Размещено на http://www.allbest.ru/

Орловский Государственный Университет

Реферат

По дисциплине: Философские проблемы химии

На тему: Периодическая система Д.И. Менделеева и её философский смысл

Содержание

Предыстория периодической системы Д.И. Менделеева

История «сна Менделеева»

Периодическая система Д.И. Менделеева

Филосовский смысл периодического закона Д.И. Менделеева

Предыстория периодической системы Д.И. Менделеева

Вопросы о том, из каких элементов состоит мир, конечно или бесконечно их число, задавали еще в глубокой древности. Так, древнегреческий философ Фалес Милетский полагал, что первоисточником всей материи является вода (вода произвела все живые вещи, из воды выходит все). Анаксимен первоначалом всех веществ считал воздух. От уплотнения воздуха происходят облака, из них идет вода, а из воды все остальное. От разряжения воздуха возникает огонь. Философ Гераклит Эфесский, основатель античной диалектики, первопричину всех вещей видел в огне (... Мир, единый... был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим...). Философ Ксенофанпервоматерией считал землю -- из нее все возникает, в нее все возвращается.

Учение Эмпедокла о четырех первоэлементах (вода, земля, огонь и воздух) в значительной мере было переработано Аристотелем. Аристотель считал первоэлементами основные качества (принципы) материи: тепло, холод, сухость, влажность. Все элементы -- сочетания основных принципов. Учение Аристотеля породило новое направление в химии -- алхимию (превращение одних элементов в другие за счет их смешения и придания недостающих качеств). Основное занятие алхимиков -- поиск философского камня, превращающего неблагородные металлы в золото, -- продолжалось на протяжении двенадцати веков.

В 1668 г. выдающийся ученый Роберт Бойль опубликовал книгу, развенчивающую миф об алхимии, в которой была высказана идея поиска неразложимых химических элементов. Бойль насчитал их 15. Но вопрос о том, сколько всего их существует, оставался открытым. Спустя столетие Антуан Лоран Лавуазье составил первый список химических элементов. Из 35 названных там веществ только 23 являлись элементами. Химики всего мира находили новые вещества, претендовавшие быть элементами.

Величайшим вкладом, изменившим весь ход науки, была идея гениального русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева (1834 -- 1907), поставившего перед собой цель разобраться во всем многообразии химических элементов и свести их в единую систему.

Каким образом поставленная Менделеевым задача была решена? Д.И. Менделеев писал: «Посвятив свои силы изучению вещества, я вижу в нем два таких признака или свойства: массу, занимающую пространство и проявляющуюся в протяжении, а яснее или реальнее всего в весе, и индивидуальность, выраженную в химических превращениях, а яснее всего формулированную в представлении о химических элементах...». Отсюда, продолжал Д.И. Менделеев, «... невольно зарождается мысль о том, что между массою и химическими элементами необходимо должна быть связь, а так как масса вещества, хотя и не абсолютная, а лишь относительная, выражается окончательно в виде атомов, то надо искать... соответствия между индивидуальными свойствами элементов и их атомными весами». Так в бесконечном многообразии свойств, присущих различным веществам, Менделеев усмотрел то общее свойство, которое оказавшись присущим всех химическим элементам, привело его к открытию величайшего закона природы, ставшего руководящим законом не только для химиков и физиков, но и любых специалистов, занимающихся изучением вещества. Таким присущим всем веществам свойством оказался вес составляющих их атомов -- атомный вес.

Сопоставляя между собой известные в то время химические элементы, Менделеев после колоссальной работы открыл, наконец, ту замечательную зависимость, ту общую закономерную связь между отдельными элементами, в которой они предстают как единое целое, где свойства каждого элемента является не чем-то оторванным, самостоятельным, само собой существующим, а периодически и правильно повторяющимся явлением.

Менделеевым был открыт закон, который по периодической повторяемости свойств элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов, был назван им периодическим. В знак признания великой заслуги Менделеева открытый закон стали называть периодическим законом Менделеева.

История «сна Менделеева»

Свои соображения о периодической системе элементов Д.И. Менделеев долго не мог представить в виде ясного обобщения, строгой и наглядной системы. О завершающей творческий процесс интуиции Менделеева профессор А.А. Иностранцев сообщил следующее. Однажды, уже, будучи секретарем физико-математического факультета, Иностранцев зашел проведать Менделеева. Д.И. Менделеев заговорил о том, что впоследствии воплотилось в периодическую систему элементов, но в ту минуту закон и таблица еще не были сформированы. «Все в голове сложилось, -- с горечью прибавил Менделеев, -- а выразить таблицей не могу». После этого Менделеев три дня и три ночи, не ложась спать, проработал у конторки, пробуя скомбинировать результаты своей мысленной конструкции в таблицу, но попытки оказались неудачными. Наконец, крайне утомленный Менделеев лег спать и тотчас заснул. Позже он говорил: «Вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги, -- только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка». «Возможно, -- добавил профессор Иностранцев, -- что этот клочок бумаги сохранился и до настоящего времени. Менделеев нередко пользовался для заметок неиспользованными полулистиками почтовой бумаги от полученных им записок». Известно, что Д.И. Менделеев принадлежал к ярко выраженному типу зрительного воображения. Его «визуализация» была исключительной силы. Этот рассказ породил различные мифы и упрощенные представления.

Однажды к Менделееву пришел сотрудник газеты «Петербургский листок», чтобы проинтервьюировать его по вопросам химии. Репортер спросил: «Как вам пришла в голову, Дмитрий Иванович, ваша периодическая система?» Менделеев: «О-о! Господи!» Затем последовали стоны, потрясание головой, вздохи и смех. И, наконец, решительное: «Да ведь не так, как у вас, батенька! Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку -- готово! Не так-с!»

Периодическая система Д.И. Менделеева

В таблице Менделеева каждый химический элемент занимает определенное место, отмечающееся соответствующим числом, -- порядковым номером элемента. Некоторые места в таблице, созданной Менделеевым, оказались незаполненными, так как элементы, которые должны были занимать эти места, еще не были открыты. Таким образом, пустые места в периодической таблице указывали на наличие в природе еще не открытых химических элементов, а по числу свободных мест в таблице можно было установить и число не открытых элементов. Изучая свойства известных элементов, окружающих свободное место в таблице, можно заранее предсказать свойства еще не открытых элементов.

В марте 1869 г. Менделеев сообщил Русскому химическому обществу об открытом им законе в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов» и тогда же сформулировал основные положения открытого законе. Из них особенно замечательны следующие: «Величина атомного веса определяет характер элемента, как величина частицы определяет свойства сложного тела. Должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел... Некоторые аналогии элементов открываются по величине веса их атома».

Пользуясь периодическим законом, Менделеев предсказал и подробно описал свойства некоторых еще не известных элементов. Дальнейшие открытия химических элементов подтвердили правильность предсказаний Менделеева и поставили имя Менделеева на первое место в истории не только химии, но и всего естествознания. Всего Менделеевым было предсказано существование одиннадцати химических элементов, в том числе и таких, как полоний, радий, протактиний.

Философский смысл периодического закона Д.И. Менделеева

периодический менделеев химический элемент

Открытие периодического закона было подготовлено всем предшествующим развитием химии, главным образом атомно-молекулярной теорией и учением о химических элементах. Научными предпосылками послужили установление близких к современным атомных масс многих химических элементов, и учения об атомности (валентности), и о химическом соединении (основанное на унитарных и молекулярных представлениях). «Связав понятие о химических элементах новыми узами с Дальтоновым учением о кратном или атомном составе тел, периодический закон открыл в естественной философии новую область для мышления. Канту казалось, что в мире есть «два предмета, постоянно вызывающих людское удивление и благоговение: нравственный закон внутри нас и звездное небо над нами». Вдумываясь в природу элементов и в периодический закон, следует сюда присоединить третий предмет: «природу элементарных индивидуумов -- рядом фактов всюду выраженную», так как без них немыслимо само звездное небо и так как в атомах единовременно открывается и своеобразность индивидуальностей, и беспредельная повторяемость особей, и подчиненность кажущегося произвола индивидуумов общему гармоническому порядку природы».

Таким образом, периодический закон был итоговым звеном в цепи научных открытий, которая некоторым историкам кажется единственно логичной. Центральными в логической схеме являются понятие об элементах-аналогах и учение, о форме соединений. Аналогия в химии и индивидуальность химических элементов оказались сопряженными с понятием об элементах-аналогах, которое оформилось в первой половине XIX в.. При этом химическая аналогия рассматривалась как результат внутреннего подобия атомов.

Как метод познания аналогия использовалась и раньше. Многие понятия в химии были тесно связанными с ней (гемолитические ряды органических соединений, изомерия, изоморфизм). Все это были различные случаи аналогии, хотя признаки сходства и отличия и причины их появления были неодинаковыми, что отражалось па классификации объектов. Методологический подход Д. И. Менделеева при употреблении понятия «еходетво» показывает, что, во-первых, оно многозначно, во-вторых, сама возможность выделения признаков для построения суждении, но аналогии свидетельствует об определенном уровне состояния химической науки. Известно, что аналогия оправдывается, а метод суждения по аналогии оказывается плодотворным тогда, когда существенные признаки предметов или явлении, поставленных в ряд сравнения, совпадают. Но именно внутренние признаки нередко скрыты от исследователя, что очень часто встречается в химии.

Философское значение учения о периодичном это переход от стадии специфического, присущего той или иной совокупности элементов, к стадии всеобщего, характерного для всех элементов: «...признают чересчур многое индивидуальным... связать эти индивидуальности общей идеею цель моей естественной системы».

Дальнейшее распространение принципа периодичности, сформулированного выдающимся русским ученым, показало как огромные достижения в его применении, так и определенные несогласования.

Изучение характера изменения многочисленных свойств приводили к выводу: «...периодическая изменяемость простых и сложных тел подчиняется некоторому высшему закону, природу которого, и тем более причину ныне еще нет средств охватить. По всей вероятности, она кроется в основных началах «внутренней механики атомов и частиц»

Периодический закон имеет огромное естественнонаучное и философское значение. Он позволил рассматривать все элементы в их взаимной связи и прогнозировать свойства неизвестных элементов. Благодаря Периодическому закону многие научные поиски (например, в области изучения строения вещества -- в химии, физике, геохимии, космохимии, астрофизике) получили целенаправленный характер. Периодический закон -- яркое проявление действия общих законов диалектики, в частности закона перехода количества в качество.

Периодический закон Менделеева, фундаментальный закон, устанавливающий периодическое изменение свойств химических элементов в зависимости от увеличения зарядов ядер их атомов. Открыт Д. И. Менделеевым в 1869 при сопоставлении свойств всех известных в то время элементов и величин их атомных весов.

В природе (на Земле) элементы тяжелее урана, имеющего порядковый номер 92 в таблице, не встречаются, так как являются радиоактивными и их ядра уж распались за более чем четыре миллиарда лет Земной истории. Все элементы тяжелее урана синтезируются в специальных ядерных реакторах, в том числе и плутоний, использованный в работе американских физиков.

2. 117-й элемент получат к концу года.

Дмитриев подчеркнул, что у физиков ограниченное время для экспериментов: период полураспада берклия - 320 дней, а это значит, что через 320 дней из 25 миллиграммов останется 12,5 миллиграмма.

«За год мы должны провести все эксперименты», - сказал ученый. Он добавил, что для получения «полных цепочек» (распада нового элемента) нужно три месяца.»Мы ожидаем, что к концу года мы синтезируем 117-й элемент, а дальше будем изучать уже его свойства», - сообщил Дмитриев.

В Объединенном институте ядерных исследований в 2000-2008 годах были получены сверхтяжелые элементы с атомными номерами 112-116 и самый тяжелый на сегодня 118-й элемент. «Пропущенный» 117-й элемент будут получать на циклотроне У-400.

Самый тяжелый природный элемент - уран - имеет атомный номер (число протонов в ядре) 92. Элементы тяжелее урана получают в ядерных реакторах, самый тяжелый из них - фермий с номером 100.

Все более тяжелые элементы были получены на ускорителях в реакциях ускоренных до больших энергий ионов с ядрами мишени. В результате образуются ядра сверхтяжелых элементов, которые существуют очень короткое время, а затем распадаются. Следы этого распада и позволяют судить об удаче синтеза.

Согласно существующему соглашению, элемент останется безымянным, пока его существование не будет подтверждено другими лабораториями. К настоящему моменту новое вещество известно как 118-й элемент - по числу протонов в ядре, которое больше, чем в любом другом существующем в природе или полученном в лаборатории элементе. Элемент 118 расположится сразу под радоном в подгруппе периодической таблицы, куда входят инертные газы. Российские ученые предлагают назвать новый элемент «Московий».

3. Российские ученые предлагают назвать новый элемент «Московий».

Синтез 118-го сверхтяжелого элемента периодической таблицы Менделеева стал большим вкладом ученых России и США в фундаментальную науку, заявил во вторник ИТАР-ТАСС заместитель директора Объединенного института ядерных исследований в Дубне Михаил Иткис, комментируя открытие нового элемента. «Работа над синтезом 118-го элемента длилась несколько лет. Это не первое открытие, достаточно сказать, что в 1999-2005 годах ученые нашего института открыли с зарубежными коллегами пять новых химических элементов, включая 118-й», - отметил Иткис.

По его словам, открытие нового элемента стало возможным благодаря эксперименту на дубнинском ускорителе элементарных частиц в феврале-июне 2005 года. «О важности проведенных научных работ свидетельствует тот факт, что Госдепартамент США дал специальное разрешение на использование в эксперименте тяжелых изотопов тюрий и плутоний», - пояснил Иткис.

Российские ученые еще несколько лет назад, когда началась подготовка к экспериментам, предложили назвать его «Московий», мотивируя это тем, что губернатор Подмосковья Борис Громов трижды выделял ученым Объединенного института ядерных исследований в Дубне гранты общей суммой около 1 млн долларов на ведение экспериментов именно в этой сфере. Однако решать вопрос о названии нового элемента будет Международный союз по чистой и прикладной химии.

4. 120-й и дальше. Зачем?

Уже после начала эксперимента появилось сообщение о том, что в Дубне намерены повторить ранее закончившуюся неудачей попытку синтеза 120-го элемента. Теоретически в этом нет ничего невозможного: основная проблема заключается в правильном подборе мишени и ядер. На вопрос же о том, для чего нужно синтезировать элементы, которые за доли секунды превратятся в кучу радиоактивных осколков, можно дать следующий ответ: сверхтяжелые ядра, а также экзотика вроде ядра водорода с пятью нейтронами позволяют лучше понять физику атомного ядра в целом. А такое понимание в свою очередь может помочь там, где приходится иметь дело с ядерными реакциями. Некоторые из трансурановых элементов и нестабильных ядер, получаемых в реакторах АЭС, как выяснили физики, можно «дожечь» в специальных установках, существенно снизив опасность радиоактивных отходов. Иногда же, напротив, важно добиться как можно более мощного потока излучения от вещества - для терапии рака, обнаружения дефектов в нефтепроводах и стенках скважин, работы автономных источников электропитания на космических аппаратах и удаленных метеостанциях.

Литература

1. Н.П Агафошин. Периодический закон и периодическая система элементов Д.И. Менделеева, Просвещение, Москва (1973).

2. В. Крукс. О происхождении химических элементов. С.-Пб. (1887).

3. А.Е. Ферсман. Периодический закон Менделеева в свете современной науки. В кн.: Периодический закон Д.И. Менделеева и его философское значение. Госкомиздат, Москва (1947).

Размещено на Allbest.ru