Taula de continguts:

El problema del "zero" a les obres de Mendeleiev
El problema del "zero" a les obres de Mendeleiev

Vídeo: El problema del "zero" a les obres de Mendeleiev

Vídeo: El problema del "zero" a les obres de Mendeleiev
Vídeo: Versión Completa. Estoicismo: una filosofía de vida. Massimo Pigliucci, doctor en Filosofía 2024, Març
Anonim

… Com més havia de pensar en la naturalesa dels elements químics, més em vaig desviar tant del concepte clàssic de matèria primària, com de l'esperança d'aconseguir la comprensió desitjada de la naturalesa dels elements mitjançant l'estudi dels fenòmens elèctrics i lluminosos, i cada cop amb més urgència i més claredat em vaig adonar que abans això o primer cal fer-se una idea més real de la "massa" i de l'"èter" que ara.

D. I. Mendeleiev

El gener de 1904, el fullet número 5 de Petersburg, amb motiu del 70è aniversari de Dmitry Ivanovich Mendeleiev, va publicar una entrevista amb ell. Quan se li va preguntar en quin tipus d'investigació científica es dedica actualment, el científic va respondre: "Pretenen exclusivament confirmar la teoria que vaig proposar l'any passat, o, més aviat, els intents, d'una comprensió química de l'èter mundial".

Què és aquesta teoria de la qual sabem tan poc?

DI Mendeleiev va acabar el seu article "An Attempt at a Chemical Understanding of the World Ether" l'octubre de 1902 i el va publicar el gener de 1903 al número 1-4 del "Bulletin and Library of Self-Education". El maig de 1904, en una carta al famós astrònom Simon Newcomb, va anunciar que en un futur proper escriuria un article "sobre idees modernes sobre la complexitat dels elements químics i sobre els electrons…".

Imatge
Imatge

Retrat de D. I. Mendeleiev per I. N. Kramskoy. L'any és 1878. La idea d'èter "químic", que, segons DI Mendeleev, està estretament relacionada amb la taula periòdica dels elements, el científic va alimentar des de la dècada de 1870.

Sobre la complexitat dels elements químics i sobre els electrons, això és comprensible per al lector modern, però l'èter mundial? Ara fins i tot els escolars saben que aquesta idea ha estat abandonada per la ciència. Per tant, probablement, una de les últimes obres de Mendeleiev és molt poques vegades comentada, pràcticament no s'esmenta enlloc, i en general és difícil trobar-la. A moltes biblioteques científiques i educatives de les "Obres" de diversos volums de DI Mendeleiev, falta el volum 2, que conté el capítol "Intent d'una comprensió química de l'èter mundial". De vegades fins i tot un té la impressió que d'alguna manera estan intentant tímidament esborrar aquest treball "curiós" de l'herència del científic. Sembla que molts pensen condescendentment que el gran Mendeleiev, en la seva vellesa, podria haver superat el nivell de la seva competència.

Però no tirem a conclusions. DI Mendeleiev va nodrir aquesta teoria "vergonyosa" durant gairebé tota la seva vida creativa. Dos anys després del descobriment del sistema periòdic (Mendeleev encara no tenia 40 anys) en una empremta dels "Fundaments de la Química" de la seva mà, prop del símbol d'hidrogen, es va fer una inscripció, que es pot desxifrar de la següent manera: " L'èter és el més lleuger de tots, milions de vegades". Pel que sembla, "èter" li va semblar a Mendeleiev l'element químic més lleuger.

"Des dels anys 70, la pregunta m'ha quedat persistent: què és l'èter en el sentit químic? Està estretament relacionat amb el sistema periòdic d'elements i em va emocionar, però només ara m'atreveixo a parlar-ne".

Per tant, l'element químic de l'èter - l'element de l'èter - l'atomicitat de l'èter - la discreció de l'èter. Aquest no és l'èter que la física moderna ha rebutjat com una crossa innecessària. Obrim el diccionari:

"Èter (grec Aither - un hipotètic medi material que omple l'espai)… En la física clàssica, l'èter s'entenia com un mitjà homogeni, mecànic i elàstic que omple l'espai newtonià absolut" (Diccionari filosòfic / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

En la definició clàssica d'èter, l'èmfasi està en l'homogeneïtat o continuïtat. L'èter, del qual parla Mendeleiev, està format per elements, és atòmic, és inhomogeni, és discontinu i discret. Té una estructura.

L'interès de Dmitry Ivanovich pel problema de l'èter a la dècada de 1870 està estretament relacionat amb el sistema periòdic (“va ser això el que em va entusiasmar en mi”) i el treball posterior sobre l'estudi dels gasos. "Al principi també vaig creure que l'èter és la suma dels gasos més rarificats en estat límit. Els experiments els vaig dur a terme a baixes pressions, per obtenir pistes d'una resposta".

Imatge
Imatge

Però aquests treballs no el van satisfer: … la idea de l'èter mundial com la rarefacció definitiva de vapors i gasos no suporta ni els primers atacs de reflexió, a causa del fet que l'èter no es pot imaginar més que com a substància, penetrant tot i arreu; Això no és típic de vapors i gasos”.

El desenvolupament detallat del "concepte químic de l'èter mundial" va començar amb el descobriment dels gasos inerts. DI Mendeleiev va predir molts elements nous, però els gasos inerts eren inesperats fins i tot per a ell. No va acceptar immediatament aquest descobriment, no sense una lluita interna, i va estar en desacord amb la majoria dels químics sobre la ubicació dels gasos inerts en el sistema periòdic. On s'han d'ubicar? Els químics moderns, sense dubtar-ho, diran: és clar, al grup VIII. I Mendeleiev va insistir categòricament en l'existència del grup zero. Els gasos inerts són tan diferents dels altres elements que tenien un lloc en algun lloc del costat del sistema. Semblava, quina diferència, a la vora dreta (grup VIII) o esquerra (grup zero) estaran. Ens sembla totalment sense principis, sobretot per aquells temps en què no coneixien l'estructura electrònica dels àtoms, encara que encara ara només ens enganyem que ho sabem. Mendeleiev pensava diferent. Posar gasos inerts a la dreta significa aconseguir tota una sèrie de buits entre l'hidrogen i l'heli. Va ser un repte buscar nous elements entre l'hidrogen i l'heli! Potser hi ha un halogen més lleuger que el fluor (Mendeleev va admetre la probabilitat de l'existència d'aquest halogen, suposant que l'heli és realment del grup VIII) o altres elements lleugers entre l'hidrogen i l'heli? No hi són, així que el lloc dels gasos inerts és a l'esquerra, al grup zero! A més, és més probable que la seva valència sigui zero que VIII. I la relació quantitativa de pesos atòmics indica sense ambigüitats la posició dels gasos inerts a l'esquerra, al començament de cada fila.

"Aquesta posició dels anàlegs de l'argó al grup zero és una conseqüència estrictament lògica de la comprensió de la llei periòdica", va afirmar DI Mendeleiev.

Imatge
Imatge

A proposta de William Ramsay, Mendeleiev inclou el grup zero a la taula periòdica, deixant espai per als elements més lleugers que l'hidrogen.

Queda clar per què Dmitry Ivanovich va insistir en l'existència del grup zero, les seves mencions d'un hipotètic halogen més lleuger que el fluor són comprensibles; per tant, la seva recerca d'un element més lleuger que l'hidrogen és fins i tot comprensible, l'existència del qual havia pensat durant molt de temps: "Mai se m'ha passat pel cap que una sèrie d'elements haurien de començar per l'hidrogen". "Privar l'hidrogen d'aquesta posició inicial, que ha ocupat des de fa temps, i fer-lo esperar elements amb menys encara que el de l'hidrogen, el pes d'un àtom, en el qual sempre he cregut" - aquests són els pensaments més íntims del científic., que va ocultar fins que finalment no es va aprovar la llei periòdica. “Vaig pensar que abans que l'hidrogen es podia esperar elements amb un pes atòmic inferior a 1, però no em vaig atrevir a expressar-me en aquest sentit per l'endevinació de la suposició i sobretot perquè aleshores vaig tenir cura de no fer malbé la impressió del nou sistema proposat, si la seva aparició anirà acompanyada de supòsits com els elements més lleugers que l'hidrogen".

Precisament en el sistema amb un grup zero que va defensar, que va ser proposat per primera vegada pel científic belga Leo Herrera l'any 1900 en una reunió de la Reial Acadèmia de Ciències belga (Academie royale de Belgique), l'hidrogen pot semblar que no és el primer, ja que inevitablement apareix davant seu espai lliure per a un element ultralleuger; potser aquest és l'"element èter"?

“Ara, quan va començar a no tenir el més mínim dubte que abans del grup I, en el qual s'ha de col·locar l'hidrogen, hi ha un grup zero, els representants del qual tenen pesos atòmics inferiors als dels elements del grup I, em sembla impossible. per negar l'existència d'elements més lleugers que l'hidrogen , va escriure Dmitry Ivanovich.

En la llei que va descobrir, Mendeleiev intenta entendre des del punt de vista físic la naturalesa de la massa com a característica principal de la matèria. Descobrint els fonaments físics de la gravitació (sobre quant esforç i temps va dedicar a aquest problema, també sabem poc), molt relacionats amb el concepte de l'èter mundial com a mitjà "transmissor", busca l'element més lleuger. Tanmateix, els resultats dels experiments de la dècada de 1870, que es resumien a demostrar que "l'èter és la suma dels gasos més rars", no van satisfer Mendeleiev. Durant un temps va aturar la recerca en aquesta direcció, no va escriure enlloc, però, pel que sembla, no se'n va oblidar mai.

Al final de la seva vida, a la recerca de respostes a preguntes sobre les propietats profundes de la matèria, torna a recórrer a l'"èter mundial", amb l'ajuda del qual intenta penetrar en la naturalesa del concepte bàsic de la ciència natural en el segle XIX (i fins i tot el segle XX, i fins i tot el segle XXI)- masses, així com per donar explicacions als nous descobriments i, sobretot, a la radioactivitat. La idea principal de Mendeleiev és la següent: “No es pot aconseguir una comprensió real de l'èter ignorant la seva química i no considerant-lo una substància elemental; les substàncies elementals són ara inconcebibles sense la subordinació de la seva legitimitat periòdica". En descriure l'èter mundial, Mendeleiev el considera: "en primer lloc, el més lleuger de tots els elements, tant en densitat com en pes atòmic, en segon lloc, el gas que es mou més ràpidament i, en tercer lloc, el menys capaç de formar-se amb altres àtoms o partícules de certs poders. compostos i, en quart lloc, un element generalitzat i omnipresent per tot arreu".

El pes d'un àtom d'aquest hipotètic element X, segons els càlculs de Mendeleiev, pot oscil·lar entre 5,3 × 10-11 fins a 9,6 × 10-7 (si el pes atòmic de H és 1). Per estimar la massa d'un element hipotètic, es basa en coneixements del camp de la mecànica i l'astronomia. L'element X va rebre el seu lloc a la taula periòdica en el període zero del grup zero, com l'anàleg més lleuger dels gasos inerts. (Mendeleiev anomena aquest element "Newtoni"). A més, Dmitri Ivanovich va admetre l'existència d'un altre element més lleuger que l'hidrogen: l'element Y, coroni (presumptament, les línies de coroni es van registrar a l'espectre de la corona solar durant l'eclipsi del Sol el 1869; el descobriment d'heli a la Terra va proporcionar la base per considerar l'existència d'aquest element com a real). Al mateix temps, Mendeleiev va emfatitzar repetidament la naturalesa hipotètica dels elements X i Y i no els va incloure a les taules d'elements de la 7a i 8a edició de Fonaments de Química.

L'exactitud científica i la responsabilitat en les obres de Mendeleiev no necessiten comentaris. Però, com veiem, si la lògica de la recerca ho requeria, va proposar amb valentia les hipòtesis més insòlites. Totes les prediccions fetes per ell sobre la base de la llei periòdica (l'existència de 12 elements desconeguts en aquell moment, així com la correcció de les masses atòmiques dels elements), es van confirmar brillantment.

“Quan vaig aplicar la llei periòdica als anàlegs del bor, l'alumini i el silici, era 33 anys més jove, estava plenament convençut que tard o d'hora s'havia de justificar el que estava previst, perquè tot era clarament visible per a mi. L'excusa va arribar abans del que podia esperar. Llavors no m'hi arriscava, ara m'arrisco. Cal determinació. Va venir quan vaig veure fenòmens radioactius… i quan em vaig adonar que ja no era possible ajornar-me i que potser els meus pensaments imperfectes portarien algú per un camí més correcte que el possible, que sembla a la meva visió debilitant.

Aleshores, és aquest el primer gran error, potser fins i tot un profund engany d'un gran científic, com molts creuen ara, o només un lamentable malentès del geni per part dels seus estudiants incapacitats?

A principis del segle XX, no només Mendeleiev, sinó també molts físics i químics creien en l'existència de "èter". Tanmateix, després de la creació de la teoria especial i general de la relativitat per Albert Einstein, aquesta creença va començar a esvair-se. Generalment s'accepta que als anys 30 el problema de l'"èter" ja no existia, i la qüestió dels elements més lleugers que l'hidrogen va desaparèixer per si sola. Però, de nou, el problema de l'èter clàssic, l'èter homogeni, ha desaparegut, però l'èter estructural (èter de Mendeleiev) és força viu, només que ara s'anomena buit estructural o buit físic de Dirac. Per tant, la pregunta és només de terminologia.

Tornem als elements més lleugers que l'hidrogen. Qualsevol químic coneix sèries homòlogues i com es comporten els seus primers membres, especialment els primers. El primer sempre és especial. Sempre destaca amb força de la fila general. L'hidrogen es col·loca als dos grups I i VII (és una mica similar als metalls alcalins i als halògens alhora). Per tant, l'hidrogen no és com el primer… A la recerca dels elements reals del període zero, ens trobem en un món completament diferent, i sembla que aquest és el món de les partícules elementals.

La comprensió de la química com a ciència dels canvis qualitatius, segons molts investigadors, es manifesta amb més claredat a la taula periòdica, i al principi del sistema és simplement enlluernadorament brillant. "Els cossos simples més comuns a la natura tenen un pes atòmic baix, i tots els elements amb un pes atòmic baix es caracteritzen per la nitidesa de les propietats. Per tant, són elements típics", i a mesura que hom s'acosta al "punt zero", s'haurien de produir fantàstics "salts qualitatius, que es desprèn de la seva singularitat, ja que"… aquí no només hi ha la vora del sistema, sinó que també elements típics, i per tant podem esperar originalitat i peculiaritats".

Sovint parlem de la naturalesa fonamental de la llei periòdica, però sembla que no ho entenem realment. Repetim Mendeleiev: "L'essència dels conceptes que provoquen la llei periòdica rau en el principi general fisicoquímic de correspondència, transformabilitat i equivalència de les forces de la naturalesa".

Imatge
Imatge

L'entrada que va fer la mà de DI Mendeleiev a la pàgina amb el sistema periòdic de 1871 al seu llibre de text "Fundaments of Chemistry" l'any 1871, guardada a l'arxiu del científic: "L'èter és el més lleuger de tots, un milió de vegades".

En conclusió, m'agradaria citar les paraules de Dmitry Ivanovich:

"Miro el meu intent, lluny de ser complet, d'entendre la naturalesa de l'èter mundial des d'un punt de vista realment químic, no més que una expressió de la suma de les impressions acumulades en mi, escapant únicament per la raó que no vull. els pensaments inspirats en la realitat per desaparèixer. És probable que a molts els hagin passat pensaments semblants, però fins que no s'especifiquen, desapareixen fàcilment i sovint i no es desenvolupen, no comporten una acumulació gradual de certesa, que només es manté. Si contenen almenys una part de la veritat natural que tots busquem, el meu intent no és en va, serà elaborat, complementat i corregit, i si el meu pensament és incorrecte en els seus fonaments, la seva presentació, després d'un o un altre tipus de refutació, evitarà que els altres repeteixin. No conec cap altra manera per a un moviment lent però constant cap endavant".

BUIT FÍSIC - en la visió moderna, l'estat fonamental dels camps quantificats, una mena de mitjà amb càrrega elèctrica zero, moment, moment angular i altres nombres quàntics. Els camps tenen una energia mínima, però estan subjectes a fluctuacions amb gran amplitud. L'aparició de les idees quàntiques va portar a la creació d'una imatge universal d'una única estructura de la matèria. En lloc de camps i partícules de la física clàssica, ara consideren objectes físics únics: camps quàntics en l'espai-temps de quatre dimensions, un per a cada camp "clàssic" (elèctric, magnètic, etc.) i per a cada tipus de partícules. Per exemple, el buit de Dirac és un camp de partícules amb espín ½ (electrons, positrons, muons, quarks, etc.). Cada interacció individual de partícules o camps és el resultat de l'intercanvi de quants d'aquests camps en un punt de l'espai-temps. Des d'alguns punts de vista, el buit físic manifesta les propietats de l'entorn material, donant motius per considerar-lo "èter modern".

D. Mendeleiev. Un intent de comprensió química de l'èter. 1905.pdf Fonaments de Química. Primera part. 1949. Mendeleiev D. I.djvu Fonaments de Química. Segona part. 1949. Mendeleiev D. I.djvu Articles sobre el tema:

Vida i desenvolupament de D. I. Mendeleev - fets desconeguts

Qui i per què va amagar l'èter de la taula periòdica? Una de les opinions

Mendeleiev: lluitador contra els oligarques del petroli i partidari de la teoria de l'èter

Recomanat: