Триады Дёберейнера

Заслуга Менделеева состояла в том, что его периодическая система имела довольно хорошую предсказательную силу. То-есть могла предсказать свойства еще не открытый в то время элементов. Да и в прочем тот факт, что переодическая система Менделеева предсказывала само существование еще не открытых элементов, тоже являлся не тривиальным.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Предсказанные_Менделеевым_элементы

Ну темижи что и Менделеев

Поиски основы естественной классификации и систематизации химических элементов начались задолго до открытия Периодического закона. Трудности, с которыми сталкивались естествоиспытатели, которые первыми работали в этой области, были вызваны недостаточностью экспериментальных данных: в начале XIX века число известных химических элементов было мало, а принятые значения атомных масс многих элементов неверны.
Триады Дёберейнера и первые системы элементов
В 1829 году немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер предпринял первую значимую попытку систематизации элементов. Он заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы, которые он назвал триадами:
Li Ca P S Cl
Na Sr As Se Br
K Ba Sb Te I
Сущность предложенного закона триад Дёберейнера состояла в том, что атомная масса среднего элемента триады была близка к полусумме (среднему арифметическому) атомных масс двух крайних элементов триады. Несмотря на то, что триады Деберейнера в какой-то мере являются прообразами менделеевских групп, эти представления в целом ещё слишком несовершенны. Отсутствие магния в едином семействе кальция, стронция и бария или кислорода в семействе серы, селена и теллура является результатом искусственного ограничения совокупностей сходных элементов лишь тройственными союзами. Очень показательна в этом смысле неудача Деберейнера выделить триаду из четырех близких по своим свойствам элементов: P, As, Sb, Bi. Дёберейнер отчётливо видел глубокие аналогии в химических свойствах фосфора и мышьяка, сурьмы и висмута, но, заранее ограничив себя поисками триад, он не смог найти верного решения. Спустя полвека Лотар Майер скажет, что если бы Дёберейнер хоть ненадолго отвлекся от своих триад, то он сразу же увидел бы сходство всех этих четырех элементов одновременно.
Хотя разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру, естественно, не удалось, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений. Все дальнейшие попытки систематизации основывались на размещении элементов в соответствии с их атомными массами.
Идеи Дёберейнера были развиты другим немецким химиком Леопольдом Гмелиным, который показал, что взаимосвязь между свойствами элементов и их атомными массами значительно сложнее, нежели триады. В 1843 году Гмелин опубликовал таблицу, в которой химически сходные элементы были расставлены по группам в порядке возрастания соединительных (эквивалентных) весов. Элементы составляли триады, а также тетрады и пентады (группы из четырёх и пяти элементов), причём электроотрицательность элементов в таблице плавно изменялась сверху вниз.
В 1850-х годах Макс фон Петтенкофер и Жан Дюма предложили «дифференциальные системы», направленные на выявление общих закономерностей в изменении атомного веса элементов, которые детально разработали немецкие химики Адольф Штреккер и Густав Чермак.
В начале 60-х годов XIX века появилось сразу несколько работ, которые непосредственно предшествовали Периодическому закону.
[править]Спираль де Шанкуртуа
Александр де Шанкуртуа располагал все известные в то время химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс и полученный ряд наносил на поверхность цилиндра по линии, исходящей из его основания под углом 45° к плоскости основания (т. н. земная спираль). При развертывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами. Так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Недостатком спирали де Шанкуртуа было то обстоятельство, что на одной линии с близкими по своей химической природе элементами оказывались при этом и элементы совсем иного химического поведения. В группу щелочных металлов попадал марганец, в группу кислорода и серы — ничего общего с ними не имеющий титан.
Октавы Ньюлендса
Вскоре после спирали де Шанкуртуа английский учёный Джон Ньюлендс сделал попытку сопоставить химические свойства элементов с их атомными массами. Расположив элементы в порядке возрастания их атомных масс, Ньюлендс заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом. Найденную закономерность Ньюлендс назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы. В своей таблице он располагал химические элементы в вертикальные группы по семь элементов в каждой и при этом обнаружил, что (при небольшом изменении порядка некоторых элементов) сходные по химическим свойствам элементы оказываются на одной горизонтальной линии.
до ре ми фа соль ля си
H Li Be B C N O
F Na Mg Al Si P S
Cl K Ca Ti Cr Mn Fe
Co Ni Cu V Zn In As Se
Джон Ньюлендс, безусловно, первым дал ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, присвоил химическим элементам соответствующий порядковый номер и заметил систематическое соотношение между этим порядком и физико-химическими свойствами элементов. Он писал, что в такой последовательности повторяются свойства элементов, эквивалентные веса (массы) которых отличаются на 7 единиц, или на значение, кратное 7, т. е. как будто бы восьмой по порядку элемент повторяет свойства первого, как в музыке восьмая нота повторяет первую. Ньюлендс пытался придать этой зависимости, действительно имеющей место для лёгких элементов, всеобщий характер. В его таблице в горизонтальных рядах располагались сходные элементы, однако в том же ряду часто оказывались и элементы совершенно отличные по свойствам. Кроме того, в некоторых ячейках Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента; наконец, таблица не содержала свободных мест; в итоге закон октав был принят чрезвычайно скептически.
Таблицы Одлинга и Мейера
В 1864 году Уильям Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, не сопроводив её, однако, какими-либо комментариями.
В том же 1864 году появилась первая таблица немецкого химика Лотара Мейера; в неё были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное (аналогичное триадам Дёберейнера) изменение атомной массы в рядах сходных элементов.
Валентность IV Валентность III Валентность II Валентность I Валентность I Валентность II Разность масс
I ряд Li Be ~16
II ряд C N O F Na Mg ~16
III ряд Si P S Cl K Ca ~45
IV ряд As Se Br Rb Sr ~45
V ряд Sn Sb Te I Cs Ba ~90
VI ряд Pb Bi Tl ~90
В 1870 году вышла работа Мейера, содержащая новую таблицу под названием «Природа элементов как функция их атомного веса», состоявшая из девяти вертикальных столбцов. Сходные элементы располагались в горизонтальных рядах таблицы; некоторые ячейки Мейер оставил незаполненными. Таблица сопровождалась графиком зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид, прекрасно иллюстрирующий термин «периодичность», уже предложенный к тому времени Менделеевым.

Открытие Периодического закона

В марте 1869 года русский химик Дмитрий Иванович Менделеев представил Русскому химическому обществу сообщение об открытии им Периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица. В ноябре 1870 года он доложил РХО статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», в которой Менделеев впервые употребил термин «периодический закон» и указал на существование нескольких не открытых ещё элементов.
В 1871 году в итоговой статье «Периодическая законность химических элементов» Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим (т. н. короткопериодный вариант).
В отличие от своих предшественников, Менделеев не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных масс, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. На основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, он взял на себя смелость изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства не открытых ещё элементов. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа) (т. н. «правило звезды»).
Д. И. Менделеев на протяжении многих лет боролся за признание Периодического закона; его идеи получили признание только после того, как были открыты предсказанные Менделеевым элементы: галлий (Поль Лекок де Буабодран, 1875), скандий (Ларс Нильсон, 1879) и германий (Клеменс Винклер, 1886) — соответственно экаалюминий, экабор и экасилиций. С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии.
Развитие Периодического закона в XX веке
В начале XX века Периодическая система элементов неоднократно видоизменялась для приведения в соответствие с новейшими научными данными. Д. И. Менделеев и У. Рамзай пришли к выводу о необходимости образования в таблице нулевой группы элементов, в которую вошли инертные газы. Инертные газы явились, таким образом, элементами, переходными между галогенами и щелочными металлами. Б. Браунер нашёл решение проблемы размещения в таблице редкоземельных элементов, предложив в 1902 году помещать...

Ну слова-то не глотайте. Не понятно же, что не так с малорастворимыми гидроксидами. И что элементы собираются сделать в строение высших оксидов?

Поскольку в задаче идёт речь об аргументах, которые мог привести Дёберейнер и его оппоненты, то разумно было бы ограничиться лишь сведениями, известными химикам того времени. Дёберейнер, очевидно, никак не мог оперировать фактами, которые будут открыты лишь через 100 лет! И в этом плане авторское решение данной задачи представляет собой набор ужасающих анахронизмов.
Понятие положительных и отрицательных степеней окисления было невозможно сформулировать до открытия электрона, то есть до 1897 года. Понятие «окисление» первоначально означало «соединение элемента с кислородом с образованием кислоты», и если бы вы стали говорить оппонентам Дёберейнера про общность степени окисления +2 у Ca, Sr, Ba, они бы вам ответили: «что за странная фантазия, без экспериментального доказательства мы её не примем. Мы знаем, что Ca, Sr, Ba соединяются с хлором в определённых весовых отношениях, и это экспериментальный факт. А вашей степени +2 в результатах опытов мы никогда не видели».
Гидриды щелочных металлов не были тогда открыты, они не были известны даже Менделееву, который в 1869 г. писал, что гидрид натрия не получен, и, скорее всего, не существует (Менделеев отметил, что в его таблице количества водорода и кислорода, соединяющиеся с элементом, идут в противоположных направлениях, формально это даёт ряд соединений HCl, H2S, PH3, SiH4, AlH5, MgH6, NaH7 – первые 4 члена этого ряда были известны Менделееву, о двух последних он не решился утверждать, а AlH5 он по аналогии предсказал. Менделеев, как видите, предсказывал и ошибочные вещи, а не только правильные).
Если бы вы встретили продвинутых химиков, принимающих за истину атомистическую гипотезу о существовании атомов, то они бы вам заявили, что атом элемента согласно атомистической гипотезе обладает свойством образовывать строго определённое количество связей. Например, атом серы всегда образует две связи, и формулу сероводорода можно представить как H-S-H, а формулу серной кислоты как H-O-S-O-O-O-H (это формула из учебника Науманн «Основные учения химии», 1883). Атом серы в сероводороде и серной кислоте совершенно один и тот же, и о каких степенях окисления -2 и +6 вы говорите, мы не понимаем?
Разумеется, никаких тетраэдров, корон и металлических решёток тогда тоже не знали. Стереохимия и химия твёрдого тела – это достижение намного более позднего времени.
Оксид и пероксид в понимании химика 19 века – это просто соединения элемента с разным количеством кислорода, а не два разных класса соединений. В терминологии 19 века, Na2O и MnO – это оксиды натрия и марганца, а NaO и пиролюзит MnO2 – это пероксиды натрия и марганца. Тем не менее, разница между литием, натрием и калием здесь сохраняется, и это один из немногих аргументов автора, которые современники Дёберейнера бы восприняли.
Ну и так далее – весь текст автора – сплошной анахронизм.
Именно поэтому Дёберейнеру и было так трудно доказывать свою гипотезу – в его распоряжении были только отношения масс, в которых вещества вступают в реакции друг с другом, разные качественные экпериментально наблюдаемые свойства, оспариваемый частью химиков способ определения атомных и молекулярных весов для газообразных веществ, и кристаллография. Кстати, одинаковая кубическая форма кристаллов NaCl и KCl вполне могла использоваться в качестве одного из аргументов (хотя и довольно шаткого) в пользу общности натрия и калия, но как раз данные кристаллографии автор задачи и не использует.
Даже правильных и общепринятых формул и атомных весов не было вплоть до начала 1860-х годов: тогда не было способов экспериментально определять формулы твёрдых веществ, в результате, к примеру, формулу оксида кремния разные химики по шатким косвенным данным определяли как SiO, Si2O3, SiO2, SiO3 и соответственно атомная масса кремния у разных химиков отличалась в несколько раз. Если бы, например, Берцелиус в 1830 году попытался расположить элементы в порядке увеличения атомного веса, чтобы увидеть, не будет ли при этом какой-либо закономерноcти, у него бы получился следующий ряд: H, C, Li, N, O, F, B, Mg, Al, P, S, Cl, Ca, Si, Na, Ti, Be, Fe, Mn, Cr, Co, Ni, Cu, Y, Zn, Zr, As, Br, K, Se, Sr, Mo, Rh, Pd, Cd, Sn, Th, J, Te, Sb, Ba, V, Bi, Ta, W, Pt, Ir, Os, Au, Hg, Pb, Ag, U. Никакой периодической таблицы из этого ряда не построишь, и в этом и состоит причина, почему Дёберейнер не мог открыть таблицу Менделеева в своё время, а был вынужден ограничиваться триадами. С другой стороны, когда в начале 1860-х годов формулы и атомные веса привели в более-менее (за несколькими исключениями) порядок, таблицу элементов открыли всего за несколько лет, поскольку идея расположить элементы по увеличению веса очень проста. Хотя даже и Менделееву пришлось иметь дело с аргументами вроде «Вот вы поместили алюминий в 3-ю группу, а между тем мы экспериментально измерили плотность паров хлористого алюминия и нашли, что она соответствует формуле Al2Cl6, это такая же формула, как у этана C2H6, а значит, алюминий четырёхвалентен и является аналогом углерода, а ваша таблица Менделеева – полная чушь».