Kako je Mendeljejev predvidio nedostajuće hemijske elemente. Atomska struktura i periodični zakon
Ovaj srebrni metal je gotovo jednako lagan kao aluminij i topi se na temperaturi nešto nižoj od čelika.
Na Zemlji je 60 puta više ovog metala nego srebra, ali košta mnogo više od zlata.
Do posljednjih godina, tehnologija nije poznavala ovaj metal; U današnje vrijeme, uz njegovu pomoć, riješen je jedan od važnih problema računarske tehnologije.
Ekabor Mendeljejev
Dmitrij Ivanovič Mendeljejev je 1. marta 1869. poslao prvu sliku „Iskustva sistema elemenata zasnovanog na njihovoj atomskoj težini i hemijskoj sličnosti” naučnim institucijama u Rusiji i drugim zemljama. Bio je to poseban komad papira, ne baš sličan periodnom sistemu koji je sada poznat cijelom svijetu.
Tabela se pojavila dva vodiča kasnije.
Godine 1871. njegove ćelije namijenjene 21., 31. i 32. elementu bile su okupirane upitnicima. Ali pored njih, kao iu drugim ćelijama, bili su brojevi atomskih težina.
Mendeljejev je predložio da se elementu br. 21 provizorno nazove ekabor, "izvodeći ovo ime iz činjenice da slijedi bor, a slog eka izveden je iz sanskritske riječi koja znači jedan." Druga dva se zovu ekasilicijum i ekaaluminijum. Takođe 1871. godine, u članku objavljenom u časopisu Ruskog hemijskog društva, Mendeljejev je detaljno opisao svojstva sva tri „ec-a“.
„Ekabor“, napisao je, „pojedinačno mora predstavljati metal... Ovaj metal neće biti isparljiv, jer svi metali u parnim redovima u svim grupama (osim I) nisu isparljivi; stoga se teško može otvoriti na uobičajen način spektralna analiza. U svakom slučaju, neće razgraditi vodu na uobičajenim temperaturama, ali će se pri određenom porastu temperature razgraditi, baš kao što to čine mnogi metali smješteni u ovoj regiji, formirajući osnovni oksid. Naravno da će se rastvoriti u kiselinama..."
Otkriće ekabora dogodilo se za života D.I. Mendeljejev, 1879. godine. Švedski hemičar Lare Frederik Nilsson, radeći na ekstrakciji elementa rijetke zemlje iterbija, otkrio je novi “ retke zemlje" Njegova svojstva upadljivo su se poklapala sa svojstvima ekabora, „otvorenog na vrhu olovke“.
U čast Skandinavije, Nilsson je ovaj element nazvao skandij.
Međutim, supstanca koju je dobio švedski naučnik još nije bila dovoljno čista. I Nilsson, i njegovi suvremenici, i mnogi kemičari narednih godina nisu bili u stanju da odvoje ovaj rijedak i raspršeni element od bezbrojnih nečistoća.
Relativno čisti metalni skandij (94...98%) dobijen je tek 1937. godine.
Nije tako retko kao raštrkano...
Proveli smo skoro pola veka učeći da izolujemo element br. 21. Zašto se to dogodilo? Sadržaj skandijuma u zemljinoj kori iznosi 2,2·10–3%. To znači da ga u zemlji ima nešto manje od olova, ali skoro 500 puta više od žive. Međutim, i živa i olovo imaju svoje rude; Neki minerali ih sadrže u količinama i do nekoliko posto, a skandij je raspoređen po površini zemlje kao da je priroda odlučila da ga učini sveprisutnim, ali nedostižnim.
Mineral najbogatiji skandijem je tortveitit, jedan od najrjeđih minerala. Najznačajnija ležišta tortveitita nalaze se u južnoj Norveškoj i na Madagaskaru. Koliko su ova nalazišta „bogata” može se suditi po sledećim brojkama: više od 40 godina, od 1911. do 1952. godine, iz norveških rudnika je izvučeno samo 23 kg torveitita. Istina, u narednoj deceniji, zbog povećanog interesovanja za skandij u mnogim granama nauke i industrije, ekstrakcija tortveitita je izuzetno povećana i ukupno je dostigla... 50 kg. Ostali minerali bogati skandijem su nešto češći - steretit, kolbekit, bolcit.
Ali u stotim i hiljaditim delovima procenta ovaj element se nalazi u rudama gvožđa, uranijuma, kositra i volframa, iu uglju niskog kvaliteta, pa čak i u morska voda i alge. Uprkos takvoj rasejanosti, tehnološki procesi za dobijanje skandijuma i njegovih jedinjenja iz razne vrste sirovine. Ovako izgleda, na primjer, jedna od metoda za proizvodnju skandijevog oksida koju su razvili čehoslovački naučnici.
Prva faza je pečenje otpada prerade volframove rude. Ovo sagorijeva isparljive komponente. Čvrsti ostatak se razlaže koncentrovanom sumpornom kiselinom, dodaje se voda i iz rastvora sa amonijakom istaloži skandijev hidroksid. Zatim se suši i kalcinira u plinskoj peći na 600...700°C. Rezultat je svijetloružičasti prah skandijevog oksida s prilično značajnim nečistoćama čvrste silicijske kiseline i raznih oksida, prvenstveno oksida željeza. Ove nečistoće se mogu ukloniti otapanjem praha u čistoj klorovodičnoj kiselini, a zatim odvajanjem različitih frakcija. Silicijumska kiselina se uklanja pomoću rastvora želatine, a rezultujuća gvožđe hlorid– metodom ekstrakcije etera.
Zatim slijedi još jedan niz operacija u kojima su uključene različite kiseline, amonijum tiocijanat, voda i eter. Isparavanje, pranje, ponovno sušenje.
Pročišćeni skandijev oksid se još jednom otopi u hlorovodoničnoj kiselini i skandijev oksalat se istaloži oksalnom kiselinom. Kalcinira se na 1100°C i pretvara u oksid.
Dobivanje metalnog skandijuma iz oksida je jednako radno intenzivan proces. Prema američkoj Ames laboratoriji, najpoželjnije je pretvoriti skandijev oksid u fluor. Ovo se postiže tretiranjem sa fluorovodonikom ili amonijum bifluoridom NH 4 F · HF. Da bi tranzicija Sc 2 O 3 u ScF 3 bila potpuna, reakcija se izvodi dva puta.
Skandijev fluorid se reducira u tantalnim loncima pomoću metalnog kalcija. Proces počinje na 850°C i odvija se u atmosferi argona. Tada temperatura raste na 1600°C. Nastali metal skandij i šljaka se odvajaju topljenjem u vakuumu. Ali čak i nakon toga, ingot skandijuma neće biti dovoljno čist. Glavna nečistoća u njemu je od 3 do 5% tantala.
Posljednja faza prečišćavanja je vakuum destilacija. Temperatura 1650...1750°C, pritisak 10–5 mm Hg. Nakon završetka operacije, ingot će sadržavati oko 95% skandijuma. Dalje prečišćavanje, dovodeći skandij do najmanje 99% čistoće, je još složeniji proces u više faza.
Uprkos tome, naučnici idu dalje, nastojeći da postignu maksimalnu čistoću retkog metala, proučavajući svojstva njegovih jedinjenja i razvijajući nove metode za njihovu proizvodnju. Nedavno je povezano vađenje skandijuma iz ruda uranijuma postalo važno.
Koliko brzo raste interesovanje za skandij može se suditi po broju knjiga, brošura i članaka o njemu i njegovim spojevima. Ako se 40-ih godina sva svjetska literatura o skandijumu doslovno mogla prebrojati na jednu ruku, sada su već poznate hiljade publikacija.
Sjaj i siromaštvo elementa br. 21
Zašto je skandij vrijedan?
Prije svega, ima rijetku kombinaciju visoke otpornosti na toplinu s lakoćom. Gustina aluminijuma je 2,7 g/cm 3, a tačka topljenja je 660°C. Kubni centimetar skandijuma teži 3,0 g, a tačka topljenja ovog metala je 1539°C. Gustoća čelika varira (ovisno o marki) u rasponu od 7,5...7,9 g/cm 3, temperature topljenja variraju u prilično širokom rasponu (čisto željezo se topi na temperaturi od 1530°C, 9° niže od skandija ) .
Poređenje ovih bitnih karakteristika skandijuma i dva najvažnija metala moderna tehnologija jasno u korist elementa br. 21.
Osim toga, ima odlične karakteristike čvrstoće i značajnu otpornost na kemikalije i koroziju.
Zahvaljujući ovim svojstvima, skandij bi mogao postati važan građevinski materijal u vazduhoplovstvu i raketnoj nauci. U Sjedinjenim Državama se pokušalo proizvesti metalni skandij za ove svrhe, ali je postalo jasno da bi raketa od skandijuma bila preskupa. Čak su i pojedinačni dijelovi od skandijuma uvelike povećali njegovu cijenu.
Pokušali su pronaći primjenu skandijuma u metalurgiji. Nadalo se da će se koristiti kao aditiv za legiranje livenog gvožđa, čelika i legura titanijum-aluminijum. U nizu slučajeva postignuti su ohrabrujući rezultati. Na primjer, dodavanje 1% skandijuma aluminiju povećalo je čvrstoću legure za jedan i pol puta. Ali čak i nekoliko posto metalnog skandijuma učinilo je leguru preskupom...
Tražili su primjenu skandijuma i u nuklearnoj tehnologiji i u hemijskoj industriji, ali u svakom slučaju višecifrene cijene negiraju prednosti elementa br. 21. To, naravno, ne znači da su ti radovi bili beskorisni. Naprotiv, bile su od izuzetnog značaja, jer su pomogle da se razjasni pod kojim uslovima u sadašnjosti i budućnosti će biti upotreba skandijuma; svrsishodno.
IN poslednjih godina cijena skandijuma, njegovih spojeva i legura postepeno se smanjuje. Ako je 1959. godine kilogram skandijevog oksida koštao od 15 do 30 hiljada dolara u SAD-u, onda je godinu dana kasnije već bilo manje od devet hiljada. Metalni skandij u isto vrijeme koštao je 70, odnosno 45 hiljada dolara. Međutim, posljednje brojke teško se mogu nazvati drugačije nego astronomskim.
Budući da je skandijev oksid nekoliko puta jeftiniji od čistog metala, njegova upotreba u nekim slučajevima može biti ekonomski opravdana. Ovaj neupadljivi puder vrlo običnog izgleda nije imao prednosti tako očigledne kao sam metal, ali...
Skandij i matematika
Hajde da to uradimo kratak izlet u jednoj od sekcija računarske tehnologije.
Najvažnija komponenta svakog elektronskog računara je uređaj za skladištenje podataka. Njegova uloga je da akumulira dolazne informacije u mašini.
Tip uređaja za skladištenje u velikoj mjeri određuje tip cijele mašine. Različite mašine imaju različitu RAM memoriju. U nekima, njegove funkcije obavljaju katodne cijevi, u drugima feritne ćelije služe kao osnova uređaja za pohranu. Ovaj tip RAM najčešći i evo zašto: feritna memorija je pouzdanija; osim toga, pohranjuje primljene informacije na neograničeno vrijeme, bez potrebe za utroškom energije.
Kao i većina elektronskih kompjuterskih uređaja, magnetna memorija radi na principu „da-ne“: ili postoji signal ili ga nema. Ako se pozitivan signal primijeni kroz namotaj feritnog jezgra, jezgro će biti magnetizirano u jednom smjeru, ako je negativan, u suprotnom smjeru.
Kada se signal ukloni, feritno jezgro ostaje magnetizirano, a smjer magnetizacije se održava. Stanje jezgre će karakterizirati snimljeni signal. Kako to pročitati?
Signal određenog polariteta, na primjer pozitivan, dovodi se kroz namotaj feritne ćelije. Ako je smjer magnetskog toka koji generira signal suprotan smjeru magnetskog toka u jezgri, ono će se ponovno magnetizirati, a u izlaznom namotu će se pojaviti elektromotorna sila. Ako se magnetski tokovi signala i jezgre poklapaju u smjeru, tada se signal neće pojaviti na izlaznom namotu. Na ovaj način je moguće razlikovati koji je signal snimljen u datoj ćeliji. Naravno, što više okretanja magnetizacije feritne ćelije mogu izdržati u jedinici vremena, to je veća brzina mašine. Obično su feriti koji se koriste u sistemima magnetne memorije napravljeni od oksida gvožđa, magnezija i mangana, i imaju zaostalu indukciju od približno 2000...3000 Gausa. Oni su u stanju da preokrenu magnetizaciju otprilike 300 hiljada puta u sekundi, tj. prenose 300 hiljada jedinica informacija svake sekunde. Pri većoj frekvenciji preokretanja magnetizacije, oni se brzo zagrijavaju i gube svoja divna magnetska svojstva.
Zbog kolosalne složenosti problema koje elektronske računske mašine moraju riješiti, ova brzina je postala nedovoljna. Postoji potreba za novim ferimagnetnim materijalima koji bi povećali brzinu elektronskih mašina. Sovjetski fizičari D.E. Bondarev i Yu.V. Basikhin je ranih 60-ih razvio ferite sa smanjenom zaostalom indukcijom, koji su se mogli proizvoditi bez promjene postojeće tehnologije. Testirane su različite kompozicije, ali tehnologija za pripremu novih vrsta ferita gotovo se nije razlikovala od tradicionalne. Ubrzo su dobijeni feriti sa skandij oksidom, čija indukcija nije prelazila 800...1000 Gausa. Ovo je 3 puta manje od običnih! Zbog toga je zagrijavanje jezgara pri visokofrekventnom preokretu magnetizacije uvelike smanjeno, što je omogućilo stvaranje magnetskog memorijskog sistema koji je dva do tri puta brži od konvencionalnih. Takva memorija manje reagira na smetnje i radi višestruko pouzdanije.
Tako je započeo put skandijuma u tehnologiju budućnosti.
Uporedite...
| Mendeljejev je predvideo 1870...1871. | Neilson ga je otkrio 1879. |
| Ekabor | Scandium |
| Atomska težina 44. | Atomska težina 44,1. |
| Molekul oksida sastoji se od dva atoma ekaborona i tri atoma kisika. | Molekul oksida sastoji se od dva atoma skandijuma i tri atoma kiseonika. |
| Specifična težina oksida je 3,5. | Specifična težina oksida je 3,86. |
| Oksid je nerastvorljiv u alkalijama. Soli su bezbojne. | |
| Ekabor karbonat je nerastvorljiv u vodi. | Skandijev karbonat je nerastvorljiv u vodi. |
| Kristali dvostruke sulfatne soli ekabora i kalija po obliku nisu slični stipsi. | Kristali dvostrukog sulfata skandijuma i kalija po obliku nisu slični stipsi. |
| Teško da se može otkriti spektralnom analizom. | Nije otkriven spektralnom analizom. |
Predlagač periodičnog zakona
Mendeljejev je naučnike koji su svojim otkrićima potvrdili predviđanja koja je dao na osnovu periodičnog zakona nazvao „potvrđivačima“ i „jačačima“ periodnog sistema elemenata. Prije svega, ove "titule" su zaslužila tri naučnika koji su otkrili elemente koje je Mendeljejev predvidio u mineralima: eka-aluminij. ekabor, ekasilicon.
Prvi od "afirmatora" bio je, kao što je poznato, Francuski hemičar Lecoq de Boisbaudran - 1875. je pronašao eka-aluminij - galijum - u mješavini cinka.
Nilsson je bio drugi. Četiri godine nakon Boisbaudranovog otkrića, imao je sreću da otkrije ekaboron, koji je predvidio Mendeljejev, u mineralu auksenitu. A sedam godina kasnije, njemački naučnik Klemens Winkler prvi je došao do eka-silicijuma - germanijuma.
Šveđanin Lare Frederik Nilsson, rodom sa oštrog ostrva Gotland, bio je svestrano obrazovani naučnik - na Univerzitetu u Upsali studirao je hemiju, geologiju i biologiju. Pored prvoklasnog obrazovanja i prirodnog talenta, njegovom uspehu u nauci doprinele su još dve izuzetno važne okolnosti - rad u mladosti pod vođstvom izuzetnog švedskog hemičara Jensa Jakoba Berzeliusa i Mendeljejevljevo otkriće periodnog zakona, koji naoružani naučnici širom sveta mapom hemijskog kontinenta.
Najviše od svega, Nilsson se bavio proučavanjem rijetkih elemenata. Njegovo najveće dostignuće, pored otkrića elementa br. 21 – skandijuma, bilo je uspostavljanje tačne atomske težine berilija 1884. godine (zajedno sa švedskim hemičarem O. Petersonom).
Poslednjih 17 godina svog života, Nilsson je bio profesor na Stokholmskoj poljoprivrednoj akademiji. Učinio je mnogo na povećanju produktivnosti polja u Švedskoj, a posebno na svom rodnom ostrvu Gotland.
Skandij i fosfor
Fosfor (ne treba ga miješati sa fosforom) su tvari koje mogu svijetliti u mraku prilično dugo. Jedna od ovih supstanci je cink sulfid ZnS. Ako ga ozračite infracrvenim zracima, on počinje da sija i svetli još dugo nakon što prestane zračenje. Utvrđeno je da dodatak skandijuma cink sulfidu aktiviranom bakrom proizvodi svjetliji sjaj nego inače. Skandij takođe povećava sjaj drugih fosfora, posebno magnezijum oksida MgO.
Da bi vazduh bio čistiji
Proizvodnja plastike, insekticida i otapala oslobađa prilično značajne količine klorovodika. Ovo je otrovni plin čije je ispuštanje u atmosferu neprihvatljivo.
Naravno, bilo bi ga moguće vezati vodom i proizvesti hlorovodoničnu kiselinu, ali bi proizvodnja kiseline ovom metodom, blago rečeno, koštala prilično peni. Razgradnja HCl elektrolizom također je zahtijevala velike troškove, iako je metoda katalitičke razgradnje klorovodika predložena prije više od 100 godina. Bakar hlorid je služio kao katalizator. Međutim, ovaj proces je bio efikasan samo na 430...475°C. I pod tim uslovima katalizator isparava... Pronađeno je rešenje: mikrokoličine itrijuma, cirkonijuma, torijuma, uranijuma i skandij hlorida dodane su glavnom katalizatoru - bakar hloridu. Koristeći takav katalizator, temperatura raspadanja klorovodika se smanjila na 330...400°C, a isparavanje bakrenog klorida je postalo znatno manje. Novi katalizator traje mnogo duže od starog, a zrak iznad kemijskih postrojenja pouzdano je očišćen od štetnog klorovodika.
Skandij u ušću Temze
Radioaktivni izotop skandijuma i atomska masa 46 u 1954...1955. koristi se za određivanje kretanja mulja u ušću Temze. Sol koja je sadržavala skandij-46 pomiješana je s drobljenim staklom i spuštena na morsko dno u kontejneru. Tamo je kontejner otvoren i smjesa, čija je gustina odgovara gustini mulja, razbacana po dnu. Zračenje je detektovano sa čamca posebnim uređajem. Skandij-46 je odabran jer ima prilično intenzivno zračenje i idealno vrijeme poluraspada za ovu vrstu istraživanja - 83,9 dana. sta se desilo? Veliki dio mulja koje Temza iznosi u more ubrzo se vraća u riječno korito. Morao sam da se razvijam nova tehnologijačišćenje ušća rijeke od nanosa. Proučavanje kretanja mulja i šljunka u moru pomoću izotopa skandijuma također je provedeno u Poljskoj i Francuskoj.
Skandij-46 je jedan od deset umjetnih radioaktivnih izotopa elementa 21. Drugi radioizotopi skandijuma još nisu našli praktičnu primenu. Prirodni skandij se sastoji od jednog izotopa, skandijuma-45.
Istovremeno, Mendeljejev je ostavio prazne ćelije u tabeli za elemente koji još nisu otkriveni i predvideo njihova svojstva. U članku od 11. decembra (29. novembra, stari stil) 1870. godine, D. I. Mendeljejev je predvidio svojstva ekabora (skandij), ekaaluminijuma (galijum) i ekasilicijuma (germanijum).
Konzole
Da bi predviđenim elementima dao "privremena" imena, Mendeljejev je koristio prefikse "eka", "dvi" i "tri", u zavisnosti od toga na koliko pozicija niže od već otkrivenog elementa sa sličnim svojstvima se nalazio predviđeni element. Tako je germanij, prije njegovog otkrića 1886. godine, nazvan "eksasilicijum", a renijum, otkriven 1926. godine, nazivan je "dimangan".
Mendeljejev je izveo prefikse za označavanje neotkrivenih elemenata iz sanskritskih riječi “jedan”, “dva” i “tri”.
Danas se prefiks “eka” (rjeđe “dvi”) koristi za opisivanje transuranija ili još neotkrivenih elemenata: ekas olovo (flerovium), ekaradon (oganeson), eka aktinijum ili dvilantan (untrienijum). Zvanična praksa IUPAC-a je da se neotkrivenim ili novootkrivenim elementima daju privremeni sistematski nazivi na osnovu njihovog broja punjenja, a ne njihove pozicije u periodnom sistemu.
Prvobitna predviđanja, 1870
Eksasilicijum i germanijum
Mendeljejev je poistovetio teži od dva prehelijumska elementa sa koronijumom, koji je dobio ime po povezanosti sa neobjašnjivom spektralnom linijom solarne korone. Pogrešna kalibracija instrumenta dala je talasnu dužinu od 531,68 nm, koja je kasnije ispravljena na 530,3 nm. Ovu talasnu dužinu su Grotrian i Edlen 1939. doveli u korelaciju sa gvozdenom linijom.
Najlakšem od gasova nulte grupe, prvom u periodnom sistemu, dodeljena je teoretska atomska masa između 5,3 10 −11 i 9,6 10 −7. Mendeljejev je česticama ovog gasa pripisao kinetičku brzinu reda 2,5·10 6 m/s. Gotovo bez težine, čestice oba ova gasa, prema Mendeljejevu, trebale su lako da prođu kroz debljinu materije, praktično ne ulazeći u hemijske reakcije. Velika pokretljivost i vrlo niska atomska masa transvodikovih plinova dovela bi do toga da bi se mogli vrlo razrijediti, prema spoljni znaci dok ostane gust.
Kasnije je Mendeljejev objavio teorijski razvoj o etru. Knjiga pod naslovom The Chemical Concept of Ether, objavljena je 1904. godine, i ponovo je sadržavala spominjanje dva hipotetička plemenita plina lakša od vodonika, koronija i njutonijuma. Pod "eterskim gasom" Mendeljejev je razumeo međuzvezdanu atmosferu, koja se sastoji od dva trans-vodikova gasa sa primesama drugih elemenata i nastala kao rezultat interni procesi hodanje po zvijezdama.
Bilješke
- Kaji, Masanori (2002). „D.I.Mendelejev koncept hemijskih elemenata i "Principi" hemije ». Bilten za istoriju hemije 27 (1): 4–16.
Da bi predviđenim elementima dao "privremena" imena, Mendeljejev je koristio prefikse "eka", "dvi" i "tri", u zavisnosti od toga na koliko pozicija niže od već otkrivenog elementa sa sličnim svojstvima se nalazio predviđeni element. Tako je germanij, prije njegovog otkrića 1886. godine, nazvan "eksasilicijum", a renijum, otkriven 1926. godine, nazivan je "dimangan".
Mendeljejev je izveo prefikse za označavanje neotkrivenih elemenata iz sanskritskih riječi “jedan”, “dva” i “tri”.
Danas se prefiks “eka” (rjeđe “dvi”) koristi za opisivanje transuranija ili još neotkrivenih elemenata: ekaslead (flerovium), ekaradon (ununoctium), ekaactinium ili dvilantan (untrienium). Zvanična praksa IUPAC-a je da se neotkrivenim ili novootkrivenim elementima daju probni sistematski nazivi na osnovu njihovog broja punjenja, a ne njihove pozicije u periodnom sistemu.
Prvobitna predviđanja, 1870
Eksasilicijum i germanijum
Teži od dva prehelijumska elementa Mendeljejev je identifikovao kao koronijum, koji je ime dobio po povezanosti sa neobjašnjivom spektralnom linijom solarne korone. Pogrešna kalibracija instrumenta dala je talasnu dužinu od 531,68 nm, koja je kasnije ispravljena na 530,3 nm. Ovu talasnu dužinu su Grotrian i Edlen 1939. doveli u korelaciju sa gvozdenom linijom.
Najlakšem od gasova nulte grupe, prvom u periodnom sistemu, dodeljena je teoretska atomska masa između 5,3 10 −11 i 9,6 10 −7. Mendeljejev je česticama ovog gasa pripisao kinetičku brzinu reda 2,5·10 6 m/s. Gotovo bez težine, čestice oba ova plina, prema Mendeljejevu, trebale su lako proći kroz debljinu materije, praktično bez ulaska u kemijske reakcije. Velika pokretljivost i vrlo niska atomska masa transvodikovih plinova dovela bi do toga da bi se mogli vrlo razrijediti, a da pritom ostanu gusti na izgled.
Kasnije je Mendeljejev objavio teorijski razvoj o etru. Knjiga pod naslovom The Chemical Concept of Ether, objavljena je 1904. godine, i ponovo je sadržavala spominjanje dva hipotetička plemenita plina lakša od vodonika, koronija i njutonijuma. Pod "eterskim gasom" Mendeljejev je razumeo međuzvezdanu atmosferu, koja se sastoji od dva transvodonička gasa sa primesama drugih elemenata i nastala kao rezultat unutrašnjih procesa koji se dešavaju na zvezdama.
Napišite recenziju o članku "Elementi koje je predvidio Mendeljejev"
Bilješke
Književnost
- Scerri Eric. Periodni sistem: njegova priča i njegov značaj. - New York: Oxford University Press, 2007. - ISBN 0195305736.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Odlomak koji karakteriše elemente koje je predvideo Mendeljejev
Takozvani partizanski rat počeo je ulaskom neprijatelja u Smolensk.Pre nego što je naša vlada zvanično prihvatila gerilsko ratovanje, hiljade ljudi iz neprijateljske vojske - nazadnih pljačkaša, krmačara - istrebili su kozaci i seljaci, koji su te ljude tukli nesvesno kao što psi nesvesno ubijaju odbeglog bijesnog psa. Denis Davidov je sa svojim ruskim instinktom prvi shvatio značenje tog strašnog topa, koji je, ne pitajući pravila vojne umjetnosti, uništio Francuze, a slava prvog koraka za legitimizaciju ovog načina ratovanja pripada njemu. .
24. avgusta prvi partizanski odred Davidov, a nakon njegovog odvajanja počeli su se osnivati drugi. Što je kampanja dalje odmicala, broj ovih odreda se više povećavao.
Partizani su Veliku armiju uništavali komad po komad. Pokupili su ono opalo lišće koje je samo od sebe palo sa osušenog drveta - francuska vojska, a ponekad i protresli ovo drvo. U oktobru, dok su Francuzi bježali u Smolensk, bilo je na stotine ovakvih grupa raznih veličina i karaktera. Postojale su stranke koje su usvojile svu tehniku vojske, sa pešadijom, artiljerijom, štabovima i udobnostima života; bili su samo kozaci i konjica; bilo je malih, montažnih, pješačkih i na konjima, bilo je seljačkih i veleposedničkih, nikome nepoznatih. Na čelu stranke je bio jedan džuk, koji je uzimao nekoliko stotina zatvorenika mjesečno. Tu je bila starija Vasilisa, koja je ubila stotine Francuza.
Poslednji dani oktobra bili su vrhunac partizanskog rata. Taj prvi period ovog rata, tokom kojeg su se partizani, iznenađeni sopstvenom smelošću, svakog trenutka plašili da budu uhvaćeni i opkoljeni od Francuza i, bez osedlanja i skoro bez silaska sa konja, sakrivali se po šumama, očekujući potera u svakom trenutku, već je prošla. Sada je ovaj rat već bio definisan, svima je postalo jasno šta se može sa Francuzima, a šta ne može. Sada su samo oni komandanti odreda koji su sa svojim štabovima, po pravilima, otišli od Francuza, smatrali mnoge stvari nemogućim. Mali partizani, koji su odavno započeli svoj rad i budno pazili na Francuze, smatrali su mogućim ono o čemu se vođe velikih odreda nisu usuđivale razmišljati. Kozaci i ljudi koji su se penjali među Francuze vjerovali su da je sada sve moguće.
Dana 22. oktobra, Denisov, koji je bio jedan od partizana, bio je sa svojom strankom usred partizanske strasti. Ujutro su on i njegova družina bili u pokretu. Cijelog dana, kroz šume uz magistralni put, pratio je veliki francuski transport konjičke opreme i ruskih zarobljenika, odvojen od ostalih trupa i pod jakim zaklonom, kako se znalo od špijuna i zarobljenika, kretao se prema Smolensku. Ovaj transport nije bio poznat samo Denisovu i Dolohovu (takođe partizan sa malom družinom), koji su hodali blizu Denisova, već i komandantima velikih odreda sa štabovima: svi su znali za ovaj transport i, kako je Denisov rekao, izoštrili su svoje zubi na njemu. Dvojica ovih velikih vođa odreda - jedan Poljak, drugi Nijemac - gotovo u isto vrijeme poslali su Denisovu poziv da se svaki pridruži svom odredu kako bi napao transport.
“Ne, bg”at, i ja sam s brkovima”, rekao je Denisov, pročitavši ove novine, i napisao Nemcu da, uprkos duhovnoj želji da mora da služi pod komandom tako hrabrog i slavnog generala , on se mora lišiti te sreće, jer je već ušao pod komandom poljskog generala. Isto je pisao i poljskom generalu, obavještavajući ga da je već ušao pod komandom Nijemca.
Nakon što je to naredio, Denisov je namjeravao, bez izvještaja najvišim komandantima, zajedno sa Dolohovom, da napadne i preuzme ovaj transport sa svojim malim snagama. Transport je krenuo 22. oktobra iz sela Mikulina do sela Šamševa. S lijeve strane puta od Mikulina do Šamševa išli smo velike šume, na nekim mjestima se približava samoj cesti, na drugim se udaljavaju od puta milju ili više. Kroz ove šume po ceo dan, sad dublje u njihovu sredinu, čas idući na ivicu, Denisov je jahao sa družinom, ne ispuštajući iz vida pokretne Francuze. Ujutro, nedaleko od Mikulina, gde se šuma približavala putu, kozaci iz Denisovljeve družine uhvatili su dva francuska vagona sa konjičkim sedlima koja su se zaprljala u blatu i odveli ih u šumu. Od tada do večeri, partija je, bez napada, pratila kretanje Francuza. Bilo je potrebno, ne uplašivši ih, pustiti ih da mirno stignu do Šamševa, a zatim, ujedinivši se s Dolohovom, koji je trebao doći uveče na sastanak u stražarnicu u šumi (milju od Šamševa), u zoru, pasti sa obje strane iz vedra neba i pobijediti i uzeti sve odjednom.
Iza, dve milje od Mikulina, gde se šuma približavala samom putu, ostavljeno je šest kozaka, koji su trebali da se jave čim se pojave nove francuske kolone.
Ispred Šamševe, na isti način, Dolohov je morao istražiti cestu kako bi znao na kojoj udaljenosti se još nalaze druge francuske trupe. Očekivalo se da će biti prevezeno hiljadu i petsto ljudi. Denisov je imao dvije stotine ljudi, Dolohov je mogao imati isti broj. Ali superiorni brojevi nisu zaustavili Denisova. Jedino što je još trebao da zna je šta su tačno te trupe; a u tu svrhu Denisov je trebao uzeti jezik (tj. čovjeka iz neprijateljske kolone). U jutarnjem napadu na vagone stvar je obavljena s takvom žurbom da je Francuze koji su bili s vagonima ubijen i žive zarobljen samo od bubnjara, koji je bio retardiran i nije mogao reći ništa pozitivno o vrsti trupa u kolona.
Denisov je smatrao opasnim da napadne drugi put, kako ne bi uzbunio čitavu kolonu, i stoga je poslao u Šamševo seljaka Tihona Ščerbatija, koji je bio sa svojom strankom, da zarobi, ako je moguće, barem jedan od francuskih naprednjaka. koji su bili tamo.
Bio je jesenji, topao, kišni dan. Nebo i horizont bili su iste boje mutne vode. Činilo se kao da je pala magla, a onda je odjednom počela jaka kiša.
Denisov je jahao na čistokrvnom, mršavom konju sa zategnutim bokovima, nosio je ogrtač i šešir iz kojeg je tekla voda. On se, kao i njegov konj, koji je žmirio glavom i štipao uši, trzao se od kose kiše i zabrinuto gledao ispred sebe. Njegovo lice, mršavo i obraslo gustom, kratkom, crnom bradom, djelovalo je ljutito.
Pored Denisova, takođe u burki i papahi, na dobro uhranjenom, velikom dnu, jahao je kozački esaul - službenik Denisova.
Esaul Lovaisky - treći, takođe u burki i papaki, bio je dugačak, ravan, daskast, bijelog lica, plav čovjek, uskih svijetlih očiju i mirnog samozadovoljnog izraza i na licu i u stavu. Iako je bilo nemoguće reći šta je posebno kod konja i jahača, već na prvi pogled na esaula i Denisova bilo je jasno da je Denisov i mokar i nezgodan – da je Denisov čovek koji je seo na konja; dok je, gledajući esaula, bilo jasno da mu je udobno i mirno kao i uvijek, i da nije čovjek koji sjedi na konju, već su čovjek i konj zajedno jedno stvorenje, uvećano dvostrukom snagom.
Malo ispred njih išao je sasvim mokar seljački kondukter, u sivom kaftanu i bijeloj kapi.
Malo iza, na tankom, mršavom kirgiskom konju s ogromnim repom i grivom i krvavih usana, jahao je mladi oficir u plavom francuskom šinjelu.
Pored njega je jahao husar, noseći za sobom na leđima konja dječaka u otrcanoj francuskoj uniformi i plavoj kapi. Dječak je rukama držao husara, crvenim od hladnoće, pomicao bose noge, pokušavajući ih ugrijati, i, podižući obrve, iznenađeno se osvrnuo oko sebe. Bio je to francuski bubnjar snimljen ujutro.
Iza, po troje i po četiri, po uskom, blatnjavom i izlizanom šumskom putu, išli su husari, pa kozaci, ko u burkama, ko u francuskom šinjelu, neko sa ćebetom nabačenim preko glave. Konji, i crveni i divlji, svi su izgledali crni od kiše koja je tekla s njih. Vratovi konja izgledali su neobično tanki od mokrih griva. Iz konja se digla para. I odjeća, i sedla, i uzde - sve je bilo mokro, ljigavo i mokro, baš kao i zemlja i opalo lišće kojim je put bio položen. Ljudi su sjedili pogrbljeni, trudeći se da se ne pomjere kako bi zagrijali vodu koja im se izlila po tijelima i da ne bi pustili novu hladnu vodu koja je curila ispod sedišta, koljena i iza vrata. Usred ispruženih kozaka, dva kola na francuskim konjima i upregnuta u kozačka sedla tutnjala su preko panjeva i granja i tutnjala po vodenim kolotečinama puta.
Oni su raspoređeni prema prisutnosti sličnih svojstava prema rastu atomske težine.
Za razliku od djela svojih prethodnika, Mendeljejev je polazio od pretpostavke o postojanju elemenata koji još nisu otkriveni na osnovu periodičnih promjena fizičkih i kemijskih svojstava poznatih elemenata. Ostavili su prazne ćelije u tabeli za elemente koji još nisu bili otkriveni i predvidjeli njihova svojstva. Da bi predviđenim elementima dao "privremena" imena, Mendeljejev je koristio prefikse "eka", "dvi" i "tri" (od sanskrtskih reči za "jedan", "dva" i "tri"), u zavisnosti od toga koliko pozicija je niže. od već otkrivenog elementa sa sličnim svojstvima bio je predviđeni element. Tako je germanij, prije njegovog otkrića 1886. godine, nazvan "eksasilicijum", a renijum, otkriven 1926. godine, nazivan je "dimangan".
Već u prvoj verziji periodnog sistema, koju je objavio D. I. Mendeljejev 1869. godine, uključeno je više elemenata nego što je otkriveno u to vrijeme. Ostavlja četiri slobodne ćelije za još nepoznate elemente i ukazuje na njihove atomske težine (u “udjelima” po vrijednosti bliskim masi atoma vodika).
Razvijajući ideje periodičnosti 1869-1871, D. I. Mendeljejev je uveo koncept mjesta elementa u periodnom sistemu kao skup njegovih svojstava u poređenju sa svojstvima drugih elemenata. Da bi predvidio svojstva jednostavnih supstanci i jedinjenja, pretpostavio je da su svojstva svakog elementa posredna između odgovarajućih svojstava dva susedna elementa u grupi periodnog sistema, dva susedna elementa u periodu i elemenata duž dijagonale - takozvano "zvezdano pravilo". Na osnovu toga, posebno, na osnovu rezultata proučavanja redoslijeda promjena oksida koji stvaraju staklo, korigirao sam vrijednosti atomskih masa 9 elemenata. Godine 1870. predvidio je postojanje, izračunao atomske mase i opisao svojstva tri elementa koja u to vrijeme još nisu otkrivena – “eka-aluminijum”, “eka-bor” i “eka-silicij”. Zatim je predvidio postojanje još osam elemenata, uključujući "dvitelur" - polonijum, "ekajod" - astatin, "ekamangan" - tehnecijum, "ekaceziju" - francusku.
Mendeljejevljeva predviđanja izazvala su naučni svet skepticizam i oštra kritika. Tako je njemački fizički hemičar Wilhelm Ostwald, budući laureat Nobelova nagrada, tvrdio je da nije otkriven zakon, već princip klasifikacije “nečega nesigurnog”. Robert Bunsen, otkrivač rubidija i cezijuma, napisao je da Mendeljejev osvaja hemičare " u izmišljeni svijet čistih apstrakcija“, a Hermann Kolbe je 1870. nazvao Mendeljejevljev rad spekulativnim. Mendeljejevljeva ispravnost je uvjerljivo dokazana kada su otkriveni elementi koje je on predvidio: galijum (Paul Lecoq de Boisbaudran, 1875), skandij (Lars Nilsson, 1879) i germanijum (Clemens Winkler, 1886) - odnosno eka-aluminijum i koneca.
Mislim da nema potrebe insistirati od velikog značaja potvrda teorijskih zaključaka gospodina MendeljejevaNajlakšem od gasova nulte grupe, prvom u periodnom sistemu, dodeljena je teoretska atomska masa između 5,3 10 −11 i 9,6 10 −7. Mendeljejev je česticama ovog gasa, koji je nazvao njutonijum, pripisao kinetičku brzinu reda 2,5·10 6 m/s. Gotovo bez težine, čestice oba ova plina, prema Mendeljejevu, trebale su lako proći kroz debljinu materije, praktično bez ulaska u kemijske reakcije. Velika pokretljivost i vrlo niska atomska masa transvodikovih plinova dovela bi do toga da bi se mogli vrlo razrijediti, a da pritom ostanu gusti na izgled.
Kasnije je Mendeljejev objavio teorijski razvoj o etru. Knjiga pod naslovom The Chemical Concept of Ether, objavljena je 1904. godine, i ponovo je sadržavala spominjanje dva hipotetička plemenita plina lakša od vodonika, koronija i njutonijuma. Pod "eterskim gasom" Mendeljejev je razumeo međuzvezdanu atmosferu, koja se sastoji od dva transvodonička gasa sa primesama drugih elemenata i nastala kao rezultat unutrašnjih procesa koji se dešavaju na zvezdama.
Za razliku od djela svojih prethodnika, Mendeljejev je polazio od pretpostavke o postojanju elemenata koji još nisu otkriveni na osnovu periodičnih promjena fizičkih i kemijskih svojstava poznatih elemenata. Ostavili su prazne ćelije u tabeli za elemente koji još nisu bili otkriveni i predvidjeli njihova svojstva. Da bi predviđenim elementima dao "privremena" imena, Mendeljejev je koristio prefikse "eka", "dvi" i "tri" (od sanskrtskih reči za "jedan", "dva" i "tri"), u zavisnosti od toga koliko pozicija je niže. od već otkrivenog elementa sa sličnim svojstvima bio je predviđeni element. Tako je germanij, prije njegovog otkrića 1886. godine, nazvan "eksasilicijum", a renijum, otkriven 1926. godine, nazivan je "dimangan".
Početna predviđanja (1869-1870)
Već u prvoj verziji periodnog sistema, koju je objavio D. I. Mendeljejev 1869. godine, uključeno je više elemenata nego što je otkriveno u to vrijeme. Ostavlja četiri slobodne ćelije za još nepoznate elemente i ukazuje na njihove atomske težine (u “udjelima” po vrijednosti bliskim masi atoma vodika).
Razvijajući ideje periodičnosti 1869-1871, D. I. Mendeljejev je uveo koncept mjesta elementa u periodnom sistemu kao skup njegovih svojstava u poređenju sa svojstvima drugih elemenata. Da bi predvidio svojstva jednostavnih supstanci i jedinjenja, pretpostavio je da su svojstva svakog elementa posredna između odgovarajućih svojstava dva susedna elementa u grupi periodnog sistema, dva susedna elementa u periodu i elemenata duž dijagonale - takozvano "zvezdano pravilo". Na osnovu toga, posebno, na osnovu rezultata proučavanja redoslijeda promjena oksida koji stvaraju staklo, korigirao sam vrijednosti atomskih masa 9 elemenata. Godine 1870. predvidio je postojanje, izračunao atomske mase i opisao svojstva tri elementa koja u to vrijeme još nisu otkrivena – “eka-aluminijum”, “eka-bor” i “eka-silicij”. Zatim je predvidio postojanje još osam elemenata, uključujući "dvitelur" - polonijum, "ekajod" - astatin, "ekamangan" - tehnecijum, "ekaceziju" - francusku.
Mendeljejevljeva predviđanja izazvala su skepticizam i oštru kritiku u naučnom svijetu. Tako je njemački fizikalni hemičar Wilhelm Ostwald, budući dobitnik Nobelove nagrade, tvrdio da nije otkriven zakon, već princip klasifikacije “nečega nesigurnog”. Robert Bunsen, otkrivač rubidija i cezijuma, napisao je da Mendeljejev osvaja hemičare" u izmišljeni svijet čistih apstrakcija“, a Hermann Kolbe je 1870. nazvao Mendeljejevljev rad spekulativnim. Mendeljejevljeva ispravnost je uvjerljivo dokazana kada su otkriveni elementi koje je on predvidio: galijum (Paul Lecoq de Boisbaudran, 1875), skandij (Lars Nilsson, 1879) i germanijum (Clemens Winkler, 1886) - odnosno eka-aluminijum i koneca.
Trijumf periodičnog zakona
Teži od dva hipotetička trans-vodikova elementa Mendeljejev je identifikovao kao koronijum, nazvan po povezanosti sa neobjašnjivom spektralnom linijom solarne korone. Pogrešna kalibracija instrumenta dala je talasnu dužinu od 531,68 nm, koja je kasnije ispravljena na 530,3 nm. Ovu talasnu dužinu su Grotrian i Edlen 1939. doveli u korelaciju sa gvozdenom linijom.
Najlakšem od gasova nulte grupe, prvom u periodnom sistemu, dodeljena je teoretska atomska masa između 5,3 10 −11 i 9,6 10 −7. Mendeljejev je česticama ovog gasa, koji je nazvao njutonijum, pripisao kinetičku brzinu reda 2,5·10 6 m/s. Gotovo bez težine, čestice oba ova plina, prema Mendeljejevu, trebale su lako proći kroz debljinu materije, praktično bez ulaska u kemijske reakcije. Velika pokretljivost i vrlo niska atomska masa transvodikovih plinova dovela bi do toga da bi se mogli vrlo razrijediti, a da pritom ostanu gusti na izgled.
Kasnije je Mendeljejev objavio teorijski razvoj o etru. Knjiga pod naslovom The Chemical Concept of Ether, objavljena je 1904. godine, i ponovo je sadržavala spominjanje dva hipotetička plemenita plina lakša od vodonika, koronija i njutonijuma. Pod "eterskim gasom" Mendeljejev je razumeo međuzvezdanu atmosferu, koja se sastoji od dva transvodonička gasa sa primesama drugih elemenata i nastala kao rezultat unutrašnjih procesa koji se dešavaju na zvezdama.
Bilješke
- Kaji, Masanori (2002). “D.I. Mendeljejev koncept hemijskih elemenata i Principi hemije” (PDF). Bilten za istoriju hemije. 27 (1): 4-16. Pristupljeno 14.02.2011.
