Szczypta (al)chemii i nauk

(1)

Szczypta (al)chemii i nauk pokrewnych

... dla humanistów

Wojciech Grochala

Uniwersytet Warszawski

Centrum Nowych Technologii

(2)

Pierwiastek chemiczny

Znanych 118

(3)

Stoicheia

Wczesna definicja (360–350 BC)

Platon 427–347 BC

ziemia ogień woda powietrze Arystoteles 427–347 BC

+ SFERA

(4)

Fundamentalne komponenty

Elementy składowe

(5)

Trójca

Po niemal dziewiętnastu wiekach…

Paracelsus 1493–1541

palny ciekły, zmienny trwały

(6)

“Pierwiastek” chemiczny

Definicja Boyle’a (1661)

Robert Boyle 1627–1691

„The Sceptical Chymist”

1661

“certain primitive and simple, or perfectly unmingled bodies; which not being made of any other bodies, or of one another, are the ingredients of which all those called perfectly mixt bodies are immediately compounded, and into which they are ultimately resolved.”

• ILE PIERWIASTKÓW?

• CO JEST PIERWIASTKIEM?

(7)

Pierwiastek chemiczny

5 lat przed egzekucją (podatki!)

Antoine Lavoisier 1742–1794

„Traité élémentaire de chimie, …” 1789

• 33 PIERWIASTKI!

• (wł. światło i cieplik)

(8)

Pierwiastek chemiczny, c.d.

5 lat przed egzekucją (podatki!)

• 33 PIERWIASTKI!

• (wł. światło i cieplik)

• 23 OK

(9)

Rodziny pierwiastków

4 – ale NOWE kategorie

ziemia ogień woda powietrze GAZY

METALE NIEMETALE ZIEMIE

(10)

Postęp…

XVIII  XIX  XX  XXI w.

23 szt.

(1789)

Jöns J. Berzelius 1779–1848 45_M.AT.@49 szt.

(1818)

Dymitr Mendelejew 1834–1907

66 szt.

(1869)

M. Skłodowska 1867–1934

72 szt.

(1914)

Glenn Seaborg 1912–1999

113 szt.

(1999)

118 szt.

(2010) novecento

12 szt.

(1000 BC)

Fe,Cu,Ag,Au,Zn, Hg,C,Sn,Pb,As,Sb,S

(11)

„Transuranowce”

XX & XXI w.

(12)

„Transuranowce”

XX & XXI w.

1940–74

1981–96

2000–10

14 : 6 : 6

(13)

3 duże rodziny

Mapa świata (XXI w.)

pierwotne: 84

sztuczne: 20 przejściowe: 14

(14)

Sukces ma wielu ojców

Złożone początki

Demokryt z Abdery 460–370 BC

Johann Dobereiner 1780–1849

http://www.meta-synthesis.com/webbook/35_pt/pt_database.php?Button=pre-1900+Formulations

Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois

1820–1886

1850 1862

(Julius) Lothar Meyer 1830–1895 1862

Dymitr Mendelejew

1834–1907 John Alexander

Reina Newlands 1837–1898

1864 1868/9

William Odling (1864) Alfred J. Naquet (1864) G. D. Hinrich (1867)

?

(15)

Krok 1: Triady

Złożone początki

Johann Dobereiner 1780–1849 1850

Li: 3p, 4n K: 19p, 20n ---

śr. 11p,12n Na: 11p, 12n

(16)

Krok 2: Helisa

Złożone początki

Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois

1820–1886 1862

K Ca

Si C

• Geolog i mineralolog

• Pierwsze ułożenie w funkcji narastających mas atomowych

• Oparte o masy Stanislao Cannizzaro (1860, Kongres w Karlsruhe)

• Pierwsza periodyczność (helisa)

• 16 jednostek (masa tlenu)

(17)

Krok 3: “Mały Układ”

Złożone początki

(Julius) Lothar Meyer 1830–1895

1862 & 1868     / 

(18)

Krok 4: Prawo Oktaw

Złożone początki

John Alexander Reina Newlands

1837–1898 1864

8!

oktawa-oktet 8 vs. 7

• wyśmiany przez RS

• …

• Davy Medal 1887…

(19)

Krok 5: “Duży Układ”

I piękna kulminacja!

Dymitr Mendelejew

1834–1907

1868 1869 1871

“Principles of Chemistry”

(dwa tomy, 1868–1870

(20)

Krok 5: “Duży Układ”

(…choć z błędami!)

Dymitr Mendelejew

1834–1907

1868 1869 1871

(21)

Model PRZEWIDUJE…

…właśćiwości także!

Dymitr Mendelejew

1834–1907

1868 1871

Eka-glin: Ga (1875) Eka-bor: Sc (1879) Eka-krzem: Ge (1886) Eka-mangan: Tc (1937)†

(22)

Cierpienia młodego Dymitra

Maria Dmitriewna (dd Korniliewa)

Dymitr Mendelejew

1834–1907 1868/9

Tobolsk Moskwa

Petersburg 3,000 km

11–17 dzieci

1847 – ślepota ojca Iwana Pawłowicza; 1849 – Wielka Pielgrzymka; 1850 – przyjęcie na studia;

1855 gruźlica & podróż na Krym (Symferopol); 1857 – powrót do Petersburga; 1865 – PhD

“C₂H₅OH+H₂O” ; 1868 – książka dla studentów…; 1882 The Davy Medal (!) itd.; 1893 – “wódka”

(23)

Cierpienia Dymitra (wiek średni)

Anna Iwanowna Popowa (17 lat)

Dymitr Mendelejew

1834–1907 1868/9

1876 (42 lata) – love story; rodzice wysyłają Annę na studia do Włoch; Mendelejew grozi samobójstwem;

1881 – małżenstwo; 1882 – rozwód z Teodozją Nikitiną Leszewą (2 dzieci); nieprzyjęty do RAN…

Mendelejew jest bigamistą, ale…

(24)

Cierpienia Dymitra (wiek dojrzały)

Peter Klason (1848–1937)

Dymitr Mendelejew

1834–1907 1868/9

1895 – odkrycie argonu; sprzeciw Mendelejewa, …; 1902 – Mendelejew akceptuje pierwiastkową naturę gazów szlachetnych; 1905 – przyjęty w poczet SAN; 1906 – zgloszony do NN; sprzeciw Petera Klasona;

poparcie Svante Arrheniusa; Henri Moissan NN…; 1907 – próby renominacji; Mendelejew†, Moissan†

John W. Strutt (Lord Rayleigh)

1842–1919

William Ramsay (Sir)

1852–1916

Svante Arrhenius (NN 1903) 1859–1927 Henri Moissan

(NN 1906) 1852–1907

(25)

Fizyka vs. chemia: Układ Okresowy

1911: van der Broek

1912/3: Moseley (metale przejściowe) (…)

1947: Pm znaleziony! (lantanowce)

Cierpienia Dymitra (pośmiertne)

Henry G. J.

Moseley 1887–1915

(26)

Demiurgiczny raj dla cierpiących!

Rosja…

1533/47 – Iwan Grozny; 1598/1613 – Wielka Smuta; 1645 – chłyści;

1652/6 – staroobrzędowcy (raskolnicy); 1703 – Petersburg; 1762 – zamordowanie Piotra III (Katarzyn Wlk.); 1774 – skopcy; 1801 – zamord. Pawła I (Aleks. I); 1825 – niejasna †Aleks. I; 1855 – plotki o samob. Mikołaja I; 1881 – zamach na Aleks. II; 1917 – †Mikołaj II;

Łódź – Kamczatka 8,000 km

Lenin (1917–23), Stalin (1924–52), Chruszczow (1953–64), Breżniew (1964–82), Wlk. Smuta, Putin (1999–…)

(27)

Zbiór (niemal) kompletny

Dziś

(28)

D.I.M. w Panteonie!

Więc mimo cierpień…

(29)

Symbole pierwiastków

Łacina, greka, …

H:

Hydrogenium Helium

Hafnium Holmium Hydrargyrum Hassium

(30)

Okresowość

Okresowość w Naturze

(31)

Monotoniczna zmienność cech

Łatwość przewidywania

(32)

(prawie)

Bad Einstein!

pierwiastki

"relatywistyczne"

(33)

Mechanika kwantów

& liczenie na palcach

2

6

10

14

(34)

Mechanika kwantów

& liczenie na palcach

2

6

10

14

1,3,5,7 (x2)

(35)

Pierwiastki i

110:5:3 – seksizm!

 ?

Niob…

Meitner…

Platyna Miedź Rtęć Cyna Siarka Fe, Ag, Au

Jędrzej Śniadecki 1768–1838

(36)

Metale vs. niemetale

Pantha rei…

Ciśnieniowa metalizacja niemetali

&

…

demetalizacja metali!

(37)

Układ dla Geologa

Gaja

Victor Moritz Goldschmidt 1888–1947 (PhD 1911) S gas

rock Fe

(38)

Zawartość pierwiastków

Skorupa ziemska

Victor Moritz Goldschmidt 1888–1947 (PhD 1911)

(39)

(Niepotrzebne) oszukaństwo

My private battle!

2

6

10

14

(40)

Inne formy Układu Okresowego

Zillions!

etc…

(41)

Równi i równiejsi

Watch the updates…

Pretendent

(42)

Zamiast zakończenia

Życie po 118…?

A suggested periodic table up to Z ≤ 172, based on Dirac-Fock calculations on atoms and ions Pyykkö, Pekka

1. Ene 2. Due 3. Like 4. Fake …???

1+3+5+7+9+…