ประวัติความเป็นมาของการค้นพบกฎเป็นระยะ ประวัติความเป็นมาของการสร้างตารางธาตุ ประวัติความเป็นมาของการค้นพบองค์ประกอบใดๆ ของตารางธาตุ

การแนะนำ

กฎธาตุและตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. Mendeleev เป็นพื้นฐานของเคมีสมัยใหม่ พวกเขาอ้างถึงกฎทางวิทยาศาสตร์ที่สะท้อนปรากฏการณ์ที่มีอยู่จริงในธรรมชาติและดังนั้นจึงจะไม่มีวันสูญเสียความสำคัญของมัน

กฎเป็นระยะและการค้นพบที่เกิดขึ้นบนพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและเทคโนโลยีสาขาต่างๆ ถือเป็นชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจิตใจมนุษย์ เป็นหลักฐานของการเจาะลึกเข้าไปในความลับที่ใกล้ชิดที่สุดของธรรมชาติ ความสำเร็จในการเปลี่ยนแปลงธรรมชาติเพื่อประโยชน์ของมนุษย์ .

“มันไม่ค่อยเกิดขึ้นเลยที่การค้นพบทางวิทยาศาสตร์กลายเป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงโดยสิ้นเชิง ซึ่งแทบจะเป็นสิ่งที่คาดหวังไว้เสมอ แต่คนรุ่นต่อๆ ไปซึ่งใช้คำตอบที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับคำถามทุกข้อ มักจะพบว่าเป็นการยากที่จะประเมินว่าความยากลำบากนั้นต้องแลกมากับรุ่นก่อนๆ อย่างไร” ดิ. เมนเดเลเยฟ.

วัตถุประสงค์: เพื่ออธิบายลักษณะแนวคิดของระบบคาบและกฎคาบขององค์ประกอบ กฎคาบและเหตุผล เพื่ออธิบายลักษณะโครงสร้างของระบบคาบ: กลุ่มย่อย คาบ และกลุ่ม ศึกษาประวัติความเป็นมาของการค้นพบกฎธาตุและระบบธาตุ

วัตถุประสงค์: พิจารณาประวัติความเป็นมาของการค้นพบกฎธาตุและระบบธาตุ กำหนดกฎหมายเป็นงวดและระบบเป็นงวด วิเคราะห์กฎหมายเป็นระยะและเหตุผล โครงสร้างของตารางธาตุ: กลุ่มย่อย คาบ และกลุ่ม

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบกฎธาตุและระบบธาตุเคมี

การก่อตั้งทฤษฎีอะตอม-โมเลกุลในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19-19 มาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของจำนวนองค์ประกอบทางเคมีที่รู้จัก ในทศวรรษแรกของศตวรรษที่ 19 เพียงแห่งเดียว มีการค้นพบองค์ประกอบใหม่ 14 องค์ประกอบ เจ้าของสถิติในหมู่ผู้ค้นพบคือนักเคมีชาวอังกฤษ Humphry Davy ซึ่งในหนึ่งปีโดยใช้อิเล็กโทรไลซิสได้รับสารง่าย ๆ ใหม่ 6 ชนิด (โซเดียม, โพแทสเซียม, แมกนีเซียม, แคลเซียม, แบเรียม, สตรอนเซียม) และในปี ค.ศ. 1830 จำนวนองค์ประกอบที่รู้จักมีถึง 55 องค์ประกอบ

การมีอยู่ขององค์ประกอบจำนวนหนึ่ง มีคุณสมบัติต่างกัน นักเคมีที่งุนงง และจำเป็นต้องมีการเรียงลำดับและการจัดระบบองค์ประกอบ นักวิทยาศาสตร์หลายคนค้นหารูปแบบในรายการองค์ประกอบและมีความก้าวหน้าบางประการ เราสามารถเน้นงานที่สำคัญที่สุดสามงานที่ท้าทายลำดับความสำคัญของการค้นพบกฎหมายเป็นระยะโดย D.I. เมนเดเลเยฟ.

ในปี พ.ศ. 2403 การประชุมเคมีนานาชาติครั้งแรกเกิดขึ้น หลังจากนั้นก็ชัดเจนว่าลักษณะสำคัญขององค์ประกอบทางเคมีคือน้ำหนักอะตอม นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส บี. เดอ ชานกูร์ตัวส์ ในปี พ.ศ. 2405 เป็นคนแรกที่จัดเรียงองค์ประกอบต่างๆ เพื่อเพิ่มน้ำหนักอะตอม และวางไว้เป็นเกลียวรอบทรงกระบอก การหมุนวนแต่ละครั้งมี 16 องค์ประกอบ ตามกฎแล้วองค์ประกอบที่คล้ายกันจะตกลงไปในคอลัมน์แนวตั้ง แม้ว่าจะสังเกตเห็นความแตกต่างที่สำคัญก็ตาม งานของ De Chancourtois ไม่มีใครสังเกตเห็น แต่ความคิดของเขาในการเรียงลำดับองค์ประกอบเพื่อเพิ่มน้ำหนักอะตอมก็พิสูจน์แล้วว่าได้ผล.

และอีกสองปีต่อมา ตามแนวคิดนี้ นักเคมีชาวอังกฤษ จอห์น นิวแลนด์ ได้จัดองค์ประกอบต่างๆ ลงในตาราง และสังเกตเห็นว่าคุณสมบัติขององค์ประกอบต่างๆ ถูกทำซ้ำเป็นระยะทุกๆ เจ็ดตัวเลข ตัวอย่างเช่น คลอรีนมีคุณสมบัติคล้ายกับฟลูออรีน โพแทสเซียมคล้ายกับโซเดียม ซีลีเนียมมีคุณสมบัติคล้ายกับซัลเฟอร์ เป็นต้น นิวแลนด์เรียกรูปแบบนี้ว่า "กฎแห่งอ็อกเทฟ" ซึ่งเกือบจะคาดเดาแนวคิดของช่วงเวลาหนึ่งได้ แต่นิวแลนด์ยืนยันว่าความยาวของคาบ (เท่ากับเจ็ด) นั้นคงที่ ดังนั้นตารางของเขาไม่เพียงแต่ประกอบด้วยรูปแบบที่ถูกต้องเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคู่แบบสุ่มด้วย (โคบอลต์ - คลอรีน เหล็ก - ซัลเฟอร์ และคาร์บอน - ปรอท)

แต่นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน โลธาร์ เมเยอร์ ในปี พ.ศ. 2413 ได้วางแผนการพึ่งพาปริมาตรอะตอมของธาตุกับน้ำหนักอะตอมและค้นพบการพึ่งพาอาศัยกันเป็นระยะที่ชัดเจน และความยาวของคาบไม่ตรงกับกฎอ็อกเทฟและเป็นค่าตัวแปร

งานทั้งหมดนี้มีอะไรที่เหมือนกันมาก De Chancourtois, Newlands และ Meyer ค้นพบการรวมตัวกันของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของธาตุเป็นระยะๆ ขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของธาตุ แต่พวกเขาไม่สามารถสร้างระบบคาบที่เป็นหนึ่งเดียวขององค์ประกอบทั้งหมดได้ เนื่องจากองค์ประกอบหลายอย่างไม่พบตำแหน่งในรูปแบบที่พวกเขาค้นพบ นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ล้มเหลวในการสรุปผลที่จริงจังจากการสังเกต แม้ว่าพวกเขาจะรู้สึกว่าความสัมพันธ์มากมายระหว่างน้ำหนักอะตอมของธาตุต่างๆ เป็นเพียงการแสดงกฎทั่วไปบางข้อ

กฎทั่วไปนี้ถูกค้นพบโดยนักเคมีชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ ดมิตรี อิวาโนวิช เมนเดเลเยฟ ในปี 1869 Mendeleev ได้กำหนดกฎเป็นระยะในรูปแบบของหลักการพื้นฐานดังต่อไปนี้:

1. องค์ประกอบที่จัดเรียงตามน้ำหนักอะตอมแสดงถึงคุณสมบัติที่มีคาบชัดเจน

2. เราควรคาดหวังว่าจะมีการค้นพบวัตถุธรรมดาๆ ที่ไม่มีใครรู้จักอีกมากมาย เช่น ธาตุที่คล้ายกับอัลและซีที่มีน้ำหนักอะตอม 65 - 75

3. บางครั้งน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบสามารถแก้ไขได้ด้วยการรู้ค่าที่คล้ายคลึงกัน

การเปรียบเทียบบางอย่างเปิดเผยตามขนาดของน้ำหนักอะตอม ตำแหน่งแรกเป็นที่รู้จักก่อนที่ Mendeleev แต่เขาเป็นคนที่ทำให้มันมีลักษณะของกฎสากลทำนายการดำรงอยู่ขององค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบบนพื้นฐานของมันเปลี่ยนน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบจำนวนหนึ่งและจัดเรียงบางส่วน องค์ประกอบในตารางตรงกันข้ามกับน้ำหนักอะตอม แต่เป็นไปตามคุณสมบัติครบถ้วน (โดยหลักคือเวเลนซ์) บทบัญญัติที่เหลือถูกค้นพบโดย Mendeleev เท่านั้นและเป็นผลสืบเนื่องเชิงตรรกะของกฎหมายเป็นระยะ

ความถูกต้องของผลที่ตามมาเหล่านี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองหลายครั้งในช่วงสองทศวรรษข้างหน้า และทำให้สามารถพูดถึงกฎเป็นระยะว่าเป็นกฎธรรมชาติที่เข้มงวด

ด้วยการใช้ข้อกำหนดเหล่านี้ Mendeleev จึงรวบรวมตารางธาตุเวอร์ชันของเขาเอง ร่างแรกของตารางองค์ประกอบปรากฏเมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ (1 มีนาคม รูปแบบใหม่) พ.ศ. 2412

และในวันที่ 6 มีนาคม พ.ศ. 2412 ศาสตราจารย์ Menshutkin ได้ประกาศอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับการค้นพบของ Mendeleev ในการประชุมของ Russian Chemical Society

คำสารภาพต่อไปนี้ถูกใส่เข้าไปในปากของนักวิทยาศาสตร์: ฉันเห็นโต๊ะในความฝันที่จัดองค์ประกอบทั้งหมดตามต้องการ ฉันตื่นขึ้นมาแล้วเขียนมันลงบนกระดาษทันที - มีเพียงที่เดียวเท่านั้นที่การแก้ไขในภายหลังกลายเป็นสิ่งจำเป็น” ทุกอย่างเรียบง่ายในตำนาน! นักวิทยาศาสตร์ต้องใช้เวลามากกว่า 30 ปีในการพัฒนาและแก้ไข

กระบวนการค้นพบกฎเป็นระยะนั้นเป็นการให้ความรู้และ Mendeleev เองก็พูดถึงเรื่องนี้ในลักษณะนี้:“ แนวคิดนี้เกิดขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจว่าจะต้องมีความเชื่อมโยงระหว่างมวลและคุณสมบัติทางเคมี และเนื่องจากมวลของสารแม้ว่าจะไม่สัมบูรณ์ แต่เป็นเพียงความสัมพันธ์เท่านั้นในที่สุดจะแสดงออกมาในรูปของน้ำหนักอะตอม จึงจำเป็นต้องมองหาความสอดคล้องเชิงฟังก์ชันระหว่างคุณสมบัติแต่ละส่วนขององค์ประกอบกับน้ำหนักอะตอมของพวกมัน คุณไม่สามารถมองหาสิ่งใดได้เลย แม้แต่เห็ดหรือสิ่งเสพติดบางชนิด ยกเว้นโดยการมองและพยายาม ดังนั้นฉันจึงเริ่มเลือกโดยเขียนองค์ประกอบไพ่แยกกันโดยมีน้ำหนักอะตอมและคุณสมบัติพื้นฐาน องค์ประกอบที่คล้ายกันและน้ำหนักอะตอมที่คล้ายกัน ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปอย่างรวดเร็วว่าคุณสมบัติขององค์ประกอบนั้นขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมเป็นระยะ ๆ และสงสัยในความคลุมเครือหลายประการ ฉันไม่สงสัยเลยแม้แต่นาทีเดียวถึงข้อสรุปทั่วไปเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดอุบัติเหตุ”

ในตารางธาตุแรกสุด ธาตุทั้งหมดจนถึงแคลเซียมจะเหมือนกับในตารางสมัยใหม่ ยกเว้นก๊าซมีตระกูล สิ่งนี้สามารถเห็นได้จากส่วนหนึ่งของหน้าจากบทความของ D.I. Mendeleev ซึ่งมีตารางธาตุ

หากเราดำเนินการตามหลักการของการเพิ่มน้ำหนักอะตอมองค์ประกอบถัดไปหลังจากแคลเซียมควรเป็นวานาเดียม (A = 51) โครเมียม (A = 52) และไทเทเนียม (A = 52) แต่ Mendeleev ใส่เครื่องหมายคำถามหลังแคลเซียม จากนั้นวางไทเทเนียมโดยเปลี่ยนน้ำหนักอะตอมจาก 52 เป็น 50 องค์ประกอบที่ไม่รู้จักซึ่งระบุด้วยเครื่องหมายคำถามถูกกำหนดให้มีน้ำหนักอะตอม A = 45 ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยเลขคณิตระหว่างอะตอม น้ำหนักของแคลเซียมและไทเทเนียม จากนั้น ระหว่างสังกะสีและสารหนู เมนเดเลเยฟก็เหลือที่ว่างไว้สำหรับธาตุสองชนิดที่ยังไม่ได้ถูกค้นพบ นอกจากนี้เขายังวางเทลลูเรียมไว้หน้าไอโอดีน แม้ว่าอย่างหลังจะมีน้ำหนักอะตอมต่ำกว่าก็ตาม ด้วยการจัดเรียงองค์ประกอบนี้ แถวแนวนอนทั้งหมดในตารางมีเพียงองค์ประกอบที่คล้ายกัน และระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบก็ชัดเจน

ในอีกสองปีข้างหน้า Mendeleev ได้ปรับปรุงระบบองค์ประกอบอย่างมีนัยสำคัญ ในปี พ.ศ. 2414 หนังสือเรียน "ความรู้พื้นฐานทางเคมี" ของ Dmitry Ivanovich ฉบับพิมพ์ครั้งแรกได้รับการตีพิมพ์ซึ่งนำเสนอระบบคาบในรูปแบบที่ทันสมัยเกือบ ในตารางมีการสร้างองค์ประกอบ 8 กลุ่มหมายเลขกลุ่มระบุความจุสูงสุดขององค์ประกอบของซีรีส์เหล่านั้นที่รวมอยู่ในกลุ่มเหล่านี้และช่วงเวลาจะใกล้เคียงกับสมัยใหม่มากขึ้นโดยแบ่งออกเป็น 12 ซีรีส์ ตอนนี้แต่ละช่วงเริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไลที่ใช้งานอยู่และสิ้นสุดด้วยฮาโลเจนที่ไม่ใช่โลหะทั่วไป

รุ่นที่สองของระบบทำให้ Mendeleev สามารถทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบที่ไม่ใช่ 4 แต่มี 12 องค์ประกอบ และท้าทายโลกวิทยาศาสตร์ เขาอธิบายคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ไม่รู้จักสามองค์ประกอบด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง ซึ่งเขาเรียกว่าเอกาโบรอน (eka ในภาษาสันสกฤตแปลว่า “สิ่งเดียวกัน”) เอคาอะลูมิเนียม และ เอคาซิลิกอน ชื่อสมัยใหม่ของพวกเขาคือ Se, Ga, Ge

ในตอนแรกโลกวิทยาศาสตร์ของตะวันตกไม่เชื่อเกี่ยวกับระบบ Mendeleev และการคาดการณ์ แต่ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่อในปี พ.ศ. 2418 นักเคมีชาวฝรั่งเศส P. Lecoq de Boisbaudran ตรวจสอบสเปกตรัมของแร่สังกะสีค้นพบร่องรอยขององค์ประกอบใหม่ซึ่งเขาตั้งชื่อว่าแกลเลียม เพื่อเป็นเกียรติแก่บ้านเกิดของเขา (แกลเลียม - ชื่อโรมันโบราณของฝรั่งเศส)

นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกองค์ประกอบนี้ออกมาในรูปแบบบริสุทธิ์และศึกษาคุณสมบัติของมันได้ และเมนเดเลเยฟเห็นว่าคุณสมบัติของแกลเลียมใกล้เคียงกับคุณสมบัติของเอคา-อลูมิเนียมซึ่งเขาคาดการณ์ไว้ จึงบอกกับ Lecoq de Boisbaudran ว่าเขาวัดความหนาแน่นของแกลเลียมไม่ถูกต้อง ซึ่งควรจะเท่ากับ 5.9-6.0 g/cm3 แทนที่จะเป็น 4.7 กรัม /cm3. แท้จริงแล้ว การวัดอย่างระมัดระวังมากขึ้นทำให้ได้ค่าที่ถูกต้องที่ 5.904 g/cm3

ในปี พ.ศ. 2422 นักเคมีชาวสวีเดน แอล. นิลส์สัน ขณะแยกธาตุหายากที่ได้รับจากแร่แกโดลิไนต์ ได้แยกธาตุใหม่และตั้งชื่อธาตุนั้นว่าสแกนเดียม นี่กลายเป็นเอคาโบรอนที่ Mendeleev ทำนายไว้

การรับรู้ขั้นสุดท้ายของกฎหมายเป็นระยะของ D.I. Mendeleev ประสบความสำเร็จหลังปี พ.ศ. 2429 เมื่อนักเคมีชาวเยอรมัน K. Winkler ซึ่งวิเคราะห์แร่เงินได้รับองค์ประกอบที่เขาเรียกว่าเจอร์เมเนียม มันกลายเป็นอีคาซิลิกอน

ข้อมูลที่เกี่ยวข้อง.

ในงานของเขาในปี 1668 Robert Boyle ได้จัดทำรายการองค์ประกอบทางเคมีที่ย่อยสลายไม่ได้ ตอนนั้นมีเพียงสิบห้าคนเท่านั้น ในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้อ้างว่าองค์ประกอบอื่นนอกเหนือจากที่เขาระบุไว้นั้นไม่มีอยู่อีกต่อไป และคำถามเกี่ยวกับปริมาณของมันยังคงเปิดกว้างอยู่

หนึ่งร้อยปีต่อมา นักเคมีชาวฝรั่งเศส อองตวน ลาวัวซิเยร์ ได้รวบรวมรายการองค์ประกอบใหม่ที่รู้จักกันดีในทางวิทยาศาสตร์ ทะเบียนของเขาประกอบด้วยสารเคมี 35 ชนิด ซึ่งต่อมา 23 ชนิดได้รับการยอมรับว่าเป็นองค์ประกอบที่ไม่สามารถย่อยสลายได้เหมือนกัน

การค้นหาองค์ประกอบใหม่ดำเนินการโดยนักเคมีทั่วโลกและก้าวหน้าไปได้ค่อนข้างประสบความสำเร็จ นักเคมีชาวรัสเซีย Dmitry Ivanovich Mendeleev มีบทบาทสำคัญในประเด็นนี้: เขาเป็นคนที่คิดเรื่องความเป็นไปได้ของความสัมพันธ์ระหว่างมวลอะตอมขององค์ประกอบและตำแหน่งของพวกมันใน "ลำดับชั้น" ในคำพูดของเขาเอง "เราต้องมองหา... ความสอดคล้องกันระหว่างคุณสมบัติแต่ละธาตุของธาตุและน้ำหนักอะตอม"

เมื่อเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมีที่รู้จักในขณะนั้น Mendeleev หลังจากการทำงานขนาดมหึมา ในที่สุดก็ค้นพบการพึ่งพาอาศัยกัน ความเชื่อมโยงทางธรรมชาติทั่วไประหว่างองค์ประกอบแต่ละส่วน ซึ่งปรากฏเป็นองค์ประกอบเดียว โดยที่คุณสมบัติของแต่ละองค์ประกอบไม่ใช่สิ่งที่มีอยู่โดยตัวมันเอง แต่จะมีปรากฏการณ์เกิดขึ้นเป็นระยะๆ และสม่ำเสมอ

ดังนั้นในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2412 จึงได้มีการกำหนดขึ้น กฎเป็นระยะของเมนเดเลเยฟ. ในปีเดียวกันนั้น เมื่อวันที่ 6 มีนาคม รายงานที่จัดทำโดย D.I. Mendeleev ชื่อ “ความสัมพันธ์ของคุณสมบัติกับน้ำหนักอะตอมของธาตุ” นำเสนอโดย N.A. Menshutkin ในการประชุมของสมาคมเคมีแห่งรัสเซีย

ในปีเดียวกันนั้น สิ่งพิมพ์ดังกล่าวปรากฏในนิตยสาร Zeitschrift für Chemie ของเยอรมัน และในปี พ.ศ. 2414 ในนิตยสาร Annalen der Chemie ได้มีการตีพิมพ์โดยละเอียดโดย D.I. Mendeleev อุทิศให้กับการค้นพบของเขา - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (รูปแบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมี)

การสร้างตารางธาตุ

แม้ว่า Mendeleev จะสร้างแนวคิดนี้ขึ้นมาในระยะเวลาอันสั้น แต่เขาไม่สามารถสรุปข้อสรุปอย่างเป็นทางการได้เป็นเวลานาน เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเขาที่จะต้องนำเสนอแนวคิดของเขาในรูปแบบของภาพรวมที่ชัดเจน ระบบที่เข้มงวดและมองเห็นได้ ดังที่ D.I. เองเคยกล่าวไว้ Mendeleev สนทนากับศาสตราจารย์ A.A. Inostrantsev: “ ทุกอย่างเข้ามาในหัวของฉัน แต่ฉันไม่สามารถแสดงมันออกมาบนโต๊ะได้”

ตามที่ผู้เขียนชีวประวัติหลังจากการสนทนานี้นักวิทยาศาสตร์ทำงานเกี่ยวกับการสร้างโต๊ะเป็นเวลาสามวันสามคืนโดยไม่ต้องเข้านอน เขาผ่านทางเลือกต่างๆ ซึ่งสามารถรวมองค์ประกอบต่างๆ เพื่อจัดเป็นตารางได้ งานนี้ยังมีความซับซ้อนเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าในช่วงเวลาของการสร้างตารางธาตุ วิทยาศาสตร์ไม่ได้รู้จักองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมด

ในปี พ.ศ. 2412-2414 เมนเดเลเยฟยังคงพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับช่วงเวลาซึ่งเสนอและยอมรับโดยชุมชนวิทยาศาสตร์ ขั้นตอนหนึ่งคือการแนะนำแนวคิดเรื่องตำแหน่งขององค์ประกอบในตารางธาตุเป็นชุดของคุณสมบัติเมื่อเปรียบเทียบกับคุณสมบัติขององค์ประกอบอื่น

บนพื้นฐานนี้เช่นเดียวกับการอาศัยผลลัพธ์ที่ได้รับในระหว่างการศึกษาลำดับการเปลี่ยนแปลงของออกไซด์ที่ขึ้นรูปแก้ว Mendeleev ได้แก้ไขค่ามวลอะตอมขององค์ประกอบ 9 ชนิดรวมถึงเบริลเลียม อินเดียม ยูเรเนียม และ คนอื่น.

ระหว่างการทำงานของ D.I. Mendeleev พยายามกรอกข้อมูลลงในเซลล์ว่างของตารางที่เขารวบรวม ด้วยเหตุนี้ในปี พ.ศ. 2413 เขาได้ทำนายการค้นพบองค์ประกอบที่วิทยาศาสตร์ไม่รู้จักในขณะนั้น เมนเดเลเยฟคำนวณมวลอะตอมและอธิบายคุณสมบัติของธาตุทั้งสามที่ยังไม่ถูกค้นพบในขณะนั้น:

• “เอคาอลูมิเนียม” - ค้นพบในปี พ.ศ. 2418 ชื่อแกลเลียม
• "เอคาโบรา" - ค้นพบในปี พ.ศ. 2422 ชื่อสแกนเดียม
• "exasilicon" - ค้นพบในปี พ.ศ. 2428 ชื่อเจอร์เมเนียม

คำทำนายที่เกิดขึ้นครั้งต่อไปของเขาคือการค้นพบธาตุอีก 8 ธาตุ รวมถึงพอโลเนียม (ค้นพบในปี พ.ศ. 2441) แอสทาทีน (ค้นพบในปี พ.ศ. 2485-2486) เทคนีเชียม (ค้นพบในปี พ.ศ. 2480) รีเนียม (ค้นพบในปี พ.ศ. 2468) และฝรั่งเศส (ค้นพบในปี พ.ศ. 2482) .

ในปี 1900 Dmitry Ivanovich Mendeleev และ William Ramsay ได้ข้อสรุปว่าจำเป็นต้องรวมองค์ประกอบของหมู่พิเศษที่เป็นศูนย์ไว้ในตารางธาตุ ปัจจุบันองค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่าก๊าซมีตระกูล (ก่อนปี 1962 ก๊าซเหล่านี้เรียกว่าก๊าซมีตระกูล)

หลักการจัดระเบียบตารางธาตุ

ในโต๊ะของเขา D.I. เมนเดเลเยฟจัดเรียงองค์ประกอบทางเคมีเป็นแถวเพื่อเพิ่มมวล โดยเลือกความยาวของแถวเพื่อให้องค์ประกอบทางเคมีในคอลัมน์เดียวมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกัน

ก๊าซมีตระกูล ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน และเรดอน ไม่เต็มใจที่จะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆ และมีฤทธิ์ทางเคมีต่ำ จึงอยู่ในคอลัมน์ขวาสุด

ในทางตรงกันข้าม องค์ประกอบของคอลัมน์ซ้ายสุด เช่น ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม และอื่นๆ ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับสารอื่นๆ กระบวนการนี้ระเบิดได้ องค์ประกอบในคอลัมน์อื่นๆ ของตารางมีพฤติกรรมคล้ายกัน - ภายในคอลัมน์คุณสมบัติเหล่านี้จะคล้ายกัน แต่จะแตกต่างกันเมื่อย้ายจากคอลัมน์หนึ่งไปยังอีกคอลัมน์หนึ่ง

ตารางธาตุในเวอร์ชันแรกเพียงสะท้อนถึงสถานการณ์ที่มีอยู่ในธรรมชาติ ในตอนแรก ตารางไม่ได้อธิบายแต่อย่างใดว่าทำไมจึงเป็นเช่นนั้น เฉพาะเมื่อมีการถือกำเนิดของกลศาสตร์ควอนตัมเท่านั้นที่ความหมายที่แท้จริงของการจัดเรียงองค์ประกอบในตารางธาตุก็ชัดเจน

องค์ประกอบทางเคมีจนถึงยูเรเนียม (ประกอบด้วยโปรตอน 92 ตัวและอิเล็กตรอน 92 ตัว) พบได้ในธรรมชาติ เริ่มต้นด้วยหมายเลข 93 มีองค์ประกอบประดิษฐ์ที่สร้างขึ้นในสภาพห้องปฏิบัติการ

กฎธาตุของ Dmitry Ivanovich Mendeleev เป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของธรรมชาติซึ่งเชื่อมโยงการพึ่งพาคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารอย่างง่ายกับมวลอะตอม ปัจจุบันกฎหมายได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้น และการพึ่งพาคุณสมบัติต่างๆ อธิบายได้ด้วยประจุของนิวเคลียสของอะตอม

กฎหมายนี้ถูกค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียในปี พ.ศ. 2412 Mendeleev นำเสนอต่อชุมชนวิทยาศาสตร์ในรายงานต่อสภาคองเกรสของสมาคมเคมีแห่งรัสเซีย (รายงานนี้จัดทำโดยนักวิทยาศาสตร์อีกคนเนื่องจาก Mendeleev ถูกบังคับให้ออกไปอย่างเร่งด่วนตามคำแนะนำของสมาคมเศรษฐกิจเสรีแห่งเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) ในปีเดียวกันนั้นมีการตีพิมพ์ตำราเรียน "ความรู้พื้นฐานทางเคมี" ซึ่งเขียนโดย Dmitry Ivanovich สำหรับนักเรียน ในนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้อธิบายคุณสมบัติของสารประกอบยอดนิยมและพยายามจัดระบบองค์ประกอบทางเคมีเชิงตรรกะ นอกจากนี้ยังนำเสนอตารางที่มีองค์ประกอบที่จัดเรียงเป็นระยะเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นการตีความกฎหมายเป็นระยะแบบกราฟิก ทุกปีต่อมา Mendeleev ปรับปรุงโต๊ะของเขา เช่น เขาเพิ่มคอลัมน์ก๊าซเฉื่อยซึ่งถูกค้นพบใน 25 ปีต่อมา

ชุมชนวิทยาศาสตร์ไม่ยอมรับแนวคิดของนักเคมีชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ในทันที แม้แต่ในรัสเซียก็ตาม แต่หลังจากค้นพบธาตุใหม่สามธาตุ (แกลเลียมในปี พ.ศ. 2418 สแกนเดียมในปี พ.ศ. 2422 และเจอร์เมเนียมในปี พ.ศ. 2429) เมนเดเลเยฟทำนายและอธิบายไว้ในรายงานที่มีชื่อเสียงของเขา กฎเป็นระยะก็ได้รับการยอมรับ

• เป็นกฎแห่งธรรมชาติสากล
• ตารางซึ่งแสดงถึงกฎหมายเป็นภาพกราฟิก ไม่เพียงแต่ประกอบด้วยองค์ประกอบที่ทราบทั้งหมดเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงองค์ประกอบที่ยังคงถูกค้นพบอีกด้วย
• การค้นพบใหม่ทั้งหมดไม่ส่งผลกระทบต่อความเกี่ยวข้องของกฎหมายและตาราง ตารางกำลังได้รับการปรับปรุงและเปลี่ยนแปลง แต่สาระสำคัญยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
• ทำให้สามารถชี้แจงน้ำหนักอะตอมและคุณลักษณะอื่น ๆ ของธาตุบางชนิดและทำนายการมีอยู่ของธาตุใหม่ได้
• นักเคมีได้รับคำแนะนำที่เชื่อถือได้ว่าจะค้นหาองค์ประกอบใหม่ได้อย่างไรและที่ไหน นอกจากนี้ กฎหมายยังอนุญาตให้มีความเป็นไปได้สูงในการกำหนดคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ยังไม่ถูกค้นพบล่วงหน้า
• มีบทบาทอย่างมากในการพัฒนาเคมีอนินทรีย์ในศตวรรษที่ 19

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

มีตำนานที่สวยงามที่ Mendeleev เห็นโต๊ะของเขาในความฝัน และตื่นขึ้นมาในตอนเช้าแล้วจดบันทึกไว้ อันที่จริงนี่เป็นเพียงตำนาน นักวิทยาศาสตร์เองพูดหลายครั้งว่าเขาอุทิศชีวิต 20 ปีในการสร้างและปรับปรุงตารางธาตุ

ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยความจริงที่ว่า Dmitry Ivanovich ตัดสินใจเขียนตำราเรียนเกี่ยวกับเคมีอนินทรีย์สำหรับนักเรียนซึ่งเขาวางแผนที่จะจัดระบบความรู้ทั้งหมดที่รู้จักกันดีในขณะนั้น และโดยธรรมชาติแล้ว เขาอาศัยความสำเร็จและการค้นพบของรุ่นก่อนๆ เป็นครั้งแรกที่นักเคมีชาวเยอรมันDöbereinerดึงความสนใจไปที่ความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักอะตอมและคุณสมบัติขององค์ประกอบซึ่งพยายามแบ่งองค์ประกอบที่เขารู้จักออกเป็นสามกลุ่มโดยมีคุณสมบัติและน้ำหนักที่คล้ายกันซึ่งเป็นไปตามกฎบางอย่าง ในแต่ละสามองค์ประกอบ องค์ประกอบตรงกลางมีน้ำหนักใกล้เคียงกับค่าเฉลี่ยเลขคณิตขององค์ประกอบภายนอกทั้งสอง นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถสร้างกลุ่มได้ห้ากลุ่ม เช่น Li–Na–K; Cl–Br–I แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่องค์ประกอบที่ทราบทั้งหมด นอกจากนี้องค์ประกอบทั้งสามยังไม่หมดรายการองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันอย่างชัดเจน ความพยายามในการหารูปแบบทั่วไปเกิดขึ้นในเวลาต่อมาโดยชาวเยอรมัน Gmelin และ von Pettenkofer, ชาวฝรั่งเศส J. Dumas และ de Chancourtois และชาวนิวแลนด์และ Odling ของอังกฤษ เมเยอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ก้าวหน้าไปไกลที่สุด ซึ่งในปี พ.ศ. 2407 ได้รวบรวมตารางที่คล้ายกับตารางธาตุมาก แต่มีองค์ประกอบเพียง 28 องค์ประกอบ ในขณะที่ 63 องค์ประกอบเป็นที่รู้จักแล้ว

Mendeleev ประสบความสำเร็จไม่เหมือนกับรุ่นก่อน จัดทำตารางที่มีองค์ประกอบที่ทราบทั้งหมดซึ่งจัดเรียงตามระบบบางอย่าง ในเวลาเดียวกัน เขาได้เว้นบางเซลล์ว่างไว้ โดยคำนวณน้ำหนักอะตอมของธาตุบางชนิดโดยประมาณและอธิบายคุณสมบัติของธาตุเหล่านั้น นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียยังมีความกล้าหาญและมองการณ์ไกลที่จะประกาศว่ากฎที่เขาค้นพบนั้นเป็นกฎธรรมชาติสากลและเรียกมันว่า "กฎเป็นระยะ" เมื่อพูดว่า "อา" เขาก็เดินหน้าและแก้ไขน้ำหนักอะตอมของธาตุที่ไม่พอดีกับตาราง เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิด ปรากฎว่าการแก้ไขของเขาถูกต้อง และการค้นพบองค์ประกอบสมมุติที่เขาอธิบายกลายเป็นการยืนยันขั้นสุดท้ายถึงความจริงของกฎใหม่: การปฏิบัติได้พิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีแล้ว

การค้นพบตารางองค์ประกอบทางเคมีเป็นระยะถือเป็นเหตุการณ์สำคัญประการหนึ่งในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาเคมีในฐานะวิทยาศาสตร์ ผู้ค้นพบโต๊ะคือนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Dmitry Mendeleev นักวิทยาศาสตร์ที่ไม่ธรรมดาซึ่งมีมุมมองทางวิทยาศาสตร์ในวงกว้างสามารถรวมความคิดทั้งหมดเกี่ยวกับธรรมชาติขององค์ประกอบทางเคมีให้เป็นแนวคิดที่สอดคล้องกันได้

M24.RU จะบอกคุณเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของการค้นพบตารางองค์ประกอบธาตุ ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับการค้นพบองค์ประกอบใหม่และนิทานพื้นบ้านที่ล้อมรอบ Mendeleev และตารางองค์ประกอบทางเคมีที่เขาสร้างขึ้น

ประวัติการเปิดตาราง

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 มีการค้นพบองค์ประกอบทางเคมี 63 องค์ประกอบ และนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกได้พยายามซ้ำแล้วซ้ำเล่าที่จะรวมองค์ประกอบที่มีอยู่ทั้งหมดให้เป็นแนวคิดเดียว เสนอให้วางองค์ประกอบตามลำดับเพื่อเพิ่มมวลอะตอมและแบ่งออกเป็นกลุ่มตามคุณสมบัติทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน

ในปีพ. ศ. 2406 นักเคมีและนักดนตรี John Alexander Newland เสนอทฤษฎีของเขาซึ่งเสนอโครงร่างขององค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกับที่ Mendeleev ค้นพบ แต่งานของนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้รับความสนใจอย่างจริงจังจากชุมชนวิทยาศาสตร์เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าผู้เขียนถูกพาตัวไป โดยการค้นหาความกลมกลืนและความเชื่อมโยงของดนตรีกับเคมี

ในปี พ.ศ. 2412 เมนเดเลเยฟได้ตีพิมพ์แผนภาพตารางธาตุของเขาในวารสารสมาคมเคมีแห่งรัสเซีย และส่งหนังสือแจ้งการค้นพบนี้ไปยังนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลก ต่อจากนั้นนักเคมีก็ปรับปรุงและปรับปรุงโครงการซ้ำแล้วซ้ำอีกจนได้รูปลักษณ์ตามปกติ

สาระสำคัญของการค้นพบของ Mendeleev ก็คือเมื่อมวลอะตอมเพิ่มขึ้น คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบจะเปลี่ยนไปไม่ซ้ำซากจำเจ แต่เป็นระยะ หลังจากองค์ประกอบจำนวนหนึ่งที่มีคุณสมบัติต่างกัน คุณสมบัติจะเริ่มทำซ้ำ ดังนั้นโพแทสเซียมจึงคล้ายกับโซเดียม ฟลูออรีนคล้ายกับคลอรีน และทองคำก็คล้ายกับเงินและทองแดง

ในปี พ.ศ. 2414 เมนเดเลเยฟได้รวมแนวคิดดังกล่าวเข้ากับกฎหมายเป็นระยะในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ทำนายการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่หลายชนิดและอธิบายคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบเหล่านั้น ต่อจากนั้นการคำนวณของนักเคมีได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์ - แกลเลียม, สแกนเดียมและเจอร์เมเนียมสอดคล้องกับคุณสมบัติที่ Mendeleev ประกอบกับพวกเขาอย่างสมบูรณ์

นิทานเกี่ยวกับ Mendeleev

มีเรื่องราวมากมายเกี่ยวกับนักวิทยาศาสตร์ชื่อดังและการค้นพบของเขา ผู้คนในสมัยนั้นไม่ค่อยเข้าใจเรื่องเคมี และเชื่อว่าการเรียนวิชาเคมีก็เหมือนกับการกินซุปจากเด็กทารกและการขโมยของในระดับอุตสาหกรรม ดังนั้นกิจกรรมของ Mendeleev จึงได้รับข่าวลือและตำนานมากมายอย่างรวดเร็ว

หนึ่งในตำนานกล่าวว่า Mendeleev ค้นพบตารางองค์ประกอบทางเคมีในความฝัน นี่ไม่ใช่กรณีเดียวเท่านั้น August Kekule ผู้ใฝ่ฝันถึงสูตรของวงแหวนเบนซีนก็พูดถึงการค้นพบของเขาเช่นกัน อย่างไรก็ตาม Mendeleev หัวเราะเยาะนักวิจารณ์เท่านั้น “ฉันคิดเรื่องนี้มายี่สิบปีแล้ว แล้วคุณก็พูดว่า ฉันนั่งอยู่ตรงนั้น แล้วก็... เสร็จ!” นักวิทยาศาสตร์เคยกล่าวไว้เกี่ยวกับการค้นพบของเขา

อีกเรื่องหนึ่งให้เครดิต Mendeleev ในการค้นพบวอดก้า ในปีพ. ศ. 2408 นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ได้ปกป้องวิทยานิพนธ์ของเขาในหัวข้อ "วาทกรรมเกี่ยวกับการผสมผสานแอลกอฮอล์กับน้ำ" และสิ่งนี้ทำให้เกิดตำนานใหม่ขึ้นมาทันที ผู้ร่วมสมัยของนักเคมีหัวเราะเบา ๆ โดยกล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ "สร้างได้ค่อนข้างดีภายใต้อิทธิพลของแอลกอฮอล์รวมกับน้ำ" และคนรุ่นต่อ ๆ มาเรียก Mendeleev ว่าเป็นผู้ค้นพบวอดก้า

พวกเขายังหัวเราะกับวิถีชีวิตของนักวิทยาศาสตร์คนนี้ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการที่ Mendeleev ติดตั้งห้องทดลองของเขาไว้ในโพรงต้นโอ๊กขนาดใหญ่

ผู้ร่วมสมัยยังล้อเลียนความหลงใหลในกระเป๋าเดินทางของ Mendeleev นักวิทยาศาสตร์ในระหว่างที่เขาไม่มีกิจกรรมโดยไม่สมัครใจใน Simferopol ถูกบังคับให้สละเวลาด้วยการทอกระเป๋าเดินทาง ต่อมาเขาทำภาชนะกระดาษแข็งตามความต้องการของห้องปฏิบัติการอย่างอิสระ แม้ว่างานอดิเรกนี้จะมีลักษณะเป็น "มือสมัครเล่น" อย่างชัดเจน แต่ Mendeleev ก็มักถูกเรียกว่า "เจ้าแห่งกระเป๋าเดินทาง"

การค้นพบเรเดียม

หน้าที่น่าเศร้าที่สุดและโด่งดังที่สุดหน้าหนึ่งในประวัติศาสตร์เคมีและการปรากฏตัวขององค์ประกอบใหม่ในตารางธาตุมีความเกี่ยวข้องกับการค้นพบเรเดียม องค์ประกอบทางเคมีใหม่ถูกค้นพบโดยคู่สมรส Marie และ Pierre Curie ซึ่งค้นพบว่าของเสียที่เหลืออยู่หลังจากการแยกยูเรเนียมออกจากแร่ยูเรเนียมนั้นมีกัมมันตภาพรังสีมากกว่ายูเรเนียมบริสุทธิ์

เนื่องจากไม่มีใครรู้ว่าในเวลานั้นกัมมันตภาพรังสีคืออะไร จึงมีข่าวลือว่าคุณสมบัติการรักษาและความสามารถในการรักษาโรคเกือบทั้งหมดที่วิทยาศาสตร์รู้จักนั้นมาจากองค์ประกอบใหม่อย่างรวดเร็ว เรเดียมรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์อาหาร ยาสีฟัน และครีมทาหน้า คนรวยสวมนาฬิกาที่หน้าปัดทาสีด้วยสีที่มีเรเดียม แนะนำให้ใช้องค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและบรรเทาความเครียด

"การผลิต" ดังกล่าวดำเนินต่อไปเป็นเวลายี่สิบปี - จนถึงช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ยี่สิบเมื่อนักวิทยาศาสตร์ค้นพบคุณสมบัติที่แท้จริงของกัมมันตภาพรังสีและพบว่าผลกระทบของรังสีที่มีต่อร่างกายมนุษย์นั้นทำลายล้างได้อย่างไร

Marie Curie เสียชีวิตในปี 1934 จากการเจ็บป่วยจากรังสีที่เกิดจากการได้รับเรเดียมเป็นเวลานาน

เนบิวเลียมและโคโรเนียม

ตารางธาตุไม่เพียงแต่จัดลำดับองค์ประกอบทางเคมีให้อยู่ในระบบที่ประสานกันเพียงระบบเดียวเท่านั้น แต่ยังทำให้สามารถทำนายการค้นพบองค์ประกอบใหม่ๆ มากมายอีกด้วย ในเวลาเดียวกัน "องค์ประกอบ" ทางเคมีบางชนิดได้รับการยอมรับว่าไม่มีอยู่จริงบนพื้นฐานที่ไม่สอดคล้องกับแนวคิดของกฎธาตุ เรื่องราวที่มีชื่อเสียงที่สุดคือ "การค้นพบ" ธาตุใหม่ เนบิวเลียม และโคโรเนียม

ขณะศึกษาชั้นบรรยากาศสุริยะ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบเส้นสเปกตรัมซึ่งไม่สามารถระบุได้ด้วยองค์ประกอบทางเคมีใดๆ บนโลก นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าเส้นเหล่านี้เป็นขององค์ประกอบใหม่ซึ่งเรียกว่าโคโรเนียม (เนื่องจากเส้นดังกล่าวถูกค้นพบระหว่างการศึกษา "โคโรนา" ของดวงอาทิตย์ - ชั้นนอกของบรรยากาศของดาวฤกษ์)

ไม่กี่ปีต่อมา นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบอีกครั้งขณะศึกษาสเปกตรัมของเนบิวลาก๊าซ เส้นที่ค้นพบซึ่งไม่สามารถระบุได้ว่ามีอะไรอยู่บนบกอีก มีสาเหตุมาจากองค์ประกอบทางเคมีอื่น - เนบิวเลียม

การค้นพบนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์เนื่องจากไม่มีที่ว่างในตารางธาตุของเมนเดเลเยฟอีกต่อไปสำหรับธาตุที่มีคุณสมบัติเป็นเนบิวเลียมและโคโรเนียม หลังจากตรวจสอบแล้ว พบว่าเนบิวเลียมเป็นออกซิเจนบนบกธรรมดา และโคโรเนียมเป็นเหล็กที่มีไอออนไนซ์สูง

เนื้อหานี้สร้างขึ้นจากข้อมูลจากโอเพ่นซอร์ส จัดทำโดย Vasily Makagonov @vmakagonov

ในช่วงฤดูหนาวปี พ.ศ. 2410-2511 เมนเดเลเยฟเริ่มเขียนตำราเรียนเรื่อง "เคมีพื้นฐาน" และประสบปัญหาในการจัดระบบเนื้อหาที่เป็นข้อเท็จจริงในทันที เมื่อถึงกลางเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2412 เมื่อไตร่ตรองโครงสร้างของตำราเรียนเขาจึงค่อยๆสรุปว่าคุณสมบัติของสารอย่างง่าย (และนี่คือรูปแบบการดำรงอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีในสถานะอิสระ) และมวลอะตอมขององค์ประกอบนั้นเชื่อมโยงกันด้วย รูปแบบบางอย่าง

เมนเดเลเยฟไม่รู้มากนักเกี่ยวกับความพยายามของบรรพบุรุษของเขาในการจัดองค์ประกอบทางเคมีเพื่อเพิ่มมวลอะตอมและเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ ตัวอย่างเช่น เขาแทบไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับงานของ Chancourtois, Newlands และ Meyer เลย

ขั้นเด็ดขาดของความคิดของเขาเกิดขึ้นในวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2412 (14 กุมภาพันธ์แบบเก่า) หนึ่งวันก่อนหน้านี้ Mendeleev เขียนคำร้องขอลาสิบวันเพื่อตรวจสอบโรงรีดนมอาร์เทลชีสในจังหวัดตเวียร์: เขาได้รับจดหมายพร้อมคำแนะนำในการศึกษาการผลิตชีสจาก A. I. Khodnev หนึ่งในผู้นำของสมาคมเศรษฐกิจเสรี

ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กวันนั้นมีเมฆมากและหนาวจัด ต้นไม้ในสวนของมหาวิทยาลัยซึ่งหน้าต่างอพาร์ตเมนต์ของ Mendeleev มองข้ามไป มีเสียงดังเอี๊ยดตามสายลม ขณะที่ยังอยู่บนเตียง Dmitry Ivanovich ดื่มนมอุ่นหนึ่งแก้วจากนั้นลุกขึ้นล้างหน้าและไปรับประทานอาหารเช้า เขาอยู่ในอารมณ์ที่ยอดเยี่ยม

เมื่อรับประทานอาหารเช้า Mendeleev มีความคิดที่ไม่คาดคิด: เพื่อเปรียบเทียบมวลอะตอมที่ใกล้เคียงกันขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ และคุณสมบัติทางเคมีของพวกมัน

ที่ด้านหลังจดหมายของ Khodnev เขาเขียนสัญลักษณ์ของคลอรีน Cl และโพแทสเซียม K โดยมีมวลอะตอมใกล้เคียงกันพอสมควร เท่ากับ 35.5 และ 39 ตามลำดับโดยไม่ต้องคิดซ้ำสอง (ความแตกต่างเพียง 3.5 หน่วย) ในจดหมายฉบับเดียวกัน Mendeleev ร่างสัญลักษณ์ขององค์ประกอบอื่น ๆ โดยมองหาคู่ที่ "ขัดแย้งกัน" ที่คล้ายกัน: ฟลูออรีน F และโซเดียม Na, โบรมีน Br และรูบิเดียม Rb, ไอโอดีน I และซีเซียม Cs ซึ่งความแตกต่างของมวลเพิ่มขึ้นจาก 4.0 เป็น 5.0 และจากนั้นก็ถึง 6.0 เมนเดเลเยฟไม่อาจทราบได้ว่า "เขตไม่แน่นอน" ระหว่างอโลหะและโลหะที่ชัดเจนนั้นมีองค์ประกอบอยู่ - ก๊าซมีตระกูล การค้นพบซึ่งต่อมาจะปรับเปลี่ยนตารางธาตุอย่างมีนัยสำคัญในเวลาต่อมา

หลังอาหารเช้า Mendeleev ขังตัวเองอยู่ในห้องทำงานของเขา เขาหยิบนามบัตรกองหนึ่งออกมาจากโต๊ะและเริ่มเขียนสัญลักษณ์ขององค์ประกอบและคุณสมบัติทางเคมีหลักที่ด้านหลัง

สักพักหนึ่ง มีคนในบ้านได้ยินเสียงดังมาจากออฟฟิศ “เอ่อ มีเขา ว้าว ช่างมีเขาจริงๆ ฉันจะเอาชนะพวกเขา ฉันจะฆ่าพวกเขา!” เครื่องหมายอัศเจรีย์เหล่านี้หมายความว่า Dmitry Ivanovich มีแรงบันดาลใจในการสร้างสรรค์

Mendeleev ย้ายไพ่จากแถวแนวนอนหนึ่งไปอีกแถวหนึ่งโดยได้รับคำแนะนำจากค่ามวลอะตอมและคุณสมบัติของสารอย่างง่ายที่เกิดจากอะตอมขององค์ประกอบเดียวกัน เป็นอีกครั้งที่ความรู้อย่างละเอียดเกี่ยวกับเคมีอนินทรีย์เข้ามาช่วยเขา ค่อยๆ รูปร่างของตารางธาตุในอนาคตขององค์ประกอบทางเคมีเริ่มปรากฏให้เห็น

ดังนั้น ในตอนแรกเขาวางไพ่ที่มีธาตุเบริลเลียม Be (มวลอะตอม 14) ไว้ข้างๆ ไพ่ที่มีธาตุอะลูมิเนียม Al (มวลอะตอม 27.4) ตามประเพณีในขณะนั้น โดยเข้าใจผิดว่าเบริลเลียมเป็นอะนาล็อกของอะลูมิเนียม อย่างไรก็ตาม หลังจากเปรียบเทียบคุณสมบัติทางเคมีแล้ว เขาจึงวางเบริลเลียมไว้เหนือแมกนีเซียม Mg ด้วยความสงสัยในค่ามวลอะตอมของเบริลเลียมที่ยอมรับโดยทั่วไปในขณะนั้น เขาจึงเปลี่ยนค่าเป็น 9.4 และเปลี่ยนสูตรของเบริลเลียมออกไซด์จาก Be2O3 เป็น BeO (เช่น แมกนีเซียมออกไซด์ MgO) อย่างไรก็ตามค่ามวลอะตอมของเบริลเลียมที่ "ถูกต้อง" ได้รับการยืนยันเพียงสิบปีต่อมา เขาแสดงท่าทีอย่างกล้าหาญเช่นเดียวกันในโอกาสอื่นๆ

มิทรี อิวาโนวิชค่อยๆ ได้ข้อสรุปสุดท้ายว่าองค์ประกอบต่างๆ ที่จัดเรียงตามลำดับมวลอะตอมที่เพิ่มขึ้นนั้นแสดงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีเป็นคาบที่ชัดเจน

ตลอดทั้งวัน Mendeleev ทำงานเกี่ยวกับระบบองค์ประกอบ โดยหยุดพักช่วงสั้นๆ เพื่อเล่นกับ Olga ลูกสาวของเขา และรับประทานอาหารกลางวันและอาหารเย็น

ในตอนเย็นของวันที่ 1 มีนาคม พ.ศ. 2412 เขาได้เขียนตารางที่เขารวบรวมไว้ใหม่ทั้งหมด และภายใต้ชื่อ "ประสบการณ์ของระบบองค์ประกอบตามน้ำหนักอะตอมและความคล้ายคลึงกันทางเคมี" ได้ส่งไปยังโรงพิมพ์เพื่อจดบันทึกสำหรับผู้เรียงพิมพ์ และระบุวันที่ “17 กุมภาพันธ์ พ.ศ.2412” (แบบเก่า)

นี่คือวิธีการค้นพบกฎธาตุซึ่งเป็นสูตรสมัยใหม่ดังต่อไปนี้: “ คุณสมบัติของสารอย่างง่ายตลอดจนรูปแบบและคุณสมบัติของสารประกอบขององค์ประกอบนั้นขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ ”

Mendeleev มีอายุเพียง 35 ปีในขณะนั้น

Mendeleev ส่งแผ่นพิมพ์พร้อมตารางองค์ประกอบไปให้นักเคมีในประเทศและต่างประเทศจำนวนมาก และหลังจากนั้นก็ออกจากเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเพื่อตรวจสอบโรงงานชีส

ก่อนออกเดินทางเขายังคงส่งมอบให้กับ N.A. Menshutkin นักเคมีอินทรีย์และนักประวัติศาสตร์เคมีในอนาคตต้นฉบับของบทความ "ความสัมพันธ์ของคุณสมบัติกับน้ำหนักอะตอมขององค์ประกอบ" - เพื่อตีพิมพ์ในวารสารสมาคมเคมีแห่งรัสเซียและ เพื่อการสื่อสารในการประชุมของสังคมที่กำลังจะมาถึง

เมื่อวันที่ 18 มีนาคม พ.ศ. 2412 Menshutkin ซึ่งเป็นเสมียนของบริษัทในขณะนั้น ได้ทำรายงานสั้นๆ เกี่ยวกับกฎหมายตามงวดในนามของ Mendeleev รายงานในตอนแรกไม่ได้ดึงดูดความสนใจจากนักเคมีมากนัก และประธานสมาคมเคมีแห่งรัสเซีย นักวิชาการ Nikolai Zinin (1812-1880) ระบุว่า Mendeleev ไม่ได้ทำในสิ่งที่นักวิจัยที่แท้จริงควรทำ จริงอยู่สองปีต่อมาหลังจากอ่านบทความของ Dmitry Ivanovich เรื่อง "ระบบธรรมชาติขององค์ประกอบและการประยุกต์เพื่อบ่งชี้คุณสมบัติขององค์ประกอบบางอย่าง" Zinin เปลี่ยนใจและเขียนถึง Mendeleev: "ดีมาก ดีมาก การเชื่อมต่อที่ยอดเยี่ยมมาก แม้แต่ความสนุกสนาน ในการอ่าน ขอพระเจ้าให้คุณโชคดีในการทดลองยืนยันข้อสรุปของคุณ คุณ N. Zinin ที่อุทิศตนอย่างจริงใจและเคารพอย่างสุดซึ้ง"

หลังจากการค้นพบกฎธาตุ Mendeleev ยังมีอะไรให้ทำอีกมาก สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบเป็นระยะยังไม่ทราบ และไม่สามารถอธิบายโครงสร้างของระบบธาตุเองซึ่งคุณสมบัติถูกทำซ้ำผ่านธาตุเจ็ดธาตุในธาตุที่แปด ไม่สามารถอธิบายได้ อย่างไรก็ตาม ม่านแห่งความลึกลับแรกถูกลบออกจากตัวเลขเหล่านี้ ในช่วงที่สองและสามของระบบในขณะนั้นมีเพียงเจ็ดองค์ประกอบ

เมนเดเลเยฟไม่ได้จัดองค์ประกอบทั้งหมดตามลำดับเพื่อเพิ่มมวลอะตอม ในบางกรณีเขาได้รับคำแนะนำจากความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติทางเคมีมากกว่า ดังนั้นมวลอะตอมของโคบอลต์ Co จึงมากกว่านิกเกิล Ni และเทลลูเรียม Te ก็มากกว่าไอโอดีน I เช่นกัน แต่ Mendeleev วางไว้ตามลำดับ Co - Ni, Te - I และไม่ใช่ในทางกลับกัน มิฉะนั้น เทลลูเรียมจะตกอยู่ในหมู่ฮาโลเจน และไอโอดีนจะกลายเป็นญาติกับซีลีเนียม Se

สิ่งที่สำคัญที่สุดในการค้นพบกฎธาตุคือการทำนายการมีอยู่ขององค์ประกอบทางเคมีที่ยังไม่ถูกค้นพบ ภายใต้อะลูมิเนียมอัล Mendeleev ออกจากสถานที่สำหรับอะนาล็อก "eka-aluminium" ใต้โบรอน B - สำหรับ "eca-โบรอน" และภายใต้ซิลิคอน Si - สำหรับ "eca-silicon" นี่คือสิ่งที่ Mendeleev เรียกว่าองค์ประกอบทางเคมีที่ยังไม่ถูกค้นพบ เขายังให้สัญลักษณ์ El, Eb และ Es แก่พวกเขาด้วย

เกี่ยวกับองค์ประกอบ "exasilicon" Mendeleev เขียนว่า: "สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่าสิ่งที่น่าสนใจที่สุดของโลหะที่ขาดหายไปอย่างไม่ต้องสงสัยคือโลหะที่อยู่ในกลุ่ม IV ของคาร์บอนอะนาล็อกกล่าวคือในแถวที่ 3 นี่จะเป็นโลหะ ตามซิลิคอนทันที ดังนั้นเราจะเรียกเขาว่าเอกาซิลิเซียม" แท้จริงแล้ว องค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบนี้ควรจะกลายเป็น "ตัวล็อค" ชนิดหนึ่งที่เชื่อมต่ออโลหะทั่วไปสองชนิด ได้แก่ คาร์บอน C และซิลิคอน Si กับโลหะทั่วไปสองชนิด ได้แก่ ดีบุก Sn และตะกั่ว Pb

นักเคมีต่างชาติบางคนไม่ได้ชื่นชมความสำคัญของการค้นพบของ Mendeleev ในทันที มันเปลี่ยนแปลงไปมากในโลกแห่งความคิดที่เป็นที่ยอมรับ ดังนั้น นักเคมีกายภาพชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม ออสต์วาลด์ ซึ่งในอนาคตผู้ได้รับรางวัลโนเบล แย้งว่านี่ไม่ใช่กฎหมายที่ถูกค้นพบ แต่เป็นหลักการในการจำแนกประเภทของ "สิ่งที่ไม่แน่นอน" นักเคมีชาวเยอรมัน Robert Bunsen ผู้ค้นพบองค์ประกอบอัลคาไลใหม่สองชนิด ได้แก่ rubidium Rb และซีเซียม Cs ในปี 1861 เขียนว่า Mendeleev นำนักเคมี "เข้าสู่โลกแห่งนามธรรมที่บริสุทธิ์"

ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยไลพ์ซิก แฮร์มันน์ โคลเบ เรียกการค้นพบของเมนเดเลเยฟว่าเป็น "การเก็งกำไร" ในปี พ.ศ. 2413 Kolbe โดดเด่นด้วยความหยาบคายและการปฏิเสธมุมมองทางทฤษฎีใหม่ในวิชาเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเขาเป็นฝ่ายตรงข้ามกับทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์และครั้งหนึ่งได้โจมตีบทความ "เคมีในอวกาศ" ของ Jacob van't Hoff อย่างแหลมคม ต่อมา Van't Hoff กลายเป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลคนแรกจากงานวิจัยของเขา แต่โคลเบเสนอว่านักวิจัยเช่นแวนต์ ฮอฟฟ์ "แยกตัวออกจากตำแหน่งนักวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงและลงทะเบียนพวกเขาในค่ายของผู้เชื่อเรื่องผี"!

ทุกปีกฎธาตุจะมีผู้สนับสนุนเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และผู้ค้นพบก็ได้รับการยอมรับมากขึ้นเรื่อยๆ ผู้เยี่ยมชมระดับสูงเริ่มปรากฏตัวในห้องทดลองของ Mendeleev รวมถึงแม้แต่ Grand Duke Konstantin Nikolaevich ผู้จัดการแผนกกองทัพเรือ