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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Lei periódica. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Existem muitas descobertas importantes na história do desenvolvimento da ciência. Mas poucos deles podem ser comparados com o que Mendeleev, o maior químico do mundo, fez. Embora muitos anos tenham se passado desde a descoberta de sua lei, ninguém pode dizer quando todo o conteúdo da famosa “tabela periódica” será totalmente compreendido. Nas palavras de Dmitri Ivanovich Mendeleev, a descoberta da lei periódica foi facilitada pelo acúmulo "no final dos anos 60 de tais novas informações sobre elementos raros que abriram suas relações multilaterais entre si e outros elementos". Pode-se listar uma série de outros dados que complementaram a ideia da semelhança dos elementos e suas propriedades: o estudo do isomorfismo, a introdução do conceito de valência, o desenvolvimento de novos métodos para determinar as massas atômicas, a discussão da Hipótese de Prout, etc. De fato, já nos anos cinquenta e sessenta, mais de uma dúzia de tentativas notáveis de encontrar um sistema de elementos. Cada vez mais, em alguns trabalhos, surgem reflexões sobre a necessidade de classificar os elementos químicos. Assim, na obra de A. Berenfeld é indicado que o estudo dos elementos raros é de grande importância: "... eles preenchem cada vez mais as lacunas entre os conhecidos... corpos da natureza e ajudam a fazer uma contínua série desses corpos em que qualquer elemento teria seu lugar específico". Particularmente interessante a este respeito é a dissertação de N. Alyshevsky (1865), que escreveu: “Recentemente, com uma enorme abundância de materiais em química, o desejo de sistematizar e agrupar os fatos elaborados cada vez mais irrompe. chegar à conclusão de que muitos elementos químicos são muito diferentes em suas propriedades físicas externas, em suas funções químicas são muito semelhantes, até idênticos entre si. E novamente: "Se ... grupos naturais forem estabelecidos na química inorgânica para todos os corpos quimicamente indivisíveis, ainda dispersos, então o estudo dessas reações será facilitado ao mais alto grau e, ao mesmo tempo, será possível tire essas conclusões, estabeleça leis que antes eram apenas domínio da química orgânica. O próprio N. Alyshevsky comparou algumas propriedades com base na posição dos elementos em seus grupos naturais. Mas se o nível de conhecimento da época determinava objetivamente a possibilidade de uma solução científica para o problema, então dependia do nível de conhecimento do cientista e de sua visão de mundo para transformar essa possibilidade em realidade. Não é por acaso que Mendeleev conseguiu fazer isso. Dmitry Mendeleev (1834-1907) nasceu em Tobolsk na família do diretor do ginásio e administrador das escolas públicas da província de Tobolsk, Ivan Pavlovich Mendeleev, e Maria Dmitrievna Mendeleeva, nascida Kornilieva. Ele foi criado por sua mãe, já que o pai do futuro químico ficou cego logo após o nascimento de seu filho. No outono de 1841, Mitya entrou no ginásio de Tobolsk. Ele foi admitido na primeira classe com a condição de que ficasse lá por dois anos até os oito anos de idade. Os infortúnios assombraram a família Mendeleev. No outono de 1847, seu pai morreu e três meses depois sua irmã Apollinaria morreu. Na primavera de 1849, Mitya se formou no ensino médio e Marya Dmitrievna, depois de vender sua propriedade, foi com os filhos primeiro para Moscou e depois para São Petersburgo. Ela queria que seu filho mais novo fosse para a universidade. Somente a pedido de sua mãe, em 9 de agosto de 1850, Dmitry foi matriculado como aluno no Instituto Pedagógico Principal de São Petersburgo, na Faculdade de Física e Matemática. O primeiro trabalho científico de Mendeleev "Análise química de ortita da Finlândia" foi publicado em 1854, no ano seguinte, ele se formou no instituto. Em maio de 1855, o Conselho Acadêmico concedeu a Mendeleev o título de "Professor Sênior" e concedeu-lhe uma medalha de ouro. Os médicos recomendaram que ele mudasse o clima insalubre de Petersburgo e se mudasse para o sul. Em Odessa, Mendeleev foi nomeado professor de matemática, física e ciências naturais no ginásio do Liceu Richelieu. Dedicou muito tempo ao trabalho de sua tese de mestrado, na qual considerou o problema dos "volumes específicos" do ponto de vista da teoria unitária de Gerard, rejeitando completamente a teoria dualista de Berzelius. Este trabalho mostrou a incrível capacidade de generalização de Mendeleev e seu amplo conhecimento de química. No outono, Mendeleev defendeu brilhantemente sua dissertação, proferiu com sucesso a palestra introdutória "A estrutura dos compostos de silicato", e no início de 1857 tornou-se Privatdozent na Universidade de São Petersburgo. Em 1859 foi enviado ao exterior. Mendeleev passou dois anos na Alemanha, onde organizou seu próprio laboratório. No final de fevereiro de 1861, Mendeleev chegou a São Petersburgo. Encontrar um emprego de professor no meio do ano letivo era impossível. E ele decide escrever um livro de química orgânica. O livro didático, que foi publicado em breve, bem como a tradução da "Tecnologia Química" de Wagner, trouxe grande fama a Mendeleev. Em 1º de janeiro de 1864, Mendeleev foi nomeado para o cargo de professor assistente de química orgânica na Universidade de São Petersburgo. Simultaneamente com esta posição, Mendeleev recebeu uma cátedra no Instituto de Tecnologia de São Petersburgo. Agora havia menos preocupações com o sustento material da família, e Mendeleev começou a trabalhar em sua tese de doutorado. A defesa da dissertação ocorreu em 31 de janeiro de 1865. Dois meses depois, Mendeleev foi nomeado professor extraordinário no departamento de química técnica da Universidade de São Petersburgo e, em dezembro, professor titular. Naquela época, havia uma necessidade urgente de criar um novo livro de química inorgânica, que refletisse o atual nível de desenvolvimento da ciência química. Essa ideia capturou Mendeleev. Ao mesmo tempo, começou a coletar material para a segunda edição do livro, que deveria incluir uma descrição dos elementos químicos. Mendeleev estudou cuidadosamente a descrição das propriedades dos elementos e seus compostos. Mas em que ordem eles devem ser executados? Não havia sistema para a disposição dos elementos. Em seguida, o cientista fez cartões de papelão. Em cada cartão, ele digitou o nome do elemento, seu peso atômico, fórmulas de compostos e propriedades básicas. Aos poucos, a cesta foi preenchida com cartões contendo informações sobre todos os elementos conhecidos na época. E, no entanto, por muito tempo, nada aconteceu. Dizem que o cientista viu a tabela periódica dos elementos em um sonho, restava apenas escrevê-la e consolidá-la. Mas, claro, a descoberta foi feita por ele não por acaso, já que suas atividades combinavam organicamente teoria e prática, conhecimento do lado físico do fenômeno, intuição matemática e compreensão filosófica. Além disso, Mendeleev foi capaz de tratar criticamente o trabalho de seus predecessores e contemporâneos. Sem se saturar de informações, ele, por assim dizer, passava os dados já recebidos pelo prisma de um conceito ainda não totalmente formado e, como um escultor, cortava tudo o que era supérfluo. Gradualmente, Mendeleev percebeu que com uma mudança no peso atômico, as propriedades dos elementos também mudam. Fevereiro de 1869 estava chegando ao fim. Poucos dias depois, o manuscrito do artigo contendo a tabela de elementos foi concluído e submetido à publicação. 1º de março de 1869 D.I. Mendeleev enviou à gráfica um pedaço de papel no qual estava escrita sua “Experiência de um sistema de elementos baseado em seu peso atômico e semelhança química”. Duas semanas depois, ele apresentou um artigo à Sociedade Química Russa, “Relação das propriedades com o peso atômico dos elementos”. A mensagem sobre a descoberta de Mendeleev foi feita pelo editor do Journal of the Russian Chemical Society, Professor N.A. Menshutkin em uma reunião da sociedade em 6 de março de 1869. O próprio Mendeleev não esteve presente na reunião, pois nessa altura, por instruções da Sociedade Económica Livre, examinou as fábricas de queijo das províncias de Tver e Novgorod. Desde o dia em que Mendeleev viu a manifestação da lei da natureza por trás das simples fileiras de símbolos de elementos químicos, outros problemas desapareceram em segundo plano. Ele abandonou o trabalho no livro "Fundamentos da Química" e não se envolveu em pesquisas. A distribuição dos elementos na mesa parecia-lhe imperfeita. Em sua opinião, os pesos atômicos em muitos casos não eram determinados com precisão e, portanto, alguns elementos não se encaixavam nos lugares correspondentes às suas propriedades. Tomando a lei periódica como base, Mendeleev alterou os pesos atômicos desses elementos e os colocou em pé de igualdade com elementos semelhantes em propriedades. Em artigo publicado em alemão nos Anais, publicado pela Liebig, Mendeleev dedicou muito espaço à seção “Aplicação da Lei Periódica para determinar as propriedades de elementos ainda não descobertos”. Ele previu e descreveu em detalhes as propriedades de três elementos ainda desconhecidos pela ciência - eka-boro, eka-alumínio e eka-silício. Parecia que para Mendeleev a questão da lei periódica estava resolvida. Mas um dia, no outono de 1875, quando Mendeleev examinava os relatórios da Academia de Ciências de Paris, o seu olhar recaiu sobre a mensagem de Lecoq de Boisbaudran sobre a descoberta de um novo elemento, a que chamou gálio. No entanto, o pesquisador francês indicou a gravidade específica do gálio como 4,7 e, segundo os cálculos de Mendeleev, o eka-alumínio era 5,9. Mendeleev decidiu escrever ao cientista, ressaltando que, a julgar pelas propriedades do gálio que descobriu, ele nada mais era do que o eka-alumínio previsto em 1869. E, de fato, determinações mais precisas da gravidade específica do gálio deram um valor de 5,94. A descoberta do gálio causou uma verdadeira sensação entre os cientistas. Os nomes de Mendeleev e Lecoq de Boisbaudran imediatamente se tornaram conhecidos em todo o mundo. Encorajados pelo primeiro sucesso, os cientistas começaram a procurar outros elementos ainda não descobertos que foram previstos por Mendeleev. Em dezenas de laboratórios na Europa, o trabalho começou a ferver, centenas de cientistas sonharam com descobertas extraordinárias. E o sucesso não demorou a chegar. Em 1879, o professor Lare Frederik Nilson, que trabalhava na Universidade de Uppsala (Suécia), descobriu um novo elemento que corresponde totalmente ao eka-boro descrito por Mendeleev. Ele o chamou de escândio. A prova repetida das previsões de Mendeleev causou um verdadeiro triunfo. Logo começaram a surgir relatos sobre a eleição de Mendeleev como membro honorário de várias universidades e academias europeias. Uma excelente confirmação da lei de Mendeleev foi o grupo de gases inertes descoberto por Ramsay, que permitiu incluir um grupo “zero” no sistema - a fronteira entre metais alcalinos e metalóides. O próprio Mendeleev escreveu sobre os “fortalecedores” da lei: “Tendo escrito em 1871 um artigo sobre a aplicação da lei periódica para determinar as propriedades de elementos ainda não descobertos, não pensei que viveria para justificar esta consequência da periódica lei, mas a realidade respondeu de forma diferente. Descrevi três elementos: eka-boro, eka-alumínio e eka-silício, e menos de 20 anos se passaram antes que eu tivesse a maior alegria de ver todos os três descobertos e receber seus nomes dos três países onde foram encontrados os minerais raros que os continham e onde foi feita a sua descoberta: gálio, escândio e germânio. L. de Boisbaudran, Nilsson e Winkler, que os descobriram, eu, pela minha parte, considero os verdadeiros fortalecedores da lei periódica. Sem eles, não teria sido reconhecido na mesma medida como aconteceu agora, na mesma medida que considero Ramsay um afirmador da validade da lei periódica...” Hoje está claro que na descoberta de Mendeleev três linhas do desenvolvimento da química fundiu-se: a busca pela sistemática dos diversos objetos da química (dos átomos aos cristais) em sua inter-relação - o conceito de “elemento químico” os uniu; estudar a individualidade dos elementos, principalmente dos elementos raros e pouco utilizados na época, o que permitiu desvendar o conceito de elemento-analogia; estudo da relação entre propriedades e composição e estrutura dos compostos, o que levou à formação de uma doutrina holística de periodicidade. Autor: Samin D. K.
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