Az elemek atomsúlya és tulajdonságai
közötti kapcsolat
Részletek
Zsurnal Russzkogo Himicseszkogo Obscsesztva 1, 60 (1869)
(in: Henry Marshall Leicester and Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry 1400-1900 (Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1963)
"A kémia elemei" címû tankönyv elõkészítése közben az egyszerû testeket olyan rendszerbe akartam foglalni, amelyben az elrendezésüket nem a véletlen szabja meg, ahogy ösztönösen gondolnánk, hanem valamely határozott és pontos elv. Az elõzõekben láttuk, hogy az egyszerû testek rendszerének megalkotásához szinte teljesen hiányoztak a számszerû összefüggések, pedig minden olyan rendszer, amely pontosan meghatározott számokon alapul, elõnyösebb azoknál, amelyeket nem támogatnak számadatok, mert az elõbbiekben kisebb az önkényes választások lehetõsége. Jelenleg az egyszerû testekre vonatkozó számadatok mennyisége korlátozott. Ha néhány esetben pontosan meghatároznák a fizikai tulajdonságokat, még mindig csak nagyon kevés elemi test adata állna rendelkezésre. Végül pedig az optikai vagy akár az elektromos vagy mágneses tulajdonságok nem támaszthatják alá ezt a rendszert, mert ugyanannak a testnek a tulajdonságai, a test állapotától függõen, különbözõ értékeket mutathatnak. Ezzel kapcsolatban elég csak a grafit és a gyémánt, a közönséges és a vörösfoszfor, az oxigén és az ózon példáját említeni. Nemcsak többségük gõzállapotának sûrûségét nem ismerjük, amelybõl meghatározhatnánk az egyszerû testek részecskéinek súlyát, hanem ez a sûrûség is olyan változásoknak van kitéve, mint az összetett testeknél megfigyelt polimer változások. Az oxigén és a kén jól mutatja ezt a hatást, de a nitrogén, a foszfor és az arzén is alátámasztja az állítást, mert ezek a hasonló elemek is rendelkeznek N2-, P4- és As4-részecskéknek megfelelõ súllyal. Az egyszerû testek számos tulajdonságának követnie kell ezt a polimer változást. Ezért nem lehetünk biztosak abban semmilyen elem, még a platina esetében sem, hogy nem létezik-e másik állapota is, s ekkor az elem helye, amelyet fizikai tulajdonsága jelöl ki a rendszerben, megváltoznék. Emellett azonban mindenki megérti, hogy bármilyen módon változnak is szabad állapotban egy egyszerû test tulajdonságai, valami állandó marad, és amikor az elemek vegyületeket képeznek, ez a valami anyagi természetû, és hozzájárul annak a vegyületnek a jellegzetes tulajdonságaihoz, amely az adott elemet tartalmazza. Ebben az összefüggésben csak egyetlen olyan állandót ismerünk, amely az elemet jellemzi, nevezetesen az atomsúlyt. Az atomsúly nagysága, az anyag lényegénél fogva, olyan szám, amely nem az egyszerû test megjelenési formáival kapcsolatos, hanem azzal az anyaggal, amely az egyszerû testben és az összes vegyületében közös. Az atomsúly nem a kokszhoz vagy a gyémánthoz tartozik, hanem a szénhez. Az a tulajdonság, amelyet Gerhardt és Cannizzaro az elemek atomsúlyaként határozott meg, szilárd és biztos feltevéseken alapszik, ezért az elemek többsége esetében, külnösen az egyszerû testeknél, amelyek hõkapacitását szabad állapotban meghatározták, nem marad kétség az atomsúlyt illetõen, mint néhány évvel ezelõtt, amikor az atomsúlyokat még oly gyakran összekeverték az egyenértékekkel, és meghatározásuk sokféle, gyakran ellentmondó elképzelésbõl indult ki.
Ezért alapoztam a rendszert az elemek atomsúlyának nagyságára.
Elõször a következõkkel kísérleteztem:
kiválasztottam a legkisebb atomsúlyú elemeket és
növekvõ atomsúlyuk szerint rendeztem õket sorba.
Ekkor az egyszerû testek tulajdonságaiban periodikusság
mutatkozott meg, és az atom[súly]ok mérete szerint
elrendezett elemek még vegyértékeik szerint is sorban
követték egymást:
Li=7; | Be=9,4; | B=11; | C=12; | N=14; | O=16; | F=19 |
Na=23; | Mg=24; | Al=27,4; | Si=28; | P=31; | S=32; | Cl=35,3 |
K=39; | Ca=40; | ........... | Ti=50; | V=51 | ......... |
A 100-nál nagyobb atom[súly]ú elemek elrendezésekor
tökéletesen analóg, folyamatos sort találunk:
Ag=108; Cd=112; Ur=116; Sn=118; Sb=122; Te=128; I=127.
Korábban már kimutatták, hogy a Li, Na, K és Ag rokonságban van egymással csakúgy, mint a C, Si, Ti, Sn vagy a N, P, V, Sb stb. Ez rögtön fölveti a kérdést, hogy az elemek tulajdonságai kifejezhetõk-e az atomsúllyal és alapozható-e rendszer az atomsúlyokra. Ilyen rendszer felállítására történik kísérlet a következõkben.
A feltételezett rendszerben az elemre jellemzõ atomsúly
jelöli ki az elem helyét. Az eddig ismert egyszerû testek
csoportjainak összehasonlítása atomsúlyaik alapján
arra a következtetésre vezet, hogy az elemek atomsúlyok
szerinti elerendezése nem zavarja meg az elemek közötti
természetes hasonlóságokat, hanem éppen ellenkezõleg,
közvetlenül mutatja õket.
...
Az összes ilyen jellegû összehasonlításból azt a következtetést vontam le, hogy az atomsúly nagysága meghatározza az elemek jellegét, mint ahogy a molekulák súlya meghatározza az összetett testek tulajdonságát és számos reakcióját. Ha ezt az eredményt alátámasztja az elgondolás további alkalmazása az elemek vizsgálata során, akkor az elemi testek különbségeinek és hasonlóságuk okainak megértésében új korszakhoz érünk.
Úgy vélem, hogy az általam felállított törvény nem fut a természettudomány általános irányával ellentétesen, és eddig még nem fogalmazták meg, noha voltak már rá utalások. Ezért újra feléledhet az érdeklõdés az atomsúlyok meghatározása, az új elemi testek felfedezése és a közöttük fennálló analógiák keresése iránt.
Most bemutatok egy atomsúlyokon alapuló, lehetséges
rendszert. Ez mindössze kísérlet az ily módon
megszerezhetõ eredmények leírására.
Magam is látom, hogy ez a kísérlet nem végleges,
de úgy tûnik, hogy világosan mutatja feltevéseim
alkalmazhatóságát az összes olyan elem esetében,
melynek atomjai biztosan ismertek. Az elrendezéssel egyben általános
rendszerbe kívántam foglalni az elemeket. Íme a kísérlet:
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=27,4 | ?=68 | Ur=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? |
... Végül célszerûnek látom a fönti munka eredményeinek összefoglalását.
1. Az atomsúlyaik nagysága szerint elrendezett elemek
jól érzékelhetõen periodikus tulajdonságokat
mutatnak.
2. Az azonos kémiai viselkedésû elemek atomsúlya
vagy közel esik egymáshoz (például a Pt, Ir,
Os esetében), vagy egyenletesen növekszik (például
a K, Rb, Cs esetében). A különbözõ csoportokban
mutatkozó egyenletes növekedést korábbi munka
tárta fel. Ezeknél az összehasonlításoknál
azonban a szerzõk nem vették figyelembe Gerhardt, Regnault,
Cannizzaro és mások konklúzióját, amely
az elemek valódi atomsúlyát állapította
meg.
3. Az elemek atomsúlyok alapján rendezett csoportjai
meghatározzák a vegyértéket és bizonyos
fokig a kémiai jellemzõk különbségeit is.
Ez a jelenség jól érzékelhetõ a Li,
Be, B, C, N, O, F csoportban és megismétlõdik a többi
csoportban.
4. A természetben leggyakrabban elõforduló egyszerû
testek kis atomsúlyúak, és minden kis atomsúlyú
elem jellegzetes tulajdonságokkal rendelkezik. Ezek tehát
a tipikus elemek. A hidrogén, mint a legkönnyebb elem, önmaga
típusaként említhetõ.
5. Az atomsúly nagysága meghatározza az elem jellegét,
mint ahogy a molekula[súly] nagysága meghatározza
az összetett test tulajdonságait, tehát a vegyületek
tanulmányozásakor nemcsak az elemek tulajdonságait
és mennyiségét és nemcsak a reakciókat
kell figyelembe vennünk, hanem az atomsúlyokat is. Így
például a S és a Te, a Cl és a I stb. vegyületei
a hasonlóságok mellett határozott különbségeket
is mutatnak.
6. Arra kell számítanunk, hogy sok ismeretlen
testet fedeznek még fel: például az Al-hoz és
Si-hoz hasonló, 65–75 atomsúlyú elemeket.
7. Az elemek egyes analógiáira következtetni
lehet az atomsúlyokból. Például az urán
analógnak tûnik a bórral és az alumíniummal,
amit vegyületeik összevetése megerõsít.
Dolgozatom akkor éri teljesen a célját, ha sikerül felhívnom a kutatók figyelmét az egymáshoz nem hasonló elemek atomsúlyai közötti azonos kapcsolatokra is, amit tudomásom szerint eddig teljesen figyelmen kívül hagytak. Feltételezésem szerint tudományunk egyik legfontosabb kérdése az ilyen típusú problémák megoldásában rejlik, ezért amint idõm engedi, magam is a lítium, a berillium és a bór összehasonlító vizsgálatába fogok.
Vissza | http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/ |