Problemet med "null" i verkene til Mendeleev

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

… Jo mer jeg måtte tenke på kjemiske grunnstoffers natur, jo mer avvek jeg både fra det klassiske begrepet primærmaterie, og fra håpet om å oppnå ønsket forståelse av grunnstoffenes natur ved å studere elektriske og lysfenomener, og hver gang mer presserende og tydeligere innså jeg at tidligere dette eller først er det nødvendig å få en mer ekte ide om "massen" og om "eteren" enn nå.

D. I. Mendeleev

I januar 1904 publiserte Petersburgs brosjyre nr. 5, i anledning 70-årsdagen til Dmitry Ivanovich Mendeleev, et intervju med ham. På spørsmål om hva slags vitenskapelig forskning han for tiden er engasjert i, svarte forskeren: «De er utelukkende rettet mot å bekrefte teorien jeg la frem det siste året, eller rettere sagt, forsøk på en kjemisk forståelse av verdenseteren.»

Hva er denne teorien som vi vet så lite om?

DI Mendeleev avsluttet sin artikkel "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" i oktober 1902, og publiserte den i januar 1903 i nr. 1-4 av "Bulletin and Library of Self-Education". I mai 1904, i et brev til den berømte astronomen Simon Newcomb, kunngjorde han at han i nær fremtid skulle skrive en artikkel "om moderne ideer om kompleksiteten til kjemiske elementer og om elektroner …"

Portrett av D. I. Mendeleev av I. N. Kramskoy. Året er 1878. Ideen om "kjemisk" eter, som ifølge DI Mendeleev er nært beslektet med det periodiske systemet for elementer, har forskeren pleiet siden 1870-tallet.

Om kompleksiteten til kjemiske elementer og om elektroner - dette er forståelig for den moderne leseren, men verdenseteren? Nå vet til og med skolebarn at denne ideen har blitt forlatt av vitenskapen. Derfor er sannsynligvis et av de siste verkene til Mendeleev svært sjelden kommentert, praktisk talt ingen steder nevnt, og det er generelt vanskelig å finne det. I mange vitenskapelige og pedagogiske biblioteker i multivolumet "Works" av DI Mendeleev mangler bind 2, som inneholder kapittelet "Forsøk på en kjemisk forståelse av verdenseteren". Noen ganger får man til og med inntrykk av at de på en eller annen måte skammelig prøver å slette dette "kuriøse" verket fra vitenskapsmannens arv. Det ser ut til at mange nedlatende tror at den store Mendeleev, i sin alderdom, kan ha overskredet nivået på hans kompetanse.

Men la oss ikke trekke konklusjoner. DI Mendeleev næret denne "pinlige" teorien nesten hele sitt kreative liv. To år etter oppdagelsen av det periodiske systemet (Mendeleev var ennå ikke 40 år gammel) på et avtrykk fra "Fundamentals of Chemistry" av hans hånd, nær hydrogensymbolet, ble det laget en inskripsjon som kan tydes som følger: " Eter er den letteste av alt, millioner av ganger." Tilsynelatende syntes "eter" for Mendeleev å være det letteste kjemiske elementet.

«Siden 70-tallet har spørsmålet vedvarende festet seg i meg: hva er eter i kjemisk forstand? Det er nært forbundet med det periodiske systemet av grunnstoffer, og ble begeistret av det i meg, men først nå tør jeg å snakke om det."

Så, eterens kjemiske element - eterens element - eterens atomitet - eterens diskrethet. Dette er ikke eteren som moderne fysikk har forkastet som en unødvendig krykke. La oss åpne ordboken:

"Ether (gresk Aither - et hypotetisk materiale som fyller rom) … I klassisk fysikk ble eter forstått som et homogent, mekanisk, elastisk medium som fyller absolutt Newtonsk rom" (Philosophical Dictionary / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

I den klassiske definisjonen av eter er det lagt vekt på homogenitet eller kontinuitet. Eteren, som Mendeleev snakker om, består av elementer, den er atomær, den er inhomogen, den er diskontinuerlig og diskret. Den har en struktur.

Dmitry Ivanovichs interesse for eterproblemet på 1870-tallet er nært knyttet til det periodiske systemet ("det var dette som begeistret meg i meg") og det påfølgende arbeidet med studiet av gasser. "Til å begynne med trodde jeg også at eter er summen av de mest sjeldne gassene i begrensende tilstand. Eksperimentene ble utført av meg ved lavt trykk - for å få hint om et svar."

Men disse verkene tilfredsstilte ham ikke: … ideen om verdenseteren som den ultimate sjeldneren av damper og gasser tåler ikke engang de første anfallene av omtenksomhet - på grunn av det faktum at eteren ikke kan forestilles annet enn som et stoff, som trenger gjennom alt og overalt; Dette er ikke typisk for damper og gasser”.

Den detaljerte utviklingen av det "kjemiske konseptet om verdenseteren" begynte med oppdagelsen av inerte gasser. DI Mendeleev spådde mange nye elementer, men inerte gasser var uventet selv for ham. Han godtok ikke umiddelbart denne oppdagelsen, ikke uten en intern kamp, og var uenig med de fleste kjemikere om plasseringen av inerte gasser i det periodiske systemet. Hvor skal de ligge? Moderne kjemikere, uten å nøle, vil si: selvfølgelig i VIII-gruppen. Og Mendeleev insisterte kategorisk på eksistensen av nullgruppen. Inerte gasser er så forskjellige fra andre grunnstoffer at de hadde en plass et sted på siden av systemet. Det virket, hvilken forskjell, på høyre (VIII gruppe) eller venstre (null gruppe) kant de vil være. Det virker for oss helt prinsippløst, spesielt for de gangene de ikke kjente den elektroniske strukturen til atomer, selv om vi selv nå bare lurer oss selv at vi vet. Mendeleev tenkte annerledes. Å sette inerte gasser til høyre betyr å få en hel rekke tomrom mellom hydrogen og helium. Det var en utfordring å lete etter nye grunnstoffer mellom hydrogen og helium! Kanskje det finnes et halogen som er lettere enn fluor (Mendeleev innrømmet sannsynligheten for eksistensen av et slikt halogen, forutsatt at helium virkelig er i gruppe VIII) eller andre lette grunnstoffer mellom hydrogen og helium? De er ikke der, så stedet for inerte gasser er til venstre, i nullgruppen! Dessuten er det mer sannsynlig at deres valens er null enn VIII. Og det kvantitative forholdet mellom atomvekter indikerer utvetydig posisjonen til inerte gasser til venstre, i begynnelsen av hver rad.

"Denne plasseringen av argonanalogene i nullgruppen er en strengt logisk konsekvens av å forstå den periodiske loven," hevdet DI Mendeleev.

Etter forslag fra William Ramsay inkluderer Mendeleev nullgruppen i det periodiske systemet, og gir rom for grunnstoffer lettere enn hydrogen.

Det blir klart hvorfor Dmitrij Ivanovich insisterte på eksistensen av nullgruppen, hans omtale av et hypotetisk halogen lettere enn fluor er forståelig; derfor er hans søken etter et grunnstoff lettere enn hydrogen til og med forståelig, hvis eksistens han lenge hadde tenkt på: "Det falt meg aldri inn at en rekke grunnstoffer skulle begynne med hydrogen." "Å frata hydrogen den utgangsposisjonen, som den lenge har inntatt, og få den til å vente på grunnstoffer med enda mindre enn hydrogen, vekten av et atom, som jeg alltid har trodd på" - dette er vitenskapsmannens innerste tanker, som han gjemte inntil den periodiske lov ble endelig vil ikke bli godkjent. «Jeg hadde tanker om at man tidligere enn hydrogen kunne forvente grunnstoffer med en atomvekt på mindre enn 1, men jeg turte ikke å uttrykke meg i denne forstand på grunn av spådommen om antakelsen og spesielt fordi jeg da var forsiktig med å ikke ødelegge inntrykket av det foreslåtte nye systemet, hvis utseendet vil bli ledsaget av slike antakelser som om de letteste elementene enn hydrogen."

Nettopp i systemet med en nullgruppe som han forsvarte, som først ble foreslått av den belgiske vitenskapsmannen Leo Herrera i 1900 på et møte i det belgiske kongelige vitenskapsakademi (Academie royale de Belgique), kan det hende at hydrogen ikke ser ut til å være den første, siden det uunngåelig dukker opp foran seg ledig plass for et ultralett element - kanskje dette er "eterelementet"?

"Nå, da det begynte å ikke være gjenstand for den minste tvil om at før gruppe I, hvor hydrogen skulle plasseres, er det en nullgruppe, hvis representanter har atomvekter mindre enn gruppe I-elementene, virker det for meg umulig å benekte eksistensen av elementer lettere enn hydrogen, "skrev Dmitry Ivanovich.

I loven han oppdaget, prøver Mendeleev å forstå fra et fysisk synspunkt massens natur som hovedkarakteristikken til materie. Når han finner ut det fysiske grunnlaget for gravitasjon (om hvor mye krefter og tid han viet til dette problemet, vet vi også lite), nært knyttet til konseptet om verdenseteren som et "overførende" medium, leter han etter det letteste elementet. Resultatene av eksperimentene på 1870-tallet, som kokte ned til å bevise at «eter er summen av de sjeldneste gassene», tilfredsstilte imidlertid ikke Mendeleev. I noen tid sluttet han å forske i denne retningen, skrev ikke noe sted, men glemte tilsynelatende aldri dem.

På slutten av livet, på jakt etter svar på spørsmål om materiens dype egenskaper, vender han seg igjen til "verdenseteren", ved hjelp av hvilken han prøver å trenge inn i naturen til naturvitenskapens grunnbegrep i det 19. århundre (og til og med det 20. og til og med det 21. århundre) - masser, samt å gi forklaringer på nye funn og fremfor alt radioaktivitet. Hovedideen til Mendeleev er som følger: "En reell forståelse av eteren kan ikke oppnås ved å ignorere dens kjemi og ikke betrakte den som et elementært stoff; elementære stoffer er nå utenkelige uten underordnet deres periodiske legitimitet." Mens han beskriver verdenseteren, anser Mendeleev den, "for det første det letteste av alle grunnstoffer, både i tetthet og atomvekt, for det andre den raskest bevegelige gassen, og for det tredje den minst i stand til å dannes med andre atomer eller partikler av visse sterke forbindelser og, for det fjerde, et element som er utbredt overalt og gjennomtrengende."

Vekten til et atom av dette hypotetiske elementet X, ifølge Mendeleevs beregninger, kan variere fra 5,3 × 10^-11 opptil 9,6 × 10^-7 (hvis atomvekten til H er 1). For å anslå massen til et hypotetisk element, trekker han på kunnskap fra feltet mekanikk og astronomi. Grunnstoff X fikk sin plass i det periodiske systemet i nullperioden til nullgruppen, som den letteste analogen av inerte gasser. (Mendeleev kaller dette grunnstoffet "Newtonium".) I tillegg innrømmet Dmitrij Ivanovich eksistensen av et annet grunnstoff lettere enn hydrogen - grunnstoffet Y, koronium (antagelig ble koroniumlinjene registrert i spekteret til solkoronaen under formørkelsen av Solen i 1869; oppdagelsen av helium på jorden ga grunnlaget for å vurdere eksistensen av dette elementet som ekte). Samtidig understreket Mendeleev gjentatte ganger den hypotetiske naturen til elementene X og Y og inkluderte dem ikke i tabellene over elementer i den 7. og 8. utgaven av Fundamentals of Chemistry.

Vitenskapelig nøyaktighet og ansvar i Mendeleevs verk trenger ikke kommentarer. Men, som vi kan se, hvis logikken i søket krevde det, la han dristig frem de mest uvanlige hypotesene. Alle spådommene som ble gjort av ham på grunnlag av den periodiske loven (eksistensen av 12 elementer ukjente på den tiden, samt korreksjonen av atommassene til elementene), ble briljant bekreftet.

Da jeg brukte den periodiske loven på analogene til bor, aluminium og silisium, jeg var 33 år yngre, var jeg helt sikker på at før eller siden det som var forutsett absolutt måtte rettferdiggjøres, fordi alt var tydelig synlig for meg. Unnskyldningen kom raskere enn jeg kunne ha håpet. Da risikerte jeg det ikke, nå risikerer jeg det. Det krever besluttsomhet. Det kom da jeg så radioaktive fenomener … og da jeg skjønte at det ikke lenger var mulig for meg å utsette og at kanskje mine ufullkomne tanker ville lede noen på en vei som er mer riktig enn den mulige, som synes å min svekkede visjon.

Så, er dette den første store feilen, kanskje til og med en dyp vrangforestilling av en stor vitenskapsmann, som mange nå tror, eller bare en beklagelig misforståelse av geni fra hans uføre studenter?

På begynnelsen av 1900-tallet trodde ikke bare Mendeleev, men også mange fysikere og kjemikere på eksistensen av "eter". Imidlertid, etter opprettelsen av den spesielle og generelle relativitetsteorien av Albert Einstein, begynte denne troen å falme. Det er generelt akseptert at på 1930-tallet eksisterte problemet med "eter" ikke lenger, og spørsmålet om grunnstoffer lettere enn hydrogen forsvant av seg selv. Men igjen, problemet med den klassiske eteren, homogen eter har forsvunnet, men den strukturelle eteren (Mendeleevs eter) er ganske levende, bare det kalles nå det strukturelle vakuumet eller det fysiske vakuumet til Dirac. Så spørsmålet er bare i terminologi.

La oss gå tilbake til elementene lettere enn hydrogen. Enhver kjemiker kjenner til homologe serier og hvordan deres første medlemmer oppfører seg, spesielt de første. Den første er alltid spesiell. Han skiller seg alltid sterkt ut fra den generelle rekken. Hydrogen er plassert i både gruppe I og VII (det ligner noe på både alkalimetaller og halogener samtidig). Så, hydrogen er ikke som den første … På leting etter de virkelige elementene i nullperioden befinner vi oss i en helt annen verden, og det ser ut til at dette er en verden av elementærpartikler.

Forståelsen av kjemi som en vitenskap om kvalitative endringer, ifølge mange forskere, manifesterer seg tydeligst i det periodiske systemet, og helt i begynnelsen av systemet er det ganske enkelt blendende lyst. «De vanligste enkle kroppene i naturen har lav atomvekt, og alle grunnstoffer med lav atomvekt er preget av skarphet i egenskapene. Derfor er de typiske elementer ", og når man nærmer seg" nullpunktet ", bør det oppstå fantastiske" skarpe "kvalitative sprang, som følger av dens enestående natur, siden" … her er ikke bare kanten av systemet, men også typiske elementer, og derfor kan vi forvente originalitet og særegenheter."

Vi snakker ofte om den grunnleggende karakteren av den periodiske loven, men det ser ut til at vi egentlig ikke forstår dette. La oss gjenta Mendeleev: "Kjernen i konseptene som forårsaker den periodiske loven ligger i det generelle fysisk-kjemiske prinsippet om korrespondanse, transformerbarhet og ekvivalens av naturkreftene."

Oppføringen laget av DI Mendeleevs hånd på siden med det periodiske systemet fra 1871 i hans lærebok "Fundamentals of Chemistry" i 1871, lagret i vitenskapsmannens arkiv: "Ether er den letteste av alle, en million ganger."

Avslutningsvis vil jeg sitere ordene til Dmitry Ivanovich:

"Jeg ser på mitt langt fra fullstendige forsøk på å forstå verdens eter fra et virkelig kjemisk synspunkt, ikke mer enn et uttrykk for summen av inntrykkene som er akkumulert i meg, som rømmer utelukkende av den grunn at jeg ikke vil tankene inspirert av virkeligheten forsvinner. Det er sannsynlig at lignende tanker har oppstått hos mange, men inntil de er uttalt, forsvinner de lett og ofte og utvikler seg ikke, medfører ikke en gradvis opphopning av visshet, som alene gjenstår. Hvis de inneholder i det minste en del av den naturlige sannheten som vi alle leter etter, er mitt forsøk ikke forgjeves, det vil bli utarbeidet, supplert og korrigert, og hvis min tanke er feil i sitt grunnlag, sin presentasjon, etter en eller en annen form for tilbakevisning, vil hindre andre i å gjenta. Jeg vet ikke om noen annen måte for en sakte, men jevn bevegelse fremover."

FYSISK VAKUUM - i det moderne synet, grunntilstanden til kvantiserte felt, et slags medium med null elektrisk ladning, momentum, vinkelmomentum og andre kvantetall. Feltene har minimal energi, men de er utsatt for svingninger med stor amplitude. Fremveksten av kvanteideer førte til opprettelsen av et universelt bilde av en enkelt struktur av materie. I stedet for felt og partikler av klassisk fysikk, vurderer de nå enkeltstående fysiske objekter - kvantefelt i firedimensjonalt rom-tid, ett for hvert "klassisk" felt (elektrisk, magnetisk, etc.) og for hver type partikler. For eksempel er Dirac-vakuumet et felt av partikler med spin ½ (elektroner, positroner, myoner, kvarker, etc.). Hver enkelt interaksjon av partikler eller felt er et resultat av utveksling av kvanter av disse feltene på et tidspunkt i rom-tid. Fra noen synspunkter manifesterer det fysiske vakuumet egenskapene til det materielle miljøet, noe som gir grunn til å betrakte det som "moderne eter".

D. Mendeleev. Et forsøk på en kjemisk forståelse av eteren. 1905.pdf Grunnleggende om kjemi. Del en. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fundamentals of Chemistry. Del to. 1949. Mendeleev D. I.djvu Artikler om emnet:

Livet og utviklingen til D. I. Mendeleev - ukjente fakta

Hvem og hvorfor skjulte eteren fra det periodiske systemet? En av meningene

Mendeleev: en kjemper mot oljeoligarker og en tilhenger av eter-teorien