Дмитрий Менделеев опубликовал периодическую таблицу химических элементов в 1869 году, основываясь на свойствах, которые появлялись с некоторой регулярностью, когда он выстраивал элементы от самых легких к самым тяжелым. [1] Когда Менделеев предложил свою периодическую таблицу, он отметил пробелы в таблице и предсказал, что существуют неизвестные тогда элементы со свойствами, подходящими для заполнения этих пробелов. Он назвал их экабор, экаалюминий, экакремний и экамарганец с соответствующими атомными массами 44, 68, 72 и 100.
Чтобы дать предварительные названия своим предсказанным элементам, Дмитрий Менделеев использовал префиксы эка - / ˈ iː k ə -/ , [примечание 1] dvi - или dwi- , и три - , от санскритских названий цифр 1, 2 и 3 [3] в зависимости от того, находился ли предсказанный элемент на одну, две или три позиции ниже известного элемента той же группы в его таблице. Например, германий назывался эка-кремнием до своего открытия в 1886 году, а рений назывался dvi- марганцем до своего открытия в 1926 году.
Префикс эка- использовался и другими теоретиками, и не только в предсказаниях самого Менделеева. До открытия франций назывался эка-цезий , а астат — эка -йод . Иногда эка- по-прежнему используется для обозначения некоторых трансурановых элементов , например, эка - радий для унбинилия . Но в настоящее время официальная практика ИЮПАК заключается в использовании систематического названия элемента, основанного на атомном номере элемента, в качестве временного названия, вместо того, чтобы основываться на его положении в периодической таблице, как того требуют эти префиксы.
Четыре предсказанных элемента, более легких, чем редкоземельные элементы , экабор ( Eb , под бором, B, 5), экаалюминий ( Ea или El , [ 4] под Al, 13), экамарганец ( Em , под Mn, 25) и экакремний ( Es , под Si, 14), оказались хорошими предикторами свойств скандия (Sc, 21), галлия (Ga, 31), технеция (Tc, 43) и германия (Ge, 32) соответственно, каждый из которых занимает место в периодической таблице, отведенное Менделеевым.
Имена были написаны Дмитрием Менделеевым как экаборъ (ekaborʺ), экаалюминій (ekaaljuminij), экамарганецъ (ekamarganecʺ) и экасилицій (ekasilicij) соответственно, в соответствии с русской орфографией до 1917 года .
Первоначальные версии периодической таблицы не различали редкоземельные элементы и переходные элементы , что помогает объяснить, почему предсказания Менделеева относительно более тяжелых неизвестных элементов не оправдались так же хорошо, как предсказания относительно более легких, и почему они не так хорошо известны и документированы.
Оксид скандия был выделен в конце 1879 года Ларсом Фредериком Нильсоном ; Пер Теодор Клеве признал соответствие и уведомил Менделеева в конце того же года. Менделеев предсказал атомную массу 44 для экабора в 1871 году, в то время как атомная масса скандия составляет 44,955908.
В 1871 году Менделеев предсказал [4] существование еще не открытого элемента, который он назвал экаалюминием (из-за его близости к алюминию в периодической таблице ). В таблице ниже сравниваются качества элемента, предсказанного Менделеевым, с фактическими характеристиками галлия, который был открыт вскоре после того, как Менделеев предсказал его существование, в 1875 году Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном .
Технеций был выделен Карло Перье и Эмилио Сегре в 1937 году, намного позже жизни Менделеева, из образцов молибдена , которые были бомбардированы ядрами дейтерия в циклотроне Эрнестом Лоуренсом . Менделеев предсказал атомную массу 100 для экамарганца в 1871 году, а наиболее стабильным изотопом технеция является 98 Tc. [5]
Германий был выделен в 1886 году и дал наилучшее подтверждение теории на тот момент, поскольку он контрастировал с соседними элементами более отчетливо, чем два ранее подтвержденных предсказания Менделеева по сравнению с их предсказаниями.
Существование элемента между торием (90) и ураном (92) было предсказано Менделеевым в 1871 году. В 1900 году Уильям Крукс выделил протактиний (91) как радиоактивный материал, полученный из урана, который он не смог идентифицировать. Различные изотопы протактиния были идентифицированы в Германии в 1913 и 1918 годах, [6] но название протактиний не было дано до 1948 года. С момента принятия концепции актинидов Гленна Т. Сиборга в 1945 году торий, уран и протактиний были классифицированы как актиниды ; следовательно, протактиний не занимает место экатантала ( под номером 73) в группе 5. Экатанталом на самом деле является синтетический сверхтяжелый элемент дубний (105).
Таблица Менделеева 1869 года неявно предсказывала более тяжелый аналог титана (22) и циркония (40), но в 1871 году он поместил на это место лантан (57). Открытие гафния (72) в 1923 году подтвердило первоначальное предсказание Менделеева 1869 года.
Некоторые другие предсказания оказались неудачными, поскольку он не смог распознать присутствие лантаноидов в шестом ряду. [7]
В 1902 году, приняв доказательства существования элементов гелия и аргона , Менделеев поместил эти благородные газы в группу 0 в своей классификации элементов. [8] Поскольку Менделеев сомневался в том, что атомная теория может объяснить закон постоянства пропорций , у него не было априорных оснований полагать, что водород является самым легким из элементов, и он предположил, что гипотетический более легкий член этих химически инертных элементов группы 0 мог остаться незамеченным и быть ответственным за радиоактивность . В настоящее время некоторые периодические таблицы элементов помещают на это место одинокие нейтроны (см. нейтроний ), но ни один такой элемент никогда не был обнаружен.
Более тяжелый из гипотетических протогелиевых элементов, который Менделеев отождествил с коронием , названным по ассоциации с необъяснимой спектральной линией в короне Солнца . Неправильная калибровка дала длину волны 531,68 нм, которая в конечном итоге была исправлена до 530,3 нм, которую Гротриан и Эдлен определили как происходящую из Fe XIV в 1939 году. [9] [10]
Самому легкому из газов группы 0, первому в периодической таблице, была присвоена теоретическая атомная масса между5,3 × 10 −11 а.е.м. и9,6 × 10−7 а.е.м. Кинетическая скорость этого газа была рассчитана Менделеевым как 2 500 000 метров в секунду . Почти безмассовые, эти газы, как предполагал Менделеев, пронизывают всю материю, редко взаимодействуя химически. Высокая подвижность и очень малая масса трансводородных газов привели бы к тому, что они могли бы быть разреженными, но казаться очень плотными. [11] [12]
Менделеев позже опубликовал теоретическое выражение эфира в небольшой брошюре под названием «Химическая концепция эфира» (1904). Его публикация 1904 года снова содержала два атомных элемента, меньших и легче водорода. Он рассматривал «эфирный газ» как межзвездную атмосферу, состоящую по крайней мере из двух элементов легче водорода. Он утверждал, что эти газы возникли из-за сильных бомбардировок внутри звезд, причем Солнце было самым плодовитым источником таких газов. Согласно брошюре Менделеева, межзвездная атмосфера, вероятно, состояла из нескольких дополнительных элементарных видов.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)