Elementos predichos de Mendeleev

Dmitri Mendeleev publicó una tabla periódica de los elementos químicos en 1869 basada en propiedades que aparecían con cierta regularidad a medida que disponía los elementos del más ligero al más pesado. Cuando Mendeleev propuso su tabla periódica, notó huecos en la tabla y predijo que existían elementos entonces desconocidos con propiedades apropiadas para llenar esos huecos. Los llamó eka-boro, eka-aluminio, eka-silicio y eka-manganeso, con masas atómicas respectivas de 44, 68, 72 y 100.

Prefijos

Para dar nombres provisionales a sus elementos predichos, Mendeleev usó los prefijos eka- dvi- o dwi-, y tri -, de los nombres sánscritos de los dígitos 1, 2 y 3, dependiendo de si el elemento predicho estaba uno, dos o tres lugares por debajo del elemento conocido del mismo grupo en su tabla. Por ejemplo, el germanio se denominó eka-silicio hasta su descubrimiento en 1886, y el renio se denominó dvi-manganeso antes de su descubrimiento en 1926.

El prefijo eka- fue utilizado por otros teóricos, y no solo en las propias predicciones de Mendeleev. Antes del descubrimiento, el francio se denominaba eka-cesio y el astato como eka-yodo. A veces, eka- todavía se usa para referirse a algunos de los elementos transuránicos, por ejemplo, eka-radium para unbinilium. Pero la práctica oficial actual de la IUPAC es utilizar un nombre de elemento sistemático basado en el número atómico del elemento como nombre provisional, en lugar de basarse en su posición en la tabla periódica como requieren estos prefijos.

Predicciones originales

Los cuatro elementos predichos más ligeros que los elementos de tierras raras, eka-boro (Eb, bajo boro, B, 5), eka-aluminio (Ea o El, bajo Al, 13), eka-manganeso (Em, bajo Mn, 25), y eka-silicio (Es, bajo Si, 14), demostraron ser buenos predictores de las propiedades del escandio (Sc, 21), galio (Ga, 31), tecnecio (Tc, 43) y germanio (Ge, 32) respectivamente, cada uno de los cuales ocupa el lugar en la tabla periódica asignado por Mendeleev.

Los nombres fueron escritos por Dmitri Mendeleev como экаборъ (ekaborʺ), экаалюминій (ekaaljuminij), экамарганецъ (ekamarganecʺ) y экасилицій (ekasilicij) respectivamente, siguiendo la ortografía rusa anterior a 1917.

Las versiones iniciales de la tabla periódica no distinguían los elementos de tierras raras de los elementos de transición, lo que ayuda a explicar por qué las predicciones de Mendeleev sobre los elementos desconocidos más pesados no fueron tan buenas como las de los más ligeros y por qué no lo son. como bien conocido o documentado.

El óxido de escandio fue aislado a finales de 1879 por Lars Fredrick Nilson; Per Teodor Cleve reconoció la correspondencia y notificó a Mendeleev a fines de ese año. Mendeleev había predicho una masa atómica de 44 para el eka-boro en 1871, mientras que el escandio tiene una masa atómica de 44,955908.

En 1871, Mendeleev predijo la existencia de un elemento aún por descubrir que denominó eka-aluminio (debido a su proximidad al aluminio en la tabla periódica). La siguiente tabla compara las cualidades del elemento predicho por Mendeleev con las características reales del galio, que fue descubierto, poco después de que Mendeleev predijera su existencia, en 1875 por Paul Emile Lecoq de Boisbaudran.

El tecnecio fue aislado por Carlo Perrier y Emilio Segrè en 1937, mucho después de la vida de Mendeleev, a partir de muestras de molibdeno que Ernest Lawrence había bombardeado con núcleos de deuterio en un ciclotrón. Mendeleev había predicho una masa atómica de 100 para el eka-manganeso en 1871, y el isótopo más estable del tecnecio es ⁹⁸Tc.

El germanio se aisló en 1886 y proporcionó la mejor confirmación de la teoría hasta ese momento, debido a que contrastaba más claramente con sus elementos vecinos que las dos predicciones previamente confirmadas de Mendeleev con las de ellos.

Otras predicciones

La existencia de un elemento entre el torio (90) y el uranio (92) fue predicha por Mendeleev en 1871. En 1900, William Crookes aisló el protactinio (91) como un material radiactivo derivado del uranio que no pudo identificar. Se identificaron diferentes isótopos de protactinio en Alemania en 1913 y 1918, pero el nombre protactinio no se dio hasta 1948. Desde la aceptación del concepto de actínido de Glenn T. Seaborg en 1945, el torio, el uranio y el protactinio se han clasificado como actínidos; por lo tanto, el protactinio no ocupa el lugar del eka-tantalio (menos de 73) en el grupo 5. El eka-tantalio es en realidad el elemento superpesado sintético dubnio (105).

La tabla de Mendeleev de 1869 había predicho implícitamente un análogo más pesado de titanio (22) y circonio (40), pero en 1871 colocó lantano (57) en ese lugar. El descubrimiento de 1923 del hafnio (72) validó la predicción original de 1869 de Mendeleev.

Algunas otras predicciones no tuvieron éxito porque no pudo reconocer la presencia de los lantánidos en la sexta fila.

Predicciones posteriores

En 1902, habiendo aceptado la evidencia de los elementos helio y argón, Mendeleev colocó estos gases nobles en el Grupo 0 en su disposición de los elementos. Como Mendeleev dudaba de la teoría atómica para explicar la ley de las proporciones definidas, no tenía ninguna razón a priori para creer que el hidrógeno era el elemento más ligero, y sugirió que un hipotético miembro más ligero de estos elementos químicamente inertes del Grupo 0 elementos podrían haber pasado desapercibidos y ser responsables de la radiactividad. Actualmente, algunas tablas periódicas de elementos colocan neutrones solitarios en este lugar (ver Neutronio), y coincide bastante bien con las predicciones de Mendeleev.

El más pesado de los hipotéticos elementos de protohelio que Mendeleev identificó con el coronio, llamado así por asociación con una línea espectral inexplicable en la corona del Sol. Una calibración defectuosa dio una longitud de onda de 531,68 nm, que finalmente se corrigió a 530,3 nm, que Grotrian y Edlén identificaron como originarios de Fe XIV en 1939.

Al más ligero de los gases del Grupo 0, el primero de la tabla periódica, se le asignó una masa atómica teórica entre 5,3×10⁻¹¹ y 9,6×10⁻⁷. Mendeleev calculó que la velocidad cinética de este gas era de 2.500.000 metros por segundo. Casi sin masa, Mendeleev asumió que estos gases impregnaban toda la materia y rara vez interactuaban químicamente. La alta movilidad y la masa muy pequeña de los gases transhidrógeno darían como resultado la situación en la que podrían estar enrarecidos, aunque parezcan ser muy densos.

Mendeleev publicó más tarde una expresión teórica del éter en un pequeño folleto titulado Una concepción química del éter (1904). Su publicación de 1904 contenía nuevamente dos elementos atómicos más pequeños y livianos que el hidrógeno. Trató el "gas de éter" como una atmósfera interestelar compuesta por al menos dos elementos más ligeros que el hidrógeno. Afirmó que estos gases se originaron debido a violentos bombardeos internos de las estrellas, siendo el Sol la fuente más prolífica de tales gases. Según el folleto de Mendeleev, la atmósfera interestelar probablemente estaba compuesta por varias especies elementales adicionales.