جدول مندلیف

جدول مندلیف
نرم افزار جدول مندلیف
جدول مندلیف
  ⬤ 177.1 کیلوبایت   ⬤ 193 بار دانلود شده

توسعه جدول تناوبی برای دیدن تصویر بزرگتر کلیک کنید شیمیدان ها همیشه به دنبال راه هایی برای چیدمان عناصر برای منعکس کردن شباهت های بین ویژگی های آنها بوده اند. جدول تناوبی مدرن عناصر را به ترتیب افزایش عدد اتمی (تعداد پروتون های هسته یک اتم) فهرست می کند. با این حال، از نظر تاریخی، توده های نسبی اتمی توسط دانشمندانی که سعی در سازماندهی عناصر داشتند استفاده می شد. این عمدتا به این دلیل بود که ایده تشکیل اتم ها از ذرات کوچکتر زیر اتمی (پروتون، نوترون و الکترون) ایجاد نشده بود. با این وجود، اساس جدول تناوبی مدرن به خوبی تثبیت شده بود و حتی برای پیش‌بینی ویژگی‌های عناصر کشف‌نشده مدت‌ها قبل از توسعه مفهوم عدد اتمی استفاده می‌شد.
تشکیل جدول

از اکثر شیمیدانانی که جدول تناوبی را کشف کرده اند بپرسید و تقریباً مطمئناً به پاسخ دیمیتری مندلیف خواهید رسید. مطمئنا مندلیف اولین کسی بود که نسخه ای از جدول را منتشر کرد که امروز آن را می شناسیم، اما آیا او سزاوار این همه اعتبار است؟

تعدادی دیگر از شیمیدانان قبل از مندلیف در حال بررسی الگوهای خواص عناصری بودند که در آن زمان شناخته شده بودند. اولین تلاش برای طبقه بندی عناصر در سال 1789 بود، زمانی که آنتوان لاووازیه عناصر را بر اساس خواص آنها به گازها، غیر فلزات، فلزات و خاک دسته بندی کرد. چندین تلاش دیگر برای گروه بندی عناصر در طول دهه های آینده انجام شد. در سال 1829، Johann Döbereiner سه عنصر با خواص شیمیایی مشابه، مانند لیتیوم، سدیم و پتاسیم را شناسایی کرد و نشان داد که خواص عنصر میانی را می توان از روی خواص دو عنصر دیگر پیش بینی کرد.

تا زمانی که فهرست دقیق تری از جرم اتمی عناصر در کنفرانسی در کارلسروهه آلمان در سال 1860 در دسترس قرار گرفت که پیشرفت واقعی در جهت کشف جدول تناوبی مدرن حاصل شد.

این قسمت از وب سایت کار بسیاری از دانشمندان مشهور را جشن می گیرد که تلاش آنها برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد دنیایی که در آن زندگی می کنیم و اتم هایی که چیزهای اطراف ما را تشکیل می دهند به جدول تناوبی که امروز می شناسیم منجر شد.

الکساندر-امیل بیگویر د شانکورتوا

الکساندر بیگویر د شانکورتوا. تکثیر شده توسط Annales des mines، پاریس.
آیا فرانسه می تواند مدعی اولین جدول تناوبی باشد؟ احتمالاً نه، اما یک استاد زمین شناسی فرانسوی پیشرفت قابل توجهی در این زمینه داشت، حتی اگر در آن زمان افراد کمی از آن آگاه بودند.

Alexandre Béguyer de Chancourtois یک زمین شناس بود، اما این در زمانی بود که دانشمندان بسیار کمتر از امروز تخصص داشتند. سهم اصلی او در شیمی «ویس تلوریک» (پیچ تلوریک) بود، یک آرایش سه بعدی از عناصر تشکیل دهنده شکل اولیه طبقه بندی دوره ای، که در سال 1862 منتشر شد.

پیچ تلوریک وزن اتمی عناصر را در بیرون یک استوانه ترسیم کرد، به طوری که یک چرخش کامل با افزایش وزن اتمی 16 مطابقت دارد. همانطور که نمودار نشان می دهد، این آرایش به این معنی است که عناصر خاصی با خواص مشابه در یک خط عمودی ظاهر می شوند. . اگرچه پیچ تلوریک تمام روندهایی را که در آن زمان شناخته شده بود به درستی نمایش نمی داد، د شانکورتوا اولین کسی بود که از آرایش تناوبی همه عناصر شناخته شده استفاده کرد، که نشان می داد عناصر مشابه در وزن اتم های دوره ای ظاهر می شوند.

vis tellurique از نشریه اصلی De Chancourtois (سمت راست) و یک کپی با نمادهای مدرن (سمت چپ).

جان نیولندز

جان نیولندز تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
جان نیولندز بریتانیایی بود. پدرش وزیر پروتستان اسکاتلند بود. او توسط پدرش در خانه آموزش دید و سپس به مدت یک سال (1856) در کالج سلطنتی شیمی، که اکنون بخشی از کالج امپریال لندن است، تحصیل کرد. بعداً در یک کالج کشاورزی کار کرد و سعی کرد الگوهای رفتاری را در شیمی آلی بیابد. با این حال، او به خاطر جست‌وجوی الگویی در شیمی معدنی به یاد می‌آید.

فقط چهار سال قبل از اینکه مندلیف جدول تناوبی خود را اعلام کند، نیولندز متوجه شد که شباهت هایی بین عناصر با وزن اتمی وجود دارد که 7 تفاوت دارند. او این را قانون اکتاوها نامید و با اکتاوهای موسیقی مقایسه کرد. گازهای نجیب (هلیوم، نئون، آرگون و غیره) تا مدت ها بعد کشف نشدند، که توضیح می دهد که چرا در جدول نیولندز تناوب 7 و نه 8 وجود دارد. نیولندز هیچ شکافی برای عناصر کشف نشده در جدول خود باقی نمی گذاشت و گاهی مجبور می شد دو عنصر را در یک جعبه بچسباند تا الگو را حفظ کند. به همین دلیل، انجمن شیمی از انتشار مقاله او امتناع کرد، یکی از پروفسور فاستر گفت که ممکن است به همان اندازه عناصر را بر اساس حروف الفبا فهرست کرده باشد.

حتی زمانی که مندلیف جدول خود را منتشر کرد و نیولندز ادعا کرد که ابتدا آن را کشف کرده است، انجمن شیمی از او پشتیبانی نمی کند. در سال 1884 انجمن از او خواسته شد تا در مورد قانون دوره ای سخنرانی کند، که تا حدودی به سمت اصلاح پیش رفت. نهایی

در سال 1998، انجمن سلطنتی شیمی بر نصب یک لوح یادبود آبی رنگ بر روی دیوار زادگاهش نظارت کرد و سرانجام کشف او را به رسمیت شناخت.

لوح یادبود آبی رنگی که در زادگاه نیولندز قرار داده شده و او را “کاشف قانون تناوبی عناصر شیمیایی” معرفی می کند.

جولیوس لوتار مایر

جولیوس لوتار مایر. تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
مایر در دانشگاه هایدلبرگ زیر نظر بونسن و کیرشهوف، مانند مندلیف، آموزش دید. بنابراین این دو دانشمند قطعاً یکدیگر را می شناختند، اگرچه هیچ یک از همه کارهای انجام شده توسط دیگری آگاه نبودند. با این حال، ریشه های مایر به طور محکم در آلمان بود. مایر فقط چهار سال از مندلیف بزرگتر بود و چندین جدول تناوبی را بین سالهای 1864-1870 تهیه کرد.

اولین جدول او حاوی فقط 28 عنصر بود که بر اساس ظرفیت آنها (چه تعداد اتم دیگر می توانند با آنها ترکیب شوند) سازماندهی شده بودند. این عناصر تقریباً به طور کامل عناصر گروه اصلی بودند، اما در سال 1868 او فلزات واسطه را در جدول بسیار توسعه یافته‌تری گنجاند. این جدول 1868 عناصر را به ترتیب وزن اتمی فهرست کرده است، با عناصری با ظرفیت یکسان که در خطوط عمودی مرتب شده اند، که به طرز چشمگیری شبیه جدول مندلیف است. متأسفانه برای مایر، کار او تا سال 1870 منتشر نشد، یک سال پس از انتشار جدول تناوبی مندلیف. حتی پس از سال 1870، میر و مندلیف هنوز از کار یکدیگر بی اطلاع بودند، اگرچه مایر بعداً اعتراف کرد که مندلیف ابتدا نسخه خود را منتشر کرده است.

میر به شکل دیگری به توسعه جدول تناوبی کمک کرد. او اولین کسی بود که روندهای تناوبی در خواص عناصر را تشخیص داد و نمودار الگویی را که او در حجم اتمی یک عنصر در برابر وزن اتمی آن مشاهده کرد را نشان می‌دهد.

 

یک نسخه مدرن از نمودار مایر که روندهای تناوبی در حجم اتمی عناصر را نشان می دهد که بر اساس وزن اتمی ترسیم شده است.

دیمیتری مندلیف

دیمیتری مندلیف تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
همانطور که دیدیم، مندلیف اولین کسی نبود که برای نظم بخشیدن به عناصر تلاش کرد، اما تلاش او آنقدر موفقیت آمیز بود که اکنون اساس جدول تناوبی مدرن را تشکیل می دهد.

مندلیف ساده ترین شروع زندگی را نداشت. او در سال 1834 در توبولسک متولد شد و کوچکترین فرزند یک خانواده بزرگ سیبری بود. پدرش در جوانی درگذشت، و بنابراین مادرش خانواده را 1500 کیلومتر به سن پترزبورگ نقل مکان کرد، جایی که او موفق شد دیمیتری را به “مدرسه خوب” ببرد، و پتانسیل های او را تشخیص داد. او در دوران بزرگسالی خود دانشمندی درخشان بود که به سرعت در محافل دانشگاهی رشد کرد. او یک کتاب درسی به نام اصول شیمی نوشت، زیرا نتوانست کتاب روسی مناسبی پیدا کند.

مندلیف در فوریه 1869 در تلاش برای سازماندهی عناصر جدول تناوبی (یا سیستم تناوبی، به قول خودش) را کشف کرد. او این کار را با نوشتن خصوصیات عناصر روی تکه‌های کارت و مرتب کردن و مرتب کردن مجدد آنها انجام داد تا اینکه متوجه شد، با قرار دادن آنها به ترتیب افزایش وزن اتمی، انواع خاصی از عنصر به طور منظم رخ می دهد. به عنوان مثال، یک نافلز واکنش پذیر به طور مستقیم توسط یک فلز سبک بسیار واکنش پذیر و سپس یک فلز سبک کمتر واکنش پذیر دنبال می شود. در ابتدا، جدول دارای عناصر مشابه در ردیف های افقی بود، اما او به زودی آنها را تغییر داد تا در ستون های عمودی قرار گیرند، همانطور که امروز می بینیم.

مندلیف نه تنها عناصر را به روش صحیح مرتب می کرد، بلکه اگر عنصری به دلیل وزن اتمی خود در مکان نامناسبی به نظر می رسید، آن را به جایی می برد که با الگوی کشف شده مطابقت داشت. به عنوان مثال، ید و تلوریم بر اساس وزن اتمی باید برعکس باشند، اما مندلیف دید که ید بسیار شبیه به بقیه هالوژن ها (فلورین، کلر، برم) و تلوریم مشابه عناصر گروه 6 (اکسیژن) است. ، گوگرد، سلنیوم)، بنابراین آنها را عوض کرد.

نبوغ واقعی دستاورد مندلیف این بود که شکاف هایی برای عناصر کشف نشده باقی گذاشت. او حتی خواص پنج مورد از این عناصر و ترکیبات آنها را پیش بینی کرد. و در طی 15 سال آینده، سه مورد از این عناصر کشف شد و پیش‌بینی‌های مندلیف بسیار دقیق بود. جدول زیر نمونه ای از گالیوم را نشان می دهد که مندلیف آن را eka-aluminium نامید، زیرا عنصر بعد از آلومینیوم بود. اسکاندیم و ژرمانیوم دو عنصر دیگر بودند که در سال 1886 کشف شدند و به تقویت شهرت جدول تناوبی مندلیف کمک کردند.

پیروزی نهایی کار مندلیف کمی غیرمنتظره بود. کشف گازهای نجیب در دهه 1890 توسط ویلیام رمزی در ابتدا به نظر می رسید که با کار مندلیف در تضاد باشد، تا زمانی که او متوجه شد که در واقع آنها مدرک دیگری بر سیستم او هستند و به عنوان آخرین گروه روی میز او قرار می گیرند. این به جدول تناوب 8 را داد که ما می دانیم، به جای 7 که قبلاً بود. مندلیف هرگز جایزه نوبل را برای کار خود دریافت نکرد، اما عنصر 101 به افتخار او مندلویوم نامگذاری شد که حتی نادرتر از آن بود.

هنری موزلی

هنری موزلی تکثیر شده توسط کتابخانه و مرکز اطلاعات، انجمن سلطنتی شیمی.
تا اینکه در سال 1913، شش سال پس از مرگ مندلیف، آخرین قطعه پازل سر جای خود قرار گرفت. جدول تناوبی بر اساس جرم اتمی مرتب شده است و این تقریباً همیشه همان ترتیب عدد اتمی را می دهد. با این حال، استثنائاتی وجود داشت (مانند ید و تلوریوم، به بالا مراجعه کنید)، که کار نکردند. مندلیف دیده بود که باید آنها را عوض کرد، اما این موزلی بود که سرانجام علت را مشخص کرد.

او تفنگ اشعه ایکس را که به تازگی ساخته شده بود به سمت نمونه هایی از عناصر شلیک کرد و طول موج پرتوهای ایکس داده شده را اندازه گرفت. او از این برای محاسبه فرکانس استفاده کرد و دریافت که وقتی جذر این فرکانس در برابر عدد اتمی رسم شد، نمودار یک خط مستقیم کامل را نشان داد. او راهی برای اندازه‌گیری عدد اتمی پیدا کرده بود. زمانی که جنگ جهانی اول آغاز شد، موزلی سمت استادی در آکسفورد را رد کرد و افسر مهندسین سلطنتی شد. او در 15 آگوست در ترکیه توسط یک تک تیرانداز کشته شد و بسیاری از مردم فکر می کنند که بریتانیا یکی از برندگان آینده جایزه نوبل را از دست داده است.

در 10 سال پس از کار او، ساختار اتم از طریق کار بسیاری از دانشمندان برجسته آن روز مشخص شد، و این توضیح بیشتری داد که چرا پرتوهای ایکس موزلی به خوبی با عدد اتمی مطابقت دارد. ایده پشت توضیح این است که وقتی یک الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر سقوط می کند، انرژی به صورت امواج الکترومغناطیسی آزاد می شود، در این مورد اشعه ایکس. مقدار انرژی که داده می شود به شدت جذب الکترون ها به هسته بستگی دارد. هر چه اتم پروتون های بیشتری در هسته خود داشته باشد، الکترون ها با قدرت بیشتری جذب می شوند و انرژی بیشتری از آن خارج می شود. همانطور که می دانیم عدد اتمی به عنوان عدد پروتون نیز شناخته می شود و این مقدار پروتون است که انرژی اشعه ایکس را تعیین می کند.

پس از سال ها جست و جو، سرانجام جدول تناوبی داشتیم که واقعاً کار می کرد، و این واقعیت که امروزه هنوز از آن استفاده می کنیم، گواهی بر دستاورد عظیم این ذهن ها و بسیاری دیگر از ذهن های بزرگ در دو قرن اخیر اکتشافات علمی است.