Previous Entry Share Next Entry
А теперь о "Таблице Менделеева"
brandexpert

Каждый советский школьник, знавший химию на отлично (я, например), был уверен в следующем факте: Периодический закон и Периодическая система химических элементов были изобретены великим русским ученым Менделеевым, и точка. Первенство, уникальность и гений Менделеева не подлежали никакому сомнению.

Но на первом курсе университета, в учебнике немецкого языка мной с удивлением был обнаружен текст под названием Lothar Meyer, из которого я узнал, что у периодической системы как минимум два автора, которые сделали открытия вроде бы как независимо друг от друга. И это зародило серьезные сомнения в уникальности гения, тем более что своё открытие немец Лотар Мейер опубликовал... в 1864 году, на 5 лет раньше Менделеева (1869).

Сегодня вы можете узнать настоящую историю открытия Периодического Закона.

Немаловажным является тот факт, что оба ученых - и Лотар Мейер, и Дмитрий Менделеев, в 1860-м году посетили съезд химиков в Карлсруэ, Германия. На этом съезде идея зависимости свойств химических элементов от их атомных весов просто витала в воздухе.

Но еще задолго до этого съезда попытка систематизации элементов была сделана Дёберайнером (в 1829 году). Идеи Дёберайнера в 1843 году развил другой немецкий химик Леопольд Гмелин, который показал, что взаимосвязь между свойствами элементов и их атомными массами значительно сложнее, чем триады Дёберайнера.

Француз де Шанкуртуа в 1862 предложил систематизацию химических элементов, основанную на закономерном изменении атомных масс - «земную спираль». Де Шанкуртуа был одним из первых учёных, отметивших периодичность свойств элементов; его винтовой график действительно фиксирует закономерные отношения между атомными массами элементов.

Таблица де Шанкуртуа (1862):

Химик Джон Ньюлендс в августе 1864 года составил таблицу, в которой расположил все известные элементы в порядке увеличения их атомных весов. Он, безусловно, первым дал ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, присвоил химическим элементам соответствующий порядковый номер и заметил систематическое соотношение между этим порядком и физико-химическими свойствами элементов. Но его таблица имела ряд недостатков (напр. в некоторых ячейках было по два элемента), поэтому была воспринята научным обществом скептически.

Таблица Ньюлендса:

В 1864 же году Уильям Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, однако не сопроводил её какими-либо комментариями.

И в том же 1864 году опубликована книга Лотара Мейера "Die modernen Theorien der Chemie" (Современная Теория Химии), и его первая таблица из 28 элементов, размещённых в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах сходных элементов. Мейер указал, что если элементы располагаются в порядке их атомных весов, они попадают в группы, в которых подобные химические и физические свойства повторяются через определенные промежутки.

Ранняя версия таблицы Мейера (1862):

Доработанная версия таблицы (1870):

Через пять лет после Мейера, в 1969 году Менделеев опубликовал доклад, в котором сообщил об открытии им зависимости между атомными весами элементов и их химическими свойствами. В том же году он опубликовал «Основы химии», в которых был приведен первый вариант его таблицы, содержащей 19 горизонтальных рядов и 6 вертикальных. Таблица Менделеева весьма значительно отличались от той, которую Вы видели на уроках химии. На то время было известно только 63 элемента, из которых один - дидим - оказался смесью празеодима и неодима.

Первый вариант таблицы Менделеева (1869):

В 1870 году вышла работа Мейера, содержащая обновленную таблицу под названием «Природа элементов как функция их атомного веса», состоявшая из девяти вертикальных столбцов. Сходные элементы располагались в горизонтальных рядах таблицы; некоторые ячейки Мейер оставил незаполненными. Таблица сопровождалась графиком зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид, прекрасно иллюстрирующий термин «периодичность».

В ноябре 1870 года Менделеев опубликовал статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», в которой он впервые употребил термин «периодический закон» и указал на существование нескольких не открытых ещё элементов и предсказал их свойства (так же, как и у Мейера, таблица Менделеева имела незаполненные ячейки).

В 1871-м году Менделеев сформулировал закон как: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

В 1882 году Мейер и Менделеев одновременно получили медали от Royal Society (Королевского общества) за их исследования в области Периодического закона. Необходимо знать, что таблицы Мейера и Менделеева и в 1870-м, и в 1871-м, и в 1891-м годах все еще значительно отличались от привычной нам и по форме, и по содержанию: даже в 1891-м году, к примеру, там не было благородных газов.

Таблица элементов версии 1871 года:

Доработанная таблица Менделеева, 1891 год, благородные газы все еще отсутствуют, зато есть дидим:

Еще одна версия таблицы 1891 года (напоминает таблицу де Шанкуртуа, не находите?):

Но самое главное заключается в том, что заблуждались и Мейер, и Менделеев. Современный закон звучит так: «Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от ЗАРЯДА ЯДЕР атомов элементов». То есть не от атомного веса (массы), а от заряда ядер. Это в корне меняет всю суть закона. Ведь существуют изотопы - атомы одного элемента с одним зарядом ядер, практически одинаковыми химическими свойствами, но разной атомной массой (водород, дейтерий и тритий; уран 235 и уран 238 и т.п.).

Для того, чтобы прийти к этой формулировке Закона и современному виду Таблицы элементов, потребовались многие годы работы и исследования Рамзая, Браунера, Сведберга, Содди, Мозли и других ученых.

В 1911 году голландец Ван Дер Брук предположил совпадение атомного номера с величиной положительного заряда ядра атома, что стало основой современной классификации химических элементов. В 1920-м году англичанин Чедвик экспериментально подтвердил гипотезу Ван ден Брука; тем самым был раскрыт физический смысл порядкового номера элемента в Периодической системе, а закон приобрел современную формулировку (зависимость от заряда ядер).

И, наконец, в 1923 году Нильс Бор заложил основы современного представления о теории Периодического закона: причина периодичности свойств элементов заключается в периодическом повторении строения внешнего электронного уровня атома.

Нужно ли говорить, что на сегодня в Таблице присутствуют (существуют в природе и синтезированы) 118 химических элементов, в отличие от 63-х, известных во второй половине 19 века; а короткая версия Таблицы, которую вы видели в школе, официально отменена на международном уровне в 1989 году (хоть и продолжает приводиться в большом числе российских справочников и пособий и после этого времени). Кроме основного общепринятого вида таблицы, существует множество форм (иногда довольно вычурных), предложенных разными учеными.

Современная таблица:

Резюме: при всем уважении к Менделееву и его работам, он внес важный вклад, но был лишь одним из многих, приложивших руку к тому, что мы сегодня называем Периодическим законом и Периодической системой химических элементов.  И да, в тех исследованиях Мейер его в общем-то опередил, хотя в 19 веке разница в пять лет считалась «практически одновременно» :) Сравнив вид таблиц Менделеева и современной (и формулировки законов), становится понятно, почему во всем мире таблицу и закон называют просто Периодической таблицей элементов и Периодическим законом - из уважения к огромному труду большого количества ученых.

Если Вы дочитали до этого места - Вы молодец :)


  • 1

А теперь о "Таблице Менделеева"

Пользователь dongauzer сослался на вашу запись в своей записи «А теперь о "Таблице Менделеева" » в контексте: [...] Оригинал взят у в А теперь о "Таблице Менделеева" [...]

если посмотреть на историю науки чуть шире, то видно, что многие именованные научные законы, теоремы и методы были открыты по нескольку раз и все не на пустом месте.
многие из них называются не в честь первооткрывателей, которые зачастую не понимали сути открытого.
важнейший вклад менделеева состоит в том, о чем вы упомянули вскользь: предсказал новые элементы.
ждем новый научпоп о ньютоне и гуке.

Ну, собственно, ключевое достижение Менделеева - это исправление атомных масс ряда элементов на основе таблицы и предсказание новых. На что не оказались способными ни Мейер, ни Ньюдленс с законом октав, ни Дёберейнер.

Ну, если оперировать подобными формулировками, Менделеев тоже оказался не способным различить празеодим и неодим и т.д. :) В любом случае, в свете вышесказанного - называть современную таблицу и закон именем Менделеева - скажем так, некорректно.

  • 1
?

Log in