Mendeleyev asarlarida “nol” muammosi

2024 Muallif: Seth Attwood | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-16 16:19

…Kimyoviy elementlarning tabiati haqida qanchalik koʻp oʻylashim kerak boʻlsa, men birlamchi materiya haqidagi klassik tushunchadan ham, elektr va yorugʻlik hodisalarini oʻrganish orqali elementlarning tabiatini kerakli tushunishga erishish umididan ham shunchalik uzoqlashdim. va har safar tezroq va aniqroq tushunib etdimki, avvalroq u yoki bu "massa" va "efir" haqida hozirgidan ko'ra aniqroq tasavvurga ega bo'lish kerak.

D. I. Mendeleyev

1904 yil yanvar oyida Dmitriy Ivanovich Mendeleevning 70 yilligi munosabati bilan Peterburgning 5-sonli varaqasi u bilan suhbatni nashr etdi. Hozirda qanday ilmiy izlanishlar bilan shug‘ullanayotgani haqidagi savolga olim shunday javob berdi: “Ular faqat men o‘tgan yili ilgari surgan nazariyamni, to‘g‘rirog‘i, dunyo efirini kimyoviy tushunishga urinishlarimni tasdiqlashga qaratilgan”.

Biz juda kam biladigan bu nazariya nima?

D. I. Mendeleyev 1902-yil oktabrda o‘zining “Dunyo efirini kimyoviy tushunishga urinish” maqolasini tugatdi va uni 1903-yil yanvar oyida “O‘z-o‘zini tarbiyalash xabarnomasi va kutubxonasi”ning 1-4-sonlarida nashr etdi. 1904 yil may oyida taniqli astronom Saymon Nyukomga yozgan maktubida u yaqin kelajakda "kimyoviy elementlarning murakkabligi va elektronlar haqidagi zamonaviy g'oyalar haqida …" maqola yozmoqchi ekanligini e'lon qildi.

I. N. Kramskoyning D. I. Mendeleev portreti. Yil 1878 yil. DI Mendeleyevning fikricha, elementlarning davriy tizimi bilan chambarchas bog'liq bo'lgan "kimyoviy" efir g'oyasini olim 1870-yillardan boshlab ishlab chiqqan.

Kimyoviy elementlarning murakkabligi va elektronlar haqida - bu zamonaviy o'quvchi uchun tushunarli, ammo dunyo efiri? Endi hatto maktab o'quvchilari ham bu g'oyani ilm-fan tomonidan tark etilganini bilishadi. Shuning uchun, ehtimol, Mendeleevning so'nggi asarlaridan biri juda kamdan-kam izohlanadi, deyarli hech qaerda eslatilmaydi va uni topish umuman qiyin. Koʻpgina ilmiy va oʻquv kutubxonalarida D. I. Mendeleyevning “Asarlari” koʻp jildligida “Dunyo efirini kimyoviy tushunishga urinish” bobini oʻz ichiga olgan 2-jild yoʻq. Ba’zida odamda qandaydir uyalmasdan bu “qiziq” asarni olim merosidan o‘chirib tashlashga urinayotgandek taassurot paydo bo‘ladi. Aftidan, ko'pchilik buyuk Mendeleev qarigan chog'ida o'z mahorati darajasidan oshib ketgan bo'lishi mumkin deb o'ylaydi.

Ammo xulosa chiqarishga shoshilmaylik. D. I. Mendeleyev deyarli butun ijodiy hayoti davomida bu “uyatli” nazariyani tarbiyaladi. Davriy tizim kashf etilganidan ikki yil o'tgach (Mendeleev hali 40 yoshda emas edi) uning qo'li bilan "Kimyo asoslari" dan vodorod belgisi yonida yozuv paydo bo'ldi, uni quyidagicha hal qilish mumkin: " Eter eng yengili, millionlab marta." Ko'rinishidan, "efir" Mendeleevga eng engil kimyoviy element bo'lib tuyuldi.

"70-yillardan beri menda savol doimiy ravishda saqlanib qoldi: kimyoviy ma'noda efir nima? Bu elementlarning davriy tizimi bilan chambarchas bog'liq va u meni hayajonlantirdi, lekin endi men bu haqda gapirishga jur'at etayapman ".

Demak, efirning kimyoviy elementi - efir elementi - efirning atomligi - efirning diskretligi. Bu zamonaviy fizika keraksiz tayoq sifatida tashlab yuborgan efir emas. Keling, lug'atni ochamiz:

"Eter (yunoncha Aither - faraziy material muhitini to'ldiruvchi makon) … Klassik fizikada efir mutlaq Nyuton fazosini to'ldiruvchi bir hil, mexanik, elastik muhit sifatida tushunilgan" (Falsafiy lug'at / Ed. M. M. Rozental. - M., 1975).).

Efirning klassik ta'rifida asosiy e'tibor bir xillik yoki uzluksizlikka qaratilgan. Mendeleev gapiradigan efir elementlardan iborat bo'lib, u atomik, bir jinsli emas, uzluksiz va diskretdir. U tuzilishga ega.

1870-yillarda Dmitriy Ivanovichning efir muammosiga bo'lgan qiziqishi davriy tizim ("menda bu meni hayajonga solgan") va gazlarni o'rganish bo'yicha keyingi ishlar bilan chambarchas bog'liq. “Avvaliga men ham efir chegaralangan holatda eng kam uchraydigan gazlar yig‘indisi ekanligiga ishonardim. Tajribalarni men past bosimda o'tkazdim - javobni olish uchun.

Ammo bu ishlar uni qanoatlantirmadi: "… bug'lar va gazlarning yakuniy kamayishi sifatidagi dunyo efiri haqidagi g'oya hatto birinchi o'ylanish zarbalariga ham chidamaydi - chunki efirni boshqa tasavvur qilib bo'lmaydi. hamma narsaga va hamma joyga kirib boradigan modda sifatida; Bu bug'lar va gazlar uchun odatiy emas ".

“Jahon efirining kimyoviy kontseptsiyasi”ni batafsil ishlab chiqish inert gazlar kashf etilishi bilan boshlangan. DI Mendeleev ko'plab yangi elementlarni bashorat qilgan, ammo inert gazlar uning uchun ham kutilmagan edi. U bu kashfiyotni ichki kurashsiz darhol qabul qilmadi va ko'pchilik kimyogarlar bilan davriy tizimdagi inert gazlarning joylashuvi haqida kelishmadi. Ular qayerda joylashgan bo'lishi kerak? Zamonaviy kimyogarlar ikkilanmasdan aytadilar: albatta, VIII guruhda. Mendeleev esa nol guruhining mavjudligini qat'iyan ta'kidladi. Inert gazlar boshqa elementlardan shunchalik farq qiladiki, ular tizimning bir tomonida joylashgan. O'ngda (VIII guruh) yoki chapda (nol guruh) ular qanday farq bo'lishi mumkin edi. Bu bizga mutlaqo asossiz bo'lib tuyuladi, ayniqsa ular atomlarning elektron tuzilishini bilmagan paytlar uchun, garchi hozir ham biz o'zimizni bilamiz deb aldayapmiz. Mendeleev boshqacha fikrda edi. Inert gazlarni o'ng tomonga qo'yish vodorod va geliy o'rtasida bir qator bo'shliqlarni olishni anglatadi. Vodorod va geliy o'rtasida yangi elementlarni izlash qiyin edi! Balki ftordan engilroq halogen (Mendeleev geliy haqiqatan ham VIII guruhga kiradi deb faraz qilib, bunday galogenning mavjudligini tan olgan) yoki vodorod va geliy o'rtasida boshqa yorug'lik elementlari bormi? Ular u erda yo'q, shuning uchun inert gazlarning o'rni chapda, nol guruhda! Bundan tashqari, ularning valentligi VIII ga qaraganda nolga teng. Va atom og'irliklarining miqdoriy nisbati inert gazlarning chap tomonda, har bir qatorning boshida joylashganligini aniq ko'rsatadi.

"Argon analoglarining nol guruhidagi bu pozitsiyasi davriy qonunni tushunishning qat'iy mantiqiy natijasidir", deb ta'kidladi DI Mendeleev.

Uilyam Ramseyning taklifi bilan Mendeleyev davriy sistemaga nol guruhini kiritib, vodoroddan engilroq elementlarga joy qoldiradi.

Dmitriy Ivanovich nima uchun nol guruh mavjudligini ta'kidlagani aniq bo'ldi, uning ftordan engilroq faraziy halogen haqidagi so'zlari tushunarli; shuning uchun uning vodoroddan engilroq elementni izlashi hatto tushunarli, uning mavjudligi haqida u uzoq vaqtdan beri o'ylagan: "Bir qator elementlar vodoroddan boshlanishi kerakligi xayolimga ham kelmagan". “Vodorodni uzoq vaqtdan beri egallab kelgan o‘sha boshlang‘ich mavqeidan mahrum qilish va uni vodorodnikidan ham kamroq atom og‘irligiga ega bo‘lgan elementlarni kutishga majbur qilish, men doimo ishonib kelganman” – bular olimning ichki fikrlari., u davriy qonun nihoyat tasdiqlanmaydi qadar yashirgan. "Menda vodoroddan oldin atom og'irligi 1 dan kam bo'lgan elementlarni kutish mumkin degan o'ylar bor edi, lekin men o'zimni bu ma'noda ifoda etishga jur'at eta olmadim, chunki bu taxminning folbinligi va ayniqsa, o'sha paytda men ehtiyot bo'ldim. Agar uning tashqi ko'rinishi vodoroddan ko'ra engilroq elementlar haqidagi taxminlar bilan birga bo'lsa, taklif qilinayotgan yangi tizim haqidagi taassurotni buzadi.

Belgiyalik olim Leo Errera tomonidan 1900 yilda Belgiya Qirollik Fanlar Akademiyasi (Academie royale de Belgique) yig'ilishida birinchi marta taklif qilingan, u himoya qilgan nol guruhiga ega tizimda vodorod birinchi bo'lib tuyulmasligi mumkin, chunki u muqarrar ravishda uning oldida ultra yengil element uchun bo'sh joy paydo bo'ladi - ehtimol bu "efir elementi"?

“Endi, vodorod joylashtirilishi kerak bo'lgan I guruhdan oldin vakillarining atom og'irligi I guruh elementlarinikidan kichikroq bo'lgan nol guruh mavjudligiga zarracha shubha tug'ilmaganday tuyuldi. vodoroddan engilroq elementlarning mavjudligini inkor etish, - deb yozgan Dmitriy Ivanovich.

Mendeleyev o‘zi kashf etgan qonunda materiyaning asosiy xarakteristikasi sifatida massa tabiatini fizik nuqtai nazardan tushunishga harakat qiladi. Gravitatsiyaning jismoniy asoslarini (u bu muammoga qancha kuch va vaqt sarflagani haqida, biz ham kam bilamiz), "uzatuvchi" vosita sifatida dunyo efiri tushunchasi bilan chambarchas bog'liq holda, u eng engil elementni qidiradi. Biroq, 1870-yillardagi “efir eng nodir gazlar yig‘indisi” ekanligini isbotlagan tajribalar natijalari Mendeleyevni qanoatlantirmadi. Bir muncha vaqt u bu yo'nalishdagi tadqiqotlarni to'xtatdi, hech qaerga yozmadi, lekin, shekilli, ular haqida hech qachon unutmadi.

Umrining oxirida materiyaning chuqur xususiyatlariga oid savollarga javob izlab, u yana "dunyo efiriga" murojaat qiladi, uning yordamida u tabiatshunoslikning asosiy tushunchasi tabiatiga kirib borishga harakat qiladi. 19-asr (va hatto 20 va hatto 21-asrlar) - ommaviy, shuningdek, yangi kashfiyotlar va birinchi navbatda, radioaktivlik uchun tushuntirishlar berish. Mendeleevning asosiy g'oyasi quyidagicha: "Efirni haqiqiy tushunishga uning kimyosiga e'tibor bermaslik va uni elementar modda deb hisoblamaslik bilan erishib bo'lmaydi; elementar moddalarni endi ularning davriy qonuniyligiga bo'ysunmasdan tasavvur qilib bo'lmaydi. Mendeleyev dunyo efirini tavsiflab, uni shunday deb hisoblaydi: “birinchidan, zichligi va atom og‘irligi bo‘yicha barcha elementlarning eng yengili, ikkinchidan, eng tez harakatlanuvchi gaz va uchinchidan, har qanday kuchli atomlar yoki zarrachalar bilan hosil bo‘lish qobiliyati eng kam. birikmalar va to'rtinchidan, hamma joyda keng tarqalgan va hamma narsani qamrab oluvchi element ".

Ushbu faraziy X element atomining og'irligi, Mendeleyevning hisob-kitoblariga ko'ra, 5,3 × 10 gacha bo'lishi mumkin.^-11 9,6 × 10 gacha^-7 (agar H ning atom og'irligi 1 bo'lsa). Gipotetik elementning massasini baholash uchun u mexanika va astronomiya sohasidagi bilimlarga tayanadi. X element davriy jadvalda nol guruhining nol davrida inert gazlarning eng engil analogi sifatida o'z o'rnini egalladi. (Mendeleyev bu elementni "Nyutoniy" deb ataydi.) Bundan tashqari, Dmitriy Ivanovich vodoroddan engilroq boshqa element - Y elementi koroniy mavjudligini tan oldi (ehtimol, koroniy chiziqlari Quyosh tutilishi paytida quyosh toji spektrida qayd etilgan). Quyosh 1869 yil; Yerda geliyning topilishi ushbu elementning mavjudligini haqiqiy deb hisoblash uchun asos bo'ldi). Shu bilan birga, Mendeleyev X va Y elementlarning faraziy tabiatini qayta-qayta ta’kidlab, ularni “Kimyo asoslari”ning 7 va 8-nashridagi elementlar jadvallariga kiritmagan.

Mendeleyev asarlaridagi ilmiy talab va mas’uliyat izohga muhtoj emas. Ammo, ko'rib turganimizdek, agar qidiruv mantig'i buni talab qilsa, u eng noodatiy farazlarni jasorat bilan ilgari surdi. Uning davriy qonun (o‘sha davrda noma’lum bo‘lgan 12 ta element mavjudligi, shuningdek, elementlarning atom massalarining to‘g‘rilanishi) asosida aytgan barcha bashoratlari ajoyib tarzda tasdiqlandi.

“Men bor, alyuminiy va kremniy analoglariga davriy qonunni qo'llaganimda, men 33 yoshga kichik edim, ertami-kechmi kutilgan narsa albatta oqlanishi kerakligiga to'liq amin bo'ldim, chunki hamma narsa menga aniq ko'rinib turardi. Bahona men kutganimdan ham tezroq keldi. Keyin tavakkal qilmadim, endi tavakkal qilaman. Bu qat'iyatni talab qiladi. Bu men radioaktiv hodisalarni ko'rganimda keldi … va men endi kechiktirishning iloji yo'qligini va mening nomukammal fikrlarim kimnidir mumkin bo'lganidan ko'ra to'g'riroq yo'lga olib borishini anglaganimda, bu mening ko'rish qobiliyatim zaiflashgandek tuyuladi.

Xo'sh, bu birinchi katta xatomi, ehtimol, hozir ko'pchilik ishonganidek, buyuk olimning chuqur aldanishimi yoki uning qobiliyatsiz shogirdlari dahoni afsus bilan noto'g'ri tushunishmi?

20-asr boshlarida “efir” borligiga nafaqat Mendeleyev, balki koʻplab fizik va kimyogarlar ham ishongan. Biroq, Albert Eynshteyn tomonidan maxsus va umumiy nisbiylik nazariyasi yaratilgach, bu e'tiqod so'na boshladi. Umuman olganda, 1930-yillarga kelib "efir" muammosi mavjud emas edi va vodoroddan engilroq elementlar masalasi o'z-o'zidan yo'qoldi. Ammo, yana klassik efir, bir jinsli efir muammosi yo'qoldi, ammo strukturaviy efir (Mendeleev efiri) ancha jonli, faqat u hozir strukturaviy vakuum yoki Dirakning fizik vakuumi deb ataladi. Demak, savol faqat terminologiyada.

Keling, vodoroddan engilroq elementlarga qaytaylik. Har qanday kimyogar gomologik qatorlarni va ularning birinchi a'zolarini, ayniqsa birinchisini qanday tutishini biladi. Birinchisi har doim alohida. U har doim umumiy qatordan kuchli ajralib turadi. Vodorod ikkala I va VII guruhlarga joylashtiriladi (u bir vaqtning o'zida ham ishqoriy metallarga, ham galogenlarga biroz o'xshaydi). Demak, vodorod birinchisiga o‘xshamaydi… Nol davrining haqiqiy elementlarini izlab, biz o‘zimizni butunlay boshqa dunyoga topamiz va bu elementar zarralar olamidek tuyuladi.

Kimyoni sifat o'zgarishlari fani sifatida tushunish, ko'plab tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, davriy jadvalda eng aniq namoyon bo'ladi va tizimning boshida u shunchaki ko'zni qamashtiradigan darajada yorqin bo'ladi. “Tabiatdagi eng keng tarqalgan oddiy jismlar kichik atom og'irligiga ega va atom og'irligi past bo'lgan barcha elementlar xossalarning keskinligi bilan ajralib turadi. Shuning uchun ular tipik elementlardir "va "nol nuqta" ga yaqinlashganda, fantastik" keskin "sifatli sakrashlar sodir bo'lishi kerak, bu uning o'ziga xos xususiyatidan kelib chiqadi, chunki" … bu erda nafaqat tizimning chekkasi, balki tipik elementlar ham mavjud va shuning uchun biz o'ziga xoslik va o'ziga xosliklarni kutishimiz mumkin.

Biz davriy qonunning asosiy mohiyati haqida tez-tez gapiramiz, lekin buni haqiqatan ham tushunmayotganga o'xshaymiz. Mendeleyevni takrorlaylik: “Davriy qonunni keltirib chiqaruvchi tushunchalarning mohiyati tabiat kuchlarining mos kelishi, oʻzgarishi va ekvivalentligining umumiy fizik-kimyoviy tamoyilida yotadi”.

Olim arxivida saqlanayotgan 1871-yildagi “Kimyo asoslari” darsligining 1871-yilgi davriy sistemali sahifaga D. I. Mendeleyev qo‘li bilan kiritilgan yozuv: “Efir hammadan yengil, million marta”.

Xulosa qilib, men Dmitriy Ivanovichning so'zlarini keltirmoqchiman:

Men dunyoning mohiyatini haqiqatan ham kimyoviy nuqtai nazardan tushunishga bo'lgan to'liqlikdan uzoq bo'lgan urinishlarimga qarayman, bu menda to'plangan taassurotlar yig'indisining ifodasidir va faqat men xohlamagan sababdan qochib ketadi. haqiqatdan ilhomlangan fikrlar yo'qoladi. Ehtimol, shunga o'xshash fikrlar ko'pchilikda paydo bo'lgan, ammo ular aytilgunga qadar ular osongina va tez-tez yo'qoladi va rivojlanmaydi, asta-sekin ishonch to'planishiga olib kelmaydi, bu faqat qoladi. Agar ularda hammamiz izlayotgan tabiiy haqiqatning hech bo'lmaganda bir qismi bo'lsa, mening urinishim behuda emas, u ishlab chiqiladi, to'ldiriladi va tuzatiladi, agar mening fikrim uning asoslarida, taqdimotida noto'g'ri bo'lsa, birdan keyin. yoki boshqa turdagi rad etish boshqalarning takrorlanishiga to'sqinlik qiladi. Men oldinga sekin, ammo barqaror harakat qilishning boshqa yo'lini bilmayman.

Jismoniy vakuum - zamonaviy ko'rinishda kvantlangan maydonlarning asosiy holati, elektr zaryadi nolga teng bo'lgan bir turdagi muhit, impuls, burchak momentum va boshqa kvant sonlari. Maydonlar minimal energiyaga ega, ammo ular katta amplitudali dalgalanmalarga duchor bo'ladi. Kvant g'oyalarning paydo bo'lishi materiyaning yagona tuzilishining universal rasmini yaratishga olib keldi. Klassik fizikaning maydonlari va zarralari o'rniga ular endi yagona jismoniy ob'ektlarni - har bir "klassik" maydon (elektr, magnit va boshqalar) va har bir turdagi zarralar uchun to'rt o'lchovli fazo-vaqtdagi kvant maydonlarini ko'rib chiqadilar. Masalan, Dirak vakuumi spini ½ bo'lgan zarralar maydoni (elektronlar, pozitronlar, muonlar, kvarklar va boshqalar). Zarralar yoki maydonlarning har bir o'zaro ta'siri fazo-vaqtning bir nuqtasida bu maydonlarning kvantlarini almashish natijasidir. Ayrim nuqtai nazardan, jismoniy vakuum moddiy muhitning xususiyatlarini namoyon qiladi va uni "zamonaviy efir" deb hisoblashga asos beradi.

D. Mendeleyev. Efirni kimyoviy tushunishga urinish. 1905.pdf Kimyo asoslari. Birinchi qism. 1949. Mendeleyev D. I.djvu Kimyo asoslari. Ikkinchi qism. 1949. Mendeleev D. I.djvu Mavzuga oid maqolalar:

D. I. Mendeleevning hayoti va rivojlanishi - noma'lum faktlar

Kim va nima uchun efirni davriy jadvaldan yashirgan? Fikrlardan biri

Mendeleev: neft oligarxlariga qarshi kurashchi va efir nazariyasi tarafdori