Szczypta (al)chemii i nauk pokrewnych

... dla humanistów

Wojciech Grochala

Uniwersytet Warszawski Centrum Nowych Technologii

Wykład IV – Układ Okresowy

Pierwiastek chemiczny

Znanych 118

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Stoicheia

Wczesna definicja (360–350 BC)

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Platon 427–347 BC

ziemia ogień woda powietrze Arystoteles 427–347 BC

+ SFERA

Fundamentalne komponenty

Elementy składowe

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Trójca

Po niemal dziewiętnastu wiekach…

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Paracelsus 1493–1541

palny ciekły, zmienny trwały

“Pierwiastek” chemiczny

Definicja Boyle’a (1661)

Wojciech Grochala

Robert Boyle 1627–1691

„The Sceptical Chymist” 1661

Wykład IV – Układ Okresowy

“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?

Pierwiastek chemiczny

5 lat przed egzekucją (podatki!)

Wojciech Grochala

Antoine Lavoisier 1742–1794

„Traité élémentaire de chimie, …” 1789

Wykład IV – Układ Okresowy

• 33 PIERWIASTKI! • (wł. światło i cieplik)

Pierwiastek chemiczny, c.d.

5 lat przed egzekucją (podatki!)

Wojciech Grochala

Antoine Lavoisier 1742–1794

„Traité élémentaire de chimie, …” 1789

Wykład IV – Układ Okresowy

• 33 PIERWIASTKI! • (wł. światło i cieplik) • 23 OK

Rodziny pierwiastków

4 – ale NOWE kategorie

Wojciech Grochala

Antoine Lavoisier 1742–1794

„Traité élémentaire de chimie, …” 1789

Wykład IV – Układ Okresowy

ziemia ogień woda powietrze

GAZY METALE NIEMETALE ZIEMIE

Postęp…

XVIII XIX XX XXI w.

Wojciech Grochala

Antoine Lavoisier 1742–1794

Wykład IV – Układ Okresowy

23 szt. (1789)

Jöns J. Berzelius 1779–1848

45M.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

„Transuranowce”

XX & XXI w.

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

„Transuranowce”

XX & XXI w.

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

1940–74

1981–96 2000–10

14 : 6 : 6

3 duże rodziny

Mapa świata (XXI w.)

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

pierwotne: 84

sztuczne: 20

przejściowe: 14

Sukces ma wielu ojców

Złożone początki

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

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

Will

iam

Od

ling

(18

64

) A

lfre

d J

. Naq

uet

(1

86

4)

G

. D. H

inri

ch (

18

67

)

?

Krok 1: Triady

Złożone początki

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

Johann Dobereiner 1780–1849

1850

Li: 3p, 4n K: 19p, 20n --- śr. 11p,12n Na: 11p, 12n

Krok 2: Helisa

Złożone początki

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

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)

Krok 3: “Mały Układ”

Złożone początki

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

(Julius) Lothar Meyer

1830–1895

1862 & 1868 /

Krok 4: Prawo Oktaw

Złożone początki

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

John Alexander Reina Newlands

1837–1898

1864

8! oktawa-oktet

8 vs. 7

• wyśmiany przez RS • … • Davy Medal 1887…

Krok 5: “Duży Układ”

I piękna kulminacja!

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

Dymitr Mendelejew 1834–1907

1868 1869 1871

“Principles of Chemistry” (dwa tomy, 1868–1870

Krok 5: “Duży Układ”

(…choć z błędami!)

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

Dymitr Mendelejew 1834–1907

1868 1869 1871

Model PRZEWIDUJE…

…właśćiwości także!

Wojciech Grochala

Dem

okr

yt z

Ab

der

y

46

0–3

70

BC

Wykład IV – Układ Okresowy

Dymitr Mendelejew 1834–1907

1868 1871

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

Cierpienia młodego Dymitra

Maria Dmitriewna (dd Korniliewa)

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

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”

Cierpienia Dymitra (wiek średni)

Anna Iwanowna Popowa (17 lat)

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

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…

Cierpienia Dymitra (wiek dojrzały)

Peter Klason (1848–1937)

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

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

Fizyka vs. chemia: Układ Okresowy

Wojciech Grochala

1911: van der Broek 1912/3: Moseley (metale przejściowe) (…) 1947: Pm znaleziony! (lantanowce)

Cierpienia Dymitra (pośmiertne)

Henry G. J. Moseley

1887–1915

Wykład IV – Układ Okresowy

Demiurgiczny raj dla cierpiących!

Wojciech Grochala

Rosja…

Wykład IV – Układ Okresowy

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–…)

Zbiór (niemal) kompletny

Wojciech Grochala

Dziś

Wykład IV – Układ Okresowy

D.I.M. w Panteonie!

Wojciech Grochala

Więc mimo cierpień…

Wykład IV – Układ Okresowy

Symbole pierwiastków

Łacina, greka, …

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

H: Hydrogenium Helium Hafnium Holmium Hydrargyrum Hassium

Okresowość

Okresowość w Naturze

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Monotoniczna zmienność cech

Łatwość przewidywania

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

(prawie)

Bad Einstein!

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

pierwiastki "relatywistyczne"

Mechanika kwantów

& liczenie na palcach

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

2

6

10

14

Mechanika kwantów

& liczenie na palcach

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

2

6

10

14

1,3,5,7 (x2)

Pierwiastki i

110:5:3 – seksizm!

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

?

Niob… Meitner… Platyna Miedź Rtęć Cyna Siarka Fe, Ag, Au

Jędrzej Śniadecki 1768–1838

Metale vs. niemetale

Pantha rei…

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Ciśnieniowa metalizacja niemetali & … demetalizacja metali!

Układ dla Geologa

Gaja

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

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

Zawartość pierwiastków

Skorupa ziemska

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Victor Moritz Goldschmidt 1888–1947 (PhD 1911)

(Niepotrzebne) oszukaństwo

My private battle!

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

2

6

10

14

Inne formy Układu Okresowego

Zillions!

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

etc…

Równi i równiejsi

Watch the updates…

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

Pretendent

Zamiast zakończenia

Życie po 118…?

Wojciech Grochala

Wykład IV – Układ Okresowy

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+…