Mendelejews vorhergesagte Elemente - Mendeleev's predicted elements
| Teil einer Serie über die |
| Periodensystem |
|---|
Dmitri Mendeleev veröffentlichte 1869 ein Periodensystem der chemischen Elemente, das auf Eigenschaften beruhte, die mit einiger Regelmäßigkeit auftraten, als er die Elemente vom leichtesten bis zum schwersten anordnete. Als Mendeleev sein Periodensystem vorschlug, bemerkte er Lücken in der Tabelle und sagte voraus, dass damals unbekannte Elemente mit geeigneten Eigenschaften existierten, um diese Lücken zu füllen. Er nannte sie Eka-Bor, Eka-Aluminium, Eka-Silizium und Eka-Mangan mit den jeweiligen Atommassen von 44, 68, 72 und 100.
Präfixe
Zu geben vorläufige Namen zu seinen vorausgesagten Elementen, verwendete Mendeleev die Präfixe EKA - / Ï k ə - / , dvi - oder dwi- und tri -, aus dem Sanskrit Namen der Ziffern 1, 2 und 3, je nachdem , ob die das vorhergesagte Element war ein, zwei oder drei Stellen unter dem bekannten Element derselben Gruppe in seiner Tabelle. Germanium wurde beispielsweise bis zu seiner Entdeckung im Jahr 1886 als Eka-Silizium bezeichnet, und Rhenium wurde vor seiner Entdeckung im Jahr 1926 als Dvi- Mangan bezeichnet .
Das eka- Präfix wurde von anderen Theoretikern verwendet, und nicht nur in Mendelejews eigenen Vorhersagen. Vor der Entdeckung wurde Francium als Eka-Cäsium und Astat als Eka-Jod bezeichnet . Manchmal wird eka- noch verwendet, um sich auf einige der transuranischen Elemente zu beziehen , zum Beispiel Eka- Radium für Unbinilium . Die derzeitige offizielle IUPAC- Praxis besteht jedoch darin, einen systematischen Elementnamen basierend auf der Ordnungszahl des Elements als vorläufigen Namen zu verwenden, anstatt auf seiner Position im Periodensystem zu basieren, wie es diese Präfixe erfordern.
Ursprüngliche Vorhersagen
Die vier vorhergesagten Elemente, die leichter sind als die Seltenerdelemente , Eka- Bor ( Eb , unter Bor, B, 5), Eka- Aluminium ( Ea oder El , unter Al, 13), Eka- Mangan ( Em , unter Mn, 25 ) und Eka- Silizium ( Es , unter Si, 14), erwiesen sich als gute Prädiktoren für die Eigenschaften von Scandium (Sc, 21), Gallium (Ga, 31), Technetium (Tc, 43) und Germanium (Ge, 32), die jeweils den von Mendelejew zugewiesenen Platz im Periodensystem ausfüllen.
Die Namen wurden durch schriftliche Dmitri Mendelejew als экаборъ ( ekabor" ), экаалюминій ( ekaaljuminij ), экамарганецъ ( ekamarganec" ) und экасилицій ( ekasilicij ) jeweils im Anschluss an die vor 1917 russischen Orthographie .
Die ersten Versionen des Periodensystems unterschieden Seltenerdelemente nicht von Übergangselementen , was dazu beiträgt, zu erklären, warum Mendelejews Vorhersagen für schwerere unbekannte Elemente nicht so gut ausfielen wie für die leichteren und warum sie nicht so bekannt oder dokumentiert sind.
Scandiumoxid wurde Ende 1879 von Lars Fredrick Nilson isoliert ; Per Teodor Cleve erkannte die Korrespondenz und benachrichtigte Mendeleev Ende des Jahres. Mendelejew hatte 1871 für Eka-Bor eine Atommasse von 44 vorhergesagt , während Scandium eine Atommasse von 44,955908 hat.
Im Jahr 1871 sagte Mendelejew die Existenz eines noch unentdeckten Elements voraus, das er Eka-Aluminium nannte (wegen seiner Nähe zu Aluminium im Periodensystem ). Die folgende Tabelle vergleicht die von Mendeleev vorhergesagten Eigenschaften des Elements mit den tatsächlichen Eigenschaften von Gallium, das 1875 von Paul Emile Lecoq de Boisbaudran entdeckt wurde, kurz nachdem Mendeleev seine Existenz vorhergesagt hatte .
| Eigentum | Eka-Aluminium | Gallium | |
|---|---|---|---|
| Atommasse | 68 | 69,723 | |
| Dichte (g/cm 3 ) | 6.0 | 5,91 | |
| Schmelzpunkt (°C) | Niedrig | 29.76 | |
| Oxid | Formel | Ea 2 O 3 | Ga 2 O 3 |
| Dichte | 5,5 g / cm 3 | 5,88 g / cm 3 | |
| Löslichkeit | Löslich in Laugen und Säuren | ||
| Chlorid | Formel | Ea 2 Cl 6 | Ga 2 Cl 6 |
| Volatilität | Flüchtig | Flüchtig | |
Technetium wurde 1937, lange nach Mendelejews Lebzeiten, von Carlo Perrier und Emilio Segrè aus Proben von Molybdän isoliert , die von Ernest Lawrence in einem Zyklotron mit Deuteriumkernen beschossen worden waren . Mendelejew hatte 1871 für Eka-Mangan eine Atommasse von 100 vorhergesagt, und das stabilste Isotop von Technetium ist 98 Tc.
Germanium wurde 1886 isoliert und lieferte die bis dahin beste Bestätigung der Theorie, da es sich deutlicher von seinen Nachbarelementen abhebt als die beiden zuvor bestätigten Vorhersagen von Mendeleev mit ihren.
| Eigentum | Eka-Silizium | Germanium | |
|---|---|---|---|
| Atommasse | 72 | 72.630 | |
| Dichte (g/cm 3 ) | 5,5 | 5.323 | |
| Schmelzpunkt (°C) | Hoch | 938 | |
| Farbe | Grau | Grau | |
| Oxid | Typ | Feuerfestes Dioxid | |
| Dichte (g/cm 3 ) | 4.7 | 4.228 | |
| Aktivität | schwach basisch | schwach basisch | |
| Chlorid | Siedepunkt | Unter 100 °C | 86,5 °C (GeCl 4 ) |
| Dichte (g/cm 3 ) | 1,9 | 1.879 | |
Andere Vorhersagen
Die Existenz eines Elements zwischen Thorium (90) und Uran (92) wurde 1871 von Mendelejew vorhergesagt. 1900 isolierte William Crookes Protactinium (91) als radioaktives Material aus Uran, das er nicht identifizieren konnte. Verschiedene Isotope von protactinium wurden im Jahr 1913 und im Jahr 1918 in Deutschland identifiziert, aber der Namen protactinium wurde erst 1948. Da die Annahme gegeben Glenn T. Seaborg ‚s Aktiniden Konzepts im Jahr 1945, Thorium, Uran und protactinium wurden als eingestuft Actiniden ; Daher steht protactinium nicht an die Stelle von eka- besetzen Tantal (unter 73) in der Gruppe 5 . Eka-Tantal ist eigentlich das synthetische superschwere Element Dubnium (105).
Mendelejews Tabelle von 1869 hatte implizit ein schwereres Analogon von Titan (22) und Zirkonium (40) vorhergesagt , aber 1871 platzierte er Lanthan (57) an dieser Stelle. Die Entdeckung von Hafnium (72) im Jahr 1923 bestätigte Mendelejews ursprüngliche Vorhersage von 1869.
Spätere Vorhersagen
Nachdem Mendelejew 1902 die Beweise für die Elemente Helium und Argon akzeptiert hatte , ordnete er diese Edelgase in seiner Anordnung der Elemente in die Gruppe 0 ein . Da Mendeleev Zweifel an der Atomtheorie hatte , um das Gesetz der bestimmten Proportionen zu erklären , hatte er a priori keinen Grund zu der Annahme, dass Wasserstoff das leichteste Element sei, und schlug vor, dass ein hypothetisches leichteres Mitglied dieser chemisch inerten Elemente der Gruppe 0 unentdeckt geblieben sein könnte und verantwortlich für Radioaktivität . Gegenwärtig stellen einige Periodensysteme der Elemente einzelne Neutronen an dieser Stelle, und es stimmt ziemlich gut mit Mendelejews Vorhersagen überein.
Das schwerere der hypothetischen Proto-Helium-Elemente, die Mendeleev mit Coronium identifiziert , wird durch Assoziation mit einer ungeklärten Spektrallinie in der Sonnenkorona benannt . Eine fehlerhafte Kalibrierung ergab eine Wellenlänge von 531,68 nm, die schließlich auf 530,3 nm korrigiert wurde, was Grotrian und Edlén 1939 als von Fe XIV stammend identifizierten .
Dem leichtesten Gas der Gruppe 0, dem ersten im Periodensystem, wurde eine theoretische Atommasse zwischen 5,3 × 10 –11 und 9,6 × 10 –7 zugewiesen . Die kinetische Geschwindigkeit dieses Gases wurde von Mendelejew mit 2.500.000 Metern pro Sekunde berechnet. Diese Gase sind fast masselos und von Mendelejew angenommen worden, dass sie alle Materie durchdringen und selten chemisch wechselwirken. Die hohe Mobilität und die sehr geringe Masse der Trans-Wasserstoffgase würden dazu führen, dass sie verdünnt werden könnten, aber sehr dicht erscheinen.
Mendelejew veröffentlichte später einen theoretischen Ausdruck des Äthers in einer kleinen Broschüre mit dem Titel A Chemical Conception of the Ether (1904). Seine Veröffentlichung von 1904 enthielt wieder zwei atomare Elemente, die kleiner und leichter als Wasserstoff waren. Er behandelte das "Äthergas" als eine interstellare Atmosphäre, die aus mindestens zwei Elementen besteht, die leichter als Wasserstoff sind. Er stellte fest, dass diese Gase durch heftige Bombardierungen im Inneren von Sternen entstanden sind, wobei die Sonne die ergiebigste Quelle für solche Gase ist. Laut Mendelejews Broschüre bestand die interstellare Atmosphäre wahrscheinlich aus mehreren zusätzlichen Elementararten.
Anmerkungen
Verweise
Weiterlesen
- Scerri, Eric (2007). Das Periodensystem: seine Geschichte und seine Bedeutung . New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530573-9.