ნუთუ ქიმიური ელემენტები შემთხვევით გაჩნდა?

„სამყაროში ყოველი სხეული, თვით ყველაზე შორეული ვარსკვლავი, ატომებისგან შედგება“, — ნათქვამია ერთ-ერთ ენციკლოპედიაში („The Encyclopedia of Stars & Atoms“). ცალკეული ატომების დანახვა შეუძლებელია მათი სიმცირის გამო, მაგრამ ერთად ეს ატომები ჩვენთვის ცნობილ ქიმიურ ელემენტებს წარმოქმნიან. ამ ელემენტთაგან ზოგი მყარი და ხილვადია, ზოგი კი უხილავი აირია. შეიძლება თუ არა ამ ქიმიური ელემენტების არსებობა შემთხვევითობას მივაწეროთ?

ელემენტები 1-დან 92-მდე

წყალბადის ატომი უმარტივესია, მაგრამ ის საწვავის როლს ასრულებს ჩვენი მზის მსგავს ვარსკვლავებში და აუცილებელია სიცოცხლისთვის. წყალბადის ატომის ბირთვში ერთი პროტონია, ხოლო ამ ბირთვის გარშემო ერთი ელექტრონი მოძრაობს. სხვა ქიმიური ელემენტები, მაგალითად ნახშირბადი, ჟანგბადი, ოქრო, ვერცხლისწყალი, შედგება ისეთი ატომებისგან, რომლებიც აგებულია მრავალი პროტონისა და ნეიტრონისგან შემდგარი ბირთვისა და მის გარშემო მოძრავი მრავალი ელექტრონისგან.

დაახლოებით 450 წლის წინათ მხოლოდ 12 ელემენტი იყო ცნობილი. რაც უფრო მეტ ელემენტს პოულობდნენ, მეცნიერები მით უფრო რწმუნდებოდნენ, რომ ისინი გარკვეულ წესრიგს ემორჩილებოდნენ. ხოლო როცა ელემენტები ცხრილში განალაგეს მწკრივებად და სვეტებად, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ერთ სვეტში მოთავსებულ ელემენტებს ერთნაირი თვისებები ჰქონდათ. მაგრამ ცხრილში უცნობი ელემენტებისთვის ცარიელი ადგილებიც იყო დარჩენილი. აქედან გამომდინარე, რუსმა მეცნიერმა დიმიტრი მენდელეევმა იწინასწარმეტყველა ერთი ქიმიური ელემენტის, გერმანიუმის, არსებობა, რომლის ატომური ნომერია 32; მან აგრეთვე იწინასწარმეტყველა მისი ფერი, წონა, სიმკვრივე და დნობის წერტილიც. მენდელეევის „წინასწარმეტყველება გალიუმისა და სკანდიუმის შესახებ, იმ სხვა ელემენტების შესახებ, რომლებიც ცხრილს აკლდა, ასევე ძალიან ზუსტი აღმოჩნდა“, — შენიშნულია 1995 წელს გამოცემულ მეცნიერულ სახელმძღვანელოში, სახელწოდებით „ქიმია“ („Chemistry“).

დროთა განმავლობაში, მეცნიერებმა იწინასწარმეტყველეს სხვა უცნობი ელემენტების არსებობა და მათი ზოგი თავისებურება. საბოლოოდ, აღმოაჩინეს ყველა ელემენტი, რომლებიც ცხრილს აკლდა. ამჟამად ცხრილში აღარ არის ცარიელი ადგილი. ელემენტების ბუნებრივი თანამიმდევრობა ემყარება მათი ატომების ბირთვში არსებული პროტონების რაოდენობას და იწყება №1 ქიმიური ელემენტით, წყალბადით, და მთავრდება №92 ელემენტით, ურანით; ეს ის ელემენტებია, რომლებიც ბუნებრივად მოიპოვება დედამიწაზე. ნუთუ ეს მხოლოდ დამთხვევაა?

დავფიქრდეთ ქიმიური ელემენტების მრავალფეროვნებაზეც. ოქრო და ვერცხლისწყალი ის ელემენტებია, რომლებიც თავიანთი ბზინვარებით გამოირჩევიან. ერთი მყარია, მეორე კი — თხევადი. მაგრამ ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში ისინი გვერდიგვერდ დგანან — ერთის ნომერია 79, მეორესი კი — 80. ოქროს ატომს აქვს 79 ელექტრონი, 79 პროტონი და 118 ნეიტრონი. ვერცხლისწყლის ატომში კი ერთი ელექტრონითა და ერთი პროტონით მეტია, ხოლო ნეიტრონების რაოდენობა დაახლოებით იგივეა.

ნუთუ შემთხვევითობამ განაპირობა ის, რომ ატომის ნაწილაკების აგებულებაში მცირე ცვლილება ქიმიური ელემენტების ასეთ დიდ მრავალფეროვნებას იწვევს?

[ცხრილი⁄დიაგრამა 6, 7 გვერდებზე]

(სრულად გაფორმებული ტექსტი იხილეთ პუბლიკაციაში)

ამ ტაბულის გამოქვეყნების მომენტამდე მეცნიერებმა შეძლეს 93-დან 118-ის ჩათვლით ქიმიური ელემენტების მიღება. როგორც მოსალოდნელი იყო, ეს ქიმიური ელემენტებიც შეესაბამებიან პერიოდულ სისტემას (წყარო ლოს-ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიიდან).

[საავტორო უფლება]

Source: Los Alamos National Laboratory

წყალბადი H 1

ჰელიუმი He 2

ლითიუმი Li 3

ბერილიუმი Be 4

ბორი B 5

ნახშირბადი C 6

აზოტი N 7

ჟანგბადი O 8

ფთორი F 9

ნეონი Ne 10

ნატრიუმი Na 11

მაგნიუმი Mg 12

ალუმინი Al 13

სილიციუმი Si 14

ფოსფორი P 15

გოგირდი S 16

ქლორი Cl 17

არგონი Ar 18

კალიუმი K 19

კალციუმი Ca 20

სკანდიუმი Sc 21

ტიტანი Ti 22

ვანადიუმი V 23

ქრომი Cr 24

მანგანუმი Mn 25

რკინა Fe 26

კობალტი Co 27

ნიკელი Ni 28

სპილენძი Cu 29

თუთია Zn 30

გალიუმი Ga 31

გერმანიუმი Ge 32

დარიშხანი As 33

სელენი Se 34

ბრომი Br 35

კრიპტონი Kr 36

რუბიდიუმი Rb 37

სტრონციუმი Sr 38

იტრიუმი Y 39

ცირკონიუმი Zr 40

ნობიუმი Nb 41

მოლიბდენი Mo 42

ტექნეციუმი Tc 43

რუთენიუმი Ru 44

როდიუმი Rh 45

პალადიუმი Pd 46

ვერცხლი Ag 47

კადმიუმი Cd 48

ინდიუმი In 49

კალა Sn 50

სტიბიუმი Sb 51

ტელური Te 52

იოდი I 53

ქსენონი Xe 54

ცეზიუმი Cs 55

ბარიუმი Ba 56

ლანთანი La 57

ცერიუმი Ce 58

პრაზეოდიმი Pr 59

ნეოდიმი Nd 60

პრომეთიუმი Pm 61

სამარიუმი Sm 62

ევროპიუმი Eu 63

გადოლინიუმი Gd 64

ტერბიუმი Tb 65

დისპროზიუმი Dy 66

ჰოლმიუმი Ho 67

ერბიუმი Er 68

თულიუმი Tm 69

იტერბიუმი Yb 70

ლუტეციუმი Lu 71

ჰაფნიუმი Hf 72

ტანტალი Ta 73

ვოლფრამი W 74

რენიუმი Re 75

ოსმიუმი OS 76

ირიდიუმი IR 77

პლატინა Pt 78

ოქრო Au 79

ვერცხლისწყალი Hg 80

თალიუმი Tl 81

ტყვია Pb 82

ბისმუთი Bi 83

პოლონიუმი Po 84

ასტატი At 85

რადონი Rn 86

ფრანციუმი Fr 87

რადიუმი Ra 88

აქტინიუმი Ac 89

თორიუმი Th 90

პროტაქტინიუმი Pa 91

ურანი U 92

ნეპტუნიუმი Np 93

პლუტონიუმი Pu 94

ამერიციუმი Am 95

კიურიუმი Cm 96

ბერკლიუმი Bk 97

კალიფორნიუმი Cf 98

აინშტაინიუმი Es 99

ფერმიუმი Fm 100

მენდელევიუმი Md 101

ნობელიუმი No 102

ლოურენსიუმი Lr 103

რეზერფორდიუმი Rf 104

დუბნიუმი Db 105

სიბორგიუმი Sg 106

ბორიუმი Bh 107

ჰასიუმი Hs 108

მეიტნერიუმი Mt 109

110

111

112

114

116

118

[დიაგრამა]

(სრული ტექსტი იხილეთ პუბლიკაციაში)

რაზე მოწმობს ელემენტთა ჰარმონია და წესრიგი პერიოდულ სისტემაში — შემთხვევითობაზე თუ გონივრულ ჩანაფიქრზე?

ჰელიუმის ატომი

ელექტრონი

პროტონი

ნეიტრონი