Дмитрий Менделеев опубликовал периодическую таблицу из химических элементов , в 1869 году на основе свойств , которые появились с некоторой регулярностью , когда он выложил элементы от легких до тяжелых. [1] Когда Менделеев предложил свою периодическую таблицу, он отметил пробелы в таблице и предсказал, что тогда неизвестные элементы существовали со свойствами, подходящими для заполнения этих пробелов. Он назвал их эка-бором, эка-алюминием, эка-кремнием и эка-марганцем с соответствующими атомными массами 44, 68, 72 и 100.
Префиксы
Чтобы дать временные имена его предсказанных элементов, Менделеев использовал префиксы эка - / я к ə - / , [примечание 1] дви - или dwi- , а три -, от санскритских названий цифр 1, 2 и 3, [3] в зависимости от того, был ли предсказанный элемент на одну, две или три позиции ниже известного элемента той же группы в его таблице. Например, германий не называли эка-кремний до его открытия в 1886 году, и рений называл DVI- марганца до его открытия в 1926 году.
Ека приставки использовалась другими теоретиками, а не только в собственных предсказаниях Менделеева. До открытия франций назывался эка-цезием , а астатин - эка-йодом . Иногда Ека до сих пор используется для обозначения некоторых трансурановых элементов , например, Ека радия для унбинилий . Но текущая официальная практика IUPAC заключается в использовании систематического имени элемента, основанного на атомном номере элемента в качестве предварительного имени, вместо того, чтобы основываться на его положении в периодической таблице, как того требуют эти префиксы.
Оригинальные предсказания
Четыре предсказанных элементы легче , чем редкоземельные элементы , Ека бора ( Eb , под бором, B, 5), Ека алюминия ( Ea или El , [2] в соответствии с Al, 13), Ека марганец ( Ет , под Mn, 25) и эка- кремний ( Es , под Si, 14) оказались хорошими предикторами свойств скандия (Sc, 21), галлия (Ga, 31), технеция (Tc, 43) и германия. (Ge, 32) соответственно, каждый из которых занимает место в периодической таблице Менделеева.
Имена были написаны Дмитрием Менделеевым как экаборъ ( ekaborʺ ), экаалюминій ( ekaaljuminij ), экамарганецъ ( ekamarganecʺ ) и экасилицій ( ekasilicij ) соответственно, следуя русской орфографии до 1917 года .
Первоначальные версии таблицы Менделеева не отделяли редкоземельные элементы от переходных элементов , помогая объяснить, почему предсказания Менделеева для более тяжелых неизвестных элементов не оправдались, а также для более легких, и почему они не так хорошо известны или задокументированы.
Оксид скандия был выделен в конце 1879 года Ларсом Фредериком Нильсоном ; Пер Теодор Клеве узнал переписку и уведомил Менделеева в конце того же года. Менделеев предсказал для экаборона в 1871 году атомную массу 44, в то время как скандий имеет атомную массу 44,955908.
В 1871 году Менделеев предсказал [2] существование еще не открытого элемента, который он назвал эка-алюминием (из-за его близости к алюминию в периодической таблице ). В таблице ниже сравниваются качества элемента, предсказанные Менделеевым, с фактическими характеристиками галлия (открытого в 1875 году Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном ).
Имущество | Эка-алюминий | Галлий | |
---|---|---|---|
Атомная масса | 68 | 69,723 | |
Плотность (г / см 3 ) | 6.0 | 5,91 | |
Точка плавления (° C) | Низкий | 29,76 | |
Окись | Формула | Ea 2 O 3 | Ga 2 O 3 |
Плотность | 5,5 г / см 3 | 5,88 г / см 3 | |
Растворимость | Растворим как в щелочах, так и в кислотах. | ||
Хлористый | Формула | EA 2 Cl 6 | Ga 2 Cl 6 |
Волатильность | Летучий | Летучий |
Технеций был выделен Карло Перье и Эмилио Сегре в 1937 году, а после жизни Менделеева, из образцов молибдена , которые были бомбардировке дейтерия ядрами в циклотронного от Эрнест Лоуренс . Менделеев предсказал для экаманганца в 1871 году атомную массу 100, а самый стабильный изотоп технеция - 98 Tc. [4]
Германий был выделен в 1886 году и обеспечил лучшее подтверждение теории до того времени, так как он более четко контрастировал с соседними элементами, чем два ранее подтвержденных предсказания Менделеева с их.
Имущество | Эка-силикон | Германий | |
---|---|---|---|
Атомная масса | 72 | 72,630 | |
Плотность (г / см 3 ) | 5.5 | 5,323 | |
Точка плавления (° C) | Высокая | 938 | |
Цвет | Серый | Серый | |
Окись | Тип | Тугоплавкий диоксид | |
Плотность (г / см 3 ) | 4,7 | 4,228 | |
Мероприятия | Слабый базовый | Слабый базовый | |
Хлористый | Точка кипения | Менее 100 ° C | 86,5 ° С (GeCl 4 ) |
Плотность (г / см 3 ) | 1.9 | 1,879 |
Другие прогнозы
Существование элемента между торием (90) и ураном (92) было предсказано Менделеевым в 1871 году. В 1900 году Уильям Крукс выделил протактиний (91) как радиоактивный материал, полученный из урана, который он не смог идентифицировать. Различные изотопы протактиния были обнаружены в Германии в 1913 году и в 1918 годе [5] , но имя протактиний не был дан до 1948 г. После принятия Сиборг «s концепции актиноидов в 1945 году, торий, уран и протактиний были классифицированы как актиниды ; следовательно, протактиний не занимает место Ека тантала (до 73) в группе 5 . Эка-тантал на самом деле является синтетическим сверхтяжелым элементом дубнием (105).
Таблица Менделеева 1869 года неявно предсказывала более тяжелые аналоги титана (22) и циркония (40), но в 1871 году он поместил на это место лантан (57). Открытие гафния в 1923 году (72) подтвердило первоначальное предсказание Менделеева 1869 года.
Более поздние предсказания
В 1902 году, приняв доказательства наличия элементов гелия и аргона , Менделеев поместил эти благородные газы в группу 0 в своем расположении элементов. [6] Поскольку Менделеев сомневался в том, что теория атома объясняет закон определенных пропорций , у него не было априорных оснований полагать, что водород был самым легким из элементов, и предположил, что гипотетический более легкий член этих химически инертных элементов Группы 0 мог исчезнуть. необнаружены и несут ответственность за радиоактивность . В настоящее время некоторые периодические таблицы элементов помещают в это место одиночные нейтроны , и это довольно хорошо совпадает с предсказаниями Менделеева.
Более тяжелый из гипотетических протогелиевых элементов, отождествленных Менделеевым с коронием , назван по необъяснимой спектральной линии в короне Солнца . Неправильная калибровка дала длину волны 531,68 нм, которая в конечном итоге была исправлена до 530,3 нм, которую Гротриан и Эдлен определили как происходящую от Fe XIV в 1939 году [7] [8].
Самому легкому из газов Группы 0, первому в периодической таблице, была присвоена теоретическая атомная масса от 5,3 × 10 −11 до 9,6 × 10 −7 . Кинетическая скорость этого газа, по расчетам Менделеева, составляла 2 500 000 метров в секунду. Менделеев предполагал, что эти газы практически безмассовые, пронизывающие все вещество, редко взаимодействуя химически. Высокая подвижность и очень малая масса трансводородных газов приведет к тому, что они могут быть разреженными, но при этом будут казаться очень плотными. [9] [10]
Позже Менделеев опубликовал теоретическое выражение эфира в небольшой брошюре под названием «Химическая концепция эфира» (1904 г.). Его публикация 1904 года снова содержала два атомных элемента меньше и легче водорода. Он рассматривал «эфирный газ» как межзвездную атмосферу, состоящую как минимум из двух элементов легче водорода. Он заявил, что эти газы образовались из-за сильной внутренней бомбардировки звезд, причем Солнце является наиболее плодовитым источником таких газов. Согласно буклету Менделеева, межзвездная атмосфера, вероятно, состояла из нескольких дополнительных видов элементов.
Заметки
- ^ Цитата из статьи 1871 года: [2] : 45
Элементъ этотъ предлагаю объявление назвать 'экаборомъ', производя это названіе отъ того что онъ слѣдуетъ за боромъ, какъ первый элементъ четныхъ группъ, а слогъ 'эка' состоит отъ санскритскющаго слова, обозначааго ' одинъ '. Eb = 45. Экаборъ ...
Я предлагаюсначаланазвать этот элемент ekaboron , производя это название из-за того, что он идет после бора, как первый элемент четных групп, а слог eka происходит от санскритского слова, обозначающего единицу . Eb = 45. Екаборон ...
Рекомендации
- ↑ Кадзи, Масанори (2002). «Концепция химических элементов Д.И. Менделеева и основы химии » (PDF) . Вестник истории химии . 27 (1): 4–16. Архивировано из оригинального (PDF) 17 декабря 2008 года . Проверено 9 ноября 2006 .
- ^ а б в Менделеев, Д. (1871). «Природная система элементов и ее применение для индикации свойств неоткрытых элементов» . Журнал Русского химического общества . 3 : 25–56 . Проверено 23 августа 2017 года .
- ^ Как, Субхаш (2004). «Менделеев и Периодическая таблица элементов». Сандхан . 4 (2): 115–123. arXiv : физика / 0411080v2 . Bibcode : 2004physics..11080K .
- ^ Это атомное массовое число 98, которое отличается от атомной массы тем, что это количество нуклонов в ядре одного изотопа, а не фактическая масса среднего образца (с естественным набором изотопов) относительно 12 C.Изотоп 98 Tc имеет массу 97,907214. Для элементов, которые недостаточно стабильны, чтобы существовать с момента создания Земли, соглашение заключается в том, чтобы сообщать атомное массовое число наиболее стабильного изотопа вместо встречающегося в природе среднего значения атомной массы. «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2006-12-03 . Проверено 11 ноября 2006 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ).
- ^ Эмсли, Джон (2001). Строительные блоки природы (твердый переплет, первое издание). Издательство Оксфордского университета . С. 347 . ISBN 0-19-850340-7.
- ^ Менделеев, Д. (1902-03-19). Основы химии (7-е изд.).
- ^ Качели, П. (июль 1943 г.). "Идентификация Эдленом корональных линий с запрещенными линиями Fe X, XI, XIII, XIV, XV; Ni XII, XIII, XV, XVI; Ca XII, XIII, XV; X, XIV" (PDF) . Астрофизический журнал . 98 (119): 116–124. Bibcode : 1943ApJ .... 98..116S . DOI : 10,1086 / 144550 .
- ^ «Идентификация спектральных линий - история корония» . laserstars.org .
- ^ Менделеев, Д. (1903). Попытка химического понимания мирового эфира . Санкт-Петербург.
Английский перевод выглядел как
Менделефф, Д. (1904). Каменский Г. (переводчик) (ред.). Попытка химического представления об эфире . Longmans, Green & Co. - ^ Бенсауд-Винсент, Бернадетт (1982). "L'éther, élément chimique: un essai malheureux de Mendéleev en 1904". Британский журнал истории науки . 15 (2): 183–188. DOI : 10.1017 / S0007087400019166 . JSTOR 4025966 .
дальнейшее чтение
- Шерри, Эрик (2007). Периодическая таблица: ее история и ее значение . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-530573-9.