показал, что свойства среднего элемента можно предсказать на основе свойств двух других.

Только когда на конференции в Карлсруэ, Германия, в 1860 году стал доступен более точный список атомных масс элементов, реальный прогресс в открытии современной периодической таблицы был достигнут.

Этот раздел веб-сайта посвящен работе многих известных ученых, чье стремление узнать больше о мире, в котором мы живем, и об атомах, из которых состоят окружающие нас вещи, привело к созданию периодической таблицы, какой мы ее знаем сегодня.

Источник: Королевское химическое общество

Сиднейские ученые включены в Периодическую таблицу молодых химиков

Доцент Элизабет Нью – это «железо» в таблице молодых химиков.

 

Этот год объявлен Международным годом Периодической таблицы химических элементов, установленным ЮНЕСКО в ознаменование 150-летия периодической таблицы, созданной русским химиком Дмитрием Менделеевым.

Многие из нас знакомы с периодической таблицей химических элементов со школьной скамьи. Это простой в использовании визуальный инструмент, показывающий взаимосвязь между химическими элементами, который полезен для всех, кто учится и работает в науке.

Чтобы отпраздновать эту почтенную диаграмму, Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) создал «Периодическую таблицу молодых химиков», в которой представлены успешные молодые химики со всего мира.

Адъюнкт-профессор Элизабет Нью и профессор Ричард Пейн, оба из нашей Школы химии на факультете естественных наук, были награждены элементами этой таблицы Менделеева — железом для доцента Нью и селеном для профессора Пейна.

«Для меня большая честь быть включенным в эту периодическую таблицу, особенно потому, что она представляет захватывающее будущее химии», — сказал доцент Нью.

«Меня номинировала одна из моих коллег, и ИЮПАК выбрал для меня железо, я думаю, потому что я недавно опубликовала статью о новом методе обнаружения железа в биологических системах», — сказала она.

«Периодическая таблица лежит в основе всей химии, и ее история параллельна тому, как наше понимание химического мира стремительно увеличивалось за последние 150 лет.В сообществе все еще довольно низкий уровень общей химической грамотности, и мы надеемся, что Международный год Периодической таблицы поможет улучшить понимание и понимание химии.

«Элемент рядом со мной, марганец, на самом деле занят моей подругой — мы вместе учились в США, а теперь она снова работает в Таиланде — отличное отражение международного аспекта химии».

Элементы в этой «Периодической таблице юных химиков» объявляются в порядке их открытия, причем последние будут объявлены в июле этого года.

150 лет периодической таблице – упорядоченное видение – Узнайте больше на Celebrate Science Indiana в субботу, 5 октября – Celebrate Science Indiana

В этом году ученые всего мира отмечают 150-летие Международного года Периодической таблицы (МГПТ). В мире хаоса приятно иметь непреходящий порядок в таблице Дмитрия Менделеева.

Оригинальная периодическая таблица Дмитрия Менделеева 1869 г. с https://crev.info/ученые/dmitri-mendeleev-2/

Основываясь на их атомных массах и химических характеристиках, в 1869 году Менделеев сделал удивительное видение взаимосвязей химических элементов. Настоящий шедевр, таблица Менделеева (показана справа) так же знакома студентам-химикам, как кисть знакома художнику, суммируя всю науку в 100 или около того квадратах, содержащих символы и числа. Периодический закон, который он открыл, упорядочивает элементы так, чтобы выявить закономерности в их свойствах, направляя химические исследования. Его закон выявил глубокую взаимосвязь между известными химическими элементами — они проявляли сходные свойства через равные промежутки времени (или периоды), если расположить их в порядке их атомного веса. Это позволило ему и другим с тех пор предсказать существование еще не открытых элементов.

По собственному признанию Менделеева, он записал свойства каждого из 63 известных элементов на отдельной карточке. С помощью химического пасьянса он нашел искомый образец и расположил карты в вертикальных столбцах от меньшего к большему атомному весу, поместив элементы со схожими свойствами в каждый горизонтальный ряд.Так родилась эта замечательная периодическая таблица.

Периодическая таблица 2019 года со 118 элементами из https://sciencenotes.org/periodic-table-pdf-2/

Хотя в 1869 году было известно всего 63 элемента, организация все еще существует. Сегодня есть 118 элементов (показаны слева)! К новейшим элементам относятся нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Ts) и оганесон (Og). Каждый элемент на этом столе имеет свою удивительную историю.

Рассказывая свои собственные истории, более 50 учеников K-12 создали стихи и иллюстрации на эту тему, которые будут размещены на фестивале Celebrate Science Indiana! Победители конкурса будут объявлены!

Мы отмечаем эту годовщину на некоторых стендах Celebrate Science Indiana в субботу, 5 октября, с 9:30 до 17:00 в павильоне Elements Blue Ribbon на выставочном комплексе штата Индиана. чудесные металлы.Элементы будут распечатаны, и дети смогут раскрасить их и повесить на стену или забрать домой. Кто знает, может быть, кто-то из этих молодых умов сможет использовать эту таблицу, чтобы сделать научное открытие, которое также продлится 150 лет! Мы обеспечим волнение – вы должны будете предоставить карточки для заметок!

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.