Il problema dello "zero" nelle opere di Mendeleev

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

… Più ho dovuto pensare alla natura degli elementi chimici, più ho deviato sia dal concetto classico di materia primaria, sia dalla speranza di raggiungere la comprensione desiderata della natura degli elementi studiando i fenomeni elettrici e luminosi, e ogni volta più urgente e più chiaro mi sono reso conto che prima di questo o prima è necessario avere un'idea più reale della "massa" e dell'"etere" di adesso.

D. I. Mendeleev

Nel gennaio 1904, il Petersburg Leaflet n. 5, in occasione del settantesimo compleanno di Dmitry Ivanovich Mendeleev, pubblicò un'intervista con lui. Quando gli è stato chiesto in che tipo di ricerca scientifica è attualmente impegnato, lo scienziato ha risposto: "Sono finalizzate esclusivamente a confermare la teoria che ho avanzato nell'ultimo anno, o, meglio, tentativi, di una comprensione chimica dell'etere mondiale".

Cos'è questa teoria di cui sappiamo così poco?

DI Mendeleev terminò il suo articolo "Un tentativo di comprensione chimica dell'etere mondiale" nell'ottobre 1902 e lo pubblicò nel gennaio 1903 nel numero 1-4 del "Bollettino e biblioteca di autoeducazione". Nel maggio 1904, in una lettera al famoso astronomo Simon Newcomb, annunciò che nel prossimo futuro avrebbe scritto un articolo "sulle idee moderne sulla complessità degli elementi chimici e sugli elettroni …"

Ritratto di D. I. Mendeleev di I. N. Kramskoy. L'anno è il 1878. L'idea di etere "chimico", che, secondo DI Mendeleev, è strettamente correlata alla tavola periodica degli elementi, lo scienziato ha coltivato dal 1870.

Sulla complessità degli elementi chimici e sugli elettroni: questo è comprensibile per il lettore moderno, ma l'etere mondiale? Ora anche gli scolari sanno che questa idea è stata abbandonata dalla scienza. Pertanto, probabilmente, una delle ultime opere di Mendeleev è commentata molto raramente, praticamente da nessuna parte, ed è generalmente difficile trovarla. In molte biblioteche scientifiche ed educative nelle "Opere" multivolume di DI Mendeleev, manca il volume 2, che contiene il capitolo "Tentativo di comprensione chimica dell'etere mondiale". A volte si ha persino l'impressione che stiano in qualche modo timidamente cercando di cancellare questo lavoro "curioso" dall'eredità dello scienziato. Sembra che molti pensino con condiscendenza che il grande Mendeleev, nella sua vecchiaia, possa aver superato il livello della sua competenza.

Ma non saltiamo alle conclusioni. DI Mendeleev ha coltivato questa teoria "imbarazzante" per quasi tutta la sua vita creativa. Due anni dopo la scoperta del sistema periodico (Mendeleev non aveva ancora 40 anni) su un'impronta dei "Fondamenti di chimica" di sua mano, vicino al simbolo dell'idrogeno, fu fatta un'iscrizione, che può essere decifrata come segue: " L'etere è il più leggero di tutti, milioni di volte." Apparentemente, "etere" sembrava a Mendeleev l'elemento chimico più leggero.

“Dagli anni '70, la domanda è rimasta in me con insistenza: che cos'è l'etere in senso chimico? È strettamente connesso con il sistema periodico degli elementi, ed è stato eccitato da esso in me, ma solo ora oso parlarne.

Quindi, l'elemento chimico dell'etere - l'elemento dell'etere - l'atomicità dell'etere - la discrezione dell'etere. Questo non è l'etere che la fisica moderna ha scartato come una stampella non necessaria. Apriamo il dizionario:

"Etere (greco Aither - un ipotetico mezzo materiale che riempie lo spazio) … Nella fisica classica, l'etere era inteso come un mezzo omogeneo, meccanico, elastico che riempie lo spazio newtoniano assoluto" (Dizionario filosofico / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Nella definizione classica di etere, l'accento è posto sull'omogeneità o sulla continuità. L'etere, di cui parla Mendeleev, è costituito da elementi, è atomico, è disomogeneo, è discontinuo e discreto. Ha una struttura.

L'interesse di Dmitry Ivanovich per il problema dell'etere negli anni '70 dell'Ottocento è strettamente correlato al sistema periodico ("era questo che mi eccitava in me") e al successivo lavoro sullo studio dei gas. “All'inizio credevo anche che l'etere fosse la somma dei gas più rarefatti allo stato limite. Gli esperimenti sono stati condotti da me a basse pressioni - per ottenere suggerimenti su una risposta ".

Ma queste opere non lo soddisfano: … l'idea dell'etere mondiale come l'ultima rarefazione di vapori e gas non resiste nemmeno ai primi attacchi di riflessione - a causa del fatto che l'etere non può essere immaginato se non come sostanza, che penetra tutto e dappertutto; Questo non è tipico per vapori e gas”.

Lo sviluppo dettagliato del "concetto chimico dell'etere mondiale" iniziò con la scoperta dei gas inerti. DI Mendeleev ha predetto molti nuovi elementi, ma i gas inerti erano inaspettati anche per lui. Non accettò immediatamente questa scoperta, non senza una lotta interna, e non era d'accordo con la maggior parte dei chimici sulla posizione dei gas inerti nel sistema periodico. Dove dovrebbero essere posizionati? I chimici moderni, senza esitazione, diranno: certo, nell'VIII gruppo. E Mendeleev ha insistito categoricamente sull'esistenza del gruppo zero. I gas inerti sono così diversi dagli altri elementi che avevano un posto da qualche parte sul lato del sistema. Sembrava, che differenza, sul bordo destro (gruppo VIII) o sinistro (gruppo zero) saranno. Ci sembra del tutto privo di principi, soprattutto per quei tempi in cui non conoscevano la struttura elettronica degli atomi, anche se anche adesso ci illudiamo solo di saperlo. Mendeleev la pensava diversamente. Mettere i gas inerti a destra significa ottenere tutta una serie di vuoti tra idrogeno ed elio. È stata una sfida cercare nuovi elementi tra l'idrogeno e l'elio! Forse c'è un alogeno più leggero del fluoro (Mendeleev ha ammesso la probabilità dell'esistenza di un tale alogeno, supponendo che l'elio sia davvero nel gruppo VIII) o altri elementi leggeri tra l'idrogeno e l'elio? Non ci sono, quindi il posto dei gas inerti è a sinistra, nel gruppo zero! Inoltre, è più probabile che la loro valenza sia zero rispetto a VIII. E il rapporto quantitativo dei pesi atomici indica inequivocabilmente la posizione dei gas inerti a sinistra, all'inizio di ogni riga.

"Questa posizione degli analoghi dell'argon nel gruppo zero è una conseguenza strettamente logica della comprensione della legge periodica", ha affermato DI Mendeleev.

Su suggerimento di William Ramsay, Mendeleev include il gruppo zero nella tavola periodica, lasciando spazio a elementi più leggeri dell'idrogeno.

Diventa chiaro perché Dmitry Ivanovich abbia insistito sull'esistenza del gruppo zero, le sue menzioni di un ipotetico alogeno più leggero del fluoro sono comprensibili; quindi, è persino comprensibile la sua ricerca di un elemento più leggero dell'idrogeno, alla cui esistenza aveva pensato a lungo: "Non mi è mai venuto in mente che un certo numero di elementi dovrebbe iniziare con l'idrogeno". "Privare l'idrogeno di quella posizione iniziale, che ha occupato a lungo, e farlo aspettare elementi con anche meno di quello dell'idrogeno, il peso di un atomo, in cui ho sempre creduto" - questi i pensieri più intimi dello scienziato, che ha nascosto fino a quando la legge periodica è stata finalmente non sarà approvata. “Pensavo che prima dell'idrogeno ci si potessero aspettare elementi con peso atomico inferiore a 1, ma non ho osato esprimermi in questo senso a causa della predizione del presupposto e soprattutto perché poi stavo attento a non rovinare l'impressione del nuovo sistema proposto, se il suo aspetto sarà accompagnato da ipotesi come sugli elementi più leggeri dell'idrogeno."

Proprio nel sistema con un gruppo zero da lui difeso, proposto per la prima volta dallo scienziato belga Leo Herrera nel 1900 in una riunione dell'Accademia reale delle scienze belga (Academie royale de Belgique), l'idrogeno potrebbe non sembrare il primo, dal momento che inevitabilmente appare di fronte ad esso spazio libero per un elemento ultraleggero - forse questo è "l'elemento etere"?

“Ora, quando ha cominciato a non essere soggetto al minimo dubbio che prima del gruppo I, in cui dovrebbe essere collocato l'idrogeno, vi sia un gruppo zero, i cui rappresentanti hanno pesi atomici inferiori a quelli degli elementi del gruppo I, mi sembra impossibile negare l'esistenza di elementi più leggeri dell'idrogeno , ha scritto Dmitry Ivanovich.

Nella legge che ha scoperto, Mendeleev cerca di comprendere dal punto di vista fisico la natura della massa come caratteristica principale della materia. Scoprendo le basi fisiche della gravitazione (di quanto impegno e tempo ha dedicato a questo problema, sappiamo anche poco), strettamente legato al concetto di etere mondiale come mezzo "trasmettitore", sta cercando l'elemento più leggero. Tuttavia, i risultati degli esperimenti del 1870, che si riducevano a dimostrare che "l'etere è la somma dei gas più rari", non soddisfacevano Mendeleev. Per qualche tempo ha interrotto la ricerca in questa direzione, non ha scritto da nessuna parte, ma, a quanto pare, non li ha mai dimenticati.

Alla fine della sua vita, alla ricerca di risposte alle domande riguardanti le proprietà profonde della materia, si rivolge nuovamente all'"etere del mondo", con l'aiuto del quale cerca di penetrare nella natura del concetto di base della scienza naturale in il 19° secolo (e anche il 20°, e anche il 21° secolo) - masse, oltre a dare spiegazioni per nuove scoperte e, soprattutto, radioattività. L'idea principale di Mendeleev è la seguente: “Una vera comprensione dell'etere non può essere raggiunta ignorando la sua chimica e non considerandola una sostanza elementare; le sostanze elementari sono ormai inconcepibili senza la subordinazione della loro periodica legittimità». Descrivendo l'etere mondiale, Mendeleev lo considera, "in primo luogo, il più leggero di tutti gli elementi, sia in densità che in peso atomico, in secondo luogo, il gas che si muove più velocemente, e in terzo luogo, il meno capace di formare con altri atomi o particelle di certo qualsiasi forte composti e, in quarto luogo, un elemento ovunque diffuso e pervasivo».

Il peso di un atomo di questo ipotetico elemento X, secondo i calcoli di Mendeleev, può variare da 5,3 × 10^-11 fino a 9,6 × 10^-7 (se il peso atomico di H è 1). Per stimare la massa di un ipotetico elemento, attinge alle conoscenze del campo della meccanica e dell'astronomia. L'elemento X ha ricevuto il suo posto nella tavola periodica nel periodo zero del gruppo zero, come l'analogo più leggero dei gas inerti. (Mendeleev chiama questo elemento "Newtonium".) Inoltre, Dmitry Ivanovich ha ammesso l'esistenza di un altro elemento più leggero dell'idrogeno: l'elemento Y, il coronio (presumibilmente le linee del coronio sono state registrate nello spettro della corona solare durante l'eclissi del Sole nel 1869; la scoperta dell'elio sulla Terra ha fornito le basi per considerare reale l'esistenza di questo elemento). Allo stesso tempo, Mendeleev ha ripetutamente sottolineato la natura ipotetica degli elementi X e Y e non li ha inclusi nelle tabelle degli elementi della 7a e 8a edizione di Fundamentals of Chemistry.

L'esattezza scientifica e la responsabilità nelle opere di Mendeleev non hanno bisogno di commenti. Ma, come si vede, se la logica della ricerca lo richiedeva, avanzava arditamente le ipotesi più insolite. Tutte le previsioni da lui fatte sulla base della legge periodica (l'esistenza di 12 elementi sconosciuti a quel tempo, nonché la correzione delle masse atomiche degli elementi), furono brillantemente confermate.

“Quando ho applicato la legge periodica agli analoghi del boro, alluminio e silicio, avevo 33 anni in meno, ero pienamente convinto che prima o poi quanto previsto dovesse essere sicuramente giustificato, perché tutto mi era ben visibile. La scusa è arrivata prima di quanto avrei potuto sperare. Allora non ho rischiato, ora lo rischio. Ci vuole determinazione. È arrivato quando ho visto fenomeni radioattivi… e quando ho capito che non era più possibile per me rimandare e che forse i miei pensieri imperfetti avrebbero condotto qualcuno su una strada più corretta di quella possibile, che sembra alla mia vista indebolita.

Quindi, è questo il primo grande errore, forse anche una profonda delusione di un grande scienziato, come molti ora credono, o solo un deplorevole fraintendimento del genio da parte dei suoi studenti incapaci?

All'inizio del XX secolo, non solo Mendeleev, ma anche molti fisici e chimici credevano nell'esistenza dell'"etere". Tuttavia, dopo la creazione della teoria della relatività ristretta e generale da parte di Albert Einstein, questa convinzione iniziò a svanire. È generalmente accettato che negli anni '30 il problema dell'"etere" non esistesse più e la questione degli elementi più leggeri dell'idrogeno scomparve da sola. Ma, ancora una volta, il problema dell'etere classico, etere omogeneo è scomparso, ma l'etere strutturale (l'etere di Mendeleev) è abbastanza vivo, solo che ora è chiamato vuoto strutturale o vuoto fisico di Dirac. Quindi la domanda è solo terminologica.

Torniamo agli elementi più leggeri dell'idrogeno. Qualsiasi chimico conosce le serie omologhe e come si comportano i loro primi membri, specialmente il primo. Il primo è sempre speciale. Si distingue sempre con forza dalla fila generale. L'idrogeno è posto in entrambi i gruppi I e VII (è in qualche modo simile sia ai metalli alcalini che agli alogeni allo stesso tempo). Quindi, l'idrogeno non è come il primo… Alla ricerca degli elementi reali del periodo zero, ci troviamo in un mondo completamente diverso, e sembra che questo sia il mondo delle particelle elementari.

La comprensione della chimica come scienza dei cambiamenti qualitativi, secondo molti ricercatori, si manifesta più chiaramente nella tavola periodica e all'inizio del sistema è semplicemente abbagliante. “I corpi semplici più comuni in natura hanno un basso peso atomico e tutti gli elementi con un basso peso atomico sono caratterizzati dalla nitidezza delle proprietà. Pertanto, sono elementi tipici", e man mano che ci si avvicina al "punto zero", dovrebbero verificarsi fantastici "sbalzi di qualità" bruschi ", che derivano dalla sua natura singolare, poiché" … qui non è solo il bordo del sistema, ma anche elementi tipici, e quindi ci si può aspettare originalità e particolarità."

Parliamo spesso della natura fondamentale della legge periodica, ma sembra che non lo capiamo davvero. Ripetiamo Mendeleev: "L'essenza dei concetti che causano la legge periodica risiede nel principio fisico-chimico generale di corrispondenza, trasformabilità ed equivalenza delle forze della natura".

La voce fatta dalla mano di DI Mendeleev sulla pagina con il sistema periodico del 1871 nel suo libro di testo "Fondamenti di chimica" nel 1871, archiviato nell'archivio dello scienziato: "L'etere è il più leggero di tutti, un milione di volte".

In conclusione, vorrei citare le parole di Dmitry Ivanovich:

“Guardo il mio tentativo lontano dalla completezza di comprendere la natura dell'etere del mondo da un punto di vista proprio chimico, non più che un'espressione della somma delle impressioni accumulate in me, fuggendo solo per il motivo che non voglio i pensieri ispirati dalla realtà a scomparire. È probabile che pensieri simili siano avvenuti a molti, ma finché non vengono enunciati, scompaiono facilmente e spesso e non si sviluppano, non comportano un graduale accumulo di certezze, che solo rimangono. Se contengono almeno una parte della verità naturale che tutti cerchiamo, il mio tentativo non è vano, sarà elaborato, integrato e corretto, e se il mio pensiero è errato nei suoi fondamenti, nella sua presentazione, dopo una o un altro tipo di confutazione, impedirà ad altri di ripetere. Non conosco altro modo per un lento ma costante movimento in avanti.

VUOTO FISICO - nella visione moderna, lo stato fondamentale dei campi quantizzati, una specie di mezzo con carica elettrica zero, momento, momento angolare e altri numeri quantici. I campi hanno energia minima, ma sono soggetti a fluttuazioni di grande ampiezza. L'emergere di idee quantistiche ha portato alla creazione di un'immagine universale di un'unica struttura della materia. Invece di campi e particelle della fisica classica, ora considerano singoli oggetti fisici - campi quantistici nello spazio-tempo quadridimensionale, uno per ogni campo "classico" (elettrico, magnetico, ecc.) e per ogni tipo di particelle. Ad esempio, il vuoto di Dirac è un campo di particelle con spin ½ (elettroni, positroni, muoni, quark, ecc.). Ogni singola interazione di particelle o campi è il risultato dello scambio di quanti di questi campi in un punto dello spazio-tempo. Da alcuni punti di vista, il vuoto fisico manifesta le proprietà dell'ambiente materiale, dando ragione di considerarlo "etere moderno".

D. Mendeleev. Un tentativo di comprensione chimica dell'etere. 1905.pdf Fondamenti di chimica. Prima parte. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fondamenti di chimica. Seconda parte. 1949. Mendeleev D. I.djvu Articoli sull'argomento:

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