https://bodybydarwin.com
Slider Image

قبل أن يكون هناك جدول دوري ، كانت هناك فوضى

2021

عناصر - الجدول الدوري - نمط سلس "

في المقتطف التالي من "Mendeleyev's Dream: The Quest for the Elements" ، يصف مؤلف كتاب "البحث عن العناصر" Paul Strathern حالة الكيمياء في السنوات التي سبقت اختراع Dmitri Mendeleyev للجدول الدوري الحديث.

في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، تم اكتشاف العديد من العناصر كل عشر سنوات تقريبًا. سرعان ما بدأ هذا الوفرة من العناصر الجديدة مع مجموعة متزايدة من الخصائص لإثارة الأسئلة. بالضبط عدد العناصر التي كانت هناك؟ هل تم اكتشاف معظمها بالفعل؟ أو ربما سيتحول إلى عناصر لا حصر لها؟ هذا سرعان ما أدى إلى تكهنات أكثر عمقا. بطريقة ما ، من بين كل هذه العناصر ، يجب أن يكون هناك نوع من النظام الأساسي. اكتشف دالتون أن ذرات كل عنصر لها أوزان مختلفة - لكن من المؤكد أنه يجب أن يكون هناك أكثر من هذا؟ لاحظ بيرزيلي أن العناصر لها ارتباطات كهربائية مختلفة. وبالمثل ، يبدو أن هناك مجموعات من أنواع مختلفة من العناصر ذات الخصائص المتشابهة - المعادن التي تقاوم التآكل (مثل الذهب والفضة والبلاتين) ، والمعادن القلوية القابلة للاحتراق (مثل البوتاسيوم والصوديوم) ، والغازات عديمة اللون ، عديمة الرائحة (مثل الهيدروجين و الأكسجين) وهكذا دواليك. هل كان من الممكن وجود نوع من النمط الأساسي وراء كل هذا؟

حققت الكيمياء مكانتها العلمية ونجاحها المستمر عبر التجربة إلى حد كبير ، وكان ينظر إلى مثل هذا التفكير النظري في أحسن الأحوال على أنه مجرد تكهنات. لماذا يجب أن يكون هناك نوع من النظام بين العناصر؟ بعد كل شيء ، لم يكن هناك دليل حقيقي لمثل هذا الشيء؟ لكن الغضب من أجل النظام هو سمة إنسانية أساسية ، ليس أقلها بين العلماء. وبدأت هذه التكهنات في النهاية في العثور على الدعم ، ولو من قصاصات الأدلة.

أولها جاء من يوهان دوبيرنر ، أستاذ الكيمياء في جامعة جينا. كان Dobereiner نجل مدرب ، وكان إلى حد كبير تعليما ذاتيا. تمكن من الحصول على وظيفة كصيدلي ، وحرص بشغف على المحاضرات العامة المحلية المنتظمة حول العلوم. في عام 1829 ، لاحظ أن عنصر البروم المكتشف مؤخرًا له خصائص تبدو في منتصف المسافة بين اختيار الكلور واليود. ليس ذلك فحسب ، بل إن ثقله الذري يقع في منتصف المسافة بالضبط بين اختيار هذين العنصرين.

بدأ Dobereiner في دراسة قائمة العناصر المعروفة المسجلة بخصائصها والأوزان الذرية ، واكتشف في النهاية مجموعتين أخريين من العناصر لها نفس النمط.

يقع السترونتيوم في منتصف الطريق (بالوزن الذري واللون والخصائص والتفاعلية) بين الكالسيوم والباريوم ؛ ويمكن وضع السيلينيوم بالمثل بين الكبريت والتيلوريوم. قام دوبيرر بتسمية هذه المجموعات بثلاثيات ، وبدأ بحثًا مكثفًا عن العناصر للحصول على مزيد من الأمثلة ، لكنه لم يعثر على المزيد. يبدو أن قانون "دوبرنر" الخاص بالثلاثيات لا ينطبق إلا على تسعة من العناصر الخمسة والأربعين المعروفة ، وقد تم رفضه من قبل معاصريه باعتباره مجرد صدفة.

وكان هذا هو الحال ، في الوقت الحاضر. عانت الكيمياء بما فيه الكفاية من النظريات الخاطئة (أربعة عناصر ، phlogiston ، وما إلى ذلك). الطريق إلى الأمام الآن يكمن من خلال التجربة.

سوف يمر أكثر من ثلاثين عامًا على قانون دوبرنر للثلاثيات قبل محاولة أخرى مهمة لاكتشاف نمط في العناصر. لسوء الحظ ، كانت هذه المساهمة تأتي من عالم لم يواكب تألقه سوى طريقته الضالة.

ولد ألكساندر إميل بيجويير دي تشانكورتوا في باريس في عام 1820. وكان حبه الأول الجيولوجيا. لم يحوّل دي تشانكورتوا مواهبه الكبيرة إلى الكيمياء إلى أن كان في الأربعينيات من عمره. في عام 1862 ، أنتج ورقة تصف "برغي التيلوري" العبقري الذي أظهر أنه بالفعل يبدو أن هناك نوعًا من الأنماط بين العناصر. يتكون "برغي التلوريك" من "Chancourtois" من أسطوانة رسمت عليها خط لولبي تنازلي. فترات منتظمة على طول هذا الخط ، قام دي تشانكورتوا برسم كل عنصر من العناصر وفقًا لوزنه الذري ، وكان مفتونًا للعثور على أن خصائص هذه العناصر تميل إلى التكرار عند قراءة العناصر في أعمدة رأسية أسفل الاسطوانة ، ويبدو أنه بعد كل تميل ستة عشر وحدة من الوزن الذري إلى خصائص العناصر المتطابقة لإظهار أوجه تشابه لافتة مع تلك الموجودة رأسياً على الأسطوانة ، وقد نُشرت ورقة De Chancourtois على النحو الواجب ، لكن مع الأسف اختار العودة إلى المصطلحات الجيولوجية عند الإشارة إلى عناصر معينة ، وفي قدمت إحدى المراحل نسخته الخاصة من الأعداد (خيمياء الرياضيات ، والتي يكون فيها لأعداد معينة أرقام باطنية خاصة بهم) ignificance). ومما زاد الطين بلة ، أن الناشرين أغفلوا تضمين التوضيح الذي كتبه دي شانكورتوا للأسطوانة ، مما جعل المقالة غير مفهومة عملياً للجميع باستثناء القارئ الأكثر ثباتًا واستنارة.

من الواضح أن هذا الموضوع اجتذب نوعًا معينًا من المفكرين العلميين الذين سخروا منه. في عام 1864 ، توصل الكيميائي الإنجليزي الشاب جون نيولاندز إلى نمطه الخاص من العناصر ، غير مدركين لأبحاث دو تشانكورتو الخفية. وُلد جون نيولاندز في لندن عام 1837 ، وهو ابن وزير مشيخ.

اكتشف نيولاندز أنه إذا أدرج العناصر بترتيب تصاعدي للأوزان الذرية ، في خطوط رأسية من سبعة ، فإن خصائص العناصر على طول الخطوط الأفقية المقابلة كانت متشابهة بشكل ملحوظ. على حد تعبيره: "بعبارة أخرى ، العنصر الثامن الذي يبدأ من عنصر معين هو نوع من التكرار للعنصر الأول ، مثل الملاحظة الثامنة في أوكتاف من الموسيقى." أطلق عليه هذا "قانون الأوكتاف". في القائمة المجدولة ، وقفت الصوديوم المعدني القلوي (العنصر أثقل 6TH) أفقيا بجانب البوتاسيوم مشابهة جدا (13th أثقل). وبالمثل ، كان المغنيسيوم (10) في خط بجانب الكالسيوم مماثلة (17). عندما وسع نيولاندز طاولته ليشمل جميع العناصر المعروفة ، وجد أن الهالوجينات ، الكلور (15) ، البروم (29) واليود (42) ، والتي أظهرت خواص متماثلة مماثلة ، كلها تقع في نفس العمود الأفقي. في حين أن ثلاثي المغنيسيوم (العاشر) والسيلينيوم (الثاني عشر) والكبريت (الرابع عشر) ، والذي كان له أيضًا خواص مماثلة متدرجة ، سقط في نفس الخط العمودي. وبعبارة أخرى ، يبدو أن قانون الأوكتاف الخاص به يشتمل على أوجه التشابه المبعثرة في قانون دوبيرنر للثلاثيات.

لسوء الحظ ، كان قانون الأوكتافات المجدول في نيولاندز له أخطاء. خصائص بعض العناصر ، خاصة تلك التي لها وزن ذري أعلى ، ببساطة لم تسجل. ومع ذلك ، كان قانون الأوكتافات في نيولاندز بمثابة تقدم واضح على أي أفكار سابقة. في الواقع ، يعتبر الكثيرون الآن أنه أول دليل قوي على وجود نمط شامل للعناصر. في عام 1865 ، أبلغ نيولاندز النتائج التي توصل إليها إلى الجمعية الكيميائية في لندن ، لكن أفكاره أثبتت أنها قبل وقتهم. سخرت من التجميعات مجرد قانون الأوكتافات. في خضم الغموض العام ، سأله أحد بسخرية إن كان قد حاول ترتيب العناصر حسب الترتيب الأبجدي. سوف يمر ربع قرن قبل الاعتراف النهائي بإنجاز نيولاندز ، عندما منحته الجمعية الملكية ميدالية ديفي في عام 1887.

اكتشف دوبيرنر تشابهات بين مجموعات معزولة من العناصر. كان دي تشانكورتوا قد اكتشف نمطًا معينًا من الخصائص المتكررة. كان نيولاندز قد مدد هذا النمط حتى أنه قام بدمج مجموعات Dobereiner. ولكن لا يزال قانون الأوكتاف لم ينجح بشكل عام. كان هذا جزئياً بسبب سوء التقدير المعاصر للأوزان الذرية المختلفة وجزئياً لأن نيولاندز لم تقدم أي بدل لعناصر غير مكتشفة حتى الآن. ولكن كان ذلك أيضًا لأن صلابة نظام أوكتاف نيولاندز لم يصلح.

لقد أصبح من الواضح بشكل متزايد أن هناك نوعًا من النمط للعناصر ، لكن الجواب كان أكثر تعقيدًا بشكل واضح. بدا أن الكيمياء كانت قريبة جداً من رؤية مخطط العناصر ذاتها التي استندت إليها. أرسى إقليدس أسس الهندسة ، وقد أوضحت جاذبية نيوتن العالم من حيث الفيزياء وداروين داروين عن تطور جميع الأنواع - هل يمكن للكيمياء الآن اكتشاف السر الذي يفسر تنوع المادة؟ هنا ، ربما ، كان العامل الأساسي الذي يمكن أن يوحد كل المعرفة العلمية.

من منديليفز حلم بول ستثرن. أعيد طبعها بإذن من Pegasus Books.

فوياجر 2 تقريبًا خارج فقاعة الشمس الواقية

فوياجر 2 تقريبًا خارج فقاعة الشمس الواقية

مرحبًا بك في Techathlon: أحدث تقنيات البودكاست الممتعة على الإطلاق

مرحبًا بك في Techathlon: أحدث تقنيات البودكاست الممتعة على الإطلاق

مظلات الشاطئ التي تلقي بظلالها على جميع الآخرين

مظلات الشاطئ التي تلقي بظلالها على جميع الآخرين