Улюблена картина хіміків святкує 150 років - Ле Темпс
Матеріал
Періодична класифікація елементів, винайдена російським професором Дмитром Менделєєвим у 1869 р., Залишається посиланням на пояснення та класифікацію матеріалів, що складають наше середовище.
Він знаходиться у всіх лабораторіях світу. Це величезна картина, складена з цифр, букв і кольорів, яка, здається, сповіщає глядача: "Тут ми займаємося наукою". Періодична система елементів була винайдена росіянином Дмитром Менделєєвим 150 років тому, і вона досі є еталонним інструментом для розуміння того, як створений навколишній світ.
Але як ця система класифікації речовин була фундаментальною для розвитку хімії? Коли Менделєєв робив свої перші замальовки в кінці XIX століття, кілька попередників вже заклали основи, виділивши кілька елементів. "Вже в 16 столітті алхіміки змогли за допомогою своїх експериментів ідентифікувати водень або фосфор", - пояснює Бруно Террієн, професор хімії з Невшательського університету.
У 1789 році француз Антуан Лавуазьє класифікував такі речовини, як азот, срібло та глинозем, за їх властивостями. "У Великобританії Джон Далтон розробив свою номенклатуру в 1808 році. Він використовував різні символи, щоб представити елементи відповідно до їх маси", - продовжує Бруно Террієн. Інші, як французький Шанкуртуа, також роблять свій внесок, об'єднуючи певні елементи в одній родині.
Від найлегшого до найважчого
Коли Менделєєв розглядає цю тему, він, очевидно, має на увазі всі досягнення своїх видатних колег. "Тоді всі професори хімії намагалися класифікувати елементи", - зазначає Бернадетт Бензоде-Вінсент, історик науки з Університету Нантера. Менделєєв викладав у Петербурзі і планував написати загальний підручник з хімії. У 1860 році він брав участь у першому міжнародному конгресі з хімії в Німеччині та домовився з італійцем Станіслао Канніцаро, який класифікував елементи відповідно до їх атомної ваги ". Повернувшись до Росії, він помітив певну закономірність зростання мас за різними групами. І вуаля.
Тому Менделєєв народив у 1869 р. Таблицю, яка класифікує елементи за їх атомним номером, тобто за кількістю протонів, які вони включають. Це відкрилося вгорі ліворуч воднем (Н), який має лише один протон, і закінчилося'європій (Eu), найбільш багатий протонами елемент, відомий тоді (63).
Але росіянин залишає можливість іншим дослідникам відкривати нові. "Те, що робить генія Менделєєва, - це менше його спосіб розташування елементів, ніж факт залишення порожніх ящиків із знаками запитання посередині", - пояснює Клод Фрідлі, професор хімії в Федеральній політехнічній школі Лозани (EPFL). Його свідчення, наприклад, дозволили через двадцять років знайти галій або германій ".
Форми та кольори
Однак спочатку картина Менделєєва залишається досить непоміченою. Але коли виявлені відсутні елементи, і вони підтверджують структуру картини, приходить успіх. За життя його посібник перевидавався сім разів. Коли в 1913 р. Виявляються ізотопи (два елементи, які відрізняються лише кількістю своїх нейтронів, наприклад вуглець 12 і 14), деякі ставлять під сумнів таблицю, яка не враховує варіації нейтронів. Але врешті-решт ніщо не відніме його референтний статус.
З моменту перших нарисів Менделєєва картина сильно змінилася. Сьогодні він налічує 118 елементів і наповнений інформацією: над літерою, яка символізує елемент, колір атомного номера вказує, чи він твердий, рідкий чи газовий. Якщо межа поля - чорна лінія, це означає, що цей елемент є необхідним, тобто, він присутній природним чином на планеті (як залізо чи миш'як), а не утворюється в результаті розпаду інших елементів (у цьому випадок, межа приймає форму тире).
Нуклеосинтез
Великий вибух породив лише три елементи, пише американський фізик Дженніфер А. Джонсон в останньому випуску журналу Science. Водень, гелій та літій. Вони є джерелом усіх інших елементів, яких ми знаємо сьогодні, за допомогою процесу, званого нуклеосинтезом, який триває ще мільярди років. Якби не наука, деякі могли б подумати, що це диво.
Отже, Великий Вибух є джерелом усіх елементів Всесвіту - принаймні тих, що є природними. З числа 95, америцію, елементи є синтетичними: вони були вироблені штучно за допомогою ядерної реакції. У всьому світі кілька лабораторій взяли участь у цій гонці, щоб відкрити нові елементи, з обговорюваними результатами (див. Рамку).
Турецькі голови
Деякі хіміки, які щодня працюють з живописом Менделєєва, склали емоційні стосунки з цим інструментом. Це випадок із Сесіль Геберт, доцентом EPFL, рука якого спирається на подушечку для миші у формі періодичної таблиці. "Моя спеціальність - це аналіз хімічного складу елементів. Тож, природно, я маю свої уподобання, зі сміхом зізнається вона. Для мене миш’як і галій - по-турецьки, бо їх важко помітити під електронним мікроскопом. З іншого боку, легші, такі як вуглець або азот, легко виявити! "
У Швейцарії у всіх викладачів фізики та хімії в класі висить картина Менделєєва. Своїми студентами Сандрін Студер у Коледжі де Сен-Моріс починає з обговорення будови атома, перш ніж розшифровувати коробки і дійти до фактичної дошки. "Це інструмент, який здається складним, але він говорить про дуже конкретні речі", - сказала вона. Уран від атомних електростанцій, золото від ювелірних виробів, діоксид кремнію від піску ... Незважаючи на свої 150 років, орієнтир для хіміків не постарів.
Як читати поля в таблиці Менделєєва?
Посвідчення особи Кожен із 118 елементів представлений однаково.
Елементи впорядковані за збільшенням кількості протонів, зверху зліва направо внизу. Щоб зберегти ціле, існують мнемонічні засоби.
Вирок "Наполеон з радістю з’їв шість курей, не зламавши грошей"
дозволяє зберігати третю лінію, що складається з натрію (Na), магнію (Mg), алюмінію (Al), кремнію (Si), фосфору (P), сірки (S),
хлор (Cl) та аргон (Ar).
Незабаром стартує гонка за 119-й елемент
Де закінчується періодична система елементів? Не всі мають однакову думку з цього приводу. Для Єдиного інституту ядерних досліджень у Дубні, Росія, картина може стати ще багатшою. За допомогою шести прискорювачів частинок установа виявила дев’ять нових елементів, включаючи останні п’ять.
Той, хто в даний час закриває стіл, номер 118, навіть був названий у 2016 році Оганессоном від імені фізика на чолі лабораторії. Незважаючи на свої 85 років, чоловік збирається продовжити полювання на ядра за допомогою нового прискорювача частинок. Так званий SHEF (завод надважких елементів) коштує 60 мільйонів доларів і буде введений в експлуатацію навесні.
На відміну від золота чи кисню, атоми цієї категорії утворюються штучно, внаслідок ядерної реакції, і не є стабільними. Тому їх помічають лише частку секунди, перш ніж вони втратять свідомість. Наскільки необхідно виявити цю форму речовини? У науковому середовищі дискусія ведеться жваво. На даний момент це може бути "мистецтво заради мистецтва", зазначає журнал Science у своєму останньому номері.
Хіміки є одними з найбільш скептичних. "Я не впевнений, сумнівається Бруно Террієн, з Невшательського університету. Створювати ці елементи з нуля - це чиста фізика ". Згідно з теорією острова стабільності, нові ядра, що з'являться, можуть бути менш ефемерними, ніж інші, що сприяло б дослідженням їх властивостей.