جدول المحتويات:

مشكلة "الصفر" في أعمال مندليف
مشكلة "الصفر" في أعمال مندليف

فيديو: مشكلة "الصفر" في أعمال مندليف

فيديو: مشكلة "الصفر" في أعمال مندليف
فيديو: نعوم تشومسكي يكشف 9 إستراتيجيات يستخدمها الإعلام للتحكم بعقول الشعوب 2024, مارس
Anonim

… كلما اضطررت إلى التفكير في طبيعة العناصر الكيميائية ، كلما انحرفت عن المفهوم الكلاسيكي للمادة الأولية ، وعن الأمل في تحقيق الفهم المطلوب لطبيعة العناصر من خلال دراسة الظواهر الكهربائية والضوء ، وفي كل مرة أدركت بشكل أكثر إلحاحًا ووضوحًا أنه في وقت سابق هذا أو أولًا ، من الضروري الحصول على فكرة أكثر واقعية عن "الكتلة" و "الأثير" من الآن.

دي آي مينديليف

في يناير 1904 ، نشرت نشرة بطرسبورغ رقم 5 ، بمناسبة الذكرى السبعين لميلاد ديمتري إيفانوفيتش مينديليف ، مقابلة معه. عندما سُئل عن نوع البحث العلمي الذي يشارك فيه حاليًا ، أجاب العالم: "إنها تهدف حصريًا إلى تأكيد النظرية التي طرحتها في العام الماضي ، أو بالأحرى محاولات الفهم الكيميائي للأثير العالمي".

ما هي هذه النظرية التي لا نعرف عنها إلا القليل؟

أنهى DI Mendeleev مقالته "محاولة لفهم كيميائي للأثير العالمي" في أكتوبر 1902 ، ونشرها في يناير 1903 في العدد 1-4 من "نشرة ومكتبة التعليم الذاتي". في مايو 1904 ، في رسالة إلى عالم الفلك الشهير سيمون نيوكومب ، أعلن أنه في المستقبل القريب سيكتب مقالاً "حول الأفكار الحديثة حول تعقيد العناصر الكيميائية والإلكترونات …"

صورة
صورة

صورة لدي آي مينديليف بواسطة آي إن كرامسكوي. العام 1878. فكرة الأثير "الكيميائي" ، والتي ، وفقًا لـ DI Mendeleev ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالجدول الدوري للعناصر ، التي رعاها العالم منذ سبعينيات القرن التاسع عشر.

حول تعقيد العناصر الكيميائية وحول الإلكترونات - هذا مفهوم للقارئ الحديث ، لكن العالم الأثير؟ الآن يعرف حتى تلاميذ المدارس أن العلم قد تخلى عن هذه الفكرة. لذلك ، على الأرجح ، نادرًا ما يتم التعليق على أحد الأعمال الأخيرة لمندليف ، ولم يتم ذكره في أي مكان تقريبًا ، ومن الصعب عمومًا العثور عليه. في العديد من المكتبات العلمية والتعليمية في "الأعمال" متعددة الأجزاء لـ DI Mendeleev ، المجلد 2 مفقود ، والذي يحتوي على فصل "محاولة فهم كيميائي للأثير العالمي". في بعض الأحيان يكون لدى المرء انطباع بأنهم بطريقة ما يحاولون بخجل شطب هذا العمل "الفضولي" من تراث العالم. يبدو أن الكثيرين يعتقدون باستخفاف أن مينديليف العظيم ، في شيخوخته ، ربما يكون قد تجاوز مستوى كفاءته.

لكن دعونا لا ننتقل إلى الاستنتاجات. عزز DI Mendeleev هذه النظرية "المحرجة" طوال حياته الإبداعية تقريبًا. بعد عامين من اكتشاف النظام الدوري (لم يكن منديليف 40 عامًا) على بصمة من "أساسيات الكيمياء" بيده ، بالقرب من رمز الهيدروجين ، تم عمل نقش يمكن فك شفرته على النحو التالي: " الأثير هو الأخف وزنًا على الإطلاق ، ملايين المرات ". على ما يبدو ، بدا أن "الأثير" لمندليف هو أخف عنصر كيميائي.

"منذ السبعينيات ، ظل السؤال عالقًا في داخلي: ما هو الأثير بالمعنى الكيميائي؟ إنه مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالنظام الدوري للعناصر ، وكان متحمسًا به بداخلي ، لكني الآن فقط أجرؤ على الحديث عنه ".

إذن ، العنصر الكيميائي للأثير - عنصر الأثير - ذرية الأثير - تفرد الأثير. ليس هذا هو الأثير الذي تخلت عنه الفيزياء الحديثة باعتباره عكازًا غير ضروري. لنفتح القاموس:

"الأثير (الإغريقي أيثر - مساحة ملء افتراضية لمادة افتراضية) … في الفيزياء الكلاسيكية ، كان يُفهم الأثير على أنه وسط متجانس ، ميكانيكي ، مرن يملأ الفراغ النيوتوني المطلق" (القاموس الفلسفي / محرر M. M. Rosenthal. - M. ، 1975).

في التعريف الكلاسيكي للأثير ، ينصب التركيز على التجانس أو الاستمرارية. يتكون الأثير ، الذي يتحدث عنه مندليف ، من عناصر ، إنه ذري ، وغير متجانس ، ومتقطع ومنفصل.لها هيكل.

يرتبط اهتمام ديمتري إيفانوفيتش بمشكلة الأثير في سبعينيات القرن التاسع عشر ارتباطًا وثيقًا بالنظام الدوري ("كان هذا هو ما أثارني في داخلي") والعمل اللاحق على دراسة الغازات. "في البداية اعتقدت أيضًا أن الأثير هو مجموع الغازات الأكثر تخلخلًا في الحالة المحددة. أجريت التجارب بضغوط منخفضة - للحصول على تلميحات عن إجابة ".

صورة
صورة

لكن هذه الأعمال لم ترضيه: "… إن فكرة العالم الأثير باعتباره الندرة المطلقة للأبخرة والغازات لا تصمد حتى نوبات التفكير الأولى - نظرًا لحقيقة أنه لا يمكن تخيل الأثير بخلاف كمادة تخترق كل شيء وفي كل مكان ؛ هذا ليس نموذجيًا للأبخرة والغازات ".

بدأ التطوير التفصيلي لـ "المفهوم الكيميائي للعالم الأثير" باكتشاف الغازات الخاملة. تنبأ DI Mendeleev بالعديد من العناصر الجديدة ، لكن الغازات الخاملة كانت غير متوقعة حتى بالنسبة له. لم يقبل هذا الاكتشاف على الفور ، ليس بدون صراع داخلي ، واختلف مع معظم الكيميائيين حول موقع الغازات الخاملة في النظام الدوري. أين ينبغي أن تكون موجودة؟ سيقول الكيميائيون المعاصرون دون تردد: بالطبع في المجموعة الثامنة. وأصر مندليف بشكل قاطع على وجود المجموعة الصفرية. تختلف الغازات الخاملة تمامًا عن العناصر الأخرى لدرجة أن لها مكانًا في مكان ما على جانب النظام. يبدو ، يا له من فرق ، على الحافة اليمنى (المجموعة الثامنة) أو اليسرى (المجموعة الصفرية) سيكونون. يبدو لنا أنه غير مبدئي تمامًا ، خاصة في تلك الأوقات التي لم يعرفوا فيها البنية الإلكترونية للذرات ، على الرغم من أننا حتى الآن نخدع أنفسنا فقط كما نعرف. فكر مندليف بشكل مختلف. يعني وضع الغازات الخاملة على اليمين الحصول على سلسلة كاملة من الفراغات بين الهيدروجين والهيليوم. كان تحديا للبحث عن عناصر جديدة بين الهيدروجين والهيليوم! ربما يوجد هالوجين أخف من الفلور (اعترف منديليف باحتمالية وجود مثل هذا الهالوجين ، بافتراض أن الهليوم موجود بالفعل في المجموعة الثامنة) أو عناصر ضوئية أخرى بين الهيدروجين والهيليوم؟ إنهم غير موجودين ، لذا فإن مكان الغازات الخاملة على اليسار ، في المجموعة الصفرية! علاوة على ذلك ، من المرجح أن تكون تكافؤهم صفرًا من VIII. وتشير النسبة الكمية للأوزان الذرية بشكل لا لبس فيه إلى موضع الغازات الخاملة على اليسار في بداية كل صف.

أكد DI Mendeleev أن "موقف نظائر الأرجون في المجموعة الصفرية هو نتيجة منطقية تمامًا لفهم القانون الدوري".

صورة
صورة

بناءً على اقتراح ويليام رامزي ، قام منديليف بتضمين المجموعة الصفرية في الجدول الدوري ، مما يترك مجالًا لعناصر أخف من الهيدروجين.

يتضح سبب إصرار ديمتري إيفانوفيتش على وجود المجموعة الصفرية ؛ وإشاراته عن هالوجين افتراضي أخف من الفلور أمر مفهوم ؛ ومن ثم ، فإن بحثه عن عنصر أخف من الهيدروجين أمر مفهوم ، والذي فكر في وجوده منذ فترة طويلة: "لم يخطر ببالي أبدًا أن عددًا من العناصر يجب أن يبدأ بالهيدروجين". "لحرمان الهيدروجين من ذلك الموضع الأولي ، الذي شغله منذ فترة طويلة ، وجعله ينتظر حتى العناصر التي يقل وزنها عن وزن الهيدروجين ، وهو وزن ذرة ، وهو ما كنت أؤمن به دائمًا" - هذه هي أعمق أفكار العالم ، التي أخفاها حتى صدور القانون الدوري بشكل نهائي ، لن تتم الموافقة عليها. "كانت لدي أفكار أنه قبل الهيدروجين كان بإمكان المرء أن يتوقع عناصر بوزن ذري أقل من 1 ، لكنني لم أجرؤ على التعبير عن نفسي بهذا المعنى بسبب التكهنات بالافتراض وخاصة لأنني كنت حريصًا في ذلك الوقت على عدم يفسد الانطباع عن النظام الجديد المقترح ، إذا كان ظهوره مصحوبًا بافتراضات مثل العناصر الأخف وزناً من الهيدروجين ".

على وجه التحديد في النظام ذي المجموعة الصفرية التي دافع عنها ، والذي اقترحه لأول مرة العالم البلجيكي ليو هيريرا في عام 1900 في اجتماع للأكاديمية الملكية البلجيكية للعلوم (Academie royale de Belgique) ، قد لا يبدو أن الهيدروجين هو الأول ، لأنه يظهر حتمًا أمامه مساحة خالية لعنصر خفيف للغاية - ربما هذا هو "عنصر الأثير"؟

"الآن ، عندما بدأت لا تخضع لأدنى شك أنه قبل المجموعة الأولى ، التي يجب وضع الهيدروجين فيها ، هناك مجموعة صفرية ، ممثلوها لديهم أوزان ذرية أقل من تلك الخاصة بعناصر المجموعة الأولى ، يبدو لي ذلك مستحيلًا لإنكار وجود عناصر أخف من الهيدروجين "، كتب ديمتري إيفانوفيتش.

في القانون الذي اكتشفه ، يحاول منديليف أن يفهم من وجهة النظر المادية طبيعة الكتلة باعتبارها السمة الرئيسية للمادة. اكتشاف الأسس الفيزيائية للجاذبية (حول مقدار الجهد والوقت الذي كرسه لهذه المشكلة ، نحن أيضًا لا نعرف سوى القليل) ، المرتبط ارتباطًا وثيقًا بمفهوم الأثير العالمي باعتباره وسيطًا "ناقلًا" ، فهو يبحث عن العنصر الأخف وزناً. ومع ذلك ، فإن نتائج التجارب التي أجريت في سبعينيات القرن التاسع عشر ، والتي اختتمت في إثبات أن "الأثير هو مجموع الغازات النادرة" ، لم ترضي مندليف. لبعض الوقت توقف عن البحث في هذا الاتجاه ، ولم يكتب في أي مكان ، ولكن ، على ما يبدو ، لم ينسها أبدًا.

في نهاية حياته ، بحثًا عن إجابات للأسئلة المتعلقة بالخصائص العميقة للمادة ، يتحول مرة أخرى إلى "العالم الأثير" ، الذي يحاول بمساعدته اختراق طبيعة المفهوم الأساسي للعلوم الطبيعية في القرن التاسع عشر (وحتى القرن العشرين وحتى القرن الحادي والعشرون) - الجماهير ، وكذلك لإعطاء تفسيرات للاكتشافات الجديدة ، وقبل كل شيء النشاط الإشعاعي. الفكرة الرئيسية لمندليف هي كما يلي: "لا يمكن تحقيق فهم حقيقي للأثير بتجاهل كيمياءه وعدم اعتباره مادة أولية. المواد الأولية لا يمكن تصورها الآن دون إخضاع شرعيتها الدورية ". في وصفه للعالم الأثير ، يعتبره منديليف ، "أولاً ، الأخف وزناً من بين جميع العناصر ، من حيث الكثافة والوزن الذري ، وثانيًا ، الغاز الأسرع حركة ، وثالثًا ، الأقل قدرة على التكوين مع أي ذرات أو جسيمات أخرى من أي نوع قوي. المركبات ، ورابعًا ، عنصر واسع الانتشار في كل مكان وشامل."

يمكن أن يتراوح وزن ذرة هذا العنصر الافتراضي X ، وفقًا لحسابات Mendeleev ، من 5.3 × 10-11 حتى 9.6 × 10-7 (إذا كان الوزن الذري لـ H هو 1). لتقدير كتلة عنصر افتراضي ، يعتمد على المعرفة من مجال الميكانيكا وعلم الفلك. حصل العنصر X على مكانه في الجدول الدوري في الفترة الصفرية لمجموعة الصفر ، باعتباره أخف نظير للغازات الخاملة. (يسمي منديليف هذا العنصر "نيوتونيوم"). بالإضافة إلى ذلك ، اعترف ديمتري إيفانوفيتش بوجود عنصر آخر أخف من الهيدروجين - العنصر Y ، الإكليل (يُفترض أن خطوط الإكليل سُجلت في طيف الإكليل الشمسي أثناء كسوف الشمس). الشمس في عام 1869 ؛ قدم اكتشاف الهيليوم على الأرض الأساس الذي يعتبر وجود هذا العنصر حقيقيًا). في الوقت نفسه ، أكد مندليف مرارًا وتكرارًا على الطبيعة الافتراضية للعنصرين X و Y ولم يدرجهما في جداول عناصر الإصدارين السابع والثامن من أساسيات الكيمياء.

الدقة والمسؤولية العلمية في أعمال مندليف لا تحتاج إلى تعليقات. ولكن ، كما نرى ، إذا كان منطق البحث يتطلب ذلك ، فقد طرح بجرأة أكثر الفرضيات غرابة. تم تأكيد جميع التنبؤات التي قدمها على أساس القانون الدوري (وجود 12 عنصرًا غير معروف في ذلك الوقت ، بالإضافة إلى تصحيح الكتل الذرية للعناصر) ، بشكل رائع.

عندما طبقت القانون الدوري على نظائر البورون والألمنيوم والسيليكون ، كنت أصغر سنًا بـ 33 عامًا ، كنت واثقًا تمامًا من أنه عاجلاً أم آجلاً يجب أن يكون ما تم توقعه مبررًا بالتأكيد ، لأن كل شيء كان مرئيًا بوضوح بالنسبة لي. جاء العذر في وقت أقرب مما كنت أتمنى. ثم لم أخاطر به ، والآن أخاطر به. يتطلب التصميم. جاء ذلك عندما رأيت ظواهر مشعة … وعندما أدركت أنه لم يعد من الممكن بالنسبة لي التأجيل وأن أفكاري غير الكاملة ربما تقود شخصًا ما إلى طريق أكثر صحة من ذلك الممكن ، وهو ما يبدو لرؤيتي الضعيفة.

إذن ، هل هذا هو أول خطأ فادح ، ربما حتى وهم عالِم عظيم ، كما يعتقد الكثيرون الآن ، أم مجرد سوء فهم مؤسف للعبقرية من قبل طلابه العاجزين؟

في بداية القرن العشرين ، لم يؤمن منديليف فقط ، ولكن أيضًا العديد من الفيزيائيين والكيميائيين بوجود "الأثير". ومع ذلك ، بعد إنشاء النظرية النسبية الخاصة والعامة من قبل ألبرت أينشتاين ، بدأ هذا الاعتقاد في التلاشي. من المقبول عمومًا أنه بحلول الثلاثينيات من القرن الماضي ، لم تعد مشكلة "الأثير" موجودة ، واختفت مسألة العناصر الأخف من الهيدروجين من تلقاء نفسها. ولكن ، مرة أخرى ، اختفت مشكلة الأثير الكلاسيكي المتجانس ، لكن الأثير الهيكلي (أثير منديليف) لا يزال حيًا تمامًا ، إلا أنه يُسمى الآن الفراغ الهيكلي أو الفراغ المادي لديراك. لذا فإن السؤال يتعلق فقط بالمصطلحات.

دعنا نعود إلى العناصر الأخف من الهيدروجين. يعرف أي كيميائي المتسلسلات المتماثلة وكيف يتصرف أعضائها الأوائل ، خاصةً الأول منهم. الأول هو دائما خاص. إنه دائمًا ما يبرز بقوة من الصف العام. يتم وضع الهيدروجين في كلتا المجموعتين الأولى والسابعة (وهو مشابه إلى حد ما لكل من الفلزات القلوية والهالوجينات في نفس الوقت). لذا ، الهيدروجين ليس كالأول … بحثًا عن العناصر الحقيقية لفترة الصفر ، نجد أنفسنا في عالم مختلف تمامًا ، ويبدو أن هذا هو عالم الجسيمات الأولية.

يتجلى فهم الكيمياء كعلم للتغييرات النوعية ، وفقًا للعديد من الباحثين ، بشكل أكثر وضوحًا في الجدول الدوري ، وفي بداية النظام يكون ببساطة لامعًا بشكل مذهل. "الأجسام البسيطة الأكثر شيوعًا في الطبيعة لها وزن ذري منخفض ، وجميع العناصر ذات الوزن الذري المنخفض تتميز بخصائص حادة. لذلك ، فهي عناصر نموذجية ، وعندما يقترب المرء من "نقطة الصفر" ، يجب أن تحدث قفزات نوعية رائعة "حادة" ، تنبع من طبيعتها الفريدة ، لأن "… هنا ليس فقط حافة النظام ، ولكن أيضًا عناصر نموذجية ، وبالتالي يمكننا توقع الأصالة والخصائص ".

غالبًا ما نتحدث عن الطبيعة الأساسية للقانون الدوري ، لكن يبدو أننا لا نفهم هذا حقًا. دعونا نكرر Mendeleev: "يكمن جوهر المفاهيم التي تسببت في القانون الدوري في المبدأ الفيزيائي والكيميائي العام للتوافق وقابلية التحول والتكافؤ بين قوى الطبيعة."

صورة
صورة

الإدخال الذي أدخله يد DI Mendeleev على الصفحة مع النظام الدوري لعام 1871 في كتابه المدرسي "أساسيات الكيمياء" في عام 1871 ، والمخزن في أرشيف العالم: "الأثير هو الأخف وزناً على الإطلاق ، مليون مرة".

في الختام ، أود أن أقتبس كلمات ديمتري إيفانوفيتش:

"أنظر إلى محاولتي البعيدة عن الاكتمال لفهم طبيعة العالم من وجهة نظر كيميائية حقًا ، ليس أكثر من تعبير عن مجموع الانطباعات المتراكمة بداخلي ، الهروب فقط لسبب أنني لا أريد الأفكار المستوحاة من الواقع لتختفي. من المحتمل أن تكون الأفكار المتشابهة قد خطرت للكثيرين ، ولكن حتى يتم ذكرها ، فإنها تختفي بسهولة وغالبًا ولا تتطور ، ولا يترتب عليها تراكم تدريجي لليقين ، والذي يبقى وحده. إذا كانت تحتوي على الأقل على جزء من الحقيقة الطبيعية التي نبحث عنها جميعًا ، فإن محاولتي لن تذهب سدى ، وسيتم العمل عليها واستكمالها وتصحيحها ، وإذا كان تفكيري غير صحيح في أسسها ، فإن عرضها ، بعد واحد أو أي نوع آخر من التفنيد ، سيمنع الآخرين من التكرار. لا أعرف أي طريقة أخرى لحركة بطيئة ولكن ثابتة إلى الأمام ".

الفراغ الفيزيائي - في النظرة الحديثة ، الحالة الأرضية للحقول الكمية ، نوع من الوسط بدون شحنة كهربائية ، الزخم ، الزخم الزاوي وأرقام كمومية أخرى. الحقول لديها الحد الأدنى من الطاقة ، لكنها تخضع لتقلبات السعة الكبيرة. أدى ظهور الأفكار الكمية إلى إنشاء صورة عالمية لبنية واحدة للمادة. بدلاً من الحقول والجسيمات في الفيزياء الكلاسيكية ، فهم الآن يأخذون بعين الاعتبار الأشياء المادية المفردة - الحقول الكمية في الزمكان رباعي الأبعاد ، واحد لكل مجال "كلاسيكي" (كهربائي ، مغناطيسي ، إلخ) ولكل نوع من الجسيمات.على سبيل المثال ، فراغ ديراك هو مجال من الجسيمات ذات السبين (الإلكترونات ، البوزيترونات ، الميونات ، الكواركات ، إلخ). كل تفاعل فردي للجسيمات أو الحقول هو نتيجة تبادل كمات هذه الحقول عند نقطة في الزمكان. من بعض وجهات النظر ، يظهر الفراغ المادي خصائص البيئة المادية ، مما يعطي سببًا لاعتباره "الأثير الحديث".

D. Mendeleev. محاولة لفهم كيميائي للأثير. 1905.pdf أساسيات الكيمياء. الجزء الأول. 1949. Mendeleev D. I.djvu أساسيات الكيمياء. الجزء الثاني. 1949. Mendeleev D. I.djvu مقالات حول هذا الموضوع:

حياة وتطورات D. I Mendeleev - حقائق غير معروفة

من ولماذا أخفى الأثير من الجدول الدوري؟ أحد الآراء

منديليف: مقاتل ضد الأوليغارشية النفطية ومؤيد لنظرية الأثير

موصى به: