Дмитрий Менделеев откри Периодичната система на елементите - знание
Актуални новини в Süddeutsche Zeitung
Табло
икономика
Мюнхен
Култура
общество
Знание
Периодична таблица на елементите: Когато възникна реда на света
Руският химик Дмитрий Менделеев откри периодичната таблица на елементите преди 150 години. Най-голямото му постижение беше смелостта да остави пропуски.
Рядко се случва някой да прави история, като не прави нещо. Но Дмитрий Менделеев успя да го направи. Руският химик, за когото се твърди, че косата и брадата му се подстригват от ножица за овце само веднъж годишно, представи система за класификация през 1869 г., в която той сортира всички известни химични елементи според нарастващото им атомно тегло. Някои от хората преди него бяха опитали това, но Менделеев остави пропуски в масата си, където подозира други, неизвестни по това време, химични елементи. Когато няколко години по-късно бяха открити тези вещества, руският начин за сортиране беше потвърден. Ето защо Организацията на обединените нации обяви тази година за юбилейна година на химията, „Международната година на периодичната система на химическите елементи“ или, съвсем просто: # IYPT2019.
Историята на откритието на Менделеев често се разказва по следния начин: Твърди се, че страстният адвокат е прехвърлил химическите символи и атомни тегла на всички 63 елемента, известни по това време, на отделни карти и след това ги е бутал, докато това, което е било пред него, е това, което сега е първата версия на Периодичната система на елементите се празнува в книгите по история. Според легендата той имал ключовата идея една нощ насън.
Подобно на много красиви истории, и тази вероятно не е вярна. Химикът и философ на науката Ерик Сцери, който е написал няколко книги на периодичната система, се съмнява в тази легенда, тъй като такива карти не са се появявали в имението на Менделеев. Но от момента, в който разбра, че е вероятно да стане известен, Scerri написа преди няколко години, че държи всичко педантично. Тази мания за събиране се доказва от покана за карти от сирене, на гърба на което Менделеев беше надраскал с изчисления на атомни тегла. Сега документът се намира в музей в Санкт Петербург, където дълго време е живял откривателят на химическия световен ред.
На 6 март 1869 г. Менделеев представи своята система на конгрес на Руското химическо общество. Заглавието: "Зависимостта на химичните свойства на елементите от атомното тегло". Строго погледнато, той го е въвел от своя ученик Николай Александрович Меншуткин. Самият Дмитрий Менделеев не можа да присъства на срещата същата вечер.
Малко след това идеята му се появява в руско търговско списание, а също и в немското Вестник по химия. В него той освен всичко друго пише: "Размерът на атомното тегло определя свойствата на елемента" и "Най-често срещаните елементи в природата имат малки атомни тегла". Освен това може да се предвиди откриването на много нови елементи. Всичко това трябва да бъде потвърдено по-късно.
Периодичната таблица на елементите със сигурност е едно от най-важните научни постижения. И това е отличен пример за това как работи науката. Защото системата на Менделеев не беше първият опит за създаване на ред в света на нещата. Той надгражда работата на безброй изследователи преди него.
Преди повече от 2000 години философите вече са мислили за състава на материята. Аристотел се чудеше колко пъти едно златно парче може да бъде разделено, преди да загуби своите специални свойства. Подобно на гръцкия философ Левкип преди него, той подозираше, че нещата са съставени от най-малките основни единици. Ученикът на Левкип Демокрит е измислил термина átomos, което може да се преведе като „онова, което не може да се разкрои“. Английският химик Джон Далтън отново възприема този термин в началото на 19 век, след като е признал, че химическите елементи винаги реагират помежду си в абсолютно еднакво тегловно съотношение. Например 100 грама въглерод или накратко С реагират със 133 грама кислород (О), образувайки въглероден окис (СО), теоретично, без да оставят нито едно от двете вещества. Ако добавите двойно повече количество кислород към реакцията, се получава въглероден диоксид (CO₂).
Отваряне на снимката в нова страница
Дмитрий Иванович Менделеев е роден на 27 януари 1834 г. в Тоболск, на изток от планината Урал. Той беше най-малкото от 14 деца в семейството. Фактът, че научните му постижения не са били признати веднага, може да се дължи и на поведението му. Твърди се, че изблиците му на гняв са били впечатляващи. Твърди се, че той е подстригвал брадата и косата си само веднъж годишно. Женен е два пъти, има няколко деца и умира на 20 януари 1907 г. в Санкт Петербург.
(Снимка: imago/United Archives Internatio)
Най-простото обяснение на това поведение, постулирал Далтън, е, че всеки химичен елемент се състои от най-малките основни градивни елементи, които винаги образуват връзки помежду си в едно и също числово съотношение. В своята атомна теория той определя атома като най-малката единица на материята и вярва, че той не може да бъде разграден допълнително. Но той сгреши.
Между Левкип и Далтон лежат няколко века алхимия, представителите на която преследват различни идеи. Теорията за сяра-живак например счита, че всички неща са съставени от четирите основни елемента огън, вода, земя и въздух, които се комбинират, за да образуват "принципите" сяра и живак. В това въображение различни смеси от тези хипотетични вещества трябва да се превърнат в металите, които са били известни по това време. Швейцарският медицински реформатор Парацелз възприема концепцията през 16 век и добавя в своя учебник "Opus Paramirum"добавете солта.
Малко се промени за тези идеи, неясни от днешната гледна точка, до времето на Френската революция. През 1789 г. френският химик Антоан Лоран дьо Лавоазие си направи труда да състави списък с всичките 33 известни по това време химически елемента. Златото, желязото и сярата са били известни на хората от древни времена, но други елементи като манган и волфрам са открити едва наскоро. Само 23 от тях издържаха на по-късен контрол, но това беше първата стъпка в разгадаването на реда на нещата.
В следващите години химиците откриват множество нови елементи. Натрият и калият са добавени към списъка през 1807 г., последвани през следващата година от магнезий, стронций, барий, калций и бор, а през 1825 г. йод, кадмий, селен, литий и силиций, алуминий и бром.
Английски химик почти изпревари руския
В средата на тази фаза на бум, през 1816 г., обученият фармацевт и приятел на Гьоте Йохан Волфганг Дьобайнер забелязва, че барият, стронций и калций са сходни по своите свойства и ги сортира в група, която той нарича „триадата“. Скоро той открил още групи от трима и например събрал хлор, бром и йод. Той пръв забеляза, че изглежда има някаква химическа връзка между елементите. През 1829 г. той публикува своята версия на системата за класификация на химичните елементи. Дотогава не беше необичайно просто да се организират елементите според цвета, проводимостта или техните топлинни свойства.
През 1864 г. английският химик Джон Нюландс почти очакваше проекта на Менделеев. Той беше осъзнал, че химичните свойства на елементите се повтарят на всяко осмо място, ако са сортирани според тяхната маса. Въз основа на нотната нотация той нарече откритието си закон на октавата - и беше смешен от колегите си за него.
По същото време като Менделеев германецът Лотар Майер разработи почти идентична система. Фактът, че творчеството на Менделеев ще бъде отбелязано тази година, не е просто несправедливост в историята. Масата на руснака също беше първоначално разпитана от колегите му; пропуските, които беше оставил, бяха тълкувани като слабост в хипотезата му.
През 1871 г. обаче Менделеев публикува преработена версия на своята система. Той остави празните места в него. Накрая той каза елементите, които трябва да бъдат на тези места преди това, и описа техните свойства. Той ги нарече ека-алуминий, ека-бор и ека-силиций поради химическата връзка, която подозираше към известни вещества. Последвалото откритие на елементите, известни сега като галий, скандий и германий, заглушава критиците му.
Инфографика: Сара Шолц
Изследване: Хано Харизиус, Кристиан Вебер