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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Loi périodique. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes Dans l'histoire du développement de la science, de nombreuses découvertes majeures sont connues. Mais peu d'entre eux peuvent être comparés à ce que Mendeleev, le plus grand chimiste du monde, a fait. Bien que de nombreuses années se soient écoulées depuis la découverte de sa loi, personne ne peut dire quand tout le contenu de la fameuse "table de Mendeleïev" sera pleinement compris. Dans les paroles de Dimitri Ivanovitch Mendeleïev, la découverte de la loi périodique a été facilitée par l'accumulation "à la fin des années 60 de ces nouvelles informations sur les éléments rares qui ont ouvert leurs relations multiples entre eux et d'autres éléments". On peut énumérer un certain nombre d'autres données qui ont complété l'idée de la similitude des éléments et de leurs propriétés: l'étude de l'isomorphisme, l'introduction du concept de valence, le développement de nouvelles méthodes de détermination des masses atomiques, la discussion de la Hypothèse de Prout, etc. En effet, déjà dans les années cinquante et soixante, plus d'une douzaine de tentatives notables pour trouver un système d'éléments. De plus en plus, dans certains ouvrages, des réflexions sur la nécessité de classer les éléments chimiques apparaissent. Ainsi, dans les travaux d'A. Berenfeld, il est indiqué que l'étude des éléments rares est d'une grande importance: "... ils comblent de plus en plus les lacunes entre les corps connus ... de la nature et aident à faire un continu série de ces corps dans lesquels tout élément aurait sa place spécifique." Particulièrement intéressante à cet égard est la thèse de N. Alyshevsky (1865), qui a écrit: "Récemment, avec une énorme abondance de matériaux en chimie, le désir de systématiser et de regrouper les faits élaborés de plus en plus perce. Les chimistes modernes ont arriver à la conclusion que de nombreux éléments chimiques sont très différents dans leurs propriétés physiques externes, dans leurs fonctions chimiques, ils sont très similaires, voire identiques les uns aux autres. Et encore: "Si ... des groupes naturels sont établis en chimie inorganique pour tous les corps encore dispersés chimiquement indivisibles, alors l'étude de ces réactions sera facilitée au plus haut degré, et en même temps il sera possible de tirer ces conclusions, établir de telles lois qui jusqu'ici étaient du domaine de la seule chimie organique. N. Alyshevsky lui-même a comparé certaines propriétés basées sur la position des éléments dans leurs groupes naturels. Mais si le niveau de connaissance de l'époque déterminait objectivement la possibilité d'une solution scientifique au problème, alors cela dépendait du niveau de connaissance du scientifique et de sa vision du monde pour transformer cette possibilité en réalité. Ce n'est pas un hasard si Mendeleev y est parvenu. Dmitry Mendeleev (1834-1907) est né à Tobolsk dans la famille du directeur du gymnase et administrateur des écoles publiques de la province de Tobolsk, Ivan Pavlovich Mendeleev, et de Maria Dmitrievna Mendeleeva, née Kornilieva. Il a été élevé par sa mère, puisque le père du futur chimiste est devenu aveugle peu après la naissance de son fils. À l'automne 1841, Mitya entra au gymnase de Tobolsk. Il a été admis en première classe à condition d'y rester deux ans jusqu'à l'âge de huit ans. Le malheur a hanté la famille Mendeleïev. À l'automne 1847, son père mourut, et trois mois plus tard, sa sœur Apollinaria. Au printemps 1849, Mitya est diplômée du lycée et Marya Dmitrievna, après avoir vendu sa propriété, se rend d'abord à Moscou avec ses enfants, puis à Saint-Pétersbourg. Elle voulait que son plus jeune fils aille à l'université. Ce n'est qu'à la demande de sa mère, le 9 août 1850, que Dmitry fut inscrit comme étudiant à l'Institut pédagogique principal de Saint-Pétersbourg à la Faculté de physique et de mathématiques. Le premier ouvrage scientifique de Mendeleev "Analyse chimique de l'orthite de Finlande" a été publié en 1854, l'année suivante, il est diplômé de l'institut. En mai 1855, le Conseil académique décerna à Mendeleïev le titre de "Senior Teacher" et lui décerna une médaille d'or. Les médecins lui ont recommandé de changer le climat malsain de Pétersbourg et de se déplacer vers le sud. À Odessa, Mendeleïev est nommé professeur de mathématiques, de physique et de sciences naturelles au gymnase du lycée Richelieu. Il a consacré beaucoup de temps à travailler sur sa thèse de maîtrise, dans laquelle il envisageait le problème des "volumes spécifiques" du point de vue de la théorie unitaire de Gérard, rejetant complètement la théorie dualiste de Berzelius. Ce travail a montré l'étonnante capacité de généralisation de Mendeleïev et sa vaste connaissance de la chimie. En automne, Mendeleev a brillamment défendu sa thèse, a prononcé avec succès la conférence d'introduction "La structure des composés de silicate" et, au début de 1857, est devenu Privatdozent à l'Université de Saint-Pétersbourg. En 1859, il est envoyé à l'étranger. Mendeleev a passé deux ans en Allemagne, où il a organisé son propre laboratoire. Fin février 1861, Mendeleïev arrive à Saint-Pétersbourg. Trouver un emploi d'enseignant au milieu de l'année scolaire était impossible. Et il décide d'écrire un manuel de chimie organique. Le manuel, qui a été publié bientôt, ainsi que la traduction de "Technologie chimique" de Wagner, ont valu à Mendeleïev une grande renommée. Le 1er janvier 1864, Mendeleev est nommé au poste de professeur adjoint de chimie organique à l'Université de Saint-Pétersbourg. Parallèlement à ce poste, Mendeleev a reçu une chaire de professeur à l'Institut de technologie de Saint-Pétersbourg. Maintenant, il y avait moins de soucis concernant le soutien matériel de la famille et Mendeleev a commencé à travailler sur sa thèse de doctorat. La soutenance de thèse a eu lieu le 31 janvier 1865. Deux mois plus tard, Mendeleev a été nommé professeur extraordinaire au Département de chimie technique de l'Université de Saint-Pétersbourg et, en décembre, professeur ordinaire. À cette époque, il était urgent de créer un nouveau manuel sur la chimie inorganique, qui refléterait le niveau actuel de développement de la science chimique. Cette idée a capturé Mendeleïev. En même temps, il a commencé à rassembler du matériel pour la deuxième édition du manuel, qui devait inclure une description des éléments chimiques. Mendeleev a soigneusement étudié la description des propriétés des éléments et de leurs composés. Mais dans quel ordre faut-il les réaliser ? Il n'y avait pas de système pour l'agencement des éléments. Ensuite, le scientifique a fabriqué des cartes en carton. Sur chaque carte, il inscrit le nom de l'élément, son poids atomique, les formules des composés et les propriétés de base. Peu à peu, le panier s'est rempli de cartes contenant des informations sur tous les éléments connus à cette époque. Et pourtant, pendant longtemps, il ne s'est rien passé. Ils disent que le scientifique a vu le tableau périodique des éléments dans un rêve, il ne restait plus qu'à l'écrire et à le justifier. Mais, bien sûr, la découverte n'a pas été faite par lui par hasard, puisque ses activités combinaient organiquement théorie et pratique, connaissance de l'aspect physique du phénomène, intuition mathématique et compréhension philosophique. De plus, Mendeleev a pu traiter de manière critique le travail de ses prédécesseurs et contemporains. Sans se sursaturer d'informations, il a en quelque sorte passé les données déjà reçues à travers le prisme d'un concept qui n'était pas encore complètement formé et, comme un sculpteur, a coupé tout ce qui était superflu. Peu à peu, Mendeleev s'est rendu compte qu'avec un changement de poids atomique, les propriétés des éléments changent également. Février 1869 touchait à sa fin. Quelques jours plus tard, le manuscrit de l'article contenant le tableau des éléments était terminé et soumis pour publication. 1 mars 1869 D.I. Mendeleev a envoyé un dépliant à l'imprimerie, sur lequel son "Expérience d'un système - éléments basés sur leur poids atomique et leur similitude chimique" était écrit. Deux semaines plus tard, il a soumis à la Société chimique russe un article "Relation des propriétés avec le poids atomique des éléments". Le rapport sur la découverte de Mendeleïev a été rédigé par le rédacteur en chef du Journal de la Société russe de chimie, le professeur N.A. Menshutkin lors d'une réunion de la société le 6 mars 1869. Mendeleev lui-même n'était pas présent à la réunion, car à cette époque, sur les instructions de la Société économique libre, il examinait les fromageries des provinces de Tver et de Novgorod. Depuis le jour où Mendeleev a vu la manifestation de la loi de la nature derrière les simples rangées de symboles d'éléments chimiques, d'autres problèmes sont passés au second plan. Il a abandonné le travail sur le manuel "Fundamentals of Chemistry" et ne s'est pas engagé dans la recherche. La répartition des éléments dans le tableau lui semblait imparfaite. À son avis, les poids atomiques dans de nombreux cas n'étaient pas déterminés avec précision et, par conséquent, certains éléments ne tombaient pas dans des endroits correspondant à leurs propriétés. Prenant la loi périodique comme base, Mendeleïev a changé les poids atomiques de ces éléments et les a mis sur un pied d'égalité avec des éléments de propriétés similaires. Dans un article publié en allemand dans les "Annales" éditées par Liebig, Mendeleïev fait une large place à la section "Application de la loi périodique pour déterminer les propriétés des éléments non encore découverts". Il a prédit et décrit en détail les propriétés de trois éléments encore inconnus de la science - eka-bore, eka-aluminium et eka-silicium. Il semblait que pour Mendeleïev la question de la loi périodique était réglée. Mais un jour de l'automne 1875, alors que Mendeleev parcourait les rapports de l'Académie des sciences de Paris, ses yeux tombèrent sur le message de Lecoq de Boisbaudran concernant la découverte d'un nouvel élément, qu'il appela le gallium. Cependant, le chercheur français a indiqué la gravité spécifique du gallium - 4,7, et selon les calculs de Mendeleev, l'eka-aluminium s'est avéré être de 5,9. Mendeleev a décidé d'écrire au scientifique, soulignant que, à en juger par les propriétés du gallium découvertes par lui, ce n'est rien de plus que l'eka-aluminium prédit en 1869. Et, en effet, des déterminations plus précises de la gravité spécifique du gallium ont donné une valeur de 5,94. La découverte du gallium a fait sensation parmi les scientifiques. Les noms de Mendeleïev et de Lecoq de Boisbaudran sont immédiatement devenus connus du monde entier. Encouragés par le premier succès, les scientifiques ont commencé à rechercher d'autres éléments non encore découverts qui avaient été prédits par Mendeleïev. Dans des dizaines de laboratoires en Europe, le travail commençait à bouillir, des centaines de scientifiques rêvaient de découvertes extraordinaires. Et le succès ne s'est pas fait attendre. En 1879, le professeur Lare Frederik Nilson, qui travaillait à l'Université d'Uppsala (Suède), découvrit un nouvel élément qui correspond pleinement à l'eka-bore décrit par Mendeleïev. Il l'a nommé scandium. La preuve répétée des prédictions de Mendeleev a provoqué un véritable triomphe. Des rapports ont rapidement commencé à arriver sur l'élection de Mendeleev en tant que membre honoraire de diverses universités et académies européennes. Une excellente confirmation de la loi de Mendeleev était le groupe de gaz inertes découvert par Ramsay, qui a permis d'inclure dans le système le groupe "zéro" - la frontière entre les métaux alcalins et les métalloïdes. Mendeleïev lui-même a écrit à propos des «renforceurs» de la loi: «En écrivant en 1871 un article sur l'application de la loi périodique à la détermination des propriétés d'éléments encore inconnus, je ne pensais pas que je vivrais pour justifier cette conséquence de la loi périodique, mais la réalité répondait différemment. J'ai décrit trois éléments : eka-bore, eka-aluminium et eka-silicium, et moins de 20 ans se sont écoulés depuis que j'ai déjà eu la plus grande joie de voir tous les trois découverts et reçus leurs noms de ces trois pays où des minéraux rares en contenant ont été trouvés et où leur découverte a été faite : le gallium, le scandium et le germanium L. de Boisbaudran, Nilsson et Winkler, qui les ont découverts, je les considère pour ma part comme les véritables renforçateurs de la loi périodique. Sans eux, il ne serait pas reconnu dans la même mesure que cela s'est produit maintenant dans la même mesure que je considère Ramsay comme l'affirmateur de la validité de la loi périodique ... "Aujourd'hui, il est clair que dans la découverte de Mendeleïev, trois lignes de développement de la chimie fusionnés : la recherche d'une systématique des divers objets de la chimie (des atomes aux cristaux) dans leur relation - le concept d'"élément chimique" les unissait ; l'étude de l'individualité des éléments, en particulier des éléments rares alors peu utilisés, qui a permis de révéler le concept d'analogie des éléments ; l'étude de la relation des propriétés avec la composition et la structure des composés, qui a conduit à la formation d'une doctrine holistique de la périodicité. Auteur : Samin D.K.
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