https://bodybydarwin.com
Slider Image

לפני שהיה טבלה תקופתית, היה כאוס

2021

אלמנטים - טבלה מחזורית - דפוס חלק "

בקטע הקטע הבא מתוך "החלום של מנדלייב: הסופר אחר המסע אחר האלמנטים פול סטראטרן מתאר את מצב הכימיה בשנים שקדמו להמצאתו של דמיטרי מנדלייב את הטבלה המחזורית המודרנית.

במאות ה -18 וה -19 התגלו כמה אלמנטים כמעט בכל עשור. שפע זה של אלמנטים חדשים עם מגוון הולך וגדל של נכסים החל במהרה לעורר שאלות. בדיוק כמה אלמנטים היו שם? האם רובם כבר התגלו? או שמא יתבררו אינספור יסודות? זה הוביל במהרה להשערות מעמיקות יותר. איכשהו, בין כל האלמנטים הללו, חייב להיות סדר יסודי כלשהו. דלטון גילה כי האטומים של כל יסוד הם בעלי משקולות שונות - אך ללא ספק צריך להיות יותר מזה? ברזליוס הבחין כי נראה כי לאלמנטים יש קשרים חשמליים שונים. כמו כן, נראה כי היו קבוצות של סוגים שונים של אלמנטים בעלי תכונות דומות - מתכות שהתנגדו בפני קורוזיה (כמו זהב, כסף ופלטינה), מתכות אלקליות דליקות (כגון אשלגן ונתרן), גזים חסרי צבע וריח (כמו מימן ו חמצן) וכן הלאה. האם יתכן שיש מאחורי כל זה דפוס מהותי?

הכימיה השיגה את מעמדה המדעי ואת ההצלחה המתמשכת בעיקר באמצעות ניסוי, וחשיבה תיאורטית כזו נתפסה במקרה הטוב כספקולציות בלבד. מדוע צריך להיות סדר כלשהו בין האלמנטים? הרי לא היו שום ראיות אמיתיות לדבר כזה? אך הזעם לסדר הוא תכונה אנושית בסיסית, לא מעט בקרב מדענים. והספקולציות הללו החלו בסופו של דבר למצוא תמיכה, ולו רק משברי ראיות.

הראשון שבהם הגיע מג'והן דובריינר, הפרופסור לכימיה באוניברסיטת ג'נה. דובריינר היה בנו של מאמן, והיה ברובו השכלה עצמית. הוא הצליח להשיג תפקיד כרוקח והשתתף בשקיקה בהרצאות הציבוריות המקומיות הרגילות בנושא מדע. בשנת 1829 הוא הבחין שלברום האלקטרוני שהתגלה לאחרונה יש תכונות שנראו באמצע הדרך בין כלור ויוד. לא רק זה, המשקל האטומי שלו היה ממש באמצע הדרך בין הבחירה בשני היסודות הללו.

דובריינר החל ללמוד את רשימת האלמנטים הידועים, תועדו עם תכונותיהם ומשקלי האטום, ובסופו של דבר גילה שתי קבוצות נוספות של אלמנטים עם אותה דפוס.

סטרונציום שכב באמצע הדרך (במשקל האטומי, בצבע, בתכונות ובתגובה) בין סידן לבריום; וניתן למקם סלניום באופן דומה בין גופרית לטוריום. דובריינר כינה את שלשות הקבוצות הללו והחל בחיפוש נרחב באלמנטים אחר דוגמאות נוספות, אך לא מצא עוד. נראה כי "חוק השלישיות" של דובריינר חל רק על תשעה מתוך חמישים וארבעה גורמים ידועים, והוא הודח על ידי בני דורו כצירוף מקרים בלבד.

וזה היה זה לעת עתה. הכימיה סבלה מספיק מתיאוריות שגויות (ארבעה יסודות, פלוגיסטון וכו '). הדרך קדימה טמונה כעת בניסוי.

עברו למעלה משלושים שנה אחרי חוק השלשות של דובריינר לפני שייעשה ניסיון משמעותי נוסף לגלות דפוס באלמנטים. לרוע המזל תרומה זו הייתה אמורה להגיע ממדען שההברקה שלו תואמת רק את התנהגותו.

אלכסנדר-אמיל ביגייר דה צ'נצ'ורטיס נולד בפריס בשנת 1820. אהבתו הראשונה הייתה גאולוגיה. דה צ'נצ'ורטואיס לא הפך את כישוריו הניכרים לכימיה עד שהיה בשנות הארבעים לחייו. בשנת 1862 ייצר נייר המתאר את בורגו הטורורי הגאוני שהוכיח כי אכן נראה שיש איזשהו תבנית בין האלמנטים. '' בורג הטורור '' של דה צ'נצ'ורטיס היה מורכב מצילינדר עליו נמשך קו ספיראלי יורד. מרווחים קבועים לאורך קו זה, דה קנצ'ורטואיס זמם את כל האלמנטים לפי משקל האטום שלו. הוא הסתקרן לגלות שתכונותיהם של אלמנטים אלה נטו לחזור כאשר היסודות נקראו בעמודים אנכיים במורד הגליל. נראה כי אחרי כל שש-עשרה יחידות בעלות משקל אטומי, תכונות האלמנטים התואמים נטו להפגין דמיון בולט עם אלה שאנכיות מעליהן על הצילינדר. העיתון של דה צ'נצ'ורטיס פורסם כדין, אך לרוע המזל הוא בחר לחזור למונחים גיאולוגיים כאשר התייחס לאלמנטים מסוימים, וב- שלב אחד אפילו הציג גרסה משלו לנומרולוגיה (האלכימיה של המתמטיקה, שבה למספרים מסוימים יש אזוטרים משלהם בורות). כדי להחמיר את המצב, השמיטו השותפים לכלול את איור הצילינדר של דה צ'נצ'ורטיס, ובכך הפך את המאמר למשהו כמעט בלתי מובן לכל פרט לקורא המתמשך והמיודע ביותר.

נראה כי נושא זה משך סוג מסוים של הוגה מדעי שנמנע ללעג. בשנת 1864 הגיח הכימאי האנגלי הצעיר ג'ון ניולנדס דפוס משלו של היסודות, שלא היה מודע למחקריו הקריפטיים של דה צ'נצ'ורטיס. ג'ון ניולנדס נולד בלונדון בשנת 1837, בנו של שר פרסביטריאני.

ניולנדס גילה כי אם הוא רשם את היסודות בסדר עולה של משקלי האטום שלהם, בקווים אנכיים של שבעה, תכונות האלמנטים לאורך הקווים האופקיים המתאימים היו דומים להפליא. כלשונו: "במילים אחרות, האלמנט השמיני המתחיל מאחד נתון הוא סוג של חזרה על הראשון, כמו התו השמיני באוקטבה של מוסיקה." הוא כינה זאת "חוק האוקטבות" שלו. ברשימה המוצגת בטבלה, נתרן המתכת האלקלית (האלמנט הכבד ביותר 6) עמד אופקית לצד האשלגן הדומה מאוד (ה 13 הכי כבד). באופן דומה, המגנזיום (העשירי) היה בתור לצד הסידן הדומה (ה -17). כשנילנדס הרחיב את טבלתו כך שיכלול את כל האלמנטים הידועים הוא מצא שההלוגנים, כלור (15), ברום (29) ויוד (42), שהציגו סגולות דומות, כולם נפלו באותו טור אופקי. ואילו שלישיית המגנזיום (העשירית), הסילניום (ה -12) והגופרית (ה -14), שגם להם היו סגולות דומות, נפלו באותו קו אנכי. במלים אחרות, נראה כי חוק האוקטבות שלו כלל את הדמיון המפוזר המצוין בחוק השלישיות של דובריינר.

לרוע המזל החוק המוחלט של ניולנדס באוקטבות טומן בחובו גם ליקויים. התכונות של כמה אלמנטים, במיוחד אלה בעלי משקל אטומי גבוה יותר, פשוט לא התקבלו. אף על פי כן, חוק האוקטבות של ניולנדס היה התקדמות מוגדרת בכל רעיונות קודמים. אכן, רבים רואים זאת כיום כראיה מוצקה ראשונה לכך שאכן היה דפוס מקיף כלשהו של האלמנטים. בשנת 1865 דיווח נילנדס על ממצאיו לחברה הכימית בלונדון, אך רעיונותיו הוכיחו את זמנם. הערכים שנאספו רק לעגו לחוק האוקטבות שלו. בתוך השמחה הכללית, אף שאל אותו בציניות אם ניסה לסדר את האלמנטים בסדר אלפביתי. זה ייקח רבע מאה עד שההישג סוף סוף של ההישג של ניו זילנד, כאשר החברה המלכותית העניקה לו את מדליית דייוי בשנת 1887.

דובריינר הבחין בדמיון בין קבוצות מבודדות של אלמנטים. דה קנצ'ורטואיס הבחין בדפוס מסוים של תכונות חוזרות. ניו זילנד הרחיב דפוס זה ואף שילב את הקבוצות של דובריינר. אבל עדיין חוק האוקטבות שלו לא עבד באופן כללי. זה נבע בחלקו בגלל חישובים שגויים של ימינו במשקלים אטומיים שונים ובחלקם מכיוון ש- Newlands לא הניבה שום היסוד לאלמנטים שטרם נחשפו עד כה. אבל זה היה גם בגלל שהנוקשות של מערכת האוקטבה של נילנד פשוט לא התאימה.

נעשה יותר ויותר ברור שיש איזה תבנית לאלמנטים, אך נראה שהתשובה הייתה מורכבת יותר. נראה כי הכימיה הייתה קרובה להפליא להציץ בתכנית של עצם היסודות עליהם התבססה. אוקליד הניח את יסודות הגיאומטריה, כוח המשיכה של ניוטון הסביר את העולם במונחים של פיזיקה ודארווין הביא להתפתחותם של כל המינים - האם כימיה יכולה לגלות כעת את הסוד שהיה אחראי למגוון החומר? כאן, אולי, היה הלינצפין שיכול לאחד את כל הידע המדעי.

מתוך החלום של MENDELEYEV מאת Paul Strathern. נדפס מחדש באישור ספרי פגסוס.

בשבוע שעבר בתחום הטכנולוגי: הקריפטו הקרוב של פייסבוק, מקלדת MacBook Pro חדשה וקונסולת המשחק הכי חמודה אי פעם

בשבוע שעבר בתחום הטכנולוגי: הקריפטו הקרוב של פייסבוק, מקלדת MacBook Pro חדשה וקונסולת המשחק הכי חמודה אי פעם

נפטון, טיטאן, צדק ופלוטו נראים מדהימים בתמונות החדשות הללו

נפטון, טיטאן, צדק ופלוטו נראים מדהימים בתמונות החדשות הללו

שינויים באקלים פירושם יותר גשם עבור חלקם - ואף לא עבור אחרים

שינויים באקלים פירושם יותר גשם עבור חלקם - ואף לא עבור אחרים