Mendeleyevin əsərlərində “sıfır” problemi

2024 Müəllif: Seth Attwood | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-16 15:57

…Kimyəvi elementlərin təbiəti haqqında nə qədər çox düşünməli olsam, həm klassik ilkin maddə anlayışından, həm də elektrik və işıq hadisələrini öyrənməklə elementlərin təbiəti haqqında arzu olunan qavramağa nail olmaq ümidindən bir o qədər çox uzaqlaşırdım. və hər dəfə daha təcili və daha aydın şəkildə başa düşdüm ki, əvvəllər bu və ya əvvəl "kütlə" və "efir" haqqında indikindən daha real təsəvvür əldə etmək lazımdır.

D. I. Mendeleyev

1904-cü ilin yanvarında Dmitri İvanoviç Mendeleyevin anadan olmasının 70 illiyi münasibətilə Peterburqun 5 nömrəli vərəqəsi onunla müsahibə dərc etdi. Hazırda hansı elmi tədqiqatla məşğul olduğunu soruşduqda alim belə cavab verdi: “Onlar sırf mənim ötən il irəli sürdüyüm nəzəriyyəni, daha doğrusu, dünya efirinin kimyəvi dərk edilməsi cəhdlərini təsdiq etməyə yönəlib”.

Haqqında az bildiyimiz bu nəzəriyyə nədir?

D. İ. Mendeleyev “Dünya efirinin kimyəvi dərk edilməsi cəhdi” adlı məqaləsini 1902-ci ilin oktyabrında bitirmiş və 1903-cü ilin yanvarında “Bülleten və Özünütərbiyə Kitabxanası”nın 1-4 nömrələrində dərc etmişdir. 1904-cü ilin mayında məşhur astronom Saymon Nyukomba yazdığı məktubda o, yaxın gələcəkdə “kimyəvi elementlərin mürəkkəbliyi və elektronlar haqqında müasir fikirlər haqqında…” məqalə yazacağını bildirdi.

İ. N. Kramskoy tərəfindən D. İ. Mendeleyevin portreti. 1878-ci ildir. D. İ. Mendeleyevin fikrincə, elementlərin dövri cədvəli ilə sıx əlaqəli olan "kimyəvi" efir ideyası alim 1870-ci illərdən formalaşıb.

Kimyəvi elementlərin mürəkkəbliyi və elektronlar haqqında - bu müasir oxucu üçün başa düşüləndir, amma dünya efiri? İndi hətta məktəblilər də bilirlər ki, elm bu ideyadan vaz keçib. Buna görə də, yəqin ki, Mendeleyevin son əsərlərindən biri çox nadir hallarda şərh olunur, praktiki olaraq heç bir yerdə qeyd olunmur və onu tapmaq ümumiyyətlə çətindir. Bir çox elmi və tədris kitabxanalarında D. İ. Mendeleyevin “Əsərləri” çoxcildliyində “Dünya efirinin kimyəvi dərk edilməsi cəhdi” fəslini ehtiva edən 2-ci cild yoxdur. Bəzən adamda belə təəssürat yaranır ki, onlar nədənsə həyasızcasına bu “maraqlı” əsəri alimin irsindən silməyə çalışırlar. Deyəsən, bir çoxları böyük Mendeleyevin qocalığında öz səlahiyyətlərini aşmış ola biləcəyini təvazökarlıqla düşünürlər.

Ancaq nəticə çıxarmağa tələsməyək. D. İ. Mendeleyev bu “utandırıcı” nəzəriyyəni demək olar ki, bütün yaradıcılıq həyatı boyu tərbiyə etmişdir. Dövri sistemin kəşfindən iki il sonra (Mendeleyev hələ 40 yaşında deyildi) öz əli ilə "Kimyanın əsasları" ndan bir izdə, hidrogen simvolunun yanında aşağıdakı kimi deşifrə edilə bilən bir yazı hazırlanmışdır: " Eter milyonlarla dəfə hamıdan yüngüldür”. Göründüyü kimi, "efir" Mendeleyevə ən yüngül kimyəvi element kimi görünürdü.

“70-ci illərdən bəri məndə bir sual dayandı: kimyəvi mənada efir nədir? O, elementlərin dövri sistemi ilə sıx bağlıdır və məndə bundan həyəcanlanırdı, ancaq indi bu barədə danışmağa cəsarət edirəm.

Deməli, efirin kimyəvi elementi - efir elementi - efirin atomluğu - efirin diskretliyi. Bu, müasir fizikanın lazımsız qoltuq kimi atdığı efir deyil. Lüğəti açaq:

"Eter (yun. Aither - fəzanın hipotetik materialı mühitini dolduran) … Klassik fizikada efir mütləq Nyuton fəzasını dolduran bircinsli, mexaniki, elastik mühit kimi başa düşülürdü" (Fəlsəfə lüğəti / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).).

Efirin klassik tərifində vurğu homojenliyə və ya davamlılığa verilir. Mendeleyevin haqqında danışdığı efir elementlərdən ibarətdir, atomdur, qeyri-bərabərdir, fasiləsiz və diskretdir. Bir quruluşa malikdir.

1870-ci illərdə Dmitri İvanoviçin efir probleminə marağı dövri sistemlə (“məni içimdə həyəcanlandıran bu idi”) və qazların tədqiqi ilə bağlı sonrakı işlərlə sıx bağlıdır. “Əvvəlcə mən də inanırdım ki, efir məhdudlaşdırıcı vəziyyətdə olan ən nadir qazların cəmidir. Təcrübələri mənim tərəfimdən aşağı təzyiqlərdə apardım - cavab üçün göstərişlər almaq üçün.

Lakin bu əsərlər onu qane etmədi: “… dünya efirinin buxarların və qazların son dərəcədə seyrəkləşməsi ideyası hətta ilk düşüncələrə də tab gətirmir – ona görə ki, efiri başqa cür təsəvvür etmək mümkün deyil. hər şeyə və hər yerə nüfuz edən bir maddə kimi; Bu buxar və qazlar üçün xarakterik deyil”.

“Dünya efirinin kimyəvi konsepsiyası”nın təfərrüatlı inkişafı inert qazların kəşfi ilə başladı. DI Mendeleyev bir çox yeni elementləri proqnozlaşdırdı, lakin inert qazlar hətta onun üçün gözlənilməz oldu. O, daxili mübarizə olmadan deyil, bu kəşfi dərhal qəbul etmədi və dövri sistemdə inert qazların yeri ilə bağlı əksər kimyaçılarla razılaşmadı. Onlar harada yerləşdirilməlidir? Müasir kimyaçılar tərəddüd etmədən deyəcəklər: əlbəttə ki, VIII qrupda. Mendeleyev isə sıfır qrupunun mövcudluğunda qəti şəkildə təkid edirdi. İnert qazlar digər elementlərdən o qədər fərqlidirlər ki, onların sistemin yan tərəfində bir yeri var idi. Görünürdü ki, nə fərqi var, sağda (VIII qrup) və ya solda (sıfır qrup) kənarda olacaqlar. Bizə tamamilə prinsipsiz görünür, xüsusən də atomların elektron quruluşunu bilmədiyi dövrlər üçün, baxmayaraq ki, indi də yalnız bildiyimizi aldadırıq. Mendeleyev başqa cür düşünürdü. İnert qazları sağa qoymaq, hidrogen və helium arasında bir sıra boşluqlar əldə etmək deməkdir. Hidrogen və helium arasında yeni elementlər axtarmaq çətin idi! Bəlkə flüordan daha yüngül bir halogen (Mendeleyev heliumun həqiqətən VIII qrupda olduğunu düşünərək belə bir halogenin mövcud olma ehtimalını etiraf etdi) və ya hidrogenlə helium arasında başqa yüngül elementlər var? Onlar orada deyil, buna görə də inert qazların yeri solda, sıfır qrupundadır! Üstəlik, onların valentliyi VIII-dən daha çox sıfıra bərabərdir. Və atom çəkilərinin kəmiyyət nisbəti birmənalı olaraq solda, hər cərgənin əvvəlində inert qazların mövqeyini göstərir.

"Sıfır qrupunda arqon analoqlarının bu mövqeyi dövri qanunu başa düşməyin ciddi məntiqi nəticəsidir" dedi DI Mendeleyev.

William Ramzeyin təklifi ilə Mendeleyev sıfır qrupunu dövri sistemə daxil edərək, hidrogendən daha yüngül elementlərə yer buraxır.

Dmitri İvanoviçin niyə sıfır qrupunun mövcudluğunda israr etdiyi aydın olur, onun flüordan daha yüngül hipotetik halogen haqqında deməsi başa düşüləndir; deməli, onun hidrogendən daha yüngül element axtarışı hətta başa düşüləndir, onun varlığını çoxdan düşünmüşdü: “Heç ağlıma gəlməzdi ki, bir sıra elementlər hidrogenlə başlamalıdır”. “Hidrogeni çoxdan tutduğu ilkin mövqedən məhrum etmək və onu həmişə inandığım bir atom ağırlığında olan hidrogendən də az elementləri gözləməyə məcbur etmək” – alimin ən dərin düşüncələri belədir., o dövri qanun nəhayət təsdiq olunmayacaq qədər gizlətdi. “Mənim fikirləşirdim ki, hidrogendən əvvəl atom çəkisi 1-dən az olan elementləri gözləmək olar, lakin fərziyyənin falına görə və xüsusən də o zaman ehtiyatlı olduğum üçün özümü bu mənada ifadə etməyə cəsarət etmədim. Əgər onun görünüşü hidrogendən daha yüngül elementlər kimi fərziyyələrlə müşayiət olunarsa, təklif edilən yeni sistemin təəssüratını korlayır.

İlk dəfə 1900-cü ildə Belçika Kral Elmlər Akademiyasının (Academie royale de Belgique) iclasında belçikalı alim Leo Herrera tərəfindən təklif edilən müdafiə etdiyi sıfır qrupu olan sistemdə hidrogen ilk olaraq görünə bilməz. onun qarşısında qaçılmaz olaraq ultra yüngül element üçün boş yer göründüyü üçün - bəlkə bu "efir elementi"dir?

“İndi hidrogenin yerləşdirilməli olduğu I qrupdan əvvəl nümayəndələrinin atom çəkisi I qrup elementlərininkindən daha az olan sıfır qrupun olması mənə zərrə qədər şübhə doğurmayanda mənə qeyri-mümkün görünür. hidrogendən daha yüngül elementlərin mövcudluğunu inkar etmək”deyə Dmitri İvanoviç yazdı.

Mendeleyev kəşf etdiyi qanunda fiziki nöqteyi-nəzərdən kütlənin mahiyyətini maddənin əsas xüsusiyyəti kimi anlamağa çalışır. Qravitasiyanın fiziki əsaslarını (o, bu problemə nə qədər səy və vaxt ayırdığını, biz də az bilirik) aşkar edərək, dünya efirinin "ötürücü" bir mühit kimi konsepsiyası ilə sıx bağlı olaraq, o, ən yüngül elementi axtarır. Lakin 1870-ci illərin “efirin ən nadir qazların cəmi olduğunu” sübuta yetirən təcrübələrin nəticələri Mendeleyevi qane etmədi. Bir müddət bu istiqamətdə araşdırmalarını dayandırdı, heç yerdə yazmadı, amma görünür, onları heç vaxt unutmadı.

Ömrünün sonunda maddənin dərin xassələri ilə bağlı suallara cavab axtararaq yenidən “dünya efirinə” müraciət edir, onun köməyi ilə təbiətşünaslığın əsas konsepsiyasının təbiətinə nüfuz etməyə çalışır. 19-cu əsr (və hətta 20-ci və hətta 21-ci əsrlər) - kütlələr, həmçinin yeni kəşflər və hər şeydən əvvəl radioaktivlik üçün izahatlar vermək. Mendeleyevin əsas ideyası belədir: “Efirin kimyasına məhəl qoymamaqla və onu elementar maddə hesab etməməklə onu həqiqi anlamağa nail olmaq olmaz; elementar maddələr onların dövri qanunauyğunluğuna tabe olmadan indi ağlasığmazdır”. Dünya efirini təsvir edən Mendeleyev onu belə hesab edir: “Birincisi, həm sıxlığı, həm də atom çəkisi baxımından bütün elementlərin ən yüngülü, ikincisi, ən sürətli hərəkət edən qazdır və üçüncüsü, hər hansı digər atom və ya müəyyən güclü hissəciklərlə əmələ gəlməyə ən az qadirdir. birləşmələr və dördüncü, hər yerdə geniş yayılmış və hər şeyi əhatə edən bir elementdir.

Bu fərziyyə X elementinin atomunun çəkisi, Mendeleyevin hesablamalarına görə, 5,3 × 10 arasında dəyişə bilər.^-11 9,6 × 10-a qədər^-7 (H-nin atom çəkisi 1 olarsa). Hipotetik elementin kütləsini qiymətləndirmək üçün o, mexanika və astronomiya sahəsindəki biliklərdən istifadə edir. X elementi dövri cədvəldə inert qazların ən yüngül analoqu kimi sıfır qrupunun sıfır dövründə öz yerini aldı. (Mendeleyev bu elementi "Newtonium" adlandırır.) Bundan əlavə, Dmitri İvanoviç hidrogendən daha yüngül olan başqa bir elementin - Y elementinin, koroniumun (ehtimal ki, koroniumun xətləri Günəşin tutulması zamanı günəş tacının spektrində qeydə alınmışdır) mövcudluğunu etiraf etdi. 1869-cu ildə Günəş; Yerdə heliumun kəşfi bu elementin varlığını real hesab etməyə əsas verdi). Eyni zamanda, Mendeleyev X və Y elementlərinin hipotetik təbiətini dəfələrlə vurğulamış və onları Kimyanın əsasları kitabının 7-ci və 8-ci nəşrlərinin elementləri cədvəlinə daxil etməmişdir.

Mendeleyevin əsərlərindəki elmi tələbkarlıq və məsuliyyət şərhə ehtiyac duymur. Amma gördüyümüz kimi, əgər axtarışın məntiqi bunu tələb edirdisə, o, cəsarətlə ən qeyri-adi fərziyyələri irəli sürdü. Onun dövri qanun əsasında verdiyi bütün proqnozlar (o dövrdə naməlum olan 12 elementin mövcudluğu, eləcə də elementlərin atom kütlələrinin korreksiyası) parlaq şəkildə təsdiqləndi.

“Mən bor, alüminium və silisiumun analoqlarına dövri qanunu tətbiq edəndə məndən 33 yaş kiçik idim, tam əmin idim ki, gec-tez gözlənilən şeylər mütləq özünü doğrultmalıdır, çünki hər şey mənə aydın görünürdü. Bəhanə gözlədiyimdən tez gəldi. Onda risk etmirdim, indi risk edirəm. Bu, qətiyyət tələb edir. Bu, radioaktiv hadisələri görəndə gəldi … və mən başa düşdüm ki, mənim üçün artıq təxirə salmaq mümkün deyil və bəlkə də mənim qeyri-kamil düşüncələrim kimisə mümkün olandan daha düzgün bir yola aparacaq, bu da görmə qabiliyyətimin zəifləməsi kimi görünür.

Beləliklə, bu, ilk böyük səhvdir, hətta indi çoxlarının inandığı kimi, böyük bir alimin dərin aldadıcılığıdır, yoxsa onun bacarıqsız tələbələri tərəfindən dahi şəxsiyyətin sadəcə təəssüf doğuran yanlış anlaşılmasıdır?

20-ci əsrin əvvəllərində təkcə Mendeleyev deyil, bir çox fizik və kimyaçı da "efir"in varlığına inanırdılar. Lakin Albert Eynşteyn tərəfindən xüsusi və ümumi nisbilik nəzəriyyəsi yaradıldıqdan sonra bu inam azalmağa başladı. Ümumiyyətlə qəbul edilir ki, 1930-cu illərə qədər "efir" problemi artıq mövcud deyildi və hidrogendən daha yüngül elementlər məsələsi öz-özünə yox oldu. Ancaq yenə də klassik efir, homogen efir problemi aradan qalxdı, lakin struktur efir (Mendeleyevin efiri) kifayət qədər canlıdır, yalnız indi onu struktur vakuum və ya Dirakın fiziki vakuumu adlandırırlar. Beləliklə, sual yalnız terminologiyadadır.

Hidrogendən daha yüngül olan elementlərə qayıdaq. İstənilən kimyaçı homoloji sıraları və onların ilk üzvlərinin, xüsusən də birincilərin necə davrandığını bilir. Birincisi həmişə xüsusidir. O, həmişə ümumi sıradan güclü şəkildə seçilir. Hidrogen hər iki I və VII qrupda yerləşdirilir (eyni zamanda həm qələvi metallara, həm də halogenlərə bir qədər bənzəyir). Deməli, hidrogen birinci kimi deyil… Sıfır dövrünün real elementlərini axtararkən özümüzü tamam başqa bir dünyada tapırıq və görünür, bu, elementar hissəciklər dünyasıdır.

Kimyanın keyfiyyət dəyişiklikləri elmi kimi başa düşülməsi, bir çox tədqiqatçıların fikrincə, dövri cədvəldə özünü ən aydın şəkildə büruzə verir və sistemin ən başlanğıcında sadəcə göz qamaşdıran dərəcədə parlaqdır. “Təbiətdə ən çox yayılmış sadə cisimlər aşağı atom çəkisinə malikdir və aşağı atom çəkisi olan bütün elementlər xassələrin kəskinliyi ilə xarakterizə olunur. Buna görə də, onlar tipik elementlərdir "və" sıfır nöqtəsinə "yaxınlaşdıqca, fantastik" kəskin "keyfiyyətli sıçrayışlar baş verməlidir ki, bu da onun tək təbiətindən irəli gəlir, çünki"… burada təkcə sistemin kənarı deyil, həm də həm də tipik elementlərdir və buna görə də biz orijinallıq və özəlliklər gözləyə bilərik.

Biz tez-tez dövri qanunun fundamental mahiyyətindən danışırıq, lakin deyəsən, biz bunu həqiqətən başa düşmürük. Mendeleyevi təkrar edək: “Dövri qanunu yaradan anlayışların mahiyyəti təbiət qüvvələrinin uyğunluğu, çevrilə bilməsi və ekvivalentliyinin ümumi fiziki-kimyəvi prinsipindədir”.

Alimin arxivində saxlanılan 1871-ci ildə “Kimyanın əsasları” dərsliyində 1871-ci ildə dövri sistemli vərəqdə D. İ. Mendeleyevin əlinin etdiyi qeyd: “Efir hamıdan yüngüldür, milyon dəfədir”.

Sonda Dmitri İvanoviçin sözlərindən sitat gətirmək istərdim:

“Mən dünya efirinin mahiyyətini başa düşmək cəhdimə tamlıqdan uzaq, həqiqətən kimyəvi nöqteyi-nəzərdən baxıram, məndə yığılmış təəssüratların cəminin ifadəsidir, yalnız istəmədiyim səbəbdən qaçır. reallıqdan ilhamlanan düşüncələr yox olur. Çox güman ki, oxşar fikirlər çoxlarının ağlına gəlib, lakin onlar deyilənə qədər onlar asanlıqla və tez-tez yox olur və inkişaf etmir, tək qalan əminliyin tədricən yığılmasına səbəb olmur. Əgər onlar hamımızın axtardığımız təbii həqiqətin heç olmasa bir hissəsini ehtiva edərsə, mənim cəhdim əbəs deyil, o, işləniləcək, tamamlanacaq və düzəldiləcək, əgər fikrim əsaslarında, təqdimatında yanlışdırsa, birdən sonra və ya başqa cür təkzib başqalarının təkrar etməsinə mane olacaq. Yavaş, lakin davamlı irəliləyiş üçün başqa yol bilmirəm”.

FİZİKİ VAKUUM - müasir nöqteyi-nəzərdən kvantlanmış sahələrin əsas vəziyyəti, sıfır elektrik yükü, impuls, bucaq momentumu və digər kvant ədədləri olan bir növ mühit. Sahələrin minimum enerjisi var, lakin onlar böyük amplituda dalğalanmalara məruz qalırlar. Kvant ideyalarının yaranması maddənin vahid strukturunun universal mənzərəsinin yaradılmasına gətirib çıxardı. Klassik fizikanın sahələri və hissəcikləri əvəzinə onlar indi tək fiziki obyektləri - dördölçülü məkan-zamanında kvant sahələrini, hər bir "klassik" sahə (elektrik, maqnit və s.) və hər növ hissəciklər üçün bir hesab edirlər. Məsələn, Dirac vakuumu spini ½ olan hissəciklər sahəsidir (elektronlar, pozitronlar, müonlar, kvarklar və s.). Hissəciklərin və ya sahələrin hər bir tək qarşılıqlı təsiri bu sahələrin kvantlarının məkan-zamanın bir nöqtəsində mübadiləsinin nəticəsidir. Bəzi nöqteyi-nəzərdən fiziki vakuum maddi mühitin xassələrini büruzə verir və onu “müasir efir” hesab etməyə əsas verir.

D. Mendeleyev. Efirin kimyəvi anlayışına cəhd. 1905.pdf Kimyanın əsasları. Birinci hissə. 1949. Mendeleyev D. I.djvu Kimyanın əsasları. İkinci hissə. 1949. Mendeleyev D. I.djvu Mövzuya dair məqalələr:

D. I. Mendeleyevin həyatı və inkişafı - naməlum faktlar

Kim və nə üçün efiri dövri cədvəldən gizlətdi? Rəylərdən biri

Mendeleyev: neft oliqarxlarına qarşı döyüşçü və efir nəzəriyyəsinin tərəfdarı