Döbereinerovy triády: prvky, které přicházely po třech

Kdo byl Johann Döbereiner?

Johann Wolfgang Döbereiner (1780–1849) byl německý chemik, který se vyučil lékárníkem, než se stal profesorem chemie na univerzitě v Jeně. Pamatuje se také na Döbereinerův kahan z roku 1823, raný zapalovač, v němž se proud plynného vodíku vznítil při styku s platinou, což bylo jedno z prvních praktických použití katalyzátoru.

Stopa ze stroncia

V roce 1817 si Döbereiner všiml něčeho zvláštního u stroncia. Jeho atomová hmotnost ležela téměř přesně uprostřed mezi hmotnostmi vápníku a barya a jeho chemie byla také mezi nimi: tyto tři kovy tvoří podobné sloučeniny a chování stroncia leží mezi chováním jeho dvou příbuzných. S jediným příkladem to však mohla být snadno náhoda.

Triády z roku 1829

V roce 1829 Döbereiner zveřejnil širší verzi této myšlenky. Popsal několik skupin po třech, tedy triád, v nichž jsou prvky chemicky podobné a prostřední atomová hmotnost je blízká průměru obou krajních. S moderními atomovými hmotnostmi lze vzorec snadno ověřit. Vápník (40,1), stroncium (87,6) a baryum (137,3): průměr vápníku a barya je 88,7, blízko stronciu. Chlor (35,5), brom (79,9) a jod (126,9): průměr obou krajních je 81,2. Lithium (6,9), sodík (23,0) a draslík (39,1): průměr je 23,0, téměř přesně hmotnost sodíku. Síra, selen a tellur tvořily čtvrtou triádu.

Fyzikální vlastnosti sledovaly stejné pořadí. Chlor je plyn, jod je pevná látka a brom, objevený teprve o tři roky dříve, je kapalina mezi nimi; barva těchto tří halogenů tmavne a jejich reaktivita klesá ve stejném pořadí.

Co triády ukázaly

Triády patřily k prvním důkazům, že atomová hmotnost souvisí s chováním prvku. Ukázaly také, že prvky patří do přirozených rodin. Každá z Döbereinerových triád stále sedí pohromadě v jediném sloupci moderní tabulky: alkalické kovy ve skupině 1, kovy alkalických zemin ve skupině 2, chalkogeny ve skupině 16 a halogeny ve skupině 17.

Dnes vidíme, proč průměry fungují. Tři členové každé triády jsou rovnoměrně rozloženi v protonovém čísle: lithium, sodík a draslík jsou od sebe 8 míst a členové ostatních triád 18 míst, takže jejich atomové hmotnosti rostou zhruba stejnými kroky.

Meze triád

Triády nedokázaly uspořádat většinu prvků. Z více než 50 prvků známých v roce 1829 jich jen asi tucet úhledně zapadlo do skupin po třech a Döbereiner nenabídl žádný způsob, jak jednu triádu propojit s jinou nebo jak zařadit zbylé prvky. Při pohledu s moderními údaji pravidlo selhává i uvnitř rodin: fluor, chlor a brom jsou všechno halogeny, ale atomová hmotnost chloru (35,5) není ani zdaleka průměrem fluoru a bromu (49,5).

Pozdější chemici, mezi nimi Leopold Gmelin a Jean-Baptiste Dumas, našli další rodiny a číselné vzorce, ale úplný systém musel počkat, až se v 60. letech 19. století stanou dostupné spolehlivé atomové hmotnosti.