El problema del "cero" en la obra de Mendeleev

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

… Cuanto más tenía que pensar en la naturaleza de los elementos químicos, más me desviaba tanto del concepto clásico de materia primaria como de la esperanza de lograr la comprensión deseada de la naturaleza de los elementos mediante el estudio de los fenómenos eléctricos y lumínicos, y cada vez con más urgencia y claridad me di cuenta de que antes este o primero es necesario tener una idea más real de la "masa" y del "éter" que ahora.

D. I. Mendeleev

En enero de 1904, el Folleto n. ° 5 de Petersburgo, con motivo del 70 cumpleaños de Dmitry Ivanovich Mendeleev, publicó una entrevista con él. Cuando se le preguntó qué tipo de investigación científica está realizando actualmente, el científico respondió: "Están dirigidas exclusivamente a confirmar la teoría que expuse el año pasado, o, más bien, intentos, de una comprensión química del éter mundial".

¿Cuál es esta teoría de la que sabemos tan poco?

DI Mendeleev terminó su artículo "Un intento de comprensión química del éter mundial" en octubre de 1902 y lo publicó en enero de 1903 en el n. ° 1-4 del "Boletín y biblioteca de autoeducación". En mayo de 1904, en una carta al famoso astrónomo Simon Newcomb, anunció que en un futuro próximo iba a escribir un artículo "sobre ideas modernas sobre la complejidad de los elementos químicos y sobre los electrones …"

Retrato de D. I. Mendeleev por I. N. Kramskoy. El año es 1878. La idea del éter "químico", que, según DI Mendeleev, está estrechamente relacionada con la tabla periódica de elementos, la cultivó el científico desde la década de 1870.

Acerca de la complejidad de los elementos químicos y de los electrones: esto es comprensible para el lector moderno, pero ¿el mundo del éter? Ahora incluso los escolares saben que esta idea ha sido abandonada por la ciencia. Por lo tanto, probablemente, una de las últimas obras de Mendeleev rara vez se comenta, prácticamente no se menciona en ninguna parte y, en general, es difícil encontrarla. En muchas bibliotecas científicas y educativas en las "Obras" de varios volúmenes de DI Mendeleev, falta el volumen 2, que contiene el capítulo "Intento de una comprensión química del éter mundial". A veces uno incluso tiene la impresión de que de alguna manera están tratando de borrar con timidez este trabajo "curioso" de la herencia del científico. Parece que muchos piensan con condescendencia que el gran Mendeleev, en su vejez, pudo haber excedido el nivel de su competencia.

Pero no saquemos conclusiones precipitadas. DI Mendeleev alimentó esta teoría "vergonzosa" durante casi toda su vida creativa. Dos años después del descubrimiento del sistema periódico (Mendeleev aún no tenía 40 años) en una huella de los "Fundamentos de la Química" de su mano, cerca del símbolo del hidrógeno, se hizo una inscripción, que se puede descifrar de la siguiente manera: " El éter es el más ligero de todos, millones de veces ". Aparentemente, el "éter" le pareció a Mendeleev como el elemento químico más ligero.

“Desde los años 70, la pregunta se me ha quedado pegada constantemente: ¿qué es el éter en el sentido químico? Está íntimamente relacionado con el sistema periódico de elementos, y me excitó en mí, pero solo ahora me atrevo a hablar de ello.

Entonces, el elemento químico del éter - el elemento del éter - la atomicidad del éter - la discreción del éter. Este no es el éter que la física moderna ha descartado como una muleta innecesaria. Abramos el diccionario:

"Éter (griego Aither - un medio material hipotético que llena el espacio) … En la física clásica, el éter se entendía como un medio elástico, mecánico y homogéneo que llenaba el espacio newtoniano absoluto" (Diccionario filosófico / Ed. M. M. Rosenthal. - M., 1975).

En la definición clásica de éter, el énfasis está en la homogeneidad o continuidad. El éter, del que habla Mendeleev, consta de elementos, es atómico, no es homogéneo, es discontinuo y discreto. Tiene estructura.

El interés de Dmitry Ivanovich por el problema del éter en la década de 1870 está estrechamente relacionado con el sistema periódico (“fue esto lo que me excitó en mí”) y el trabajo posterior sobre el estudio de los gases. “Al principio también creí que el éter es la suma de los gases más enrarecidos en el estado límite. Los experimentos fueron llevados a cabo por mí a bajas presiones, para obtener pistas de una respuesta.

Pero estos trabajos no le satisfacían: “… la idea del mundo éter como la máxima rarefacción de vapores y gases no resiste ni siquiera los primeros episodios de reflexión, debido al hecho de que el éter no se puede imaginar más que como sustancia, penetrando todo y en todas partes; Esto no es típico de vapores y gases”.

El desarrollo detallado del "concepto químico del éter mundial" comenzó con el descubrimiento de los gases inertes. DI Mendeleev predijo muchos elementos nuevos, pero los gases inertes fueron inesperados incluso para él. No aceptó de inmediato este descubrimiento, no sin una lucha interna, y no estuvo de acuerdo con la mayoría de los químicos sobre la ubicación de los gases inertes en el sistema periódico. ¿Dónde deberían ubicarse? Los químicos modernos, sin dudarlo, dirán: claro, en el grupo VIII. Y Mendeleev insistió categóricamente en la existencia del grupo cero. Los gases inertes son tan diferentes de otros elementos que tenían un lugar en algún lado del sistema. Parecía, qué diferencia, en el borde derecho (grupo VIII) o izquierdo (grupo cero) estarán. Nos parece completamente carente de principios, sobre todo para aquellos momentos en los que no conocían la estructura electrónica de los átomos, aunque incluso ahora solo nos engañamos a nosotros mismos que sabemos. Mendeleev pensó de manera diferente. Poner gases inertes a la derecha significa obtener una serie completa de vacíos entre el hidrógeno y el helio. ¡Fue un desafío buscar nuevos elementos entre el hidrógeno y el helio! ¿Quizás haya un halógeno más ligero que el flúor (Mendeleev admitió la probabilidad de que exista tal halógeno, asumiendo que el helio está realmente en el grupo VIII) u otros elementos ligeros entre el hidrógeno y el helio? No están allí, por lo que el lugar de los gases inertes está a la izquierda, ¡en el grupo cero! Además, es más probable que su valencia sea cero que VIII. Y la relación cuantitativa de pesos atómicos indica sin ambigüedad la posición de los gases inertes a la izquierda, al comienzo de cada fila.

“Esta posición de los análogos del argón en el grupo cero es una consecuencia estrictamente lógica de la comprensión de la ley periódica”, afirmó DI Mendeleev.

Por sugerencia de William Ramsay, Mendeleev incluye el grupo cero en la tabla periódica, dejando espacio para elementos más ligeros que el hidrógeno.

Queda claro por qué Dmitry Ivanovich insistió en la existencia del grupo cero, sus menciones de un hipotético halógeno más ligero que el flúor son comprensibles; de ahí que su búsqueda de un elemento más ligero que el hidrógeno sea incluso comprensible, cuya existencia había pensado durante mucho tiempo: "Nunca se me ocurrió que varios elementos debieran comenzar con hidrógeno". "Privar al hidrógeno de esa posición inicial, que ha ocupado durante mucho tiempo, y hacer que espere elementos con incluso menos que el del hidrógeno, el peso de un átomo, en el que siempre he creído": estos son los pensamientos más íntimos del científico, que ocultó hasta que finalmente no se aprobará la ley periódica. “Pensé que antes que el hidrógeno se podían esperar elementos con un peso atómico de menos de 1, pero no me atreví a expresarme en este sentido por la adivinación de la suposición y especialmente porque entonces tuve cuidado de no estropear la impresión del nuevo sistema propuesto, si su aparición va acompañada de suposiciones tales como sobre los elementos más ligeros que el hidrógeno ".

Precisamente en el sistema con grupo cero que defendió, que fue propuesto por primera vez por el científico belga Leo Herrera en 1900 en una reunión de la Real Academia de Ciencias de Bélgica (Academie royale de Belgique), el hidrógeno puede no parecer el primero, ya que inevitablemente aparece frente a él espacio libre para un elemento ultraligero, ¿tal vez este sea el "elemento éter"?

“Ahora, cuando empezó a no quedar sujeto a la menor duda que antes del grupo I, en el que se debe colocar el hidrógeno, hay un grupo cero, cuyos representantes tienen pesos atómicos menores que los de los elementos del grupo I, me parece imposible. negar la existencia de elementos más ligeros que el hidrógeno”, escribió Dmitry Ivanovich.

En la ley que descubrió, Mendeleev intenta comprender desde el punto de vista físico la naturaleza de la masa como principal característica de la materia. Descubriendo los fundamentos físicos de la gravitación (sobre cuánto esfuerzo y tiempo dedicó a este problema, también sabemos poco), estrechamente relacionado con el concepto del mundo éter como medio "transmisor", busca el elemento más ligero. Sin embargo, los resultados de los experimentos de la década de 1870, que se redujeron a demostrar que "el éter es la suma de los gases más raros", no satisfizo a Mendeleev. Durante algún tiempo dejó de investigar en esta dirección, no escribió en ningún lado, pero, al parecer, nunca se olvidó de ellos.

Al final de su vida, en busca de respuestas a preguntas sobre las propiedades profundas de la materia, vuelve a recurrir al "éter mundial", con la ayuda del cual intenta penetrar en la naturaleza del concepto básico de las ciencias naturales en el siglo XIX (e incluso el XX, e incluso el XXI) - masas, así como para dar explicaciones a nuevos descubrimientos y, sobre todo, a la radiactividad. La idea principal de Mendeleev es la siguiente: “No se puede lograr una comprensión real del éter ignorando su química y no considerándolo una sustancia elemental; las sustancias elementales son ahora inconcebibles sin la subordinación de su legitimidad periódica ". Al describir el éter mundial, Mendeleev lo considera, "en primer lugar, el más liviano de todos los elementos, tanto en densidad como en peso atómico, en segundo lugar, el gas que se mueve más rápido y, en tercer lugar, el menos capaz de formarse con cualquier otro átomo o partícula de cierta intensidad. compuestos y, en cuarto lugar, un elemento que está muy extendido y omnipresente en todas partes ".

El peso de un átomo de este hipotético elemento X, según los cálculos de Mendeleev, puede oscilar entre 5,3 × 10^-11 hasta 9,6 × 10^-7 (si el peso atómico de H es 1). Para estimar la masa de un elemento hipotético, se basa en conocimientos del campo de la mecánica y la astronomía. El elemento X recibió su lugar en la tabla periódica en el período cero del grupo cero, como el análogo más ligero de los gases inertes. (Mendeleev llama a este elemento "Newtonio".) Además, Dmitry Ivanovich admitió la existencia de otro elemento más ligero que el hidrógeno: el elemento Y, coronium (presumiblemente las líneas de coronium se registraron en el espectro de la corona solar durante el eclipse de la Sol en 1869; el descubrimiento del helio en la Tierra proporcionó la base para considerar la existencia de este elemento como real). Al mismo tiempo, Mendeleev enfatizó repetidamente la naturaleza hipotética de los elementos X e Y y no los incluyó en las tablas de elementos de la séptima y octava ediciones de Fundamentals of Chemistry.

La rigurosidad científica y la responsabilidad en las obras de Mendeleev no necesitan comentarios. Pero, como podemos ver, si la lógica de la búsqueda lo requería, adelantó audazmente las hipótesis más insólitas. Todas las predicciones hechas por él sobre la base de la ley periódica (la existencia de 12 elementos desconocidos en ese momento, así como la corrección de las masas atómicas de los elementos), fueron brillantemente confirmadas.

“Cuando apliqué la ley periódica a los análogos de boro, aluminio y silicio, tenía 33 años menos, estaba plenamente seguro de que tarde o temprano lo previsto debía estar ciertamente justificado, porque todo era claramente visible para mí. La excusa llegó antes de lo que esperaba. Entonces no lo arriesgué, ahora lo arriesgo. Se necesita determinación. Llegó cuando vi fenómenos radiactivos … y cuando me di cuenta de que ya no me era posible posponer y que quizás mis pensamientos imperfectos llevarían a alguien por un camino más correcto que el posible, lo que me parece a mi visión debilitada.

Entonces, ¿es este el primer gran error, tal vez incluso un profundo engaño de un gran científico, como muchos creen ahora, o simplemente un lamentable malentendido del genio por parte de sus estudiantes incapacitados?

A principios del siglo XX, no solo Mendeleev, sino también muchos físicos y químicos creían en la existencia del "éter". Sin embargo, después de la creación de la teoría de la relatividad especial y general por Albert Einstein, esta creencia comenzó a desvanecerse. Se acepta generalmente que en la década de 1930 el problema del "éter" ya no existía y la cuestión de los elementos más ligeros que el hidrógeno desapareció por sí sola. Pero, de nuevo, el problema del éter clásico, el éter homogéneo ha desaparecido, pero el éter estructural (el éter de Mendeleev) está bastante vivo, solo que ahora se le llama el vacío estructural o el vacío físico de Dirac. Entonces la pregunta está solo en terminología.

Volvamos a los elementos más ligeros que el hidrógeno. Cualquier químico conoce las series homólogas y cómo se comportan sus primeros integrantes, sobre todo los primeros. El primero siempre es especial. Siempre se destaca con fuerza de la fila general. El hidrógeno se coloca en los grupos I y VII (es algo similar a los metales alcalinos y a los halógenos al mismo tiempo). Entonces, el hidrógeno no es como el primero … En busca de los elementos reales del período cero, nos encontramos en un mundo completamente diferente, y parece que este es el mundo de las partículas elementales.

La comprensión de la química como una ciencia de cambios cualitativos, según muchos investigadores, se manifiesta más claramente en la tabla periódica, y al comienzo del sistema es simplemente deslumbrantemente brillante. “Los cuerpos simples más comunes en la naturaleza tienen un peso atómico bajo, y todos los elementos con un peso atómico bajo se caracterizan por la nitidez de sus propiedades. Por tanto, son elementos típicos ", y a medida que uno se acerca al" punto cero ", deben producirse fantásticos saltos cualitativos" bruscos ", lo que se desprende de su singularidad, ya que" … aquí no solo está el borde del sistema, sino también elementos típicos, por lo que podemos esperar originalidad y peculiaridades ".

A menudo hablamos de la naturaleza fundamental de la ley periódica, pero parece que realmente no entendemos esto. Repitamos Mendeleev: "La esencia de los conceptos que causan la ley periódica radica en el principio físico-químico general de correspondencia, transformabilidad y equivalencia de las fuerzas de la naturaleza".

La entrada hecha por la mano de DI Mendeleev en la página con el sistema periódico de 1871 en su libro de texto "Fundamentals of Chemistry" en 1871, almacenado en el archivo del científico: "El éter es el más liviano de todos, un millón de veces".

Para concluir, me gustaría citar las palabras de Dmitry Ivanovich:

“Miro mi intento lejos de ser completo de comprender la naturaleza del éter mundial desde un punto de vista realmente químico, no más que una expresión de la suma de las impresiones acumuladas en mí, escapando únicamente por la razón de que no quiero los pensamientos inspirados por la realidad para desaparecer. Es probable que a muchos se les hayan ocurrido pensamientos similares, pero hasta que se expresan, desaparecen fácil y frecuentemente y no se desarrollan, no implican una acumulación gradual de certeza, que es la única que permanece. Si contienen al menos una parte de la verdad natural que todos buscamos, mi intento no es en vano, será elaborado, complementado y corregido, y si mi pensamiento es incorrecto en sus fundamentos, su presentación, después de una u otro tipo de refutación, evitará que otros repitan. No conozco otra forma de avanzar de forma lenta pero constante.

VACÍO FÍSICO - en la visión moderna, el estado fundamental de los campos cuantificados, una especie de medio con carga eléctrica cero, momento, momento angular y otros números cuánticos. Los campos tienen una energía mínima, pero están sujetos a fluctuaciones de gran amplitud. La aparición de las ideas cuánticas condujo a la creación de una imagen universal de una única estructura de materia. En lugar de campos y partículas de la física clásica, ahora consideran objetos físicos individuales: campos cuánticos en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones, uno para cada campo "clásico" (eléctrico, magnético, etc.) y para cada tipo de partículas. Por ejemplo, el vacío de Dirac es un campo de partículas con spin ½ (electrones, positrones, muones, quarks, etc.). Cada interacción individual de partículas o campos es el resultado del intercambio de cuantos de estos campos en un punto en el espacio-tiempo. Desde algunos puntos de vista, el vacío físico manifiesta las propiedades del entorno material, dando motivos para considerarlo "éter moderno".

D. Mendeleev. Un intento de comprensión química del éter. 1905.pdf Fundamentos de la Química. Parte uno. 1949. Mendeleev D. I.djvu Fundamentals of Chemistry. La segunda parte. 1949. Mendeleev D. I.djvu Artículos sobre el tema:

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