Przewidywane elementy Mendelejewa - Mendeleev's predicted elements

Dymitr Mendelejew opublikował okresowego z pierwiastków chemicznych w 1869 roku w oparciu o właściwości, które pojawiły się z pewną regularnością jak położył się elementy od najlżejszych do najcięższych. Kiedy Mendelejew zaproponował swój układ okresowy, zauważył luki w tablicy i przewidział, że istnieją nieznane wówczas pierwiastki o właściwościach odpowiednich do wypełnienia tych luk. Nazwał je eka-bor, eka-aluminium, eka-krzem i eka-mangan, o masach atomowych odpowiednio 44, 68, 72 i 100.

Przedrostki

Aby nadać nazwy tymczasowe jego przewidywanych elementów Mendelejewa stosuje się prefiksy EKA - / ı k ə - / , DVI - albo dwi- i tri -, z sanskrytu nazwami cyframi 1, 2 i 3, w zależności od tego, czy przewidywany element znajdował się o jedno, dwa lub trzy miejsca w dół od znanego elementu tej samej grupy w jego tabeli. Na przykład, germanu nazwano eka-krzem, aż jego odkrycia w 1886 roku, a ren nazwano DVI manganu przed jego odkrycia w 1926 roku.

Eka- prefiks był używany przez innych teoretyków, a nie tylko we własnych przewidywań Mendelejewa. Przed odkryciem frans określano jako eka-cez , a astat jako eka-jod . Czasami eka- nadal jest używany w odniesieniu do niektórych transuranowych pierwiastków , na przykład, eka- radu dla unbinilium . Ale obecna oficjalna praktyka IUPAC polega na używaniu nazwy systematycznej pierwiastka opartej na liczbie atomowej pierwiastka jako nazwy tymczasowej, zamiast opierania się na jego pozycji w układzie okresowym, jak tego wymagają te przedrostki.

Oryginalne prognozy

Przewidywane elementy Mendelejewa
Wodór Hel
Lit Beryl Bor Węgiel Azot Tlen Fluor Neon
Sód Magnez Aluminium Krzem Fosfor Siarka Chlor Argon
Potas Wapń Skand Tytan Wanad Chrom Mangan Żelazo Kobalt Nikiel Miedź Cynk Gal German Arsen Selen Brom Krypton
Rubid Stront Itr Cyrkon Niob molibden Technet Ruten Rod Paladium Srebro Kadm Ind Cyna Antymon Tellur Jod Ksenon
Cez Bar Lantan Cer Prazeodym Neodym promet Samar Europ Gadolin Terb Dysproz Holmium Erb Tul Iterb Lutet Hafn Tantal Wolfram Ren Osm Iryd Platyna Złoto Rtęć (pierwiastek) Tal Ołów Bizmut Polon Astatin Radon
Francium Rad Aktyn Tor Protaktyn Uran Neptun Pluton Ameryk Kiur Berkel Kaliforn Einsteina Ferm Mendelew Nobel Wawrzyńca Rutherford Dubnium Seaborgium Bohrium Hass Meitnerium Darmsztadt Rentgen Kopernik Nihon Flerow Moskwa Livermorium Tennessine Oganesson
(zgodnie ze współczesnym układem okresowym)

Cztery przewidywane pierwiastki lżejsze niż pierwiastki ziem rzadkich , eka- bor ( Eb , pod borem, B, 5), eka - alumin ( Ea lub El , pod Al, 13), eka- mangan ( Em , pod Mn, 25 ) oraz eka- krzem ( Es , pod Si, 14), okazały się dobrymi predyktorami właściwości skandu (Sc, 21), galu (Ga, 31), technetu (Tc, 43) i germanu (Ge, 32) odpowiednio, z których każdy zajmuje miejsce w układzie okresowym wyznaczonym przez Mendelejewa.

Nazwiska zostały napisane przez Dymitra Mendelejewa jako экаборъ ( ekaborʺ ), экаалюминій ( ekaaljuminij ), экамарганецъ ( ekamarganecʺ ) i экасилицій ( ekasilicij ) odpowiednio, zgodnie z ortografią przed 19.17 .

Wstępne wersje układu okresowego pierwiastków nie rozróżniały pierwiastków ziem rzadkich od pierwiastków przejściowych , pomagając wyjaśnić zarówno, dlaczego przewidywania Mendelejewa dotyczące cięższych nieznanych pierwiastków nie sprawdziły się, jak i te dotyczące lżejszych pierwiastków oraz dlaczego nie są one tak dobrze znane i udokumentowane.

Tlenek skandu został wyizolowany pod koniec 1879 przez Larsa Fredricka Nilsona ; Per Teodor Cleve rozpoznał korespondencję i pod koniec tego roku powiadomił Mendelejewa. Mendelejew przewidział masę atomową eka-boru na 44 w 1871 roku, podczas gdy masa atomowa skandu wynosi 44,955908.

W 1871 roku Mendelejew przewidział istnienie jeszcze nieodkrytego pierwiastka, który nazwał eka-aluminium (ze względu na jego bliskość do glinu w układzie okresowym ). Poniższa tabela porównuje właściwości przewidywanego przez Mendelejewa pierwiastka z rzeczywistymi właściwościami galu, który został odkryty wkrótce po tym, jak Mendelejew przewidział jego istnienie, w 1875 roku przez Paula Emile'a Lecoqa de Boisbaudran .

Nieruchomość Eka-aluminium Gal
Masa atomowa 68 69,723
Gęstość (g/cm 3 ) 6,0 5,91
Temperatura topnienia (°C) Niski 29,76
Tlenek Formuła Ea 2 O 3 Ga 2 O 3
Gęstość 5,5 g / cm 3 5,88 g / cm 3
Rozpuszczalność Rozpuszczalny zarówno w alkaliach, jak i kwasach
Chlorek Formuła Ea 2 Cl 6 Ga 2 Cl 6
Zmienność Lotny Lotny

Technet został wyizolowany przez Carlo Perriera i Emilio Segrè w 1937 roku, długo po życiu Mendelejewa, z próbek molibdenu , które zostały zbombardowane jądrami deuteru w cyklotronie przez Ernesta Lawrence'a . Mendelejew przewidział masę atomową 100 dla eka-manganu w 1871 roku, a najbardziej stabilnym izotopem technetu jest 98 Tc.

German został wyizolowany w 1886 roku i stanowił najlepsze potwierdzenie tej teorii do tego czasu, ponieważ wyraźniej kontrastował z sąsiednimi pierwiastkami niż dwie wcześniej potwierdzone przepowiednie Mendelejewa z ich własnymi.

Nieruchomość Eka-krzem German
Masa atomowa 72 72,630
Gęstość (g/cm 3 ) 5,5 5.323
Temperatura topnienia (°C) Wysoka 938
Kolor Szary Szary
Tlenek Rodzaj Dwutlenek ogniotrwały
Gęstość (g/cm 3 ) 4,7 4,228
Działalność Słabo podstawowa Słabo podstawowa
Chlorek Temperatura wrzenia Poniżej 100°C 86,5 ° C (GeCl 4 )
Gęstość (g/cm 3 ) 1,9 1,879

Inne prognozy

Istnienie pierwiastka między torem (90) a uranem (92) przewidział Mendelejew w 1871 r. W 1900 r. William Crookes wyizolował protaktyn (91) jako materiał radioaktywny pochodzący z uranu, którego nie mógł zidentyfikować. Różne izotopy protaktynu zidentyfikowano w Niemczech w 1913 roku i w 1918 roku, ale nazwa protaktyn nie dano aż 1948. Ponieważ akceptacja Glenn Seaborg „s aktynowców koncepcji w 1945 roku, toru, uranu i protaktyn zostały sklasyfikowane jako aktynowców ; Stąd protaktyn nie zajmują miejsca eka- tantalu (w 73), w grupie 5 . Eka-tantal jest w rzeczywistości syntetycznym superciężkim pierwiastkiem dubnium (105).

Tablica Mendelejewa z 1869 roku domyślnie przewidziała cięższy odpowiednik tytanu (22) i cyrkonu (40), ale w 1871 umieścił w tym miejscu lantan (57). Odkrycie w 1923 hafnu (72) potwierdziło pierwotną przepowiednię Mendelejewa z 1869 roku.

Późniejsze przewidywania

W 1902 r., po zaakceptowaniu dowodów na pierwiastki helu i argonu , Mendelejew umieścił te gazy szlachetne w grupie 0 w swoim rozmieszczeniu pierwiastków. Ponieważ Mendelejew miał wątpliwości co do teorii atomowej, aby wyjaśnić prawo określonych proporcji , nie miał a priori powodu, by sądzić, że wodór jest najlżejszym z pierwiastków i zasugerował, że hipotetyczny lżejszy członek tych chemicznie obojętnych pierwiastków grupy 0 mógł pozostać niewykryty i zostać odpowiedzialny za radioaktywność . Obecnie niektóre tablice okresowe pierwiastków umieszczają w tym miejscu pojedyncze neutrony i jest to dość dobrze zgodne z przewidywaniami Mendelejewa.

Cięższy z hipotetycznych pierwiastków protohelowych Mendelejew utożsamiał z koronem , nazwanym przez skojarzenie z niewyjaśnioną linią widmową w koronie słonecznej . Wadliwa kalibracja dała długość fali 531,68 nm, którą ostatecznie skorygowano do 530,3 nm, którą Grotrian i Edlén zidentyfikowali jako pochodzącą z Fe XIV w 1939 roku.

Najlżejszemu z gazów grupy 0, pierwszemu w układzie okresowym, przypisano teoretyczną masę atomową między 5,3× 10-11 a 9,6× 10-7 . Prędkość kinetyczna tego gazu została obliczona przez Mendelejewa na 2 500 000 metrów na sekundę. Mendelejew zakładał, że prawie bezmasowe gazy przenikają całą materię, rzadko oddziałując chemicznie. Wysoka mobilność i bardzo mała masa gazów trans-wodorowych spowodowałaby sytuację, w której mogłyby one być rozrzedzone, a jednocześnie wydawałyby się bardzo gęste.

Mendelejew opublikował później teoretyczną ekspresję eteru w małej książeczce zatytułowanej Chemiczna koncepcja eteru (1904). Jego publikacja z 1904 r. ponownie zawierała dwa pierwiastki atomowe mniejsze i lżejsze od wodoru. Traktował "gaz eterowy" jako międzygwiezdną atmosferę złożoną z co najmniej dwóch pierwiastków lżejszych od wodoru. Stwierdził, że gazy te powstały w wyniku gwałtownych bombardowań wewnętrznych w gwiazdach, a Słońce jest najbardziej płodnym źródłem takich gazów. Według broszury Mendelejewa międzygwiezdna atmosfera prawdopodobnie składała się z kilku dodatkowych gatunków żywiołów.

Uwagi

Bibliografia

Dalsza lektura