Οκτάβες του νόμου Newlands

Λαμβάνοντας υπόψη τον μεγάλο αριθμό νέων στοιχείων που βρέθηκαν κατά τον δέκατο όγδοο και τον δέκατο ένατο αιώνα, η ευρεία ταξινόμηση των στοιχείων σε μέταλλα και μη μέταλλα αποδείχθηκε αναποτελεσματική. Πραγματοποιήθηκαν διάφορες μελέτες προκειμένου να βρεθούν κομμάτια που είχαν παρόμοια χαρακτηριστικά και να ομαδοποιηθούν.

Τι είναι τα Dobereiner's Triads και πώς λειτουργούν;

Οι τριάδες του Dobereiner ήταν ομάδες στοιχείων με παρόμοιες ιδιότητες που ανακαλύφθηκαν από τον Γερμανό επιστήμονα Johann Wolfgang Dobereiner στις αρχές του δέκατου ένατου αιώνα. Οι παρατηρήσεις του περιελάμβαναν την ανακάλυψη ότι θα μπορούσαν να παραχθούν ομάδες τριών στοιχείων (τριάδες) στις οποίες όλα τα στοιχεία είχαν συγκρίσιμες φυσικές και χημικές ιδιότητες.

Όπως δηλώθηκε στον νόμο των τριάδων του, ο αριθμητικός μέσος όρος των ατομικών μαζών του πρώτου και του τρίτου στοιχείου σε μια τριάδα θα ήταν σχεδόν ίσος με την ατομική μάζα του δεύτερου στοιχείου σε αυτήν την τριάδα. Ωστόσο, ο Dobereiner δεν έδειξε πώς έφτασε σε αυτό το αποτέλεσμα. Δήλωσε επίσης ότι αυτή η εξίσωση μπορεί να επεκταθεί για να συμπεριλάβει και άλλα ποσοτικά χαρακτηριστικά στοιχείων, όπως η πυκνότητα, εκτός από αυτά που αναφέρθηκαν ήδη.

Όταν ο Dobereiner ανακάλυψε την πρώτη του τριάδα το 1817, αυτή αποτελούνταν από τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών ασβέστιο, στρόντιο και βάριο. Αυτή ήταν η πρώτη από τις τριάδες του Dobereiner που ανακαλύφθηκε. Μέχρι το έτος 1829, είχαν ανακαλυφθεί συνολικά τρεις νέες τριάδες. Αυτές οι τριάδες παρατίθενται στον παρακάτω πίνακα.

1. Τριάδα Νούμερο Ένα

Τα αλκαλιμέταλλα λίθιο, νάτριο και κάλιο αποτέλεσαν τη βάση αυτής της τριάδας στοιχείων.

Ατομικές μάζες σε μια τριάδα

Λίθιο 6,94

Νάτριο 22,99

Κάλιο 39,1

Ο αριθμητικός μέσος όρος των ατομικών μαζών του καλίου και του λιθίου είναι 23,02, που είναι σχεδόν ισοδύναμος με την ατομική μάζα του νατρίου ως προς το ατομικό βάρος.

2. Τριάδα νούμερο δύο

Όπως είχε διαπιστωθεί προηγουμένως, τα στοιχεία ασβέστιο, βάριο και στρόντιο σχημάτισαν μια άλλη από τις τριάδες στοιχείων του Dobereiner.

Ατομικές μάζες σε μια τριάδα

Ασβέστιο 40,1

Strontium 87.6

Βάριο 137,3

Το βάριο και το ασβέστιο έχουν μάζες που είναι κατά μέσο όρο 88,7 γραμμάρια το καθένα, σύμφωνα με τον τύπο.

3. Τριάδα νούμερο τρία

Η Τριάδα 3 αποτελούνταν από τα αλογόνα χλώριο, βρώμιο και ιώδιο, τα οποία μαζί αποτελούσαν μία από τις τριάδες.

Ατομικές μάζες σε μια τριάδα

Χλώριο 35,4

Βρώμιο 79,9

Ιώδιο 126,9

Οι μέσες ατομικές μάζες χλωρίου και ιωδίου είναι 81,1 και 81,1, αντίστοιχα.

4. Τριάδα νούμερο τέσσερα

Τα στοιχεία θείο, σελήνιο και τελλούριο αποτελούσαν την τέταρτη τριάδα, η οποία ήταν η πιο ισχυρή.

Ατομικές μάζες σε μια τριάδα

Sulfur 32.1

Σελήνιο 78,9

Τελλούριο 127.6

Υπολογίζεται ότι ο αριθμητικός μέσος όρος των μαζών του πρώτου και του τρίτου στοιχείου σε αυτήν την τριγωνική διάταξη είναι 79,85.

5. Τριάδα Αριθμός πέντε

Η τριάδα του Dobereiner από σίδηρο, κοβάλτιο και νικέλιο ήταν το τελευταίο στοιχείο στη σύνθεσή του.

Ατομικές μάζες σε μια τριάδα

Σίδερο 55,8

Κοβάλτιο 58,9

Νίκελιο 58,7

Ο μέσος όρος των ατομικών μαζών σιδήρου και νικελίου, από την άλλη πλευρά, ισούται με 57,3.

Περιορισμοί 

Οι παρακάτω είναι οι πιο σημαντικοί περιορισμοί της προσέγγισης του Dobereiner για την ταξινόμηση στοιχείων.

1. Λόγω της ανακάλυψης πρόσθετων στοιχείων, αυτό το μοντέλο έχει καταστεί απαρχαιωμένο.

2. Τα στοιχεία που βρέθηκαν πρόσφατα δεν ταίριαζαν σε καμία από τις τριάδες που είχαν δημιουργηθεί.

3. Στη μελέτη βρέθηκαν συνολικά 5 τριάδες Dobereiner.

4. Ακόμη και πολλά γνωστά στοιχεία δεν μπόρεσαν να χωρέσουν σε καμία από τις κατηγορίες της τριάδας.

5. Ως αποτέλεσμα αυτών των ανεπαρκειών, έχουν δημιουργηθεί πρόσθετες μέθοδοι ταξινόμησης για στοιχεία.

Ο νόμος των οκτάβων του Newland είναι ένας μαθηματικός τύπος που περιγράφει πόσες οκτάβες υπάρχουν σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα.

Ο Βρετανός χημικός John Newlands προσπάθησε να συνθέσει και τα 62 στοιχεία που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή το έτος 1864. Τα οργάνωσε σε αύξουσα σειρά με βάση τις ατομικές τους μάζες και ανακάλυψε ότι κάθε όγδοο στοιχείο είχε ιδιότητες που ήταν συγκρίσιμα με το προηγούμενο στοιχείο. Ο νόμος των οκτάβων του Newland δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα αυτού του ευρήματος.

Όταν τα στοιχεία είναι οργανωμένα σε αύξουσα σειρά των ατομικών τους μαζών, ο νόμος των οκτάβων βεβαιώνει ότι κάθε όγδοο στοιχείο έχει ιδιότητες που είναι συγκρίσιμες με τις ιδιότητες των στοιχείων πριν από αυτό. Μια εικόνα που περιγράφει τα στοιχεία με συγκρίσιμες ιδιότητες σύμφωνα με τον νόμο των οκτάβων του Newland παρουσιάζεται στην επόμενη ενότητα.

Ο νόμος των οκτάβων του Newland είναι ένας μαθηματικός τύπος που περιγράφει πόσες οκτάβες υπάρχουν σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα.

Χρησιμοποιώντας τη μουσική ως παράδειγμα, ο Newlands σημείωσε ότι κάθε όγδοη νότα είναι ισοδύναμη με την αρχική νότα και ότι οι ομοιότητες μεταξύ των στοιχείων είναι παρόμοιες με οκτάβες μουσικής. Αυτή ήταν η πρώτη προσπάθεια να δοθεί ένας ατομικός αριθμός σε κάθε στοιχείο του περιοδικού πίνακα στοιχείων. Ωστόσο, αυτός ο τρόπος κατηγοριοποίησης των υλικών έγινε δεκτός με μεγάλη αντίδραση στην επιστημονική κοινότητα.

Συμπέρασμα 

Επομένως, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα,  ο νόμος των οκτάβων του Newland ίσχυε μόνο για στοιχεία μέχρι και περιλαμβανομένου του ασβεστίου. Στοιχεία με μεγαλύτερες ατομικές μάζες δεν μπορούσαν να χωρέσουν σε οκτάβες της κλίμακας.

Τα στοιχεία που ανακαλύφθηκαν αργότερα δεν ήταν δυνατό να ενσωματωθούν στη δομή της οκτάβας. Επομένως, δεν υπήρχε χώρος για την ανακάλυψη νέων στοιχείων ως αποτέλεσμα της χρήσης αυτής της στρατηγικής για την κατηγοριοποίηση υπαρχόντων στοιχείων.