https://bodybydarwin.com
Slider Image

Πριν υπήρχε ένας περιοδικός πίνακας, υπήρχε χάος

2020

στοιχεία - περιοδικό τραπέζι - μοτίβο χωρίς ραφή "

Στο ακόλουθο απόσπασμα από το «Όνειρο του Μεντελλέγιεφ: Το Quest for the Elements» ο συγγραφέας Paul Strathern περιγράφει την κατάσταση της χημείας στα χρόνια που οδηγούν στην εφεύρεση του σύγχρονου περιοδικού πίνακα του Dmitri Mendeleyev.

Τον 18ο και 19ο αιώνα, ανακαλύφθηκαν αρκετά στοιχεία σχεδόν κάθε δεκαετία. Αυτή η πληθώρα νέων στοιχείων με μια συνεχώς διευρυνόμενη γκάμα ιδιοτήτων άρχισε σύντομα να προκαλεί ερωτήσεις. Πόσες ήταν οι πληροφορίες; Είχαν οι περισσότεροι ήδη ανακαλυφθεί; Ή θα μπορούσε ίσως να αποδειχθεί ότι υπάρχουν αναρίθμητα στοιχεία; Αυτό σύντομα οδήγησε σε πιο βαθιές εικασίες. Κατά κάποιον τρόπο, μεταξύ όλων αυτών των στοιχείων, πρέπει να υπάρχει κάποια ουσιαστική τάξη. Ο Dalton είχε ανακαλύψει ότι τα άτομα κάθε στοιχείου είχαν διαφορετικά βάρη - αλλά σίγουρα θα έπρεπε να είναι κάτι περισσότερο από αυτό; Ο Berzelius είχε παρατηρήσει ότι τα στοιχεία φαίνεται να έχουν διαφορετικές ηλεκτρικές συγγένειες. Ομοίως, φαινόταν να υπάρχουν ομάδες διαφορετικών ειδών στοιχείων με παρόμοιες ιδιότητες - μέταλλα που αντιστέκονταν στη διάβρωση (όπως χρυσός, ασήμι και πλατίνα), εύφλεκτα αλκαλικά μέταλλα (όπως κάλιο και νάτριο), άχρωμα, άοσμο αέρια οξυγόνο) και ούτω καθεξής. Ήταν πιθανό ότι υπήρχε κάποιο είδος θεμελιώδους προτύπου πίσω από όλα αυτά;

Η χημεία είχε επιτύχει την επιστημονική της θέση και τη συνέχιση της επιτυχίας σε μεγάλο βαθμό μέσω πειράματος, και αυτή η θεωρητική σκέψη θεωρήθηκε στην καλύτερη περίπτωση ως απλή εικασία. Γιατί πρέπει να υπάρξει κάποια τάξη ανάμεσα στα στοιχεία; Εξάλλου, δεν υπήρχαν πραγματικά στοιχεία για κάτι τέτοιο; Αλλά η οργή για την τάξη είναι ένα βασικό ανθρώπινο χαρακτηριστικό, μεταξύ των επιστημόνων. Και αυτές οι εικασίες τελικά άρχισαν να βρίσκουν υποστήριξη, αν μόνο από αποκόμματα αποδεικτικών στοιχείων.

Το πρώτο από αυτά προήλθε από τον Johan Dobereiner, τον καθηγητή της χημείας στο Πανεπιστήμιο της Jena. Ο Dobereiner ήταν γιος ενός αμαξάου και ήταν σε μεγάλο βαθμό αυτοδιδασκαλία. Κατάφερε να αποκτήσει μια θέση ως φαρμακοποιός και παρακολούθησε με ανυπομονησία τις τακτικές τοπικές δημόσιες διαλέξεις για την επιστήμη. Το 1829 παρατήρησε ότι το πρόσφατα ανακαλυφθέν στοιχείο βρωμίου είχε ιδιότητες που φάνηκαν να βρίσκονται στο μέσο μεταξύ της επιλογής του χλωρίου και του ιωδίου. Όχι μόνο αυτό, το ατομικό του βάρος βρισκόταν ακριβώς στο μισό της διαδρομής μεταξύ των επιλογών αυτών των δύο στοιχείων.

Ο Dobereiner άρχισε να μελετά τον κατάλογο των γνωστών στοιχείων, που καταγράφηκε με τις ιδιότητές τους και τα ατομικά βάρη τους και τελικά ανακάλυψε άλλες δύο ομάδες στοιχείων με το ίδιο μοτίβο.

Το στρόντιο βρίσκεται στο ήμισυ (σε ατομικό βάρος, χρώμα, ιδιότητες και αντιδραστικότητα) μεταξύ ασβεστίου και βαρίου. και το σελήνιο θα μπορούσε να τοποθετηθεί παρομοίως μεταξύ θείου και τελλουρίου. Ο Dobereiner ονόμασε αυτές τις ομάδες τριάδων και άρχισε μια εκτενή αναζήτηση των στοιχείων για περαιτέρω παραδείγματα, αλλά δεν μπορούσε να βρει πια. Ο «νόμος των τριάδων» του Dobereiner φάνηκε να ισχύει μόνο για εννέα από τα πενήντα τέσσερα γνωστά στοιχεία και απορρίφθηκε από τους συγχρόνους του ως απλή σύμπτωση.

Και αυτό ήταν, προς το παρόν. Η χημεία είχε υποφέρει αρκετά από τις λανθασμένες θεωρίες (τέσσερα στοιχεία, phlogiston, κλπ.). Ο δρόμος προς τα εμπρός τώρα βρισκόταν μέσω του πειράματος.

Θα ήταν πάνω από τριάντα χρόνια μετά τον νόμο των τριάδων του Dobereiner πριν γίνει μια άλλη σημαντική προσπάθεια να ανακαλυφθεί ένα μοτίβο στα στοιχεία. Δυστυχώς, αυτή η συνεισφορά επρόκειτο να προέλθει από έναν επιστήμονα, του οποίου η λαμπρότητα έφτανε μόνο από την ιδιοτροπία του.

Ο Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois γεννήθηκε στο Παρίσι το 1820. Η πρώτη του αγάπη ήταν η γεωλογία. Ο De Chancourtois δεν έκανε τα μεγάλα του ταλέντα στη χημεία μέχρι που ήταν στα 40 του. Το 1862 παρήγαγε ένα χαρτί που περιγράφει τη δική του έξυπνη βίδα, η οποία έδειξε ότι πράγματι φαίνεται να υπήρχε ένα είδος σχεδίου ανάμεσα στα στοιχεία: ο κοχλίας του De Chancourtois αποτελούταν από έναν κύλινδρο στον οποίο τραβούσε μια κατηφορική σπειροειδή γραμμή. τακτικά διαστήματα κατά μήκος αυτής της γραμμής de Chancourtois σχεδίασαν κάθε ένα από τα στοιχεία ανάλογα με το ατομικό βάρος του και ήταν περίεργο να διαπιστώσει ότι οι ιδιότητες αυτών των στοιχείων τείνουν να επαναλαμβάνονται όταν τα στοιχεία διαβάζονται σε κάθετες στήλες κάτω από τον κύλινδρο. δεκαέξι μονάδες ατομικού βάρους, οι ιδιότητες των ταιριασμένων στοιχείων τείνουν να εμφανίζουν εντυπωσιακές ομοιότητες με αυτές που κατακόρυφα πάνω τους πάνω στον κύλινδρο. Το έγγραφο του De Chancourtois δημοσιεύθηκε δεόντως αλλά, δυστυχώς, επέλεξε να επανέλθει σε γεωλογικούς όρους όταν αναφέρθηκε σε ορισμένα στοιχεία και ένα στάδιο εισήγαγε ακόμη και τη δική του εκδοχή της αριθμολογίας (η αλχημεία των μαθηματικών, στην οποία ορισμένοι αριθμοί έχουν τα δικά τους εσωτερικά φωτεινότητα). Για να κάνουν τα πράγματα ακόμα χειρότερα, οι εκδότες παρέλειψαν να συμπεριλάβουν την απεικόνιση του κυλίνδρου του de Chancourtois, καθιστώντας έτσι το άρθρο σχεδόν ακατανόητο σε όλους, εκτός από τον πιο επίμονο και ενημερωμένο αναγνώστη.

Το θέμα αυτό προφανώς προσέλκυσε ένα ορισμένο είδος επιστημονικού στοχαστή, το οποίο αποθαρρύνθηκε να γελοιοποιηθεί. Το 1864 ο νεαρός αγγλικός χημικός John Newlands βρήκε το δικό του σχέδιο των στοιχείων, αγνοώντας τις κρυπτικές έρευνες του de Chancourtois. Ο John Newlands γεννήθηκε στο Λονδίνο το 1837, γιος ενός υπουργού Πρεσβυτεριανού.

Ο Newlands ανακάλυψε ότι, αν ανέφερε τα στοιχεία σε αύξουσα σειρά των ατομικών βαρών τους, στις κάθετες γραμμές των επτά, οι ιδιότητες των στοιχείων κατά μήκος των αντίστοιχων οριζόντιων γραμμών ήταν αξιοσημείωτα παρόμοιες. Όπως το έθεσε: "Με άλλα λόγια, το όγδοο στοιχείο που ξεκινά από ένα δεδομένο είναι ένα είδος επανάληψης του πρώτου, όπως το όγδοο σημείωμα σε μια οκτάβα μουσικής". Ονομάστηκε αυτός ο "νόμος των οκτάβων". Στη λίστα των καταλόγων, το νάτριο αλκαλιμετάλλου (το 6ο βαρύτερο στοιχείο) ήταν οριζόντια δίπλα στο πολύ παρόμοιο κάλιο (το 13ο βαρύτερο). Ομοίως, το μαγνήσιο (10ο) ήταν σε σειρά δίπλα στο παρόμοιο ασβέστιο (17ο). Όταν ο Newlands επέκτεινε το τραπέζι του για να συμπεριλάβει όλα τα γνωστά στοιχεία, διαπίστωσε ότι τα αλογόνα, το χλώριο (15ο), το βρώμιο (29ο) και το ιώδιο (42ο), τα οποία εμφάνιζαν παρόμοιες ιδιότητες, όλα έπεφταν στην ίδια οριζόντια στήλη. Ενώ το τρίο του μαγνησίου (10ο), του σιωπής (12ος) και του θείου (14ο), το οποίο επίσης είχε διαβαθμίσει παρόμοιες ιδιότητες, έπεσε στην ίδια κατακόρυφη γραμμή. Με άλλα λόγια, ο οκτάβος νόμος του φάνηκε να ενσωματώνει και τις διάσπαρτες ομοιότητες που σημειώνονται στο νόμο των τριάδων του Ντοβερένερ.

Δυστυχώς, ο πίνακας νόμων των οκτάβων είχε επίσης τα λάθη του. Οι ιδιότητες ορισμένων στοιχείων, ειδικά αυτών με υψηλότερο ατομικό βάρος, απλά δεν συμπίπτουν. Ακόμα κι έτσι, ο νόμος των οκτάβων των Newlands ήταν μια σαφής πρόοδος σε όλες τις προηγούμενες ιδέες. Πράγματι, πολλοί το θεωρούν σήμερα ως την πρώτη σταθερή απόδειξη ότι υπήρχε πράγματι κάποιο περιεκτικό μοτίβο στα στοιχεία. Το 1865 ο Newlands δημοσίευσε τα ευρήματά του στην Chemical Society του Λονδίνου, αλλά οι ιδέες του αποδείχθηκαν μπροστά από το χρόνο τους. Οι συναρμολογημένες αξίες απλώς γελοιοποίησαν τον οκτάβα του. Μέσα στο γενικό χαμόγελο, κάποιος τον ρώτησε σαρκαστικά αν είχε προσπαθήσει να τακτοποιήσει τα στοιχεία με αλφαβητική σειρά. Θα ήταν ένα τέταρτο του αιώνα πριν αναγνωριστεί τελικά το επίτευγμα της Newlands, όταν η Βασιλική Εταιρεία του απένειμε το μετάλλιο Davy το 1887.

Ο Dobereiner είχε εντοπίσει ομοιότητες μεταξύ απομονωμένων ομάδων στοιχείων. Ο De Chancourtois είχε διακρίνει ένα συγκεκριμένο μοτίβο επαναλαμβανόμενων ιδιοτήτων. Ο Newlands είχε επεκτείνει αυτό το μοτίβο και ακόμη ενσωμάτωσε τις ομάδες του Dobereiner. Αλλά ο νόμος του οκτάβας δεν λειτουργούσε συνολικά. Αυτό οφείλεται εν μέρει στους σύγχρονους λανθασμένους υπολογισμούς των διαφόρων ατομικών βαρών και εν μέρει επειδή οι Newlands δεν προέβλεπαν δικαιώματα για μέχρι τώρα άγνωστα στοιχεία. Αλλά ήταν επίσης επειδή η ακαμψία του συστήματος octaves του Newlands απλώς δεν ταιριάζει.

Γινόταν όλο και πιο προφανές ότι υπήρχε ένα είδος μοτίβο στα στοιχεία, αλλά η απάντηση ήταν προφανώς πιο περίπλοκη. Η χημεία φάνηκε να είναι προσεκτικά κοντά στην ανασκόπηση του σχεδίου των ίδιων των στοιχείων στα οποία βασίστηκε. Ο Ευκλείδης είχε βάλει τα θεμέλια της γεωμετρίας, η βαρύτητα του Νεύτωνα είχε εξηγήσει τον κόσμο από την άποψη της φυσικής και ο Δαρβίνος είχε εξηγήσει την εξέλιξη όλων των ειδών - θα μπορούσε η χημεία να ανακαλύψει τώρα το μυστικό που αντιπροσώπευε την ποικιλομορφία της ύλης; Εδώ, ενδεχομένως, ήταν το λινάρι που μπορούσε να ενώσει όλες τις επιστημονικές γνώσεις.

Από το Όνειρο του MENDELEYEV από τον Paul Strathern. Επανεκτύπωση με άδεια βιβλίων Pegasus.

Πέντε εξαρτήματα rad για τα νέα προϊόντα της Apple

Πέντε εξαρτήματα rad για τα νέα προϊόντα της Apple

Την περασμένη εβδομάδα στην τεχνολογία: Ό, τι χάσατε ενώ ήσασταν βαθύς στο Comic-Con

Την περασμένη εβδομάδα στην τεχνολογία: Ό, τι χάσατε ενώ ήσασταν βαθύς στο Comic-Con

Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί τώρα να βοηθήσει στη σύνταξη σελίδων της Wikipedia για τους παραβλέποντες επιστήμονες

Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί τώρα να βοηθήσει στη σύνταξη σελίδων της Wikipedia για τους παραβλέποντες επιστήμονες