Problém "nuly" v dílech Mendělejeva

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

… Čím více jsem musel přemýšlet o povaze chemických prvků, tím více jsem se odkláněl jak od klasického pojetí primární hmoty, tak od naděje, že studiem elektrických a světelných jevů dosáhnu žádoucího pochopení podstaty prvků, a pokaždé naléhavěji a jasněji jsem si uvědomil, že dříve nebo dříve je nutné získat reálnější představu o „hmotě“a „éteru“než nyní.

D. I. Mendělejev

V lednu 1904 Petrohradský leták č. 5 u příležitosti 70. narozenin Dmitrije Ivanoviče Mendělejeva zveřejnil rozhovor s ním. Na otázku, jakým vědeckým výzkumem se v současnosti zabývá, vědec odpověděl: "Jsou zaměřeny výhradně na potvrzení teorie, kterou jsem předložil v minulém roce, nebo spíše na pokusy o chemické pochopení světového éteru."

Co je to za teorii, o které víme tak málo?

DI Mendělejev dokončil svůj článek "Pokus o chemické porozumění světovému éteru" v říjnu 1902 a publikoval jej v lednu 1903 v č. 1-4 "Bulletinu a knihovny sebevzdělávání". V květnu 1904 v dopise slavnému astronomovi Simonu Newcombovi oznámil, že se v blízké budoucnosti chystá napsat článek „o moderních představách o složitosti chemických prvků ao elektronech …“

Portrét D. I. Mendělejeva od I. N. Kramskoye. Píše se rok 1878. Myšlenka „chemického“éteru, který podle DI Mendělejeva úzce souvisí s periodickou tabulkou prvků, vědec pěstoval od 70. let 19. století.

O složitosti chemických prvků ao elektronech - to je pro moderního čtenáře pochopitelné, ale světový éter? Nyní už i školáci vědí, že tuto myšlenku věda opustila. Proto je pravděpodobně jedno z posledních Mendělejevových děl velmi zřídka komentováno, prakticky nikde zmíněno a obecně je obtížné jej najít. V mnoha vědeckých a vzdělávacích knihovnách ve vícesvazkových „Dílech“DI Mendělejeva chybí svazek 2, který obsahuje kapitolu „Pokus o chemické pochopení světového éteru“. Někdy má člověk dokonce dojem, že se nějak stydlivě snaží toto „kuriózní“dílo vymazat z vědcova dědictví. Zdá se, že mnozí si blahosklonně myslí, že velký Mendělejev ve svém stáří možná překročil míru svých schopností.

Ale nedělejme ukvapené závěry. DI Mendělejev pěstoval tuto „trapnou“teorii téměř celý svůj tvůrčí život. Dva roky po objevení periodického systému (Mendělejevovi ještě nebylo 40 let) na otisku z „Základů chemie“jeho rukou, poblíž symbolu vodíku, byl vytvořen nápis, který lze dešifrovat takto: „ Éter je nejlehčí ze všech, milionkrát. Mendělejevovi se zdálo, že „éter“je nejlehčím chemickým prvkem.

„Od 70. let ve mně neustále utkvěla otázka: co je to éter v chemickém smyslu? Je to úzce spjato s periodickou soustavou prvků a bylo to ve mně nadšené, ale až teď se odvažuji o tom mluvit."

Takže chemický prvek éteru - prvek éteru - atomicita éteru - diskrétnost éteru. To není éter, který moderní fyzika odhodila jako zbytečnou berličku. Otevřeme si slovník:

"Éter (řecky Aither - hypotetické hmotné médium vyplňující prostor) … V klasické fyzice byl éter chápán jako homogenní, mechanické, elastické médium vyplňující absolutní newtonovský prostor" (Filosofický slovník / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

V klasické definici éteru je kladen důraz na homogenitu nebo kontinuitu. Éter, o kterém Mendělejev mluví, se skládá z prvků, je atomární, je nehomogenní, je nespojitý a diskrétní. Má strukturu.

Zájem Dmitrije Ivanoviče o problém éteru v 70. letech 19. století úzce souvisí s periodickým systémem („to mě ve mně vzrušovalo“) a následnou prací na studiu plynů. „Nejdřív jsem také věřil, že éter je souhrnem nejvíce zředěných plynů v limitním stavu. Experimenty jsem prováděl při nízkém tlaku - abych získal náznaky odpovědi."

Tyto práce ho ale neuspokojily: „…představa světového éteru jako konečného ředění par a plynů neobstojí ani při prvních návalech přemýšlení – kvůli tomu, že éter si nelze představit jinak než jako látka, pronikající vším a všude; To není typické pro páry a plyny “.

Podrobný vývoj „chemického konceptu světového éteru“začal objevem inertních plynů. DI Mendělejev předpověděl mnoho nových prvků, ale inertní plyny byly neočekávané i pro něj. Nepřijal tento objev okamžitě, ne bez vnitřního boje, a nesouhlasil s většinou chemiků o umístění inertních plynů v periodickém systému. Kde by měly být umístěny? Moderní chemici bez váhání řeknou: samozřejmě, ve skupině VIII. A Mendělejev kategoricky trval na existenci nulové skupiny. Inertní plyny jsou natolik odlišné od ostatních prvků, že měly místo někde na straně systému. Zdálo se, jaký rozdíl, na pravém (skupina VIII) nebo levém (skupina nula) budou. Zdá se nám to naprosto bezzásadové, zvláště pro ty doby, kdy neznali elektronovou strukturu atomů, i když si ještě dnes jen klameme, že víme. Mendělejev uvažoval jinak. Umístění inertních plynů na pravou stranu znamená vytvoření celé řady dutin mezi vodíkem a heliem. Byla to výzva hledat nové prvky mezi vodíkem a heliem! Možná existuje halogen lehčí než fluor (Mendělejev připustil pravděpodobnost existence takového halogenu za předpokladu, že helium je skutečně ve skupině VIII) nebo jiné lehké prvky mezi vodíkem a heliem? Nejsou tam, takže místo inertních plynů je vlevo, v nulové skupině! Navíc je jejich valence pravděpodobnější nula než VIII. A kvantitativní poměr atomových hmotností jednoznačně udává polohu inertních plynů vlevo, na začátku každé řady.

„Tato pozice analogů argonu v nulové skupině je přísně logickým důsledkem pochopení periodického zákona,“tvrdil DI Mendělejev.

Na návrh Williama Ramsaye Mendělejev zahrnul do periodické tabulky nulovou skupinu a ponechal tak prostor pro prvky lehčí než vodík.

Je jasné, proč Dmitrij Ivanovič trval na existenci nulové skupiny, jeho zmínky o hypotetickém halogenu lehčím než fluor jsou pochopitelné; proto je jeho hledání prvku lehčího než vodík dokonce pochopitelné, o jehož existenci dlouho přemýšlel: "Nikdy mě nenapadlo, že by řada prvků měla začínat vodíkem." "Připravit vodík o tu počáteční pozici, kterou dlouho zaujímá, a nechat ho čekat na prvky s ještě menší hmotností než má vodík, hmotnost atomu, v kterou jsem vždy věřil" - to jsou nejniternější myšlenky vědce., kterou skrýval, dokud periodický zákon byl nakonec nebude schválen. „Měl jsem myšlenky, že dříve než vodík lze očekávat prvky s atomovou hmotností menší než 1, ale neodvážil jsem se vyjádřit v tomto smyslu kvůli věštění domněnky a zejména proto, že jsem si tehdy dával pozor, abych zkazit dojem z navrhovaného nového systému, pokud jeho vzhled bude provázet takové předpoklady jako o nejlehčích prvcích než je vodík."

Právě v systému s nulovou skupinou, kterou hájil a kterou jako první navrhl belgický vědec Leo Herrera v roce 1900 na zasedání Belgické královské akademie věd (Academie royale de Belgique), se vodík nemusí zdát jako první, protože se před ním nevyhnutelně objeví volný prostor pro ultralehký prvek - možná je to "eterický prvek"?

„Nyní, když se začalo nepodléhat nejmenším pochybnostem, že před skupinou I, do které by měl být vodík, existuje nulová skupina, jejíž zástupci mají atomovou hmotnost menší než atomové hmotnosti prvků skupiny I, se mi zdá nemožné. popírat existenci prvků lehčích než vodík, “napsal Dmitrij Ivanovič.

V zákoně, který objevil, se Mendělejev snaží z fyzikálního hlediska pochopit povahu hmoty jako hlavní charakteristiku hmoty. Zjišťuje fyzikální základy gravitace (o tom, kolik úsilí a času tomuto problému věnoval, také víme málo), úzce souvisejících s pojetím světového éteru jako „přenosového“média, hledá nejlehčí prvek. Výsledky experimentů ze 70. let 19. století, které se scvrkávaly na důkaz, že „éter je souhrnem nejvzácnějších plynů“, však Mendělejeva neuspokojily. Na nějakou dobu zastavil výzkum v tomto směru, nikam nepsal, ale zjevně na ně nikdy nezapomněl.

Na sklonku života se při hledání odpovědí na otázky týkající se hlubokých vlastností hmoty opět obrací ke „světovému éteru“, s jehož pomocí se snaží proniknout do povahy základního pojmu přírodní vědy v 19. století (a dokonce i 20. a dokonce i 21. století) - mše, stejně jako podávat vysvětlení nových objevů a především radioaktivity. Hlavní myšlenka Mendělejeva je následující: „Skutečného pochopení éteru nelze dosáhnout ignorováním jeho chemie a nepovažováním ho za elementární substanci; elementární látky jsou nyní nemyslitelné bez podřízenosti jejich periodické legitimitě." Mendělejev, který popisuje světový éter, jej považuje za „za prvé, nejlehčí ze všech prvků, jak co do hustoty, tak atomové hmotnosti, za druhé, nejrychleji se pohybující plyn a za třetí, nejméně schopný tvořit se s jakýmikoli jinými atomy nebo částicemi určité silné sloučeniny a za čtvrté prvek, který je všude rozšířený a všeprostupující."

Hmotnost atomu tohoto hypotetického prvku X se podle Mendělejevových výpočtů může pohybovat od 5,3 × 10^-11 až 9,6 × 10^-7 (pokud atomová hmotnost H je 1). K odhadu hmotnosti hypotetického prvku čerpá poznatky z oblasti mechaniky a astronomie. Prvek X získal své místo v periodické tabulce v nulté periodě nulové skupiny jako nejlehčí analog inertních plynů. (Mendělejev nazývá tento prvek „Newtonium“.) Kromě toho Dmitrij Ivanovič připustil existenci dalšího prvku lehčího než vodík – prvku Y, coronium (pravděpodobně byly čáry koronia zaznamenány ve spektru sluneční koróny během zatmění Slunce v roce 1869; objevení helia na Zemi poskytlo základ považovat existenci tohoto prvku za skutečnou). Mendělejev přitom opakovaně zdůrazňoval hypotetickou povahu prvků X a Y a nezařazoval je do tabulek prvků 7. a 8. vydání Základů chemie.

Vědecká náročnost a zodpovědnost v Mendělejevových dílech nepotřebují komentáře. Ale jak vidíme, pokud to logika pátrání vyžadovala, odvážně předložil ty nejneobvyklejší hypotézy. Všechny předpovědi, které učinil na základě periodického zákona (existence 12 v té době neznámých prvků, stejně jako korekce atomových hmotností prvků), byly brilantně potvrzeny.

„Když jsem aplikoval periodický zákon na analogy boru, hliníku a křemíku, byl jsem o 33 let mladší, byl jsem si plně jistý, že dříve nebo později to, co bylo předvídáno, musí být jistě ospravedlněno, protože všechno bylo pro mě jasně viditelné. Omluva přišla dříve, než jsem mohl doufat. Tehdy jsem to neriskoval, teď to riskuji. Chce to odhodlání. Přišlo to, když jsem viděl radioaktivní jevy… a když jsem si uvědomil, že už není možné, abych to odkládal a že moje nedokonalé myšlenky možná někoho zavedou na cestu správnější, než je možná, což se mi zdá slábnoucímu zraku.

Je to tedy první velká chyba, možná dokonce hluboký klam velkého vědce, jak se nyní mnozí domnívají, nebo jen politováníhodné nepochopení geniality jeho neschopnými studenty?

V existenci „éteru“věřil na počátku 20. století nejen Mendělejev, ale i mnoho fyziků a chemiků. Po vytvoření speciální a obecné teorie relativity Albertem Einsteinem se však tato víra začala vytrácet. Obecně se uznává, že ve 30. letech 20. století již problém „éteru“neexistoval a otázka prvků lehčích než vodík zmizela sama od sebe. Ale opět zmizel problém klasického éteru, homogenního éteru, ale strukturální éter (Mendělejevův éter) je docela živý, jen se mu nyní říká strukturální vakuum nebo fyzikální vakuum Diracovo. Otázka je tedy pouze v terminologii.

Vraťme se k prvkům lehčím než vodík. Každý chemik zná homologní řady a jak se chovají jejich první členové, zvláště první. První je vždy speciální. Vždy silně vyčnívá z obecné řady. Vodík je umístěn v obou skupinách I a VII (je poněkud podobný alkalickým kovům i halogenům zároveň). Takže vodík není jako první… Při hledání skutečných prvků nultého období se ocitáme v úplně jiném světě a zdá se, že toto je svět elementárních částic.

Chápání chemie jako vědy o kvalitativních změnách se podle mnoha badatelů nejzřetelněji projevuje v periodické tabulce a na samém počátku systému je prostě oslnivě zářivá. „Nejběžnější jednoduchá tělesa v přírodě mají nízkou atomovou hmotnost a všechny prvky s nízkou atomovou hmotností se vyznačují ostrostí vlastností. Jsou to tedy typické prvky “, a jak se člověk blíží k „nulovému bodu“, mělo by dojít k fantastickým, ostrým „kvalitativním skokům, což vyplývá z jeho jedinečné povahy, protože“… zde není jen okraj systému, ale i typické prvky, a proto můžeme očekávat originalitu a zvláštnosti.“

Často mluvíme o základní povaze periodického zákona, ale zdá se, že tomu ve skutečnosti nerozumíme. Zopakujme Mendělejeva: "Podstata pojmů, které způsobují periodický zákon, spočívá v obecném fyzikálně-chemickém principu korespondence, transformovatelnosti a ekvivalence přírodních sil."

Záznam rukou DI Mendělejeva na stránce s periodickým systémem z roku 1871 v jeho učebnici "Základy chemie" v roce 1871, uložené ve vědcově archivu: "Ether je nejlehčí ze všech, milionkrát."

Na závěr bych rád citoval slova Dmitrije Ivanoviče:

„Dívám se na svůj zdaleka neúplný pokus porozumět podstatě světového éteru z opravdu chemického hlediska, ne víc než vyjádření součtu dojmů nashromážděných ve mně, unikajících pouze z toho důvodu, že nechci. myšlenky inspirované realitou mizí. Je pravděpodobné, že podobné myšlenky napadly mnohé, ale dokud nejsou vysloveny, snadno a často mizí a nerozvíjejí se, neznamenají postupné hromadění jistoty, která jediná zůstává. Pokud obsahují alespoň část přirozené pravdy, kterou všichni hledáme, není můj pokus marný, bude zpracován, doplněn a opraven, a pokud je má myšlenka nesprávná ve svých základech, její podání, po jednom nebo jiný druh vyvrácení, zabrání ostatním v opakování. Neznám žádný jiný způsob pomalého, ale rovnoměrného pohybu vpřed."

FYZICKÉ VAKUUM - v moderním pojetí základní stav kvantovaných polí, jakési médium s nulovým elektrickým nábojem, hybností, momentem hybnosti a dalšími kvantovými čísly. Pole mají minimální energii, ale podléhají kolísání s velkou amplitudou. Vznik kvantových představ vedl k vytvoření univerzálního obrazu jediné struktury hmoty. Místo polí a částic klasické fyziky nyní uvažují jednotlivé fyzikální objekty – kvantová pole ve čtyřrozměrném časoprostoru, jedno pro každé „klasické“pole (elektrické, magnetické atd.) a pro každý typ částic. Například Diracovo vakuum je pole částic se spinem ½ (elektrony, pozitrony, miony, kvarky atd.). Každá jednotlivá interakce částic nebo polí je výsledkem výměny kvant těchto polí v určitém bodě časoprostoru. Fyzikální vakuum z některých úhlů pohledu projevuje vlastnosti hmotného prostředí, což dává důvod ho považovat za „moderní éter“.

D. Mendělejev. Pokus o chemické pochopení éteru. 1905.pdf Základy chemie. První část. 1949. Mendělejev D. I.djvu Základy chemie. Část dvě. 1949. Mendělejev D. I.djvu Články na téma:

Život a vývoj D. I. Mendělejeva - neznámá fakta

Kdo a proč skryl éter z periodické tabulky? Jeden z názorů

Mendělejev: bojovník proti ropným oligarchům a zastánce teorie éteru