DMITRIJ I. MENDELEJEW (1834 - 1907).
132 ROCZNICA (1869- 2001) ODKRYCIA PRAWA OKRESOWOŚCI
Żródło : Sztejnberg A., Aktualni Otazky Vyuky Chemie, WSP w Hradec Kralove, Gaudeamus, 2000, s. 63-67.
Praktyka pedagogiczna potwierdza, iż często wiedza studentów z zakresu historii chemii jest fragmentaryczna. Dlatego też szczególnie ważne i zarazem interesujące z dydaktycznego punktu widzenia jest zapoznanie studentów z historią odkrycia pierwiastków chemicznych (Dmitriew, 1985; Sztejnberg, 1997, 1998), problematyką klasyfikowania pierwiastków chemicznych, historią odkrycia prawa okresowości i układu okresowego pierwiastków chemicznych (Mendelejew, 1950, 1958; van Spronsen, 1969; Kedrow, 1970, 1984; Goldwhite, 1979; Figurowski, 1983; Strube, 1984; Lisniewski, 1984; Trifonow, 1988, 1989; Zamecki, 1992; Sztejnberg, 1995; Woods, 1999).
Wyodrębnienie chemii jako nauki nastąpiło na przełomie XVII i XVIII wieku. W tym czasie kształtowały się jej metody badawcze i podstawowe pojęcia. XVIII i XIX wiek to okresy,
w których dokonano szeregu odkryć między innymi wielu praw chemicznych, takich jak [Sztejnberg, 1995, s. 33]:
1 marca (17 lutego wg starego kalendarza) Dmitrij I. Mendelejew (1834 - 1907) podpisał do druku tablicę pierwiastków chemicznych”Opyt sistiemy elementow, osnowannoj na ich atomnom wiesie i chimiczeskom schodstwie" [Mendelejeff, 1869; Mendelejew, 1950, s. 12; Bowden, 1997, s.59 - 63]. Tablica ta (rys.1) była pierwszą graficzną prezentacją prawa okresowości pierwiastków chemicznych - fundamentalnego odkrycia naukowego XIX wieku [Figurowski, 1983, s. 3].
Oto przyjęte przez D. I. Mendelejewa 8 podstawowych założeń, jakimi kierował się podczas opracowywania tablicy pierwiastków chemicznych. Przedstawił je w pracy pt. "Sootnoszenie swoistw s atomnym wiesom elementow" napisanej natychmiast po odkryciu prawa okresowości opublikowanej w Żurnale Russkowo Chimiczeskowo Obszczestwa i Zeitschrift fur Chemie w 1869 roku [Mendelejeff, 1869; Mendelejew, 1958; Trifonow, 1988; Strube, 1984]:
Na rys. 1 przedstawiono tablicę pierwiastków chemicznych Mendelejewa z 1869 r. Pozostawił w niej puste miejsca i jednocześnie twierdził, że powinny one zostać zapełnione przez nie odkryte jeszcze pierwiastki.
W latach 1870 i 1871 Dmitrij. I. Mendelejew wprowadził do tablicy pierwiastków kilka poprawek. Ostatecznie swoje idee przedstawił w publikacji, która ukazała się w 1871 roku w Żurnale Russkowo Chimiczeskowo Obszczestwa pt." Naturalny układ pierwiastków i jego zastosowanie w określaniu właściwości nie odkrytych pierwiastków”[Mendelejew, 1958, s.69 - 102].
Przede wszystkim Dmitrij I. Mendelejew dokonał korekty ciężaru atomowego uranu na 240. Następnie skorygował ciężary atomowe indu, ceru, toru i itru. Określił także nowe położenia w układzie okresowym dla tych pierwiastków oraz przewidział właściwości nie odkrytych jeszcze pierwiastków. Szczególną uwagę zwrócił na analogi boru i glinu - pierwiastki III grupy. Uran znalazł się na ostatnim miejscu w szeregu naturalnych pierwiastków chemicznych.
Ti = 50 | Zr = 90 | ? = 180 | |||
V = 51 | Nb = 94 | Ta = 182 | |||
Cr = 52 | Mo = 96 | W = 186 | |||
Mn = 55 | Rh = 104,4 | Pt = 197,4 | |||
Fe = 56 | Ru = 104,4 | Ir = 198 | |||
Ni = |
Co = 59 | Pd = 106,6 | Os = 199 | ||
H = 1. | Cu = 63,4 | Ag = 108 | Hg = 200 | ||
Be = 9,4 | Mg = 24 | Zn = 65,2 | Cd = 112 | ||
B = 11 | Al = 27 | ? = 68 | U = 116 | Au =197 | |
C = 12 | Si = 28 | ? = 70 | Sn = 118 | ||
N = 14 | P = 31 | As = 75 | Sb = 122 | Bi =210 | |
O = 16 | S = 32 | Se = 79,4 | Te = 128? | ||
F = 19 | Cl = 35,5 | Br = 80 | J = 127 | ||
Li = 7 | Na = 23 | K = 39 | Rb = 85,4 | Cs = 133 | Tl = 204 |
Ca = 40 | Sr = 87,6 | Ba = 137 | Pb = 207 | ||
? = 45 | Ce = 92 | ||||
?Er = 56 | La = 94 | ||||
?Yt = 60 | Di = 95 | ||||
?In = 75,6 | Th = 118 |
Rys.1. Tablica pierwiastków chemicznych Mendelejewa (1869r.) [Mendelejeff, 1869; Mendelejew, 1950, s.12; Strube, 1984, s. 78].
W artykule pt. "K woprosu o systemie elementow" z kwietnia 1871 r. pojawiają się terminy" prawo okresowości” i ”układ okresowy” [Mendelejew, 1958, s. 386 - 390]. Przytoczone zostaje także sformułowanie prawa okresowości:" Właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków i ich związków pozostają w periodycznej zależności od ich ciężarów atomowych ".
Dmitrij I. Mendelejew w 1871 r. oraz w 1889 r. przepowiedział istnienie łącznie ośmiu pierwiastków chemicznych o Z = 31, 21, 32, 91, 75, 43, 87, 84.
W tabeli 1 zestawiono pełny zbiór prognoz dokonanych przez Dmitrija Mendelejewa w 1871 i 1889 roku. Podano także rok i kraj, w którym dokonano odkrycia.
Tabela 1. Prognozy D.I. Mendelejewa i odkrycia nowych pierwiastków chemicznych
Z | Nazwa | Rok prognozy | Rok odkrycia | Kraj odkrycia |
31 | Gal | 1871 | 1875 | Francja |
21 | Skand | 1871 | 1879 | Szwecja |
32 | German | 1871 | 1886 | Niemcy |
91 | Protaktyn | 1871 | 1918 | Niemcy, Anglia |
75 | Ren | 1871 | 1925 | Niemcy |
43 | Technet | 1871 | 1937 | Włochy |
87 | Frans | 1871 | 1939 | Francja |
84 | Polon | 1889 | 1898 | Francja |
Poniżej dla każdego, z nowych pierwiastków wyszczególnionych w tabeli 1 podano nazwę i symbol zaproponowany przez Dmitrija. I. Mendelejewa oraz nazwiska ich odkrywców.
Tablica pierwiastków chemicznych Mendelejewa z 1869 r. (rys.1) zawierała 63 pierwiastki chemiczne. Układ okresowy pierwiastków z 1998 r. zawiera 112 pierwiastków chemicznych [Hoffman i Lee, 1999].
Pierwiastek 101 w układzie okresowym otrzymał swą nazwę mendelew (Md) na cześć Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa (1834 - 1907). Został on otrzymany w USA w 1955 r. przez zespół badawczy w składzie: Ghiorso Albert (ur. 1915), Harvey Bernard (ur.1892), Choppin Gregory, (ur.1927), Thompson Stanley G., (ur. 1912) i Seaborg Gleen Theodore (1912 - 1998).
Dla pozostałych pierwiastków transfermowych o Z = 102 do Z = 109 przyjęto nazwy [Hoffman i Lee, 1999, s. 333]: Z= 102 Nobel (No), Z = 103 Lorens (Lr), Z= 104 Rutherford (Rf), Z= 105 Dubn (Db), Z = 106 Seaborg (Sg), Z= 107 Bohr (Bh), Z = 108 Hass (Hs), Z = 109 Meitner (Mt).
Pierwiastki o Z = 110 i 111 (Uun, Uuu) zostały zsyntezowane w 1994 r, a pierwiastek o Z = 112 (Uub) - w 1996 r.
Literatura:
Bowden M.E., Chemical achievers: the human face of the chemical sciences. Chemical Heritage Foundation, Philadelphia, 1997.
Dmitriew I.S. 1984. Istorija priedskazanija o odkrytija gallia. Chimija w Szkole Nr.5, s.9 - 11.
Figurowski A.N. 1983. Torźestwo naucznogo priedwidenija. Chimija w Szkole Nr. 6, s. 3 - 6.
Goldwhite H., 1979. Mendeleev's Other Prediction. Journal of Chemical Education vol.56, Nr 1, s. 35.
Hoffman D.C., Lee D.M. 1999.Chemistry of the Heaviest Elements - One Atom at a Time. Journal of Chemical Education vol. 76, Nr.3, s. 332 - 346.
Kedrow B.M. 1970. Mikroanatomia wielikogo odkrytija. Moskwa, Nauka.
Kedrow B.M. 1984. D.I. Mendelejew kak chimik -teoretyk i praktyk. Chimija w Szkole Nr. 1, s. 8 - 14.
Lisniewski Ju. I. 1984. Ot atomnych wiesow k poriadkowym nomieram. Chimija w Szkole Nr. 1, s. 25 -30.
Mendelejeff D. 1869. Zeitschrift fur Chemie Nr.12, s. 405 -
406. [from D.M. Knight, ed., Classical Scientific Papers -
Chemistry, Second Series, 1970 translation from German by Carmen
Giunta]; Mendeleev Dmitrii(1834-1907). On The Relationship of the
Properties of the Elements to their Atomic Weights;
maple.lemoyne.edu/~giunta/mendeleev.html
Mendelejew D.I. 1950. Nowyje matieriały po istorij odkrytija periodiczeskogo zakona. Moskwa, Izd. AN SSSR.Mendelejew D.I. 1958. Periodiczeskij zakon. Osnownyje statij. Moskwa. Izd.AN SSSR.
Strube W. 1984. Puti razwitija chimii.T2. (tłum. z jęz. niem. A.Sz. Gładkoj pod red.W.A.Kricmana). Mir, Moskwa.
Sztejnberg A., 1995. Zadania chemicznie uźyteczne w kształceniu studentów. Wydawnictwa Skryptowe Uniwersytetu Opolskiego. Opole.
Sztejnberg A., 1997. Odkrycia pierwiastków chemicznych. I. Sześć okresów od staroźytności do
1996 r.,
s. 9-10. [W:] Martin Bilek (Ed.) Aktualni Otazky Vyuky Chemie
VII, Gaudeamus, Hardec Kralove.
Sztejnberg A., 1998. Pierwiastki chemiczne odkryte przez kobiety. I. Maria Curie - Skłodowska - współodkrywczyni polonu i radu. s. 51 -55. [W:] Martin Bilek (Ed.) Aktualni Otazky Vyuky Chemie VIII., Gaudeamus, Hardec Kralove.
Trifonow D.N., Stranicy istorij uczenija o periodicznosti. Chimija w szkole 1988, Nr.4, s. 20; Nr. 5, s. 17; Nr. 6, s. 13;1989, Nr.1, s. 141; 1989, Nr.2, s.13; 1989, Nr.3, s. 36;1989, Nr.4, s. 14; 1989, Nr.5, s. 18; 1989, Nr.6, s. 29.
Van Spronsen J.W., 1969. The Periodic System of Chemical Elements. Elsevier, Amsterdam- London- New York.
Woods G., 1999. Mendeleev - the unsung hero ?. Education in Chemistry, March 1999, s. 42 - 44.
Zamecki S., 1992. Problemy klasyfikowania pierwiastków chemicznych w XIX wieku. Studium historyczno- metodologiczne. Monografie z dziejów nauki i techniki pod red. J. Róziewicza.