فهرست مطالب:

مسئله «صفر» در آثار مندلیف
مسئله «صفر» در آثار مندلیف

تصویری: مسئله «صفر» در آثار مندلیف

تصویری: مسئله «صفر» در آثار مندلیف
تصویری: Adaletin Bu Mu Dünya ? [2 Adl] | Mehmet Yıldız 2024, مارس
Anonim

… هر چه بیشتر باید در مورد ماهیت عناصر شیمیایی فکر می کردم، هم از مفهوم کلاسیک ماده اولیه منحرف می شدم و هم از این امید که با مطالعه پدیده های الکتریکی و نوری به درک مطلوبی از ماهیت عناصر برسم. و هر بار با فوریت‌تر و واضح‌تر متوجه می‌شدم که قبل از این یا ابتدا لازم است تصور واقعی‌تری از "توده" و "اتر" نسبت به الان داشته باشیم.

D. I. مندلیف

در ژانویه 1904، جزوه شماره 5 پترزبورگ، به مناسبت هفتادمین سالگرد تولد دمیتری ایوانوویچ مندلیف، مصاحبه ای با وی منتشر کرد. وقتی از او پرسیده شد که او در حال حاضر مشغول چه نوع تحقیقات علمی است، دانشمند پاسخ داد: "هدف آنها منحصراً تأیید نظریه ای است که من در سال گذشته ارائه کردم، یا به عبارت بهتر، تلاش هایی برای درک شیمیایی از اتر جهان."

این چه نظریه ای است که ما در مورد آن کم می دانیم؟

DI مندلیف مقاله خود را با عنوان "تلاش برای درک شیمیایی جهان اتر" در اکتبر 1902 به پایان رساند و آن را در ژانویه 1903 در شماره 1-4 "بولتن و کتابخانه خودآموزی" منتشر کرد. در ماه مه 1904، در نامه ای به ستاره شناس مشهور سیمون نیوکامب، او اعلام کرد که در آینده نزدیک قصد دارد مقاله ای "در مورد ایده های مدرن در مورد پیچیدگی عناصر شیمیایی و در مورد الکترون ها …" بنویسد.

تصویر
تصویر

پرتره D. I. Mendeleev توسط I. N. Kramskoy. سال 1878 است. ایده اتر "شیمیایی"، که به گفته DI مندلیف، ارتباط نزدیکی با جدول تناوبی عناصر دارد، دانشمند از دهه 1870 پرورش داده است.

در مورد پیچیدگی عناصر شیمیایی و در مورد الکترون ها - این برای خواننده مدرن قابل درک است، اما اتر جهان؟ اکنون حتی دانش آموزان مدرسه نیز می دانند که این ایده توسط علم کنار گذاشته شده است. بنابراین، احتمالاً یکی از آخرین آثار مندلیف بسیار به ندرت توضیح داده شده است، عملاً هیچ جا ذکر نشده است، و به طور کلی یافتن آن دشوار است. در بسیاری از کتابخانه های علمی و آموزشی در چند جلدی "آثار" DI مندلیف، جلد 2 وجود ندارد که حاوی فصل "تلاش برای درک شیمیایی جهان اتر" است. حتی گاهی اوقات این تصور به وجود می‌آید که به نوعی با شرمندگی سعی می‌کنند این اثر «کنجکاو» را از میراث دانشمند پاک کنند. به نظر می رسد که بسیاری با تعارف فکر می کنند که مندلیف بزرگ در دوران کهولت ممکن است از حد صلاحیت خود فراتر رفته باشد.

اما بیایید زود نتیجه نگیریم. DI مندلیف تقریباً در تمام زندگی خلاقانه خود این نظریه "شرم آور" را پرورش داد. دو سال پس از کشف سیستم تناوبی (مندلیف هنوز 40 ساله نشده بود) بر روی اثری از "مبانی شیمی" با دست خود، در نزدیکی نماد هیدروژن، کتیبه ای ساخته شد که می توان آن را به شرح زیر رمزگشایی کرد: اتر از همه سبک تر است، میلیون ها بار." ظاهراً به نظر مندلیف «اتر» سبک ترین عنصر شیمیایی است.

از دهه 70، این سوال به طور مداوم در من گیر کرده است: اتر به معنای شیمیایی چیست؟ از نزدیک با سیستم تناوبی عناصر مرتبط است و در من هیجان زده شده بود، اما فقط اکنون جرات کردم در مورد آن صحبت کنم."

بنابراین، عنصر شیمیایی اتر - عنصر اتر - اتمی بودن اتر - گسستگی اتر. این اتری نیست که فیزیک مدرن آن را به عنوان یک عصا غیر ضروری دور انداخته است. بیایید فرهنگ لغت را باز کنیم:

اتر (یونانی Aither - یک فضای ماده فرضی پرکننده فضای) … در فیزیک کلاسیک، اتر به عنوان یک محیط همگن، مکانیکی و الاستیک که فضای نیوتنی مطلق را پر می کند، درک می شد.).

در تعریف کلاسیک اتر، تأکید بر همگنی یا تداوم است. اتری که مندلیف درباره آن صحبت می کند از عناصر تشکیل شده است، اتمی است، ناهمگن است، ناپیوسته و گسسته است.ساختاری دارد.

علاقه دیمیتری ایوانوویچ به مسئله اتر در دهه 1870 با سیستم تناوبی ("این بود که من را در من هیجان زده کرد") و کار بعدی در مورد مطالعه گازها مرتبط است. "در ابتدا من همچنین معتقد بودم که اتر مجموع نادرترین گازها در حالت محدود است. آزمایش ها توسط من با فشار کم انجام شد - برای دریافت نکاتی برای پاسخ.

تصویر
تصویر

اما این آثار او را راضی نکرد: «… ایده جهان اتر به عنوان کمیابی نهایی بخارات و گازها حتی در اولین حملات تفکر مقاومت نمی کند - به این دلیل که اتر را نمی توان غیر از تصور کرد. به عنوان ماده ای که در همه چیز و همه جا نفوذ می کند. این برای بخارات و گازها معمولی نیست.

توسعه دقیق "مفهوم شیمیایی اتر جهان" با کشف گازهای بی اثر آغاز شد. DI مندلیف عناصر جدید بسیاری را پیش بینی کرد، اما گازهای بی اثر حتی برای او غیرمنتظره بودند. او بلافاصله این کشف را نپذیرفت، نه بدون مبارزه داخلی، و با اکثر شیمیدانان در مورد محل گازهای بی اثر در سیستم تناوبی اختلاف نظر داشت. کجا باید قرار بگیرند؟ شیمیدانان مدرن، بدون تردید، خواهند گفت: البته، در گروه هشتم. و مندلیف قاطعانه بر وجود گروه صفر اصرار داشت. گازهای بی اثر آنقدر با سایر عناصر متفاوت هستند که جایی در کنار سیستم داشتند. به نظر می رسید چه تفاوتی در لبه سمت راست (گروه هشتم) یا چپ (گروه صفر) خواهد بود. به نظر ما کاملا غیر اصولی به نظر می رسد، مخصوصاً برای آن زمان هایی که ساختار الکترونیکی اتم ها را نمی دانستند، اگرچه حتی اکنون فقط خودمان را فریب می دهیم که می دانیم. مندلیف طور دیگری فکر می کرد. قرار دادن گازهای بی اثر در سمت راست به معنای ایجاد یک سری فضای خالی بین هیدروژن و هلیوم است. این یک چالش بود که به دنبال عناصر جدید بین هیدروژن و هلیوم باشید! شاید یک هالوژن سبکتر از فلوئور (مندلیف احتمال وجود چنین هالوژنی را پذیرفت، با این فرض که هلیم واقعاً در گروه هشتم قرار دارد) یا عناصر سبک دیگر بین هیدروژن و هلیوم؟ آنها آنجا نیستند، بنابراین جای گازهای بی اثر در سمت چپ، در گروه صفر است! علاوه بر این، ظرفیت آنها بیشتر از هشتم صفر است. و نسبت کمی وزن اتمی به طور واضح موقعیت گازهای بی اثر را در سمت چپ، در ابتدای هر ردیف نشان می دهد.

دی.

تصویر
تصویر

به پیشنهاد ویلیام رمزی، مندلیف گروه صفر را در جدول تناوبی گنجاند و فضایی برای عناصر سبکتر از هیدروژن باقی گذاشت.

روشن می شود که چرا دیمیتری ایوانوویچ بر وجود گروه صفر پافشاری می کرد؛ اشاره او به هالوژن فرضی سبک تر از فلوئور قابل درک است. از این رو، جستجوی او برای عنصر سبک‌تر از هیدروژن حتی قابل درک است، وجود آن که او مدت‌ها در مورد آن فکر می‌کرد: "هرگز به ذهنم خطور نکرد که تعدادی از عناصر باید با هیدروژن شروع شوند." "محروم ساختن هیدروژن از موقعیت اولیه ای که مدت هاست اشغال کرده است، و آن را در انتظار عناصری با وزن کمتر از هیدروژن، وزن یک اتم، که همیشه به آن اعتقاد داشته ام" - اینها درونی ترین افکار دانشمند است. که تا زمان تصویب نهایی قانون ادواری پنهان کرده بود، تصویب نخواهد شد. فکر می‌کردم زودتر از هیدروژن می‌توان عناصری با وزن اتمی کمتر از 1 را انتظار داشت، اما به دلیل فال‌گیری این فرض و به‌ویژه به این دلیل که در آن زمان مراقب بودم که نگذارم، جرأت نداشتم خودم را به این معنا بیان کنم. اگر ظاهر آن با فرضیاتی مانند سبک ترین عناصر نسبت به هیدروژن همراه باشد، تصور سیستم جدید پیشنهادی را از بین می برد.

دقیقاً در سیستم با یک گروه صفر که او از آن دفاع کرد، که برای اولین بار توسط دانشمند بلژیکی لئو هررا در سال 1900 در جلسه آکادمی سلطنتی علوم بلژیک (Academie Royale de Belgique) پیشنهاد شد، هیدروژن ممکن است اولین مورد نباشد. از آنجایی که به ناچار در مقابل آن فضای آزاد برای یک عنصر فوق سبک ظاهر می شود - شاید این "عنصر اتر" باشد؟

اکنون که کمترین تردیدی وجود ندارد که قبل از گروه I که باید هیدروژن در آن قرار گیرد، یک گروه صفر وجود دارد که وزن اتمی نمایندگان آن کمتر از عناصر گروه I است، به نظر من غیرممکن است. دیمیتری ایوانوویچ نوشت: وجود عناصر سبکتر از هیدروژن را انکار کنید.

مندلیف در قانونی که کشف کرد سعی می کند از دیدگاه فیزیکی ماهیت جرم را به عنوان ویژگی اصلی ماده درک کند. او با یافتن پایه های فیزیکی گرانش (درباره اینکه چقدر تلاش و زمان برای این مشکل صرف کرده است، ما نیز اطلاعات کمی داریم)، که از نزدیک با مفهوم اتر جهان به عنوان یک رسانه "انتقال دهنده" مرتبط است، به دنبال سبک ترین عنصر است. با این حال، نتایج آزمایشات دهه 1870، که به اثبات این که "اتر مجموع نادرترین گازها است" خلاصه شد، مندلیف را راضی نکرد. او مدتی تحقیق در این راستا را متوقف کرد ، جایی ننوشت ، اما ظاهراً هرگز آنها را فراموش نکرد.

در پایان عمر، در جستجوی پاسخی برای پرسش‌های مربوط به ویژگی‌های عمیق ماده، دوباره به «اتر جهانی» روی می‌آورد، که با کمک آن سعی می‌کند به ماهیت مفهوم اساسی علم طبیعی نفوذ کند. قرن 19 (و حتی قرن 20 و حتی قرن 21) - توده ها، و همچنین برای ارائه توضیحات برای اکتشافات جدید و مهمتر از همه، رادیواکتیویته. ایده اصلی مندلیف به شرح زیر است: درک واقعی اتر را نمی توان با نادیده گرفتن شیمی آن و در نظر نگرفتن آن یک ماده ابتدایی به دست آورد. مواد اولیه اکنون بدون تبعیت از مشروعیت دوره ای آنها غیرقابل تصور است. مندلیف در توصیف اتر جهان آن را چنین می‌داند: «اول، سبک‌ترین عنصر، چه از نظر چگالی و چه از نظر وزن اتمی، ثانیاً، سریع‌ترین گاز متحرک، و ثالثاً، کمترین قابلیت تشکیل با هر اتم یا ذره‌ای خاص. ترکیبات و چهارم، عنصری که در همه جا گسترده و فراگیر است.»

وزن اتم این عنصر فرضی X، طبق محاسبات مندلیف، می تواند از 5.3 × 10 متغیر باشد.-11 تا 9.6 × 10-7 (اگر وزن اتمی H 1 باشد). او برای تخمین جرم یک عنصر فرضی از دانش مکانیک و نجوم استفاده می کند. عنصر X جایگاه خود را در جدول تناوبی در دوره صفر گروه صفر به عنوان سبک ترین آنالوگ گازهای بی اثر دریافت کرد. (مندلیف این عنصر را "نیوتونیوم" می نامد.) علاوه بر این، دیمیتری ایوانوویچ وجود عنصر دیگر سبک تر از هیدروژن - عنصر Y، تاج را اعتراف کرد (احتمالاً خطوط تاج در طیف تاج خورشیدی در طول کسوف ثبت شده است. خورشید در سال 1869؛ کشف هلیوم بر روی زمین زمینه را فراهم کرد تا وجود این عنصر را واقعی بدانیم). در همان زمان، مندلیف بارها بر ماهیت فرضی عناصر X و Y تأکید کرد و آنها را در جداول عناصر ویرایش های هفتم و هشتم مبانی شیمی قرار نداد.

دقت علمی و مسئولیت پذیری در آثار مندلیف نیازی به اظهار نظر ندارد. اما، همانطور که می بینیم، اگر منطق جست و جو ایجاب می کرد، او با جسارت غیرعادی ترین فرضیه ها را مطرح کرد. تمام پیش‌بینی‌های او بر اساس قانون تناوبی (وجود 12 عنصر ناشناخته در آن زمان و همچنین تصحیح جرم اتمی عناصر) به طرز درخشانی تأیید شد.

وقتی قانون تناوبی را در مورد آنالوگ های بور، آلومینیوم و سیلیکون به کار بردم، 33 سال جوانتر بودم، کاملاً مطمئن بودم که دیر یا زود آنچه پیش بینی شده بود قطعاً باید توجیه شود، زیرا همه چیز به وضوح برای من قابل مشاهده بود. بهانه زودتر از چیزی که می توانستم فکر کنم آمد. آن موقع ریسک نکردم، حالا ریسک می کنم. عزم راسخ می خواهد. زمانی اتفاق افتاد که من پدیده های رادیواکتیو را دیدم … و زمانی که فهمیدم دیگر امکان تعویق برای من وجود ندارد و شاید افکار ناقص من کسی را به مسیری درست تر از آن ممکن هدایت کند که به نظر می رسد بینایی من ضعیف شده است.

بنابراین، آیا این اولین اشتباه بزرگ است، شاید حتی یک توهم عمیق یک دانشمند بزرگ، همانطور که بسیاری اکنون معتقدند، یا فقط یک سوء تفاهم تاسف بار از نبوغ توسط دانش آموزان ناتوان او؟

در آغاز قرن بیستم، نه تنها مندلیف، بلکه بسیاری از فیزیکدانان و شیمیدانان نیز به وجود «اتر» اعتقاد داشتند. با این حال، پس از ایجاد نظریه نسبیت خاص و عام توسط آلبرت انیشتین، این باور شروع به کمرنگ شدن کرد. به طور کلی پذیرفته شده است که در دهه 1930 مشکل "اتر" دیگر وجود نداشت و مسئله عناصر سبکتر از هیدروژن به خودی خود ناپدید شد. اما، دوباره، مشکل اتر کلاسیک، اتر همگن ناپدید شده است، اما اتر ساختاری (اتر مندلیف) کاملاً زنده است، فقط آن را اکنون خلاء ساختاری یا خلاء فیزیکی دیراک می نامند. بنابراین سوال فقط در اصطلاح است.

بیایید به عناصر سبکتر از هیدروژن برگردیم. هر شیمیدانی سری های همولوگ و نحوه رفتار اعضای اول آنها را می داند، به خصوص اولین ها. اولی همیشه خاص است. او همیشه به شدت از ردیف عمومی متمایز می شود. هیدروژن در هر دو گروه I و VII قرار می گیرد (تا حدودی شبیه به فلزات قلیایی و هالوژن در یک زمان است). بنابراین، هیدروژن مانند اول نیست … در جستجوی عناصر واقعی دوره صفر، ما خود را در دنیایی کاملا متفاوت می یابیم و به نظر می رسد که این دنیای ذرات بنیادی است.

درک شیمی به عنوان علم تغییرات کیفی، به گفته بسیاری از محققان، خود را به وضوح در جدول تناوبی نشان می دهد، و در همان ابتدای سیستم به سادگی خیره کننده است. متداول ترین اجسام ساده در طبیعت دارای وزن اتمی کم هستند و همه عناصر با وزن اتمی کم با وضوح ویژگی ها مشخص می شوند. بنابراین، آنها عناصر معمولی هستند "، و با نزدیک شدن به "نقطه صفر"، باید "جهش های کیفی" تیز و خارق العاده ای رخ دهد که از ماهیت منحصر به فرد آن ناشی می شود، زیرا" … اینجا فقط لبه سیستم نیست، بلکه همچنین عناصر معمولی، و بنابراین می توان انتظار اصالت و ویژگی های خاص را داشت.

ما اغلب در مورد ماهیت اساسی قانون تناوبی صحبت می کنیم، اما به نظر می رسد که ما واقعاً این را درک نمی کنیم. اجازه دهید مندلیف را تکرار کنیم: "ماهیت مفاهیمی که باعث قانون تناوبی می شوند در اصل کلی فیزیکوشیمیایی مطابقت، تبدیل پذیری و هم ارزی نیروهای طبیعت نهفته است."

تصویر
تصویر

مدخلی که توسط DI مندلیف در صفحه سیستم تناوبی 1871 در کتاب درسی او "مبانی شیمی" در سال 1871 در آرشیو دانشمند ذخیره شده است: "اتر از همه سبک تر است، یک میلیون بار."

در پایان، من می خواهم سخنان دیمیتری ایوانوویچ را نقل کنم:

من به تلاش دور از تمامیت خود برای درک ماهیت اتر جهان از دیدگاهی واقعاً شیمیایی نگاه می کنم، چیزی بیش از بیانی از مجموع تأثیرات انباشته شده در من، صرفاً به این دلیل که نمی خواهم فرار کنم. افکار الهام گرفته از واقعیت ناپدید می شوند. این احتمال وجود دارد که افکار مشابهی برای بسیاری پیش آمده باشد، اما تا زمانی که بیان نشده اند، به راحتی و اغلب ناپدید می شوند و توسعه نمی یابند، مستلزم تجمع تدریجی یقین نیستند، که به تنهایی باقی می ماند. اگر حداقل بخشی از حقیقت طبیعی را که همه ما به دنبال آن هستیم در بر داشته باشند، تلاش من بیهوده نیست، آن را بررسی، تکمیل و اصلاح می کند، و اگر فکر من در مبانی خود نادرست باشد، ارائه آن پس از یک یا نوع دیگری از ابطال، مانع از تکرار دیگران می شود. من هیچ راه دیگری برای حرکت آهسته اما پیوسته رو به جلو نمی شناسم."

خلاء فیزیکی - در دیدگاه مدرن، حالت پایه میدان های کوانتیزه، نوعی محیط با بار الکتریکی صفر، تکانه، تکانه زاویه ای و سایر اعداد کوانتومی است. میدان ها دارای حداقل انرژی هستند، اما در معرض نوسانات با دامنه زیاد هستند. ظهور ایده های کوانتومی منجر به ایجاد تصویری جهانی از یک ساختار واحد از ماده شد. به جای میدان ها و ذرات فیزیک کلاسیک، آنها اکنون اجسام فیزیکی منفرد را در نظر می گیرند - میدان های کوانتومی در فضا-زمان چهار بعدی، یکی برای هر میدان "کلاسیک" (الکتریک، مغناطیسی و غیره) و برای هر نوع ذرات.به عنوان مثال، خلاء دیراک میدانی از ذرات با اسپین ½ (الکترون ها، پوزیترون ها، میون ها، کوارک ها و غیره) است. هر برهمکنش منفرد ذرات یا میدان‌ها نتیجه تبادل کوانتوم‌های این میدان‌ها در نقطه‌ای از فضا-زمان است. از برخی دیدگاه‌ها، خلاء فیزیکی ویژگی‌های محیط مادی را نشان می‌دهد و دلیلی برای در نظر گرفتن آن «اتر مدرن» می‌دهد.

دی. مندلیف. تلاش برای درک شیمیایی اتر. 1905.pdf مبانی شیمی. بخش اول. 1949. مندلیف D. I.djvu مبانی شیمی. بخش دوم. 1949. مندلیف D. I.djvu مقالاتی با موضوع:

زندگی و تحولات D. I. مندلیف - حقایق ناشناخته

چه کسی و چرا اتر را از جدول تناوبی پنهان کرد؟ یکی از نظرات

مندلیف: مبارز علیه الیگارش های نفتی و حامی نظریه اتر

توصیه شده: