Johann Wolfgang Döbereiner
(17801849)

Kísérlet az elemi anyagok csoportosítására analógiáik alapján
Részletek

 Annalen der Physik und Chemie (Poggendorf-féle), 15: 301307 (1829)
 

(in: Henry Marshall Leicester and Herbert S. Klickstein, A Source Book in Chemistry 1400-1900 (Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts, 1963)



Nagy érdeklõdéssel fogadtam Berzelius munkáját a bróm és a jód atomsúlyának meghatározásáról, mert megalapozta azt az elképzelést, amelyet elõadásaimban már korábban kifejtettem, nevezetesen, hogy a bróm atomsúlya talán a klór és a jód atomsúlyának számtani átlaga. Ez az átlag (35,470+126,470)/2=80,470 [sic], s nem sokkal nagyobb annál, mint amit Berzelius határozott meg (78,383), sõt olyannyira megközelíti, hogy szinte abban reménykedhetünk, a különbség teljesen eltûnik, ha e három sóképzõ elem atomsúlyát egymást követõen többször gondosan meghatározzák. Ez az elképzelés munkált bennem, amikor tizenkét évvel ezelõtt megkíséreltem az anyagokat analógiáik alapján csoportosítani. Akkoriban azt találtam, hogy a stroncium-oxid fajsúlya és atomsúlya nagyon közel esik a kalcium-oxid és a bárium-oxid fajsúlyának és atomsúlyának számtani átlagához, mivel
 
 
                                     
356,019 (=Ca) + 956,880 (=Ba)
                        2

=
                  . 
656,449 (=Sr)*

és a stroncium-oxidra meghatározott érték 647,285.

Az alkálicsoportban, ennek megfelelõen, a nátrium-oxid áll középen, mert ha vesszük a lítium-oxid atomsúlyát, amely Gmelin szerint 195,310, és a kálium-oxidét, amely 589,916, akkor a kettõ számtani átlaga
 

195,310 + 589,916
2
= 392,613

amely nagyon jól megközelíti a nátrium-oxid Berzelius által meghatározott atomsúlyát, 390,897-et.

Az arzén és a foszfor csoportjában hiányzik a haramadik tag. Mitscherlich, az izomorfológia felfedezõje, tudni fogja hogyan találja meg, ha létezik ez az anyag.

Ha a kén, a szelén és a tellúr egy csoportba tartozik amit nyugodtan feltehetünk, mert a szelén fajsúlya pontosan a kén és a tellúr fajsúlyának számtani átlaga, és mindhárom anyag a hidrogénnel egyesülve jellegzetes hidrogén-savat ad , akkor a szelén van középen, mert
 

32,239 (=S) + 129,243 (=Te)
                    2
= 80,741

és a szelénre kapott kísérleti érték 79,263.+

A fluor valójában a sóképzõ elemek közé tartozik, de nem a klór, a bróm és a jód csoportjába, hanem a sóképzõ anyagok egy másik csoportjába, amely talán ugyanolyan kapcsolatban van az elõzõvel, mint az alkáliföldek az alkáliakkal. Mivel nagyon kis érték tartozik hozzá, valószínûleg a feltételezett csoport elsõ tagja, és ebben az esetben még két újabb anyagot kellene felfedezni, ha igaz, hogy a kémiai anyagok minden csoportja triádokba rendezhetõ. Ha az itt csoportosított anyagok atomsúlyait összehasonlítjuk az anyagok kémiai affinitásával, azt találjuk, hogy az alkáliak és az alkáliföldek esetében az elõzõ egyenesen arányos az utóbbival, míg a sóképzõ elemek esetében fordítva arányos. Tehát a kálium-oxid, amelyhez a legnagyobb érték tartozik az alkáliak között, erõsebb, mint a lítium-oxid, amelyhez a legkisebb érték tartozik és a leggyengébb, míg a nátrium-oxid, amely a kálum- és lítium-oxid között áll, gyengébb, mint a kálium-oxid és erõsebb, mint a lítium-oxid. A bárium-, kalcium- és stroncium-oxid hasonló módon viselkedik. Viszont a klór, amelyhez a legkisebb érték tartozik, a legerõsebb, és a jód, amelyhez a legnagyobb érték tartozik, a leggyengébb a sóképzésben, míg a bróm a kettõ között van. Ha a csoportosított anyagok kémiai affinitásának erõsségét az 1, 2 és 3 számmal jelöljük, a következõ táblázatot kapjuk:

A kémiai
affinitás
erõssége
a) Sóképzõ elemek és savjaik

221,325=Cl.

455,129=HCl.
            .....
942.650=Cl

3

789,145=I.

1590,770=HI.
           .....
2078,290=I

1


1010,470/2=Br.

2045,899/2=HBr.
               .....
3020,940/2=Br

2

b) Savképzõ elemek és savjaik ... [S, Se, Te] ...
c) Lúgképzõ elemek és alkáliak ... [L, K, Na] ...

d) Alkáliföldképzõ elemek és alkáliföldek


256,019=Ca.
            .
356,019=Ca

1

856,880=Ba.
            .
956,880=Ba

3

1112,899/2=Sr.
                .
1312,899/2=Sr

2

Úgy látszik, a hidrogén, az oxigén, a nitrogén és a szén elkülönül azoktól az anyagoktól, amelyek lúgokat, savakat és sókat képeznek. Bár az oxigén atomsúlyának (16,026) és a szén atomsúlyának (12,256) számtani átlaga megadja a nitrogén atomsúlyát (14,138), ezek az anyagok nem tárgyalhatók itt, mert nem áll fenn köztük analógia.

A földfémek és a maguk a földek hasonlóságaik alapján összetartoznak, de nem sikerült még elrendeznem õket. A bór és a szilícium, ... az alumínium és a berillium, ... az ittrium és a cérium külön csoportot alkot, de mindenhol hiányzik a harmadik tag. A magnézium teljesen egyedül áll, a cirkónium a titánhoz és az ónhoz tartozik.

A nehézfémek timsóképzõ csoportja teljes. Ide tartozik a vas, a magnézium és króm oxidja. ... Ez a középsõ tag, hiszen
 

            ...                   ... 
979,426 Fe + 1011,574 Mn
                   2

=

            ... 
995,000 Cr [sic]

Mitscherlich szerint a izomorf a magnézium-oxiddal. Ez a sorozat igen érdekes, egyrészt azért, mert mindegyik tagja mágneses fém, másrészt azért, mert tagjai a legjobb áramvezetõk. De hogyan rendezzük el õket, ha a csoportosítást triádokra alapozzuk? A természetben a Fe, a Mn és a Co oxidok formájában fordul elõ, melyek gyakran együtt találhatók. Egy angol kolléga szerint a Ni, a Zn és a Cu egy olyan ércben jelenik meg együtt, amelybõl a kínaiak fehér rezet készítenek; ezt az anyagot a németek Argentannak nevezik [magyarul újezüst vagy alpakka]. Ennek alapján az elsõ csoportban a mangán a harmadik tag, mert
 

             .                 
439,213 Fe + 468,991 Co
                   2

=

            
454,102 Mn

a második csoportban pedig a réz foglalja el ezt a helyet:
 

              .                 
469,675 Ni + 503,226 Zn
                   2

=

            
486,450 Cu
atomsúlya azonban 495,695, és fajsúlya nem egyezik meg a nikkel és a cink fajsúlyának számtani átlagával, ezért azt hiszem, ezt a hat oxidot másképpen kell csoportosítani.  A fajsúlyok és atomsúlyok gondos kísérleti ellenõrzése talán megszünteti a kétséget.

Az analóg fémek legérdekesebb sorozatát a platinaércekben található fémek alkotják, a platina, a palládium, a ródium, az iridium, az ozmium és a pluranium. Fajsúlyuk és atomsúlyuk szerint két csoportba sorolhatók. A platina, az iridium és az ozmium tartozik az elsõbe, a palládium, a ródium és a pluránium a másodikba. (Az utóbbi felel meg az  ozmiumnak, a ródium az iridiumnak és a palládium a platinának.) Az elsõ csoport fémeinek atomsúlyai Berzelius legújabb eredményei szerint a következõk: platina 1233,260, iridium 1233,260, ozmium 1244,210. Miután az iridium fajsúlya nagyon közel esik a platina és ozmium fajsúlyának számtani átlagához (az ozmium fajsúlya Brezelius szerint 10), az iridiumot kell a csoport középsõ tagjának tekintenünk. Ebben az esetben az atomsúlya
 

1233,260 + 1244,210
2
= 1238,735

A második csoport tagjainak atomsúlyai, ugyanazon bámulatra méltó kémikus szerint, a következõk: palládium 665,840, ródium 651,400. A plurániumra tehát 636,960-at kapunk, ... ha a ródiumot a csoport közepén helyezzük el.++

Az ólom fajsúlya és atomsúlya nagyon közel esik az ezüst és a higany fajsúlyának és atomsúlyának átlagához, ezért azt hiszem, ez a három elem is összetartozik.

Hogy az ón és a kadmium, az antimon és a bizmut, az arany és a volfrám vagy a volfrám és a tantál stb. együvé tartozik-e és hogy melyek a hiányzó analóg elemek, nem merném eldönteni.



Megjegyzések
* [Az elem vegyjele fölötti pont oxigénatomot jelöl.]
+ A tellúrnak bizonyosan van magasabb oxidációs állapota is, mint a . Talán ugyanúgy állítható elõ belõle a , mint ahogy Mitscherlich készített a Se-bõl -t. (Döbereiner megjegyzése)
++ A pluránium létezése még egy kissé kétséges. (Poggendorf megjegyzése)


Vissza http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/