Masalah "nol" dalam karya Mendeleev

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

… Semakin saya harus berpikir tentang sifat unsur kimia, semakin saya menyimpang baik dari konsep klasik materi primer, dan dari harapan untuk mencapai pemahaman yang diinginkan tentang sifat unsur dengan mempelajari fenomena listrik dan cahaya, dan setiap kali lebih mendesak dan lebih jelas saya menyadari bahwa sebelumnya ini atau pertama perlu untuk mendapatkan ide yang lebih nyata tentang "massa" dan "eter" daripada sekarang.

D. I. Mendeleev

Pada Januari 1904, Petersburg Leaflet No. 5, pada kesempatan ulang tahun ke-70 Dmitry Ivanovich Mendeleev, menerbitkan sebuah wawancara dengannya. Ketika ditanya jenis penelitian ilmiah apa yang dia lakukan saat ini, ilmuwan itu menjawab: "Mereka ditujukan secara eksklusif untuk mengkonfirmasi teori yang saya kemukakan pada tahun lalu, atau, lebih tepatnya, upaya, dari pemahaman kimia tentang eter dunia."

Apa teori ini yang hanya sedikit kita ketahui?

DI Mendeleev menyelesaikan artikelnya "Sebuah Upaya Pemahaman Kimia tentang Eter Dunia" pada Oktober 1902, dan menerbitkannya pada Januari 1903 di No. 1-4 dari "Buletin dan Perpustakaan Pendidikan Mandiri". Pada Mei 1904, dalam sebuah surat kepada astronom terkenal Simon Newcomb, dia mengumumkan bahwa dalam waktu dekat dia akan menulis artikel "tentang ide-ide modern tentang kompleksitas unsur-unsur kimia dan tentang elektron …"

Potret D. I. Mendeleev oleh I. N. Kramskoy. Tahunnya 1878. Gagasan eter "kimia", yang, menurut DI Mendeleev, terkait erat dengan tabel periodik unsur, yang dikembangkan oleh ilmuwan sejak tahun 1870-an.

Tentang kompleksitas unsur kimia dan tentang elektron - ini dapat dimengerti oleh pembaca modern, tetapi dunia eter? Sekarang bahkan anak sekolah tahu bahwa ide ini telah ditinggalkan oleh sains. Oleh karena itu, mungkin, salah satu karya terakhir Mendeleev sangat jarang dikomentari, praktis tidak disebutkan di mana pun, dan umumnya sulit ditemukan. Di banyak perpustakaan ilmiah dan pendidikan di "Karya" multivolume DI Mendeleev, volume 2 hilang, yang berisi bab "Mencoba pemahaman kimia tentang eter dunia". Kadang-kadang seseorang bahkan mendapat kesan bahwa mereka entah bagaimana dengan malu-malu mencoba menghapus karya "penasaran" ini dari warisan ilmuwan. Tampaknya banyak yang meremehkan bahwa Mendeleev yang hebat, di usia tuanya, mungkin telah melampaui tingkat kompetensinya.

Tapi jangan langsung mengambil kesimpulan. DI Mendeleev memelihara teori "memalukan" ini selama hampir seluruh kehidupan kreatifnya. Dua tahun setelah penemuan sistem periodik (Mendeleev belum berusia 40 tahun) pada jejak "Fundamentals of Chemistry" dengan tangannya, di dekat simbol hidrogen, sebuah prasasti dibuat, yang dapat diuraikan sebagai berikut: " Eter adalah yang paling ringan, jutaan kali." Rupanya, "eter" tampaknya Mendeleev sebagai unsur kimia paling ringan.

“Sejak tahun 70-an, pertanyaan itu terus melekat dalam diri saya: apa itu ether dalam pengertian kimia? Ini terkait erat dengan sistem periodik unsur, dan saya sangat tertarik dengannya, tetapi baru sekarang saya berani membicarakannya."

Jadi, unsur kimia eter - unsur eter - atomitas eter - diskrit eter. Ini bukanlah eter yang telah dibuang oleh fisika modern sebagai penopang yang tidak perlu. Mari kita buka kamus:

"Eter (Yunani Aither - bahan hipotetis yang mengisi ruang medium) … Dalam fisika klasik, eter dipahami sebagai medium homogen, mekanis, elastis yang mengisi ruang Newtonian absolut" (Philosophical Dictionary / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

Dalam definisi klasik eter, penekanannya adalah pada homogenitas atau kontinuitas. Eter, yang dibicarakan Mendeleev, terdiri dari unsur-unsur, itu atom, tidak homogen, terputus-putus dan diskrit. Ini memiliki struktur.

Ketertarikan Dmitry Ivanovich pada masalah eter pada tahun 1870-an terkait erat dengan sistem periodik ("inilah yang membuat saya bersemangat") dan pekerjaan selanjutnya pada studi gas. “Awalnya saya juga percaya bahwa eter adalah jumlah gas yang paling dimurnikan dalam keadaan pembatas. Eksperimen dilakukan oleh saya pada tekanan rendah - untuk mendapatkan petunjuk jawaban."

Tetapi karya-karya ini tidak memuaskannya: “… gagasan tentang dunia eter sebagai penguraian akhir dari uap dan gas tidak tahan bahkan serangan pertama perhatian - karena fakta bahwa eter tidak dapat dibayangkan selain sebagai substansi, menembus segala sesuatu dan di mana-mana; Ini tidak khas untuk uap dan gas”.

Perkembangan rinci dari "konsep kimia dunia eter" dimulai dengan penemuan gas inert. DI Mendeleev meramalkan banyak elemen baru, tetapi gas inert tidak terduga bahkan untuknya. Dia tidak segera menerima penemuan ini, bukan tanpa perjuangan internal, dan tidak setuju dengan sebagian besar ahli kimia tentang lokasi gas inert dalam sistem periodik. Di mana mereka harus ditempatkan? Ahli kimia modern, tanpa ragu-ragu, akan mengatakan: tentu saja, dalam kelompok VIII. Dan Mendeleev dengan tegas bersikeras pada keberadaan kelompok nol. Gas inert sangat berbeda dari elemen lain sehingga mereka memiliki tempat di suatu tempat di sisi sistem. Tampaknya, apa perbedaan, di tepi kanan (grup VIII) atau kiri (grup nol) mereka akan. Tampaknya bagi kita sama sekali tidak berprinsip, terutama untuk saat-saat ketika mereka tidak mengetahui struktur elektronik atom, meskipun bahkan sekarang kita hanya menipu diri sendiri bahwa kita tahu. Mendeleev berpikir berbeda. Menempatkan gas inert di sebelah kanan berarti mendapatkan serangkaian kekosongan antara hidrogen dan helium. Itu adalah tantangan untuk mencari elemen baru antara hidrogen dan helium! Mungkin ada halogen yang lebih ringan dari fluor (Mendeleev mengakui kemungkinan adanya halogen seperti itu, dengan asumsi bahwa helium benar-benar berada di golongan VIII) atau elemen ringan lainnya antara hidrogen dan helium? Mereka tidak ada di sana, jadi tempat gas inert ada di sebelah kiri, di grup nol! Selain itu, valensi mereka lebih cenderung menjadi nol daripada VIII. Dan rasio kuantitatif berat atom dengan jelas menunjukkan posisi gas inert di sebelah kiri, di awal setiap baris.

“Posisi analog argon dalam kelompok nol ini adalah konsekuensi logis dari pemahaman hukum periodik,” tegas DI Mendeleev.

Atas saran William Ramsay, Mendeleev memasukkan golongan nol dalam tabel periodik, menyisakan ruang untuk unsur-unsur yang lebih ringan dari hidrogen.

Menjadi jelas mengapa Dmitry Ivanovich bersikeras pada keberadaan kelompok nol, penyebutannya tentang halogen hipotetis lebih ringan dari fluor dapat dimengerti; karenanya, pencariannya akan unsur yang lebih ringan dari hidrogen bahkan dapat dimengerti, keberadaan yang telah lama ia pikirkan: "Tidak pernah terpikir oleh saya bahwa sejumlah unsur harus dimulai dengan hidrogen." "Untuk menghilangkan hidrogen dari posisi awal, yang telah lama didudukinya, dan membuatnya menunggu unsur-unsur yang bahkan lebih kecil dari hidrogen, berat atom, yang selalu saya yakini" - ini adalah pemikiran terdalam ilmuwan, yang dia sembunyikan sampai hukum periodik akhirnya tidak akan disetujui. “Saya memiliki pemikiran bahwa lebih awal dari hidrogen, seseorang dapat mengharapkan unsur-unsur dengan berat atom kurang dari 1, tetapi saya tidak berani mengekspresikan diri dalam pengertian ini karena ramalan asumsi dan terutama karena saya berhati-hati untuk tidak merusak kesan sistem baru yang diusulkan, jika penampilannya akan disertai dengan asumsi seperti tentang unsur paling ringan dari hidrogen."

Tepatnya dalam sistem dengan kelompok nol yang dia bela, yang pertama kali diajukan oleh ilmuwan Belgia Leo Herrera pada tahun 1900 pada pertemuan Akademi Ilmu Pengetahuan Kerajaan Belgia (Academie royale de Belgique), hidrogen mungkin bukan yang pertama, karena itu pasti muncul di depannya ruang kosong untuk elemen ultralight - mungkin ini adalah "elemen eter"?

“Sekarang, ketika mulai tidak diragukan lagi bahwa sebelum kelompok I, di mana hidrogen harus ditempatkan, ada kelompok nol, yang perwakilannya memiliki berat atom kurang dari unsur-unsur kelompok I, bagi saya tampaknya mustahil. untuk menyangkal keberadaan unsur-unsur yang lebih ringan dari hidrogen,”tulis Dmitry Ivanovich.

Dalam hukum yang ditemukannya, Mendeleev mencoba memahami dari sudut pandang fisik sifat massa sebagai ciri utama materi. Mencari tahu dasar-dasar fisik gravitasi (tentang berapa banyak usaha dan waktu yang dia curahkan untuk masalah ini, kami juga tahu sedikit), terkait erat dengan konsep dunia eter sebagai media "pemancar", dia mencari elemen paling ringan. Namun, hasil eksperimen tahun 1870-an, yang membuktikan bahwa "eter adalah jumlah gas paling langka", tidak memuaskan Mendeleev. Untuk beberapa waktu dia menghentikan penelitian ke arah ini, tidak menulis di mana pun, tetapi, tampaknya, tidak pernah melupakannya.

Di akhir hidupnya, untuk mencari jawaban atas pertanyaan tentang sifat-sifat materi yang mendalam, ia kembali beralih ke "dunia eter", dengan bantuannya ia mencoba menembus ke dalam sifat konsep dasar ilmu alam di abad ke-19 (dan bahkan abad ke-20, dan bahkan abad ke-21) - massa, serta memberikan penjelasan untuk penemuan-penemuan baru dan, di atas segalanya, radioaktivitas. Gagasan utama Mendeleev adalah sebagai berikut: “Pemahaman nyata tentang eter tidak dapat dicapai dengan mengabaikan kimianya dan tidak menganggapnya sebagai zat dasar; zat dasar sekarang tidak terbayangkan tanpa subordinasi legitimasi periodik mereka." Menggambarkan dunia eter, Mendeleev menganggapnya, “pertama, yang paling ringan dari semua elemen, baik dalam kepadatan dan berat atom, kedua, gas yang bergerak paling cepat, dan ketiga, yang paling tidak mampu membentuk dengan atom atau partikel lain dengan kekuatan tertentu. senyawa dan, keempat, unsur yang tersebar di mana-mana dan meliputi segalanya."

Berat atom unsur hipotetis X ini, menurut perhitungan Mendeleev, dapat berkisar antara 5,3 × 10^-11 hingga 9,6 × 10^-7 (jika berat atom H adalah 1). Untuk memperkirakan massa elemen hipotetis, ia memanfaatkan pengetahuan dari bidang mekanika dan astronomi. Unsur X menerima tempatnya dalam tabel periodik pada periode nol dari golongan nol, sebagai analog paling ringan dari gas inert. (Mendeleev menyebut elemen ini "Newtonium".) Selain itu, Dmitry Ivanovich mengakui keberadaan elemen lain yang lebih ringan dari hidrogen - elemen Y, coronium (mungkin garis-garis coronium dicatat dalam spektrum korona matahari selama gerhana matahari). Matahari pada tahun 1869; penemuan helium di Bumi memberikan dasar menganggap keberadaan unsur ini sebagai nyata). Pada saat yang sama, Mendeleev berulang kali menekankan sifat hipotetis unsur X dan Y dan tidak memasukkannya ke dalam tabel unsur Fundamentals of Chemistry edisi ke-7 dan ke-8.

Ketepatan dan tanggung jawab ilmiah dalam karya Mendeleev tidak membutuhkan komentar. Tapi, seperti yang bisa kita lihat, jika logika pencarian membutuhkannya, dia dengan berani mengajukan hipotesis yang paling tidak biasa. Semua prediksi yang dibuat olehnya berdasarkan hukum periodik (keberadaan 12 elemen yang tidak diketahui pada waktu itu, serta koreksi massa atom elemen), dikonfirmasi dengan cemerlang.

“Ketika saya menerapkan hukum periodik pada analog boron, aluminium dan silikon, saya 33 tahun lebih muda, saya sepenuhnya yakin bahwa cepat atau lambat apa yang diramalkan pasti dibenarkan, karena semuanya terlihat jelas bagi saya. Alasan itu datang lebih cepat dari yang saya harapkan. Lalu saya tidak mengambil risiko, sekarang saya mengambil risiko. Dibutuhkan tekad. Itu datang ketika saya melihat fenomena radioaktif … dan ketika saya menyadari bahwa tidak mungkin lagi bagi saya untuk menunda dan bahwa mungkin pikiran saya yang tidak sempurna akan membawa seseorang ke jalan yang lebih benar daripada yang mungkin, yang tampaknya melemahkan penglihatan saya.

Jadi, apakah ini kesalahan besar pertama, bahkan mungkin khayalan yang mendalam dari seorang ilmuwan besar, seperti yang dipercayai banyak orang sekarang, atau hanya kesalahpahaman yang disesalkan tentang kejeniusan oleh murid-muridnya yang tidak berdaya?

Pada awal abad ke-20, tidak hanya Mendeleev, tetapi juga banyak fisikawan dan kimiawan yang percaya akan keberadaan "eter". Namun, setelah penciptaan teori relativitas khusus dan umum oleh Albert Einstein, kepercayaan ini mulai memudar. Secara umum diterima bahwa pada tahun 1930-an masalah "eter" tidak ada lagi, dan pertanyaan tentang unsur-unsur yang lebih ringan dari hidrogen menghilang dengan sendirinya. Tetapi, sekali lagi, masalah eter klasik, eter homogen telah menghilang, tetapi eter struktural (eter Mendeleev) cukup hidup, hanya sekarang disebut vakum struktural atau vakum fisik Dirac. Jadi pertanyaannya hanya dalam terminologi.

Mari kita kembali ke unsur-unsur yang lebih ringan dari hidrogen. Setiap ahli kimia tahu deret homolog dan bagaimana anggota pertama mereka berperilaku, terutama yang pertama. Yang pertama selalu istimewa. Dia selalu menonjol kuat dari barisan umum. Hidrogen ditempatkan di kedua kelompok I dan VII (agak mirip dengan logam alkali dan halogen pada saat yang sama). Jadi, hidrogen tidak seperti yang pertama … Dalam mencari unsur-unsur nyata dari periode nol, kita menemukan diri kita di dunia yang sama sekali berbeda, dan tampaknya ini adalah dunia partikel elementer.

Pemahaman kimia sebagai ilmu perubahan kualitatif, menurut banyak peneliti, memanifestasikan dirinya paling jelas dalam tabel periodik, dan pada awal sistem itu sangat terang. “Benda sederhana yang paling umum di alam memiliki berat atom rendah, dan semua elemen dengan berat atom rendah dicirikan oleh ketajaman sifat. Oleh karena itu, mereka adalah elemen khas ", dan ketika seseorang mendekati" titik nol ", "lompatan kualitatif yang fantastis" harus terjadi, yang mengikuti dari sifat tunggalnya, karena" … di sini bukan hanya tepi sistem, tetapi juga elemen khas, dan karena itu kita dapat mengharapkan orisinalitas dan kekhasan.

Kita sering berbicara tentang sifat dasar hukum periodik, tetapi tampaknya kita tidak begitu memahaminya. Mari kita ulangi Mendeleev: "Inti dari konsep-konsep yang menyebabkan hukum periodik terletak pada prinsip fisikokimia umum korespondensi, kemampuan transformasi, dan kesetaraan gaya-gaya alam."

Entri yang dibuat oleh tangan DI Mendeleev pada halaman dengan sistem periodik 1871 dalam bukunya "Fundamentals of Chemistry" pada tahun 1871, disimpan dalam arsip ilmuwan: "Eter adalah yang paling ringan dari semuanya, sejuta kali."

Sebagai kesimpulan, saya ingin mengutip kata-kata Dmitry Ivanovich:

“Saya melihat upaya saya yang jauh dari kesempurnaan untuk memahami sifat dunia eter dari sudut pandang yang benar-benar kimiawi, tidak lebih dari ekspresi jumlah kesan yang terkumpul dalam diri saya, melarikan diri semata-mata karena alasan yang tidak saya inginkan. pikiran yang diilhami oleh kenyataan menghilang. Kemungkinan besar pemikiran serupa telah terjadi pada banyak orang, tetapi sampai mereka dinyatakan, mereka dengan mudah dan sering menghilang dan tidak berkembang, tidak memerlukan akumulasi kepastian bertahap, yang hanya tersisa. Jika mereka mengandung setidaknya sebagian dari kebenaran alami yang kita semua cari, usaha saya tidak sia-sia, itu akan dikerjakan, ditambah dan dikoreksi, dan jika pemikiran saya salah dalam fondasinya, penyajiannya, setelah satu atau jenis sanggahan lainnya, akan mencegah orang lain mengulanginya. Saya tidak tahu cara lain untuk bergerak maju dengan lambat tapi mantap."

VAKUM FISIK - dalam pandangan modern, keadaan dasar medan terkuantisasi, sejenis medium dengan muatan listrik nol, momentum, momentum sudut, dan bilangan kuantum lainnya. Medan-medan tersebut memiliki energi yang minimal, tetapi mereka tunduk pada fluktuasi dengan amplitudo yang besar. Munculnya ide-ide kuantum mengarah pada penciptaan gambaran universal dari satu struktur materi. Alih-alih medan dan partikel fisika klasik, mereka sekarang mempertimbangkan objek fisik tunggal - medan kuantum dalam ruang-waktu empat dimensi, satu untuk setiap medan "klasik" (listrik, magnet, dll.) dan untuk setiap jenis partikel. Misalnya, vakum Dirac adalah bidang partikel dengan spin (elektron, positron, muon, quark, dll.). Setiap interaksi tunggal partikel atau medan adalah hasil pertukaran kuanta medan ini pada suatu titik dalam ruang-waktu. Dari beberapa sudut pandang, vakum fisik memanifestasikan sifat-sifat lingkungan material, memberikan alasan untuk menganggapnya sebagai "eter modern".

D. Mendeleev. Sebuah upaya pemahaman kimia eter. 1905.pdf Dasar-dasar Kimia. Bagian satu. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fundamentals of Chemistry. Bagian kedua. 1949. Mendeleev D. I.djvu Artikel dengan topik:

Kehidupan dan perkembangan D. I. Mendeleev - fakta yang tidak diketahui

Siapa dan mengapa menyembunyikan eter dari tabel periodik? Salah satu pendapat

Mendeleev: pejuang melawan oligarki minyak dan pendukung teori eter