El ciclo de los elementos: una página del patrimonio científico

 

En 1799, el químico británico David descubrió el «óxido nitroso»: óxido nitroso

 

Profesor | Chen Zhuting, profesor emérito, Departamento de Química, Universidad Nacional de Taiwán
Recopilación de artículos | Zhao Yangguang

«La innovación científica requiere la creación y el conocimiento de los científicos, y la evolución científica requiere la cooperación y la herencia de la comunidad científica». El profesor Chen Zhuting, quien también es el primer conferenciante de este tema, hizo ese prefacio. Además de conmemorar el 150 aniversario de la llegada de la tabla periódica de Mendeleev, y revisar la innovación y evolución de la química con el desarrollo de la química en el pasado.

Espiar el verdadero rostro de los elementos

Si miramos hacia atrás en el pasado, encontraremos que los antiguos griegos querían saber de cuántos elementos está hecho el mundo. ¿Existe la unidad de materia más pequeña que forma el mundo? Ya en el siglo V a. C., algunas personas estaban pensando en este tema. Por ejemplo, la teoría de los cuatro elementos de Aristóteles que incluye «tierra, agua, aire y fuego», o la alquimia de explicaciones vagas de las teorías científicas, no ha propuesto conceptos específicos y correctos.

En el siglo XVII, el erudito británico Robert Boyle creía que los elementos son la parte indispensable de la materia, e incluso creía que los elementos tienen propiedades de partículas. Esta afirmación tiene cierta corrección hoy, pero Boyle en ese momento No pudo explicar cómo demostrar que la materia es un elemento, ni pudo escapar de la alquimia.No fue hasta la aparición de Antoine-Laurent Lavoisier que realmente abrió un amplio camino para la química moderna.

Nació en una familia de abogados franceses, se graduó como abogado y trabajó en una empresa tributaria, sin embargo, está más entusiasmado con la química en su corazón. La necesidad de un cálculo cuidadoso de los números y una actitud estricta hacia la ley ha afectado la investigación química de Lava Jie. Utilizó experimentos rigurosos y precisos con datos cuantitativos para presentar la ley de conservación de la masa de reacción química; también defendió el fenómeno de la combustión a través de experimentos de combustión. Es la explicación de la reacción entre materia y oxígeno, volcando la teoría del flogisto que ha perdurado durante un siglo, y aclarando los conceptos de «elemento» y «compuesto». El Festival de Lava publicó el libro «Principios básicos de la química» en 1790, que promovió la revolución química, propuso una nomenclatura química sistemática y fue pionero en la química moderna. Debido a estas destacadas contribuciones científicas, Lava Festival es conocido como el «Padre de la Química Moderna».

El descubrimiento experimental de los brotes de bambú de primavera

A principios del siglo XIX, Humphry Davy, del Reino Unido, se convirtió en el primer químico en separar elementos por electrólisis, separó el potasio (K) y el sodio (Na) en 1807 y luego descubrió más por el mismo método. multi-elemento. David también inventó la luz de seguridad para mineros, que salvó a innumerables mineros de amenazas a sus vidas en el trabajo; además, también fue un divulgador de ciencia extremadamente popular, a menudo demostrando experimentos frente al público en general. El poder de la ciencia le ha dado a David una creatividad incontable. El profesor Chen dijo: «… le permite cambiar el medio ambiente y la vida a su alrededor, y a través de los experimentos en sus manos tiene el poder de explorar la naturaleza». Esta es la evolución de la química e incluso la ciencia. Factor clave.

Las sucesivas investigaciones y descubrimientos de muchos químicos han hecho que la base de la química moderna sea cada vez más estable. El científico británico John Dalton, conocido como el «Padre de los átomos», propuso una «teoría atómica» basada en el concepto de elemento de la sección de lava, más una reacción de gas para Joseph L. Gay-Lussac La ley del volumen llevó a Amedeo Avogadro a proponer el concepto de «molécula». El químico italiano Stanislao Cannizzaro pronunció un discurso en una conferencia internacional de química en 1860. Además, abogó por tratar el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno como moléculas diatómicas y determinó sus pesos atómicos, lo que inspiró a los presentes aquí. El joven químico ruso Dmitri Ivanovich Mendeleev abrió la puerta al siguiente hito químico revolucionario.

Gran navegación para la innovación química

El logro más notable de Mendeleev fue la publicación de la primera «Tabla periódica de elementos» del mundo en 1869, lo que llevó a los químicos a encontrar un hermoso jardín en el bosque. Cuando salió esta tabla periódica, solo enumeraba 63 elementos que habían sido descubiertos en ese momento. Mendeleev los ordenó de manera prolija y ordenada de acuerdo con su peso atómico y la periodicidad de las propiedades de los elementos; también miró la disposición de la tabla periódica. En, se calculan y predicen algunos elementos desconocidos. Poco después, predijo que los tres elementos de galio (Ga), escandio (Sc) y germanio (Ge) se descubrieron con éxito uno tras otro; Marie Curie también descubrió polonio (Po) y radio (Ra) a partir de experimentos. ); En 1925, salió el renio (Re), el último elemento natural descubierto por el ser humano, y en 1937 nació el primer elemento artificial sintetizado en el laboratorio, Tc. Hoy sabemos que hay 118 elementos en la tabla periódica de los elementos, lo que Mendeleev dejó para las generaciones posteriores es una excelente guía para seguir desarrollando más elementos químicos.

Tabla periódica de Mendeleev de 1869. Tenga en cuenta que las filas y columnas de esta tabla son exactamente lo contrario de la tabla periódica moderna: los períodos son filas y los grupos son columnas.

A finales del siglo XIX, los británicos Sir John W. Strutt (Lord Rayleigh) y Ramsay (William Ramsay) descubrieron conjuntamente el gas argón (Ar). En los próximos años, se descubrió un nuevo grupo de elementos denominados «gases nobles» como el argón y el neón (Ne), el criptón (Kr) y el xenón (Xe). En el siglo XX, JJ Thomson, Ernest Rutherford y otros abrieron la «Era Atómica». Al comprender la estructura interna del átomo, los científicos permitieron que el conocimiento humano y la civilización siguieran avanzando. Mirando hacia atrás, la tabla periódica de elementos es solo la apariencia de la estructura electrónica de los átomos, un mapa de navegación para experimentos químicos y una guía para el desarrollo de la ciencia y tecnología de los materiales. Estas son las ideas y creaciones de Lava, Mendeleev y otros, y también son las innovaciones químicas llevadas a cabo a través de la cooperación y herencia de muchos químicos en la historia, haciéndose eco de las opiniones planteadas por el profesor Chen en la inauguración.

Embárcate en un viaje sorpresa inacabado

La mayoría de nuestros estudiantes han sentido un poco de repulsión al recitar la «Tabla periódica de elementos» porque la educación en Taiwán simplemente memoriza estas respuestas y no les da a los estudiantes la motivación para seguir «preguntas». El profesor Chen cree que la educación en Taiwán debería pensar en cómo sorprenderse o sorprenderse con un concepto de conocimiento antes de empezar a pensar en él. Solo así podremos cultivar verdaderos talentos científicos y convocar a más personas a unirse a la comunidad científica para seguir explorando y brillando juntos en el viaje inconcluso del conocimiento.


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