Предсказанные Менделеевым элементы
| Часть серии о |
| Периодическая таблица |
|---|
 |
Дмитрий Менделеев опубликовал периодическую таблицу химических элементов в 1869 году, основанную на свойствах, которые появлялись с некоторой регулярностью, когда он располагал элементы от самых легких к самым тяжелым. [ 1 ] Когда Менделеев предложил свою таблицу Менделеева, он заметил пробелы в таблице и предсказал, что существуют неизвестные тогда элементы со свойствами, подходящими для заполнения этих пробелов. Он назвал их эка-бор, эка-алюминий, эка-кремний и эка-марганец с атомными массами 44, 68, 72 и 100 соответственно.
Префиксы
[ редактировать ]Чтобы дать предварительные названия предсказанным им элементам, Дмитрий Менделеев использовал префиксы eka - / ˈ iː k ə -/ , [ примечание 1 ] дви- или дви- и три- , от санскритских названий цифр 1, 2 и 3, [ 3 ] в зависимости от того, был ли предсказанный элемент на одну, две или три позиции ниже известного элемента той же группы в его таблице. Например, германий до его открытия в 1886 году назывался эка-кремнием, а рений назывался дви- марганцем до открытия в 1926 году .
Приставка эка- использовалась и другими теоретиками, и не только в собственных предсказаниях Менделеева. До открытия франций называли эка-цезием , а астат — эка-йодом . Иногда эка- до сих пор используется для обозначения некоторых трансурановых элементов , например эка- радий для унбинилия . Но текущая официальная практика ИЮПАК заключается в использовании систематического имени элемента , основанного на атомном номере элемента, в качестве предварительного имени, а не на его положении в периодической таблице, как того требуют эти префиксы.
Оригинальные предсказания
[ редактировать ]Четыре предсказанных элемента легче редкоземельных элементов : эка- бор ( Eb , под бором, B,5), эка- алюминий ( Ea или El , [ 4 ] под Al, 13), ( экамарганец Em , под Mn, 25) и эка- кремний ( Es , под Si, 14) оказались хорошими предикторами свойств скандия (Sc, 21), галлия (Ga , 31), технеций (Тс, 43) и германий (Ge, 32) соответственно, каждый из которых занимает место в таблице Менделеева.
Имена были написаны Дмитрием Менделеевым как екаборъ ( ekaborʺ ), экаалуминий ( ekaaljuminij ), екамарганецъ ( ekamarganecʺ ) и екасилицій ( ekasilicij ) соответственно, в соответствии с русской орфографией до 1917 года .
Первоначальные версии таблицы Менделеева не отличали редкоземельные элементы от переходных элементов , помогая объяснить, почему предсказания Менделеева для более тяжелых неизвестных элементов не оправдались так же хорошо, как предсказания для более легких, и почему они не так хорошо известны и задокументированы.
Оксид скандия был выделен в конце 1879 года Ларсом Фредриком Нильсоном ; Пер Теодор Клев узнал о переписке и уведомил Менделеева в конце того же года. Менделеев предсказал атомную массу 44 экабора в 1871 году, тогда как атомная масса скандия равна 44,955908.
В 1871 году Менделеев предсказал [ 4 ] существование еще не открытого элемента, который он назвал экаалюминием (из-за его близости к алюминию в таблице Менделеева ). В таблице ниже сравниваются качества элемента, предсказанные Менделеевым, с фактическими характеристиками галлия, который был открыт вскоре после того, как Менделеев предсказал его существование, в 1875 году Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном .
| Свойство | Эка-алюминий | Галлий | |
|---|---|---|---|
| Атомная масса | 68 | 69.723 | |
| Плотность (г/см 3 ) | 6.0 | 5.91 | |
| Температура плавления (°С) | Низкий | 29.76 | |
| Окись | Формула | Ea2OEa2O3 | Ga2OGa2O3 |
| Плотность | 5,5 г/см 3 | 5,88 г/см 3 | |
| Растворимость | Растворим как в щелочах, так и в кислотах | ||
| Хлористый | Формула | Эа 2 Кл 6 | Ga2ClGa2Cl6 |
| Волатильность | Неустойчивый | Неустойчивый | |
Технеций был выделен Карло Перье и Эмилио Сегре в 1937 году, намного позже жизни Менделеева, из образцов молибдена , которые были бомбардированы ядрами дейтерия в циклотроне Эрнестом Лоуренсом . Менделеев предсказал атомную массу экамарганца 100 в 1871 году, а наиболее стабильным изотопом технеция является 98 Тк. [ 5 ]
Германий был выделен в 1886 году и явился лучшим на тот момент подтверждением теории, поскольку он более отчетливо контрастировал с соседними элементами, чем два ранее подтвержденных предсказания Менделеева со своими.
| Свойство | Кремний | германий | |
|---|---|---|---|
| Атомная масса | 72 | 72.630 | |
| Плотность (г/см 3 ) | 5.5 | 5.323 | |
| Температура плавления (°С) | Высокий | 938 | |
| Цвет | Серый | Серый | |
| Окись | Тип | Тугоплавкий диоксид | |
| Плотность (г/см 3 ) | 4.7 | 4.228 | |
| Активность | Слабо простой | Слабо простой | |
| Хлористый | Точка кипения | До 100 °С | 86,5 °С (GeCl 4 ) |
| Плотность (г/см 3 ) | 1.9 | 1.879 | |
Другие предсказания
[ редактировать ]Существование элемента между торием (90) и ураном (92) было предсказано Менделеевым в 1871 году. В 1900 году Уильям Крукс выделил протактиний (91) как радиоактивный материал, полученный из урана, который он не мог идентифицировать. Различные изотопы протактиния были идентифицированы в Германии в 1913 и 1918 гг. [ 6 ] но название протактиний не было дано до 1948 года. С момента принятия Гленна Т. Сиборга в концепции актинидов 1945 году торий, уран и протактиний были классифицированы как актиниды ; следовательно, протактиний не занимает место экатантала ( до 73) в группе 5 . Эка-тантал на самом деле представляет собой синтетический сверхтяжелый элемент дубний (105).
Таблица Менделеева 1869 года неявно предсказывала наличие более тяжелого аналога титана (22) и циркония (40), но в 1871 году он поместил лантан на это место (57). Открытие гафния (72) в 1923 году подтвердило первоначальное предсказание Менделеева 1869 года.
| Менделеев [ 7 ] | Современные имена | Атомный номер |
|---|---|---|
| эка-бор | скандий, Sc | 21 |
| эка-алюминий | галлий, Ga | 31 |
| кремниевый | германий, Ge | 32 |
| марганца | технеций, Tc | 43 |
| Дви-марганец | рений, Re | 75 |
| Дви-теллур | polonium, Po | 84 |
| Дви-цезий | франций, пт. | 87 |
| три акра | протактиний, Па | 91 |
Некоторые другие предсказания оказались неудачными, поскольку он не смог распознать присутствие лантаноидов в шестом ряду. [ 7 ]
Более поздние предсказания
[ редактировать ]В 1902 году, приняв доказательства существования элементов гелия и аргона , Менделеев поместил эти благородные газы в группу 0 в своем расположении элементов. [ 8 ] Поскольку Менделеев сомневался в том, что атомная теория может объяснить закон определенных пропорций , у него не было априорных оснований полагать, что водород является самым легким из элементов, и он предположил, что гипотетический более легкий член этих химически инертных элементов группы 0 мог остаться незамеченным и быть обнаружен. ответственен за радиоактивность . В настоящее время в некоторых периодических таблицах элементов помещаются одиночные нейтроны на этом месте (см. нейтроний ), но ни один такой элемент никогда не был обнаружен.
Более тяжелый из гипотетических элементов-протогелия Менделеев отождествил с коронием , названным по ассоциации с необъяснимой спектральной линией в солнечной короне . Ошибочная калибровка дала длину волны 531,68 нм, которая в конечном итоге была исправлена до 530,3 нм, которую Гротриан и Эдлен определили как происходящую от Fe XIV в 1939 году. [ 9 ] [ 10 ]
Самый легкий из газов группы 0, первый в периодической таблице, имел теоретическую атомную массу 5,3 × 10 −11 ю и 9,6 × 10 −7 ты . Кинетическая скорость этого газа была рассчитана Менделеевым как 2 500 000 метров в секунду. Менделеев предполагал, что эти газы, практически безмассовые, пронизывают всю материю и редко взаимодействуют химически. Высокая подвижность и очень малая масса трансводородных газов привели бы к тому, что они могли бы быть разреженными, но при этом казаться очень плотными. [ 11 ] [ 12 ]
Позже Менделеев опубликовал теоретическое выражение эфира в небольшой брошюре под названием «Химическая концепция эфира» (1904). Его публикация 1904 года снова содержала два атомных элемента, меньших и легких, чем водород. Он рассматривал «эфирный газ» как межзвездную атмосферу, состоящую как минимум из двух элементов легче водорода. Он заявил, что эти газы возникли в результате сильных бомбардировок внутри звезд, причем Солнце является наиболее обильным источником таких газов. Согласно буклету Менделеева, межзвездная атмосфера, вероятно, состояла из нескольких дополнительных видов элементов.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Цитирование из статьи 1871 года: [ 2 ] : 45
Элементъ этотъ предлагаю предварительно назвать 'экаборомъ', производя это названіе отъ того что онъ слѣдуетъ за боромъ, какъ первый элементъ четныхъ группъ, а слогъ 'эка' производится отъ санскритскаго слова, обозначающаго 'одинъ'. Eb=45. Экаборъ ...
Я предлагаю сначала назвать этот элемент экабороном , производя это название из-за того, что он идет после бора, как первый элемент четных групп, а слог эка происходит от санскритского слова, обозначающего единицу . Еб=45. Экаборон...
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кадзи, Масанори (2002). «Концепция Д.И. Менделеева о химических элементах и Основы химии » (PDF) . Бюллетень истории химии . 27 (1): 4–16. Архивировано из оригинала (PDF) 17 декабря 2008 г. Проверено 9 ноября 2006 г.
- ^ Менделеев, Д. (1871). «Природная система элементов и ее применение к указанию свойств неоткрытых элементов» . Журнал Российского химического общества (на русском языке). 3 :25–56 . Проверено 23 августа 2017 г.
- ^ Как, Субхаш (2004). «Менделеев и периодическая таблица элементов». Сандхан . 4 (2): 115–123. arXiv : физика/0411080v2 . Бибкод : 2004физика..11080К .
- ^ Jump up to: а б Менделеев, Д. И. (1871). «Природная система элементов и ее применение к указанию свойств неоткрытых элементов» . Журнал Российского химического общества . 3 (7): 25–56.
- ^ Это атомное массовое число 98, которое отличается от атомной массы тем, что оно представляет собой количество нуклонов в ядре одного изотопа , а не фактическую массу среднего образца (с естественным набором изотопов) по отношению к 12 С. 98 Изотоп Tc имеет массу 97,907214. Для элементов, которые недостаточно стабильны, чтобы сохраниться с момента создания Земли, принято сообщать атомное массовое число наиболее стабильного изотопа вместо естественного среднего значения атомной массы. «Технеций» . Архивировано из оригинала 3 декабря 2006 г. Проверено 11 ноября 2006 г. .
- ^ Эмсли, Джон (2001). Строительные блоки природы (твердый переплет, первое изд.). Издательство Оксфордского университета . стр. 347 . ISBN 0-19-850340-7 .
- ^ Jump up to: а б Филип Дж. Стюарт (2019). «Предсказания Менделеева: успех и неудача» . Основы химии . 21 : 3–9. дои : 10.1007/s10698-018-9312-0 . S2CID 104132201 .
- ^ Mendeleev, D. (1902-03-19). Osnovy Khimii [The Principles of Chemistry] (in Russian) (7th ed.).
- ^ Качели, П. (июль 1943 г.). «Идентификация Эдленом корональных линий с запрещенными линиями Fe X, XI, XIII, XIV, XV; Ni XII, XIII, XV, XVI; Ca XII, XIII, XV; a X, XIV» (PDF) . Астрофизический журнал . 98 (119): 116–124. Бибкод : 1943ApJ....98..116S . дои : 10.1086/144550 . hdl : 2268/71737 .
- ^ «Идентификация спектральных линий – история Корониума» . laserstars.org .
- ^ Mendeleev, D. (1903). Popytka khimicheskogo ponimaniia mirovogo efira (in Russian). St. Petersburg.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
Английский перевод появился как
Менделеев, Д. (1904). Попытка создания химической концепции эфира . Перевод Каменского, Г. Лонгманс, Green & Co. - ^ Бенсоуд-Винсент, Бернадетт (1982). «Эфир, химический элемент: неудачное эссе Менделеева 1904 года». Британский журнал истории науки . 15 (2): 183–188. дои : 10.1017/S0007087400019166 . JSTOR 4025966 . S2CID 96809512 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Шерри, Эрик (2007). Таблица Менделеева: ее история и значение . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-530573-9 .
