1869-ben Dmitrij Ivanovics Mengyelejev kiadta az elemek periódusos rendszerét , amelyben a kémiai elemeket hasonló tulajdonságaik szerint, atomtömegük szerint növekvő sorrendbe rendezték [1] .
Mengyelejev elődeitől eltérően a még fel nem fedezett elemek létezésének feltételezéséből indult ki, az ismert elemek fizikai és kémiai tulajdonságainak időszakos változásai alapján. Üres cellákat hagytak a táblázatban a még fel nem fedezett elemekhez, és megjósolták a tulajdonságaikat. Az előrejelzett elemek "ideiglenes" elnevezésére Mengyelejev az "eka", "dvi" és "három" előtagot használta (a szanszkrit "egy", "kettő" és "három" szavakból), attól függően, hogy hány pozícióval lejjebb. már felfedezett, hasonló tulajdonságokkal rendelkező elem volt a megjósolt elem. Tehát az 1886-os felfedezése előtt a germániumot "ecasilicon", az 1926-ban felfedezett réniumot pedig "dwimarganese"-nek nevezték.
Már a periódusos rendszer első változata, amelyet D. I. Mengyelejev 1869-ben adott ki, több elemet tartalmazott, mint amennyit akkor felfedeztek. Négy szabad cellát hagyunk benne a még ismeretlen elemek számára, és ezek atomtömegét jelzik (a hidrogénatom tömegéhez közeli "részvényekben").
1869-1871-ben a periodicitás eszméit kidolgozva D. I. Mengyelejev bevezette az elem periódusos rendszerben elfoglalt helyének fogalmát, mint tulajdonságainak összességét, összehasonlítva más elemek tulajdonságaival. Az egyszerű anyagok és vegyületek tulajdonságainak előrejelzéséhez abból indult ki, hogy az egyes elemek tulajdonságai a periódusos rendszer csoportjában lévő két szomszédos elem, a periódusbeli két szomszédos elem és az átlós elemek megfelelő tulajdonságai között köztesek. úgynevezett "csillagszabály". Ennek alapján, különösen az üvegképző oxidok változási sorrendjének tanulmányozása alapján, 9 elem atomtömegének értékeit korrigáltam. 1870-ben megjósolta a létezést, kiszámította az atomtömegeket, és leírta három akkor még fel nem fedezett elem tulajdonságait - az "ekaaluminium", az "ecabor" és az "ecasilicon" [2] . Aztán megjósolta további nyolc elem létezését, köztük a "ditellurium" - polónium , az "ekaioda" - asztatin , az "ecamarganese" - technécium , az "ecacesia" - francium .
Mengyelejev jóslatai szkepticizmust és éles kritikát váltottak ki a tudományos világban. Így a német fizikai kémikus, Wilhelm Ostwald , a leendő Nobel-díjas azzal érvelt, hogy nem a törvényt fedezték fel, hanem a „valami határozatlan” minősítés elvét. Robert Bunsen , a rubídium és a cézium felfedezője azt írta, hogy Mengyelejev „ a tiszta absztrakciók kiagyalt világába ” viszi a vegyészeket , Hermann Kolbe pedig 1870-ben spekulatívnak nevezte Mengyelejev munkáját. Mengyelejev helyessége meggyőzően bebizonyosodott, amikor felfedezték az általa megjósolt elemeket: galliumot (Paul Lecoq de Boisbaudran, 1875), szkandiumot (Lars Nilsson, 1879) és germániumot (Clemens Winkler, 1886) - ekaalumíniumot, ecabort és ekasiliciumot.
1875-ben a francia kémikus, Paul Emile Lecoq de Boisbaudran felfedezte a Mengyelejev által megjósolt "ekaalumíniumot" a wurtzit ásványban - a cink-szulfidban -, és hazája tiszteletére gallium Ga-nak nevezte el (Franciaország latin neve Gallia). Azt írta: " Úgy gondolom, hogy nem kell ragaszkodni Mengyelejev úr elméleti következtetéseinek megerősítésének fontosságához ." Mengyelejev pontosan megjósolta a gallium tulajdonságait: atomtömegét, a fém sűrűségét, az oxid, klorid, szulfát képletét. Mengyelejev azt jósolta, hogy ez egy nagyon olvadó fém lesz . Az alábbi táblázat összehasonlítja a Mengyelejev által megjósolt tulajdonságokat a gallium tényleges tulajdonságaival .
| Ingatlan | Ekaalumínium | Gallium |
|---|---|---|
| Atomtömeg | 68 | 69,72 |
| Sűrűség (g/cm³) | 6.0 | 5.904 |
| Olvadáspont (°C) | alacsony | 29.78 |
| Oxid képlet | Ea 2 O 3 (sűrűsége 5,5 g cm -3 , savakban és bázisokban egyaránt oldódik) | Ga 2 O 3 (sűrűsége 5,88 g cm -3 , savakban és bázisokban egyaránt oldódik) |
| Klorid formula | Ea 2 Cl 6 (illékony) | Ga 2 Cl 6 (illékony) |
1879-ben Lars Nilson svéd kémikus a szkandiumot fedezte fel a gadolinit komplex ásványában. Később Per Theodor Cleve bebizonyította a megjósolt ekabor és az újonnan felfedezett skandium tulajdonságainak egybeesését, és erről tájékoztatta Mengyelejevet. Mengyelejev 44-es atomtömeget jósolt az ekaborra, a szkandium atomtömege pedig 44,955910. Nilson ezt írta: „ Kétségtelen, hogy az ecabort a szkandiumban fedezték fel... Így a legvilágosabban beigazolódnak az orosz kémikus megfontolásai, amelyek nemcsak előre jelezték a szkandium és gallium létezését, hanem előre jelezték azok előfordulását is. a legfontosabb tulajdonságokat előre .”
Az ekasilytion elemről Mengyelejev ezt írta: „ Számomra úgy tűnik, hogy a kétségtelenül hiányzó fémek közül az lesz a legérdekesebb, amely a szénanalógok IV. csoportjába, nevezetesen a III. sorozatba tartozik. Közvetlenül a szilíciumot követõ fém lesz, ezért nevezzük ekasiliciumnak . A germániumot először 1886-ban, Freiburgban izolálta Clemens Winkler német kémikus a ritka ásványi argirodit elemzése során . Felfedezése abban az időben bizonyult Mengyelejev elméletének legjobb megerősítésének, mivel a germánium tulajdonságait tekintve sokkal élesebben különbözik a szomszédos elemektől, mint a két korábban megjósolt elem.
| Ingatlan | Ekasilicon | Germánium |
|---|---|---|
| Atomtömeg | 72 | 72.61 |
| Sűrűség (g/cm³) | 5.5 | 5.35 |
| Olvadáspont (°C) | magas | 947 |
| Szín | szürke | szürke |
| Oxid típusú | tűzálló dioxid | tűzálló dioxid |
| Oxidsűrűség (g/cm³) | 4.7 | 4.7 |
| Oxid reakció | gyenge alap | gyenge alap |
| A klorid forráspontja | 100 °C alatt | 86 °C ( GeCl 4 ) |
| Kloridsűrűség (g/cm³) | 1.9 | 1.9 |
Mengyelejev felfedezésének előrejelző ereje olyan erős volt, hogy Winkler egyes vegyészek elutasításába ütközött az általa javasolt „germánium” név miatt. Winklert nacionalizmussal és Mengyelejev felfedezésének kisajátításával kezdték vádolni, aki már az „ecasilicon” nevet adta az elemnek. Winkler elcsüggedve magához Dmitrij Ivanovicshoz fordult tanácsért. Kifejtette, hogy az új elem felfedezőjének kell nevet adnia. Később Winkler ezt írta: „Aligha lehet találni a periodicitás tanának érvényességének másik feltűnőbb bizonyítékát, mint egy újonnan felfedezett elemben. Ez nem csupán egy merész elmélet megerősítése, itt a kémiai kilátások nyilvánvaló kibővülését látjuk, ami hatalmas lépés a tudás terén .
Mengyelejev egy általános keretbe foglalta Lecoq de Boisbaudran, Nilsson és Winkler portréit, „ A periódusos törvény erősítői ” címmel. Az 1880-as évek vége óta a Periodikus Törvényt végre elismerték a kémia egyik elméleti alapjaként.
Az atomsúlyok és az elemek tulajdonságai közötti összefüggést Mengyelejev előtt vagy egyidejűleg vizsgáló tudósok egyike sem tudta olyan egyértelműen megfogalmazni ezt a mintát, mint ő. Ez különösen vonatkozik J. Newlandsre és L. Meyerre. A még ismeretlen elemek, tulajdonságaik és vegyületeik tulajdonságainak előrejelzése kizárólag D. I. Mengyelejev érdeme. ... A legjobb módon tudta alkalmazni a vízszintes, függőleges és diagonális interpolációs módszerét az általa felfedezett periodikus rendszerben a tulajdonságok előrejelzésére ...
- Anorganicum: 2 kötetben / [Blumenthal G., Engels Z., Fitz I. és mások]; Szerk. L. Colditz. - M.: Mir, 1984.
1937-ben fedezték fel a 43. elemet (ecamargán) - a technéciumot [3] .
1871-ben Mengyelejev megjósolta a tórium és az urán között elhelyezkedő elem létezését . Harminc évvel később, 1900-ban William Crookes izolálta a protaktinumot , mint ismeretlen radioaktív szennyeződést egy uránmintában. Ezt követően 1913-ban és 1918-ban Németországban izolálták a protactinium különböző izotópjait [4] , de az elem csak 1948-ban kapta mai nevét.
A periódusos rendszer 1869-ben megjelent változata a titán és a cirkónium nehezebb analógjának létezését jósolta , de 1871-ben Mengyelejev lantánt helyezett erre a helyre . A hafnium 1923-as felfedezése megerősítette Mengyelejev kezdeti feltételezését.
A periódusos rendszer első változatainak megalkotása során a ritkaföldfémek tulajdonságait rosszul és megbízhatatlanul tanulmányozták. Ráadásul a nehéz elemeknél a tulajdonságok periodikus változása összetettebb: az atomok analógiájának kritériuma sem tudott segíteni Mengyelejeven, mint az ekabor, az ekaalumínium és az ekasilicon esetében; ebben az esetben ezt a kritériumot legalábbis megfosztották a prediktív erejétől, ami csökkentette tudományos értékét. Ez megmagyarázza, hogy Mengyelejevnek a nehezebb elemekre vonatkozó jóslatai miért nem váltak be olyan pontosan, mint a könnyűekre, és miért nem olyan széles körben ismertek ezek a jóslatok.
1902-ben, a hélium és az argon felfedezése után Mengyelejev a táblázat nulladik csoportjába helyezte őket [5] . Kételkedve az összetétel állandóságának törvényét magyarázó atomelmélet helyességében, eleve nem tudta a hidrogént a legkönnyebb elemnek tekinteni , és úgy vélte, hogy a kémiailag semleges nullacsoport egy még könnyebb tagja észrevétlen maradhat. Ennek az elemnek a létezésével Mengyelejev megpróbálta megmagyarázni a radioaktivitást .
A két hipotetikus transzhidrogénelem közül a nehezebb Mengyelejev a koróniummal azonosította a nevét, amely a napkorona megmagyarázhatatlan spektrumvonalával való kapcsolatról kapta a nevét . A műszer hibás kalibrálása 531,68 nm-es hullámhosszt adott, amelyet később 530,3 nm-re korrigáltak. Ezt a hullámhosszt Grotrian és Edlen 1939-ben korrelálta a vasvonallal [6] .
A nulla csoportba tartozó gázok közül a legkönnyebb, a periódusos rendszerben az első, 5,3· 10–11 és 9,6· 10–7 közötti elméleti atomtömeget kapott . Ennek a gáznak a részecskéi, amelyet newtóniumnak nevezett, Mengyelejev 2,5 10 6 m/s nagyságrendű kinetikus sebességet tulajdonított . Szinte súlytalan, mindkét gáz részecskéi Mengyelejev szerint könnyen áthaladtak az anyag vastagságán, gyakorlatilag anélkül, hogy kémiai reakciókba mennének . A transzhidrogéngázok nagy mobilitása és nagyon alacsony atomtömege azt a tényt eredményezné, hogy nagyon ritkulhatnának, miközben megjelenésükben sűrűek maradnának.
Később Mengyelejev közzétett egy elméleti fejleményt az éterről . 1904-ben jelent meg egy könyv "Az éter kémiai koncepciója" címmel, és ismét megemlített két feltételezett inert gázt, amelyek könnyebbek a hidrogénnél, a koróniumnál és a newtóniumnál [7] . Az "éteri gáz" alatt Mengyelejev a csillagközi légkört értette, amely két transzhidrogén gázból áll, más elemek szennyeződéseivel, és a csillagokon végbemenő belső folyamatok eredményeként jött létre.
| Periódusos táblázat | |
|---|---|
| Formátumok |
|
| A tételek listája szerint | |
| Csoportok | |
| Időszakok | |
A kémiai elemek családjai |
|
| Periódusos táblázat blokk | |
| Egyéb | |
| |