Indholdsfortegnelse:

Problemet med "nul" i Mendeleevs værker
Problemet med "nul" i Mendeleevs værker

Video: Problemet med "nul" i Mendeleevs værker

Video: Problemet med "nul" i Mendeleevs værker
Video: Hvorfor giver Kina sine borgere point? 2024, Marts
Anonim

… Jo mere jeg skulle tænke på kemiske grundstoffers natur, jo mere afveg jeg både fra det klassiske begreb om primært stof og fra håbet om at opnå den ønskede forståelse af grundstoffernes natur ved at studere elektriske og lysfænomener, og hver gang mere presserende og tydeligere indså jeg, at tidligere dette eller først er det nødvendigt at få en mere reel idé om "massen" og om "æteren" end nu.

D. I. Mendeleev

I januar 1904 offentliggjorde Petersborg-folder nr. 5, i anledning af Dmitry Ivanovich Mendeleevs 70-års fødselsdag, et interview med ham. På spørgsmålet om, hvilken slags videnskabelig forskning han i øjeblikket beskæftiger sig med, svarede videnskabsmanden: "De har udelukkende til formål at bekræfte den teori, jeg fremsatte i det forløbne år, eller rettere, forsøg på en kemisk forståelse af verdens æteren."

Hvad er denne teori, som vi ved så lidt om?

DI Mendeleev afsluttede sin artikel "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" i oktober 1902 og publicerede den i januar 1903 i nr. 1-4 af "Bulletin and Library of Self-Education". I maj 1904 meddelte han i et brev til den berømte astronom Simon Newcomb, at han i den nærmeste fremtid ville skrive en artikel "om moderne ideer om kompleksiteten af kemiske grundstoffer og om elektroner …"

Billede
Billede

Portræt af D. I. Mendeleev af I. N. Kramskoy. Året er 1878. Ideen om "kemisk" æter, som ifølge DI Mendeleev er tæt forbundet med grundstoffernes periodiske system, har videnskabsmanden næret siden 1870'erne.

Om kompleksiteten af kemiske grundstoffer og om elektroner - dette er forståeligt for den moderne læser, men verdens æter? Nu ved selv skolebørn, at denne idé er blevet forladt af videnskaben. Derfor er et af Mendeleevs sidste værker sandsynligvis meget sjældent kommenteret, praktisk talt ingen steder nævnt, og det er generelt svært at finde det. I mange videnskabelige og uddannelsesmæssige biblioteker i multibindet "Works" af DI Mendeleev mangler bind 2, som indeholder kapitlet "Forsøg på en kemisk forståelse af verdens æteren". Nogle gange får man endda det indtryk, at de på en eller anden måde blufærdigt forsøger at udslette dette "kuriøse" værk fra videnskabsmandens arv. Det lader til, at mange nedladende tror, at den store Mendeleev i sin alderdom kan have overskredet niveauet for hans kompetence.

Men lad os ikke drage konklusioner. DI Mendeleev nærede denne "pinlige" teori i næsten hele sit kreative liv. To år efter opdagelsen af det periodiske system (Mendeleev var endnu ikke 40 år) på et aftryk fra "Fundamentals of Chemistry" ved hans hånd, nær brintsymbolet, blev der lavet en inskription, som kan dechifreres som følger: " Ether er den letteste af alle, millioner af gange." Tilsyneladende syntes "æter" for Mendeleev at være det letteste kemiske grundstof.

”Siden 70'erne har spørgsmålet vedvarende bidt sig fast i mig: hvad er æter i kemisk forstand? Det er tæt forbundet med det periodiske system af grundstoffer og var begejstret af det i mig, men først nu tør jeg tale om det."

Så æterens kemiske grundstof - æterens grundstof - æterens atomicitet - æterens diskrethed. Dette er ikke den æter, som moderne fysik har kasseret som en unødvendig krykke. Lad os åbne ordbogen:

"Ether (græsk Aither - et hypotetisk materiale, der fylder rummet) … I klassisk fysik blev ether forstået som et homogent, mekanisk, elastisk medium, der udfylder det absolutte Newtonske rum" (Philosophical Dictionary / Red. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

I den klassiske definition af æter lægges vægten på homogenitet eller kontinuitet. Æteren, som Mendeleev taler om, består af elementer, den er atomart, den er inhomogen, den er diskontinuerlig og diskret. Det har en struktur.

Dmitry Ivanovichs interesse for æterproblemet i 1870'erne er tæt forbundet med det periodiske system ("det var dette, der ophidsede mig i mig") og det efterfølgende arbejde med undersøgelse af gasser. "Først troede jeg også, at æter er summen af de mest fordærvede gasser i den begrænsende tilstand. Eksperimenterne blev udført af mig ved lavtryk - for at få antydninger af et svar."

Billede
Billede

Men disse værker tilfredsstillede ham ikke: … ideen om verdensæteren som den ultimative udskillelse af dampe og gasser modstår ikke selv de første anfald af eftertænksomhed - på grund af det faktum, at æteren ikke kan forestilles andet end som et stof, der trænger ind i alt og overalt; Dette er ikke typisk for dampe og gasser”.

Den detaljerede udvikling af det "kemiske koncept for verdensetheren" begyndte med opdagelsen af inerte gasser. DI Mendeleev forudsagde mange nye elementer, men inerte gasser var uventede selv for ham. Han accepterede ikke umiddelbart denne opdagelse, ikke uden en intern kamp, og var uenig med de fleste kemikere om placeringen af inerte gasser i det periodiske system. Hvor skal de placeres? Moderne kemikere vil uden tøven sige: selvfølgelig i VIII-gruppen. Og Mendeleev insisterede kategorisk på eksistensen af nulgruppen. Inerte gasser er så forskellige fra andre grundstoffer, at de havde en plads et sted på siden af systemet. Det så ud til, hvilken forskel de vil være på højre (VIII gruppe) eller venstre (nul gruppe) kant. Det forekommer os fuldstændig principløst, især for de tidspunkter, hvor de ikke kendte atomernes elektroniske struktur, selvom vi selv nu kun vildleder os selv, at vi kender det. Mendeleev tænkte anderledes. At placere inaktive gasser til højre betyder at få en hel række af hulrum mellem brint og helium. Det var en udfordring at lede efter nye grundstoffer mellem brint og helium! Måske er der et halogen, der er lettere end fluor (Mendeleev indrømmede sandsynligheden for eksistensen af et sådant halogen, forudsat at helium virkelig er i gruppe VIII) eller andre lette grundstoffer mellem brint og helium? De er der ikke, så stedet for inaktive gasser er til venstre, i nulgruppen! Desuden er deres valens mere sandsynligt at være nul end VIII. Og det kvantitative forhold mellem atomvægte angiver utvetydigt placeringen af inaktive gasser til venstre, i begyndelsen af hver række.

"Denne position af argonanalogerne i nulgruppen er en strengt logisk konsekvens af at forstå den periodiske lov," hævdede DI Mendeleev.

Billede
Billede

På forslag af William Ramsay inkluderer Mendeleev nulgruppen i det periodiske system, hvilket giver plads til grundstoffer, der er lettere end brint.

Det bliver klart, hvorfor Dmitry Ivanovich insisterede på eksistensen af nulgruppen, hans omtaler af et hypotetisk halogen lettere end fluor er forståeligt; derfor er hans søgen efter et grundstof lettere end brint endda forståeligt, hvis eksistens han længe havde tænkt over: "Det faldt mig aldrig ind, at en række grundstoffer skulle begynde med brint." "At fratage brint den startposition, som den længe har indtaget, og at få den til at vente på grundstoffer med endnu mindre end brint, vægten af et atom, som jeg altid har troet på" - det er videnskabsmandens inderste tanker, som han gemte indtil den periodiske lov blev endelig vil ikke blive godkendt.”Jeg havde tanker om, at man tidligere end brint kunne forvente grundstoffer med en atomvægt på mindre end 1, men jeg turde ikke udtrykke mig i denne forstand på grund af antagelsens spådom og især fordi jeg så var forsigtig med ikke at ødelægge indtrykket af det foreslåede nye system, hvis dets udseende vil blive ledsaget af sådanne antagelser som om de letteste grundstoffer end brint."

Netop i systemet med en nulgruppe, som han forsvarede, som først blev foreslået af den belgiske videnskabsmand Leo Herrera i 1900 på et møde i det belgiske kongelige videnskabsakademi (Academie royale de Belgique), ser brint måske ikke ud til at være den første, da det uundgåeligt dukker op foran sig fri plads til et ultralet element - måske er dette "etherelementet"?

"Nu, da det ikke begyndte at være underkastet den mindste tvivl om, at der før gruppe I, hvori brint skulle placeres, er en nulgruppe, hvis repræsentanter har mindre atomvægte end gruppe I-elementer, forekommer det mig umuligt at benægte eksistensen af elementer, der er lettere end brint, "skrev Dmitry Ivanovich.

I den lov, han opdagede, forsøger Mendeleev at forstå fra det fysiske synspunkt massens natur som hovedkarakteristikken for materien. Ved at finde ud af gravitationens fysiske grundlag (om hvor meget kræfter og tid han brugte på dette problem, ved vi også lidt), nært forbundet med begrebet verdensæteren som et "transmitterende" medium, leder han efter det letteste element. Men resultaterne af eksperimenterne i 1870'erne, som gik ud på at bevise, at "æter er summen af de sjældneste gasser", tilfredsstillede imidlertid ikke Mendeleev. I nogen tid stoppede han med at forske i denne retning, skrev ikke nogen steder, men glemte tilsyneladende aldrig dem.

I slutningen af sit liv, på jagt efter svar på spørgsmål om materiens dybe egenskaber, vender han sig igen til "verdensæteren", ved hjælp af hvilken han forsøger at trænge ind i naturen af naturvidenskabens grundbegreb i det 19. århundrede (og endda det 20. og endda det 21. århundrede) - masser, samt at give forklaringer på nye opdagelser og frem for alt radioaktivitet. Mendeleevs hovedidé er som følger: "En reel forståelse af æteren kan ikke opnås ved at ignorere dens kemi og ikke betragte den som et elementært stof; elementære stoffer er nu utænkelige uden at underordne deres periodiske legitimitet." Mens han beskriver verdensæteren, betragter Mendeleev den, "for det første det letteste af alle grundstoffer, både i tæthed og atomvægt, for det andet den hurtigst bevægende gas, og for det tredje den mindst i stand til at dannes med andre atomer eller partikler af visse stærke forbindelser og for det fjerde et grundstof, der overalt er udbredt og altgennemtrængende."

Vægten af et atom af dette hypotetiske grundstof X kan ifølge Mendeleevs beregninger variere fra 5,3 × 10-11 op til 9,6 × 10-7 (hvis atomvægten af H er 1). For at vurdere massen af et hypotetisk grundstof trækker han på viden fra mekanik og astronomi. Grundstof X fik sin plads i det periodiske system i nulperioden for nulgruppen, som den letteste analog af inerte gasser. (Mendeleev kalder dette grundstof "Newtonium".) Derudover indrømmede Dmitry Ivanovich eksistensen af et andet grundstof, der er lettere end brint - grundstoffet Y, coronium (formodentlig blev koroniumlinjerne registreret i solkoronaens spektrum under formørkelsen af Solen i 1869; opdagelsen af helium på Jorden gav grundlaget for at betragte eksistensen af dette element som ægte). Samtidig understregede Mendeleev gentagne gange den hypotetiske karakter af elementerne X og Y og inkluderede dem ikke i tabellerne over elementer i den 7. og 8. udgave af Fundamentals of Chemistry.

Videnskabelig krævende og ansvarlighed i Mendeleevs værker behøver ikke kommentarer. Men, som vi kan se, hvis logikken i søgningen krævede det, fremsatte han dristigt de mest usædvanlige hypoteser. Alle forudsigelser lavet af ham på grundlag af den periodiske lov (eksistensen af 12 elementer, der var ukendte på det tidspunkt, såvel som korrektionen af grundstoffernes atommasser), blev glimrende bekræftet.

Da jeg anvendte den periodiske lov på analogerne af bor, aluminium og silicium, jeg var 33 år yngre, var jeg fuldstændig overbevist om, at før eller siden måtte det forudsete bestemt være retfærdigt, for alt var tydeligt synligt for mig. Undskyldningen kom hurtigere, end jeg kunne have håbet. Så risikerede jeg det ikke, nu risikerer jeg det. Det kræver beslutsomhed. Det kom, da jeg så radioaktive fænomener … og da jeg indså, at det ikke længere var muligt for mig at udsætte, og at mine ufuldkomne tanker måske ville føre nogen ind på en mere korrekt vej end den mulige, hvilket synes at min svækkelse af synet.

Så er dette den første store fejltagelse, måske endda en dyb illusion hos en stor videnskabsmand, som mange nu tror, eller bare en beklagelig misforståelse af genialitet hos hans uarbejdsdygtige elever?

I begyndelsen af det 20. århundrede troede ikke kun Mendeleev, men også mange fysikere og kemikere på eksistensen af "ether". Men efter oprettelsen af den særlige og generelle relativitetsteori af Albert Einstein, begyndte denne tro at falme. Det er almindeligt accepteret, at i 1930'erne eksisterede problemet med "ether" ikke længere, og spørgsmålet om grundstoffer lettere end brint forsvandt af sig selv. Men igen, problemet med den klassiske æter, homogen æter er forsvundet, men den strukturelle æter (Mendeleevs æter) er ganske levende, kun det nu kaldes det strukturelle vakuum eller det fysiske vakuum af Dirac. Så spørgsmålet er kun i terminologi.

Lad os gå tilbage til grundstofferne lettere end brint. Enhver kemiker kender homologe serier, og hvordan deres første medlemmer opfører sig, især de første. Den første er altid speciel. Han skiller sig altid stærkt ud fra den generelle række. Hydrogen er placeret i både gruppe I og VII (det minder lidt om både alkalimetaller og halogener på samme tid). Så brint er ikke som den første … På jagt efter de virkelige elementer i nulperioden befinder vi os i en helt anden verden, og det ser ud til, at dette er elementarpartiklernes verden.

Forståelsen af kemi som en videnskab om kvalitative ændringer manifesterer sig ifølge mange forskere klarest i det periodiske system, og helt i begyndelsen af systemet er det simpelthen blændende lyst.”De mest almindelige simple legemer i naturen har en lav atomvægt, og alle grundstoffer med en lav atomvægt er kendetegnet ved egenskabernes skarphed. Derfor er de typiske elementer ", og når man nærmer sig" nulpunktet ", skulle der ske fantastiske" skarpe "kvalitative spring, som følger af dets enestående natur, eftersom" … her er ikke kun kanten af systemet, men også typiske elementer, og derfor kan vi forvente originalitet og særheder."

Vi taler ofte om den periodiske lovs grundlæggende karakter, men det ser ud til, at vi ikke rigtig forstår dette. Lad os gentage Mendeleev: "Essensen af de begreber, der forårsager den periodiske lov, ligger i det generelle fysisk-kemiske princip om korrespondance, transformerbarhed og ækvivalens af naturkræfterne."

Billede
Billede

Indlægget lavet af DI Mendeleevs hånd på siden med det periodiske system fra 1871 i hans lærebog "Fundamentals of Chemistry" i 1871, gemt i videnskabsmandens arkiv: "Ether er den letteste af alle, en million gange."

Afslutningsvis vil jeg gerne citere Dmitry Ivanovichs ord:

"Jeg ser på mit langt fra fuldstændige forsøg på at forstå verdens æter fra et virkelig kemisk synspunkt, ikke mere end et udtryk for summen af de indtryk, der er akkumuleret i mig, undslipper udelukkende af den grund, at jeg ikke vil tankerne inspireret af virkeligheden til at forsvinde. Det er sandsynligt, at lignende tanker er gået op for mange, men indtil de er angivet, forsvinder de let og ofte og udvikler sig ikke, medfører ikke en gradvis ophobning af vished, som alene er tilbage. Hvis de indeholder i det mindste en del af den naturlige sandhed, som vi alle leder efter, er mit forsøg ikke forgæves, det vil blive udarbejdet, suppleret og rettet, og hvis min tanke er forkert i sit grundlag, sin fremstilling, efter en eller en anden form for gendrivelse, vil forhindre andre i at gentage. Jeg kender ingen anden måde for en langsom, men stabil bevægelse fremad."

FYSISK VAKUUM - i den moderne opfattelse, grundtilstanden af kvantiserede felter, en slags medium med nul elektrisk ladning, momentum, vinkelmomentum og andre kvantetal. Felterne har minimal energi, men de er udsat for udsving med stor amplitude. Fremkomsten af kvanteideer førte til skabelsen af et universelt billede af en enkelt stofstruktur. I stedet for felter og partikler fra klassisk fysik betragter de nu enkelte fysiske objekter - kvantefelter i firedimensionel rumtid, et for hvert "klassisk" felt (elektrisk, magnetisk osv.) og for hver type partikler. For eksempel er Dirac-vakuumet et felt af partikler med spin ½ (elektroner, positroner, myoner, kvarker osv.). Hver enkelt vekselvirkning af partikler eller felter er resultatet af udvekslingen af kvanter af disse felter på et tidspunkt i rum-tid. Fra nogle synspunkter manifesterer det fysiske vakuum det materielle miljøs egenskaber, hvilket giver grund til at betragte det som "moderne æter".

D. Mendeleev. Et forsøg på en kemisk forståelse af æteren. 1905.pdf Grundlæggende om kemi. Del et. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fundamentals of Chemistry. Del to. 1949. Mendeleev D. I.djvu Artikler om emnet:

Liv og udvikling af D. I. Mendeleev - ukendte fakta

Hvem og hvorfor skjulte æteren fra det periodiske system? En af meningerne

Mendeleev: en kæmper mod olieoligarker og tilhænger af æterteorien

Anbefalede: