Vấn đề "số không" trong các tác phẩm của Mendeleev

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

… Tôi càng phải suy nghĩ nhiều về bản chất của các nguyên tố hóa học, tôi càng đi lệch khỏi khái niệm cổ điển về vật chất sơ cấp, và với hy vọng đạt được sự hiểu biết mong muốn về bản chất của các nguyên tố bằng cách nghiên cứu các hiện tượng điện và ánh sáng, và mỗi lần khẩn trương hơn và rõ ràng hơn, tôi nhận ra rằng sớm hay muộn, cần phải có một ý tưởng thực tế hơn về "khối lượng" và về "ête" hơn bây giờ.

D. I. Mendeleev

Vào tháng 1 năm 1904, tạp chí Petersburg số 5, nhân dịp sinh nhật lần thứ 70 của Dmitry Ivanovich Mendeleev, đã đăng một bài phỏng vấn ông. Khi được hỏi ông hiện đang tham gia vào nghiên cứu khoa học nào, nhà khoa học trả lời: "Họ chỉ nhằm mục đích xác nhận lý thuyết mà tôi đã đưa ra trong năm qua, hay đúng hơn là những nỗ lực, về sự hiểu biết hóa học về thế giới ête."

Lý thuyết này là gì mà chúng ta biết quá ít?

DI Mendeleev đã hoàn thành bài báo của mình "Nỗ lực tìm hiểu hóa học về Ether trên thế giới" vào tháng 10 năm 1902, và xuất bản vào tháng 1 năm 1903 trong số 1-4 của "Bản tin và Thư viện Tự giáo dục". Vào tháng 5 năm 1904, trong một bức thư gửi cho nhà thiên văn học nổi tiếng Simon Newcomb, ông thông báo rằng trong tương lai gần ông sẽ viết một bài báo "về những ý tưởng hiện đại về sự phức tạp của các nguyên tố hóa học và về các electron …"

Chân dung D. I. Mendeleev của I. N. Kramskoy. Năm là 1878. Ý tưởng về ether "hóa học", theo DI Mendeleev, có liên quan mật thiết đến bảng tuần hoàn các nguyên tố, được nhà khoa học ấp ủ từ những năm 1870.

Về sự phức tạp của các nguyên tố hóa học và về các electron - điều này có thể hiểu được đối với độc giả hiện đại, nhưng thế giới ether? Bây giờ ngay cả học sinh cũng biết rằng ý tưởng này đã bị khoa học bỏ rơi. Vì vậy, có lẽ, một trong những tác phẩm cuối cùng của Mendeleev rất hiếm khi được bình luận, thực tế không nơi nào được đề cập đến, và nói chung là rất khó để tìm thấy nó. Trong nhiều thư viện khoa học và giáo dục trong "Tác phẩm" đa lượng của DI Mendeleev bị thiếu tập 2, trong đó có chương "Nỗ lực tìm hiểu hóa học về thế giới ête". Đôi khi người ta thậm chí có ấn tượng rằng bằng cách nào đó họ đang cố gắng xóa bỏ công trình "gây tò mò" này khỏi di sản của nhà khoa học. Có vẻ như nhiều người trịch thượng nghĩ rằng Mendeleev vĩ đại, ở tuổi già, có thể đã vượt quá mức năng lực của mình.

Nhưng chúng ta đừng vội kết luận. DI Mendeleev đã nuôi dưỡng lý thuyết "đáng xấu hổ" này trong gần như toàn bộ cuộc đời sáng tạo của mình. Hai năm sau khi phát hiện ra hệ thống tuần hoàn (Mendeleev chưa tròn 40 tuổi) trên một dấu ấn từ cuốn "Các nguyên tắc cơ bản của Hóa học" do chính tay ông thực hiện, gần ký hiệu hydro, một dòng chữ đã được tạo ra, có thể được giải mã như sau: " Ether là nhẹ nhất trong số tất cả, hàng triệu lần. " Rõ ràng, đối với Mendeleev, "ête" là nguyên tố hóa học nhẹ nhất.

“Kể từ những năm 70, câu hỏi đã đeo bám tôi dai dẳng: ether theo nghĩa hóa học là gì? Nó được kết nối chặt chẽ với hệ thống tuần hoàn của các nguyên tố, và khiến tôi bị kích thích bởi nó, nhưng đến bây giờ tôi mới dám nói về nó."

Vì vậy, nguyên tố hóa học của ete - nguyên tố của ete - tính nguyên tử của ete - tính rời rạc của ete. Đây không phải là ether mà vật lý hiện đại đã loại bỏ như một cái nạng không cần thiết. Hãy mở từ điển:

"Ether (tiếng Hy Lạp Aither - một phương tiện vật chất giả thuyết lấp đầy không gian) … Trong vật lý cổ điển, ête được hiểu là một phương tiện đồng nhất, cơ học, đàn hồi lấp đầy không gian Newton tuyệt đối" (Từ điển Triết học / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Trong định nghĩa cổ điển của ête, sự nhấn mạnh là tính đồng nhất hoặc tính liên tục. Ête, mà Mendeleev nói, bao gồm các nguyên tố, nó là nguyên tử, nó không đồng nhất, nó không liên tục và rời rạc. Nó có một cấu trúc.

Mối quan tâm của Dmitry Ivanovich đối với vấn đề ête trong những năm 1870 có liên quan mật thiết đến hệ thống tuần hoàn (“chính điều này đã làm tôi phấn khích”) và công trình nghiên cứu sau đó về chất khí. “Lúc đầu, tôi cũng tin rằng ête là tổng của các khí hiếm nhất ở trạng thái giới hạn. Các thí nghiệm được tôi thực hiện ở áp suất thấp - để có được những gợi ý về câu trả lời."

Nhưng những công trình này đã không làm ông hài lòng: “… ý tưởng về thế giới ete là sự hóa hiếm cuối cùng của hơi và khí không chịu được ngay cả những lần suy nghĩ đầu tiên - vì thực tế là ether không thể được hình dung ngoài như một chất, thâm nhập vào mọi thứ và mọi nơi; Điều này không đặc trưng cho hơi và khí”.

Sự phát triển chi tiết của "khái niệm hóa học của thế giới ête" bắt đầu với việc phát hiện ra khí trơ. DI Mendeleev đã tiên đoán về nhiều nguyên tố mới, nhưng ngay cả đối với ông ta cũng không ngờ tới khí trơ. Ông không chấp nhận ngay khám phá này, không phải không có cuộc đấu tranh nội bộ, và không đồng ý với hầu hết các nhà hóa học về vị trí của khí trơ trong hệ thống tuần hoàn. Chúng nên được đặt ở đâu? Các nhà hóa học hiện đại, không do dự, sẽ nói: tất nhiên, thuộc nhóm VIII. Và Mendeleev kiên quyết khẳng định sự tồn tại của nhóm số không. Khí trơ khác với các nguyên tố khác đến nỗi chúng có một vị trí ở đâu đó bên cạnh hệ thống. Có vẻ như, thật là một sự khác biệt, ở cạnh bên phải (nhóm VIII) hoặc bên trái (nhóm 0) chúng sẽ như thế nào. Đối với chúng ta, dường như chúng ta hoàn toàn không có kỷ luật, đặc biệt là đối với những thời điểm khi chúng không biết cấu trúc điện tử của nguyên tử, mặc dù ngay cả bây giờ chúng ta cũng chỉ tự huyễn hoặc rằng chúng ta biết. Mendeleev nghĩ khác. Đặt các khí trơ ở bên phải có nghĩa là nhận được toàn bộ một loạt các khoảng trống giữa hydro và heli. Đó là một thách thức khi tìm kiếm các nguyên tố mới giữa hydro và heli! Có thể có một halogen nhẹ hơn flo (Mendeleev thừa nhận xác suất tồn tại của một halogen như vậy, giả sử rằng heli thực sự thuộc nhóm VIII) hoặc các nguyên tố nhẹ khác giữa hydro và heli? Chúng không có ở đó, vì vậy vị trí của các khí trơ nằm ở bên trái, thuộc nhóm 0! Hơn nữa, giá trị của chúng có nhiều khả năng bằng 0 hơn VIII. Và tỷ lệ định lượng của khối lượng nguyên tử cho biết rõ ràng vị trí của các khí trơ ở bên trái, ở đầu mỗi hàng.

DI Mendeleev khẳng định: “Vị trí này của các chất tương tự argon trong nhóm 0 là hệ quả logic chặt chẽ của việc hiểu quy luật tuần hoàn.

Theo gợi ý của William Ramsay, Mendeleev đưa nhóm 0 vào bảng tuần hoàn, để lại chỗ cho các nguyên tố nhẹ hơn hydro.

Rõ ràng là tại sao Dmitry Ivanovich nhấn mạnh vào sự tồn tại của nhóm 0; việc ông đề cập đến một giả thuyết halogen nhẹ hơn flo là có thể hiểu được; do đó, việc ông tìm kiếm một nguyên tố nhẹ hơn hydro thậm chí còn có thể hiểu được, sự tồn tại mà ông đã nghĩ đến từ lâu: "Tôi chưa bao giờ nghĩ rằng một số nguyên tố nên bắt đầu bằng hydro." "Để tước bỏ vị trí ban đầu của hydro, thứ mà nó đã chiếm từ lâu, và khiến nó chờ đợi những nguyên tố thậm chí còn nhỏ hơn hydro, trọng lượng của một nguyên tử, điều mà tôi luôn tin tưởng" - đây là những suy nghĩ sâu xa nhất của nhà khoa học., mà anh ta đã che giấu cho đến khi luật định kỳ cuối cùng sẽ không được chấp thuận. “Tôi đã có những suy nghĩ rằng sớm hơn hyđrô, người ta có thể mong đợi các nguyên tố có trọng lượng nguyên tử nhỏ hơn 1, nhưng tôi không dám thể hiện bản thân theo ý nghĩa này vì sự bói toán của giả định và đặc biệt là vì khi đó tôi không cẩn thận. làm hỏng ấn tượng về hệ thống mới được đề xuất, nếu sự xuất hiện của nó sẽ đi kèm với những giả định như về các nguyên tố nhẹ nhất so với hydro."

Chính xác trong hệ thống có nhóm 0 mà ông bảo vệ, được đề xuất lần đầu tiên bởi nhà khoa học người Bỉ Leo Herrera vào năm 1900 tại một cuộc họp của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Bỉ (Academie royale deosystemque), hydro có thể không phải là nhóm đầu tiên, vì nó chắc chắn xuất hiện trước mặt nó không gian trống cho một phần tử siêu nhẹ - có thể đây là "phần tử ether"?

“Bây giờ, khi bắt đầu không còn nghi ngờ gì nữa rằng trước nhóm I, trong đó hydro nên được đặt, có một nhóm 0, mà các đại diện của chúng có khối lượng nguyên tử nhỏ hơn khối lượng của các nguyên tố nhóm I, đối với tôi thì điều đó dường như là không thể. Dmitry Ivanovich viết.

Trong định luật mà ông đã khám phá ra, Mendeleev cố gắng hiểu theo quan điểm vật lý, bản chất của khối lượng là đặc tính chính của vật chất. Tìm ra nền tảng vật lý của lực hấp dẫn (khoảng bao nhiêu công sức và thời gian ông ấy dành cho vấn đề này, chúng tôi cũng biết ít), liên quan mật thiết đến khái niệm thế giới ether như một phương tiện "truyền", ông ấy đang tìm kiếm nguyên tố nhẹ nhất. Tuy nhiên, kết quả của các thí nghiệm vào những năm 1870, nhằm chứng minh rằng "ete là tổng của các khí hiếm nhất", đã không làm Mendeleev hài lòng. Trong một thời gian, ông ngừng nghiên cứu theo hướng này, không viết ở đâu, nhưng dường như, không bao giờ quên về chúng.

Vào cuối cuộc đời, để tìm kiếm câu trả lời cho những câu hỏi liên quan đến các đặc tính sâu xa của vật chất, ông lại quay sang "ete thế giới", với sự giúp đỡ của nó, ông cố gắng thâm nhập vào bản chất của khái niệm cơ bản của khoa học tự nhiên trong thế kỷ 19 (và thậm chí cả thế kỷ 20, và thậm chí cả thế kỷ 21) - khối lượng, cũng như để đưa ra lời giải thích cho những khám phá mới và trên hết là tính phóng xạ. Ý tưởng chính của Mendeleev như sau: “Không thể đạt được sự hiểu biết thực sự về ete bằng cách bỏ qua hóa học của nó và không coi nó là một chất cơ bản; các chất cơ bản hiện nay là không thể tưởng tượng được nếu không có sự phụ thuộc của tính hợp pháp định kỳ của chúng. " Mô tả thế giới ether, Mendeleev coi nó, “thứ nhất, nhẹ nhất trong tất cả các nguyên tố, cả về mật độ và trọng lượng nguyên tử, thứ hai, là chất khí chuyển động nhanh nhất và thứ ba, ít có khả năng hình thành với bất kỳ nguyên tử hoặc hạt nào khác có độ mạnh bất kỳ. các hợp chất và thứ tư, một nguyên tố có mặt ở khắp mọi nơi và phổ biến khắp mọi nơi."

Trọng lượng của một nguyên tử của nguyên tố giả định X này, theo tính toán của Mendeleev, có thể nằm trong khoảng 5,3 × 10^-11 lên đến 9,6 × 10^-7 (nếu khối lượng nguyên tử của H là 1). Để ước tính khối lượng của một nguyên tố giả định, ông dựa trên kiến thức từ lĩnh vực cơ học và thiên văn học. Nguyên tố X nhận được vị trí của nó trong bảng tuần hoàn ở nhóm 0, là chất tương tự nhẹ nhất của khí trơ. (Mendeleev gọi nguyên tố này là "Newtonium".) Ngoài ra, Dmitry Ivanovich thừa nhận sự tồn tại của một nguyên tố khác nhẹ hơn hydro - nguyên tố Y, coronium (có lẽ các vạch của coronium đã được ghi lại trong quang phổ của vành nhật hoa trong quá trình nhật thực của Mặt trời vào năm 1869; việc phát hiện ra heli trên Trái đất đã tạo cơ sở để coi sự tồn tại của nguyên tố này là có thật). Đồng thời, Mendeleev nhiều lần nhấn mạnh bản chất giả thuyết của các nguyên tố X và Y và không đưa chúng vào bảng các nguyên tố của ấn bản 7 và 8 của cuốn Các nguyên tắc cơ bản của Hóa học.

Tính chính xác và trách nhiệm khoa học trong các công trình của Mendeleev không cần phải bình luận. Nhưng, như chúng ta có thể thấy, nếu logic của cuộc tìm kiếm yêu cầu nó, ông đã mạnh dạn đưa ra những giả thuyết bất thường nhất. Tất cả những dự đoán do ông đưa ra trên cơ sở định luật tuần hoàn (sự tồn tại của 12 nguyên tố chưa được biết đến vào thời điểm đó, cũng như sự hiệu chỉnh khối lượng nguyên tử của các nguyên tố), đã được xác nhận một cách xuất sắc.

“Khi tôi áp dụng định luật tuần hoàn cho các chất tương tự của boron, nhôm và silicon, tôi trẻ hơn 33 tuổi, tôi hoàn toàn tự tin rằng sớm hay muộn những gì đã thấy trước chắc chắn phải được chứng minh, bởi vì mọi thứ đều hiển hiện rõ ràng đối với tôi. Lời bào chữa đến sớm hơn tôi có thể hy vọng. Khi đó tôi đã không liều, bây giờ tôi liều. Cần phải có quyết tâm. Nó xảy ra khi tôi nhìn thấy hiện tượng phóng xạ … và khi tôi nhận ra rằng tôi không thể trì hoãn được nữa và có lẽ những suy nghĩ không hoàn hảo của tôi sẽ dẫn ai đó đi trên một con đường đúng đắn hơn có thể, điều này dường như khiến tầm nhìn của tôi đang yếu đi.

Vì vậy, đây có phải là sai lầm lớn đầu tiên, thậm chí có thể là sự ảo tưởng sâu sắc của một nhà khoa học vĩ đại, như nhiều người hiện nay vẫn tin, hay chỉ là sự hiểu lầm đáng tiếc về thiên tài của những học sinh mất năng lực của ông?

Vào đầu thế kỷ 20, không chỉ Mendeleev mà nhiều nhà vật lý và hóa học cũng tin vào sự tồn tại của "ête". Tuy nhiên, sau khi Albert Einstein sáng tạo ra thuyết tương đối rộng và đặc biệt, niềm tin này bắt đầu phai nhạt. Người ta thường chấp nhận rằng vào những năm 1930, vấn đề về "ete" không còn tồn tại nữa, và câu hỏi về các nguyên tố nhẹ hơn hydro đã biến mất. Nhưng, một lần nữa, vấn đề về ête cổ điển, ête đồng nhất đã biến mất, nhưng ête cấu trúc (ête của Mendeleev) vẫn còn tồn tại, chỉ nó ngày nay được gọi là chân không cấu trúc hay chân không vật lý Dirac. Vì vậy, câu hỏi chỉ là trong thuật ngữ.

Hãy quay lại với các nguyên tố nhẹ hơn hydro. Bất kỳ nhà hóa học nào cũng biết các chuỗi tương đồng và cách các thành viên đầu tiên của chúng hoạt động như thế nào, đặc biệt là chuỗi đầu tiên. Đầu tiên luôn luôn là đặc biệt. Anh ấy luôn nổi bật mạnh mẽ so với hàng tổng. Hiđro được xếp vào cả hai nhóm I và VII (nó có phần giống với cả kim loại kiềm và halogen cùng một lúc). Vì vậy, hydro không giống như lần đầu tiên … Khi tìm kiếm các nguyên tố thực của chu kỳ 0, chúng ta thấy mình đang ở trong một thế giới hoàn toàn khác, và có vẻ như đây là thế giới của các hạt cơ bản.

Theo nhiều nhà nghiên cứu, việc hiểu hóa học như một khoa học về những thay đổi về chất thể hiện rõ ràng nhất trong bảng tuần hoàn, và ngay từ khi mới bắt đầu của hệ thống, nó chỉ đơn giản là sáng chói. “Các vật thể đơn giản phổ biến nhất trong tự nhiên có trọng lượng nguyên tử thấp, và tất cả các nguyên tố có trọng lượng nguyên tử thấp đều được đặc trưng bởi tính chất sắc nét. Do đó, chúng là những yếu tố điển hình ", và khi người ta tiến gần đến" điểm không ", những bước nhảy vọt về chất" sắc nét "tuyệt vời sẽ xảy ra, theo sau từ bản chất kỳ dị của nó, vì" … ở đây không chỉ là cạnh của hệ thống, mà còn cũng là những yếu tố điển hình, và do đó chúng ta có thể mong đợi sự độc đáo và đặc biệt."

Chúng ta thường nói về bản chất cơ bản của định luật tuần hoàn, nhưng dường như chúng ta chưa thực sự hiểu rõ về điều này. Chúng ta hãy nhắc lại Mendeleev: "Bản chất của các khái niệm gây ra quy luật tuần hoàn nằm trong nguyên lý hóa lý chung về tính tương ứng, tính biến đổi và tính tương đương của các lực tự nhiên."

Mục nhập do bàn tay của DI Mendeleev thực hiện trên trang có hệ thống tuần hoàn năm 1871 trong sách giáo khoa "Cơ bản về Hóa học" năm 1871, được lưu trữ trong kho lưu trữ của nhà khoa học: "Ether là nhẹ nhất trong tất cả, một triệu lần."

Kết lại, tôi xin trích dẫn những lời của Dmitry Ivanovich:

“Tôi nhìn vào nỗ lực còn lâu mới hoàn thiện của mình để hiểu bản chất của thế giới ete từ một quan điểm thực sự hóa học, không hơn một biểu hiện của tổng số ấn tượng tích lũy trong tôi, chỉ trốn tránh vì lý do mà tôi không muốn. những suy nghĩ được lấy cảm hứng từ thực tế để biến mất. Rất có thể những suy nghĩ tương tự đã xảy ra với nhiều người, nhưng cho đến khi chúng được nêu ra, chúng dễ dàng và thường xuyên biến mất và không phát triển, không kéo theo sự tích lũy dần dần của sự chắc chắn, mà chỉ còn lại. Nếu chúng chứa ít nhất một phần của sự thật tự nhiên mà tất cả chúng ta đang tìm kiếm, nỗ lực của tôi không vô ích, nó sẽ được tìm ra, bổ sung và sửa chữa, và nếu suy nghĩ của tôi không chính xác về cơ sở của nó, thì sự trình bày của nó, sau một hoặc một kiểu bác bỏ khác, sẽ khiến người khác không lặp lại. Tôi không biết có cách nào khác cho một chuyển động chậm nhưng ổn định về phía trước."

THỂ DỤC VẬT LÝ - theo quan điểm hiện đại, trạng thái cơ bản của trường lượng tử hóa, một loại môi trường không có điện tích, động lượng, mômen động lượng và các số lượng tử khác. Các trường có năng lượng cực tiểu, nhưng chúng chịu biến động với biên độ lớn. Sự xuất hiện của các ý tưởng lượng tử đã dẫn đến việc tạo ra một bức tranh phổ quát về một cấu trúc duy nhất của vật chất. Thay vì các trường và hạt của vật lý cổ điển, giờ đây họ xem xét các đối tượng vật lý đơn lẻ - trường lượng tử trong không-thời gian bốn chiều, một cho mỗi trường "cổ điển" (điện, từ, v.v.) và cho từng loại hạt. Ví dụ, chân không Dirac là một trường hạt có spin ½ (electron, positron, muon, quark, v.v.). Mỗi tương tác đơn lẻ của các hạt hoặc trường là kết quả của sự trao đổi lượng tử của các trường này tại một điểm trong không-thời gian. Từ một số quan điểm, chân không vật chất biểu hiện các đặc tính của môi trường vật chất, có lý do để coi nó là "ête hiện đại".

D. Mendeleev. Một nỗ lực để tìm hiểu hóa học về ete. 1905.pdf Cơ bản về Hóa học. Phần một. 1949. Mendeleev D. I.djvu Cơ bản về Hóa học. Phần hai. 1949. Mendeleev D. I.djvu Các bài báo về chủ đề:

Cuộc đời và sự phát triển của D. I. Mendeleev - sự thật chưa rõ

Ai và tại sao lại giấu ether khỏi bảng tuần hoàn? Một trong những ý kiến

Mendeleev: một chiến binh chống lại các nhà tài phiệt dầu mỏ và là người ủng hộ lý thuyết ether