Julius Lothar Meyer
(1830-1895)

A kémiai elemek természete atomsúlyaik függvényében
Részletek

Annalen der Chemie, Supplementband 7, 354364 (1870)

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


Az atomsúlyokban mutatkozó szabályszerûségeket nemcsak nagyon különbözõ elemek között keresik az egyes szerzõk, hanem igen eltérõen mutatják is be. Miután meggondolásainkat nem Gmelin úgynevezett "ekvivalenseire" alapozzuk, hanem az Avogadro, valamint Dulong és Petit szabályai alapján meghatározott atomsúlyokat használjuk, ezeknek a szabályszerûségeknek a bemutatása jelentõsen egyszerûsödik. Már 1864-ben találtam olyan szabályszerûségeket, amelyek az addig különbözõnek tekintett kémiai elemcsaládokat ugyanabba a rendszerbe sorolták. Az atomsúlyok pontos meghatározása révén azóta a mostanáig felfedezett, kellõképpen ismert elemek is bekerülhettek ebbe a rendszerbe. Nemrégiben Mengyelejev mutatta meg, hogy ilyen elrendezés elõállítható, ha az összes elem atomsúlyát, mindenféle önkényes válogatás nélkül, egyszerûen nagyságuk szerint egyetlen sorba rakjuk, a sort részekre osztjuk, s a részeket változatlan sorrendben fûzzük össze. A következõ táblázat lényegében azonos a Mengyelejevével.
 

I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. 
B=11,0 Al=27,3 -- -- ?In=113,4 Tl=202.7
C=11,97 Si=28 -- Sn=117,8 Pb=206,4 
Ti=48 Zr=89,7 -- 
N=14,01 P=30,9 As=74,9 Sb=122,1 Bi=207,5 
V=51,2 Nb=93,7 Ta=182,2 
O=15,96 S=31,98 Se=78 Te=128?
Cr=52,4 Mo=95,6 W=183,5 
F=19,1 Cl=35,38 Br=79,75 I=126,5
Mn=54,8 Ru=103,5 Os=198,6? 
Fe=55,9 Rh=104,1 Ir=196,7 
Co&Ni=58,6 Pd=106,2 Pt=196,7 
Li=7,01 Na=22,99 K=39,04 Rb=85,2 Cs=132,7
Cu=63,3 Ag=107,66 Au=196,2 
?Be=9,3 Mg=23,9 Ca=39,9 Sr=87,0 Ba=136,8
Zn=64,9 Cd=111,6 Hg=199,8 

A táblázat minden olyan elemet tartalmaz, amelynek atomsúlyát vagy vegyületeinek gõzsûrûségei, vagy hõkapacitása alapján eddig meghatározták. Az elemek növekvõ atomsúlyaik szerint követik egymást. Csak a rendellenesnek tekinthetõ hidrogén hiányzik a sorból. A táblázatban szerepel a Be és az In is, amelyek valószínû atomsúlyai ekvivalens súlyaikból származnak. A táblázat összesen 56 elemet tartalmaz. A H mellett mindössze az Y, Eb, (Tb?), Ce, La, Di, Th, U, Jg (jargónium)* hiányzik, ezek egyikének sem ismert az atomsúlya, és néhányuknak még az egyenértéksúlya sem ismert. Ezek az elemek késõbb, legalább részben, valószínûleg betöltik majd a táblázat üres helyeit. Egyes helyeket talán az ezután felfedezendõ elemek töltenek majd be. Az is elõforduhat, hogy az új felfedezések nyomán egyik vagy másik elem elkerül a helyérõl, és egy megfelelõbb kerül oda.

Az elemek a kilenc függõleges oszlopban molekulasúlyaik szerint követik egymást, míg a vízszintes sorok a természetes családokat tartalmazzák. Ehhez az elrendezéshez néhány elemet, amelynek atomsúlya csaknem egyenlõ s talán nem is áll rendelkezésre kellõ pontossággal, kissé át kellett helyezni, így került a tellúr a jód elé, az ozmium az iridium és a platina elé és ezek az arany elé. Késõbbi kutatásoknak kell eldönteniük, hogy ez a fordított sorrend megfelel-e a pontos atomsúlyoknak. Egyetlen észrevétellel egészítem ki azokat a megjegyzéseket, amelyeket Mengyelejev fûzött a táblázatához: a IV, VI és VIII függõleges oszlopban álló elemek gyakran izomorf kapcsolatban állnak az elõzõ vízszintes sorban lévõ elemekkel, tehát a Ti és Zr a Si-mal, a V a P-ral, a Cr és Mo a S-nel, a Mn a Cl-ral, az Ag a Na-mal, a Zn a Mg-mal stb. Ami az atomokat illeti melyeket eddig még nem bontottak részekre , a táblázat egyszerû és nagyon fontos következményre vezet. Ha feltételezzük, hogy az atomok ugyanannak az anyagnak az aggregátumai, és csak eltérõ tömegeik miatt különböznek egymástól, akkor az elemek tulajdonságait atomsúlyaik függvényének tekinthetjük; úgy tûnik, hogy atomsúlyaik közvetlen függvényei. A táblázat arra utal, hogy az elemek tulajdonságai jórészt atomsúlyaik periodikus függvényei. Ugyanolyan vagy hasonló tulajdonságok jelennek meg ismét, ha az atomsúly egy bizonyos értéket elér, 16 egység után, körülbelül 46, végül 8892 egység után. Ez minden esetben igaz, akármelyik elembõl indulunk ki. De bármilyen meglepõ és érdekes is ez a megfigyelés, teljes sötétségben hagy bennünket a tulajdonságok periódusokon belüli változását illetõen, mert a periódusok elején észlelt tulajdonságok a periódusok végén megismétlõdnek. Ha például a Li-tól indulunk ki, mintegy 16 egységnyi növekedés után azt tapasztaljuk, hogy lényegében ugyanazok a tulajdonságok jelennek meg a Na-ban, és ismét 16 egység után a K-ban. Ugyanakkor igen változatos sort mutat a Be, B, C, N, O, F, majd a Mg, Al, Si, P, S, Cl; mindössze az atomok telítési kapacitása nõ és csökken szabályosan mindkét esetben.
 

Egy 
vegyért.
Két
vegyért.
Három
vegyért.
Négy
vegyért.
Három
vegyért.
Két
vegyért.
Egy
vegyért.
Li Be B C N O F
Na Mg Al Si P S Cl

De ha az elemek természetét atomsúlyaik függvényében óhajtjuk leírni, minden tulajdonság változását elemrõl elemre, lépésenként kell követnünk. A következõ gondolatmenet célja a vizsgálat kiindulási pontjának meghatározása.

Az atomsúllyal szabályosan változó tulajdonságok egyike az elemek atomtérfogata. A táblázat grafikusan szemlélteti ezt a változást az atomsúly-változás függvényében. Az atomsúlyok az abszcissza mentén változnak, az ordinátaértékek az elemek szilárd állapotbeli atomtérfogataira utalnak (a klóré kivételével, ahol az atomtérfogat a folyadékállapotra vonatkozik); tehát az atomsúlyok és a sûrûségek hányadosai vannak arányosan ábrázolva. A hidrogén atomsúlya és a víz sûrûsége egységnyi. Az egymást követõ ordinátapontokat folytonos vonal köti össze, hogy még jobban látszódjék, hogyan változnak az atomtérfogatok az atomsúly függvényében. Ahol egy vagy több elem atomtérfogata ismeretlen, pontozott vonal szerepel, és ezeknek az elemeknél az értékeket dõlt betûk jelölik.

A görbe menetébõl látható, hogy az elemek atomtérfogata, a kémiai tulajdonságokhoz hasonlóan, atomsúlyaik periodikus függvénye.


Megjegyzés:
* H. C. Sorby 1869-ben spektroszkópiai adatok alapján bejelentette, hogy a ceyloni jargon ásványból új elemet vont ki, a jargóniumot. Egy évvel késõbb visszavonta bejelentését. Az elemnek tulajdonított spektrumvonalak szennyezett cirkóniumtól származtak.

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