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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Periodisches Gesetz. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen In der Geschichte der Entwicklung der Wissenschaft sind viele wichtige Entdeckungen bekannt. Aber nur wenige davon können mit dem verglichen werden, was Mendelejew, der größte Chemiker der Welt, geleistet hat. Obwohl seit der Entdeckung seines Gesetzes viele Jahre vergangen sind, kann niemand sagen, wann der gesamte Inhalt der berühmten „Mendelejew-Tabelle“ vollständig verstanden sein wird. In den Worten von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew, wurde die Entdeckung des periodischen Gesetzes durch die Anhäufung "bis Ende der 60er Jahre solcher neuer Informationen über seltene Elemente, die ihre vielseitigen Beziehungen zwischen sich und anderen Elementen eröffneten" erleichtert. Man kann eine Reihe anderer Daten auflisten, die die Vorstellungen über die Ähnlichkeit von Elementen und ihren Eigenschaften ergänzten: das Studium der Isomorphie, die Einführung des Valenzkonzepts, die Entwicklung neuer Methoden zur Bestimmung von Atommassen, die Diskussion der Prout-Hypothese , usw. Tatsächlich wurden bereits in den fünfziger und sechziger Jahren mehr als ein Dutzend bemerkenswerte Versuche unternommen, ein System von Elementen zu finden. In einigen Arbeiten tauchen zunehmend Gedanken über die Notwendigkeit auf, chemische Elemente zu klassifizieren. So wird in der Arbeit von A. Berenfeld darauf hingewiesen, dass das Studium seltener Elemente von großer Bedeutung ist: "... sie füllen immer mehr die Lücken zwischen den bekannten ... Naturkörpern und helfen, eine kontinuierliche zu machen Reihe dieser Körper, in denen jedes Element seinen spezifischen Platz haben würde.“ Besonders interessant ist in diesem Zusammenhang die Dissertation von N. Alyshevsky (1865), der schrieb: „In letzter Zeit bricht bei einer enormen Fülle von Materialien in der Chemie immer mehr der Wunsch durch, die ausgearbeiteten Tatsachen zu systematisieren und zu gruppieren. Moderne Chemiker haben es getan kommen zu dem Schluss, dass viele chemische Elemente in ihren äußeren physikalischen Eigenschaften sehr unterschiedlich sind, in ihren chemischen Funktionen sehr ähnlich, ja sogar identisch sind. Und weiter: „Wenn ... in der anorganischen Chemie für alle noch verstreuten, chemisch unteilbaren Körper natürliche Gruppen aufgestellt werden, dann wird das Studium dieser Reaktionen im höchsten Grade erleichtert und zugleich möglich sein diese Schlussfolgerungen ziehen, solche Gesetze aufstellen, die bisher allein die Domäne der organischen Chemie waren. N. Alyshevsky selbst verglich einige Eigenschaften anhand der Position von Elementen in ihren natürlichen Gruppen. Aber wenn der Erkenntnisstand der Zeit die Möglichkeit einer wissenschaftlichen Lösung des Problems objektiv festlegte, dann hing es vom Erkenntnisstand des Wissenschaftlers und seiner Weltanschauung ab, diese Möglichkeit in die Realität umzusetzen. Es ist kein Zufall, dass Mendeleev dies gelang. Dmitry Mendeleev (1834-1907) wurde in Tobolsk in der Familie des Direktors des Gymnasiums und des Treuhänders der öffentlichen Schulen in der Provinz Tobolsk, Ivan Pavlovich Mendeleev, und Maria Dmitrievna Mendeleeva, geborene Kornilieva, geboren. Aufgewachsen ist er bei seiner Mutter, da der Vater des angehenden Chemikers kurz nach der Geburt seines Sohnes erblindete. Im Herbst 1841 trat Mitya in das Tobolsker Gymnasium ein. Er wurde unter der Bedingung in die erste Klasse aufgenommen, dass er dort zwei Jahre blieb, bis er acht Jahre alt war. Das Unglück verfolgte die Familie Mendelejew. Im Herbst 1847 starb sein Vater und drei Monate später seine Schwester Apollinaria. Im Frühjahr 1849 schloss Mitya das Gymnasium ab, und Marya Dmitrievna ging nach dem Verkauf ihres Eigentums zunächst mit ihren Kindern nach Moskau und dann nach St. Petersburg. Sie wollte, dass ihr jüngster Sohn zur Universität geht. Erst auf Wunsch seiner Mutter wurde Dmitry am 9. August 1850 als Student am Pädagogischen Hauptinstitut in St. Petersburg an der Fakultät für Physik und Mathematik eingeschrieben. Die erste wissenschaftliche Arbeit von Mendeleev "Chemische Analyse von Orthit aus Finnland" wurde 1854 veröffentlicht, im nächsten Jahr absolvierte er das Institut. Im Mai 1855 verlieh der Akademische Rat Mendeleev den Titel „Senior Teacher“ und verlieh ihm eine Goldmedaille. Die Ärzte empfahlen ihm, das ungesunde Petersburger Klima zu ändern und nach Süden zu ziehen. In Odessa wurde Mendeleev zum Lehrer für Mathematik, Physik und Naturwissenschaften am Gymnasium des Richelieu Lyceum ernannt. Er widmete viel Zeit der Arbeit an seiner Masterarbeit, in der er das Problem der "spezifischen Volumen" aus der Sicht von Gerards Einheitstheorie betrachtete und die dualistische Theorie von Berzelius vollständig ablehnte. Diese Arbeit zeigte Mendeleevs erstaunliche Fähigkeit zur Verallgemeinerung und sein breites Wissen über Chemie. Im Herbst verteidigte Mendelejew glänzend seine Dissertation, hielt erfolgreich die Einführungsvorlesung „Die Struktur der Silikatverbindungen“ und wurde Anfang 1857 Privatdozent an der Universität St. Petersburg. 1859 wurde er ins Ausland geschickt. Mendeleev verbrachte zwei Jahre in Deutschland, wo er sein eigenes Labor organisierte. Ende Februar 1861 traf Mendelejew in St. Petersburg ein. Es war unmöglich, mitten im Schuljahr eine Stelle als Lehrer zu finden. Und er beschließt, ein Lehrbuch der organischen Chemie zu schreiben. Das bald erschienene Lehrbuch sowie die Übersetzung von Wagners „Chemische Technologie“ brachten Mendelejew großen Ruhm ein. Am 1. Januar 1864 wurde Mendeleev zum Assistenzprofessor für organische Chemie an der Universität St. Petersburg ernannt. Gleichzeitig mit dieser Position erhielt Mendeleev eine Professur am St. Petersburg Institute of Technology. Nun gab es weniger Sorgen um den materiellen Unterhalt der Familie und Mendelejew begann mit der Arbeit an seiner Doktorarbeit. Die Verteidigung der Dissertation fand am 31. Januar 1865 statt. Zwei Monate später wurde Mendelejew zum außerordentlichen Professor am Institut für Technische Chemie der Universität St. Petersburg und im Dezember zum ordentlichen Professor ernannt. Damals bestand die dringende Notwendigkeit, ein neues Lehrbuch der Anorganischen Chemie zu erstellen, das den aktuellen Entwicklungsstand der chemischen Wissenschaft widerspiegelt. Diese Idee hat Mendelejew gefangen genommen. Gleichzeitig begann er, Material für die zweite Auflage des Lehrbuchs zu sammeln, das eine Beschreibung der chemischen Elemente enthalten sollte. Mendeleev studierte sorgfältig die Beschreibung der Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen. Aber in welcher Reihenfolge sollen sie ausgeführt werden? Es gab kein System für die Anordnung der Elemente. Dann fertigte der Wissenschaftler Pappkarten an. Auf jeder Karte trug er den Namen des Elements, sein Atomgewicht, Formeln von Verbindungen und grundlegende Eigenschaften ein. Nach und nach wurde der Korb mit Karten gefüllt, die Informationen über alle bis dahin bekannten Elemente enthielten. Und doch passierte lange nichts. Sie sagen, dass der Wissenschaftler das Periodensystem der Elemente in einem Traum gesehen hat, es blieb nur, es aufzuschreiben und zu begründen. Aber natürlich war die Entdeckung von ihm kein Zufall, da seine Aktivitäten Theorie und Praxis, das Wissen um die physikalische Seite des Phänomens, mathematische Intuition und philosophisches Verständnis organisch verbanden. Darüber hinaus konnte sich Mendeleev kritisch mit dem Werk seiner Vorgänger und Zeitgenossen auseinandersetzen. Ohne sich mit Informationen zu überhäufen, ließ er die bereits erhaltenen Daten gleichsam durch das Prisma eines noch nicht ausgeformten Konzepts gleiten und schnitt wie ein Bildhauer alles Überflüssige ab. Allmählich erkannte Mendeleev, dass sich mit einer Änderung des Atomgewichts auch die Eigenschaften der Elemente ändern. Der Februar 1869 neigte sich dem Ende zu. Wenige Tage später wurde das Manuskript des Artikels mit der Elementtabelle fertiggestellt und zur Veröffentlichung eingereicht. 1. März 1869 D.I. Mendeleev schickte ein Flugblatt an die Druckerei, auf dem seine „Erfahrung eines Systems – Elemente basierend auf ihrem Atomgewicht und ihrer chemischen Ähnlichkeit“ geschrieben stand. Zwei Wochen später reichte er bei der Russischen Chemischen Gesellschaft einen Artikel mit dem Titel „Zusammenhang von Eigenschaften mit dem Atomgewicht von Elementen“ ein. Der Bericht über die Entdeckung Mendelejews wurde vom Herausgeber der Zeitschrift der Russischen Chemischen Gesellschaft, Professor N.A., erstellt. Menshutkin bei einer Versammlung der Gesellschaft am 6. März 1869. Mendelejew selbst war bei dem Treffen nicht anwesend, da er damals im Auftrag der Freien Wirtschaftsgesellschaft die Käsefabriken der Provinzen Twer und Nowgorod untersuchte. Seit Mendelejew hinter den einfachen Symbolreihen chemischer Elemente die Manifestation der Naturgesetze sah, sind andere Probleme in den Hintergrund getreten. Er gab die Arbeit am Lehrbuch „Grundlagen der Chemie“ auf und forschte nicht mehr. Die Verteilung der Elemente in der Tabelle erschien ihm unvollkommen. Seiner Meinung nach wurden die Atomgewichte in vielen Fällen ungenau bestimmt, und daher fielen einige Elemente nicht an Stellen, die ihren Eigenschaften entsprechen. Unter Zugrundelegung des Periodengesetzes änderte Mendelejew die Atomgewichte dieser Elemente und stellte sie mit ähnlichen Eigenschaften gleich. In einem auf Deutsch in den von Liebig herausgegebenen „Annalen“ veröffentlichten Artikel räumte Mendelejew dem Abschnitt „Anwendung des Periodengesetzes zur Bestimmung der Eigenschaften noch nicht entdeckter Elemente“ einen großen Platz ein. Er sagte die Eigenschaften von drei der Wissenschaft noch unbekannten Elementen voraus und beschrieb sie im Detail – Eka-Bor, Eka-Aluminium und Eka-Silizium. Für Mendelejew schien die Frage des periodischen Gesetzes geklärt zu sein. Doch eines Tages im Herbst 1875, als Mendelejew die Berichte der Pariser Akademie der Wissenschaften durchsah, fiel sein Blick auf die Botschaft von Lecoq de Boisbaudran über die Entdeckung eines neuen Elements, das er Gallium nannte. Der französische Forscher gab jedoch das spezifische Gewicht von Gallium mit 4,7 an, und nach Mendelejews Berechnungen betrug Eka-Aluminium 5,9. Mendelejew beschloss, dem Wissenschaftler zu schreiben und wies darauf hin, dass es sich, gemessen an den von ihm entdeckten Eigenschaften des Galliums, nichts anderes als das 1869 vorhergesagte Eka-Aluminium handele. Und tatsächlich ergaben genauere Bestimmungen des spezifischen Gewichts von Gallium einen Wert von 5,94. Die Entdeckung von Gallium sorgte unter Wissenschaftlern für eine echte Sensation. Die Namen Mendeleev und Lecoq de Boisbaudran wurden sofort der ganzen Welt bekannt. Ermutigt durch den ersten Erfolg begannen die Wissenschaftler, nach anderen, noch nicht entdeckten Elementen zu suchen, die von Mendeleev vorhergesagt wurden. In Dutzenden von Labors in Europa begann die Arbeit zu kochen, Hunderte von Wissenschaftlern träumten von außergewöhnlichen Entdeckungen. Und der Erfolg ließ nicht lange auf sich warten. 1879 entdeckte Professor Lare Frederik Nilson, der an der Universität Uppsala (Schweden) arbeitete, ein neues Element, das dem von Mendeleev beschriebenen Eka-Bor vollständig entspricht. Er nannte es Scandium. Der wiederholte Beweis von Mendeleevs Vorhersagen verursachte einen wahren Triumph. Bald trafen Berichte über die Wahl Mendelejews zum Ehrenmitglied verschiedener europäischer Universitäten und Akademien ein. Eine hervorragende Bestätigung des Mendelejew-Gesetzes war die von Ramsay entdeckte Gruppe von Inertgasen, die es ermöglichte, die „Null“-Gruppe – die Grenze zwischen Alkalimetallen und Metalloiden – in das System einzubeziehen. Mendeleev selbst schrieb über die „Verstärker“ des Gesetzes: „Als ich 1871 einen Artikel über die Anwendung des periodischen Gesetzes zur Bestimmung der Eigenschaften noch unentdeckter Elemente schrieb, glaubte ich nicht, dass ich diese Konsequenz noch rechtfertigen würde.“ das periodische Gesetz, aber die Realität antwortete anders. Ich beschrieb drei Elemente: Eka-Bor, Eka-Aluminium und Eka-Silizium, und es sind noch keine 20 Jahre vergangen, seit ich bereits die größte Freude hatte, als ich sah, wie alle drei entdeckt wurden und von ihnen ihre Namen erhielten Diese drei Länder, in denen seltene Mineralien gefunden wurden, die sie enthielten, und in denen ihre Entdeckung gemacht wurde: Gallium, Scandium und Germanium. L. de Boisbaudran, Nilsson und Winkler, die sie entdeckten, halte ich für meinen Teil für die wahren Stärker des periodischen Gesetzes. Ohne sie wäre er nicht in dem Maße anerkannt worden, wie es jetzt der Fall ist. Ich halte Ramsay für den Bekräftiger der Gültigkeit des periodischen Gesetzes ... „Heute ist klar, dass in Mendelejews Entdeckung drei Entwicklungslinien der Chemie liegen miteinander verschmolzen: die Suche nach einer Systematik verschiedener Objekte der Chemie (von Atomen bis zu Kristallen) in ihrer Beziehung – der Begriff „chemisches Element“ vereinte sie; das Studium der Individualität von Elementen, insbesondere seltener Elemente, die damals selten verwendet wurden, was es ermöglichte, das Konzept der Elementanalogie aufzudecken; die Untersuchung des Zusammenhangs von Eigenschaften mit der Zusammensetzung und Struktur von Verbindungen, die zur Bildung einer ganzheitlichen Periodizitätslehre führte. Autor: Samin D. K.
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