العناصر التي تنبأ بها مندليف

نشر ديمتري مندليف جدولًا دوريًا للعناصر الكيميائية عام 1869، مستندًا إلى خصائص ظهرت بنمط منتظم عند ترتيب العناصر من الأخف إلى الأثقل. ^{[ 1 ]} عندما اقترح مندليف جدوله الدوري، لاحظ وجود فجوات فيه، وتوقع وجود عناصر غير معروفة آنذاك بخصائص مناسبة لملء تلك الفجوات. أطلق عليها أسماء إيكا-بورون، وإيكا-ألومنيوم، وإيكا-سيليكون، وإيكا-منغنيز، بكتل ذرية تبلغ 44، و68، و72، و100 على التوالي.

لإعطاء أسماء مؤقتة للعناصر التي توقعها، استخدم ديمتري مندليف البادئات إيكا (eka- ) ، ودفي ( ^dvi- ) ، وتري ( ^tri- ) ، ^وهي أسماء سنسكريتية للأرقام 1 و2 و3، ^{وذلك بحسب} موقع العنصر المتوقع في الجدول الدوري، سواء كان موقعه أسفل موقع العنصر المعروف من نفس المجموعة في خانة واحدة أو اثنتين أو ثلاث خانات. على سبيل المثال، ^كان الجرمانيوم يُسمى إيكا - سيليكون حتى اكتشافه عام 1886، وكان الرينيوم يُسمى دفي- منغنيز قبل اكتشافه عام 1926.

استُخدمت البادئة "إيكا-" من قِبل مُنظِّرين آخرين، وليس فقط في تنبؤات مندليف نفسه. قبل الاكتشاف، كان يُشار إلى الفرانسيوم باسم "إيكا-سيزيوم" ، وإلى الأستاتين باسم "إيكا-يود" . ويتمثل العرف الرسمي للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) في استخدام اسم نظامي للعنصر مُستند إلى العدد الذري للعنصر كاسم مؤقت، بدلاً من الاعتماد على موقعه في الجدول الدوري كما كانت تتطلب هذه البادئات.

أثبتت العناصر الأربعة المتوقعة الأخف من عناصر الأرض النادرة ، وهي إيكا- بورون ( Eb ، تحت البورون، B، 5)، وإيكا- ألومنيوم ( Ea أو El ، ^{[ 4 ]} تحت Al، 13)، وإيكا- منغنيز ( Em ، تحت Mn، 25)، وإيكا- سيليكون ( Es ، تحت Si، 14)، أنها مؤشرات جيدة لخصائص السكانديوم (Sc، 21)، والغاليوم (Ga، 31)، والتكنيتيوم (Tc، 43)، والجرمانيوم (Ge، 32) على التوالي، وكل منها يشغل المكان المحدد في الجدول الدوري من قبل مندليف.

تمت كتابة الأسماء بواسطة دميتري مندلييف مثل экаборъ ( ekabor ) و экаалюминый ( ekaaljuminij ) و экамарганецъ ( ekamarganec ) و экасилиций ( ekasilicij ) على التوالي، وفقًا لقواعد الإملاء الروسية قبل عام 1917 .

لم تميز الإصدارات الأولية للجدول الدوري بين العناصر الأرضية النادرة والعناصر الانتقالية ، مما ساعد على تفسير سبب عدم نجاح تنبؤات مندليف للعناصر الأثقل غير المعروفة مثل تلك الخاصة بالعناصر الأخف، وسبب عدم كونها معروفة أو موثقة بشكل جيد.

عُزل أكسيد السكانديوم في أواخر عام 1879 على يد لارس فريدريك نيلسون ؛ وقد لاحظ بير تيودور كليف هذه المراسلات وأبلغ مندليف في أواخر ذلك العام. وكان مندليف قد توقع كتلة ذرية قدرها 44 لعنصر البورون (إيكا-بورون) في عام 1871، بينما تبلغ الكتلة الذرية للسكانديوم 44.955907.

في عام 1871، تنبأ مندليف ^{[ 4 ]} بوجود عنصر لم يكن قد اكتُشف بعد، وأطلق عليه اسم إيكا-ألومنيوم (نظرًا لقربه من الألومنيوم في الجدول الدوري ). يقارن الجدول أدناه خصائص العنصر الذي تنبأ به مندليف بالخصائص الفعلية للغاليوم، الذي اكتُشف بعد فترة وجيزة من تنبؤ مندليف بوجوده، في عام 1875 على يد بول إميل ليكوك دي بويسبودران .

عُزل التكنيتيوم بواسطة كارلو بيريه وإميليو سيغري عام 1937، بعد وفاة مندليف بفترة طويلة، من عينات من الموليبدينوم قُذفت بنوى الديوتيريوم في سيكلوترون بواسطة إرنست لورانس . وكان مندليف قد تنبأ بكتلة ذرية تبلغ 100 لنظير إيكا-منغنيز عام 1871، وأكثر نظائر التكنيتيوم استقرارًا هي ^97Tc و ⁹⁸ Tc. ^{[ 5 ]}

تم عزل الجرمانيوم في عام 1886 وقدم أفضل تأكيد للنظرية حتى ذلك الوقت، وذلك بسبب تباينه بشكل أوضح مع العناصر المجاورة له مقارنة بتوقعات مندليف المؤكدة سابقًا.

تنبأ مندليف عام 1871 بوجود عنصر يقع بين الثوريوم (90) واليورانيوم (92). وفي عام 1900، عزل ويليام كروكس مادة مشعة مشتقة من اليورانيوم لم يتمكن من تحديدها، وثبت لاحقًا أنها خليط من الثوريوم ^{-234 والبروستاديوم -234} . تم التعرف على البروتاكتينيوم-234 (المسمى "بريفيوم") في ألمانيا عام 1913، ^{[ 6 ]} ولكن لم يُطلق عليه اسم بروتاكتينيوم إلا عام 1918، عندما تم اكتشاف البروتاكتينيوم-231. منذ اعتماد مفهوم الأكتينيدات لغلين تي. سيبورغ عام 1945، صُنِّف الثوريوم واليورانيوم والبروتاكتينيوم ضمن الأكتينيدات ؛ وبالتالي، لا يشغل البروتاكتينيوم مكان الإيكاتانتالوم ( تحت 73) في المجموعة 5 . إن عنصر إيكا-تانتالوم هو في الواقع عنصر دوبنيوم (105) فائق الثقل الاصطناعي .

تنبأ جدول مندليف لعام 1869 ضمنيًا بوجود نظير أثقل للتيتانيوم (22) والزركونيوم (40)، لكنه وضع اللانثانوم (57) في ذلك الموضع عام 1871. وقد أكد اكتشاف الهافنيوم (72) عام 1923 صحة تنبؤ مندليف الأصلي لعام 1869.

بعض التوقعات الأخرى لم تنجح لأنه فشل في إدراك وجود اللانثانيدات في الصف السادس. ^{[ 7 ]}

في عام 1902، وضع بوهوسلاف براونر اللانثانيدات في سلسلة خاصة بدلاً من الدورة الإضافية لمندليف، فأعاد تسمية ثلاثي المنغنيز الذي اكتشفه مندليف إلى منغنيز-dvi، والتيلوريوم-dvi إلى تيلوريوم-eka (كان البولونيوم قد اكتُشف بالفعل، لكن خصائصه الكيميائية لم تكن قد دُرست بعد). وأُعيد تسمية السيزيوم-dvi إلى سيزيوم-eka. ^{[ 8 ]}

في عام ١٩٠٢، وبعد أن اقتنع مندليف بوجود عنصري الهيليوم والأرجون ، وضع هذين الغازين النبيلين في المجموعة صفر في ترتيبه للعناصر. ^{[ ٩ ]} ولأن مندليف كان متشككًا في قدرة النظرية الذرية على تفسير قانون النسب الثابتة ، لم يكن لديه سبب مسبق للاعتقاد بأن الهيدروجين هو أخف العناصر، واقترح أن عنصرًا افتراضيًا أخف وزنًا من عناصر المجموعة صفر الخاملة كيميائيًا ربما لم يُكتشف بعد، وربما يكون مسؤولًا عن النشاط الإشعاعي . حاليًا، تضع بعض الجداول الدورية للعناصر النيوترونات المنفردة في هذا المكان (انظر النيوترونيوم )، ولكن لم يُكتشف أي عنصر من هذا القبيل حتى الآن.

يُعدّ الكورونيوم أثقل العناصر التي حددها مندليف كعناصر أولية افتراضية للهيليوم ، وقد سُمّي بهذا الاسم لارتباطه بخط طيفي غير مُفسّر في هالة الشمس . أعطت معايرة خاطئة طول موجة قدره 531.68  نانومتر، والذي تم تصحيحه لاحقًا إلى 530.3  نانومتر، والذي حدده غروتريان وإيدلين في عام 1939 على أنه ناتج عن Fe XIV (أي Fe ¹³⁺ ) . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تم تحديد كتلة ذرية نظرية لأخف غازات المجموعة 0، وهي أول غاز في الجدول الدوري، تتراوح بين5.3 × 10 ⁻¹¹ دالتون  و9.6 × 10⁻⁷ دالتون . وقد حسب مندليف السرعة الحركية لهذا الغاز لتكون 2,500,000 متر في الثانية. ونظرًا لكتلتها شبه المعدومة، افترض مندليف ^أن  هذه الغازات تتخلل جميع المواد، ونادرًا ما تتفاعل كيميائيًا. وتؤدي حركتها العالية وكتلتها الضئيلة جدًا إلى إمكانية تخلخلها، ومع ذلك تبدو كثيفة للغاية. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

نشر مندليف لاحقًا تعبيرًا نظريًا عن الأثير في كتيب صغير بعنوان "مفهوم كيميائي للأثير " (1904). تضمن منشوره الصادر عام 1904 عنصرين ذريين أصغر وأخف من الهيدروجين. تناول مندليف "غاز الأثير" باعتباره غلافًا جويًا بين النجوم يتكون من عنصرين على الأقل أخف من الهيدروجين. وذكر أن هذه الغازات نشأت نتيجة قصف عنيف داخل النجوم، وأن الشمس هي أغنى مصدر لهذه الغازات. ووفقًا لكتيب مندليف، فمن المحتمل أن الغلاف الجوي بين النجوم يتكون من عدة عناصر أخرى.

• سكيري، إريك (2007). الجدول الدوري: قصته وأهميته . نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN 978-0-19-530573-9.