A história da criação da tabela periódica. Resumo: “Tabela periódica dos elementos D

Ensaio

“A história da descoberta e confirmação da lei periódica por D.I. Mendeleiev"

São Petersburgo 2007

Introdução

Lei periódica D.I. Mendeleev é uma lei fundamental que estabelece uma mudança periódica nas propriedades dos elementos químicos dependendo do aumento das cargas dos núcleos de seus átomos. Aberto por D.I. Mendeleev em fevereiro de 1869. Ao comparar as propriedades de todos os elementos conhecidos na época e os valores de suas massas atômicas (pesos). Mendeleev usou pela primeira vez o termo “lei periódica” em novembro de 1870, e em outubro de 1871 deu a formulação final da Lei Periódica: “... as propriedades dos elementos e, portanto, as propriedades dos corpos simples e complexos que eles formam, dependem periodicamente de seu peso atômico.” A expressão gráfica (tabular) da lei periódica é o sistema periódico de elementos desenvolvido por Mendeleev.

1. Tentativas de outros cientistas para derivar a lei periódica

O sistema periódico, ou classificação periódica, dos elementos foi de grande importância para o desenvolvimento da química inorgânica na segunda metade do século XIX. Este significado é atualmente colossal, porque o próprio sistema, como resultado do estudo dos problemas da estrutura da matéria, adquiriu gradualmente um grau de racionalidade que não poderia ser alcançado conhecendo apenas os pesos atômicos. A transição da regularidade empírica para a lei é o objetivo final de qualquer teoria científica.

A busca pelas bases para a classificação natural dos elementos químicos e sua sistematização começou muito antes da descoberta da Lei Periódica. As dificuldades enfrentadas pelos cientistas naturais que foram os primeiros a trabalhar nesta área foram causadas pela falta de dados experimentais: no início do século XIX. o número de elementos químicos conhecidos ainda era muito pequeno e os valores aceitos das massas atômicas de muitos elementos eram imprecisos.

Além das tentativas de Lavoisier e sua escola de classificar os elementos com base no critério da analogia no comportamento químico, a primeira tentativa de classificação periódica dos elementos pertence a Döbereiner.

Tríades de Döbereiner e os primeiros sistemas de elementos

Em 1829, o químico alemão I. Döbereiner tentou sistematizar os elementos. Ele percebeu que alguns elementos com propriedades semelhantes podem ser combinados em grupos de três, que chamou de tríades: Li–Na–K; Ca–Sr–Ba; S–Se–Te; P–As–Sb; Cl–Br–I.

Essência da proposta lei das tríades Döbereiner afirmava que a massa atômica do elemento intermediário da tríade era próxima da metade da soma (média aritmética) das massas atômicas dos dois elementos extremos da tríade. Embora Döbereiner, naturalmente, não tenha conseguido dividir todos os elementos conhecidos em tríades, a lei das tríades indicava claramente a existência de uma relação entre a massa atômica e as propriedades dos elementos e seus compostos. Todas as tentativas posteriores de sistematização basearam-se na colocação dos elementos de acordo com suas massas atômicas.

As ideias de Döbereiner foram desenvolvidas por L. Gmelin, que mostrou que a relação entre as propriedades dos elementos e suas massas atômicas é muito mais complexa do que as tríades. Em 1843, Gmelin publicou uma tabela na qual elementos quimicamente semelhantes eram organizados em grupos em ordem crescente de pesos de conexão (equivalentes). Os elementos eram compostos por tríades, bem como por tétrades e pêntades (grupos de quatro e cinco elementos), e a eletronegatividade dos elementos da tabela mudava suavemente de cima para baixo.

Na década de 1850 M. von Pettenkofer e J. Dumas propuseram o chamado. sistemas diferenciais destinados a identificar padrões gerais nas mudanças no peso atômico dos elementos, que foram desenvolvidos detalhadamente pelos químicos alemães A. Strecker e G. Chermak.

No início dos anos 60 do século XIX. surgiram várias obras que antecederam imediatamente a Lei Periódica.

Espiral de Chancourtois

A. de Chancourtois organizou todos os elementos químicos conhecidos na época em uma única sequência de massas atômicas crescentes e aplicou a série resultante à superfície do cilindro ao longo de uma linha que emanava de sua base em um ângulo de 45° com o plano do base (a chamada espiral terrestre). Ao desdobrar a superfície do cilindro, descobriu-se que em linhas verticais paralelas ao eixo do cilindro havia elementos químicos com propriedades semelhantes. Assim, lítio, sódio e potássio caíram em uma vertical; berílio, magnésio, cálcio; oxigênio, enxofre, selênio, telúrio, etc. A desvantagem da espiral de Chancourtois era o fato de que elementos de comportamento químico completamente diferente estavam na mesma linha com elementos de natureza química semelhante. O manganês caiu no grupo dos metais alcalinos, e o titânio, que nada tinha em comum com eles, caiu no grupo do oxigênio e do enxofre.

Mesa de Newlands

O cientista inglês J. Newlands publicou em 1864 uma tabela de elementos refletindo sua proposta lei das oitavas. Newlands mostrou que em uma série de elementos dispostos em ordem crescente de pesos atômicos, as propriedades do oitavo elemento são semelhantes às propriedades do primeiro. Newlands tentou dar a essa dependência, que na verdade ocorre com os elementos leves, um caráter universal. Em sua tabela, elementos semelhantes estavam localizados em linhas horizontais, mas na mesma linha geralmente havia elementos com propriedades completamente diferentes. Além disso, Newlands foi forçado a colocar dois elementos em algumas celas; finalmente, a mesa não continha assentos vazios; Como resultado, a lei das oitavas foi aceita com extremo ceticismo.

Mesas Odling e Meyer

No mesmo ano de 1864 apareceu a primeira mesa do químico alemão L. Meyer; incluía 28 elementos, dispostos em seis colunas de acordo com suas valências. Meyer limitou deliberadamente o número de elementos na tabela para enfatizar a mudança regular (semelhante às tríades de Döbereiner) na massa atômica em séries de elementos semelhantes.

Em 1870, Meyer publicou um trabalho contendo uma nova tabela intitulada “A natureza dos elementos em função de seu peso atômico”, composta por nove colunas verticais. Elementos semelhantes foram localizados nas linhas horizontais da tabela; Meyer deixou algumas células em branco. A tabela vinha acompanhada de um gráfico da dependência do volume atômico de um elemento com o peso atômico, que possui formato característico de dente de serra, ilustrando perfeitamente o termo “periodicidade”, já proposto naquela época por Mendeleev.

2. O que foi feito antes do dia da grande descoberta

Os pré-requisitos para a descoberta da lei periódica devem ser buscados no livro de D.I. Mendeleev (doravante D.I.) “Fundamentos da Química”. Os primeiros capítulos da 2ª parte deste livro de D.I. escreveu no início de 1869. O 1º capítulo foi dedicado ao sódio, o 2º - aos seus análogos, o 3º - à capacidade calorífica, o 4º - aos metais alcalino-terrosos. No dia em que a lei periódica foi descoberta (17 de fevereiro de 1869), ele provavelmente já havia delineado a questão da relação entre elementos polares opostos, como metais alcalinos e haletos, que eram próximos uns dos outros em termos de sua atomicidade (valência ), bem como a questão da relação entre os próprios metais alcalinos em termos dos seus pesos atómicos. Ele também chegou perto da questão de reunir e comparar dois grupos de elementos polares opostos de acordo com os pesos atômicos de seus membros, o que na verdade já significava abandonar o princípio da distribuição dos elementos de acordo com sua atomicidade e passar para o princípio de sua distribuição de acordo com pesos atômicos. Esta transição não foi uma preparação para a descoberta da lei periódica, mas o início da própria descoberta

No início de 1869, uma parte significativa dos elementos foi combinada em grupos e famílias naturais separados com base em propriedades químicas comuns; Junto com isso, outra parte deles eram elementos individuais dispersos e isolados que não estavam unidos em grupos especiais. Foram considerados firmemente estabelecidos:

– um grupo de metais alcalinos – lítio, sódio, potássio, rubídio e césio;

– um grupo de metais alcalino-terrosos – cálcio, estrôncio e bário;

– grupo oxigênio – oxigênio, enxofre, selênio e telúrio;

– grupo nitrogênio – nitrogênio, fósforo, arsênico e antimônio. Além disso, o bismuto era frequentemente adicionado aqui e o vanádio era considerado um análogo incompleto do nitrogênio e do arsênico;

– grupo carbono – carbono, silício e estanho, e titânio e zircônio foram considerados análogos incompletos do silício e do estanho;

– um grupo de halogênios (halogênios) – flúor, cloro, bromo e iodo;

– grupo cobre – cobre e prata;

– grupo zinco – zinco e cádmio

– família do ferro – ferro, cobalto, níquel, manganês e cromo;

– a família dos metais da platina – platina, ósmio, irídio, paládio, rutênio e ródio.

A situação era mais complicada com elementos que podiam ser classificados em diferentes grupos ou famílias:

– chumbo, mercúrio, magnésio, ouro, boro, hidrogênio, alumínio, tálio, molibdênio, tungstênio.

Além disso, eram conhecidos vários elementos cujas propriedades ainda não foram suficientemente estudadas:

– família dos elementos de terras raras – ítrio, érbio, cério, lantânio e didímio;

– nióbio e tântalo;

– berílio;

3. Dia da grande descoberta

DI. era um cientista muito versátil. Há muito tempo ele estava muito interessado em questões agrícolas. Participou de perto nas atividades da Sociedade Econômica Livre de São Petersburgo (VEO), da qual era membro. A VEO organizou a produção de queijo artel em várias províncias do norte. Um dos iniciadores desta iniciativa foi N.V. Vereshchagin. No final de 1868, ou seja, enquanto D.I. terminou a questão. 2 de seu livro, Vereshchagin recorreu à VEO com um pedido para enviar um dos membros da Sociedade para fiscalizar in loco o trabalho das queijarias artel. O consentimento para este tipo de viagem foi expresso por D.I. Em dezembro de 1868, ele examinou várias queijarias de queijo artel na província de Tver. Uma viagem de negócios adicional foi necessária para concluir o exame. A partida foi marcada precisamente para 17 de fevereiro de 1869.

2.2. História da criação da Tabela Periódica.

No inverno de 1867-68, Mendeleev começou a escrever o livro “Fundamentos da Química” e imediatamente encontrou dificuldades em sistematizar o material factual. Em meados de fevereiro de 1869, ponderando a estrutura do livro didático, ele gradualmente chegou à conclusão de que as propriedades das substâncias simples (e esta é a forma de existência dos elementos químicos no estado livre) e as massas atômicas dos elementos estão conectadas por um determinado padrão.

Mendeleev não sabia muito sobre as tentativas de seus antecessores de organizar os elementos químicos em ordem crescente de massa atômica e sobre os incidentes que surgiram neste caso. Por exemplo, ele quase não tinha informações sobre o trabalho de Chancourtois, Newlands e Meyer.

A fase decisiva de seu pensamento ocorreu em 1º de março de 1869 (14 de fevereiro, estilo antigo). Um dia antes, Mendeleev escreveu um pedido de licença de dez dias para examinar as queijarias artel na província de Tver: recebeu uma carta com recomendações para estudar a produção de queijo de A. I. Khodnev, um dos líderes da Sociedade Econômica Livre.

Em São Petersburgo naquele dia estava nublado e gelado. As árvores do jardim da universidade, para onde davam as janelas do apartamento de Mendeleev, rangiam ao vento. Ainda na cama, Dmitry Ivanovich bebeu uma caneca de leite morno, levantou-se, lavou o rosto e foi tomar o café da manhã. Ele estava com um humor maravilhoso.

No café da manhã, Mendeleev teve uma ideia inesperada: comparar as massas atômicas semelhantes de vários elementos químicos e suas propriedades químicas. Sem pensar duas vezes, no verso da carta de Khodnev ele escreveu os símbolos do cloro Cl e do potássio K com massas atômicas bastante próximas, iguais a 35,5 e 39, respectivamente (a diferença é de apenas 3,5 unidades). Na mesma carta, Mendeleev esboçou símbolos de outros elementos, procurando pares “paradoxais” semelhantes entre eles: flúor F e sódio Na, bromo Br e rubídio Rb, iodo I e césio Cs, para os quais a diferença de massa aumenta de 4,0 para 5,0 e depois até 6.0. Mendeleev não poderia saber então que a “zona indefinida” entre os não-metais e os metais óbvios continha elementos - gases nobres, cuja descoberta posteriormente modificaria significativamente a Tabela Periódica.

Depois do café da manhã, Mendeleev trancou-se em seu escritório. Ele tirou uma pilha de cartões de visita da mesa e começou a escrever no verso deles os símbolos dos elementos e suas principais propriedades químicas. Depois de algum tempo, a família ouviu o som vindo do escritório: “Oooh! Uau, que chifrudo vou derrotá-los!” Essas exclamações significavam que Dmitry Ivanovich tinha inspiração criativa. Mendeleev moveu as cartas de uma linha horizontal para outra, guiado pelos valores da massa atômica e pelas propriedades das substâncias simples formadas por átomos do mesmo elemento. Mais uma vez, um conhecimento profundo da química inorgânica veio em seu auxílio. Gradualmente, a forma da futura Tabela Periódica dos Elementos Químicos começou a surgir. Assim, a princípio ele colocou um cartão com o elemento berílio Be (massa atômica 14) ao lado de um cartão com o elemento alumínio Al (massa atômica 27,4), seguindo a tradição da época, confundindo o berílio com um análogo do alumínio. Porém, depois de comparar as propriedades químicas, ele colocou o berílio sobre o magnésio Mg. Duvidando do valor então geralmente aceito da massa atômica do berílio, ele o mudou para 9,4 e mudou a fórmula do óxido de berílio de Be 2 O 3 para BeO (como o óxido de magnésio MgO). Aliás, o valor “corrigido” da massa atômica do berílio só foi confirmado dez anos depois. Ele agiu com a mesma ousadia em outras ocasiões.

Gradualmente, Dmitry Ivanovich chegou à conclusão final de que os elementos dispostos em ordem crescente de suas massas atômicas exibem uma periodicidade clara de propriedades físicas e químicas. Ao longo do dia, Mendeleev trabalhou no sistema dos elementos, fazendo uma breve pausa para brincar com a filha Olga e almoçar e jantar.

Na noite de 1º de março de 1869, ele reescreveu completamente a tabela que havia compilado e, sob o título “Experiência de um sistema de elementos baseado em seu peso atômico e semelhança química”, enviou-a para a gráfica, fazendo anotações para tipógrafos e colocando a data “17 de fevereiro de 1869” (este é o estilo antigo).

Foi assim que foi descoberta a Lei Periódica, cuja formulação moderna é a seguinte: As propriedades das substâncias simples, bem como as formas e propriedades dos compostos dos elementos, dependem periodicamente da carga dos núcleos de seus átomos.

Mendeleev enviou folhas impressas com a tabela de elementos para muitos químicos nacionais e estrangeiros e só depois deixou São Petersburgo para inspecionar fábricas de queijo.

Antes de partir, ele ainda conseguiu entregar a N.A. Menshutkin, químico orgânico e futuro historiador da química, o manuscrito do artigo “Relação das propriedades com o peso atômico dos elementos” - para publicação no Journal of the Russian Chemical Society e para comunicação na próxima reunião da sociedade.

Em 18 de março de 1869, Menshutkin, então escriturário da empresa, fez um breve relatório sobre a Lei Periódica em nome de Mendeleev. O relatório a princípio não atraiu muita atenção dos químicos, e o presidente da Sociedade Química Russa, o acadêmico Nikolai Zinin (1812-1880) afirmou que Mendeleev não estava fazendo o que um verdadeiro pesquisador deveria fazer. É verdade que dois anos depois, depois de ler o artigo de Dmitry Ivanovich “O sistema natural dos elementos e sua aplicação para indicar as propriedades de alguns elementos”, Zinin mudou de ideia e escreveu a Mendeleev: “Conexões muito, muito boas, muito excelentes, até divertidas para ler, Deus lhe conceda boa sorte na confirmação experimental de suas conclusões. Seu sinceramente devotado e profundamente respeitoso N. Zinin. Mendeleev não colocou todos os elementos em ordem crescente de massa atômica; em alguns casos ele foi mais guiado pela semelhança das propriedades químicas. Assim, a massa atômica do cobalto Co é maior que a do níquel Ni, e do telúrio Te também é maior que a do iodo I, mas Mendeleev os colocou na ordem Co - Ni, Te - I, e não vice-versa. Caso contrário, o telúrio cairia no grupo dos halogênios e o iodo se tornaria um parente do selênio Se.

Para minha esposa e filhos. Ou talvez soubesse que estava morrendo, mas não queria incomodar e preocupar antecipadamente a família, a quem amava com carinho e ternura”. Às 5h20 Em 20 de janeiro de 1907, Dmitry Ivanovich Mendeleev morreu. Ele foi enterrado no cemitério Volkovskoye, em São Petersburgo, não muito longe dos túmulos de sua mãe e filho Vladimir. Em 1911, por iniciativa de cientistas russos avançados, foi organizado o Museu D.I. Mendeleev, onde...

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No ginásio, D.I. Mendeleev estudou mediocremente no início. Nos relatórios trimestrais preservados em seu arquivo há muitas notas satisfatórias, e há mais delas nas séries iniciais e médias. No ensino médio, D.I. Mendeleev interessou-se pelas ciências físicas e matemáticas, bem como pela história e geografia, e também pela estrutura do Universo. Aos poucos, os sucessos do jovem estudante escolar cresceram em seu certificado de graduação, recebido em 14 de julho de 1849. havia apenas duas notas satisfatórias: na lei de Deus (matéria que ele não gostava) e em literatura russa (não poderia haver nota boa nesta matéria, pois Mendeleev não conhecia bem a língua eslava da Igreja). O ginásio deixou na alma de D.I. Mendeleev muitas lembranças brilhantes de professores: sobre Pyotr Pavlovich Ershov - (autor do conto de fadas “O Pequeno Cavalo Corcunda”), que foi primeiro mentor, depois diretor do ginásio Tobolsk; sobre I.K. Rummel - (professor de física e matemática), que lhe revelou as formas de compreender a natureza. Verão de 1850 passou em apuros. A princípio, D.I. Mendeleev apresentou documentos à Academia Médico-Cirúrgica, mas não passou no primeiro teste - presença no teatro anatômico. Minha mãe sugeriu outro caminho - tornar-se professora. Mas o ingresso no Instituto Pedagógico Principal ocorreu um ano depois e precisamente em 1850. não houve recepção. Felizmente, a petição surtiu efeito. Ele foi matriculado no instituto com apoio do governo. Já no segundo ano, Dmitry Ivanovich se interessou por aulas de laboratório e palestras interessantes.

Em 1855, D.I. Mendeleev formou-se brilhantemente no instituto com uma medalha de ouro. Ele foi premiado com o título de professor sênior. 27 de agosto de 1855 Mendeleev recebeu documentos que o nomeiam professor sênior em Simferopol. Dmitry Ivanovich trabalha muito: ensina matemática, física, biologia, geografia física. Ao longo de dois anos, publicou 70 artigos na Revista do Ministério da Educação Pública.

Em abril de 1859, o jovem cientista Mendeleev foi enviado ao exterior “para aprimorar sua ciência”. Ele se encontra com o químico russo N. N. Beketov, com o famoso químico M. Berthelot.

Em 1860, D.I. Mendeleev participou do primeiro Congresso Internacional de Químicos na cidade alemã de Karlsruhe.

Em dezembro de 1861, Mendeleev tornou-se reitor da universidade.

Mendeleev viu três circunstâncias que, em sua opinião, contribuíram para a descoberta da lei periódica:

Em primeiro lugar, os pesos atômicos da maioria dos elementos químicos conhecidos foram determinados com mais ou menos precisão;

Em segundo lugar, surgiu um conceito claro sobre grupos de elementos com propriedades químicas semelhantes (grupos naturais);

Em terceiro lugar, em 1869 Foi estudada a química de muitos elementos raros, sem o conhecimento dos quais seria difícil chegar a qualquer generalização.

Finalmente, o passo decisivo para a descoberta da lei foi que Mendeleev comparou todos os elementos de acordo com os seus pesos atômicos.

Em setembro de 1869 D.I. Mendeleev mostrou que os volumes atômicos de substâncias simples dependem periodicamente dos pesos atômicos e, em outubro, descobriu as valências dos elementos nos óxidos formadores de sal.

Verão de 1870 Mendeleev considerou necessário alterar os pesos atômicos determinados incorretamente de índio, cério, ítrio, tório e urânio e, em conexão com isso, alterou a colocação desses elementos no sistema. Assim, o urânio acabou sendo o último elemento da série natural e o mais pesado em peso atômico.

À medida que novos elementos químicos foram sendo descobertos, a necessidade da sua sistematização tornou-se cada vez mais sentida. Em 1869, D.I. Mendeleev criou a tabela periódica dos elementos e descobriu a lei subjacente a ela. Esta descoberta foi uma síntese teórica de todo o desenvolvimento anterior do século X. : Mendeleev comparou as propriedades físicas e químicas de todos os 63 elementos químicos então conhecidos com seus pesos atômicos e descobriu a relação entre as duas propriedades quantitativamente medidas mais importantes dos átomos sobre as quais toda a química foi construída - peso atômico e valência.

Muitos anos mais tarde, Mendeleev descreveu o seu sistema da seguinte forma: “Este é o melhor resumo das minhas opiniões e considerações sobre a periodicidade dos elementos”. Mendeleev citou pela primeira vez a formulação canónica da lei periódica, que existia antes da sua justificação física: “As propriedades”. dos elementos e, portanto, as propriedades dos corpos simples e complexos por eles formados, dependem periodicamente de seu peso atômico."

Menos de seis anos depois, a notícia se espalhou pelo mundo: em 1875. O jovem espectroscopista francês P. Lecoq de Boisbaudran isolou um novo elemento de um mineral extraído nas montanhas dos Pirenéus. Boisbaudran foi levado à trilha por uma tênue linha violeta no espectro do mineral, que não poderia ser atribuída a nenhum dos elementos químicos conhecidos. Em homenagem à sua terra natal, que antigamente se chamava Gália, Boisbaudran batizou o novo elemento de gálio. O gálio é um metal muito raro e Boisbaudran teve que trabalhar mais para obtê-lo em quantidades pouco superiores à cabeça de um alfinete. Qual foi a surpresa de Boisbaudran quando, por meio da Academia de Ciências de Paris, recebeu uma carta com selo russo, que dizia: na descrição das propriedades do gálio está tudo correto, exceto a densidade: o gálio é mais pesado que a água não 4,7 vezes, como afirmou Boisbaudran, mas 5,9 vezes. Alguém descobriu o gálio primeiro? Boisbaudran redeterminou a densidade do gálio submetendo o metal a uma purificação mais completa. E descobriu-se que ele estava enganado, e o autor da carta - era, claro, Mendeleev, que nunca tinha visto o gálio - estava certo: a densidade relativa do gálio não é 4,7, mas 5,9.

E 16 anos após a previsão de Mendeleev, o químico alemão K. Winkler descobriu um novo elemento (1886) e chamou-o de germânio. Desta vez, o próprio Mendeleev não precisou apontar que esse elemento recém-descoberto já havia sido previsto por ele anteriormente. Winkler observou que o germânio corresponde totalmente ao eca-silício de Mendeleev. Winkler escreveu em seu trabalho: “Dificilmente se poderá encontrar outra prova mais contundente da validade da doutrina da periodicidade do que no elemento recém-descoberto. Isto não é apenas a confirmação de uma teoria ousada, aqui vemos uma óbvia expansão dos horizontes químicos, um passo poderoso no campo do conhecimento.”

A existência na natureza de mais de dez novos elementos desconhecidos foi prevista pelo próprio Mendeleev. Para uma dúzia de elementos ele previu

Peso atômico correto. Todas as pesquisas subsequentes de novos elementos na natureza foram realizadas por pesquisadores utilizando a lei periódica e o sistema periódico. Eles não apenas ajudaram os cientistas na busca pela verdade, mas também contribuíram para a correção de erros e equívocos na ciência.

As previsões de Mendeleev se concretizaram de forma brilhante - três novos elementos foram descobertos: gálio, escândio, germânio. O mistério do berílio, que há muito atormenta os cientistas, foi resolvido. Seu peso atômico foi finalmente determinado com precisão, e o lugar do elemento próximo ao lítio foi confirmado de uma vez por todas. Na década de 90 do século XIX. , segundo Mendeleev, “a legalidade periódica tornou-se mais forte”. Os livros didáticos de química em diferentes países começaram, sem dúvida, a incluir o sistema periódico de Mendeleev. A grande descoberta recebeu reconhecimento universal.

O destino das grandes descobertas às vezes é muito difícil. No caminho, eles encontram provações que às vezes até colocam em dúvida a veracidade da descoberta. Foi o que aconteceu com a tabela periódica dos elementos.

Foi associado à descoberta inesperada de um conjunto de elementos químicos gasosos denominados gases inertes ou nobres. O primeiro deles é o hélio. Quase todos os livros de referência e enciclopédias datam a descoberta do hélio em 1868. e este evento está associado ao astrônomo francês J. Jansen e ao astrofísico inglês N. Lockyer. Jansen esteve presente em um eclipse solar total na Índia em agosto de 1868. E seu principal mérito é ter conseguido observar proeminências solares após o término do eclipse. Eles foram observados apenas durante um eclipse. Lockyer também observou proeminências. Sem sair das Ilhas Britânicas, em meados de outubro do mesmo ano. Ambos os cientistas enviaram descrições das suas observações à Academia de Ciências de Paris. Mas como Londres fica muito mais perto de Paris do que Calcutá, as cartas chegaram quase simultaneamente ao destinatário em 26 de outubro. Não se trata de nenhum novo elemento supostamente presente no Sol. Não havia uma palavra nessas cartas.

Os cientistas começaram a estudar detalhadamente os espectros das proeminências. E logo surgiram relatos de que continham uma linha que não poderia pertencer ao espectro de nenhum dos elementos existentes na Terra. Em janeiro de 1869 O astrônomo italiano A. Secchi designou-o como. Nesta gravação, entrou para a história da ciência como um “continente” espectral. Em 3 de agosto de 1871, o físico W. Thomson falou publicamente sobre a nova célula solar numa reunião anual de cientistas britânicos.

Esta é a verdadeira história da descoberta do hélio no Sol. Por muito tempo ninguém sabia dizer o que é esse elemento ou quais são suas propriedades. Alguns cientistas rejeitaram geralmente a existência de hélio na Terra, uma vez que só poderia existir em condições de altas temperaturas. O hélio foi descoberto na Terra apenas em 1895.

Esta é a natureza da origem da tabela de D.I.

No inverno de 1867-68, Mendeleev começou a escrever o livro “Fundamentos da Química” e imediatamente encontrou dificuldades em sistematizar o material factual. Em meados de fevereiro de 1869, ponderando a estrutura do livro didático, ele gradualmente chegou à conclusão de que as propriedades das substâncias simples (e esta é a forma de existência dos elementos químicos no estado livre) e as massas atômicas dos elementos estão conectadas por um determinado padrão.

Mendeleev não sabia muito sobre as tentativas de seus antecessores de organizar os elementos químicos em ordem crescente de massa atômica e sobre os incidentes que surgiram neste caso. Por exemplo, ele quase não tinha informações sobre o trabalho de Chancourtois, Newlands e Meyer.

A fase decisiva de seu pensamento ocorreu em 1º de março de 1869 (14 de fevereiro, estilo antigo). Um dia antes, Mendeleev escreveu um pedido de licença de dez dias para examinar as queijarias artel na província de Tver: recebeu uma carta com recomendações para estudar a produção de queijo de A. I. Khodnev, um dos líderes da Sociedade Econômica Livre.

Em São Petersburgo naquele dia estava nublado e gelado. As árvores do jardim da universidade, para onde davam as janelas do apartamento de Mendeleev, rangiam ao vento. Ainda na cama, Dmitry Ivanovich bebeu uma caneca de leite morno, levantou-se, lavou o rosto e foi tomar o café da manhã. Ele estava com um humor maravilhoso.

No café da manhã, Mendeleev teve uma ideia inesperada: comparar as massas atômicas semelhantes de vários elementos químicos e suas propriedades químicas.

Sem pensar duas vezes, no verso da carta de Khodnev ele escreveu os símbolos do cloro Cl e do potássio K com massas atômicas bastante próximas, iguais a 35,5 e 39, respectivamente (a diferença é de apenas 3,5 unidades). Na mesma carta, Mendeleev esboçou símbolos de outros elementos, procurando pares “paradoxais” semelhantes entre eles: flúor F e sódio Na, bromo Br e rubídio Rb, iodo I e césio Cs, para os quais a diferença de massa aumenta de 4,0 para 5,0 e depois até 6.0. Mendeleev não poderia saber então que a “zona indefinida” entre os não-metais e os metais óbvios continha elementos - gases nobres, cuja descoberta posteriormente modificaria significativamente a Tabela Periódica.

Depois do café da manhã, Mendeleev trancou-se em seu escritório. Ele tirou uma pilha de cartões de visita da mesa e começou a escrever no verso deles os símbolos dos elementos e suas principais propriedades químicas.

Depois de algum tempo, a família ouviu o som vindo do escritório: “Uh-oh! Uau, que chifre, vou derrotá-los! Essas exclamações significavam que Dmitry Ivanovich tinha inspiração criativa.

Mendeleev moveu as cartas de uma linha horizontal para outra, guiado pelos valores da massa atômica e pelas propriedades das substâncias simples formadas por átomos do mesmo elemento. Mais uma vez, um conhecimento profundo da química inorgânica veio em seu auxílio. Gradualmente, a forma da futura Tabela Periódica dos Elementos Químicos começou a surgir.

Assim, a princípio ele colocou um cartão com o elemento berílio Be (massa atômica 14) ao lado de um cartão com o elemento alumínio Al (massa atômica 27,4), seguindo a tradição da época, confundindo o berílio com um análogo do alumínio. Porém, depois de comparar as propriedades químicas, ele colocou o berílio sobre o magnésio Mg. Duvidando do valor então geralmente aceito da massa atômica do berílio, ele o mudou para 9,4 e mudou a fórmula do óxido de berílio de Be2O3 para BeO (como o óxido de magnésio MgO). Aliás, o valor “corrigido” da massa atômica do berílio só foi confirmado dez anos depois. Ele agiu com a mesma ousadia em outras ocasiões.

Gradualmente, Dmitry Ivanovich chegou à conclusão final de que os elementos dispostos em ordem crescente de suas massas atômicas exibem uma periodicidade clara de propriedades físicas e químicas.

Ao longo do dia, Mendeleev trabalhou no sistema dos elementos, fazendo uma breve pausa para brincar com a filha Olga e almoçar e jantar.

Na noite de 1º de março de 1869, ele reescreveu completamente a tabela que havia compilado e, sob o título “Experiência de um sistema de elementos baseado em seu peso atômico e semelhança química”, enviou-a para a gráfica, fazendo anotações para tipógrafos e colocando a data "17 de fevereiro de 1869" (estilo antigo).

Foi assim que foi descoberta a Lei Periódica, cuja formulação moderna é a seguinte: “As propriedades das substâncias simples, bem como as formas e propriedades dos compostos dos elementos, dependem periodicamente da carga dos núcleos de seus átomos. ”

Mendeleev tinha apenas 35 anos naquela época.

Mendeleev enviou folhas impressas com a tabela de elementos para muitos químicos nacionais e estrangeiros e só depois deixou São Petersburgo para inspecionar fábricas de queijo.

Antes de partir, ele ainda conseguiu entregar a N.A. Menshutkin, químico orgânico e futuro historiador da química, o manuscrito do artigo “Relação das propriedades com o peso atômico dos elementos” - para publicação no Journal of the Russian Chemical Society e para comunicação na próxima reunião da sociedade.

Em 18 de março de 1869, Menshutkin, então escriturário da empresa, fez um breve relatório sobre a Lei Periódica em nome de Mendeleev. O relatório a princípio não atraiu muita atenção dos químicos, e o presidente da Sociedade Química Russa, o acadêmico Nikolai Zinin (1812-1880) afirmou que Mendeleev não estava fazendo o que um verdadeiro pesquisador deveria fazer. É verdade que dois anos depois, depois de ler o artigo de Dmitry Ivanovich “O sistema natural dos elementos e sua aplicação para indicar as propriedades de alguns elementos”, Zinin mudou de ideia e escreveu a Mendeleev: “Conexões muito, muito boas, muito excelentes, até divertidas para ler, Deus lhe conceda boa sorte na confirmação experimental de suas conclusões. Seu sinceramente devotado e profundamente respeitoso N. Zinin.

Após a descoberta da Lei Periódica, Mendeleev tinha muito mais a fazer. A razão para a mudança periódica nas propriedades dos elementos permaneceu desconhecida, e a própria estrutura do Sistema Periódico, onde as propriedades se repetiam através de sete elementos no oitavo, não pôde ser explicada. No entanto, o primeiro véu de mistério foi removido destes números: no segundo e terceiro períodos do sistema havia então apenas sete elementos.

Mendeleev não colocou todos os elementos em ordem crescente de massa atômica; em alguns casos ele foi mais guiado pela semelhança das propriedades químicas. Assim, a massa atômica do cobalto Co é maior que a do níquel Ni, e do telúrio Te também é maior que a do iodo I, mas Mendeleev os colocou na ordem Co - Ni, Te - I, e não vice-versa. Caso contrário, o telúrio cairia no grupo dos halogênios e o iodo se tornaria um parente do selênio Se.

O mais importante na descoberta da Lei Periódica é a previsão da existência de elementos químicos que ainda não foram descobertos. Sob o alumínio Al, Mendeleev deixou lugar para seu análogo “eka-alumínio”, sob o boro B - para “eca-boro” e sob o silício Si - para “eca-silício”. Isto é o que Mendeleev chamou de elementos químicos ainda não descobertos. Ele até lhes deu os símbolos El, Eb e Es.

Sobre o elemento “exassilício”, Mendeleev escreveu: “Parece-me que o mais interessante dos metais indubitavelmente ausentes será aquele que pertence ao grupo IV de análogos de carbono, ou seja, à linha III. Este será o metal. imediatamente após o silício e, portanto, chamaremos seu ecassilício." Na verdade, esse elemento ainda não descoberto deveria se tornar uma espécie de “fechadura” conectando dois não-metais típicos - carbono C e silício Si - com dois metais típicos - estanho Sn e chumbo Pb.

Nem todos os químicos estrangeiros apreciaram imediatamente o significado da descoberta de Mendeleev. Mudou muita coisa no mundo das ideias estabelecidas. Assim, o físico-químico alemão Wilhelm Ostwald, futuro ganhador do Prêmio Nobel, argumentou que não se tratava de uma lei que havia sido descoberta, mas de um princípio de classificação de “algo incerto”. O químico alemão Robert Bunsen, que descobriu dois novos elementos alcalinos, o rubídio Rb e o césio Cs, em 1861, escreveu que Mendeleev transportou os químicos “para o mundo rebuscado das abstrações puras”.

O professor da Universidade de Leipzig, Hermann Kolbe, chamou a descoberta de Mendeleev de "especulativa" em 1870. Kolbe se destacou por sua grosseria e rejeição de novas visões teóricas em química. Em particular, ele se opôs à teoria da estrutura dos compostos orgânicos e ao mesmo tempo atacou duramente o artigo "Química no Espaço" de Jacob van't Hoff. Van't Hoff mais tarde se tornou o primeiro ganhador do Nobel por sua pesquisa. Mas Kolbe propôs que pesquisadores como Van't Hoff “excluíssem das fileiras dos verdadeiros cientistas e os inscrevessem no campo dos espiritualistas”!

Todos os anos a Lei Periódica ganhava cada vez mais adeptos e o seu descobridor ganhava cada vez mais reconhecimento. Visitantes de alto escalão começaram a aparecer no laboratório de Mendeleev, incluindo até mesmo o grão-duque Konstantin Nikolaevich, gerente do departamento naval.

A lei periódica de Dmitry Ivanovich Mendeleev é uma das leis fundamentais da natureza, que relaciona a dependência das propriedades dos elementos químicos e das substâncias simples com suas massas atômicas. Atualmente, a lei foi refinada e a dependência das propriedades é explicada pela carga do núcleo atômico.

A lei foi descoberta por um cientista russo em 1869. Mendeleev apresentou-o à comunidade científica em um relatório ao congresso da Sociedade Química Russa (o relatório foi feito por outro cientista, já que Mendeleev foi forçado a sair com urgência por ordem da Sociedade Econômica Livre de São Petersburgo). No mesmo ano, foi publicado o livro “Fundamentos da Química”, escrito por Dmitry Ivanovich para estudantes. Nele, o cientista descreveu as propriedades de compostos populares e também tentou fornecer uma sistematização lógica dos elementos químicos. Também apresentou pela primeira vez uma tabela com elementos dispostos periodicamente, como uma interpretação gráfica da lei periódica. Todos os anos subsequentes, Mendeleev melhorou sua tabela, por exemplo, adicionou uma coluna de gases inertes, que foi descoberta 25 anos depois.

A comunidade científica não aceitou imediatamente as ideias do grande químico russo, mesmo na Rússia. Mas depois da descoberta de três novos elementos (gálio em 1875, escândio em 1879 e germânio em 1886), previstos e descritos por Mendeleev no seu famoso relatório, a lei periódica foi reconhecida.

• É uma lei universal da natureza.
• A tabela, que representa graficamente a lei, inclui não só todos os elementos conhecidos, mas também aqueles que ainda estão sendo descobertos.
• Todas as novas descobertas não afetaram em nada a relevância da lei e da tabela. A tabela está sendo melhorada e alterada, mas sua essência permanece inalterada.
• Permitiu esclarecer os pesos atômicos e outras características de alguns elementos e prever a existência de novos elementos.
• Os químicos receberam uma dica confiável sobre como e onde procurar novos elementos. Além disso, a lei permite, com alto grau de probabilidade, determinar antecipadamente as propriedades de elementos ainda não descobertos.
• Desempenhou um papel importante no desenvolvimento da química inorgânica no século XIX.

História da descoberta

Há uma bela lenda de que Mendeleev viu sua mesa em um sonho, acordou de manhã e anotou-a. Na verdade, isso é apenas um mito. O próprio cientista disse diversas vezes que dedicou 20 anos de sua vida à criação e aprimoramento da tabela periódica dos elementos.

Tudo começou com o fato de Dmitry Ivanovich ter decidido escrever um livro didático de química inorgânica para estudantes, no qual planejava sistematizar todo o conhecimento conhecido naquele momento. E, naturalmente, ele confiou nas conquistas e descobertas de seus antecessores. Pela primeira vez, a atenção para a relação entre os pesos atômicos e as propriedades dos elementos foi atraída pelo químico alemão Döbereiner, que tentou dividir os elementos que conhecia em tríades com propriedades e pesos semelhantes que obedecem a uma determinada regra. Em cada tripla, o elemento do meio tinha peso próximo à média aritmética dos dois elementos externos. O cientista conseguiu assim formar cinco grupos, por exemplo, Li – Na – K; Cl–Br–I. Mas nem todos esses eram elementos conhecidos. Além disso, os três elementos claramente não esgotaram a lista de elementos com propriedades semelhantes. Tentativas de encontrar um padrão geral foram feitas posteriormente pelos alemães Gmelin e von Pettenkofer, pelos franceses J. Dumas e de Chancourtois, e pelos ingleses Newlands e Odling. O cientista alemão Meyer foi quem mais avançou, que em 1864 compilou uma tabela muito semelhante à tabela periódica, mas continha apenas 28 elementos, enquanto 63 já eram conhecidos.

Ao contrário dos seus antecessores, Mendeleev conseguiu elaborar uma tabela que inclua todos os elementos conhecidos organizados de acordo com um determinado sistema. Ao mesmo tempo, deixou algumas células em branco, calculando aproximadamente os pesos atômicos de alguns elementos e descrevendo suas propriedades. Além disso, o cientista russo teve a coragem e a visão de declarar que a lei que descobriu era uma lei universal da natureza e chamou-a de “lei periódica”. Tendo dito “ah”, ele foi em frente e corrigiu os pesos atômicos dos elementos que não cabiam na tabela. Após uma inspeção mais detalhada, descobriu-se que suas correções estavam corretas, e a descoberta dos elementos hipotéticos que ele descreveu tornou-se a confirmação final da veracidade da nova lei: a prática provou a validade da teoria.