Предсказанные Менделеевым элементы | это... Что такое Предсказанные Менделеевым элементы? (original) (raw)
В 1869 году Дмитрий Иванович Менделеев опубликовал Периодическую таблицу элементов, в которой химические элементы были расположены в соответствии с наличием у них сходных свойств, в порядке возрастания атомной массы[1]. При этом Менделеевым были оставлены в таблице пустые ячейки для ещё не открытых элементов и предсказаны их свойства.
Содержание
- 1 Приставки
- 2 Первоначальные предсказания, 1870
- 3 Предсказания 1871 года
- 4 Более поздние предсказания
- 5 Примечания
- 6 Литература
Приставки
Чтобы дать предсказанным элементам «временные» названия, Менделеев использовал приставки «эка», «дви» и «три», в зависимости от того, на сколько позиций вниз от уже открытого элемента с похожими свойствами находился предсказанный элемент. Так, германий до своего открытия в 1886 году носил название «экасилиций», а рений, открытый в 1926 году, назывался «двимарганец».
Приставки для обозначения неоткрытых элементов Менделеев образовал от санскритских слов «один», «два» и «три».
В наше время приставку «эка» (реже «дви») используют для описания трансурановых или ещё не открытых элементов: экасвинец (флеровий), экарадон (унуноктий), экаактиний или двилантан (унтриенний). Официальная практика ИЮПАК состоит в том, чтобы давать ещё не открытым или только что открытым элементам предварительное систематическое название, основанное на их зарядовом числе, а не на положении в Периодической таблице.
Первоначальные предсказания, 1870
Четыре более лёгких, чем редкоземельные, элемента — экабор (Eb), экаалюминий (Ea), экамарганец (Em) и экасилиций (Es) — достаточно хорошо совпали по свойствам с открытыми позже элементами: скандием, галлием, технецием и германием соответственно.
В первоначальной версии Периодической таблицы редкоземельные элементы располагались иначе, чем сейчас, и это объясняет, почему предсказания Менделеева для более тяжёлых элементов сбылись не так точно, как для лёгких, и почему эти предсказания не так широко известны.
Экабор и скандий
Оксид скандия был выделен в конце 1879 года шведским химиком Ларсом Фредериком Нильсоном. Позже Пер Теодор Клеве доказал совпадение свойств предсказанного экабора и только что открытого скандия и известил об этом Менделеева. Менделеев предсказал для экабора атомную массу 44, а атомная масса скандия оказалась равна 44,955910.
Экаалюминий и галлий
В 1871 Менделеев предсказал существование ещё не открытого элемента, который он назвал экаалюминием. Ниже в таблице сравниваются свойства, предсказанные Менделеевым, с действительными характеристиками галлия, открытого в 1875 году.
Свойство | Экаалюминий | Галлий |
---|---|---|
Атомная масса | 68 | 69,72 |
Плотность (г/см³) | 6,0 | 5,904 |
Температура плавления (°C) | низкая | 29,78 |
Формула оксида | Ea2O3 (плотность 5,5 г см−3, растворяется и в кислотах, и в основаниях) | Ga2O3 (плотность 5,88 г см−3, растворяется и в кислотах, и в основаниях) |
Формула хлорида | Ea2Cl6 (летучий) | Ga2Cl6 (летучий) |
Экамарганец и технеций
Технеций был выделен Карло Перье и Эмилио Джино Сегре в 1937 году, уже после смерти Менделеева, из образцов молибдена, которые бомбардировал ядрами дейтерия в циклотроне Эрнест Лоуренс. Менделеев предсказал для экамарганца атомную массу порядка 100, а наиболее стабильным изотопом технеция является 98Tc[2].
Экасилиций и германий
Германий был впервые выделен в 1886 году. Его открытие оказалось лучшим на то время подтверждением теории Менделеева, поскольку германий по своим свойствам значительно резче отличается от соседних элементов, чем два предсказанных ранее элемента.
Свойство | Экасилиций | Германий |
---|---|---|
Атомная масса | 72 | 72,61 |
Плотность (г/см³) | 5,5 | 5,35 |
Температура плавления (°C) | высокая | 947 |
Цвет | серый | серый |
Тип оксида | тугоплавкий диоксид | тугоплавкий диоксид |
Плотность оксида (г/см³) | 4,7 | 4,7 |
Реакция оксида | слабое основание | слабое основание |
Температура кипения хлорида | ниже 100 °C | 86 °C (GeCl4) |
Плотность хлорида (г/см³) | 1,9 | 1,9 |
Предсказания 1871 года
В 1871 году Менделеев предсказал существование элемента, расположенного между торием и ураном. Тридцатью годами позже, в 1900 году, Уильям Крукс выделил протактиний как неизвестную радиоактивную примесь в образце урана. Различные изотопы протактиния затем выделяли в Германии в 1913 и 1918 годах[3], но современное название элемент получил только в 1948 году.
Версия Периодической таблицы, изданная в 1869, предсказывала существование более тяжёлого аналога титана и циркония, но в 1871 году Менделеев поместил на это место лантан. Открытие в 1923 году гафния подтвердило первоначальное предположение Менделеева.
Более поздние предсказания
В 1902 году, после открытия гелия и аргона, Менделеев поместил их в нулевую группу таблицы[4]. Сомневаясь в правильности атомной теории, объясняющей закон постоянства состава, он не мог априори считать водород легчайшим из элементов и полагал, что гипотетический, ещё более лёгкий член химически инертной нулевой группы мог оказаться незамеченным. Существованием этого элемента Менделеев пытался объяснить радиоактивность.
Более тяжёлый из двух догелиевых элементов Менделеев отождествлял с коронием, получившим название по ассоциации с необъяснённой спектральной линией солнечной короны. Ошибочная калибровка прибора дала длину волны 531,68 нм, которая позже была исправлена на 530,3 нм. Эту длину волны Гротриан и Эдлен в 1939 году соотнесли с линией железа[5].
Легчайшему из газов нулевой группы, первому в Периодической таблице, приписывалась теоретическая атомная масса между 5,3·10−11 и 9,6·10−7. Частицам этого газа Менделеев приписал кинетическую скорость порядка 2,5·106 м/с. Почти невесомые, частицы обоих этих газов, по Менделееву, должны были легко проходить через толщу материи, практически не вступая в химические реакции. Высокая подвижность и очень малая атомная масса трансводородных газов приводила бы к тому, что они могли быть очень разреженными, по внешним признакам оставаясь при этом плотными[6].
Позже Менделеев опубликовал теоретическую разработку об эфире. Книга, называвшаяся «Химическая концепция эфира», вышла в 1904 году, и в ней вновь содержалось упоминание о двух гипотетических инертных газах легче водорода, коронии и ньютонии. Под «эфирным газом» Менделеев понимал межзвёздную атмосферу, состоящую из двух трансводородных газов с примесями других элементов и образовавшуюся в результате внутренних процессов, идущих на звёздах.
Примечания
- ↑ Kaji, Masanori (2002). «D.I.Mendeleev's concept of chemical elements and The Principles of Chemistry». Bulletin for the History of Chemistry 27 (1): 4–16.
- ↑ Массовое число 98 отличается от атомной массы тем, что оно учитывает нуклоны в ядре одного изотопа и не явлется массой среднего образца (содержащего природный набор изотопов) по отношению к 12C. Атомная масса изотопа 98Tc равна 97,907214. Для элементов, которые слишком нестабильны, чтобы находиться в земной коре с самого появления Земли, атомную массу наиболее распространённого в природе набора изотопов заменяют атомной массой наиболее стабильного изотопа.[1]
- ↑ Emsley John Nature's Building Blocks. — (Hardcover, First Edition). — Oxford University Press, 2001. — P. 347. — ISBN 0198503407
- ↑ Менделеев Д. Основы химии. — 7-е издание.
- ↑ Swings, P. (July 1943). «Edlén's Identification of the Coronal Lines with Forbidden Lines of Fe X, XI, XIII, XIV, XV; Ni XII, XIII, XV, XVI; Ca XII, XIII, XV; a X, XIV». Astrophysical Journal 98 (119): 116–124. DOI:10.1086/144550. и [2]
- ↑ Менделеев Д. Попытка химического понимания мирового эфира. — Санкт-Петербург, 1903.
Английский перевод:
Mendeléeff D. An Attempt Towards A Chemical Conception Of The Ether / G. Kamensky (translator). — Longmans, Green & Co., 1904.
См. также
Bensaude-Vincent, Bernadette (1982). «L’éther, élément chimique: un essai malheureux de Mendéleev en 1904». British Journal for the History of Science 15: 183–188. DOI:10.1086/144550.
Литература
- Scerri Eric The Periodic Table: Its Story and Its Significance. — New York: Oxford University Press, 2007. — ISBN 0195305736