Tatizo la "sifuri" katika kazi za Mendeleev

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

… Kadiri nilivyozidi kufikiria juu ya asili ya vipengele vya kemikali, ndivyo nilivyozidi kupotoka kutoka kwa dhana ya kitamaduni ya jambo la msingi, na kutoka kwa tumaini la kufikia ufahamu unaotaka wa asili ya vitu kwa kusoma matukio ya umeme na nyepesi, na kila wakati kwa haraka na kwa uwazi zaidi niligundua kuwa mapema hii au kwanza ni muhimu kupata wazo la kweli zaidi la "misa" na "ether" kuliko sasa.

D. I. Mendeleev

Mnamo Januari 1904, Kipeperushi cha Petersburg No. 5, wakati wa siku ya kuzaliwa ya 70 ya Dmitry Ivanovich Mendeleev, ilichapisha mahojiano naye. Alipoulizwa ni aina gani ya utafiti wa kisayansi anaojishughulisha nao kwa sasa, mwanasayansi huyo alijibu: "Zinalenga tu kuthibitisha nadharia niliyoweka mwaka uliopita, au, badala yake, majaribio, ya uelewa wa kemikali wa etha ya ulimwengu."

Je, ni nadharia gani hii ambayo tunajua kidogo kuihusu?

DI Mendeleev alimaliza makala yake "Jaribio la Uelewa wa Kemikali wa Ether ya Dunia" mnamo Oktoba 1902, na kuichapisha mnamo Januari 1903 katika nambari 1-4 ya "Bulletin na Maktaba ya Elimu ya Kujielimisha". Mnamo Mei 1904, katika barua kwa mwanaanga maarufu Simon Newcomb, alitangaza kwamba katika siku za usoni ataandika nakala "juu ya maoni ya kisasa juu ya ugumu wa vitu vya kemikali na juu ya elektroni …"

Picha ya D. I. Mendeleev na I. N. Kramskoy. Mwaka ni 1878. Wazo la "kemikali" ether, ambayo, kulingana na DI Mendeleev, inahusiana kwa karibu na jedwali la mara kwa mara la vitu, mwanasayansi alilelewa tangu miaka ya 1870.

Kuhusu utata wa vipengele vya kemikali na kuhusu elektroni - hii inaeleweka kwa msomaji wa kisasa, lakini ether ya dunia? Sasa hata watoto wa shule wanajua kuwa wazo hili limeachwa na sayansi. Kwa hivyo, labda, moja ya kazi za mwisho za Mendeleev hazijatolewa maoni mara chache sana, karibu mahali popote pale, na kwa ujumla ni ngumu kuipata. Katika maktaba nyingi za kisayansi na elimu katika multivolume "Kazi" za DI Mendeleev, kiasi cha 2 kinakosekana, ambacho kina sura "Jaribio la ufahamu wa kemikali wa ether ya dunia". Wakati mwingine mtu hata hupata hisia kwamba kwa namna fulani wanajaribu kwa aibu kufuta kazi hii "ya udadisi" kutoka kwa urithi wa mwanasayansi. Inaonekana kwamba wengi wanafikiria kwa unyenyekevu kwamba Mendeleev mkuu, katika uzee wake, anaweza kuwa alizidi kiwango cha uwezo wake.

Lakini tusikimbilie hitimisho. DI Mendeleev alikuza nadharia hii "ya aibu" kwa karibu maisha yake yote ya ubunifu. Miaka miwili baada ya ugunduzi wa mfumo wa upimaji (Mendeleev hakuwa bado na umri wa miaka 40) kwenye alama kutoka kwa "Misingi ya Kemia" kwa mkono wake, karibu na ishara ya hidrojeni, uandishi ulifanywa, ambao unaweza kuelezewa kama ifuatavyo: " Etha ni nyepesi kuliko zote, mara milioni." Inavyoonekana, "ether" ilionekana kwa Mendeleev kuwa nyenzo nyepesi zaidi ya kemikali.

Tangu miaka ya 70, swali limeendelea kukwama ndani yangu: etha ni nini katika maana ya kemikali? Imeunganishwa kwa karibu na mfumo wa mara kwa mara wa vitu, na ilifurahishwa nayo ndani yangu, lakini sasa tu ninathubutu kuizungumza.

Kwa hivyo, kipengele cha kemikali cha ether - kipengele cha ether - atomicity ya ether - discreteness ya ether. Hii sio etha ambayo fizikia ya kisasa imetupilia mbali kama mkongojo usio wa lazima. Hebu tufungue kamusi:

"Etha (Kigiriki Aither - nyenzo ya dhahania ya kujaza nafasi ya kati) … Katika fizikia ya kitamaduni, etha ilieleweka kama nafasi isiyo na usawa, ya mitambo na ya laini ya kujaza nafasi ya Newtonian" (Kamusi ya Falsafa / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975)

Katika ufafanuzi wa classical wa ether, msisitizo ni juu ya homogeneity au kuendelea. Ether, ambayo Mendeleev anazungumza, ina vitu, ni atomiki, haina homogeneous, haifanyiki na haina maana. Ina muundo.

Maslahi ya Dmitry Ivanovich katika shida ya ether katika miaka ya 1870 inahusiana kwa karibu na mfumo wa upimaji ("ilikuwa hii ilinisisimua ndani yangu") na kazi iliyofuata juu ya uchunguzi wa gesi. "Mwanzoni pia niliamini kuwa etha ni jumla ya gesi ambazo hazipatikani sana katika hali ya kizuizi. Majaribio yalifanywa na mimi kwa shinikizo la chini - kupata vidokezo vya jibu.

Lakini kazi hizi hazikumridhisha: … wazo la etha ya ulimwengu kama uboreshaji wa mwisho wa mvuke na gesi haihimili hata mipigo ya kwanza ya kufikiria - kwa sababu ya ukweli kwamba ether haiwezi kufikiria isipokuwa tu. kama dutu, hupenya kila kitu na kila mahali; Hii sio kawaida kwa mvuke na gesi”.

Maendeleo ya kina ya "dhana ya kemikali ya ether ya dunia" ilianza na ugunduzi wa gesi za inert. DI Mendeleev alitabiri vitu vingi vipya, lakini gesi za ajizi hazikutarajiwa hata kwake. Hakukubali mara moja ugunduzi huu, sio bila mapambano ya ndani, na hakukubaliana na wanakemia wengi kuhusu eneo la gesi zisizo na hewa katika mfumo wa mara kwa mara. Wanapaswa kuwa wapi? Kemia ya kisasa, bila kusita, watasema: bila shaka, katika kundi la VIII. Na Mendeleev alisisitiza kimsingi juu ya uwepo wa kikundi cha sifuri. Gesi za inert ni tofauti sana na vipengele vingine kwamba walikuwa na mahali fulani upande wa mfumo. Ilionekana, ni tofauti gani, upande wa kulia (kikundi cha VIII) au kushoto (kikundi cha sifuri) watakuwa makali. Inaonekana kwetu kuwa haina kanuni kabisa, haswa kwa nyakati zile ambazo hawakujua muundo wa elektroniki wa atomi, ingawa hata sasa tunajidanganya tu kwamba tunajua. Mendeleev alifikiria tofauti. Kuweka gesi ajizi upande wa kulia ina maana ya kupata mfululizo mzima wa voids kati ya hidrojeni na heliamu. Ilikuwa ni changamoto kutafuta vipengele vipya kati ya hidrojeni na heliamu! Labda kuna halojeni nyepesi kuliko florini (Mendeleev alikubali uwezekano wa kuwepo kwa halojeni hiyo, akifikiri kwamba heliamu ni kweli katika kundi VIII) au vipengele vingine vya mwanga kati ya hidrojeni na heliamu? Hawapo, hivyo mahali pa gesi ya inert iko upande wa kushoto, katika kundi la sifuri! Aidha, valency yao ina uwezekano mkubwa wa kuwa sifuri kuliko VIII. Na uwiano wa kiasi cha uzito wa atomiki unaonyesha bila shaka nafasi ya gesi ajizi upande wa kushoto, mwanzoni mwa kila safu.

"Msimamo huu wa analogi za argon katika kundi la sifuri ni matokeo ya kimantiki ya kuelewa sheria ya upimaji," alisisitiza DI Mendeleev.

Kwa pendekezo la William Ramsay, Mendeleev ni pamoja na kikundi cha sifuri kwenye jedwali la upimaji, na kuacha nafasi ya vitu nyepesi kuliko hidrojeni.

Inakuwa wazi kwa nini Dmitry Ivanovich alisisitiza juu ya uwepo wa kikundi cha sifuri; kutaja kwake halojeni ya dhahania nyepesi kuliko fluorine inaeleweka; kwa hiyo, utafutaji wake wa kipengele chepesi zaidi kuliko hidrojeni unaeleweka hata, uwepo ambao alikuwa ameufikiria kwa muda mrefu: "Haikuwahi kutokea kwangu kwamba idadi ya vipengele inapaswa kuanza na hidrojeni." "Kunyima haidrojeni nafasi hiyo ya mwanzo, ambayo imekaa kwa muda mrefu, na kuifanya ingojee vitu vyenye hata chini ya ile ya hidrojeni, uzito wa atomi, ambayo nimekuwa nikiamini kila wakati" - haya ni mawazo ya ndani ya mwanasayansi., ambayo aliificha hadi sheria ya mara kwa mara hatimaye haitaidhinishwa. "Nilikuwa na mawazo kwamba mapema kuliko hidrojeni mtu angeweza kutarajia vitu vyenye uzito wa atomiki chini ya 1, lakini sikuthubutu kujieleza kwa maana hii kwa sababu ya utabiri wa dhana na haswa kwa sababu wakati huo nilikuwa mwangalifu kuharibu maoni ya mfumo mpya uliopendekezwa, ikiwa kuonekana kwake kutaambatana na mawazo kama vile vitu vyepesi zaidi kuliko hidrojeni.

Kwa usahihi katika mfumo na kundi la sifuri ambalo alitetea, ambalo lilipendekezwa kwanza na mwanasayansi wa Ubelgiji Leo Herrera mwaka wa 1900 katika mkutano wa Chuo cha Sayansi cha Ubelgiji (Academie royale de Belgique), hidrojeni inaweza kuonekana kuwa ya kwanza, kwa kuwa inaonekana mbele yake nafasi ya bure kwa kipengele cha ultralight - labda hii ni "kipengele cha ether"?

"Sasa, ilipoanza kutokuwa na shaka hata kidogo kwamba kabla ya kundi la I, ambalo hidrojeni inapaswa kuwekwa, kuna kundi la sifuri, ambalo wawakilishi wao wana uzito wa atomiki chini ya wale wa vipengele vya kundi I, inaonekana kwangu haiwezekani. kukataa uwepo wa vitu nyepesi kuliko hidrojeni, "aliandika Dmitry Ivanovich.

Katika sheria aliyogundua, Mendeleev anajaribu kuelewa kutoka kwa mtazamo wa kimwili asili ya wingi kama sifa kuu ya jambo. Kutafuta misingi ya kimwili ya mvuto (kuhusu ni kiasi gani cha jitihada na wakati aliojitolea kwa tatizo hili, pia tunajua kidogo), kuhusiana kwa karibu na dhana ya etha ya ulimwengu kama "kusambaza" kati, anatafuta kipengele nyepesi zaidi. Walakini, matokeo ya majaribio ya miaka ya 1870, ambayo yalipungua hadi kuthibitisha kwamba "ether ni jumla ya gesi adimu", haikukidhi Mendeleev. Kwa muda aliacha utafiti katika mwelekeo huu, hakuandika popote, lakini, inaonekana, hakuwahi kusahau juu yao.

Mwishoni mwa maisha yake, katika kutafuta majibu ya maswali kuhusu mali ya kina ya jambo, yeye tena anarudi kwa "ether ya dunia", kwa msaada ambao anajaribu kupenya ndani ya asili ya dhana ya msingi ya sayansi ya asili. karne ya 19 (na hata 20, na hata karne ya 21) - raia, na pia kutoa maelezo ya uvumbuzi mpya na, juu ya yote, radioactivity. Wazo kuu la Mendeleev ni kama ifuatavyo: "Uelewa wa kweli wa ether hauwezi kupatikana kwa kupuuza kemia yake na sio kuizingatia kama dutu ya msingi; vitu vya msingi sasa haviwezekani bila utii wa uhalali wao wa mara kwa mara. Akielezea etha ya ulimwengu, Mendeleev anaizingatia, "kwanza, chembe nyepesi zaidi ya vitu vyote, katika msongamano na uzani wa atomiki, pili, gesi inayosonga haraka sana, na tatu, isiyo na uwezo wa kuunda na atomi zingine au chembe za nguvu yoyote. misombo na, nne, kipengele ambacho kimeenea kila mahali na kinaenea kila mahali.

Uzito wa atomi ya kipengele hiki cha dhahania X, kulingana na mahesabu ya Mendeleev, inaweza kuanzia 5.3 × 10.^-11 hadi 9.6 × 10^-7 (ikiwa uzito wa atomiki wa H ni 1). Ili kukadiria wingi wa kipengele cha dhahania, anatumia ujuzi kutoka kwa uwanja wa mechanics na astronomy. Kipengele X kilipokea nafasi yake katika jedwali la upimaji katika kipindi cha sifuri cha kikundi cha sifuri, kama analogi nyepesi zaidi ya gesi ajizi. (Mendeleev anaita kipengele hiki "Newtonium".) Kwa kuongezea, Dmitry Ivanovich alikiri kuwepo kwa kipengele kingine nyepesi kuliko hidrojeni - kipengele Y, coronium (labda mistari ya coronium ilirekodiwa katika wigo wa corona ya jua wakati wa kupatwa kwa jua." Jua mnamo 1869; ugunduzi wa heliamu Duniani ulitoa msingi wa kuzingatia uwepo wa kitu hiki kama kweli). Wakati huo huo, Mendeleev alisisitiza mara kwa mara asili ya dhahania ya vipengee X na Y na hakuvijumuisha katika jedwali la vipengele vya matoleo ya 7 na 8 ya Misingi ya Kemia.

Usahihi wa kisayansi na uwajibikaji katika kazi za Mendeleev hauitaji maoni. Lakini, kama tunavyoona, ikiwa mantiki ya utafutaji ilihitaji, aliweka kwa ujasiri dhana zisizo za kawaida. Utabiri wote uliotolewa na yeye kwa misingi ya sheria ya mara kwa mara (kuwepo kwa vipengele 12 visivyojulikana wakati huo, pamoja na marekebisho ya molekuli ya atomiki ya vipengele), yalithibitishwa kwa uzuri.

Nilipotumia sheria ya mara kwa mara kwa mlinganisho wa boroni, aluminium na silicon, nilikuwa mdogo kwa miaka 33, nilikuwa na hakika kabisa kwamba mapema au baadaye kile kilichotazamiwa lazima kihalalishwe, kwa sababu kila kitu kilionekana wazi kwangu. Udhuru ulikuja mapema kuliko nilivyotarajia. Kisha sikuihatarisha, sasa ninahatarisha. Inachukua uamuzi. Ilikuja wakati niliona matukio ya mionzi … na nilipogundua kuwa haiwezekani tena kwangu kuahirisha na kwamba labda mawazo yangu yasiyo kamili yangemwongoza mtu kwenye njia sahihi zaidi kuliko iwezekanavyo, ambayo inaonekana kwa maono yangu dhaifu.

Kwa hivyo, je, hili ndilo kosa kuu la kwanza, labda hata udanganyifu wa kina wa mwanasayansi mkuu, kama wengi wanavyoamini sasa, au tu kutokuelewana kwa fikra na wanafunzi wake wasio na uwezo?

Mwanzoni mwa karne ya 20, sio tu Mendeleev, lakini pia wanafizikia wengi na wanakemia waliamini kuwepo kwa "ether". Walakini, baada ya kuundwa kwa nadharia maalum na ya jumla ya uhusiano na Albert Einstein, imani hii ilianza kufifia. Inakubaliwa kwa ujumla kuwa kufikia miaka ya 1930 tatizo la "ether" halikuwepo tena, na swali la vipengele nyepesi kuliko hidrojeni lilitoweka yenyewe. Lakini, tena, tatizo la etha ya classical, etha ya homogeneous imetoweka, lakini ether ya miundo (ether ya Mendeleev) ni hai kabisa, tu sasa inaitwa utupu wa muundo au utupu wa kimwili wa Dirac. Kwa hivyo swali liko kwenye istilahi tu.

Hebu turudi kwenye vipengele vyepesi kuliko hidrojeni. Mwanakemia yeyote anajua mfululizo wa homologous na jinsi washiriki wao wa kwanza wanavyofanya, haswa wa kwanza. Ya kwanza daima ni maalum. Daima anasimama kwa nguvu kutoka kwa safu ya jumla. Hidrojeni imewekwa katika vikundi vyote I na VII (inafanana kwa kiasi fulani na metali za alkali na halojeni kwa wakati mmoja). Kwa hivyo, hidrojeni sio kama ya kwanza … Katika kutafuta vipengele halisi vya kipindi cha sifuri, tunajikuta katika ulimwengu tofauti kabisa, na inaonekana kwamba hii ni ulimwengu wa chembe za msingi.

Uelewa wa kemia kama sayansi ya mabadiliko ya ubora, kulingana na watafiti wengi, inajidhihirisha wazi zaidi kwenye jedwali la upimaji, na mwanzoni mwa mfumo ni mkali sana. "Miili rahisi ya kawaida katika asili ina uzito mdogo wa atomiki, na vipengele vyote vilivyo na uzito mdogo wa atomiki vina sifa ya ukali wa mali. Kwa hiyo, ni vipengele vya kawaida ", na mtu anapokaribia" uhakika wa sifuri ", ajabu" mkali "mkuruko wa ubora unapaswa kutokea, ambao unafuata kutoka kwa hali yake ya umoja, kwani" … hapa sio tu makali ya mfumo, lakini pia vitu vya kawaida, na kwa hivyo tunaweza kutarajia uhalisi na upekee.

Mara nyingi tunazungumza juu ya asili ya msingi ya sheria ya mara kwa mara, lakini inaonekana kwamba hatuelewi hili. Hebu turudie Mendeleev: "Kiini cha dhana zinazosababisha sheria ya mara kwa mara iko katika kanuni ya jumla ya physicochemical ya mawasiliano, mabadiliko na usawa wa nguvu za asili."

Ingizo lililofanywa na mkono wa DI Mendeleev kwenye ukurasa na mfumo wa mara kwa mara wa 1871 katika kitabu chake "Misingi ya Kemia" mwaka wa 1871, iliyohifadhiwa kwenye kumbukumbu ya mwanasayansi: "Ether ni nyepesi zaidi ya yote, mara milioni."

Kwa kumalizia, ningependa kunukuu maneno ya Dmitry Ivanovich:

"Ninatazama jaribio langu la mbali na utimilifu wa kuelewa asili ya etha ya ulimwengu kutoka kwa mtazamo wa kemikali, sio zaidi ya usemi wa jumla ya hisia zilizokusanywa ndani yangu, nikitoroka kwa sababu tu ambayo sitaki. mawazo yaliyochochewa na ukweli kutoweka. Kuna uwezekano kwamba mawazo kama hayo yametokea kwa wengi, lakini hadi yamesemwa, hupotea kwa urahisi na mara nyingi na hayaendelei, haijumuishi mkusanyiko wa hatua kwa hatua wa uhakika, ambao pekee unabaki. Ikiwa yana angalau sehemu ya ukweli wa asili ambao sisi sote tunautafuta, jaribio langu sio bure, litafanyiwa kazi, kuongezwa na kusahihishwa, na ikiwa wazo langu sio sahihi katika misingi yake, uwasilishaji wake, baada ya moja. au aina nyingine ya kukanusha, itawazuia wengine kurudia. Sijui njia nyingine ya kusonga mbele polepole lakini thabiti."

UTUPU WA MWILINI - kwa mtazamo wa kisasa, hali ya ardhi ya mashamba ya quantized, aina ya kati na malipo ya sifuri ya umeme, kasi, kasi ya angular na namba nyingine za quantum. Mashamba yana nishati ndogo, lakini yanakabiliwa na kushuka kwa kasi kwa amplitude kubwa. Kuibuka kwa mawazo ya quantum kulisababisha kuundwa kwa picha ya ulimwengu ya muundo mmoja wa suala. Badala ya mashamba na chembe za fizikia ya classical, sasa wanazingatia vitu vya kimwili moja - mashamba ya quantum katika muda wa nafasi ya nne-dimensional, moja kwa kila shamba la "classical" (umeme, magnetic, nk) na kwa kila aina ya chembe. Kwa mfano, utupu wa Dirac ni uwanja wa chembe na spin ½ (elektroni, positroni, muons, quarks, nk). Kila mwingiliano mmoja wa chembe au sehemu ni matokeo ya ubadilishanaji wa quanta ya sehemu hizi katika hatua ya wakati wa nafasi. Kutoka kwa maoni fulani, utupu wa kimwili unaonyesha mali ya mazingira ya nyenzo, na kutoa sababu ya kuzingatia "ether ya kisasa".

D. Mendeleev. Jaribio la kuelewa kemikali ya etha. 1905.pdf Misingi ya Kemia. Sehemu ya kwanza. 1949. Mendeleev D. I.djvu Misingi ya Kemia. Sehemu ya pili. 1949. Mendeleev D. I.djvu Makala kuhusu mada:

Maisha na maendeleo ya D. I. Mendeleev - ukweli usiojulikana

Nani na kwa nini alificha ether kutoka kwa meza ya mara kwa mara? Moja ya maoni

Mendeleev: mpiganaji dhidi ya oligarchs ya mafuta na msaidizi wa nadharia ya ether