멘델레예프의 예측 요소

Mendeleev's predicted elements
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드미트리 멘델레예프는 1869년에 가장 가벼운 것부터 무거운 것까지 원소를 정리하면서 일정한 규칙성을 가지고 나타난 성질을 바탕으로 화학 원소의 주기율표를 발표했습니다.[1] 멘델레예프가 자신의 주기율표를 제안할 때, 그는 표의 공백을 주목하고 당시 알려지지 않은 원소들이 그 공백을 메우기에 적절한 성질을 가지고 존재한다고 예측했습니다. 그는 메카-붕소, 에카-알루미늄, 에카-실리콘, 에카-망간으로 각각 원자량이 44, 68, 72, 100이라고 이름 지었습니다.

접두사

드미트리 멘델레예프는 자신의 예측된 원소에 임시 이름을 붙이기 위해 1, 2, 3자리의 산스크리트어 이름에서 접두사 eka- / ˈi ːk ə-/, dvi- 또는 dwi-, tri-를 사용했는데, 이는 예측된 원소가 자신의 표에 있는 같은 그룹의 알려진 원소에서 한 자리 아래인지 두 자리인지 세 자리 아래인지에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 게르마늄은 1886년 발견되기 전까지는 에카-실리콘, 레늄은 1926년 발견되기 전까지는 dvi-망간이라고 불렸습니다.

에카 접두사는 멘델레예프 자신의 예측에서뿐만 아니라 다른 이론학자들에 의해서도 사용되었습니다. 프랑슘은 발견되기 전에는 에카-카에시움으로, 아스타틴은 에카-요오드로 불렸습니다. 때때로, eka-는 여전히 일부 초우라늄 원소를 지칭하는 데 사용됩니다. 예를 들어, eka-radium for unbinilium. 그러나 현재의 공식 IUPAC 관행은 이러한 접두사가 요구하는 주기율표에서의 위치를 기준으로 하는 대신 원소의 원자 번호에 기초한 체계적인 원소 이름을 임시 이름으로 사용하는 것입니다.

원래의 예측

멘델레예프의 예측 요소
수소 헬륨
리튬 베릴륨 붕소 탄소 질소 산소 플루오린 네온
나트륨 마그네슘 알루미늄 실리콘 인 유황 염소 아르곤
칼륨 칼슘 스칸듐 티타늄 바나듐 크롬 망간 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 게르마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤
루비듐 스트론튬 이트리움 지르코늄 니오븀 몰리브덴 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 실버 카드뮴 인듐 주석 안티몬 텔루륨 요오드 제논
세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로퓸 가돌리늄 테르븀 디스프로슘 홀뮴 에르븀 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈룸 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 플래티넘 골드 수은(원소) 탈륨 이끌다 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈
프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로탁티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 큐륨 베르켈륨 칼리포르늄 아인슈타이늄 페르뮴 멘델레븀 노벨륨 로렌시움 러더포디움 두브늄 시보르기움 보륨 하시움 미트네륨 다름슈타디움 뢴트게늄 코페르니슘 니혼륨 플레로븀 모스코비움 리보모륨 테넨신 오가네손
(현대 주기율표에 있는 것처럼)

희토류 원소보다 가벼운 예측 원소인 eka-boron (Eb, boron, B, 5), eka-알루미늄 (Ea 또는 El,[2] Al, 13), eka-망간 (Em, Mn, 25), eka-실리콘 (Es, Si, 14)은 스칸듐 (Sc, 21), 갈륨 (Ga, 31), 테크네튬 (Tc, 43), 게르마늄 (Ge, 32) 각각은 멘델레예프가 지정한 주기율표의 자리를 채웁니다.

이름은 1917년 이전 러시아어 맞춤법에 따라 드미트리 멘델레예프가 각각 экаборъ (에카보르 ʺ), экаалюминій (에카알주미니), экамарганецъ (에카마르가네크 ʺ), экасилицій (에카실리키)로 썼습니다.

초기 버전의 주기율표는 희토류 원소와 전이 원소를 구분하지 않았으며, 이는 멘델레예프가 예측한 무거운 미지의 원소에 대한 예측이 가벼운 원소에 대한 예측보다 제대로 이루어지지 않은 이유와 잘 알려지지 않았거나 문서화되지 않은 이유를 설명하는 데 도움이 되었습니다.

산화 스칸듐은 1879년 말 라스 프레드릭 닐슨에 의해 분리되었습니다. 페르 테오도르 클레브는 그 서신을 인지하고 그 해 말 멘델레예프에게 알렸습니다. 멘델레예프는 1871년 에카보론의 원자량을 44로 예측한 반면 스칸듐의 원자량은 44.955908이었습니다.

1871년, 멘델레예프는 에카-알루미늄이라는 아직 발견되지 않은 원소의 존재를[2] 예측했습니다. 아래 표는 멘델레예프가 예측한 원소의 성질과 1875년 폴 에밀레 르코크 드 부아보드란이 그 존재를 예측한 직후 발견한 갈륨의 실제 특성을 비교한 것입니다.

소유물 Eka-aluminium 갈륨
원자 질량 68 69.723
밀도(g/cm3) 6.0 5.91
녹는점(°C) 로우 29.76
산화물 공식 Ea2O3 가오23
밀도 5.5g/cm3 5.88g/cm3
용해도 알칼리와 산에 모두 용해됨
염화물 공식 Ea2Cl6 Ga2Cl6
변동성 휘발성 휘발성

테크네튬은 멘델레예프의 생애 훨씬 후인 1937년에 카를로 페리에와 에밀리오 세그레에 의해 사이클로트론에서 중수소 핵폭탄을 맞은 몰리브덴 샘플에서 분리되었습니다. 멘델레예프는 1871년 에카-망간의 원자량을 100으로 예측했고, 테크네튬의 가장 안정적인 동위원소는 Tc입니다.[4]

게르마늄은 1886년에 분리되었고, 이전에 확인된 멘델레예프의 두 예측보다 이웃 원소들과 더 명확하게 대조되기 때문에 그 이론에 대한 최고의 확인을 제공했습니다.

소유물 에카실리콘 게르마늄
원자 질량 72 72.630
밀도(g/cm3) 5.5 5.323
녹는점(°C) 높은 938
색. 그레이 그레이
산화물 유형 불응성 이산화물
밀도(g/cm3) 4.7 4.228
활동 feelbly basic feelbly basic
염화물 끓는점 100 ℃ 이하 86.5 °C (GeCl4)
밀도(g/cm3) 1.9 1.879

기타예측

1871년 멘델레예프는 토륨(90)과 우라늄(92) 사이의 원소 존재를 예측했습니다. 1900년, 윌리엄 크룩스는 자신이 식별할 수 없었던 우라늄에서 유래한 방사성 물질로 프로탁티늄(91)을 분리했습니다. 1913년과 1918년 독일에서 서로 다른 프로탁티늄 동위원소가 확인되었지만 [5]프로탁티늄이라는 이름은 1948년이 되어서야 붙여졌습니다. 글렌 T를 받아들인 이후로. 1945년 시보그의 악티니드 개념인 토륨, 우라늄, 프로탁티늄은 악티니드로 분류되어 왔으며, 따라서 프로탁티늄은 그룹 5의 에카-탄탈룸(73 미만)의 자리를 차지하지 않습니다. 에카탄탈륨은 실제로 합성 슈퍼헤비원소인 더브늄(105)입니다.

멘델레예프의 1869년 표는 암시적으로 티타늄(22)과 지르코늄(40)의 더 무거운 유사체를 예측했지만, 1871년에 그는 란타넘(57)을 그 자리에 놓았습니다. 1923년 하프늄의 발견은 멘델레예프의 1869년의 최초 예측을 검증했습니다.

멘델레예프[6] 현대식 이름 원자 번호
에카- 스칸듐, Sc 21
에카- 갈륨, 가 31
에카실리콘의 게르마늄, Ge 32
에카망간 테크네튬, Tc 43
dvi-망간 레늄, 레늄 75
dvi-tellurium 폴로늄, 포 84
dvi-caes늄 프랑슘, 프르 87
eka-tantalum 프로탁티늄, 파 91

그가 여섯 번째 줄에 있는 란타니드의 존재를 인식하지 못했기 때문에 몇몇 다른 예측들은 성공하지 못했습니다.[6]

나중의 예측

1902년, 원소 헬륨과 아르곤에 대한 증거를 받아들인 멘델레예프는 원소 배열에 이러한 비활성 기체를 0족에 배치했습니다.[7] 멘델레예프는 정비례의 법칙을 설명하기 위한 원자론에 의심이 있었기 때문에, 수소가 원소 중 가장 가벼운 원소라고 믿을 만한 선험적인 이유가 없었고, 화학적으로 불활성인 0족 원소의 가정적인 가벼운 구성원이 발견되지 않고 방사능에 책임이 있을 수 있다고 제안했습니다. 현재 몇몇 주기율표의 원소들은 이 자리에 홀로 중성자를 넣었고(중성자 참조), 멘델레예프의 예측과 상당히 잘 일치합니다.

멘델레예프가 코로나와 확인한 가상의 원헬륨 원소 중 더 무거운 원소는 태양의 코로나에서 설명할 수 없는 스펙트럼 선과 연관되어 명명되었습니다. 잘못된 보정으로 531.68nm의 파장이 발생했고, 결국 530.3nm로 보정되었으며, Grotrian과 Edlen은 1939년 Fe XIV에서 유래한 것으로 확인했습니다.[8][9]

주기율표에서 가장 먼저 0족 가스 중 가장 가벼운 것은 5.3×10−11 u에서 9.6×10−7 u 사이의 이론적 원자량을 할당했습니다. 멘델레예프는 이 기체의 운동 속도를 초당 2,500,000미터로 계산했습니다. 멘델레예프는 질량이 거의 없는 이 기체들이 모든 물질에 스며들어 화학적 상호작용을 거의 하지 않는다고 생각했습니다. 수소 횡단 가스의 높은 이동성과 매우 작은 질량은 희박할 수 있지만 매우 밀도가 높은 것처럼 보이는 상황을 초래할 것입니다.[10][11]

멘델레예프는 나중에 에테르의 화학적 개념(1904)이라는 제목의 작은 책자에 에테르의 이론적 표현을 실었습니다. 그의 1904년 출판물은 다시 수소보다 작고 가벼운 두 개의 원자를 포함하고 있었습니다. 그는 "에테르 가스"를 수소보다 가벼운 적어도 두 개의 원소로 구성된 성간 대기로 취급했습니다. 그는 이 가스들이 별 내부의 격렬한 폭격으로 인해 발생했으며, 태양은 그러한 가스의 가장 많은 양을 차지한다고 말했습니다. 멘델레예프의 소책자에 따르면, 성간 대기는 아마도 몇 가지 추가적인 원소 종으로 구성되었을 것입니다.

메모들

  1. ^ 1871년 기사를 인용하면 다음과 같습니다.[2]: 45
    Элементъ этотъ предлагаю предварительно назвать 'экаборомъ', производя это названіе отъ того что онъ слѣдуетъ за боромъ, какъ первый элементъ четныхъ группъ, а слогъ 'эка' производится отъ санскритскаго слова, обозначающаго 'одинъ'. Eb=45. Экаборъ ...
    이 원소는 짝수족의 첫 원소처럼 붕소 뒤에 오고, 음절 에카는 산스크리트어로 하나를 뜻하는 단어에서 유래한 것이므로 이 이름을 에카보론이라고 먼저 부르자고 제안합니다. Eb=45. 에카보론...

참고문헌

  1. ^ Kaji, Masanori (2002). "D. I. Mendeleev's concept of chemical elements and The Principles of Chemistry" (PDF). Bulletin for the History of Chemistry. 27 (1): 4–16. Archived from the original (PDF) on 2008-12-17. Retrieved 2006-11-09.
  2. ^ a b c Mendeleev, D. (1871). "The natural system of elements and its application to the indication of the properties of undiscovered elements". Journal of the Russian Chemical Society (in Russian). 3: 25–56. Retrieved 23 August 2017.
  3. ^ Kak, Subhash (2004). "Mendeleev and the Periodic Table of Elements". Sandhan. 4 (2): 115–123. arXiv:physics/0411080v2. Bibcode:2004physics..11080K.
  4. ^ 이것은 원자 질량 98로, 하나의 동위 원소의 핵에 있는 핵자의 수이고 C에 대한 평균 샘플의 실제 질량이 아니라는 점에서 원자 질량과 구별됩니다. Tc 동위 원소의 질량은 97.907214입니다. 지구 생성으로부터 지속될 정도로 안정적이지 않은 원소의 경우, 협약은 자연적으로 발생하는 원자량 평균을 대신하여 가장 안정적인 동위원소의 원자량을 보고하는 것입니다.
  5. ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks (Hardcover, First ed.). Oxford University Press. pp. 347. ISBN 0-19-850340-7.
  6. ^ a b Philip J. Stewart (2019). "Mendeleev's predictions: success and failure". Foundations of Chemistry. 21: 3–9. doi:10.1007/s10698-018-9312-0. S2CID 104132201.
  7. ^ Mendeleev, D. (1902-03-19). Osnovy Khimii [The Principles of Chemistry] (in Russian) (7th ed.).
  8. ^ Swings, P. (July 1943). "Edlén's Identification of the Coronal Lines with Forbidden Lines of Fe X, XI, XIII, XIV, XV; Ni XII, XIII, XV, XVI; Ca XII, XIII, XV; a X, XIV" (PDF). Astrophysical Journal. 98 (119): 116–124. Bibcode:1943ApJ....98..116S. doi:10.1086/144550. hdl:2268/71737.
  9. ^ "Identification of Spectral Lines – History of Coronium". laserstars.org.
  10. ^ Mendeleev, D. (1903). Popytka khimicheskogo ponimaniia mirovogo efira (in Russian). St. Petersburg.{{cite book}}: CS1 maint: 위치 누락 게시자(링크)
    영어 번역이 다음과 같이 나타났습니다.
    Mendeléeff, D. (1904). An Attempt Towards A Chemical Conception Of The Ether. Translated by Kamensky, G. Longmans, Green & Co.
  11. ^ Bensaude-Vincent, Bernadette (1982). "L'éther, élément chimique: un essai malheureux de Mendéleev en 1904". British Journal for the History of Science. 15 (2): 183–188. doi:10.1017/S0007087400019166. JSTOR 4025966. S2CID 96809512.

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