этой теме было посвящено внеурочное занятие цикла «Разговоры о важном». Об открытиях Дмитрия Менделеева нам рассказал ведущий разработчик программ «Умная Москва» Семен Ланцман. Проект посвящен биографии и научным открытиям выдающегося русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева.
54. Первые в мире. Периодический закон Менделеева
Это некоторое преувеличение, потому что на момент открытия Менделееву только-только исполнилось 35 лет. Таким образом, после открытия германия в 1886 году Периодический закон Менделеева был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии. К 190-ЛЕТИЮ ДМИТРИЯ ИВАНОВИЧА МЕНДЕЛЕЕВА Значимые открытия Дмитрия Ивановича Менделеева навсегда внесли имя русского учёного в список величайших учёных планеты. Новости Новости.
Столица Сибири
- Дмитрий Иванович Менделеев и его открытие
- Родители Дмитрия Менделеева.
- Менделеев: путь к Закону # Об истории открытия Периодического закона
- Германий: элемент технического прогресса
- Система, перевернувшая науку
УВЛЕКАТЕЛЬНЫЕ ФАКТЫ ИЗ ЖИЗНИ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Прекрасно образованные светские люди вечерами в доме Менделеевых вели философские разговоры, обсуждали политические новости и спорили о самых различных проблемах бытия. Дмитрий Менделеев, возглавлявший к тому моменту палату мер и весов, принимал активное участие в строительстве. К 190-ЛЕТИЮ ДМИТРИЯ ИВАНОВИЧА МЕНДЕЛЕЕВА Значимые открытия Дмитрия Ивановича Менделеева навсегда внесли имя русского учёного в список величайших учёных планеты. С самого начала Менделеев отчётливо сознавал, что для его открытия необходимо международное признание. Несмотря нa все трудности, 2023 год обещaет быть богaтым нa открытия, которые могут изменить нaш мир к лучшему.
Система, перевернувшая науку
Но, чтобы сделать самые тяжелые элементы, исследователи используют новый подход — грубую силу: бомбардируют тяжелыми атомами цель — диск, который состоит из атомов другого элемента. И, если ученым повезет, атомы в пучке и мишени сливаются, создавая новый атом с более тяжелым ядром, который, возможно, содержит больше протонов, чем любой другой известный. Исследователи используют эту стратегию для поиска элементов 119 и 120. Ученые хотят создать такие невиданные ранее атомы, чтобы проверить, как далеко заходит периодическая таблица, удовлетворить любопытство о силах, которые удерживают атомы вместе, и понять, какая странная химия может происходить с этими экстремально тяжелыми атомами.
Такой процесс объединения двух легких элементов в новый, более тяжелый, происходит только на узкоспециализированных объектах в нескольких точках земного шара, включая лаборатории в России и Японии. Исследователи тщательно выбирают структуру пучка и цели в надежде создать атом желаемого элемента. Так были созданы четыре новейших элемента: нихоний элемент 113 , московий 115 , теннесин 117 и оганесон 118.
Текущий вид таблицы Менделеева. Синим показаны сверхтяжелые элементы, красным — те, которые сейчас активно ищут. Например, для создания теннесина ученые объединили пучки кальция с мишенью из беркелия — когда, наконец, берклий прошел через таможню в России.
Объединение имеет смысл, если учесть количество протонов в каждом ядре. В кальции 20 протонов, а в беркелии — 97, что в сумме составляет 117 протонов: количество, найденное в ядре теннесина. Объедините кальций со следующим элементом в таблице, калифорнием, и вы получите элемент 118, оганесон.
Использование пучков кальция — в частности, стабильного изотопа кальция с общим числом протонов и нейтронов, равным 48, известного как кальций-48 — было очень успешным. Но для создания сверхтяжелых ядер потребовались бы все более экзотические материалы. Калифорний и берклий, использовавшиеся в предыдущих работах, настолько редки, что целевые материалы приходилось изготавливать в Ок-Ридже, где исследователи «варят» материалы в ядерном реакторе в течение нескольких месяцев и тщательно обрабатывают выходящий высокоактивный продукт.
Вся эта работа может производить только миллиграммы материала. Чтобы обнаружить элемент 119 с использованием пучка кальция-48, исследователям понадобится мишень из эйнштейния элемент 99 , который встречается еще реже калифорния и берклия.
Объедините кальций со следующим элементом в таблице, калифорнием, и вы получите элемент 118, оганесон. Использование пучков кальция — в частности, стабильного изотопа кальция с общим числом протонов и нейтронов, равным 48, известного как кальций-48 — было очень успешным.
Но для создания сверхтяжелых ядер потребовались бы все более экзотические материалы. Калифорний и берклий, использовавшиеся в предыдущих работах, настолько редки, что целевые материалы приходилось изготавливать в Ок-Ридже, где исследователи «варят» материалы в ядерном реакторе в течение нескольких месяцев и тщательно обрабатывают выходящий высокоактивный продукт. Вся эта работа может производить только миллиграммы материала. Чтобы обнаружить элемент 119 с использованием пучка кальция-48, исследователям понадобится мишень из эйнштейния элемент 99 , который встречается еще реже калифорния и берклия.
Ученым нужен новый подход. Они переключились на новые, пока еще непроверенные методы, основанные на использовании различных пучков частиц. Процесс получение оганесона: бомбардировка ионами кальция мишени из калифорния. Но любой новый подход должен позволять производить новые элементы достаточно часто, чтобы иметь смысл.
Японскому эксперименту потребовалось почти девять лет, чтобы доказать существование нихония. За это время исследователи обнаружили признаки синтеза этого элемента всего три раза. Чтобы избежать такого долгого ожидания, ученые тщательно выбирают свою тактику и приборы, чтобы ускорить поиск. Команда из центра RIKEN недалеко от Токио использует пучки ванадия элемент 23 , а не кальция, бомбардируя ими мишень из кюрия элемент 96 , в надежде найти элемент 119 и обрести славу.
Группа начинала с существующего ускорителя и вскоре переключится на более новый ускоритель, модернизированный для откачки ионных пучков, что должно усилить бомбардировку. Между тем, новая лаборатория в Объединенном институте ядерных исследований, или ОИЯИ, в Дубне, называемая Заводом сверхтяжелых элементов, может похвастаться ускорителем, который будет запускать пучки ионов, которые бьют по цели в 10 раз быстрее, чем его предшественник. В предстоящем эксперименте ученые планируют направить пучки атомов титана элемент 22 в мишени из берклия и калифорния, чтобы попытаться получить элементы 119 и 120. Установка в Дубне, с помощью которой будут синтезировать элементы с индексами 119 и 120.
Последние 20 лет, по сути, только дубнинские ученые и смогли продолжить заполнять таблицу Менделеева. Например, 118-й назвали оганесон в честь Юрия Оганесяна, который стоял во главе этих исследований. Новые элементы синтезируются с помощью огромных ускорителей. Сегодня мы дошли до 118-й, замечательный результат, мы закрыли седьмой период периодической таблицы», — рассказывает директор Лаборатории ядерных реакций им. Флерова Объединенного института ядерных исследований Сергей Дмитриев Самый мощный в мире ускоритель, который называют фабрикой тяжелых элементов, будет запущен уже в этом году, и начнутся поиски 119 и 120 элементов, места для которых в таблице уже, конечно, есть. За 150 лет периодический закон не дал сбоя!
В научном мире это довольно распространённая практика, когда одно открытие называют именами сразу нескольких человек. Что интересно, Бенуа Клапейрон, второй учёный, также являлся членом Петербургской Академии наук, хотя жил и работал он в Париже. Пикнометр Научный прибор пикнометр, одно из изобретений Менделеева Это прибор, который применяется для измерения плотности газообразных, жидких и твёрдых веществ, а заодно и одно из незаслуженно забытых, но важных изобретений Менделеева. Современные пикнометры основаны именно на изобретённом им приборе, просто благодаря новым технологиям они стали надёжнее и точнее, при этом принцип их работы не изменился. Историки утверждают также, что прототип пикнометра был изобретён ещё в XI веке арабским учёным Абу аль-Бируни, но об этом стало известно только в наше время. О существовании изобретения аль-Бируни в XIX веке никто даже не догадывался, так как оно к тому моменту было уже давно и прочно забыто. Сейчас он, кстати, очень высоко почитается, особенно на территории современного Узбекистана, где он некогда родился. Его имя носят улицы во множестве городов этой страны. Читайте также: 10 основных открытий Ломоносова Учение о растворах В ту эпоху само понимание растворов их свойств было во многом неправильным и искажённым, сказывались века антинаучной алхимии. Дмитрий Менделеев провёл бесчисленное множество экспериментов с различными химическими растворами, и это продвинуло химию вперёд очень значительно. Открытием Менделеева стало понимание того, что растворы невозможно понять, не разобравшись предварительно в их химизме, изменению их свойств в зависимости от температуры. Этой теме он посвятил 44 научных работы, и сам гордился ей не меньше, чем открытием периодического закона.
Сайт Владимира Кудрявцева
Рады Вас приветствовать на официальном Учебно-познавательном портале Д.И. Менделеева это единственный портал города Твери. Однако, эта идея была негативно воспринята со стороны некоторых химиков, которые стали обвинять немецкого ученого в присвоении открытия Менделеева, уже давшего элементу имя «экасилиций». Смотрите онлайн видео «Упорядочить хаос изобретения и открытия Менделеева» на канале «Минобрнауки России» в хорошем качестве, опубликованное 30 октября 2021 г. 15:00 длительностью 00:19:50 на видеохостинге RUTUBE.
54. Первые в мире. Периодический закон Менделеева
Радиоактивный элемент рекомендовали как средство для улучшения потенции и снятия стресса. Подобное "производство" продолжалось целых двадцать лет - до 30-х годов двадцатого века, когда ученые открыли истинные свойства радиоактивности и выяснили насколько губительно влияние радиации на человеческий организм. Мария Кюри умерла в 1934 году от лучевой болезни, вызванной долговременным воздействием радия на организм. В то же время некоторые химические "элементы" были признаны несуществующими на основании того, что они не укладывались в концепцию периодического закона. Наиболее известна история с "открытием" новых элементов небулия и корония. При исследовании солнечной атмосферы астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных на земле химических элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний потому что линии были обнаружены при исследовании "короны" Солнца - внешнего слоя атмосферы звезды. Спустя несколько лет астрономы сделали еще одно открытие, изучая спектры газовых туманностей. Обнаруженные линии, которые снова не удалось отождествить ни с чем земным, приписали другому химическому элементу - небулию. Открытия подверглись критике, поскольку в периодической таблице Менделеева уже не оставалось места для элементов, обладающих свойствами небулия и корония. После проверки обнаружилось, что небулий является обычным земным кислородом, а короний - сильно ионизированное железо.
Отметим, что сегодня в московском Центральном доме ученых РАН торжественно присвоят имена двум химическим элементам , открытым учеными из подмосковной Дубны. Материал создан на основе информации из открытых источников.
Таким образом, переход от особенного ко всеобщему соответствовал переходу от рассмотрения их с химической стороны к рассмотрению с физической стороны. Ниже мы еще не раз вернемся к подобному же варианту. Однако этот случай нельзя трактовать как переход от учета одних лишь качественных различий элементов к учету количественного их сходства. Количественная характеристика элементов учитывалась уже на ступени особенного, как мы видели на примере «триад» и теории атомности. Итог преодоления ППБ.
Итак, отмеченный Д. Менделеевым барьер был успешно преодолен, и познание элементов в результате этого вышло за пределы ступени особенности и поднялось на ступень всеобщности. Заметим, что до этого момента сам ученый не видел, в чем именно заключается препятствие, стоявшее на пути к открытию периодического закона. В его подготовительных работах, в частности в планах «Основ химии», составленных до 17 февраля 1 марта 1869 года, нет даже намека на то, что надо сближать друг с другом несходные элементы. Только после того, как он догадался, что ключ к решению всей задачи лежит в этом сближении, он понял, в чем заключалось и препятствие, лежавшее на пути к открытию, то есть, говоря нашим языком, что за барьер стоял на этом пути. Переступив ППБ в первый раз, Д. Менделеев тут же начал в деталях осуществлять переход от особенного к только еще открываемому всеобщему закону.
При этом он показывал, как надлежит включать в строящуюся общую систему элементов одну их группу за другой, то есть сближать несходные между собой элементы по величине их атомных весов. Другими словами, все построение общей системы элементов совершалось в процессе последовательного включения особенного групп во всеобщее в будущую периодическую систему. Галоиды обладают меньшими атомными весами, чем щелочные металлы, а эти последние —меньшими, чем щелочноземельные». Так, осуществляя переход от ступени особенного на ступень всеобщего в познании элементов, Д. Менделеев довел до завершения свой замысел, включив в общую систему не только все уже известные тогда группы элементов, но и отдельные элементы, стоявшие до тех пор вне групп. Замечу, что некоторые химики и историки химии пытались представить дело так, будто Дмитрий Иванович в своем открытии шел не от групп элементов особенного , сопоставляя их одну с другой, а непосредственно от отдельных элементов единичного , образуя из них последовательный ряд в порядке возрастания их атомных весов. Анализ многочисленных черновых записей Д.
Менделеева полностью отвергает эту версию и неоспоримо доказывает, что открытие периодического закона было совершено в порядке четко выраженного перехода от особенного к всеобщему. Тем самым подтверждается, что барьер здесь возник именно как познавательно-психологическое препятствие, мешавшее выходу научной мысли химиков за пределы ступени особенного. Обратим теперь внимание, что в итоговой периодической системе элементов представлены в единстве обе исходные противоположности — сходство и несходство химические элементов. Это можно показать уже на приведенной выше неполной табличке из трех групп. В ней по горизонтали располагаются химически сходные элементы то есть группы , а по вертикали — химически несходные, но с близкими атомными весами образующие периоды. Так представление о ППБ и о его преодолении по-звовяет понять механизм и ход сделанного Д. Менделеевым великого открытия.
Конкретнее это открытие можно представить как преодоление барьера, разрывавшего до тех пор элементы на такие противоположные классы, как металлы и неметаллы. Так, уже первая менделеевская запись «КС1» свидетельствовала о том, что здесь сближены между собою не вообще несходные элементы, а элементы двух противоположных классов — сильный металл с сильным неметаллом. В итоговой развернутой системе элементов сильные металлы заняли левый нижний угол таблицы, а сильные неметаллы — правый верхний угол. В промежутке же между ними расположились элементы переходного характера, так что открытие Д. Менделеева и в этом отношении преодолевало барьер, мешавший выработать единую систему элементов. Преодоление еще одного барьера. До сих пор мы говорили о барьере, стоявшем на пути познания от особенного ко всеобщему.
Условно такой путь можно сравнить с индуктивным. Однако после открытия закона и даже в самом процессе его открытия возможен был обратный путь — от общего к особенному и единичному, который мы столь же условно можем сравнить с дедуктивным. Так, до открытия периодического закона атомный вес какого-либо элемента устанавливался как нечто сугубо единичное, как отдельный факт, могущий быть проверенным лишь опытным способом. Периодический же закон давал возможность проверять, уточнять и даже исправлять полученные эмпирически значения атомного веса в соответствии с местом, которое должен занять данный элемент в общей системе всех элементов. Например, подавляющее большинство химиков вслед за И. Тогда Д. Тем самым он показал, что всеобщее закон позволяет устанавливать единичное — свойство отдельного элемента, которое подчинено этому закону, причем устанавливать без нового обращения к опытному исследованию, По этому поводу сам ученый писал через 20 лет после открытия своего закона: «Веса атомов элементов, до периодического закона, представляли числа чисто эмпирического свойства до того, что.
Соответственно сказанному выше такое препятствие назовем тоже своеобразным барьером, который заставлял химиков быть рабами фактов, подчиняться им, но не владеть ими. Менделеев в ходе построения своей системы преодолел этот барьер, показав, что всеобщее закон может служить критерием правильности установленного факта. При этом и в данном случае мы видим, что на ступени эмпирического познания подобный барьер играет положительную роль пока эта ступень не исчерпана , препятствуя неоправданному выходу научной мысли за пределы фактов, в область умозрительных натурфилософских построений. Когда же ступень односторонне проводимых эмпирических исследований исчерпана, названный барьер становится препятствием для дальнейшего прогресса научной мысли и должен быть преодолен. Это мы покажем ниже еще на одном примере, который продемонстрировало все то же открытие Д. Еще о переходеот всеобщего к единичному и особенному. Речь идет о возможности наперед предсказывать не открытые еще элементы с их свойствами на основании пустых мест в только что построенной периодической системе.
Уже в день открытия периодического закона Д. Менделеев предсказал три таких неизвестных еще металла; среди них — аналог алюминия с предположительным атомным весом? Вскоре после этого он вычислил теоретически, опираясь нз открытый им закон всеобщее , многие другие свойства этого металла, назвав его условно экаалюминием, в том числе его удельный вес.
Менделеева "Соотношение свойств с атомным весом элементов", который затем был опубликован в "Журнале Русского физико-химического общества". Так человечество узнало об одном из фундаментальных законов природы - Периодическом законе химических элементов. Строгого определения гениальности не существует, но в данном случае сомнений нет - он не просто решил проблему, над которой бились лучшие умы лучших научных школ Европы.
Это тем удивительнее, что открыть Периодический закон на основании имевшихся тогда экспериментальных данных было совершенно невозможно, а он это непостижимым образом сделал. Про Дмитрия Ивановича рассказывают две легенды: что он придумал водку, и что Периодическая таблица привиделась ему во сне. Первая - обычная городская легенда с подсознательной попыткой опростить великого человека, сблизить его с выпивающим населением. А ссылка многочисленных авторов на докторскую диссертацию Менделеева "О соединении спирта с водой", в которой он якобы описал рецепт "правильной" водки, говорит лишь о том, что ни один из них не удосужился в эту работу заглянуть. В ней приведено множество данных о различных показателях таких растворов, но для самых разных концентраций спирта. Вторая история - из того же ряда.
Если Таблица приснилась, то и это сближает Менделеева с нами, простыми людьми. Может быть, ему что-то подобное и снилось.
Менделеева расположены по рядам в соответствии с возрастанием их массы, а длина рядов подобрана так, чтобы находящиеся в них элементы имели схожие свойства. Например, благородные газы, такие как радон, ксенон, криптон, аргон, неон и гелий, с трудом вступают в реакции с другими элементами, а также имеют низкую химическую активность, из-за чего расположены в крайнем правом столбце. А элементы левого столбца калий, натрий, литий и т. Говоря проще, внутри каждого столбца элементы имеют подобные свойства, варьирующиеся при переходе от одного столбца к другому. В своем первоначальном варианте периодическая система понималась только как отражение существующего в природе порядка, и никаких объяснений, почему все должно обстоять именно так, не было. И лишь когда появилась квантовая механика, истинный смысл порядка элементов в таблице стал понятен.
Это произошло, когда доктор Алан Айткен наводил порядок в кладовке химического факультета. Факультет переехал в новое помещение в 1968 году, и с тех пор оборудование, реактивы и бумаги пылились в подсобном помещении. Таблица лежала в кладовке среди кучи разных лабораторных принадлежностей. В какой-то момент Айткен обнаружил свернутые в трубку лекционные материалы по химии, а в них — копию Периодической таблицы химических элементов, возраст которой оценивался в 133—140 лет. Найденная таблица аннотирована на немецком языке, слева внизу идет надпись Verlag v. Другая надпись — Lith. Выяснить, в каком году была напечатана таблица, помогли поиски в университетском архиве. Нашлись данные о покупке таблицы профессором Томасом Пурди — пособие было куплено в октябре 1888 года.
Тогда оно стоило 3 немецкие марки. Восстановление плаката заняло немало времени: поверхность пришлось очистить от грязи и мусора, отделить таблицу от подкладки, на которой та была закреплена, обработать специальными растворами для выравнивания кислотно-щелочного баланса и устранить разрывы с помощью специальной бумаги из бруссонетии бумажной и пасты из пшеничного крахмала. Теперь таблица находится в специальном хранилище университета, где для нее созданы подходящие условия. На самом же факультете осталась ее полномасштабная копия.