Պարբերական օրենքի և քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերման պատմությունը: Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի կողմից պարբերական օրենքի և քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերման պատմությունը Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի ստեղծման պատմությունը

Պարբերական քիմիական տարրերի աղյուսակի հայտնաբերումը քիմիայի՝ որպես գիտության զարգացման պատմության կարևոր իրադարձություններից մեկն էր։ Սեղանի հայտնաբերողը ռուս գիտնական Դմիտրի Մենդելեևն էր։ Լայն գիտական ​​հայացք ունեցող արտասովոր գիտնականին հաջողվեց միավորել քիմիական տարրերի բնույթի մասին բոլոր պատկերացումները մեկ համահունչ հայեցակարգի մեջ:

M24.RU-ն ձեզ կպատմի պարբերական տարրերի աղյուսակի հայտնաբերման պատմության, հետաքրքիր փաստերի՝ կապված Մենդելեևի շուրջը շրջապատած նոր տարրերի և ժողովրդական հեքիաթների հայտնաբերման և նրա ստեղծած քիմիական տարրերի աղյուսակի մասին:

Սեղանի բացման պատմություն

19-րդ դարի կեսերին հայտնաբերվել էր 63 քիմիական տարր, և ամբողջ աշխարհի գիտնականները բազմիցս փորձել են միավորել բոլոր գոյություն ունեցող տարրերը մեկ հայեցակարգում: Առաջարկվեց տարրերը տեղադրել ատոմային զանգվածի մեծացման հերթականությամբ և բաժանել խմբերի՝ ըստ նմանատիպ քիմիական հատկությունների։

1863-ին քիմիկոս և երաժիշտ Ջոն Ալեքսանդր Նյուլանդն առաջարկեց իր տեսությունը, ով առաջարկեց քիմիական տարրերի դասավորություն, որը նման էր Մենդելեևի հայտնաբերածին, բայց գիտնականի աշխատանքը լուրջ չընդունվեց գիտական ​​հանրության կողմից, քանի որ հեղինակը տարվել էր: ներդաշնակության որոնումներով և երաժշտության կապով քիմիայի հետ։

1869 թվականին Մենդելեևը պարբերական աղյուսակի իր գծապատկերը հրապարակեց Ռուսական քիմիական ընկերության ամսագրում և հայտնագործության մասին ծանուցում ուղարկեց աշխարհի առաջատար գիտնականներին։ Հետագայում քիմիկոսը բազմիցս կատարելագործել և կատարելագործել է սխեման, մինչև այն ձեռք բերեց իր սովորական տեսքը:

Մենդելեևի հայտնագործության էությունը կայանում է նրանում, որ ատոմային զանգվածի ավելացման հետ մեկտեղ տարրերի քիմիական հատկությունները փոխվում են ոչ թե միապաղաղ, այլ պարբերաբար։ Տարբեր հատկություններով որոշ տարրերից հետո հատկությունները սկսում են կրկնվել։ Այսպիսով, կալիումը նման է նատրիումին, ֆտորը՝ քլորին, իսկ ոսկին՝ արծաթին և պղնձին։

1871 թվականին Մենդելեևը վերջապես միավորեց գաղափարները պարբերական օրենքի մեջ։ Գիտնականները կանխատեսել են մի քանի նոր քիմիական տարրերի հայտնաբերում և նկարագրել դրանց քիմիական հատկությունները: Այնուհետև քիմիկոսի հաշվարկները լիովին հաստատվեցին՝ գալիումը, սկանդիումը և գերմանիումը լիովին համապատասխանում էին Մենդելեևի վերագրած հատկություններին:

Հեքիաթներ Մենդելեևի մասին

Հայտնի գիտնականի և նրա հայտնագործությունների մասին բազմաթիվ հեքիաթներ կային։ Այն ժամանակ մարդիկ քիչ էին հասկանում քիմիան և հավատում էին, որ քիմիա սովորելը նման է նորածիններից ապուր ուտելուն և արդյունաբերական մասշտաբով գողությանը: Հետևաբար, Մենդելեևի գործունեությունը արագորեն ձեռք բերեց խոսակցությունների և լեգենդների զանգված:

Լեգենդներից մեկն ասում է, որ Մենդելեևը երազում հայտնաբերել է քիմիական տարրերի աղյուսակը։ Սա միակ դեպքը չէ, իր հայտնագործության մասին խոսել է նաև Օգյուստ Կեկուլեն, ով երազում էր բենզոլային օղակի բանաձեւի մասին։ Սակայն Մենդելեևը միայն ծիծաղեց քննադատների վրա։ «Ես մտածում էի այդ մասին երևի քսան տարի, և դուք ասում եք՝ ես նստած էի այնտեղ և հանկարծ... ավարտվեց», - մի անգամ ասել է գիտնականն իր հայտնագործության մասին:

Մեկ այլ պատմություն Մենդելեևին վերագրում է օղու հայտնաբերումը: 1865 թվականին մեծ գիտնականը պաշտպանեց իր ատենախոսությունը «Դիսկուրս ջրի հետ ալկոհոլի համադրության մասին» թեմայով, և դա անմիջապես նոր լեգենդի տեղիք տվեց: Քիմիկոսի ժամանակակիցները ժպտացին՝ ասելով, որ գիտնականը «բավականին լավ է ստեղծագործում ջրի հետ զուգակցված ալկոհոլի ազդեցության տակ», իսկ հետագա սերունդներն արդեն Մենդելեևին անվանեցին օղու հայտնաբերող։

Նրանք նաև ծիծաղում էին գիտնականի ապրելակերպի վրա և հատկապես այն փաստի վրա, որ Մենդելեևն իր լաբորատորիան սարքավորել էր հսկայական կաղնու փոսում:

Ժամանակակիցները նաև ծաղրում էին Մենդելեևի կիրքը ճամպրուկների հանդեպ։ Գիտնականը, Սիմֆերոպոլում իր ակամա անգործության ժամանակ, ստիպված է եղել ժամանակից կտրել՝ ճամպրուկներ հյուսելով: Հետագայում նա ինքնուրույն պատրաստեց ստվարաթղթե տարաներ լաբորատորիայի կարիքների համար։ Չնայած այս հոբբիի ակնհայտ «սիրողական» բնույթին, Մենդելեևին հաճախ անվանում էին «ճամպրուկների վարպետ»:

Ռադիումի հայտնաբերում

Քիմիայի պատմության ամենաողբերգական և միևնույն ժամանակ հայտնի էջերից մեկը և պարբերական աղյուսակում նոր տարրերի հայտնվելը կապված է ռադիումի հայտնաբերման հետ։ Նոր քիմիական տարրը հայտնաբերել են ամուսիններ Մարի և Պիեռ Կյուրիները, ովքեր հայտնաբերել են, որ ուրանի հանքաքարից ուրանի առանձնացումից հետո մնացած թափոնները ավելի ռադիոակտիվ են, քան մաքուր ուրան:

Քանի որ այդ ժամանակ ոչ ոք չգիտեր, թե ինչ է ռադիոակտիվությունը, լուրերը արագորեն վերագրեցին բուժիչ հատկությունները և գիտությանը հայտնի գրեթե բոլոր հիվանդությունները բուժելու ունակությունը նոր տարրին: Ռադիումը ներառված էր սննդամթերքի, ատամի մածուկի և դեմքի քսուքների մեջ։ Հարուստները կրում էին ժամացույցներ, որոնց թվաքանակը ներկված էր ռադիում պարունակող ներկով։ Ռադիոակտիվ տարրը առաջարկվել է որպես ուժը բարելավելու և սթրեսից ազատվելու միջոց:

Նման «արտադրությունը» շարունակվեց քսան տարի՝ մինչև քսաներորդ դարի 30-ական թվականները, երբ գիտնականները հայտնաբերեցին ռադիոակտիվության իրական հատկությունները և պարզեցին, թե որքան կործանարար է ճառագայթման ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա:

Մարի Կյուրին մահացել է 1934 թվականին ռադիումի երկարատև ազդեցության հետևանքով առաջացած ճառագայթային հիվանդությունից:

Nebulium և Coronium

Պարբերական աղյուսակը ոչ միայն կարգադրեց քիմիական տարրերը մեկ ներդաշնակ համակարգի մեջ, այլև հնարավորություն տվեց կանխատեսել նոր տարրերի բազմաթիվ բացահայտումներ: Միևնույն ժամանակ, որոշ քիմիական «տարրեր» ճանաչվեցին գոյություն չունեցող այն հիմքով, որ դրանք չեն տեղավորվում պարբերական օրենքի հայեցակարգի մեջ։ Ամենահայտնի պատմությունը նեբուլիումի և կորոնիումի նոր տարրերի «հայտնաբերումն» է։

Արեգակնային մթնոլորտն ուսումնասիրելիս աստղագետները հայտնաբերել են սպեկտրային գծեր, որոնք նրանք չեն կարողացել նույնականացնել երկրի վրա հայտնի քիմիական տարրերից որևէ մեկի հետ: Գիտնականները ենթադրեցին, որ այս գծերը պատկանում են նոր տարրի, որը կոչվում է կորոնիում (քանի որ գծերը հայտնաբերվել են Արեգակի «պսակի»՝ աստղի մթնոլորտի արտաքին շերտի ուսումնասիրության ժամանակ):

Մի քանի տարի անց աստղագետները մեկ այլ բացահայտում արեցին՝ ուսումնասիրելով գազային միգամածությունների սպեկտրները։ Հայտնաբերված գծերը, որոնք կրկին հնարավոր չէր նույնացնել երկրային որևէ բանի հետ, վերագրվել են մեկ այլ քիմիական տարրի՝ նեբուլիումին։

Բացահայտումները քննադատվեցին, քանի որ Մենդելեևի պարբերական աղյուսակում այլևս տեղ չկար մինեբուլիումի և կորոնիումի հատկություններով տարրերի համար։ Ստուգելուց հետո պարզվեց, որ նեբուլիումը սովորական ցամաքային թթվածին է, իսկ կորոնիումը` բարձր իոնացված երկաթ:

Նյութը ստեղծվել է բաց աղբյուրներից ստացված տեղեկատվության հիման վրա։ Պատրաստեց՝ Վասիլի Մակագոնով @vmakagonov

Մարդկության պատմության մեջ տասնիններորդ դարը դար է, որտեղ բազմաթիվ գիտություններ բարեփոխվել են, այդ թվում՝ քիմիան։ Հենց այդ ժամանակ հայտնվեց Մենդելեևի պարբերական համակարգը և դրա հետ մեկտեղ՝ պարբերական օրենքը։ Հենց նա դարձավ ժամանակակից քիմիայի հիմքը։ Դ.Ի. Մենդելեևի պարբերական համակարգը տարրերի համակարգվածություն է, որը հաստատում է քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների կախվածությունը նյութի ատոմի կառուցվածքից և լիցքից:

Պատմություն

Պարբերական ժամանակաշրջանի սկիզբը դրվել է 17-րդ դարի երրորդ քառորդում գրված «Հատկությունների հարաբերակցությունը տարրերի ատոմային քաշի հետ» գրքով։ Այն ցուցադրում էր հայտնի քիմիական տարրերի հիմնական հասկացությունները (այդ ժամանակ դրանք ընդամենը 63-ն էին): Բացի այդ, դրանցից շատերի ատոմային զանգվածները սխալ են որոշվել։ Սա մեծապես խանգարեց Դ.Ի. Մենդելեևի բացահայտմանը:

Դմիտրի Իվանովիչը սկսեց իր աշխատանքը՝ համեմատելով տարրերի հատկությունները։ Առաջին հերթին նա աշխատել է քլորի ու կալիումի վրա, հետո միայն անցել ալկալիական մետաղների հետ աշխատելուն։ Զինված հատուկ քարտերով, որոնց վրա պատկերված էին քիմիական տարրեր, նա բազմիցս փորձել է հավաքել այս «խճանկարը»՝ դնելով այն իր սեղանի վրա՝ փնտրելով անհրաժեշտ համակցություններն ու համընկնումները:

Մեծ ջանքերից հետո Դմիտրի Իվանովիչը վերջապես գտավ իր փնտրած օրինակը և տարրերը դասավորեց պարբերական շարքերում։ Ստանալով արդյունքում տարրերի միջև դատարկ բջիջներ՝ գիտնականը հասկացավ, որ ոչ բոլոր քիմիական տարրերն են հայտնի ռուս հետազոտողներին, և որ հենց նա պետք է այս աշխարհին տա քիմիայի ոլորտում այն ​​գիտելիքները, որոնք դեռևս չեն տվել իր կողմից։ նախորդները.

Բոլորը գիտեն այն առասպելը, որ պարբերական աղյուսակը հայտնվել է Մենդելեևին երազում, և նա հիշողության մեջ հավաքել է տարրերը մեկ միասնական համակարգի մեջ: Սա, կոպիտ ասած, սուտ է։ Փաստն այն է, որ Դմիտրի Իվանովիչը բավականին երկար աշխատեց և կենտրոնացավ իր աշխատանքի վրա, և դա նրան շատ էր հյուծել։ Տարրերի համակարգի վրա աշխատելիս Մենդելեևը մի անգամ քնեց։ Երբ նա արթնացավ, հասկացավ, որ չի ավարտել սեղանը և ավելի շուտ շարունակեց լրացնել դատարկ բջիջները։ Նրա ծանոթը, ոմն Ինոստրանցևը, համալսարանի ուսուցիչ, որոշեց, որ պարբերական աղյուսակը երազել է Մենդելեևը և տարածեց այս լուրը իր ուսանողների շրջանում։ Ահա թե ինչպես է առաջացել այս վարկածը.

Փառք

Մենդելեևի քիմիական տարրերը Դմիտրի Իվանովիչի ստեղծած պարբերական օրենքի արտացոլումն են դեռ 19-րդ դարի երրորդ քառորդում (1869 թ.): 1869 թվականին էր, որ Մենդելեևի ծանուցումը որոշակի կառույցի ստեղծման մասին ընթերցվեց ռուսական քիմիական համայնքի ժողովում։ Եվ նույն թվականին լույս տեսավ «Քիմիայի հիմունքները» գիրքը, որում առաջին անգամ լույս տեսավ Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական համակարգը։ Եվ «Տարրերի բնական համակարգը և դրա օգտագործումը չբացահայտված տարրերի որակները ցույց տալու համար» գրքում Դ. Ի. Մենդելեևն առաջին անգամ նշեց «պարբերական օրենք» հասկացությունը։

Տարրերի տեղադրման կառուցվածք և կանոններ

Պարբերական օրենքի ստեղծման առաջին քայլերը Դմիտրի Իվանովիչը ձեռնարկել է դեռևս 1869-1871 թվականներին, այդ ժամանակ նա քրտնաջան աշխատել է հաստատել այս տարրերի հատկությունների կախվածությունը նրանց ատոմի զանգվածից: Ժամանակակից տարբերակը բաղկացած է երկչափ աղյուսակում ամփոփված տարրերից։

Աղյուսակում տարրի դիրքը կրում է որոշակի քիմիական և ֆիզիկական նշանակություն: Աղյուսակում տարրի գտնվելու վայրով դուք կարող եք պարզել, թե որն է դրա վալենտությունը և որոշել այլ քիմիական բնութագրեր: Դմիտրի Իվանովիչը փորձեց կապ հաստատել տարրերի միջև՝ և՛ հատկություններով, և՛ տարբեր:

Այդ ժամանակ հայտնի քիմիական տարրերի դասակարգումը նա հիմնել է վալենտության և ատոմային զանգվածի վրա։ Համեմատելով տարրերի հարաբերական հատկությունները՝ Մենդելեևը փորձել է գտնել մի օրինաչափություն, որը կմիավորի բոլոր հայտնի քիմիական տարրերը մեկ համակարգի մեջ։ Դասավորելով դրանք՝ հիմնվելով ատոմային զանգվածների ավելացման վրա, նա, այնուամենայնիվ, հասնում էր պարբերականության յուրաքանչյուր շարքում։

Համակարգի հետագա զարգացում

Պարբերական աղյուսակը, որը հայտնվել է 1969 թվականին, մեկ անգամ չէ, որ ճշգրտվել է։ 1930-ականներին ազնիվ գազերի հայտնվելով հնարավոր եղավ բացահայտել տարրերի նոր կախվածություն՝ ոչ թե զանգվածից, այլ ատոմային թվից: Հետագայում հնարավոր եղավ հաստատել ատոմային միջուկներում պրոտոնների թիվը, և պարզվեց, որ այն համընկնում է տարրի ատոմային թվի հետ։ 20-րդ դարի գիտնականներն ուսումնասիրել են էլեկտրոնային էներգիան, պարզվել է, որ այն ազդում է նաև պարբերականության վրա։ Սա մեծապես փոխեց պատկերացումները տարրերի հատկությունների մասին: Այս կետն արտացոլվել է Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի հետագա հրատարակություններում: Տարրերի հատկությունների և բնութագրերի յուրաքանչյուր նոր բացահայտում օրգանապես տեղավորվում է աղյուսակում:

Մենդելեևի պարբերական համակարգի բնութագրերը

Պարբերական աղյուսակը բաժանված է ժամանակաշրջանների (հորիզոնական դասավորված 7 տող), որոնք, իրենց հերթին, բաժանվում են մեծի և փոքրի։ Ժամանակաշրջանը սկսվում է ալկալային մետաղից և ավարտվում ոչ մետաղական հատկություններով տարրով։
Դմիտրի Իվանովիչի աղյուսակը ուղղահայաց բաժանված է խմբերի (8 սյունակ): Պարբերական աղյուսակում դրանցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է երկու ենթախմբից՝ գլխավոր և երկրորդական: Շատ բանավեճերից հետո Դ.Ի.Մենդելեևի և նրա գործընկեր Ու.Ռեմզեյի առաջարկով որոշվեց ներմուծել այսպես կոչված զրոյական խումբ։ Այն ներառում է իներտ գազեր (նեոն, հելիում, արգոն, ռադոն, քսենոն, կրիպտոն)։ 1911թ.-ին գիտնականներ Ֆ.Սոդդիին խնդրեցին պարբերական աղյուսակում տեղադրել չտարբերվող տարրեր, այսպես կոչված, իզոտոպներ. նրանց համար հատկացվել են առանձին բջիջներ:

Չնայած պարբերական համակարգի ճշտությանը և ճշգրտությանը, գիտական ​​հանրությունը երկար ժամանակ չէր ցանկանում ճանաչել այս հայտնագործությունը: Շատ մեծ գիտնականներ ծաղրում էին Դ.Ի.Մենդելեևի աշխատանքը և կարծում էին, որ անհնար է կանխատեսել դեռևս չհայտնաբերված տարրի հատկությունները: Բայց այն բանից հետո, երբ հայտնաբերվեցին ենթադրյալ քիմիական տարրերը (իսկ դրանք, օրինակ, սկանդիումը, գալիումը և գերմանիումը), Մենդելեևի համակարգը և նրա պարբերական օրենքը դարձան քիմիայի գիտություն:

Սեղան ժամանակակից ժամանակներում

Մենդելեևի տարրերի պարբերական աղյուսակը ատոմային-մոլեկուլային գիտության հետ կապված քիմիական և ֆիզիկական հայտնագործությունների մեծ մասի հիմքն է։ Տարերքի ժամանակակից հայեցակարգը ձևավորվել է հենց մեծ գիտնականի շնորհիվ։ Մենդելեևի պարբերական համակարգի հայտնվելը հիմնարար փոփոխություններ մտցրեց տարբեր միացությունների և պարզ նյութերի մասին պատկերացումների մեջ։ Գիտնականների կողմից պարբերական աղյուսակի ստեղծումը հսկայական ազդեցություն է ունեցել քիմիայի և դրան առնչվող բոլոր գիտությունների զարգացման վրա։

Ներածություն

Մենդելեևի պարբերական օրենքը և Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը ժամանակակից քիմիայի հիմքն են: Նրանք վկայակոչում են այնպիսի գիտական ​​օրենքներ, որոնք արտացոլում են այն երևույթները, որոնք իրականում գոյություն ունեն բնության մեջ և, հետևաբար, երբեք չեն կորցնի իրենց նշանակությունը։

Պարբերական օրենքը և դրա հիման վրա բնական գիտության և տեխնիկայի տարբեր ոլորտներում արված հայտնագործությունները մարդկային մտքի ամենամեծ հաղթանակն են, բնության ամենամտերիմ գաղտնիքների մեջ ավելի խորը ներթափանցման վկայություն, բնության հաջող վերափոխումը ի շահ մարդու: .

«Հազվադեպ է պատահում, որ գիտական ​​հայտնագործությունը լրիվ անսպասելի բան է ստացվում, դա գրեթե միշտ սպասվում է, բայց հաջորդ սերունդները, ովքեր օգտագործում են բոլոր հարցերի ապացուցված պատասխանները, հաճախ դժվարանում են գնահատել, թե ինչ դժվարություններ են դա արժեցել իրենց նախորդներին»: Դ.Ի. Մենդելեևը.

Նպատակը. Բնութագրել պարբերական համակարգի հասկացությունը և տարրերի պարբերական օրենքը, պարբերական օրենքը և դրա հիմնավորումը, բնութագրել պարբերական համակարգի կառուցվածքները՝ ենթախմբեր, ժամանակաշրջաններ և խմբեր: Ուսումնասիրել պարբերական օրենքի և տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերման պատմությունը:

Նպատակներ. Դիտարկենք պարբերական օրենքի և պարբերական համակարգի հայտնաբերման պատմությունը: Սահմանեք պարբերական օրենքը և պարբերական համակարգը: Վերլուծեք պարբերական օրենքը և դրա հիմնավորումը: Պարբերական համակարգի կառուցվածքը՝ ենթախմբեր, ժամանակաշրջաններ և խմբեր:

Պարբերական օրենքի և քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի հայտնաբերման պատմությունը

Ատոմ-մոլեկուլային տեսության հաստատումը 19-19-րդ դարերի վերջին ուղեկցվել է հայտնի քիմիական տարրերի քանակի արագ աճով։ Միայն 19-րդ դարի առաջին տասնամյակում հայտնաբերվել են 14 նոր տարրեր։ Բացահայտողների մեջ ռեկորդակիրը անգլիացի քիմիկոս Համֆրի Դեյվին էր, ով մեկ տարվա ընթացքում էլեկտրոլիզի միջոցով ստացավ 6 նոր պարզ նյութ (նատրիում, կալիում, մագնեզիում, կալցիում, բարիում, ստրոնցիում)։ Իսկ 1830 թվականին հայտնի տարրերի թիվը հասավ 55-ի։

Նման քանակի տարրերի առկայությունը, որոնք տարասեռ են իրենց հատկություններով, տարակուսանքի մեջ են գցել քիմիկոսներին և պահանջում են տարրերի դասավորություն և համակարգում: Շատ գիտնականներ տարրերի ցանկում նախշեր փնտրեցին և որոշակի առաջընթացի հասան: Մենք կարող ենք առանձնացնել երեք առավել նշանակալից աշխատություններ, որոնք վիճարկում են Դ.Ի.-ի կողմից պարբերական օրենքի հայտնաբերման առաջնահերթությունը. Մենդելեևը.

1860 թվականին տեղի ունեցավ առաջին միջազգային քիմիական կոնգրեսը, որից հետո պարզ դարձավ, որ քիմիական տարրի հիմնական բնութագիրը նրա ատոմային քաշն է։ Ֆրանսիացի գիտնական Բ.Դը Շանկուրտուան ​​1862թ.-ին առաջինն էր, ով տարրերը դասավորեց ըստ ատոմային կշիռների մեծացման և դրանք պարուրաձև պարուրաձև տեղադրեց գլանի շուրջ: Պարույրի յուրաքանչյուր շրջադարձը պարունակում էր 16 տարր, նմանատիպ տարրերը, որպես կանոն, ընկնում էին ուղղահայաց սյուների մեջ, թեև նկատվում էին նաև զգալի տարբերություններ: Դե Շանկուրտուայի աշխատանքն աննկատ մնաց, բայց ատոմային կշիռների մեծացման կարգով տարրերը դասավորելու նրա գաղափարը արդյունավետ դարձավ:

Եվ երկու տարի անց, առաջնորդվելով այս գաղափարով, անգլիացի քիմիկոս Ջոն Նյուլանդսը տարրերը դասավորեց աղյուսակի մեջ և նկատեց, որ տարրերի հատկությունները պարբերաբար կրկնվում են յուրաքանչյուր յոթ թվով։ Օրինակ՝ քլորն իր հատկություններով նման է ֆտորին, կալիումը նման է նատրիումին, սելենը՝ ծծմբին և այլն։ Նյուլենդսն այս օրինաչափությունն անվանեց «օկտավաների օրենք»՝ գրեթե ակնկալելով շրջանի գաղափարը: Բայց Նյուլանդսը պնդում էր, որ շրջանի երկարությունը (հավասար է յոթի) հաստատուն է, ուստի նրա աղյուսակը պարունակում է ոչ միայն ճիշտ նախշեր, այլ նաև պատահական զույգեր (կոբալտ - քլոր, երկաթ - ծծումբ և ածխածին - սնդիկ):

Բայց գերմանացի գիտնական Լոթար Մայերը 1870 թվականին գծեց տարրերի ատոմային ծավալի կախվածությունը նրանց ատոմային քաշից և հայտնաբերեց հստակ պարբերական կախվածություն, և պարբերության երկարությունը չէր համընկնում օկտավաների օրենքի հետ և փոփոխական արժեք էր:

Այս բոլոր աշխատանքները շատ ընդհանրություններ ունեն։ Դե Շանկուրտուան, Նյուլանդսը և Մեյերը հայտնաբերեցին տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունների դրսևորումները՝ կախված դրանց ատոմային քաշից։ Բայց նրանք չկարողացան ստեղծել բոլոր տարրերի միասնական պարբերական համակարգ, քանի որ շատ տարրեր իրենց տեղը չգտան իրենց հայտնաբերած օրինաչափություններում: Այս գիտնականները նույնպես չկարողացան որևէ լուրջ եզրակացություն անել իրենց դիտարկումներից, թեև նրանք կարծում էին, որ տարրերի ատոմային կշիռների միջև եղած բազմաթիվ հարաբերությունները ինչ-որ ընդհանուր օրենքի դրսևորում էին:

Այս ընդհանուր օրենքը հայտնաբերել է ռուս մեծ քիմիկոս Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևը 1869 թվականին։ Մենդելեևը ձևակերպել է պարբերական օրենքը հետևյալ հիմնական սկզբունքների տեսքով.

1. Ատոմային քաշի համաձայն դասավորված տարրերը ներկայացնում են հատկությունների հստակ պարբերականություն։

2. Պետք է ակնկալել շատ ավելի անհայտ պարզ մարմինների հայտնաբերում, օրինակ՝ 65 - 75 ատոմային զանգված ունեցող Al-ին և Si-ին նման տարրեր։

3. Տարրի ատոմային զանգվածը երբեմն կարելի է շտկել՝ իմանալով նրա անալոգները:

Որոշ նմանություններ բացահայտվում են դրանց ատոմի քաշի չափով։ Առաջին դիրքը հայտնի էր դեռ Մենդելեևից առաջ, բայց հենց նա տվեց դրան համընդհանուր օրենքի բնույթ՝ դրա հիման վրա կանխագուշակելով դեռևս չհայտնաբերված տարրերի գոյությունը, փոխելով մի շարք տարրերի ատոմային կշիռները և դասավորելով որոշ տարրեր։ Աղյուսակի տարրերը հակառակ իրենց ատոմային կշռին, բայց լիովին համապատասխան իրենց հատկություններին (հիմնականում ըստ վալենտականության): Մնացած դրույթները հայտնաբերվել են միայն Մենդելեևի կողմից և պարբերական օրենքի տրամաբանական հետևանքներն են

Այս հետևանքների ճիշտությունը հաստատվեց հաջորդ երկու տասնամյակների ընթացքում բազմաթիվ փորձերով և հնարավորություն տվեց խոսել պարբերական օրենքի մասին՝ որպես բնության խիստ օրենքի։

Օգտագործելով այս դրույթները՝ Մենդելեևը կազմեց տարրերի պարբերական աղյուսակի իր տարբերակը։ Տարրերի աղյուսակի առաջին նախագիծը հայտնվել է 1869 թվականի փետրվարի 17-ին (մարտի 1, նոր ոճ):

Իսկ 1869 թվականի մարտի 6-ին պրոֆեսոր Մենշուտկինը պաշտոնական հայտարարություն արեց Մենդելեևի հայտնագործության մասին Ռուսական քիմիական ընկերության ժողովում:

Գիտնականի բերանն ​​է դրվել հետևյալ խոստովանությունը. երազում տեսնում եմ սեղան, որտեղ բոլոր տարրերը դասավորված են ըստ անհրաժեշտության։ Ես արթնացա և անմիջապես գրեցի այն թղթի վրա. միայն մի տեղից հետո պարզվեց, որ ուղղումը անհրաժեշտ է»: Որքան պարզ է ամեն ինչ լեգենդներում: Այն մշակելու և շտկելու համար գիտնականի կյանքից պահանջվել է ավելի քան 30 տարի:

Պարբերական օրենքի հայտնաբերման գործընթացը ուսանելի է, և հենց ինքը՝ Մենդելեևը, դրա մասին այսպես է արտահայտվել. Եվ քանի որ նյութի զանգվածը, թեև ոչ բացարձակ, այլ միայն հարաբերական, ի վերջո արտահայտվում է ատոմային կշիռների տեսքով, անհրաժեշտ է փնտրել ֆունկցիոնալ համապատասխանություն տարրերի անհատական ​​հատկությունների և դրանց ատոմային կշիռների միջև: Դուք չեք կարող որևէ բան փնտրել, նույնիսկ սունկ կամ ինչ-որ կախվածություն, բացի նայելուց և փորձելուց: Այսպիսով, ես սկսեցի ընտրել, առանձին քարտերի վրա գրել տարրեր իրենց ատոմային կշիռներով և հիմնարար հատկություններով, նմանատիպ տարրերով և նմանատիպ ատոմային կշիռներով, ինչը արագ հանգեցրեց այն եզրակացության, որ տարրերի հատկությունները պարբերաբար կախված են դրանց ատոմային քաշից և կասկածելով բազմաթիվ երկիմաստություններին: , ես ոչ մի րոպե չկասկածեցի արված եզրակացության ընդհանրության մեջ, քանի որ հնարավոր չէ վթարներ թույլ տալ»։

Առաջին պարբերական աղյուսակում մինչև կալցիումը ներառյալ բոլոր տարրերը նույնն են, ինչ ժամանակակից աղյուսակում, բացառությամբ ազնիվ գազերի։ Դա երևում է Դ.Ի.-ի հոդվածից էջի մի հատվածից: Մենդելեևը, որը պարունակում է տարրերի պարբերական աղյուսակը:

Եթե ​​ելնենք ատոմային կշիռների մեծացման սկզբունքից, ապա կալցիումից հետո հաջորդ տարրերը պետք է լինեին վանադիումը (A = 51), քրոմը (A = 52) և տիտանը (A = 52): Սակայն Մենդելեևը կալցիումի հետևից հարցական նշան դրեց, այնուհետև դրեց տիտան՝ փոխելով նրա ատոմային քաշը 52-ից մինչև 50: Անհայտ տարրին, որը նշված է հարցական նշանով, նշանակվեց ատոմային կշիռ A = 45, որը թվաբանական միջինն է ատոմների միջև: կալցիումի և տիտանի կշիռները. Հետո, ցինկի և մկնդեղի միջև, Մենդելեևը տեղ է թողել երկու տարրերի համար, որոնք դեռևս չեն հայտնաբերվել։ Բացի այդ, նա յոդի դիմաց թելուրիում է տեղադրել, թեեւ վերջինս ավելի ցածր ատոմային քաշ ունի։ Տարրերի այս դասավորությամբ աղյուսակի բոլոր հորիզոնական տողերը պարունակում էին միայն նմանատիպ տարրեր, և տարրերի հատկությունների փոփոխությունների պարբերականությունը հստակորեն երևում էր։

Հաջորդ երկու տարիների ընթացքում Մենդելեևը զգալիորեն բարելավեց տարրերի համակարգը։ 1871 թվականին լույս է տեսել Դմիտրի Իվանովիչի «Քիմիայի հիմունքները» դասագրքի առաջին հրատարակությունը, որը ներկայացնում էր պարբերական համակարգը գրեթե ժամանակակից ձևով։ Աղյուսակում ձևավորվել են տարրերի 8 խմբեր, խմբերի համարները ցույց են տալիս այդ շարքերի տարրերի ամենաբարձր վալենտականությունը, որոնք ներառված են այս խմբերում, և ժամանակաշրջանները մոտենում են ժամանակակիցներին՝ բաժանված 12 շարքի։ Այժմ յուրաքանչյուր շրջան սկսվում է ակտիվ ալկալային մետաղից և ավարտվում բնորոշ ոչ մետաղով՝ հալոգենով:

Համակարգի երկրորդ տարբերակը Մենդելեևին հնարավորություն է տվել կանխատեսել ոչ թե 4, այլ 12 տարրերի գոյությունը և, մարտահրավեր նետելով գիտական ​​աշխարհին, զարմանալի ճշգրտությամբ նկարագրել է երեք անհայտ տարրերի հատկությունները, որոնք նա անվանել է էկաբորոն (էկա սանսկրիտ նշանակում է. «նույն բանը»), էկաալյումին և էասիլիկոն: Նրանց ժամանակակից անուններն են Սե, Գա, Գե։

Արևմուտքի գիտական ​​աշխարհը սկզբում թերահավատորեն էր վերաբերվում Մենդելեևի համակարգի և դրա կանխատեսումների վերաբերյալ, բայց ամեն ինչ փոխվեց, երբ 1875 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Պ. Լեկոկ դե Բոյսբոդրանը, ուսումնասիրելով ցինկի հանքաքարի սպեկտրները, հայտնաբերեց նոր տարրի հետքեր, որը նա անվանեց գալիում։ ի պատիվ իր հայրենիքի (Գալիում - Ֆրանսիայի հին հռոմեական անուն)

Գիտնականին հաջողվել է մեկուսացնել այս տարրն իր մաքուր տեսքով և ուսումնասիրել դրա հատկությունները։ Իսկ Մենդելեևը տեսավ, որ գալիումի հատկությունները համընկնում են իր կանխատեսած էկա-ալյումինի հատկությունների հետ, և ասաց Լեկոկ դե Բոյսբաուդրանին, որ ինքը սխալ է չափել գալիումի խտությունը, որը պետք է հավասար լինի 5,9-6,0 գ/սմ3՝ 4,7 գ-ի փոխարեն։ /սմ3. Իրոք, ավելի զգույշ չափումները հանգեցրին 5,904 գ/սմ3 ճիշտ արժեքին:

1879 թվականին շվեդ քիմիկոս Լ. Նիլսոնը, երբ առանձնացնում էր հազվագյուտ հողային տարրերը, որոնք ստացվել են գադոլինիտ հանքանյութից, մեկուսացրեց նոր տարր և այն անվանեց սկանդիում։ Պարզվում է, որ սա Մենդելեևի կանխատեսած էկաբորոնն է։

Դ.Ի.-ի պարբերական օրենքի վերջնական ճանաչում. Մենդելեևը ձեռք բերվեց 1886 թվականից հետո, երբ գերմանացի քիմիկոս Կ.Վինքլերը, վերլուծելով արծաթի հանքաքարը, ստացավ մի տարր, որը նա անվանեց գերմանիում: Պարզվում է՝ էկասիլիկոն է։

Առնչվող տեղեկություններ.

Մենդելեևների ընտանիքն ապրում էր Տոբոլսկի Տոբոլ գետի զառիթափ, բարձր ափին գտնվող տանը, և ապագա գիտնականը ծնվել է այստեղ։ Այն ժամանակ Տոբոլսկում աքսորում էին դեկաբրիստներից շատերը՝ Աննենկովը, Բարիատինսկին, Վուլֆը, Կյուչելբեկերը, Ֆոնվիզենը և այլք... Նրանք իրենց քաջությամբ ու աշխատասիրությամբ վարակեցին շրջապատողներին։ Նրանք չեն կոտրվել բանտով, ծանր աշխատանքով կամ աքսորով։ Նման մարդկանց տեսել է Միտյա Մենդելեևը։ Նրանց հետ շփվելիս ձևավորվեց նրա սերը հայրենիքի հանդեպ և պատասխանատվությունը նրա ապագայի հանդեպ։ Մենդելեևների ընտանիքը բարեկամական և ընտանեկան հարաբերություններ ուներ դեկաբրիստների հետ։ Դ. Ի. Մենդելեևը գրել է. «Այստեղ ապրում էին հարգելի և հարգված դեկաբրիստներ. Ֆոնվիզենը, Աննենկովը, Մուրավյովը, մեր ընտանիքի մոտ, հատկապես այն բանից հետո, երբ դեկաբրիստներից մեկը՝ Նիկոլայ Վասիլևիչ Բասարգինը, ամուսնացավ իմ քրոջ՝ Օլգա Իվանովնայի հետ... օրեր նրանք Տոբոլսկի կյանքին հատուկ դրոշմ են տվել և նրան աշխարհիկ դաստիարակությամբ օժտել։ Նրանց մասին լեգենդը դեռ ապրում է Տոբոլսկում»։

15 տարեկանում Դմիտրի Իվանովիչն ավարտեց միջնակարգ դպրոցը։ Նրա մայրը՝ Մարիա Դմիտրիևնան, մեծ ջանքեր է գործադրել, որպեսզի երիտասարդը շարունակի ուսումը։

Բրինձ. 4. Դ.Ի.Մենդելեևի մայրը՝ Մարիա Դմիտրիևնա։

Մենդելեևը փորձել է ընդունվել Սանկտ Պետերբուրգի Բժշկական-վիրաբուժական ակադեմիա։ Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ անատոմիան դուրս էր տպավորիչ երիտասարդի ուժերից, ուստի Մենդելեևը ստիպված էր բժշկությունը փոխել մանկավարժության: 1850 թվականին ընդունվել է Գլխավոր մանկավարժական ինստիտուտ, որտեղ ժամանակին սովորել է հայրը։ Միայն այստեղ Մենդելեևը զգաց սովորելու համը և շուտով դարձավ լավագույններից մեկը։

Մենդելեևը 21 տարեկանում փայլուն հանձնեց ընդունելության քննությունները։ Դմիտրի Մենդելեևի ուսումը Սանկտ Պետերբուրգում մանկավարժական ինստիտուտում սկզբում հեշտ չէր. Առաջին կուրսում նրան հաջողվել է անբավարար գնահատականներ ստանալ բոլոր առարկաներից, բացի մաթեմատիկայից։ Բայց ավագ տարիներին ամեն ինչ այլ կերպ էր ընթանում. Մենդելեևի միջին տարեկան գնահատականը չորսուկես էր (հնարավոր հինգից):

Նրա թեզը իզոմորֆիզմի ֆենոմենի վերաբերյալ ճանաչվել է թեկնածուական ատենախոսություն։ Տաղանդավոր ուսանող 1855 թ. նշանակվել է Օդեսայի Ռիշելյեի գիմնազիայի ուսուցիչ։ Այստեղ նա պատրաստեց իր երկրորդ գիտական ​​աշխատությունը՝ «Հատուկ հատորներ»։ Այս աշխատանքը ներկայացվել է որպես մագիստրոսական թեզ։ 1857 թ Այն պաշտպանելուց հետո Մենդելեևը ստացել է քիմիայի մագիստրոսի կոչում և դարձել Պետերբուրգի համալսարանի մասնավոր ասիստենտ, որտեղ դասախոսել է օրգանական քիմիայի վերաբերյալ։ 1859-ին ուղարկվել է արտերկիր։

Մենդելեևը երկու տարի անցկացրեց Ֆրանսիայի և Գերմանիայի տարբեր համալսարաններում, բայց ամենաարդյունավետը նրա դիսերտացիոն աշխատանքն էր Հայդելբերգում այն ​​ժամանակվա առաջատար գիտնականների՝ Բունսենի և Կիրխհոֆի հետ։

Անկասկած, գիտնականի կյանքի վրա մեծ ազդեցություն է ունեցել այն միջավայրի բնույթը, որտեղ նա անցկացրել է իր մանկությունը: Երիտասարդությունից մինչև ծերություն նա ամեն ինչ անում էր և միշտ իր ձևով։ Սկսած առօրյա մանրուքներից և շարունակելով մինչև էականը: Դմիտրի Իվանովիչի զարմուհին՝ Ն. գլորեց ծխախոտները՝ ինքն էլ գլորելով...»։ Նա ստեղծեց օրինակելի կալվածք և անմիջապես լքեց այն: Նա ուշագրավ փորձեր կատարեց հեղուկների կպչունության վերաբերյալ և անմիջապես հեռացավ գիտության այս բնագավառից ընդմիշտ։ Եվ ինչ սկանդալներ նա շպրտեց վերադասների վրա։ Նա դեռ պատանեկության տարիներին, որպես մանկավարժական ինստիտուտի նորաթուխ շրջանավարտ, բղավել է ամբիոնի տնօրենի վրա, ինչի համար նրան կանչել են հենց նախարարի՝ Աբրահամ Սերգեևիչ Նորովատովի մոտ։ Այնուամենայնիվ, նա ի՞նչ է մտածում վարչության տնօրենի մասին, նա նույնիսկ սինոդը հաշվի չի առել։ Երբ նա յոթ տարվա պատիժ սահմանեց Ֆեոզա Նիկիտիշնայից ամուսնալուծվելու կապակցությամբ, ով երբեք չէր հաշտվել իր հետաքրքրությունների յուրահատկության հետ, Դմիտրի Իվանովիչը, ժամկետից վեց տարի առաջ, համոզեց Քրոնշտադտում գտնվող քահանային ամուսնանալ: նորից նրան։ Իսկ ի՞նչ արժեր նրա օդապարիկով թռիչքի պատմությունը, երբ նա բռնի ուժով խլեց ռազմական գերատեսչությանը պատկանող օդապարիկը, զամբյուղից վտարելով փորձառու օդագնաց գեներալ Կովանկոյին... Դմիտրի Իվանովիչը համեստությունից չէր տառապում, ընդհակառակը. Համեստությունը բոլոր արատների մայրն է»,- պնդում է Մենդելեևը։

Դմիտրի Իվանովիչի անձի ինքնատիպությունը նկատվում էր ոչ միայն գիտնականի վարքագծում, այլև նրա ամբողջ արտաքին տեսքով: Նրա զարմուհի Ն. Յա Կապուստինա-Գուբկինան նկարել է գիտնականի հետևյալ բանավոր դիմանկարը. նրա մեջ Գարիբալդիի հետ... Խոսելիս նա միշտ ժեստիկուլյացիա էր անում. Ձեռքերի լայն, արագ, նյարդային շարժումները միշտ համապատասխանում էին նրա տրամադրությանը... Ձայնի տեմբրը ցածր էր, բայց հնչեղ ու հասկանալի, բայց նրա տոնը շատ էր տարբերվում և հաճախ ցածր նոտաներից անցնում էր բարձր, գրեթե տենորին... Երբ նա խոսեց մի բանի մասին, որն իրեն դուր չէր գալիս, հետո կնճռոտվեց, կռացավ, հառաչեց, ճռռաց… Մենդելեևի սիրելի հանգստի գործունեությունը երկար տարիներ ճամպրուկներ և շրջանակներ պատրաստելն էր դիմանկարների համար: Նա այդ աշխատանքների համար պարագաներ է գնել Գոստինի Դվորից:

Մենդելեևի ինքնատիպությունը երիտասարդությունից նրան առանձնացրել է ամբոխից... Մանկավարժական ինստիտուտում սովորելիս կապուտաչյա սիբիրցին, ում անունը ոչ մի կոպեկ չուներ, պարոնայք դասախոսների համար անսպասելիորեն, սկսեց մտքի այնպիսի սրություն դրսևորել. , աշխատանքում այնպիսի կատաղություն, որ իր բոլոր գործընկերներին շատ հետ թողեց։ Հենց այդ ժամանակ էլ փաստացի պետական ​​խորհրդական, հանրակրթության հայտնի գործիչ, ուսուցիչ, գիտնական, քիմիայի պրոֆեսոր Ալեքսանդր Աբրամովիչ Վոսկրեսենսկին նկատեց և սիրահարվեց նրան։ Ուստի 1867 թվականին Ալեքսանդր Աբրամովիչը խորհուրդ տվեց իր սիրելի ուսանողին՝ երեսուներեք տարեկան Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևին, ստանալ Սանկտ Պետերբուրգի համալսարանի ֆիզիկամաթեմատիկական ֆակուլտետի ընդհանուր և անօրգանական քիմիայի պրոֆեսորի պաշտոնը։ 1868 թվականի մայիսին Մենդելեևները լույս աշխարհ են բերել իրենց սիրելի դստերը՝ Օլգա...

Երեսուներեքը սխրանքների ավանդական տարիքն է. երեսուներեք տարեկանում, ըստ էպոսի, Իլյա Մուրոմեցը իջավ վառարանից: Բայց թեև այս առումով Դմիտրի Իվանովիչի կյանքը բացառություն չէր, նա ինքն էլ հազիվ էր զգալ, որ իր կյանքում կտրուկ շրջադարձ է տեղի ունենում։ Նախկինում դասավանդած տեխնիկական, օրգանական կամ անալիտիկ քիմիայի դասընթացների փոխարեն նա պետք է սկսեր կարդալ նոր դասընթաց՝ ընդհանուր քիմիա։

Իհարկե, ավելի հեշտ է օգտագործել մանրապատկերների մեթոդը: Սակայն, երբ նա սկսեց իր նախորդ դասընթացները, դա նույնպես հեշտ չէր. Ռուսական ձեռնարկները կամ ընդհանրապես չեն եղել, կամ կային, բայց հնացել էին։ Քիմիան նոր, երիտասարդ բան է, իսկ երիտասարդության մեջ ամեն ինչ արագ է հնանում։ Արտասահմանյան դասագրքերը, ամենավերջինը, պետք է ինքս թարգմանեի։ Թարգմանել է Ժերարի «Անալիտիկ քիմիա», Վագների «Քիմիական տեխնոլոգիա»։ Բայց Եվրոպայում օրգանական քիմիայի մեջ արժանի ոչինչ չգտնվեց, թեկուզ նստես ու գրես։ Եվ նա գրել է. Երկու ամսում նոր սկզբունքների վրա հիմնված բոլորովին նոր դասընթաց՝ երեսուն տպագիր թերթ։ Վաթսուն օր ամենօրյա մեծատիվ աշխատանք՝ օրական տասներկու ավարտված էջ: Հենց օրով. նա չէր ուզում իր ժամանակացույցը կախվածության մեջ դնել այնպիսի մանրուքից, ինչպիսին է երկրագնդի պտույտը իր առանցքի շուրջը, նա սեղանից վեր չէր կենում երեսուն կամ քառասուն ժամ:

Դմիտրի Իվանովիչը կարող էր ոչ միայն հարբած աշխատել, այլև հարբած քնել։ Մենդելեևի նյարդային համակարգը չափազանց զգայուն էր, նրա զգայարանները բարձրացել էին. գրեթե բոլոր հուշագիրները, առանց որևէ բառ ասելու, հայտնում են, որ նա անսովոր հեշտությամբ, անընդհատ ճիչ է բռնել, չնայած, ըստ էության, նա բարի մարդ էր:

Հնարավոր է, որ Դմիտրի Իվանովիչի բնածին բնավորության գծերը բացատրվում էին ընտանիքում նրա ուշ հայտնվելով. նա «վերջին երեխան» էր, տասնյոթերորդ երեխան: Իսկ ներկայիս հասկացությունների համաձայն՝ սերունդների մոտ մուտացիաների հավանականությունը մեծանում է ծնողների տարիքի հետ։

Նա սկսեց իր առաջին դասախոսությունը ընդհանուր քիմիայի վերաբերյալ այսպես.

«Մենք հստակ տարբերում ենք այն ամենը, ինչ նկատում ենք որպես նյութ կամ որպես երեւույթ։ Նյութը տարածություն է զբաղեցնում և կշիռ ունի, բայց երևույթը մի բան է, որը տեղի է ունենում ժամանակի ընթացքում։ Յուրաքանչյուր նյութ առաջացնում է զանազան երևույթներ, և չկա մի երևույթ, որը տեղի ունենա առանց նյութի: Նյութերի և երևույթների բազմազանությունը չի կարող վրիպել բոլորի ուշադրությունից։ Բացահայտել օրինականությունը, այսինքն՝ պարզությունն ու կոռեկտությունը այս բազմազանության մեջ, նշանակում է ուսումնասիրել բնությունը…»:

Բացահայտել օրինականությունը, այսինքն՝ պարզությունը, և կոռեկտությունը... Նյութն ունի քաշ... Նյութ... Քաշ... Նյութ... Քաշ...

Նա անդադար մտածում էր այդ մասին, ինչ էլ որ աներ։ Իսկ ի՞նչ չարեց։ Դմիտրի Իվանովիչը բավական ժամանակ ուներ ամեն ինչի համար։ Թվում է, թե նա վերջապես ստացել է Ռուսաստանի լավագույն քիմիական բաժանմունքը, պետական ​​սեփականություն հանդիսացող բնակարան, հարմարավետ ապրելու հնարավորություն, առանց ավելորդ գումարի վազելու, այնպես որ կենտրոնացիր գլխավորի վրա, իսկ մնացած ամեն ինչ կողքի է... Ես գնեցի 400 դեսիատին հողատարածք և մեկ տարի անց գրավ դրեցի փորձառու Փոլին, ով ուսումնասիրեց երկրագնդի քայքայումը շրջելու հնարավորությունը քիմիայի միջոցով: Ռուսաստանում առաջիններից մեկը։

Մի ակնթարթում անցավ մեկուկես տարի, իսկ ընդհանուր քիմիայում դեռ չկար իրական համակարգ։ Սա չի նշանակում, որ Մենդելեևն իր դասընթացը դասավանդել է բոլորովին պատահական։ Սկսեց նրանից, ինչը բոլորին ծանոթ է՝ ջրով, օդով, ածուխով, աղերով։ Նրանց պարունակած տարրերից. Հիմնական օրենքներից, որոնց համաձայն նյութերը փոխազդում են միմյանց հետ։

Հետո խոսեց քլորի քիմիական հարազատների մասին՝ ֆտոր, բրոմ, յոդ։ Սա վերջին դասախոսությունն էր, որի սղագրությունը նա դեռ հասցրեց ուղարկել տպարան, որտեղ տպագրվում էր իր սկսած նոր գրքի երկրորդ համարը։

Առաջին համարը՝ գրպանային ձևաչափով, տպագրվել է 1869 թվականի հունվարին։ Վերնագրի էջում գրված էր. «Քիմիայի հիմունքները Դ. Մենդելեևի կողմից» . Առանց նախաբանների։ Առաջին, արդեն հրատարակված համարը և երկրորդը, որը տպարանում էր, Դմիտրի Իվանովիչի ծրագրի համաձայն պետք է կազմեին դասընթացի առաջին մասը և ևս երկու համարներ՝ երկրորդ մասը։

Հունվարին և փետրվարի առաջին կեսին Մենդելեևը դասախոսություններ է կարդացել նատրիումի և այլ ալկալիական մետաղների մասին, գրել է երկրորդ մասի համապատասխան գլուխը. «Քիմիայի հիմունքներ» - և խրվեց:

1826 թվականին Յենս Յակոբ Բերզելիուսը ավարտեց 2000 նյութերի ուսումնասիրությունը և դրա հիման վրա որոշեց երեք տասնյակ քիմիական տարրերի ատոմային զանգվածը։ Նրանցից հինգի համար ատոմային զանգվածը սխալ է որոշվել՝ նատրիումի, կալիումի, արծաթի, բորի և սիլիցիումի համար։ Բերցելիուսը սխալվեց, քանի որ նա կիրառեց երկու սխալ ենթադրություն՝ օքսիդի մոլեկուլը կարող է պարունակել միայն մեկ մետաղի ատոմ և որ գազերի հավասար ծավալը պարունակում է հավասար թվով ատոմներ։ Փաստորեն, օքսիդի մոլեկուլը կարող է պարունակել երկու կամ ավելի մետաղի ատոմ, իսկ գազերի հավասար ծավալը, Ավոգադրոյի օրենքի համաձայն, պարունակում է հավասար թվով ոչ ատոմներ, այլ մոլեկուլներ։

Մինչև 1858 թվականը, երբ իտալացի Ստանիսլաո Կաննիզարոն, վերականգնելով իր հայրենակից Ավոգադրոյի օրենքը, ուղղեց մի քանի տարրերի ատոմային կշիռները, ատոմային կշիռների հարցում շփոթություն էր տիրում։

Միայն 1860 թվականին Կարլսրուեի քիմիական կոնգրեսում, թեժ բանավեճերից հետո, շփոթությունը բացահայտվեց, Ավոգադրոյի օրենքը վերջապես վերականգնվեց իր իրավունքների մեջ և վերջնականապես պարզվեց ցանկացած քիմիական տարրի ատոմային քաշը որոշելու անսասան հիմքերը:

Երջանիկ զուգադիպությամբ Մենդելեևը 1860 թվականին գործուղման մեջ էր արտասահման, մասնակցեց այս համագումարին և ստացավ հստակ և հստակ գաղափար, որ ատոմային քաշն այժմ դարձել է ճշգրիտ և հուսալի թվային արտահայտություն: Վերադառնալով Ռուսաստան՝ Մենդելեևը սկսեց ուսումնասիրել տարրերի ցանկը և ուշադրություն հրավիրեց ատոմային կշիռների աճող կարգով դասավորված տարրերի վալենտության փոփոխության պարբերականությանը. Հ – 1, Լի – 1, Լինել – 2, Բ – 3, C – 4, Մգ – 2, Ն – 2, Ս – 2, F – 1, Նա – 1, Ալ – 3, Սի - 4 և այլն: Վալենտության աճի և նվազման հիման վրա Մենդելեևը տարրերը բաժանեց ժամանակաշրջանների. Առաջին շրջանը ներառում էր միայն մեկ ջրածին, որին հաջորդում էին 7-ական տարրից բաղկացած երկու ժամանակաշրջան, այնուհետև 7-ից ավելի տարր պարունակող ժամանակաշրջաններ։ Դ, ես, Մենդելեևն օգտագործել են այս տվյալները ոչ միայն գրաֆիկ կառուցելու համար, ինչպես դա արեցին Մեյերը և Շանկուրտուան, այլև Նյուլանդսի աղյուսակին նման աղյուսակ կառուցելու համար։ Տարրերի նման պարբերական աղյուսակն ավելի պարզ և տեսողական է, քան գրաֆիկը, և, բացի այդ, Դ, Ի, Մենդելեևին հաջողվեց խուսափել Նյուլանդսի սխալից, որը պնդում էր ժամանակաշրջանների հավասարությունը։

« Պարբերական օրենքի մասին իմ մտքի որոշիչ պահը համարում եմ 1860թ.՝ քիմիկոսների համագումարը Կարլսրուեում, որին ես մասնակցել եմ... Ատոմային քաշի ավելացող տարրերի հատկությունների պարբերականության հնարավորության գաղափարը։ , ըստ էության, արդեն ներքին կարգով ինձ ներկայացվել էր»։ , - նշել է Դ.Ի. Մենդելեևը.

1865 թվականին նա գնեց Կլինի մոտ գտնվող Բոբլովո կալվածքը և հնարավորություն ստացավ ուսումնասիրել գյուղատնտեսական քիմիա, որով նա այն ժամանակ հետաքրքրված էր, և ամեն ամառ հանգստանալ այնտեղ ընտանիքի հետ։

Դ.Ի. Մենդելեևի համակարգի «ծննդյան օրը» սովորաբար համարվում է 1869 թվականի փետրվարի 18-ը, երբ կազմվեց աղյուսակի առաջին տարբերակը:

Բրինձ. 5. Դ.Ի.Մենդելեևի լուսանկարը պարբերական օրենքի հայտնաբերման տարում:

Հայտնի էր 63 քիմիական տարր։ Այս տարրերի ոչ բոլոր հատկություններն են բավական լավ ուսումնասիրված, նույնիսկ որոշների ատոմային կշիռները սխալ կամ սխալ են որոշվել։ Շա՞տ է, թե՞ քիչ՝ 63 տարր։ Եթե ​​հիշենք, որ հիմա գիտենք 109 տարր, ապա, իհարկե, սա բավարար չէ։ Բայց բավական է, որ մեկը նկատի դրանց հատկությունների փոփոխությունների օրինաչափությունը։ 30 կամ 40 հայտնի քիմիական տարրերի դեպքում դժվար թե որևէ բան հայտնաբերվի: Անհրաժեշտ էր որոշակի նվազագույն բաց տարրեր: Այդ իսկ պատճառով Մենդելեեւի հայտնագործությունը կարելի է բնորոշել որպես ժամանակին։

Մինչ Մենդելեևը գիտնականները նաև փորձել են բոլոր հայտնի տարրերը ստորադասել որոշակի կարգի, դասակարգել դրանք և միավորել համակարգում։ Չի կարելի ասել, որ նրանց փորձերն անօգուտ էին. դրանք ճշմարտության որոշ հատիկներ էին պարունակում։ Նրանք բոլորն էլ սահմանափակվեցին նմանատիպ քիմիական հատկություններով տարրերը խմբերի մեջ միավորելով, բայց ներքին կապ չգտան իրենց այդ «բնական», ինչպես ասում էին այն ժամանակ, խմբերի միջև։

1849 թվականին ականավոր ռուս քիմիկոս Գ. Ի. Հեսսը հետաքրքրվեց տարրերի դասակարգմամբ։ «Մաքուր քիմիայի հիմունքները» դասագրքում նա նկարագրել է նմանատիպ քիմիական հատկություններով ոչ մետաղական տարրերի չորս խումբ.

I Te C N

Բր Սե Բ Պ

Cl S Si As

Ֆ Օ

Հեսսը գրել է. «Այս դասակարգումը դեռ շատ հեռու է բնական լինելուց, բայց այն դեռ միացնում է տարրերն ու խմբերը, որոնք շատ նման են, և մեր տեղեկատվության ընդլայնմամբ այն կարող է բարելավվել»:

Քիմիական տարրերի համակարգ կառուցելու անհաջող փորձեր՝ հիմնված նրանց ատոմային կշռի վրա, նույնիսկ Կարլսրուեի կոնգրեսից առաջ, երկուսն էլ բրիտանացիների կողմից. 1853 թվականին Գլադստոնի կողմից, 1857 թվականին Օդլինգի կողմից։

Դասակարգման փորձերից մեկն արվել է 1862 թվականին ֆրանսիացի Ալեքսանդր Էմիլ Բեգյու դե Շանկուրտուայի կողմից։ . Նա տարրերի համակարգը ներկայացնում էր գլանի մակերեսի վրա պարուրաձև գծի տեսքով։ Յուրաքանչյուր շրջադարձի վրա կա 16 տարր: Նմանատիպ տարրեր գտնվում էին մեկը մյուսից ներքև՝ մխոցի գեներատորի վրա: Իր ուղերձը հրապարակելիս գիտնականը այն չի ուղեկցել իր կառուցած գրաֆիկով, և գիտնականներից ոչ ոք ուշադրություն չի դարձրել դե Շանկուրտուայի աշխատանքին։

Բրինձ. 6. «Tellurium screw» դե Շանկուրտուայից:

Ավելի հաջողակ էր գերմանացի քիմիկոս Յուլիուս Լոթար Մայերը։ 1864 թվականին նա առաջարկեց աղյուսակ, որտեղ բոլոր հայտնի քիմիական տարրերը բաժանված էին վեց խմբի՝ ըստ իրենց վալենտության։ Արտաքին տեսքով Մեյերի աղյուսակը մի փոքր նման էր ապագա պարբերական աղյուսակին։ Նա տարրի կշռային քանակներով զբաղեցրած ծավալները թվայինորեն հավասար էր նրանց ատոմային կշիռներին։ Պարզվեց, որ ցանկացած տարրի յուրաքանչյուր նման զանգվածային քանակություն պարունակում է նույն թվով ատոմներ։ Սա նշանակում էր, որ այդ տարրերի տարբեր ատոմների դիտարկվող ծավալների հարաբերակցությունը։ Հետեւաբար, տարրի այս բնութագիրը կոչվում է ատոմային ծավալը.

Գրաֆիկորեն տարրերի ատոմային ծավալների կախվածությունը նրանց ատոմային կշիռներից արտահայտվում է որպես ալիքների շարք, որոնք բարձրանում են սուր գագաթներով ալկալային մետաղներին (նատրիում, կալիում, ցեզիում) համապատասխան կետերում։ Յուրաքանչյուր վայրէջք և բարձրացում մինչև գագաթը համապատասխանում է տարրերի աղյուսակի մի ժամանակաշրջանի: Յուրաքանչյուր ժամանակաշրջանում որոշ ֆիզիկական բնութագրերի արժեքներ, բացի ատոմային ծավալից, բնականաբար, սկզբում նվազում են, ապա մեծանում:

Բրինձ. 7. Ատոմային ծավալների կախվածությունը տարրերի ատոմային զանգվածներից՝ ըստ

Լ.Մեյեր.

Ջրածինը` ամենացածր ատոմային քաշ ունեցող տարրը, առաջինն էր տարրերի ցանկում: Այն ժամանակ ընդունված էր, որ 101-րդ շրջանը ներառում էր մեկ տարր. Մեյերի աղյուսակի 2-րդ և 3-րդ շրջանները ներառում էին յոթ տարր: Այս ժամանակաշրջանները կրկնօրինակեցին Նյուլանդների օկտավաները։ Սակայն հաջորդ երկու ժամանակաշրջաններում տարրերի թիվը գերազանցեց յոթը։ Այսպիսով, Մեյերը ցույց տվեց, թե որտեղ էր Նյուլենդսը սխալվում։ Օկտավաների օրենքը չէր կարող խստորեն պահպանվել տարրերի ամբողջ ցանկի համար, վերջին շրջանները պետք է ավելի երկար լինեին, քան առաջինը:

1860 թվականից հետո նման առաջին փորձը կատարվեց մեկ այլ անգլիացի քիմիկոս Ջոն Ալեքսանդր Ռեյնա Նյուլանդսի կողմից։ Նա մեկը մյուսի հետևից աղյուսակներ էր կազմում, որոնցում փորձում էր իրականացնել իր գաղափարը։ Վերջին աղյուսակը թվագրված է 1865 թ. Գիտնականը կարծում էր, որ աշխարհում ամեն ինչ ենթակա է ընդհանուր ներդաշնակության։ Նույնը պետք է լինի և՛ քիմիայում, և՛ երաժշտության մեջ։ Աճող կարգով կառուցված՝ տարրերի ատոմային կշիռները բաժանված են օկտավաների՝ ութ ուղղահայաց շարքերի, յուրաքանչյուրում յոթ տարր: Իսկապես, հարակից քիմիական հատկություններով շատ տարրեր հայտնվեցին մեկ հորիզոնական գծում. առաջինում՝ հալոգեններ, երկրորդում՝ ալկալային մետաղներ և այլն։ Բայց, ցավոք, շարք մտան բավականին անծանոթներ, և դա փչացրեց ամբողջ պատկերը։ Հալոգեններից, օրինակ, կային կոբալտ նիկելով և երեք պլատինոիդներ։ Հողալկալիական հանքանյութերից են վանադիումը և կապարը։ Ածխածնի ընտանիքը ներառում է վոլֆրամ և սնդիկ: Հարակից տարրերը ինչ-որ կերպ միավորելու համար Նյուլենդսը ստիպված եղավ ութ դեպքում խաթարել տարրերի դասավորությունը ատոմային կշիռների կարգով։ Բացի այդ, յոթ տարրերից ութ խումբ կազմելու համար անհրաժեշտ է 56 տարր, բայց հայտնի էր 62-ը, իսկ որոշ տեղերում նա փոխարինեց մեկ տարրը միանգամից երկուսով։ Արդյունքը կատարյալ կամայականությունն էր։ Երբ Նյուլանդսը հայտնեց իր «Օկտավների օրենքը» Լոնդոնի քիմիական միության հանդիպման ժամանակ ներկաներից մեկը հեգնանքով նկատեց. մի՞թե հարգարժան բանախոսը չի փորձել տարրերը դասավորել ուղղակի այբբենական կարգով և հայտնաբերել ինչ-որ օրինաչափություն:

Այս բոլոր դասակարգումները չէին պարունակում հիմնականը. դրանք չէին արտացոլում տարրերի հատկությունների փոփոխությունների ընդհանուր, հիմնարար օրինաչափությունը: Նրանք իրենց աշխարհում ստեղծել են միայն կարգուկանոնի տեսք։

Մենդելեևի նախորդները, ովքեր նկատել էին քիմիական տարրերի աշխարհում մեծ օրինաչափության առանձնահատուկ դրսևորումներ, տարբեր պատճառներով չկարողացան հասնել մեծ ընդհանրացման և գիտակցել աշխարհում հիմնարար օրենքի գոյությունը: Մենդելեևը շատ բան չգիտեր իր նախորդների՝ քիմիական տարրերը ատոմային զանգվածների մեծացման կարգով դասավորելու փորձերի և այս դեպքում առաջացած միջադեպերի մասին։ Օրինակ, նա գրեթե տեղեկություն չուներ Շանկուրտուայի, Նյուլանդսի և Մեյերի աշխատանքների մասին։

Ի տարբերություն Նյուլանդսի, Մենդելեևը գլխավորը համարում էր ոչ այնքան ատոմային կշիռները, որքան քիմիական հատկությունները, քիմիական անհատականությունը։ Նա անընդհատ մտածում էր այս մասին։ Նյութ... Քաշ... Նյութ... Քաշ... Լուծումներ չեկան:

Եվ հետո Դմիտրի Իվանովիչը հայտնվեց ծանր ժամանակային անախորժության մեջ։ Եվ շատ վատ ստացվեց՝ ոչ այնքան «հիմա կամ երբեք», որքան կա՛մ այսօր, կա՛մ հարցը նորից հետաձգվեց մի քանի շաբաթով։

Նա վաղուց խոստացել էր Ազատ տնտեսական ընկերությանը փետրվարին գնալ Տվերի նահանգ, ուսումնասիրել այնտեղի պանրի գործարանները և ներկայացնել իր մտքերը այս հարցը ժամանակակից ձևով դնելու վերաբերյալ։ Ուղևորության համար արդեն խնդրել էին համալսարանի ղեկավարության թույլտվությունը։ Իսկ «արձակուրդի վկայականը»՝ այն ժամանակվա ճանապարհորդական վկայականը, արդեն ուղղվել էր։ Եվ ստացվել է Ազատ տնտեսական ընկերության քարտուղար Խոդնևի վերջին բաժանման նամակը։ Եվ այլ բան չէր մնում անել, քան ճամփորդել նշանակված ճանապարհորդության։ Գնացքը, որով նա պետք է մեկներ Տվեր, Մոսկովսկի կայարանից մեկնել է փետրվարի 17-ի երեկոյան։

«Առավոտյան, երբ դեռ անկողնում էր, նա անընդհատ խմում էր մի գավաթ տաք կաթ... Վեր կենալով և լվացվելով, նա անմիջապես գնաց իր աշխատասենյակ և այնտեղ խմեց մեկ, երկու, երբեմն երեք մեծ, գավաթի նման բաժակ: ուժեղ, ոչ շատ քաղցր թեյ»: (իր զարմուհու՝ Ն.Յա. Կապուստինա-Գուբկինայի հուշերից):

Գավաթի հետքը, որը պահպանվել է Խոդնևի փետրվարի 17-ի գրառման հետևի մասում, ցույց է տալիս, որ այն ստացել են վաղ առավոտյան, նախաճաշից առաջ, հավանաբար սուրհանդակով: Եվ դա իր հերթին ցույց է տալիս, որ տարրերի համակարգի մասին միտքը չի թողել Դմիտրի Իվանովիչին ո՛չ ցերեկ, ո՛չ գիշեր. . Գիտության պատմության մեջ սա հազվադեպ դեպք է, եթե ոչ միակը։

Դատելով իրեղեն ապացույցներից՝ ահա թե ինչ է տեղի ունեցել. Ավարտելով իր գավաթը և դնելով այն առաջին տեղում՝ Խոդնևի նամակի վրա, նա անմիջապես բռնեց գրիչը և առաջին թղթի վրա, որին հանդիպեց, Խոդնևի նույն նամակի վրա գրեց այն միտքը, որը փայլատակեց. նրա գլուխը։ Թղթի վրա մեկը մյուսի տակ հայտնվեցին քլորի ու կալիումի խորհրդանիշները... Հետո նատրիումն ու բորը, հետո լիթիումը, բարիումը, ջրածինը... Գրիչը թափառում էր, ինչպես և միտքը։ Վերջապես, նա վերցրեց դատարկ թղթի սովորական օկտամ - այս թղթի կտորը նույնպես պահպանվել է - և դրա վրա, մեկը մյուսի տակ, նվազման կարգով գծագրեց նշանների շարքեր և ատոմային կշիռներ. վերևում ալկալային հողերն են, ներքևում: դրանք հալոգեններն են, նրանցից ներքեւ՝ թթվածնի խումբը, ներքեւում՝ ազոտային խումբը, ներքեւում՝ ածխածնի խումբը եւ այլն։ Աչքի համար ակնհայտ էր, թե որքան մոտ են հարևան շարքերի տարրերի ատոմային կշիռների տարբերությունները։ Մենդելեևն այն ժամանակ չէր կարող իմանալ, որ ակնհայտ է «անորոշ գոտին»։ ոչ մետաղներԵվ մետաղներպարունակում է տարրեր - ազնիվ գազեր, որի հայտնաբերումը հետագայում զգալիորեն կփոփոխի Պարբերական աղյուսակը։

Նա շտապում էր, ուստի մեկ-մեկ սխալներ ու սխալներ էր անում։ Ծծումբին նշանակվել է 36 ատոմային զանգված՝ 32-ի փոխարեն: Նրանց հանելով 65 (ցինկի ատոմային քաշը) 39 (կալիումի ատոմային քաշը), նա ստացավ 27: Բայց կարևորը փոքր բաները չեն: Նրան տանում էր ինտուիցիայի բարձր ալիքը։

Նա հավատում էր ինտուիցիային։ Ես այն օգտագործել եմ միանգամայն գիտակցաբար իմ կյանքի տարբեր իրավիճակներում: Աննա Իվանովնան՝ Մենդելեևի կինը, գրել է. Եթե ​​նա

Կյանքի ինչ-որ դժվար, կարևոր հարց էր պետք լուծել, նա արագ ներս մտավ իր թեթև քայլվածքով, ասաց, թե ինչ է եղել, և առաջին տպավորությունից ելնելով խնդրեց ասել իմ կարծիքը։ «Պարզապես մի մտածիր, պարզապես մի մտածիր», - կրկնեց նա: Ես խոսեցի, և սա էր որոշումը»:

Այնուամենայնիվ, ոչինչ չստացվեց։ Խզբզված թերթիկը նորից վերածվեց ռեբուսի։ Ու ժամանակն անցավ, երեկոյան պետք է գնայինք կայարան։ Նա արդեն զգացել ու զգացել է գլխավորը. Բայց այս զգացողությանն անշուշտ պետք էր հստակ տրամաբանական ձև տալ։ Դուք կարող եք պատկերացնել, թե ինչպես նա հուսահատ կամ կատաղած վազեց գրասենյակի շուրջը, նայելով այն ամենին, ինչ կա դրա մեջ, որոնելով համակարգը արագ միավորելու համար: Վերջապես, նա վերցրեց մի կույտ քարտեր, բացեց իր «Հիմունքները» աջ էջում, որտեղ կար պարզ մարմինների ցուցակը, և սկսեց պատրաստել քարտերի աննախադեպ տախտակ: Քիմիական քարտերից մի տախտակ պատրաստելով՝ նա սկսեց խաղալ աննախադեպ մենախաղ։ Solitaire-ն ակնհայտորեն մարտահրավեր էր: Առաջին վեց շարքերը շարվել են առանց սկանդալների. Բայց հետո ամեն ինչ սկսեց քանդվել։

Դմիտրի Իվանովիչը նորից ու նորից բռնում էր գրիչը և իր արագ ձեռագրով թղթի վրա թվերի սյունակներ էր խզբզում։ Եվ կրկին, տարակուսած, նա թողեց այս գործունեությունը և սկսեց ծխախոտը գլորել ու փչել դրա վրա այնքան, որ գլուխը ամբողջովին պղտորվեց։ Վերջապես նրա աչքերը սկսեցին կախվել, նա նետվեց բազմոցին և խորը քնեց։ Սա նրա համար արտառոց չէր։ Այս անգամ նա երկար չքնեց՝ գուցե մի քանի ժամ, բայց գուցե մի քանի րոպե։ Այս մասին ստույգ տեղեկություն չկա։ Նա արթնացավ այն փաստից, որ երազում տեսավ իր մենախաղը և ոչ թե այն տեսքով, որով այն թողել էր գրասեղանի վրա, այլ մեկ այլ՝ ավելի ներդաշնակ ու տրամաբանական։ Եվ նա իսկույն ոտքի թռավ ու սկսեց թղթի վրա նոր սեղան գծել։

Նրա առաջին տարբերությունը նախորդ տարբերակից այն էր, որ տարրերն այժմ դասավորված էին ոչ թե նվազման, այլ ատոմային կշիռների մեծացման կարգով։ Երկրորդն այն է, որ սեղանի ներսում գտնվող դատարկ տարածքները լցված էին հարցականներով և ատոմային կշիռներով։

Բրինձ. 8. Կոպիտ էսքիզ, որը կազմել է Դ.Ի. Մենդելեևը պարբերական օրենքի հայտնաբերման ժամանակ («քիմիական մենակատար» խաղալու ընթացքում): Փետրվարի 17 (մարտի 1), 1869 թ.

Երկար ժամանակ Դմիտրի Իվանովիչի պատմությունը, որ նա երազում տեսել է իր սեղանը, վերաբերվում էր որպես անեկդոտ: Երազներում ռացիոնալ որևէ բան գտնելը համարվում էր սնահավատություն: Մեր օրերում գիտությունն այլևս կույր պատնեշ չի դնում գիտակցության և ենթագիտակցության մեջ տեղի ունեցող գործընթացների միջև։ Եվ նա գերբնական ոչինչ չի տեսնում նրանում, որ պատկերը, որը չի առաջացել գիտակցված մտորման գործընթացում, պատրաստվել է անգիտակցական գործընթացի արդյունքում:

Մենդելեևը, համոզված լինելով օբյեկտիվ օրենքի գոյության մեջ, որին ենթարկվում են տարբեր հատկություններ ունեցող բոլոր տարրերը, գնաց սկզբունքորեն այլ ճանապարհով։

Լինելով ինքնաբուխ մատերիալիստ՝ նա փնտրում էր նյութական ինչ-որ բան՝ որպես տարրերի հատկանիշ՝ արտացոլելով դրանց հատկությունների ողջ բազմազանությունը։ Հաշվի առնելով տարրերի ատոմային քաշը որպես այդպիսին՝ Մենդելեևը համեմատեց այն ժամանակ հայտնի խմբերը՝ ըստ ատոմային քաշի։ նրանց անդամները։

Հալոգենների խումբը (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) գրելով ալկալային մետաղների խմբի տակ (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) և նրանց տակ դնելով նմանատիպ տարրերի այլ խմբեր (նրանց ատոմային կշիռների մեծացման կարգով), Մենդելեևը հաստատեց, որ այս բնական խմբերի անդամները կազմում են տարրերի ընդհանուր կանոնավոր շարք. Ավելին, նման շարք կազմող տարրերի քիմիական հատկությունները պարբերաբար կրկնվում են։ Տեղադրելով այն ժամանակ հայտնի բոլոր 63 տարրերը ընդհանուրի մեջ՝ ըստ ատոմային կշիռների արժեքի "պարբերական աղյուսակ" Մենդելեևը բացահայտեց, որ նախկինում ստեղծված բնական խմբերը օրգանապես մտան այս համակարգ՝ կորցնելով իրենց նախկին արհեստական ​​անմիաբանությունը։ Հետագայում Մենդելեևը իր հայտնաբերած պարբերական օրենքը ձևակերպեց հետևյալ կերպ. Պարզ մարմինների հատկությունները, ինչպես նաև տարրերի միացությունների ձևերն ու հատկությունները պարբերաբար կախված են տարրերի ատոմային կշիռների արժեքներից»:

Մենդելեևը հրապարակել է պարբերական օրենքը արտահայտող քիմիական տարրերի աղյուսակի առաջին տարբերակը առանձին թերթիկի տեսքով՝ վերնագրով. «Փորձ տարրերի համակարգի վրա՝ հիմնված նրանց ատոմային քաշի և քիմիական նմանության վրա» և ուղարկեց այս թերթիկը 1869 թվականի մարտին։ բազմաթիվ ռուս և օտարերկրյա քիմիկոսների:

Բրինձ. 9. «Էլեմենտների համակարգի փորձ՝ հիմնված նրանց քաշի և քիմիական նմանության վրա».

Առաջին աղյուսակը դեռ շատ անկատար է, այն հեռու է պարբերական աղյուսակի ժամանակակից ձևից: Բայց այս աղյուսակը պարզվեց Մենդելեևի հայտնաբերած օրինաչափության առաջին գրաֆիկական նկարազարդումը. «Էլեմենտները, որոնք դասավորված են ըստ իրենց ատոմային կշիռների, ներկայացնում են հատկությունների հստակ պարբերականություն» («Հատկությունների կապը տարրերի ատոմային քաշի հետ» Մենդելեևի կողմից): Այս հոդվածը գիտնականի մտքերի արդյունքն էր «Համակարգային փորձը...» վրա աշխատելիս: Մենդելեևի կողմից հայտնաբերված տարրերի հատկությունների և դրանց ատոմային կշիռների միջև կապի մասին զեկույցը կազմվել է 1869 թվականի մարտի 6-ին (18) Ռուսական քիմիական ընկերության ժողովում։ Մենդելեևն այս հանդիպմանը չի եղել։ Բացակայող հեղինակի փոխարեն նրա զեկույցը կարդաց քիմիկոս Ն.Ա.Մենշուտկինը։ Մարտի 6-ի հանդիպման մասին չոր գրառում է հայտնվել Ռուսաստանի քիմիական ընկերության արձանագրության մեջ. «Ն. Մենշուտկինը Դ. Մենդելեևի անունից զեկուցում է «տարրերի համակարգի փորձը՝ հիմնված նրանց ատոմային քաշի և քիմիական նմանության վրա»։ Դ.Մենդելեևի բացակայության պատճառով այս հարցի քննարկումը հետաձգվեց մինչև հաջորդ հանդիպումը»։ Ն. Մենշուտկինի ելույթը հրապարակվել է Ռուսական քիմիական ընկերության ամսագրում («Հատկությունների կապը տարրերի ատոմային քաշի հետ»): 1871 թվականի ամռանը Մենդելեևն իր աշխատության մեջ ամփոփեց իր բազմաթիվ ուսումնասիրությունները՝ կապված պարբերական օրենքի հաստատման հետ. «Քիմիական տարրերի պարբերական վավերականություն» . Դասական «Քիմիայի հիմունքներ» աշխատության մեջ, որը Մենդելեևի կենդանության օրոք անցել է 8 հրատարակություն ռուսերեն և մի քանի հրատարակություններ օտար լեզուներով, Մենդելեևն առաջին անգամ ներկայացրել է անօրգանական քիմիան՝ պարբերական օրենքի հիման վրա։

Տարրերի պարբերական համակարգը կառուցելիս Մենդելեևը հաղթահարեց մեծ դժվարություններ, քանի որ շատ տարրեր դեռ չեն հայտնաբերվել, և մինչ այդ հայտնի 63 տարրերից ինը սխալ էին որոշել ատոմային կշիռները: Աղյուսակը ստեղծելիս Մենդելեևը շտկել է բերիլիումի ատոմային զանգվածը՝ բերիլիումը տեղադրելով ոչ թե ալյումինի հետ նույն խմբում, ինչպես սովորաբար անում էին քիմիկոսները, այլ մագնեզիումի հետ նույն խմբում։ 1870-71 թվականներին Մենդելեևը փոխել է ինդիումի, ուրանի, թորիումի, ցերիումի և այլ տարրերի ատոմային կշիռների արժեքները՝ առաջնորդվելով դրանց հատկություններով և պարբերական աղյուսակում նշելով։ Պարբերական օրենքի հիման վրա նա յոդի դիմաց դրեց թելուրը, իսկ նիկելի դիմաց՝ կոբալտը, այնպես որ տելուրը նույն սյունակում լինի տարրերի հետ, որոնց վալենտությունը 2 է, իսկ յոդը՝ 1 վալենտական ​​տարրերի հետ։ , թեև այս տարրերի ատոմային կշիռները պահանջում էին հակառակ դիրքը։

Մենդելեևը տեսավ երեք հանգամանք, որոնք, նրա կարծիքով, նպաստեցին պարբերական օրենքի բացահայտմանը.

Նախ, քիմիական տարրերի մեծ մասի ատոմային կշիռները քիչ թե շատ ճշգրիտ որոշվեցին.

Երկրորդ, պարզ հասկացություն հայտնվեց նմանատիպ քիմիական հատկություններով տարրերի խմբերի (բնական խմբերի) մասին.

Երրորդ, մինչև 1869 թվականը շատ հազվագյուտ տարրերի քիմիան արդեն ուսումնասիրվել էր, առանց դրանց իմացության դժվար կլիներ որևէ ընդհանրացման գալ:

Վերջապես, օրենքի բացահայտման ուղղությամբ վճռական քայլն այն էր, որ Մենդելեևը համեմատեց բոլոր տարրերն ըստ ատոմային կշռի: Մենդելեևի նախորդները համեմատում էին միմյանց նման տարրեր։ Այսինքն՝ բնական խմբերի տարրեր։ Պարզվեց, որ այս խմբերն իրար հետ կապ չունեն։ Մենդելեևը տրամաբանորեն դրանք համատեղել է իր սեղանի կառուցվածքում։

Այնուամենայնիվ, նույնիսկ ատոմային կշիռները շտկելու քիմիկոսների հսկայական և զգույշ աշխատանքից հետո, Պարբերական աղյուսակի չորս տեղերում տարրերը «խախտում են» ատոմային կշիռների ավելացման խիստ դասավորության կարգը։ Սրանք զույգ տարրեր են.

18 Ար(39.948) – 19 Կ (39.098); 27 Co(58.933) – 28 Ni(58.69);

52 Te(127.60) – 53 I(126.904) 90 Th(232.038) – 91 Pa(231.0359):

Դ.Ի.Մենդելեևի օրոք նման շեղումները համարվում էին Պարբերական աղյուսակի թերություններ։ Ատոմային կառուցվածքի տեսությունը ամեն ինչ դրեց իր տեղում. տարրերը տեղակայված են բացարձակապես ճիշտ՝ իրենց միջուկների լիցքերին համապատասխան։ Այդ դեպքում ինչպե՞ս կարող ենք բացատրել, որ արգոնի ատոմային զանգվածն ավելի մեծ է, քան կալիումի ատոմային զանգվածը:

Ցանկացած տարրի ատոմային զանգվածը հավասար է նրա բոլոր իզոտոպների միջին ատոմային զանգվածին՝ հաշվի առնելով դրանց առատությունը բնության մեջ։ Պատահաբար, արգոնի ատոմային քաշը որոշվում է «ամենածանր» իզոտոպով (այն բնության մեջ հանդիպում է ավելի մեծ քանակությամբ): Կալիումում, ընդհակառակը, գերակշռում է նրա «թեթև» իզոտոպը (այսինքն՝ ավելի ցածր զանգվածային թվով իզոտոպ)։

Մենդելեևը բնութագրել է ստեղծագործական գործընթացի ընթացքը, որը ներկայացնում է պարբերական օրենքի բացահայտումը. Եվ քանի որ նյութի զանգվածը, թեև ոչ բացարձակ, այլ միայն հարաբերական, անհրաժեշտ է փնտրել տարրերի առանձին հատկությունների և դրանց ատոմային կշիռների միջև ֆունկցիոնալ համապատասխանությունը։ Դուք չեք կարող որևէ բան փնտրել, նույնիսկ սունկ կամ ինչ-որ կախվածություն, բացի նայելուց և փորձելուց: Այսպիսով, ես սկսեցի ընտրել, առանձին քարտերի վրա գրել տարրեր իրենց ատոմային կշիռներով և հիմնարար հատկություններով, նմանատիպ տարրերով և նմանատիպ ատոմային կշիռներով, ինչը արագ հանգեցրեց այն եզրակացության, որ տարրերի հատկությունները պարբերաբար կախված են դրանց ատոմային քաշից և կասկածելով բազմաթիվ երկիմաստություններին: , ես ոչ մի րոպե չկասկածեցի արված եզրակացության ընդհանրության մեջ, քանի որ անհնար էր ընդունել դժբախտ պատահարը»։

Պարբերական օրենքի հիմնարար նշանակությունն ու նորությունը հետևյալն էր.

1. Կապ հաստատվեց տարրերի միջև, որոնք իրար նման չէին իրենց հատկություններով: Այս կապը կայանում է նրանում, որ տարրերի հատկությունները փոխվում են սահուն և մոտավորապես հավասար, քանի որ մեծանում է նրանց ատոմային քաշը, և հետո այդ փոփոխությունները ԿՐԿՆՎՈՒՄ ԵՆ ՊԱՐԲԵՐԱԿԱՆ:

2. Այն դեպքերում, երբ թվում էր, թե տարրերի հատկությունների փոփոխությունների հաջորդականության մեջ ինչ-որ կապ բացակայում է, Պարբերական աղյուսակում տրամադրվում էին GAPS, որոնք պետք է լրացվեին դեռևս չհայտնաբերված տարրերով:

Բրինձ. 10. Դ.Ի.Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակի առաջին հինգ ժամանակաշրջանները: Ազնիվ գազերը դեռ չեն հայտնաբերվել, ուստի դրանք ներկայացված չեն աղյուսակում։ Աղյուսակի ստեղծման պահին ևս 4 անհայտ տարր նշվում են հարցականներով։ Դրանցից երեքի հատկությունները բարձր ճշգրտությամբ գուշակել է Դ.Ի. Մենդելեևը (Դ.Ի. Մենդելեևի ժամանակների Պարբերական աղյուսակի մի մասը մեզ ավելի ծանոթ ձևով):

Այն սկզբունքը, որը Դ.Ի. Մենդելեևն օգտագործել է դեռևս անհայտ տարրերի հատկությունները կանխատեսելու համար, ներկայացված է Նկար 11-ում:

Հիմնվելով պարբերականության օրենքի վրա և գործնականում կիրառելով դիալեկտիկայի օրենքը քանակական փոփոխությունների որակականի անցնելու մասին, Մենդելեևը մատնանշեց արդեն 1869 թվականին չորս տարրերի առկայությունը, որոնք դեռևս չհայտնաբերված էին: Քիմիայի պատմության մեջ առաջին անգամ կանխագուշակվեց նոր տարրերի գոյությունը և նույնիսկ մոտավորապես որոշվեց նրանց ատոմային կշիռները։ 1870-ի վերջին Մենդելեևը, հիմնվելով իր համակարգի վրա, նկարագրեց III խմբի դեռևս չբացահայտված տարրի հատկությունները՝ այն անվանելով «էկա-ալյումին»։ Գիտնականը նաև առաջարկել է, որ նոր տարրը կհայտնաբերվի սպեկտրային վերլուծության միջոցով: Իրոք, 1875 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոս Պ.Է.Լեկոկ դե Բոյսբոդրանը, սպեկտրոսկոպով ուսումնասիրելով ցինկի խառնուրդը, դրա մեջ հայտնաբերեց Մենդելեևի էկա-ալյումին։ Տարրի սպասվող հատկությունների ճշգրիտ համընկնումը փորձարարորեն որոշվածների հետ առաջին հաղթանակն էր և պարբերական օրենքի կանխատեսող ուժի փայլուն հաստատումը։ Մենդելեևի կողմից կանխատեսված «էկա-ալյումինի» և Բոյսբաուդրանի կողմից հայտնաբերված գալիումի հատկությունների նկարագրությունները տրված են Աղյուսակ 1-ում:

Կանխատեսել է Դ.Ի.Մենդելեևը

Տեղադրվել է Լեկոկ դե Բոյսբոդրանի կողմից (1875)

Ekaaluminium Ea Ատոմային քաշը՝ մոտ 68 Պարզ մարմին, պետք է լինի ցածր դյուրահալ Խտությունը մոտ է 5,9-ին Ատոմային ծավալ 11.5 Օդում չպետք է օքսիդանա Ջուրը պետք է քայքայվի շիկացած շոգին Միացությունների բանաձևերը՝ EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 Պետք է ձևավորի շիբ Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O, բայց ավելի դժվար, քան ալյումինը Ea2O3 օքսիդը պետք է հեշտությամբ նվազի և արտադրի ավելի ցնդող մետաղ, քան ալյումինը, և, հետևաբար, կարելի է ակնկալել, որ այն կհայտնաբերվի EaCl3-ի սպեկտրալ վերլուծության միջոցով:

Ատոմային քաշը մոտ 69,72 է Մաքուր գալիումի հալման ջերմաստիճանը 30 աստիճան է Պինդ գալիումի խտությունը 5,904 է, իսկ հեղուկ գալիումը 6,095 է։ Ատոմային ծավալ 11.7 Թեթևակի օքսիդանում է միայն կարմիր ջերմային ջերմաստիճանում Բարձր ջերմաստիճաններում քայքայվում է ջուրը Բաղադրյալ բանաձևեր՝ GaСl3, Ga2О3, Ga2(SO4)3 Ձևավորում է շիբ NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Գալիումը վերականգնվում է իր օքսիդից ջրածնի հոսքով կալցինացիայի միջոցով. հայտնաբերվել է սպեկտրային վերլուծության միջոցով GaCl3-ի եռման ջերմաստիճանը 215-220 աստիճան C

1879 թ Շվեդ քիմիկոս Լ. Նիլսոնը գտել է սկանդիում տարրը, որը լիովին համապատասխանում է Մենդելեևի նկարագրած էկաբորոնին; 1886թ.-ին գերմանացի քիմիկոս Կ.Վինքլերը հայտնաբերեց էկասիլիկոնին համապատասխան գերմանիում տարրը. 1898 թվականին ֆրանսիացի քիմիկոսներ Պիեռ Կյուրին և Մարի Սկլոդովսկա Կյուրին հայտնաբերեցին պոլոնիում և ռադիում։ Մենդելեևը Վինքլերին, Լեկոկ դե Բոյսբոդրանին և Նիլսոնին համարում էր «պարբերական օրենքի ուժեղացուցիչներ»։

Իրականացան նաև Մենդելեևի կանխատեսումները՝ հայտնաբերվեցին տրիմարգան՝ ժամանակակից ռենիում, դիցեզիումը՝ ֆրանցիում և այլն։

Դրանից հետո ամբողջ աշխարհի գիտնականներին պարզ դարձավ, որ Դ.Ի. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակը ոչ միայն համակարգում է տարրերը, այլև բնության հիմնարար օրենքի՝ Պարբերական օրենքի գրաֆիկական արտահայտությունն է։

Այս օրենքը կանխատեսող ուժ ունի։ Այն հնարավորություն է տվել նոր, դեռ չբացահայտված տարրերի նպատակային որոնում իրականացնել։ Նախկինում անբավարար ճշգրիտ որոշված ​​բազմաթիվ տարրերի ատոմային կշիռները ենթակա էին ստուգման և պարզաբանման հենց այն պատճառով, որ դրանց սխալ արժեքները հակասում էին Պարբերական օրենքին:

Ժամանակին Դ.Ի. Մենդելեևը հիասթափությամբ նշել է. «...մենք չգիտենք պարբերականության պատճառները»։ Նա չապրեց այս առեղծվածը լուծելու համար։

Ատոմների բարդ կառուցվածքի օգտին կարևոր փաստարկներից մեկը Դ. Ի. Մենդելեևի պարբերական օրենքի հայտնաբերումն էր.

Պարզ նյութերի հատկությունները, ինչպես նաև միացությունների հատկություններն ու ձևերը պարբերաբար կախված են քիմիական տարրերի ատոմային զանգվածներից։

Երբ ապացուցվեց, որ համակարգում տարրի սերիական համարը թվայինորեն հավասար է նրա ատոմի միջուկի լիցքին, պարզ դարձավ պարբերական օրենքի ֆիզիկական էությունը։

Բայց ինչո՞ւ են քիմիական տարրերի հատկությունները պարբերաբար փոխվում միջուկային լիցքի ավելացման հետ մեկտեղ: Ինչու՞ է տարրերի համակարգը կառուցված այս ձևով և ոչ այլ կերպ, և ինչու են դրա ժամանակաշրջանները պարունակում տարրերի խիստ սահմանված քանակ: Այս ամենակարեւոր հարցերի պատասխանները չկային։

Տրամաբանական դատողությունը կանխատեսում էր, որ եթե ատոմներից կազմված քիմիական տարրերի միջև կապ կա, ապա ատոմներն ընդհանուր բան ունեն և, հետևաբար, նրանք պետք է ունենան բարդ կառուցվածք։

Տարրերի պարբերական համակարգի առեղծվածը լիովին լուծվեց, երբ հնարավոր եղավ հասկանալ ատոմի բարդ կառուցվածքը, նրա արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը և դրական լիցքավորված միջուկի շուրջ էլեկտրոնների շարժման օրենքները, որոնցում գրեթե ամբողջ զանգվածը: ատոմը կենտրոնացած է.

Նյութի բոլոր քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները որոշվում են նրա ատոմների կառուցվածքով: Մենդելեևի հայտնաբերած պարբերական օրենքը բնության համընդհանուր օրենք է, քանի որ այն հիմնված է ատոմային կառուցվածքի օրենքի վրա։

Ատոմի մասին ժամանակակից ուսմունքի հիմնադիրը անգլիացի ֆիզիկոս Ռադերֆորդն է, ով համոզիչ կերպով ցույց տվեց, որ ատոմի գրեթե ողջ զանգվածը և դրական լիցքավորված նյութը կենտրոնացած է նրա ծավալի մի փոքր մասում։ Նա անվանել է ատոմի այս հատվածը միջուկը. Միջուկի դրական լիցքը փոխհատուցվում է նրա շուրջը պտտվող էլեկտրոններով։ Այս ատոմային մոդելում էլեկտրոնները նման են արեգակնային համակարգի մոլորակներին, ինչի պատճառով էլ ստացել է մոլորակային անվանումը։ Հետագայում Ռադերֆորդը կարողացավ օգտագործել փորձնական տվյալները միջուկային լիցքերը հաշվարկելու համար։ Պարզվեց, որ դրանք հավասար են Դ.Ի. Մենդելեևի աղյուսակի տարրերի սերիական համարներին: Ռադերֆորդի և նրա ուսանողների աշխատանքից հետո Մենդելեևի պարբերական օրենքը ստացավ ավելի հստակ իմաստ և մի փոքր այլ ձևակերպում.

Պարզ նյութերի հատկությունները, ինչպես նաև տարրերի միացությունների հատկությունները և ձևերը պարբերաբար կախված են տարրերի ատոմների միջուկի լիցքից։

Այսպիսով, պարբերական աղյուսակում քիմիական տարրի հերթական համարը ստացել է ֆիզիկական նշանակություն։

1913 թվականին Գ.Մոզելին Ռադերֆորդի լաբորատորիայում ուսումնասիրել է մի շարք քիմիական տարրերի ռենտգենյան ճառագայթումը։ Այդ նպատակով նա որոշակի տարրերից բաղկացած նյութերից կառուցեց ռենտգենյան խողովակի անոդը։ Պարզվել է, որ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը մեծանում է կաթոդը կազմող տարրերի սերիական քանակի աճով։ G. Moseley-ն ստացել է ալիքի երկարության և Z սերիական համարի հետ կապված հավասարումը.

Այս մաթեմատիկական արտահայտությունն այժմ կոչվում է Մոզելիի օրենք։ Այն հնարավորություն է տալիս որոշել հետազոտվող տարրի սերիական համարը ռենտգենյան ճառագայթման չափված ալիքի երկարության հիման վրա։

Ամենապարզ ատոմային միջուկը ջրածնի ատոմի միջուկն է։ Նրա լիցքը հավասար է և հակառակ նշանով էլեկտրոնի լիցքին, իսկ զանգվածը բոլոր միջուկներից ամենափոքրն է։ Ջրածնի ատոմի միջուկը ճանաչվեց որպես տարրական մասնիկ, և 1920 թվականին Ռադերֆորդը տվեց այն անունը. պրոտոն . Պրոտոնի զանգվածը մոտավորապես մեկ ատոմային զանգվածի միավոր է։

Այնուամենայնիվ, բոլոր ատոմների զանգվածը, բացառությամբ ջրածնի, թվայինորեն գերազանցում է ատոմային միջուկների լիցքերը։ Ռադերֆորդն արդեն ենթադրում էր, որ միջուկները, բացի պրոտոններից, պետք է պարունակեն որոշակի զանգվածով որոշ չեզոք մասնիկներ։ Այս մասնիկները հայտնաբերվել են 1932 թվականին Բոտեի և Բեկերի կողմից։ Չեդվիքը հաստատել է նրանց բնույթը և անվանել նեյտրոններ . Նեյտրոնը չլիցքավորված մասնիկ է, որի զանգվածը գրեթե հավասար է պրոտոնի զանգվածին, այսինքն՝ նաև 1 ա։ ուտել.

1932 թվականին խորհրդային գիտնական Դ.Դ.Իվանենկոն և գերմանացի ֆիզիկոս Հայզենբերգը ինքնուրույն մշակեցին միջուկի պրոտոն-նեյտրոնային տեսությունը, ըստ որի ատոմների միջուկները բաղկացած են պրոտոններից և նեյտրոններից։

Դիտարկենք ինչ-որ տարրի, օրինակ՝ նատրիումի ատոմի կառուցվածքը պրոտոն-նեյտրոնային տեսության տեսանկյունից։ Պարբերական համակարգում նատրիումի ատոմային թիվը 11 է, զանգվածային թիվը՝ 23։ Ատոմային թվին համապատասխան՝ նատրիումի ատոմի միջուկի լիցքը + 11 է։ Հետևաբար, նատրիումի ատոմն ունի 11 էլեկտրոն՝ դրանց լիցքերի գումարը։ հավասար է միջուկի դրական լիցքին։ Եթե ​​նատրիումի ատոմը կորցնի մեկ էլեկտրոն, ապա դրական լիցքը մեկով ավելի կլինի էլեկտրոնների բացասական լիցքերի գումարից (10), իսկ նատրիումի ատոմը կդառնա 1+ լիցք ունեցող իոն։ Ատոմի միջուկի լիցքը հավասար է միջուկում տեղակայված 11 պրոտոնների լիցքերի գումարին, որոնց զանգվածը 11 ա է։ e.m Քանի որ նատրիումի զանգվածային թիվը 23 ա. e.m., ապա 23 – 11= 12 տարբերությունը որոշում է նեյտրոնների քանակը նատրիումի ատոմում։

Պրոտոնները և նեյտրոնները կոչվում են նուկլոններ . Նատրիումի ատոմի միջուկը բաղկացած է 23 նուկլոնից, որոնցից 11-ը պրոտոններ են, իսկ 12-ը՝ նեյտրոններ։ Տարրի խորհրդանիշի վերևի ձախ մասում գրված է միջուկի նուկլոնների ընդհանուր թիվը, իսկ ներքևի ձախ մասում՝ պրոտոնների թիվը, օրինակ՝ Na:

Տվյալ տարրի բոլոր ատոմներն ունեն նույն միջուկային լիցքը, այսինքն՝ միջուկի նույն քանակի պրոտոնները։ Տարրերի ատոմների միջուկներում նեյտրոնների թիվը կարող է տարբեր լինել։ Այն ատոմները, որոնք ունեն նույն թվով պրոտոններ և տարբեր թվով նեյտրոններ իրենց միջուկներում, կոչվում են իզոտոպներ .

Տարբեր տարրերի ատոմները, որոնց միջուկները պարունակում են նույն թվով նուկլոններ, կոչվում են իզոբարներ .

Գիտությունն առաջին հերթին դանիացի մեծ ֆիզիկոս Նիլս Բորին է պարտական ​​ատոմի կառուցվածքի և պարբերական համակարգի կառուցվածքի միջև իրական կապի հաստատմանը։ Նա առաջինն էր, ով բացատրեց տարրերի հատկությունների պարբերական փոփոխությունների իրական սկզբունքները։ Բորը սկսեց Ռադերֆորդի ատոմի մոդելը կենսունակ դարձնելով:

Ռադերֆորդի ատոմի մոլորակային մոդելն արտացոլում էր ակնհայտ ճշմարտությունը, որ ատոմի հիմնական մասը պարունակվում է ծավալի աննշան փոքր մասում՝ ատոմային միջուկում, իսկ էլեկտրոնները բաշխված են ատոմի մնացած ծավալում։ Այնուամենայնիվ, ատոմի միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնի շարժման բնույթը հակասում է էլեկտրադինամիկայի էլեկտրական լիցքերի շարժման տեսությանը։

Նախ, էլեկտրադինամիկայի օրենքների համաձայն, միջուկի շուրջ պտտվող էլեկտրոնը ճառագայթման միջոցով էներգիայի կորստի արդյունքում պետք է ընկնի միջուկի վրա: Երկրորդ՝ միջուկին մոտենալիս էլեկտրոնի արձակած ալիքի երկարությունները պետք է շարունակաբար փոխվեն՝ կազմելով շարունակական սպեկտր։ Այնուամենայնիվ, ատոմները չեն անհետանում, ինչը նշանակում է, որ էլեկտրոնները չեն ընկնում միջուկի վրա, և ատոմների արտանետման սպեկտրը շարունակական չէ։

Եթե ​​մետաղը տաքացվի մինչև գոլորշիացման ջերմաստիճանը, ապա դրա գոլորշին կսկսի փայլել, և յուրաքանչյուր մետաղի գոլորշին ունի իր գույնը: Պրիզմայով քայքայված մետաղական գոլորշու ճառագայթումը կազմում է առանձին լուսավոր գծերից բաղկացած սպեկտր։ Նման սպեկտրը կոչվում է գծային սպեկտր: Սպեկտրի յուրաքանչյուր գիծ բնութագրվում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման որոշակի հաճախականությամբ։

1905 թվականին Էյնշտեյնը, բացատրելով ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի ֆենոմենը, առաջարկեց, որ լույսը տարածվում է ֆոտոնների կամ էներգիայի քվանտների տեսքով, որոնք շատ կոնկրետ նշանակություն ունեն ատոմների յուրաքանչյուր տեսակի համար։

Բորը 1913 թվականին ներմուծեց քվանտային հայեցակարգ Ռադերֆորդի ատոմի մոլորակային մոդելի մեջ և բացատրեց ատոմների գծային սպեկտրների ծագումը։ Ջրածնի ատոմի կառուցվածքի նրա տեսությունը հիմնված է երկու պոստուլատների վրա.

Առաջին պոստուլատ.

Էլեկտրոնը պտտվում է միջուկի շուրջ՝ առանց էներգիա արձակելու, խիստ սահմանված անշարժ ուղեծրերով, որոնք բավարարում են քվանտային տեսությունը։

Այս ուղեծրերից յուրաքանչյուրում էլեկտրոնն ունի որոշակի էներգիա։ Որքան հեռու է ուղեծիրը միջուկից, այնքան ավելի շատ էներգիա ունի դրա վրա տեղակայված էլեկտրոնը։

Դասական մեխանիկայում օբյեկտի շարժումը կենտրոնի շուրջը որոշվում է անկյունային իմպուլսով m´v´r, որտեղ m-ը շարժվող առարկայի զանգվածն է, v-ն օբյեկտի արագությունն է, r-ը շրջանագծի շառավիղն է: Ըստ քվանտային մեխանիկայի՝ այս օբյեկտի էներգիան կարող է ունենալ միայն որոշակի արժեքներ։ Բորը կարծում էր, որ ջրածնի ատոմում էլեկտրոնի անկյունային իմպուլսը կարող է հավասար լինել միայն գործող քվանտների ամբողջ թվին։ Ըստ երևույթին, այս հարաբերությունը Բորի ենթադրությունն էր, որը հետագայում մաթեմատիկորեն ստացվեց ֆրանսիացի ֆիզիկոս դը Բրոլիի կողմից:

Այսպիսով, Բորի առաջին պոստուլատի մաթեմատիկական արտահայտությունը հավասարությունն է.

(1)

Համաձայն (1) հավասարման՝ էլեկտրոնի ուղեծրի նվազագույն շառավիղը և, հետևաբար, էլեկտրոնի նվազագույն պոտենցիալ էներգիան համապատասխանում է n արժեքին, որը հավասար է միասնությանը։ Ջրածնի ատոմի վիճակը, որը համապատասխանում է n=1 արժեքին, կոչվում է նորմալ կամ հիմնային։ Ջրածնի ատոմը, որի էլեկտրոնը գտնվում է ցանկացած այլ ուղեծրում, որը համապատասխանում է n = 2, 3, 4, ¼ արժեքներին, կոչվում է գրգռված:

Հավասարումը (1) ներառում է էլեկտրոնային արագությունը և ուղեծրի շառավիղը որպես անհայտներ: Եթե ​​ստեղծեք մեկ այլ հավասարում, որը ներառում է v և r, կարող եք հաշվարկել էլեկտրոնի այս կարևոր բնութագրերի արժեքները ջրածնի ատոմում: Այս հավասարումը ստացվում է՝ հաշվի առնելով «ջրածնի ատոմ-էլեկտրոն» համակարգում գործող կենտրոնախույս և կենտրոնաձիգ ուժերի հավասարությունը։

Կենտրոնախույս ուժը հավասար է. Կենտրոնաձև ուժը, որը որոշում է էլեկտրոնի ձգումը դեպի միջուկը, ըստ Կուլոնի օրենքի, է. Հաշվի առնելով ջրածնի ատոմում էլեկտրոնի և միջուկի լիցքերի հավասարությունը՝ կարող ենք գրել.

(2)

Լուծելով v-ի և r-ի (1) և (2) հավասարումների համակարգը՝ գտնում ենք.

(3)

(3) և (4) հավասարումները հնարավորություն են տալիս հաշվարկել ուղեծրերի շառավիղները և էլեկտրոնային արագությունները n-ի ցանկացած արժեքի համար: Երբ n=1, ջրածնի ատոմի առաջին ուղեծրի շառավիղը Բորի շառավիղն է՝ հավասար 0,053 նմ։ Այս ուղեծրում էլեկտրոնի արագությունը 2200 կմ/վ է։ (3) և (4) հավասարումները ցույց են տալիս, որ ջրածնի ատոմի էլեկտրոնային ուղեծրերի շառավիղները միմյանց հետ կապված են որպես բնական թվերի քառակուսիներ, իսկ էլեկտրոնի արագությունը նվազում է n-ի աճով։

Երկրորդ պոստուլատ.

Մի ուղեծրից մյուսը շարժվելիս էլեկտրոնը կլանում կամ արտանետում է էներգիայի քվանտ:

Երբ ատոմը գրգռված է, այսինքն, երբ էլեկտրոնը շարժվում է միջուկին ավելի մոտ ուղեծրից դեպի ավելի հեռավոր ուղեծրից, էներգիայի քվանտը կլանվում է և, հակառակը, երբ էլեկտրոնը հեռավոր ուղեծրից տեղափոխվում է մոտ, քվանտային էներգիա։ E 2 – E 1 = hv արտանետվում է: Ուղեծրերի շառավիղները և դրանց վրա գտնվող էլեկտրոնի էներգիան գտնելուց հետո Բորը հաշվարկեց ֆոտոնների էներգիան և ջրածնի գծային սպեկտրի համապատասխան գծերը, որոնք համապատասխանում էին փորձարարական տվյալներին։

n թիվը, որը որոշում է քվանտային ուղեծրերի շառավիղների չափը, էլեկտրոնների շարժման արագությունը և դրանց էներգիան, կոչվում է. հիմնական քվանտային թիվը .

Հետագայում Զոմերֆելդը բարելավեց Բորի տեսությունը։ Նա առաջարկեց, որ ատոմը կարող է ունենալ ոչ միայն շրջանաձև, այլև էլիպսաձև էլեկտրոնների ուղեծրեր, և դրա հիման վրա նա բացատրեց ջրածնի սպեկտրի նուրբ կառուցվածքի ծագումը։

Բրինձ. 12. Բորի ատոմի էլեկտրոնը նկարագրում է ոչ միայն շրջանաձև, այլև էլիպսաձև ուղեծրեր։ Ահա թե ինչ տեսք ունեն դրանք տարբեր արժեքների համար լժամը Պ =2, 3, 4.

Այնուամենայնիվ, ատոմի կառուցվածքի Բոր-Զոմերֆելդի տեսությունը միավորում էր դասական և քվանտային մեխանիկական հասկացությունները և, հետևաբար, կառուցված էր հակասությունների վրա։ Բոր-Սոմերֆելդի տեսության հիմնական թերությունները հետևյալն են.

1. Տեսությունն ի վիճակի չէ բացատրել ատոմների սպեկտրային բնութագրերի բոլոր մանրամասները։

2. Այն հնարավորություն չի տալիս քանակապես հաշվարկել քիմիական կապը նույնիսկ այնպիսի պարզ մոլեկուլում, ինչպիսին ջրածնի մոլեկուլն է։

Բայց հիմնարար դիրքորոշումը հաստատապես հաստատված էր. քիմիական տարրերի ատոմներում էլեկտրոնային թաղանթների լրացումը տեղի է ունենում երրորդից սկսած. Մ - պատյանները ոչ հաջորդաբար, աստիճանաբար մինչև լրիվ հզորությունը (այսինքն, ինչպես դա եղել է TO- Եվ Լ - պատյաններ), բայց քայլ առ քայլ: Այսինքն՝ էլեկտրոնային թաղանթների կառուցումը ժամանակավորապես ընդհատվում է այն պատճառով, որ ատոմներում հայտնվում են այլ թաղանթներին պատկանող էլեկտրոններ։

Այս տառերը նշանակված են հետևյալ կերպ. n , լ , մ լ , մ ս – իսկ ատոմային ֆիզիկայի լեզվով կոչվում են քվանտային թվեր։ Պատմականորեն դրանք ներդրվել են աստիճանաբար, և դրանց առաջացումը մեծապես կապված է ատոմային սպեկտրների ուսումնասիրության հետ։

Այսպիսով, պարզվում է, որ ատոմում ցանկացած էլեկտրոնի վիճակը կարելի է գրել հատուկ կոդով, որը չորս քվանտային թվերի համակցություն է: Սրանք պարզապես որոշ վերացական քանակներ չեն, որոնք օգտագործվում են էլեկտրոնային վիճակները գրանցելու համար: Ընդհակառակը, դրանք բոլորն էլ իրական ֆիզիկական բովանդակություն ունեն։

Թիվ Պ ներառված է էլեկտրոնային թաղանթի հզորության բանաձևում (2 Պ 2), այսինքն՝ այս քվանտային թիվը Պ համապատասխանում է էլեկտրոնային կեղևի թվին. այլ կերպ ասած, այս թիվը որոշում է, թե արդյոք էլեկտրոնը պատկանում է տվյալ էլեկտրոնային թաղանթին:

Թիվ Պ ընդունում է միայն ամբողջական արժեքներ՝ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,... համապատասխանաբար կեղևներին՝ K, L, M, N, O, P, Q։

Քանի որ Պ ներառված է էլեկտրոնի էներգիայի բանաձևում, այնուհետև ասում են, որ հիմնական քվանտային թիվը որոշում է ատոմում էլեկտրոնի ընդհանուր էներգիայի պաշարը:

Մեր այբուբենի մեկ այլ տառ՝ ուղեծրային (կողային) քվանտային թիվը, նշվում է որպես լ . Այն ներկայացվել է տվյալ թաղանթին պատկանող բոլոր էլեկտրոնների անհավասարությունն ընդգծելու համար։

Յուրաքանչյուր պատյան բաժանված է որոշակի ենթափեղկերի, և դրանց թիվը հավասար է կեղևի թվին: Այսինքն, K-shell ( Պ =1) բաղկացած է մեկ ենթափեղկից; L-shell ( Պ =2) – երկուսից; M-shell ( Պ =3) – երեք ենթափեղկից...

Եվ այս կեղևի յուրաքանչյուր ենթափեղկը բնութագրվում է որոշակի արժեքով լ . Ուղեծրային քվանտային թիվը նույնպես ընդունում է ամբողջ արժեքներ, բայց սկսած զրոյից, այսինքն՝ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... Այսպիսով, լ միշտ ավելի քիչ Պ . Հեշտ է հասկանալ, որ երբ Պ =1 լ =0; ժամը n =2 լ =0 և 1; ժամը n = 3 լ = 0, 1 և 2 և այլն լ , այսպես ասած, ունի երկրաչափական պատկեր: Ի վերջո, այս կամ այն ​​թաղանթին պատկանող էլեկտրոնների ուղեծրերը կարող են լինել ոչ միայն շրջանաձև, այլև էլիպսաձև։

Տարբեր իմաստներ լ և բնութագրում են տարբեր տեսակի ուղեծրեր։

Ֆիզիկոսները սիրում են ավանդույթները և նախընտրում են հին տառերի նշանակումները՝ էլեկտրոնային ենթաշերտեր նշանակելու համար ս ( լ =0), էջ ( լ =1), դ ( լ =2), զ ( լ =3). Սրանք գերմաներեն բառերի առաջին տառերն են, որոնք բնութագրում են էլեկտրոնային անցումների հետևանքով առաջացած մի շարք սպեկտրային գծերի առանձնահատկությունները՝ սուր, հիմնական, լղոզված, հիմնարար։

Այժմ մենք կարող ենք հակիրճ գրել, թե որ էլեկտրոնային ենթաշերտերն են պարունակվում էլեկտրոնային թաղանթներում (Աղյուսակ 2):

Իմանալով, թե քանի էլեկտրոն կարող են տեղավորել տարբեր էլեկտրոնային ենթաշերտերը, օգնում է որոշել երրորդ և չորրորդ քվանտային թվերը՝ m l և m s, որոնք կոչվում են մագնիսական և սպին:

Մագնիսական քվանտային թիվ m լսերտորեն կապված լ և որոշում է, մի կողմից, այս ուղեծրերի տեղակայման ուղղությունը տարածության մեջ, իսկ մյուս կողմից՝ դրանց հնարավոր թիվը տվյալի համար լ . Ատոմային տեսության որոշ օրինաչափություններից հետեւում է, որ տրված լ քվանտային թիվ m լ, վերցնում է 2 լ +1 ամբողջ արժեքներ՝ սկսած – լ մինչև + լ , ներառյալ զրո: Օրինակ, համար լ =3 սա m հաջորդականությունն է լ մենք ունենք՝ - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, այսինքն՝ ընդհանուր յոթ արժեք:

Ինչու՞ մ լկոչվում է մագնիսական? Յուրաքանչյուր էլեկտրոն, որը պտտվում է միջուկի շուրջը, ըստ էության ներկայացնում է ոլորուն մի պտույտ, որի միջով հոսում է էլեկտրական հոսանքը: Մագնիսական դաշտ է առաջանում, ուստի ատոմի յուրաքանչյուր ուղեծիր կարելի է համարել որպես հարթ մագնիսական թերթ։ Երբ կա արտաքին մագնիսական դաշտ, յուրաքանչյուր էլեկտրոնի ուղեծիր կփոխազդի այս դաշտի հետ և կձգտի որոշակի դիրք զբաղեցնել ատոմում։

Յուրաքանչյուր ուղեծրում էլեկտրոնների թիվը որոշվում է սպին քվանտային թվի m s արժեքով։

Ատոմների վարքագիծը ուժեղ անհամասեռ մագնիսական դաշտերում ցույց տվեց, որ ատոմի յուրաքանչյուր էլեկտրոն իրեն մագնիսի պես է պահում։ Եվ սա ցույց է տալիս, որ էլեկտրոնը պտտվում է իր առանցքի շուրջ, ինչպես ուղեծրում գտնվող մոլորակը: Էլեկտրոնի այս հատկությունը կոչվում է «սպին» (անգլերենից թարգմանվում է որպես «պտտել»): Էլեկտրոնի պտտվող շարժումը մշտական ​​է և անփոփոխ։ Էլեկտրոնի պտույտը լիովին անսովոր է. այն չի կարող դանդաղեցնել, արագացնել կամ դադարեցնել: Դա նույնն է աշխարհի բոլոր էլեկտրոնների համար։

Բայց չնայած սպինը բոլոր էլեկտրոնների ընդհանուր հատկությունն է, այն նաև հաշվի է առնում ատոմի էլեկտրոնների միջև եղած տարբերությունները:

Երկու էլեկտրոններ, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջը նույն ուղեծրով, ունեն նույն պտույտի մեծությունը, և, այնուամենայնիվ, դրանք կարող են տարբերվել իրենց պտտման ուղղությամբ: Այս դեպքում փոխվում են անկյունային իմպուլսի նշանը և պտույտի նշանը։

Քվանտային հաշվարկը հանգեցնում է ուղեծրում գտնվող էլեկտրոնի բնորոշ սպին քվանտային թվերի երկու հնարավոր արժեքների՝ s=+ և s= -: Այլ իմաստներ լինել չեն կարող։ Հետևաբար, ատոմում յուրաքանչյուր ուղեծրում կարող են պտտվել միայն մեկ կամ երկու էլեկտրոն: Այլևս չի կարող լինել:

Յուրաքանչյուր էլեկտրոնային ենթաշեղ կարող է տեղավորել առավելագույնը 2(2 լ + 1) - էլեկտրոններ, մասնավորապես (աղյուսակ 3).

Այստեղից պարզ հավելումով ստացվում են հաջորդական պարկուճների հզորությունները։

Հիմնական օրենքի պարզությունը, որին կրճատվել է ատոմի կառուցվածքի սկզբնական անսահման բարդությունը, զարմանալի է: Էլեկտրոնների բոլոր քմահաճ վարքը արտաքին թաղանթում, որը վերահսկում է նրա բոլոր հատկությունները, կարելի է արտասովոր կերպով արտահայտել պարզ. Ատոմում չկան և չեն կարող լինել երկու նույնական էլեկտրոններ:Այս օրենքը գիտության մեջ հայտնի է որպես Պաուլի սկզբունք (անվանվել է շվեյցարացի տեսական ֆիզիկոսի պատվին)։

Իմանալով ատոմի էլեկտրոնների ընդհանուր թիվը, որը հավասար է Մենդելեևի համակարգում նրա ատոմային թվին, կարող եք «կառուցել» ատոմ. կարող եք հաշվարկել նրա արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը. որոշել, թե քանի էլեկտրոն կա դրա մեջ և ինչ: ինչ տեսակի էլեկտրոններ կան դրա մեջ:

Քանի որ դուք աճում եք Զ ատոմների էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների նմանատիպ տեսակները պարբերաբար կրկնվում են:Ըստ էության, սա նույնպես պարբերական օրենքի ձևակերպումն է, բայց կապված թաղանթների և ենթաշերտերի միջև էլեկտրոնների բաշխման գործընթացի հետ։

Իմանալով ատոմային կառուցվածքի օրենքը՝ մենք այժմ կարող ենք կառուցել պարբերական աղյուսակ և բացատրել, թե ինչու է այն կառուցված այս կերպ: Միայն մեկ փոքր տերմինաբանական պարզաբանում է պետք. այն տարրերը, որոնց ատոմներում տեղի է ունենում s-, p-, d-, f-ենթափեղկերի կառուցում, սովորաբար կոչվում են համապատասխանաբար s-, p-, d-, f-տարրեր:

Ատոմի բանաձևը սովորաբար գրվում է հետևյալ ձևով՝ հիմնական քվանտային թիվը նշվում է համապատասխան թվով, երկրորդական քվանտային թիվը՝ տառով, իսկ էլեկտրոնների թիվը՝ վերևի աջ մասում։

Առաջին շրջանը պարունակում է 1 s-տարր՝ ջրածին և հելիում։ Առաջին շրջանի սխեմատիկ նշումը հետևյալն է՝ 1 s 2 . Երկրորդ շրջանը կարելի է պատկերել հետևյալ կերպ՝ 2 s 2 2 p 6, այսինքն՝ ներառում է տարրեր, որոնցում լրացվում են 2 s-, 2 p ենթափեղկ։ Իսկ երրորդը (դրանում կառուցված են 3 s-, 3p-ենթափեղկեր)՝ 3 s 2 3p 6: Ակնհայտ է, որ նմանատիպ տիպի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաները կրկնվում են:

4-րդ շրջանի սկզբում կա երկու 4 s-տարր, այսինքն՝ N-կեղևի լցոնումը սկսվում է ավելի շուտ, քան M-կեղևի կառուցումն ավարտված է։ Այն պարունակում է ևս 10 թափուր տեղ, որոնք լրացվում են տասը հաջորդական տարրերով (3 d-տարր): M-կեղևի լիցքավորումն ավարտվել է, N-ի լցոնումը շարունակվում է (վեց 4 p-էլեկտրոններով): Հետեւաբար, 4-րդ շրջանի կառուցվածքը հետեւյալն է՝ 4 s 2 3 d 10 4 p 6. Հինգերորդ շրջանը լրացվում է նույն կերպ.

5 s 2 4 d 10 5 p 6 .

Վեցերորդ շրջանում կա 32 տարր։ Դրա սխեմատիկ նշումն է՝ 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6:

Եվ վերջապես, հաջորդ՝ 7-րդ շրջանը՝ 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6: Պետք է նկատի ունենալ, որ 7-րդ շրջանի ոչ բոլոր տարրերն են դեռ հայտնի։

Ռումբերի այս փուլային լրացումը խիստ ֆիզիկական օրենք է։ Ստացվում է, որ 3 դ ենթաթաղանթի մակարդակները զբաղեցնելու փոխարեն ավելի շահավետ է (էներգետիկ տեսանկյունից) էլեկտրոնները նախ զբաղեցնել 4 վ ենթափեղանի մակարդակները։ Հենց այս էներգիայի «ճոճանակներն են» «ավելի շահավետ-պակաս շահավետ», որոնք բացատրում են այն իրավիճակը, որ քիմիական տարրերում էլեկտրոնային թաղանթների լցումը տեղի է ունենում փուլերով:

20-ականների կեսերին։ Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Լ. դե Բրոլին արտահայտել է համարձակ միտք՝ բոլոր նյութական մասնիկները (ներառյալ էլեկտրոնները) ունեն ոչ միայն նյութական, այլև ալիքային հատկություններ։ Շուտով հնարավոր եղավ ցույց տալ, որ էլեկտրոնները, ինչպես լույսի ալիքները, նույնպես կարող են թեքվել խոչընդոտների շուրջ։

Քանի որ էլեկտրոնը ալիք է, նրա շարժումը ատոմում կարելի է նկարագրել՝ օգտագործելով ալիքի հավասարումը: Այս հավասարումը ստացվել է 1926 թվականին ավստրիացի ֆիզիկոս Է. Շրյոդինգերի կողմից։ Մաթեմատիկոսներն այն անվանում են երկրորդ կարգի մասնակի դիֆերենցիալ հավասարում։ Ֆիզիկոսների համար սա քվանտային մեխանիկայի հիմնական հավասարումն է։

Ահա թե ինչ տեսք ունի հավասարումը.

+++ y = 0,

Որտեղ մ- էլեկտրոնային զանգված; r – էլեկտրոնի հեռավորությունը միջուկից; ե - էլեկտրոնային լիցք; Ե- էլեկտրոնի ընդհանուր էներգիան, որը հավասար է կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի գումարին. Զ- ատոմի սերիական համարը (ջրածնի ատոմի համար այն 1 է); հ- «գործողության քվանտ»; x , y , զ – էլեկտրոնային կոորդինատներ; y-ը ալիքային ֆունկցիան է (հավանականության աստիճանը բնութագրող վերացական մեծություն):

Հավանականության աստիճանը, որ էլեկտրոնը գտնվում է միջուկի շուրջ տարածության որոշակի վայրում: Եթե ​​y = 1, ապա էլեկտրոնն իսկապես պետք է լինի հենց այս տեղում. եթե y = 0, ապա այնտեղ էլեկտրոնի հետք չկա:

Էլեկտրոն գտնելու հավանականության գաղափարը կենտրոնական է քվանտային մեխանիկայի համար: Իսկ y (psi) ֆունկցիայի արժեքը (ավելի ճիշտ՝ դրա արժեքի քառակուսին) արտահայտում է էլեկտրոնի՝ տարածության այս կամ այն ​​կետում գտնվելու հավանականությունը։

Քվանտային մեխանիկական ատոմում չկան հստակ էլեկտրոնային ուղեծրեր, որոնք այնքան հստակ ուրվագծված են ատոմի Բորի մոդելում: Էլեկտրոնը կարծես տարածված է տիեզերքում՝ ամպի տեսքով։ Բայց այս ամպի խտությունը տարբեր է՝ ինչպես ասում են՝ որտեղ է այն հաստ, որտեղ՝ դատարկ։ Ավելի մեծ ամպի խտությունը համապատասխանում է էլեկտրոն գտնելու ավելի մեծ հավանականությանը:

Ատոմի վերացական քվանտային մեխանիկական մոդելից կարելի է անցնել Բորի ատոմի տեսողական և տեսանելի մոդելին։ Դա անելու համար հարկավոր է լուծել Շրյոդինգերի հավասարումը։ Ստացվում է, որ ալիքի ֆունկցիան կապված է երեք տարբեր մեծությունների հետ, որոնք կարող են ընդունել միայն ամբողջական արժեքներ։ Ընդ որում, այս մեծությունների փոփոխությունների հաջորդականությունն այնպիսին է, որ դրանք չեն կարող լինել այլ բան, քան քվանտային թվեր։ Հիմնական, ուղեծրային և մագնիսական: Բայց դրանք ներկայացվել են հատուկ տարբեր ատոմների սպեկտրները նշանակելու համար: Հետո նրանք շատ օրգանական գաղթեցին դեպի ատոմի Բորի մոդելը։ Սա գիտական ​​տրամաբանություն է. նույնիսկ ամենադաժան թերահավատը չի կարող դա խարխլել:

Այս ամենը նշանակում է, որ Շրյոդինգերի հավասարման լուծումը, ի վերջո, հանգեցնում է ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների և ենթաթաղանթների լրացման հաջորդականության ստացմանը։ Սա քվանտային մեխանիկական ատոմի հիմնական առավելությունն է Բորի ատոմի նկատմամբ։ Իսկ մոլորակային ատոմին ծանոթ հասկացությունները կարելի է վերանայել քվանտային մեխանիկայի տեսանկյունից։ Կարելի է ասել, որ ուղեծիրը ատոմում տվյալ էլեկտրոնի հավանական դիրքերի որոշակի խումբ է։ Այն համապատասխանում է որոշակի ալիքային ֆունկցիայի: Ժամանակակից ատոմային ֆիզիկայում և քիմիայում «Ուղեծր» տերմինի փոխարեն օգտագործվում է «Օրբիտալ» տերմինը։

Այսպիսով, Շրյոդինգերի հավասարումը նման է կախարդական փայտիկի, որը վերացնում է պարբերական համակարգի պաշտոնական տեսության մեջ պարունակվող բոլոր թերությունները։ «Ձևականը» վերածում է «փաստացիի»։

Իրականում դա հեռու է դեպքից։ Քանի որ հավասարումը ճշգրիտ լուծում ունի միայն ջրածնի ատոմի համար, որը ատոմներից ամենապարզն է: Հելիումի և հետագա ատոմների համար անհնար է ճշգրիտ լուծել Շրյոդինգերի հավասարումը, քանի որ էլեկտրոնների միջև փոխազդեցության ուժերը գումարվում են: Իսկ վերջնական արդյունքի վրա դրանց ազդեցությունը հաշվի առնելը աներևակայելի բարդության մաթեմատիկական խնդիր է։ Այն անհասանելի է մարդկային կարողություններին. միայն արագընթաց էլեկտրոնային համակարգիչները, որոնք վայրկյանում հարյուր հազարավոր գործողություններ են կատարում, կարող են համեմատվել դրա հետ։ Եվ նույնիսկ այն դեպքում, միայն այն պայմանով, որ հաշվարկային ծրագիրը մշակվի բազմաթիվ պարզեցումներով և մոտարկումներով։

40 տարվա ընթացքում հայտնի քիմիական տարրերի ցանկն ավելացել է 19-ով։ Եվ բոլոր 19 տարրերը սինթեզվել են, պատրաստված են արհեստականորեն։

Տարրերի սինթեզը կարելի է հասկանալ որպես ավելի ցածր միջուկային լիցք ունեցող տարրից, ավելի ցածր ատոմային թվով տարրից ստացում, ավելի բարձր ատոմային համար ունեցող տարրից։ Իսկ արտադրության պրոցեսն ինքնին կոչվում է միջուկային ռեակցիա։ Նրա հավասարումը գրված է այնպես, ինչպես սովորական քիմիական ռեակցիայի հավասարումը։ Ձախ կողմում արձագանքող նյութերն են, աջում՝ ստացված արտադրանքները։ Միջուկային ռեակցիայի ռեակտիվներն են թիրախը և ռմբակոծող մասնիկը:

Թիրախը կարող է լինել պարբերական աղյուսակի գրեթե ցանկացած տարր (ազատ կամ քիմիական միացության տեսքով):

Ռմբակոծող մասնիկների դերը խաղում են a-մասնիկները, նեյտրոնները, պրոտոնները, դեյտրոնները (ջրածնի ծանր իզոտոպի միջուկները), ինչպես նաև տարբեր տարրերի այսպես կոչված բազմակի լիցքավորված ծանր իոնները՝ բոր, ածխածին, ազոտ, թթվածին, նեոն, արգոն և պարբերական աղյուսակի այլ տարրեր:

Որպեսզի միջուկային ռեակցիա տեղի ունենա, ռմբակոծող մասնիկը պետք է բախվի թիրախ ատոմի միջուկին։ Եթե ​​մասնիկը բավականաչափ բարձր էներգիա ունի, այն կարող է այնքան խորը ներթափանցել միջուկ, որ միաձուլվի դրա հետ: Քանի որ վերը թվարկված բոլոր մասնիկները, բացի նեյտրոնից, կրում են դրական լիցքեր, երբ դրանք միաձուլվում են միջուկի հետ, մեծացնում են դրա լիցքը։ Իսկ Z-ի արժեքի փոփոխությունը նշանակում է տարրերի փոխակերպում՝ միջուկային լիցքի նոր արժեք ունեցող տարրի սինթեզ։

Ռմբակոծող մասնիկները արագացնելու և նրանց միջուկների հետ միաձուլվելու համար բավարար էներգիա տալու միջոց գտնելու համար հայտնագործվեց և կառուցվեց մասնիկների հատուկ արագացուցիչ՝ ցիկլոտրոն: Հետո նոր տարրերի համար հատուկ գործարան կառուցեցին՝ միջուկային ռեկտոր։ Դրա ուղղակի նպատակը միջուկային էներգիա արտադրելն է։ Բայց քանի որ ինտենսիվ նեյտրոնային հոսքեր միշտ կան դրա մեջ, դրանք հեշտ է օգտագործել արհեստական ​​միաձուլման նպատակներով: Նեյտրոնը լիցք չունի, և, հետևաբար, այն արագացնելու կարիք չունի (և անհնար է): Ընդհակառակը, դանդաղ նեյտրոններն ավելի օգտակար են, քան արագները։

Քիմիկոսները ստիպված եղան հավաքել իրենց ուղեղները և ցույց տալ հնարամտության իրական հրաշքներ՝ նպատակային նյութից փոքր քանակությամբ նոր տարրեր առանձնացնելու ուղիներ մշակելու համար: Սովորեք ուսումնասիրել նոր տարրերի հատկությունները, երբ հասանելի էին ընդամենը մի քանի ատոմ...

Հարյուր ու հազարավոր գիտնականների աշխատանքի շնորհիվ պարբերական աղյուսակում 19 նոր բջիջ է լցվել։ Չորսը գտնվում են նրա հին սահմաններում՝ ջրածնի և ուրանի միջև: Տասնհինգ - ուրանի համար: Ահա թե ինչպես եղավ ամեն ինչ...

Պարբերական աղյուսակի 4 տեղ երկար ժամանակ դատարկ է մնացել՝ թիվ 43, 61, 85 եւ 87 բջիջները։

Այս 4 տարրերը խուսափողական էին։ Բնության մեջ դրանք որոնելուն ուղղված գիտնականների ջանքերն անհաջող են մնացել։ Պարբերական օրենքի օգնությամբ վաղուց լրացվել են պարբերական աղյուսակի մնացած բոլոր տեղերը՝ ջրածնից մինչև ուրան։

Մեկ անգամ չէ, որ այս չորս տարրերի հայտնաբերման մասին զեկույցներ են հայտնվել գիտական ​​ամսագրերում: Բայց այս բոլոր բացահայտումները չհաստատվեցին. ամեն անգամ ճշգրիտ ստուգումը ցույց էր տալիս, որ սխալ է կատարվել, և պատահական աննշան կեղտերը սխալմամբ շփոթվել են նոր տարրի հետ:

Երկար ու դժվարին որոնումները վերջապես հանգեցրին բնության խուսափողական տարրերից մեկի բացահայտմանը: Պարզվել է, որ թիվ 87 էքսցեզիան առաջանում է բնական ռադիոակտիվ իզոտոպի ուրան-235 քայքայման շղթայում։ Դա կարճատև ռադիոակտիվ տարր է։

Բրինձ. 13. Թիվ 87 տարրի ձեւավորման սխեմա – Ֆրանսիա. Որոշ ռադիոակտիվ իզոտոպներ կարող են քայքայվել երկու եղանակով, օրինակ՝ ինչպես a-, այնպես էլ b-քայքայման միջոցով: Այս երեւույթը կոչվում է ռադիոակտիվ պատառաքաղ: Բոլոր բնական ռադիոակտիվ ընտանիքները պարունակում են պատառաքաղներ:

87-րդ տարրը արժանի է ավելի մանրամասն քննարկման: Այժմ քիմիայի հանրագիտարաններում կարդում ենք՝ ֆրանցիումը (սերիական համարը 87) հայտնաբերվել է 1939 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Մարգարիտա Պերեյի կողմից։

Ինչպե՞ս Պերեյին հաջողվեց բռնել խուսափողական տարրը: 1914 թվականին երեք ավստրիացի ռադիոքիմիկոսներ՝ Ս. Մեյերը, Վ. Հեսը և Ֆ. Պանեթը, սկսեցին ուսումնասիրել 227 զանգվածային համարով ակտինիումի իզոտոպի ռադիոակտիվ քայքայումը: Հայտնի էր, որ այն պատկանում է ակտինուրանի ընտանիքին և արտանետում է b-մասնիկներ; հետևաբար դրա քայքայման արտադրանքը թորիումն է: Այնուամենայնիվ, գիտնականները անորոշ կասկածներ ունեին, որ ակտինիում-227-ը հազվադեպ դեպքերում նույնպես արտանետում է a-մասնիկներ։ Այլ կերպ ասած, սա ռադիոակտիվ պատառաքաղի օրինակներից մեկն է: Նման փոխակերպման ժամանակ պետք է ձևավորվի 87-րդ տարրի իզոտոպը: Մեյերը և նրա գործընկերները իսկապես դիտարկել են ալֆա մասնիկները: Հետագա հետազոտություններ պահանջվեցին, սակայն այն ընդհատվեց Առաջին համաշխարհային պատերազմով։

Նույն ճանապարհով գնաց Մարգարիտա Պերեյը։ Բայց նա իր տրամադրության տակ ուներ ավելի զգայուն գործիքներ և վերլուծության նոր, կատարելագործված մեթոդներ: Դրա համար նա հաջողակ էր:

Ֆրանցիումը դասակարգվում է որպես արհեստականորեն սինթեզված տարր: Բայց, այնուամենայնիվ, տարերքն առաջին անգամ հայտնաբերվել է բնության մեջ։ Սա ֆրանցիում-223-ի իզոտոպն է: Նրա կիսատ կյանքը ընդամենը 22 րոպե է։ Պարզ է դառնում, թե ինչու է Երկրի վրա այդքան քիչ Ֆրանսիա: Նախ, իր փխրունության պատճառով այն ժամանակ չունի որևէ նկատելի քանակությամբ կենտրոնանալու, և երկրորդ, դրա ձևավորման գործընթացն ինքնին բնութագրվում է ցածր հավանականությամբ. մասնիկներ.

Այս առումով ավելի ձեռնտու է ֆրանցիումը արհեստականորեն պատրաստելը։ Արդեն ստացվել է ֆրանցիումի 20 իզոտոպ, որոնցից ամենաերկարակյացը ֆրանցիում-223-ն է։ Աշխատելով շատ փոքր քանակությամբ ֆրանցիումի աղերի հետ՝ քիմիկոսները կարողացան ապացուցել, որ նրա հատկությունները չափազանց նման են ցեզիումին։

Ուսումնասիրելով ատոմային միջուկների հատկությունները՝ ֆիզիկոսները եկել են այն եզրակացության, որ կայուն իզոտոպներ չեն կարող գոյություն ունենալ 43, 61, 85 և 87 ատոմային համարներով տարրերի համար։ Նրանք կարող են լինել միայն ռադիոակտիվ, ունեն կարճ կիսամյակ և պետք է արագ անհետանան: Հետեւաբար, այս բոլոր տարրերը մարդու կողմից ստեղծվել են արհեստականորեն: Նոր տարրերի ստեղծման ուղիները մատնանշվում էին պարբերական օրենքով։ 43-րդ տարրն առաջինն էր արհեստականորեն ստեղծված:

43-րդ տարրի միջուկը պետք է ունենա 43 դրական լիցքեր և 43 էլեկտրոններ, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջ: 43-րդ տարրի դատարկ տարածությունը, որը գտնվում է հինգերորդ շրջանի կեսին, չորրորդ շրջանում ունի մանգան, իսկ վեցերորդում՝ ռենիում: Հետևաբար, 43 տարրի քիմիական հատկությունները պետք է նման լինեն մանգանի և ռենիումի հատկություններին: 43 խցից ձախ թիվ 42 մոլիբդենն է, աջում՝ թիվ 44 ռութենիումը։ Ուստի 43 տարր ստեղծելու համար անհրաժեշտ է 42 լիցք ունեցող ատոմի միջուկում լիցքերի թիվը ավելացնել ևս մեկ տարրական լիցքով։ Ուստի նոր տարր 43 սինթեզելու համար անհրաժեշտ է որպես սկզբնական նյութ վերցնել մոլիբդենը։ Ամենաթեթև տարրը՝ ջրածինը, ունի մեկ դրական լիցք։ Այսպիսով, կարելի է ակնկալել, որ 43 տարրը կարող է ստացվել մոլիբդենի և պրոտոնի միջուկային ռեակցիայից։

Բրինձ. 14. Թիվ 43 տարրի՝ տեխնիումի սինթեզի սխեմա.

43 տարրի հատկությունները պետք է նման լինեն մանգանի և ռենիումի հատկություններին, և այդ տարրի առաջացումը հայտնաբերելու և ապացուցելու համար անհրաժեշտ է օգտագործել քիմիական ռեակցիաներ, որոնք նման են նրանց, որոնց միջոցով քիմիկոսները որոշում են մանգանի և փոքր քանակությամբ մանգանի առկայությունը: ռենիում.

Այսպես պարբերական աղյուսակը հնարավորություն է տալիս գծել արհեստական ​​տարրերի ստեղծման ճանապարհը։

Ճիշտ նույն կերպ, առաջին արհեստական ​​քիմիական տարրը ստեղծվել է 1937 թվականին։ Այն ստացել է տեխնիումի նշանակալի անվանումը՝ տեխնիկապես, արհեստականորեն արտադրված առաջին տարրը։ Այսպես է իրականացվել տեխնիումի սինթեզը։ Մոլիբդենի թիթեղը ենթարկվել է ինտենսիվ ռմբակոծության ջրածնի ծանր իզոտոպի՝ դեյտերիումի միջուկների կողմից, որոնք ցիկլոտրոնով արագացել են հսկայական արագությամբ։

Ջրածնի ծանր միջուկները, որոնք ստանում էին շատ մեծ էներգիա, ներթափանցում էին մոլիբդենի միջուկներ։ Ցիկլոտրոնում ճառագայթումից հետո մոլիբդենային պլաստիկը լուծարվել է թթվի մեջ։ Լուծույթից մեկուսացվել է նոր ռադիոակտիվ նյութի աննշան քանակություն՝ օգտագործելով նույն ռեակցիաները, որոնք անհրաժեշտ են մանգանի անալիտիկ որոշման համար (43 տարրի անալոգը)։ Սա նոր տարր էր՝ տեխնիում։ Դրանք ճշգրտորեն համապատասխանում են պարբերական աղյուսակում տարրի դիրքին։

Այժմ տեխնիումը բավականին հասանելի է դարձել. այն բավականին մեծ քանակությամբ ձևավորվում է միջուկային ռեակտորներում։ Տեխնիումը լավ ուսումնասիրված է և արդեն գործնականում կիրառվում է:

Մեթոդը, որով ստեղծվել է 61 տարրը, շատ նման է տեխնիումի արտադրության մեթոդին։ 61-րդ տարրը մեկուսացվել է միայն 1945 թվականին միջուկային ռեակտորում ուրանի տրոհման արդյունքում առաջացած մասնատման տարրերից։

Բրինձ. 15. Թիվ 61 տարրի՝ պրոմեթիումի սինթեզի սխեմա:

Տարրը ստացել է «պրոմեթիում» խորհրդանշական անվանումը։ Այս անունը նրան անլուրջ չեն տվել։ Այն խորհրդանշում է գիտության դրամատիկ ուղին, որը գողանում է բնությունից միջուկային տրոհման էներգիան և տիրապետում այդ էներգիան (ըստ լեգենդի, տիտան Պրոմեթևսը գողացավ երկնքից կրակը և տվեց մարդկանց. օրական), բայց այն նաև զգուշացնում է մարդկանց պատերազմի սարսափելի վտանգի մասին:

Պրոմեթիան այժմ ձեռք է բերվում զգալի քանակությամբ. այն օգտագործվում է ատոմային մարտկոցներում՝ ուղղակի հոսանքի աղբյուրներում, որոնք կարող են երկար տարիներ աշխատել առանց ընդհատումների:

Նույն ձևով սինթեզվել է ամենածանր հալոգենը՝ էկաիոդը, տարրը 85, որը սկզբում ստացվել է բիսմուտի (թիվ 83) ռմբակոծման միջոցով հելիումի միջուկներով (թիվ 2), որոնք արագացել են ցիկլոտրոնում մինչև բարձր էներգիաներ։ Նոր տարրը կոչվում է աստատին (անկայուն): Այն ռադիոակտիվ է և արագ անհետանում է։ Պարզվեց, որ նրա քիմիական հատկությունները նույնպես ճշգրտորեն համապատասխանում են պարբերական օրենքին։ Այն նման է յոդին։

Բրինձ. 16. Թիվ 85 տարրի սինթեզի սխեման՝ աստատին.

Տրանսուրանային տարրերը արհեստականորեն սինթեզված քիմիական տարրեր են, որոնք գտնվում են պարբերական աղյուսակում ուրանի հետևից: Դրանցից դեռ քանիսը հնարավոր կլինի սինթեզել ապագայում, դեռ ոչ ոք չի կարող հստակ պատասխանել։

Ուրանը 70 երկար տարիների ընթացքում քիմիական տարրերի բնական շարքի վերջին տարրն էր։

Եվ այս ամբողջ ընթացքում գիտնականներին բնականաբար անհանգստացնում էր այն հարցը, թե արդյոք բնության մեջ գոյություն ունեն ուրանից ծանր տարրեր: Դմիտրի Իվանովիչը կարծում էր, որ եթե ուրանի տարրեր երբևէ հնարավոր լինի հայտնաբերել երկրի աղիքներում, ապա դրանց թիվը պետք է սահմանափակվի: Ռադիոակտիվության հայտնաբերումից հետո բնության մեջ նման տարրերի բացակայությունը բացատրվում էր նրանով, որ դրանց կիսամյակը կարճ է, և բոլորը քայքայվել և վերածվել են ավելի թեթև տարրերի շատ վաղուց՝ մեր մոլորակի էվոլյուցիայի շատ վաղ փուլերում։ . Բայց ուրանը, որը, պարզվեց, ռադիոակտիվ է, ուներ այնքան երկար, որ պահպանվել է մինչ օրս։ Ինչո՞ւ բնությունը չկարողացավ գոնե ամենամոտ տրանսուրաններին գոյատևելու նույնքան առատաձեռն ժամանակ տալ: Բազմաթիվ հաղորդումներ են եղել համակարգի ներսում ենթադրաբար նոր տարրերի հայտնաբերման մասին՝ ջրածնի և ուրանի միջև, բայց գրեթե երբեք գիտական ​​ամսագրեր չեն գրել տրանսուրանի հայտնաբերման մասին: Գիտնականները միայն վիճել են ուրանի վերաբերյալ պարբերական աղյուսակի խախտման պատճառի շուրջ։

Միայն միջուկային միաձուլումը հնարավորություն տվեց պարզել հետաքրքիր հանգամանքներ, որոնց մասին նախկինում նույնիսկ չէր կարելի կասկածել։

Նոր քիմիական տարրերի սինթեզի առաջին ուսումնասիրությունները ուղղված էին տրանսուրանների արհեստական ​​արտադրությանը։ Առաջին արհեստական ​​տրանսուրանի տարրի մասին խոսվել է տեխնիումի հայտնվելուց երեք տարի առաջ: Խթանիչ իրադարձությունը նեյտրոնի հայտնաբերումն էր: տարրական մասնիկը, զուրկ լիցքից, ուներ հսկայական թափանցող ուժ, կարող էր հասնել ատոմի միջուկ՝ առանց որևէ խոչընդոտի հանդիպելու և առաջացնել տարբեր տարրերի փոխակերպումներ։ Նեյտրոնները սկսեցին կրակել տարբեր նյութերից պատրաստված թիրախների վրա։ Այս ոլորտում հետազոտությունների առաջամարտիկը եղել է ականավոր իտալացի ֆիզիկոս Է.Ֆերմին:

Նեյտրոններով ճառագայթված ուրանը դրսևորել է անհայտ ակտիվություն՝ կարճ կիսամյակով: Ուրան-238-ը, կլանելով նեյտրոնը, վերածվում է ուրան-239 տարրի անհայտ իզոտոպի, որը b-ռադիոակտիվ է և պետք է վերածվի 93 ատոմային համարով տարրի իզոտոպի: Նման եզրակացություն են արել Է. Ֆերմին և իր գործընկերները։

Իրականում մեծ ջանքեր պահանջվեցին ապացուցելու համար, որ անհայտ ակտիվությունն իրականում համապատասխանում է առաջին տրանսուրանի տարրին։ Քիմիական գործողությունները հանգեցրին այն եզրակացության, որ նոր տարրը իր հատկություններով նման է մանգանին, այսինքն՝ պատկանում է VII b ենթախմբին։ Այս փաստարկը տպավորիչ ստացվեց. այն ժամանակ (30-ականներին) գրեթե բոլոր քիմիկոսները հավատում էին, որ եթե տրանսուրանի տարրերը գոյություն ունեն, ապա դրանցից գոնե առաջինը նման կլիներ. դ- նախորդ ժամանակաշրջանների տարրեր. Սա սխալ էր, որն անկասկած ազդեց ուրանից ծանր տարրերի հայտնաբերման պատմության վրա:

Մի խոսքով, 1934թ.-ին Է.Ֆերմին վստահորեն հայտարարեց ոչ միայն 93-րդ տարրի սինթեզը, որին նա տվեց «ausonium» անվանումը, այլև պարբերական աղյուսակում նրա աջ հարևանը՝ «hesperia» (թիվ 94): Վերջինս աուսոնիումի բ-քայքայման արդյունք էր.

Կային գիտնականներ, ովքեր էլ ավելի «քաշեցին» այս շղթան։ Նրանց թվում են գերմանացի հետազոտողներ Օ.Հանը, Լ.Մեյթները և Ֆ.Շտրասմանը։ 1937 թվականին նրանք արդեն խոսում էին թիվ 97 տարրի մասին՝ որպես իրական բանի.

Բայց նոր տարրերից ոչ մեկը չի ստացվել որևէ նկատելի քանակությամբ կամ մեկուսացված ազատ ձևով: Նրանց սինթեզը դատում էին տարբեր անուղղակի նշաններով։

Ի վերջո, պարզվեց, որ տրանսուրանի տարրերի համար վերցված այս բոլոր ժամանակավոր նյութերը իրականում պարբերական աղյուսակի կեսին պատկանող տարրեր են, այսինքն՝ վաղուց հայտնի քիմիական տարրերի արհեստական ​​ռադիոակտիվ իզոտոպներ: Սա պարզ դարձավ, երբ 1938 թվականի դեկտեմբերի 22-ին Օ.Հանը և Ֆ.Ստրասմանը կատարեցին 20-րդ դարի ամենամեծ հայտնագործություններից մեկը։ - դանդաղ նեյտրոնների ազդեցության տակ ուրանի տրոհման հայտնաբերում: Գիտնականները անհերքելիորեն հաստատել են, որ նեյտրոններով ճառագայթված ուրանը պարունակում է բարիումի և լանթանի իզոտոպներ։ Նրանք կարող էին ձևավորվել միայն այն ենթադրությամբ, որ նեյտրոնները, կարծես, բաժանում են ուրանի միջուկները մի քանի փոքր բեկորների:

Ճեղքման մեխանիզմը բացատրել են Լ.Մեյթները և Օ.Ֆրիշը։ Միջուկի այսպես կոչված կաթիլային մոդելն արդեն գոյություն ուներ՝ ատոմային միջուկը նմանվեց հեղուկի կաթիլի։ Եթե ​​մի կաթիլին տրվում է բավականաչափ էներգիա և հուզված, այն կարող է բաժանվել ավելի փոքր կաթիլների: Նմանապես, նեյտրոնի կողմից գրգռված վիճակի բերված միջուկը կարող է քայքայվել և բաժանվել ավելի փոքր մասերի՝ ավելի թեթև տարրերի ատոմների միջուկների:

1940 թվականին խորհրդային գիտնականներ Գ. Այսպիսով, հայտնաբերվել է բնության մեջ հայտնաբերված ռադիոակտիվ փոխակերպման նոր տեսակ՝ ուրանի ինքնաբուխ տրոհումը։ Սա չափազանց կարևոր բացահայտում էր։

Այնուամենայնիվ, սխալ է 1930-ականների տրանսուրանների վերաբերյալ հետազոտությունները սխալ համարելը:

Ուրանը ունի երկու հիմնական բնական իզոտոպներ՝ ուրան-238 (զգալիորեն գերակշռող) և ուրան-235: Երկրորդը հիմնականում տրոհվում է դանդաղ նեյտրոնների ազդեցության տակ, իսկ առաջինը, կլանելով նեյտրոնը, միայն վերածվում է ավելի ծանր իզոտոպի՝ ուրան-239-ի, և այդ կլանումը ավելի ինտենսիվ է, այնքան ավելի արագ են ռմբակոծվում նեյտրոնները։ Հետևաբար, տրանսուրանի սինթեզման առաջին փորձերում նեյտրոնային չափավորության ազդեցությունը հանգեցրեց նրան, որ երբ բնական ուրան պարունակող թիրախը «կրակվեց», տրոհման գործընթացը գերակշռում էր:

Բայց ուրան-238-ը, որը կլանել է նեյտրոնը, պետք է առաջացներ տրանսուրանի տարրերի ձևավորման շղթա: Հարկավոր էր գտնել 93-րդ տարրի ատոմները տրոհման բեկորների բարդ խառնաշփոթի մեջ թակարդելու հուսալի միջոց: Համեմատաբար ավելի փոքր զանգվածով այս բեկորները ուրանի ռմբակոծության ժամանակ պետք է թռչեին ավելի մեծ տարածություններով (ունեն ավելի երկար ճանապարհի երկարություն), քան 93-րդ տարրի շատ զանգվածային ատոմները:

Ամերիկացի ֆիզիկոս Է.ՄաքՄիլանը, ով աշխատում էր Կալիֆորնիայի համալսարանում, իր փորձերը հիմնեց այս նկատառումների վրա։ 1939 թվականի գարնանը նա սկսեց ուշադիր ուսումնասիրել ուրանի տրոհման բեկորների բաշխումը ճանապարհների երկարությամբ։ Նրան հաջողվել է առանձնացնել բեկորների մի փոքր հատված՝ փոքր միջակայքով։ Հենց այս հատվածում նա հայտնաբերել է ռադիոակտիվ նյութի հետքեր՝ 2,3 օր կիսամյակ և ճառագայթման բարձր ինտենսիվությամբ։ Նման ակտիվություն բեկորների այլ ֆրակցիաներում չի նկատվել։ ՄակՄիլանը կարողացավ ցույց տալ, որ այս նյութը X-ը ուրանի 239 իզոտոպի քայքայման արդյունք է.

Աշխատանքին միացել է քիմիկոս Ֆ. Էբլսոնը։ Պարզվել է, որ ռադիոակտիվ նյութը, որի կիսամյակը 2,3 օր է, կարող է քիմիապես առանձնացվել ուրանից և թորիումից և կապ չունի ռենիումի հետ։ Այսպիսով, ենթադրությունը, որ տարրը 93-ը պետք է լինի էկարենիում, փլուզվեց:

Նեպտունիումի հաջող սինթեզի մասին (նոր տարրն անվանվել է Արեգակնային համակարգի մոլորակի պատվին) հայտարարվել է 1940 թվականի սկզբին ամերիկյան «Physical Review» ամսագրի կողմից: Այսպիսով սկսվեց տրանսուրանի տարրերի սինթեզի դարաշրջանը, որը պարզվեց, որ շատ էր: կարևոր է Մենդելեևի պարբերականության ուսմունքի հետագա զարգացման համար։

Բրինձ. 17. Թիվ 93 տարրի՝ նեպտունիումի սինթեզի սխեմա.

Նույնիսկ տրանսուրանի տարրերի ամենաերկարակյաց իզոտոպների ժամանակաշրջանները, որպես կանոն, զգալիորեն ավելի կարճ են, քան Երկրի տարիքը, և, հետևաբար, դրանց գոյությունը բնության մեջ ներկայումս գործնականում բացառված է: Այսպիսով, պարզ է ուրանի վրա քիմիական տարրերի բնական շարքի՝ 92 տարրի խախտման պատճառը։

Նեպտունիումին հաջորդեց պլուտոնիումը։ Այն սինթեզվել է միջուկային ռեակցիայի միջոցով.

ձմեռ 1940 - 1941 թթ Ամերիկացի գիտնական Գ. Սիբորգը և նրա գործընկերները (հետագայում Գ. Սիբորգի լաբորատորիայում սինթեզվել են տրանսուրանի մի քանի նոր տարրեր): Բայց պարզվեց, որ պլուտոնիումի ամենակարևոր իզոտոպն ուներ 24,360 տարի կիսադադար: Բացի այդ, պլուտոնիում-239-ը շատ ավելի ինտենսիվորեն տրոհվում է դանդաղ նեյտրոնների ազդեցության տակ, քան

Բրինձ. 18. Թիվ 94 տարրի՝ պլուտոնիումի սինթեզի սխեմա.

40-ական թթ սինթեզվել են ուրանից ծանր ևս երեք տարր՝ ամերիցիում (ի պատիվ Ամերիկայի), կուրիում (ի պատիվ Մ. և Պ. Կյուրիների) և բերկելիում (ի պատիվ Բերքլիի Կալիֆորնիայում)։ Միջուկային ռեակտորների թիրախը պլուտոնիում-239-ն էր՝ ռմբակոծված նեյտրոններով և a-մասնիկներով և ամերիցիումով (դրա ճառագայթումը հանգեցրեց բերկելիումի սինթեզին).

.

50-ական թթ սկսվել է կալիֆորնիումի (թիվ 98) սինթեզով։ Այն ստացվել է այն ժամանակ, երբ երկարակյաց կուրիում-242 իզոտոպը զգալի քանակությամբ կուտակվել է, և դրանից թիրախ է պատրաստվել։ Միջուկային ռեակցիա. հանգեցրել է նոր տարրի սինթեզին՝ 98։

Դեպի 99 և 100 տարրեր շարժվելու համար անհրաժեշտ էր հոգ տանել բերկելիումի և կալիֆորնիումի կշիռները կուտակելու համար: Դրանցից պատրաստված թիրախների ռմբակոծումը ա-մասնիկներով հիմք է տվել նոր տարրերի սինթեզման համար։ Բայց 97 և 98 տարրերի սինթեզված իզոտոպների կիսատ-ժամկետները (ժամեր և րոպեներ) չափազանց կարճ էին, և դա, պարզվեց, խոչընդոտ էր դրանց կուտակման համար անհրաժեշտ քանակությամբ։ Առաջարկվեց նաև մեկ այլ եղանակ՝ պլուտոնիումի երկարաժամկետ ճառագայթում նեյտրոնային ինտենսիվ հոսքով։ Բայց մենք պետք է երկար տարիներ սպասենք արդյունքներին (բերկելիումի իզոտոպներից մեկն իր մաքուր ձևով ստանալու համար պլուտոնիումի թիրախը ճառագայթվել է 6 տարի): Սինթեզի ժամանակը զգալիորեն կրճատելու միայն մեկ միջոց կար՝ կտրուկ բարձրացնել նեյտրոնային ճառագայթի հզորությունը։ Պարզվեց, որ դա անհնար է լաբորատորիաներում։

Օգնության է հասել ջերմամիջուկային պայթյունը։ 1952 թվականի նոյեմբերի 1-ին ամերիկացիները Խաղաղ օվկիանոսում գտնվող Էնիվետակ ատոլում պայթեցրել են ջերմամիջուկային սարքը։ Պայթյունի վայրից հավաքվել է մի քանի հարյուր կիլոգրամ հող և հետազոտվել են նմուշներ։ Արդյունքում հնարավոր եղավ հայտնաբերել 99 և 100 տարրերի իզոտոպներ, որոնք կոչվում էին համապատասխանաբար einsteinium (ի պատիվ Ա. Էյնշտեյնի) և fermium (ի պատիվ E. Fermi):

Պայթյունի ժամանակ առաջացած նեյտրոնային հոսքը շատ հզոր է պարզվել, որ ուրան-238 միջուկները կարողացել են շատ կարճ ժամանակահատվածում կլանել մեծ քանակությամբ նեյտրոններ։ Ուրանի այս գերծանր իզոտոպները, հաջորդական քայքայման շղթաների արդյունքում, վերածվեցին էյնշտեյնիումի և ֆերմիումի իզոտոպների (Նկար 19):

Բրինձ. 19. Թիվ 99 – էյնշտեյնիում և թիվ 100 – ֆերմիում տարրերի սինթեզի սխեման:

Մենդելեևիում կոչվում է թիվ 101 քիմիական տարրը, որը սինթեզել են ամերիկացի ֆիզիկոսները՝ Գ. Սիբորգի գլխավորությամբ 1955 թվականին: Սինթեզի հեղինակները նոր տարրն անվանել են «ի պատիվ ռուս մեծ քիմիկոսի արժանիքների, ով առաջինն էր: օգտագործել պարբերական համակարգը չբացահայտված քիմիական տարրերի հատկությունները կանխատեսելու համար»։ Գիտնականներին հաջողվել է կուտակել այնքան էյնշտեյնիում, որպեսզի դրանից թիրախ պատրաստեն (էյնշտեյնիումի քանակը չափվել է միլիարդ ատոմներով); Ա-մասնիկներով այն ճառագայթելով՝ հնարավոր եղավ հաշվարկել 101 տարրի միջուկների սինթեզը (Նկար 20).

Բրինձ. 20. Թիվ 101 տարրի սինթեզի սխեման՝ մենդելևիում:

Ստացված իզոտոպի կիսամյակը շատ ավելի երկար է, քան ակնկալում էին տեսաբանները: Եվ չնայած սինթեզի արդյունքում ստացվել են միայն մենդելևիումի մի քանի ատոմներ, պարզվել է, որ հնարավոր է ուսումնասիրել դրանց քիմիական հատկությունները՝ օգտագործելով նույն մեթոդները, որոնք օգտագործվում էին նախորդ տրանսուրանների համար։

Պարբերական օրենքին արժանի գնահատական ​​տվեց Ուիլյամ Ռազմայը՝ պնդելով, որ պարբերական օրենքը իսկական կողմնացույց է հետազոտողների համար։

Նրա մահից մի քանի տարի անցավ, և Մենդելեևի համակարգը դարձավ մեր գիտելիքների ամենակարևոր օղակը աշխարհի մասին, որտեղ մենք ապրում ենք, տիեզերքում նյութի էվոլյուցիայի մասին, քանի որ Մենդելևն իր գիտական ​​հայտնագործություններում և հատկապես հայտնագործություններում: պարբերական օրենքը իրականում կիրառել է բնության երևույթների իմացության դիալեկտիկական մեթոդը, ինչի կապակցությամբ նրան բարձր է գնահատել Ֆրիդրիխ Էնգելսը, ով, գնահատելով պարբերական օրենքը, նշել է, որ գիտնականը, թեև անգիտակցաբար կիրառել է Հեգելի օրենքը՝ քանակի անցման մասին. որակ, դեռ գիտական ​​նվաճում է կատարել»։

Քիմիա ուսումնասիրելն անհնար է, բացառությամբ այս ամենուրեք օրենքի հիման վրա։ Որքա՜ն ծիծաղելի կլիներ քիմիայի դասագիրքը առանց պարբերական աղյուսակի։ Դուք պետք է հասկանաք, թե ինչպես են տարբեր տարրերը կապված միմյանց հետ և ինչու են դրանք այդքան կապված: Միայն այդ դեպքում պարբերական աղյուսակը կդառնա տարրերի և դրանց միացությունների հատկությունների մասին տեղեկատվության հարուստ շտեմարան, մի շտեմարան, որի հետ քիչ բան կարող է համեմատվել:

Փորձառու քիմիկոսը, պարզապես նայելով համակարգի ցանկացած տարրի զբաղեցրած տեղը, կարող է շատ բան ասել դրա մասին՝ տարրը մետաղ է, թե ոչ մետաղ; անկախ նրանից, թե այն ստեղծում է միացություններ ջրածնի - հիդրիդների հետ; ինչ օքսիդներ են բնորոշ այս տարրին. ինչ արժեքներ կարող է դրսևորել քիմիական միացությունների մեջ մտնելիս. այս տարրի որ միացությունները կայուն կլինեն, և որոնք, ընդհակառակը, փխրուն. Ինչ միացություններից և ինչ ձևով է առավել հարմար և շահավետ այս տարրը ստանալ անվճար տեսքով: Եվ եթե քիմիկոսը կարողանում է այս ամբողջ տեղեկատվությունը քաղել պարբերական աղյուսակից, ապա դա նշանակում է, որ նա լավ է յուրացրել այն։

Պարբերական աղյուսակը հիմք է հանդիսանում նոր, անսովոր, կանխորոշված ​​հատկություններով նոր նյութեր և նյութեր ստանալու համար, որոնք անհայտ են բնությանը։ Դրանք այժմ ստեղծվում են մեծ քանակությամբ։ Այն նաև դարձավ կիսահաղորդչային նյութերի սինթեզի ուղղորդող թել։ Օգտագործելով բազմաթիվ օրինակներ՝ գիտնականները պարզել են, որ պարբերական աղյուսակում որոշակի տեղեր զբաղեցնող տարրերի միացությունները (հիմնականում նրա III – V խմբերում) ունեն կամ պետք է ունենան լավագույն կիսահաղորդչային հատկությունները։

Անհնար է նոր համաձուլվածքներ ստանալու խնդիր դնել՝ անտեսելով պարբերական աղյուսակը։ Ի վերջո, համաձուլվածքների կառուցվածքը և հատկությունները որոշվում են աղյուսակում մետաղների դիրքով: Ներկայումս հայտնի են հազարավոր տարբեր համաձուլվածքներ։

Թերևս ժամանակակից քիմիայի ցանկացած ճյուղում կարելի է նկատել պարբերական օրենքի արտացոլումը։ Բայց միայն քիմիկոսները չեն, որ գլուխ են խոնարհում նրա մեծության առաջ։ Նոր տարրերի սինթեզման դժվարին և հետաքրքրաշարժ գործում դա անհնար է անել առանց պարբերական օրենքի: Աստղերում տեղի է ունենում քիմիական տարրերի սինթեզի հսկա բնական գործընթաց: Գիտնականներն այս գործընթացն անվանում են նուկլեոսինթեզ:

Առայժմ գիտնականները չեն պատկերացնում, թե կոնկրետ ինչ ճանապարհներով, ինչ հաջորդական միջուկային ռեակցիաների արդյունքում են առաջացել մեզ հայտնի քիմիական տարրերը։ Նուկլեոսինթեզի բազմաթիվ վարկածներ կան, սակայն ամբողջական տեսություն դեռ չկա։ Բայց մենք կարող ենք վստահորեն ասել, որ տարրերի ծագման ուղիների մասին նույնիսկ ամենաամաչկոտ ենթադրություններն անհնարին կլինեն առանց պարբերական աղյուսակում տարրերի հաջորդական դասավորությունը հաշվի առնելու։ Միջուկային պարբերականության, ատոմային միջուկների կառուցվածքի և հատկությունների օրենքները ընկած են նուկլեոսինթեզի տարբեր ռեակցիաների հիմքում։

Երկար ժամանակ կպահանջվի թվարկել մարդկային գիտելիքների և պրակտիկայի այն ոլորտները, որտեղ Մեծ Օրենքը և տարրերի համակարգը կարևոր դեր են խաղում: Եվ, ճիշտն ասած, մենք նույնիսկ չենք պատկերացնում Մենդելեևի պարբերականության դոկտրինի ամբողջական մասշտաբը։ Շատ անգամ այն ​​իր անսպասելի կողմերը կհայտնի գիտնականներին:

Մենդելեևը, անկասկած, աշխարհի ամենամեծ քիմիկոսներից մեկն է: Թեև նրա օրենքից անցել է ավելի քան հարյուր տարի, բայց ոչ ոք չգիտի, թե երբ ամբողջությամբ կհասկանա հայտնի պարբերական աղյուսակի ամբողջ բովանդակությունը։

Բրինձ. 21. Լուսանկարը՝ Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի:

Բրինձ. 22. Ռուսաստանի քիմիական ընկերություն նախագահության ներքո

1. Պետրյանով Ի.Վ., Տրիֆոնով Դ.Ն. «Մեծ օրենքը»

Մոսկվա, «Մանկավարժություն», 1984 թ

2. Կեդրով Բ. Մ. «Դ. Ի. Մենդելեևի կանխատեսումները ատոմիզմում»

Մոսկվա, Ատոմիզդատ, 1977

3. Agafoshin N. P. «Պարբերական օրենքը և Դ. Ի. Մենդելեևի տարրերի պարբերական համակարգը», Մոսկվա, «Լուսավորություն», 1973 թ.

4. «Դ. Ի.Մենդելեևը իր ժամանակակիցների հուշերում» Մոսկվա, «Ատոմիզդատ», 1973 թ.

5. Վոլկով Վ. Ա. կենսագրական տեղեկատու «Աշխարհի նշանավոր քիմիկոսներ» Մոսկվա, «Բարձրագույն դպրոց», 1991 թ.

6. Բոգոլյուբովա Լ.Ն. «Մեծ քիմիկոսների կենսագրություններ» Մոսկվա, «Լուսավորություն», 1997 թ.

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. աշխատասեղանի հանրագիտարան «Ամեն ինչ ամեն ինչի մասին» Մոսկվա, «Mnemosyne», 2001 թ.

8. Summ L.B. մանկական հանրագիտարան «Ես ուսումնասիրում եմ աշխարհը. Քիմիա» Մոսկվա, «Օլիմպոս», 1998 թ

Այն նյութը, որը մեզ շրջապատում է բնության մեջ, լինի դա տիեզերական առարկաներ, սովորական երկրային առարկաներ, թե կենդանի օրգանիզմներ, բաղկացած է նյութերից: Կան դրանց բազմաթիվ տեսակներ: Նույնիսկ հին ժամանակներում մարդիկ նկատում էին, որ կարողանում են ոչ միայն փոխել իրենց ֆիզիկական վիճակը, այլև վերափոխվել այլ նյութերի, որոնք օժտված են բնօրինակի համեմատ տարբեր հատկություններով։ Բայց մարդիկ անմիջապես չհասկացան այն օրենքները, որոնց համաձայն տեղի են ունենում նյութի նման փոխակերպումներ։ Դա անելու համար անհրաժեշտ էր ճիշտ բացահայտել նյութի հիմքը և դասակարգել բնության մեջ գոյություն ունեցող տարրերը։ Դա հնարավոր դարձավ միայն 19-րդ դարի կեսերին՝ պարբերական օրենքի բացահայտմամբ։ Դրա ստեղծման պատմությունը D.I. Մենդելեևներին նախորդել է երկար տարիների աշխատանքը, և այս տեսակի գիտելիքի ձևավորմանը նպաստել է ողջ մարդկության դարավոր փորձը։

Ե՞րբ են դրվել քիմիայի հիմքերը։

Հին ժամանակների արհեստավորները բավականին հաջող էին ձուլում և հալեցնում տարբեր մետաղներ՝ իմանալով դրանց փոխակերպման բազմաթիվ գաղտնիքներ։ Նրանք իրենց գիտելիքներն ու փորձը փոխանցել են իրենց ժառանգներին, ովքեր օգտագործել են դրանք մինչև միջնադար։ Համարվում էր, որ միանգամայն հնարավոր է բազային մետաղները վերածել արժեքավորի, ինչը, ըստ էության, մինչև 16-րդ դարը քիմիկոսների գլխավոր խնդիրն էր։ Ըստ էության, նման գաղափարը պարունակում էր նաև հին հույն գիտնականների փիլիսոփայական և առեղծվածային գաղափարները, որ ամբողջ նյութը կառուցված է որոշակի «առաջնային տարրերից», որոնք կարող են փոխակերպվել միմյանց: Չնայած այս մոտեցման ակնհայտ պարզունակությանը, այն դեր է խաղացել Պարբերական օրենքի հայտնաբերման պատմության մեջ։

Պանացեա և սպիտակ թուրմ

Հիմնարար սկզբունքը փնտրելիս ալքիմիկոսները հաստատապես հավատում էին երկու ֆանտաստիկ նյութերի գոյությանը։ Դրանցից մեկը լեգենդար փիլիսոփայական քարն էր, որը նաև կոչվում է կյանքի էլիքսիր կամ համադարման: Ենթադրվում էր, որ նման միջոցը ոչ միայն անվնաս միջոց է սնդիկը, կապարը, արծաթը և այլ նյութերը ոսկու վերածելու համար, այլ նաև ծառայում է որպես հրաշալի համընդհանուր դեղամիջոց, որը բուժում է մարդկային ցանկացած հիվանդություն: Մեկ այլ տարր, որը կոչվում է սպիտակ թուրմ, այնքան էլ արդյունավետ չէր, սակայն օժտված էր այլ նյութերը արծաթի վերածելու ունակությամբ։

Պարբերական օրենքի հայտնաբերման նախապատմությունը պատմելով՝ անհնար է չհիշատակել ալքիմիկոսների կուտակած գիտելիքները։ Նրանք անձնավորեցին խորհրդանշական մտածողության օրինակ։ Այս կիսամիստիկական գիտության ներկայացուցիչները ստեղծել են աշխարհի և նրանում տեղի ունեցող գործընթացների որոշակի քիմիական մոդել տիեզերական մակարդակում։ Փորձելով հասկանալ ամեն ինչի էությունը, նրանք շատ մանրամասն գրանցեցին լաբորատոր տեխնիկան, սարքավորումները և քիմիական ապակյա իրերի մասին տեղեկությունները, մեծ բծախնդիրությամբ և ջանասիրությամբ իրենց փորձը գործընկերներին և ժառանգներին փոխանցելու հարցում:

Դասակարգման անհրաժեշտություն

Մինչև 19-րդ դարը բավականաչափ տեղեկություններ էին կուտակվել քիմիական տարրերի լայն տեսականիի մասին, որոնք առաջացրել էին գիտնականների բնական կարիքն ու ցանկությունը՝ դրանք համակարգելու։ Բայց նման դասակարգում իրականացնելու համար պահանջվում էին լրացուցիչ փորձարարական տվյալներ, ինչպես նաև ոչ միստիկ, այլ իրական գիտելիքներ նյութերի կառուցվածքի և նյութի կառուցվածքի հիմքի էության մասին, որը դեռ գոյություն չուներ։ Բացի այդ, առանձնապես ճշգրիտ չեն եղել այն ժամանակ հայտնի քիմիական տարրերի ատոմային զանգվածների նշանակության մասին առկա տեղեկությունները, որոնց հիման վրա իրականացվել է համակարգումը։

Բայց բնագետների շրջանում դասակարգման փորձերը բազմիցս արվել են իրերի իրական էության ըմբռնումից շատ առաջ, որն այժմ կազմում է ժամանակակից գիտության հիմքը: Եվ այս ուղղությամբ շատ գիտնականներ են աշխատել։ Մենդելեևի պարբերական օրենքի հայտնաբերման նախադրյալները համառոտ նկարագրելիս արժե նշել տարրերի նման համակցությունների օրինակներ։

Եռյակներ

Այդ ժամանակների գիտնականները կարծում էին, որ տարբեր նյութերի հատկությունները, անկասկած, կախված են դրանց ատոմային զանգվածների մեծությունից: Գիտակցելով դա՝ գերմանացի քիմիկոս Յոհան Դյոբերայներն առաջարկեց նյութի հիմքը կազմող տարրերի դասակարգման իր սեփական համակարգը։ Դա տեղի է ունեցել 1829 թ. Եվ այս իրադարձությունը բավականին լուրջ առաջընթաց էր գիտության մեջ իր զարգացման այդ ժամանակաշրջանի համար, ինչպես նաև կարևոր փուլ պարբերական օրենքի բացահայտման պատմության մեջ։ Դյոբերեյները հայտնի տարրերը միավորեց համայնքների մեջ՝ տալով նրանց «եռյակ» անվանումը։ Ըստ գոյություն ունեցող համակարգի՝ արտաքին տարրերի զանգվածը պարզվեց, որ հավասար է նրանց միջև եղած խմբի անդամի ատոմային զանգվածների գումարի միջինին։

Եռյակների սահմաններն ընդլայնելու փորձեր

Նշված Döbereiner համակարգում բավականաչափ թերություններ կային։ Օրինակ՝ բարիումի, ստրոնցիումի և կալցիումի շղթայում չկար կառուցվածքով և հատկություններով նման մագնեզիում։ Իսկ թելուրի, սելենի, ծծմբի համայնքում թթվածինը բավարար չէր։ Նմանատիպ շատ այլ նյութեր նույնպես չեն կարող դասակարգվել ըստ եռյակի համակարգի:

Շատ այլ քիմիկոսներ փորձեցին զարգացնել այս գաղափարները: Մասնավորապես, գերմանացի գիտնական Լեոպոլդ Գմելինը ձգտել է ընդլայնել «ամուր» շրջանակը՝ ընդլայնելով դասակարգված տարրերի խմբերը, բաշխելով դրանք ըստ տարրերի համարժեք կշիռների և էլեկտրաբացասականության։ Նրա կառուցվածքները կազմում էին ոչ միայն եռյակներ, այլև քառյակներ և հնգյակներ, սակայն գերմանացի քիմիկոսին այդպես էլ չհաջողվեց ըմբռնել պարբերական օրենքի էությունը։

Spiral de Chancourtois

Էլեմենտների կառուցման էլ ավելի բարդ սխեման հորինել է Ալեքսանդր դե Շանկուրտուան։ Նա դրանք տեղադրեց գլանով գլորված հարթության վրա՝ ուղղահայաց բաշխելով 45° թեքությամբ՝ ատոմային զանգվածների մեծացման կարգով։ Ինչպես և սպասվում էր, նմանատիպ հատկություններով նյութերը պետք է տեղակայված լինեին տվյալ ծավալային երկրաչափական պատկերի առանցքին զուգահեռ գծերի երկայնքով:

Բայց իրականում իդեալական դասակարգումը չստացվեց, քանի որ երբեմն ամբողջովին անկապ տարրերը ընկնում էին մեկ ուղղահայաց մեջ: Օրինակ, ալկալիական մետաղների կողքին պարզվեց, որ մանգանը բոլորովին այլ քիմիական վարք ուներ։ Եվ նույն «ընկերությունը» ներառում էր ծծումբը, թթվածինը և տիտանի տարրը, որը բոլորովին նման չէ նրանց։ Սակայն նմանատիպ մի սխեման նույնպես իր ներդրումն ունեցավ՝ իր տեղը զբաղեցնելով պարբերական օրենքի հայտնաբերման պատմության մեջ։

Դասակարգումներ ստեղծելու այլ փորձեր

Նկարագրվածներից հետո Ջոն Նյուլանդսը առաջարկեց իր դասակարգման համակարգը՝ նշելով, որ ստացված շարքի յուրաքանչյուր ութերորդ անդամը նմանություն է ցուցադրում տարրերի հատկությունների մեջ, որոնք դասավորված են ատոմային զանգվածի աճին համապատասխան։ Գիտնականի մտքով անցավ հայտնաբերված օրինաչափությունը համեմատել երաժշտական ​​օկտավաների դասավորության կառուցվածքի հետ։ Միաժամանակ նա տարրերից յուրաքանչյուրին հատկացրեց իր հերթական համարը՝ դրանք դասավորելով հորիզոնական շարքերում։ Բայց նման սխեման կրկին իդեալական չստացվեց և շատ թերահավատորեն գնահատվեց գիտական ​​շրջանակներում։

1964-ից 1970 թթ Քիմիական տարրերը կազմակերպող աղյուսակներ նույնպես ստեղծվել են Օդլինգի և Մեյերի կողմից։ Բայց նման փորձերը կրկին ունեին իրենց թերությունները. Այս ամենը տեղի ունեցավ Մենդելեևի կողմից պարբերական օրենքի բացահայտման նախօրեին: Իսկ դասակարգման անկատար փորձերով որոշ աշխատություններ տպագրվեցին նույնիսկ այն բանից հետո, երբ աշխարհին ներկայացվեց մեր կիրառած աղյուսակը։

Մենդելեևի կենսագրությունը

Ռուս փայլուն գիտնականը ծնվել է 1834 թվականին Տոբոլսկ քաղաքում՝ գիմնազիայի տնօրենի ընտանիքում։ Նրանից բացի տանը կային ևս տասնվեց եղբայրներ և քույրեր։ Ուշադրությունից չզրկված, քանի որ երեխաներից ամենափոքրը՝ Դմիտրի Իվանովիչը շատ փոքր տարիքից բոլորին ապշեցնում էր իր արտասովոր ունակություններով։ Ծնողները, չնայած դժվարություններին, ջանում էին նրան լավագույն կրթություն տալ։ Այսպիսով, Մենդելեևը նախ ավարտել է Տոբոլսկի գիմնազիան, իսկ հետո՝ մայրաքաղաքի մանկավարժական ինստիտուտը՝ հոգում պահպանելով գիտության նկատմամբ խորը հետաքրքրությունը։ Եվ ոչ միայն քիմիայի, այլ նաև ֆիզիկայի, օդերևութաբանության, երկրաբանության, տեխնիկայի, գործիքաշինության, ավիացիայի և այլնի:

Շուտով Մենդելեևը պաշտպանեց իր թեկնածուական ատենախոսությունը և դարձավ Սանկտ Պետերբուրգի համալսարանի դոցենտ, որտեղ դասախոսեց օրգանական քիմիայի վերաբերյալ։ 1865 թվականին նա իր գործընկերներին ներկայացրեց իր դոկտորական ատենախոսությունը «Ալկոհոլի ջրի հետ համադրության մասին» թեմայով։ Պարբերական օրենքի հայտնաբերման տարին 1969-ն էր։ Բայց այս նվաճմանը նախորդել էր 14 տարվա քրտնաջան աշխատանքը։

Մեծ հայտնագործության մասին

Հաշվի առնելով սխալները, անճշտությունները, ինչպես նաև իր գործընկերների դրական փորձը՝ Դմիտրի Իվանովիչը կարողացավ ամենահարմար ձևով համակարգել քիմիական տարրերը։ Նա նկատել է նաև միացությունների և պարզ նյութերի հատկությունների, դրանց ձևի պարբերական կախվածությունը ատոմային զանգվածների արժեքից, որը նշված է Մենդելեևի կողմից տրված պարբերական օրենքի ձևակերպման մեջ։

Բայց նման առաջադեմ գաղափարները, ցավոք, անմիջապես արձագանք չգտան նույնիսկ ռուս գիտնականների սրտում, ովքեր շատ զգուշավոր ընդունեցին այս նորամուծությունը։ Իսկ արտասահմանյան գիտության գործիչների մեջ, հատկապես Անգլիայում և Գերմանիայում, Մենդելեևի օրենքը գտավ իր ամենաջերմ հակառակորդներին: Բայց շատ շուտով իրավիճակը փոխվեց։ Ո՞րն էր պատճառը։ Ռուս մեծ գիտնականի փայլուն խիզախությունը որոշ ժամանակ անց աշխարհին հայտնվեց որպես գիտական ​​հեռատեսության նրա փայլուն կարողության վկայություն:

Նոր տարրեր քիմիայում

Նրա ստեղծած պարբերական օրենքի և պարբերական համակարգի կառուցվածքի հայտնաբերումը հնարավորություն տվեց ոչ միայն համակարգել նյութերը, այլև մի շարք կանխատեսումներ անել բնության մեջ այդ ժամանակ անհայտ բազմաթիվ տարրերի առկայության վերաբերյալ: Այդ իսկ պատճառով Մենդելեևին հաջողվեց գործնականում կիրառել այն, ինչ մինչ իրեն չէին կարողացել անել մյուս գիտնականները։

Անցավ ընդամենը հինգ տարի, և ենթադրությունները սկսեցին հաստատվել։ Ֆրանսիացի Լեկոկ դե Բուիսբոդրանը հայտնաբերել է նոր մետաղ, որը նա անվանել է գալիում։ Պարզվեց, որ դրա հատկությունները շատ նման են Մենդելեևի կողմից տեսականորեն կանխատեսված էկա-ալյումինին: Իմանալով այդ մասին՝ այդ ժամանակների գիտական ​​աշխարհի ներկայացուցիչները ապշած էին։ Բայց զարմանալի փաստերը դրանով չավարտվեցին. Այնուհետև շվեդ Նիլսոնը հայտնաբերեց սկանդիումը, որի հիպոթետիկ անալոգը պարզվեց, որ էկաբորն է։ Իսկ էկա-սիլիկոնի երկվորյակը գերմանիումն էր, որը հայտնաբերեց Վինքլերը: Այդ ժամանակվանից ի վեր Մենդելեևի օրենքը սկսեց տիրանալ և ձեռք բերել ավելի ու ավելի շատ նոր կողմնակիցներ:

Փայլուն հեռատեսության նոր փաստեր

Ստեղծողն այնքան տարված էր իր գաղափարի գեղեցկությամբ, որ իր վրա վերցրեց որոշ ենթադրություններ, որոնց վավերականությունը հետագայում ամենափայլուն կերպով հաստատվեց գործնական գիտական ​​հայտնագործություններով։ Օրինակ, Մենդելեևն իր աղյուսակում դասավորել է որոշ նյութեր, որոնք ամենևին էլ չեն համապատասխանում ատոմային զանգվածների աճին։ Նա կանխատեսում էր, որ ավելի խորը իմաստով պարբերականությունը նկատվում է ոչ միայն տարրերի ատոմային քաշի ավելացման հետ կապված, այլ նաև մեկ այլ պատճառով. Մեծ գիտնականը կռահեց, որ տարրի զանգվածը կախված է նրա կառուցվածքում ևս մի քանի տարրական մասնիկների քանակից։

Այսպիսով, պարբերական օրենքը ինչ-որ կերպ դրդեց գիտության ներկայացուցիչներին մտածել ատոմի բաղադրիչների մասին։ Եվ շուտով գալիք 20-րդ դարի գիտնականները՝ վիթխարի հայտնագործությունների դարը, բազմիցս համոզված էին, որ տարրերի հատկությունները կախված են ատոմային միջուկների լիցքերի մեծությունից և դրա էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքից:

Պարբերական իրավունք և արդիականություն

Պարբերական աղյուսակը, իր հիմքում մնալով անփոփոխ, հետագայում բազմիցս լրացվել և փոփոխվել է: Այն ձևավորեց այսպես կոչված տարրերի զրոյական խումբ, որը ներառում է իներտ գազեր։ Հաջողությամբ լուծվեց նաև հազվագյուտ հողային տարրերի տեղադրման խնդիրը։ Բայց չնայած լրացումներին, Մենդելեևի պարբերական օրենքի հայտնաբերման նշանակությունն իր սկզբնական տարբերակում բավականին դժվար է գերագնահատել:

Հետագայում ռադիոակտիվության երևույթով լիովին հասկացվեցին նման համակարգման հաջողության պատճառները, ինչպես նաև տարբեր նյութերի տարրերի հատկությունների պարբերականությունը։ Շուտով այս աղյուսակում իրենց տեղը գտան նաև ռադիոակտիվ տարրերի իզոտոպները։ Բջջի բազմաթիվ անդամների դասակարգման հիմքը ատոմային համարն էր: Իսկ 20-րդ դարի կեսերին աղյուսակում տարրերի դասավորության հաջորդականությունը վերջնականապես արդարացվեց՝ կախված միջուկի շուրջ հսկայական արագությամբ շարժվող էլեկտրոններով ատոմների ուղեծրերի լրացումից։