Как всё начиналось?
Многие известные именитые химики на рубеже XIX-XX веков уже давно заметили, что физические и химические свойства многих химических элементов очень похожи друг на друга. Так например Калий, Литий и Натрий - все являются активными металлами, которые при взаимодействии с водой образают активные гидроксиды этих металлов; Хлор, Фтор, Бром в своих соединениях с водородом проявляли одинаковую валентность равную I и все эти соединения являются сильными кислотами. Из этой похожести давно напрашивался вывод, что все известные химические элементы можно объединить в группы, причём так чтобы у элементов каждой группы был определённый набор физико-химических характеристик. Однако часто такие группы были неверно составлены из разных элементов различными учёными и долгое время многими игнорировалась одна из главных характеристик элементов - это их атомная масса. Игнорировалась она потому, что была и есть разная у различных элементов, а значит её не могли использовать в качестве параметра для объединения в группы. Исключение составил лишь франзуский химик Александр Эмиль Шанкуртуа, он попытался расположить все элементы в трёхмерной модели по винтовой линии, но его работа не была признана научным сообществом, а модель получилась громоздкая и неудобная.
В отличие от многих учёных, Д.И. Менделеев взял атомную массу (в те времена ещё "Атомный вес") как ключевой параметр при классификации элементов. В своём варианте Дмитрий Иванович расположил элементы по возрастанию их атомных весов и вот тут обозначилась закономерность, что через определённые промежутки элементов их свойства периодически повторяются. Правда пришлось сделать и исключения: некоторые элементы были поменяны местами и не соответствовали возрастанию атомных масс (например, теллур и йод), но зато соответствовали свойствам элементов. Дальнейшее развитие атомно-молекулярного учения оправдало такие подвижки и показало справедливость этой расстановки. Подробнее об этом вы можете прочесть в статье "В чём открытие Менделеева"
Как мы можем видеть, расположение элементов в этом варианте совсем не такое, какое мы видим в совремнном виде. Во первых, группы и периоды поменяны местами: группы по горизонтали, периоды по вертикали, а во-вторых, самих групп в нём как-то многовато - девятнадцать, вместо принятых на сегодня восемнадцати.
Однако, спустя всего год, в 1870-м Менделеев сформировал новый вариант таблицы, который уже более узнаваем нами: подобные элементы выстроены по вертикали, образуя группы, а 6 периодов расположены по горизонтали. Особенно примечательно то, что и в первом и во втором варианте таблицы виднеются существенные достижения, коих не было у его предшественников: в таблице заботливо оставлены места под элементы которые, по мнению Менделеева, ещё предстояло открыть. Соответствующие вакантные места обозначены им знаком вопроса и вы можете видеть их на рисунке выше. В дальнейшем были действительно открыты соответствующие элементы: Галий, Германий, Скандий. Таким образом Дмитрий Иванович не только систематезировал элементы в группы и периоды, но и предсказал открытие новых, ещё не известных, элементов.
В дальнейшем, после разрешения многих актуальных загадок химии того времени - открытие новых элементов, выделение группы благородных газов совместно с участием Уильяма Рамзая, установления того факта, что Дидимий вовсе не является самостоятельным элементом, а является смесью двух других, - были опубликованы всё новые и новые варианты таблицы, подчас имеющих даже вовсе и не табличный вид. Но не будем приводить здесь их все, а приведём лишь конечный вариант, сформировавшийся ещё при жизни великого учёного.
Переход от атомных весов к заряду ядра.
К сожалению, Дмитрий Иванович не дожил до планетарной теории строения атома и не видел триумф опытов Резерфорда, хотя именно с его открытиями начинается новая эпоха в развитии периодического закона и всей периодической системы. Напомню что из опытов, проводимых Эрнестом Резерфордом, следовало, что атомы элементов состоят из положительно-заряженного атомного ядра и обращающихся вокруг ядра отрицательно-заряженных электронов. После определения зарядов атомных ядер всех, известных на тот момент, элементов, выяснилось, что в периодической системе они располагаются в соответствии с зарядом ядра. А периодический закон приобрёл новый смысл, теперь он стал звучать так:
"Свойства химических элементов, а также формы и свойства, образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов"
Теперь стало понятно, почему некоторые более лёгкие элементы были поставлены Менделеевым позади их более тяжёлых предшественников, - всё дело в том, что так они стоят по порядку зарядов их ядра. Например, теллур тяжелее йода, однако стоит в таблице раньше него, ибо заряд ядра его атома и количество электронов равняется 52, а у йода - 53. Можете посмотреть на таблицу и убедиться в этом сами.
После открытия строения атома и атомного ядра, периодическая система претерпевала ещё несколько изменений, пока, наконец, не достигла вида, уже знакомого нам со школы, короткопериодного варианта таблицы Менделеева.
В этой таблице нам знакомо уже всё: 7 периодов, 10 рядов, побочные и главные подгруппы. Также со временем открытия новых элементов и наполнения ими таблицы, пришлось вынести в отдельные ряды элементы подобные Актинию и Лантану, все они соответственно были названы Актиноидами и Лантаноидами. Эта версия системы просуществовала очень долго - в мировом научном сообществе практически до конца 80х, начала 90х, а в нашей стране и того дольше - до 10х годов нынешнего столетия.
Современный вариант таблицы Менделеева.
Однако, тот вариант, которые многие из нас проходили в школе на деле оказывается весьма запутанным, а путаница выражается в разделении подгрупп на главные и побочные и запоминание логики отображения свойств элементов становится достаточно сложным. Конечно, несмотря на это, многие по нему учились, становились докторами химических наук, но всё же в современности ему на смену пришёл новый вариант - длиннопериодный. Отмечу, что именно этот вариант является одобренным IUPAC (международным союзом теоретической и прикладной химии). Давайте взглянем на него.
На смену восьми группам пришли восемнадцать, среди которых нет уже никакого разделения на главные и побочные, а все группы продиктованы расположением электронов в атомной оболочке. Заодно избавились и от двухрядных и однорядных периодов, теперь все периоды содержат только один ряд. Чем же удобен такой вариант? Теперь периодичность свойств элементов просматривается более наглядно. Номер группы, по сути, обозначает количество электронов во внешнем уровне, в связи с чем все главные подгруппы старого варианта расположились в первой, второй и с тринадцатой по восемнадцатую группу, а все "бывшие побочные" группы разместились в середине таблицы. Тем самым теперь из таблицы хорошо видно, что если это первая группа - то это щелочные металлы и никаких вам меди или серебра, и видно, что все транзитные металлы хорошо демонстрируют схожесть их свойств в связи с заполнением d-подуровня, в меньшей степени влияющим на внешние свойства, также как и лантаноиды и актиноиды проявляют подобные свойства по причине разного лишь f-подуровня. Таким образом, вся таблица разбита на следующие блоки: s-блок, на котором заполняются s-электроны, d-блок, p-блок и f-блок, с заполнением d, p, и f-электронов соответственно.
К сожалению, в нашей стране этот вариант включился в школьные учебники лишь в последние 2-3 года, да и то не во все. И очень напрасно. С чем это связано? Ну во-первых, с застойными временами в лихие 90-е, когда в стране не было вообще никакого развития, не говоря уж о сфере образования, а именно в 90е годы мировое химическое сообщество перешло на этот вариант. Во-вторых, с лёгкой инертностью и тяжестью восприятия всего нового, ведь нашим преподавателям привычен именно старый, короткопериодный вариант таблицы, несмотря на то, что при изучении химии он гораздо сложнее и менее удобен.
Расширенный вариант периодической системы.
Но время не стоит на месте, наука и технологии тоже. Уже открыт 118 элемент периодической системы, а значит скоро придётся открывать следующий, восьмой, период таблицы. Кроме того, появится новый энергетический подуровень: g-подуровень. Элементы его составляющие придётся вынести вниз таблицы, подобно лантаноидам или актиноидам, либо расширить эту таблицу ещё в два раза, так что она перестанет помещаться на лист формата A4. Здесь я приведу лишь ссылку на википедию (см. Расширенная периодическая система) и не буду лишний раз повторять описание этого варианта. Кому станет интересно - сможет пройти по ссылке и ознакомиться.
В этом варианте ни f-элементы (лантаноиды и актиноиды) ни g-элементы ("элементы будущего" с №№ 121-128) не вынесены отдельно, а делают таблицу шире на 32 клетки. Также элемент Гелий помещён во вторую группу, так как он входит в s-блок.
В целом, же вряд ли будущие химики будут пользоваться этим вариантом, скорее всего на смену таблице Менделеева придёт одна из альтернатив, которые уже выдвигаются смелыми учёными: система Бенфея, "Химическая галактика" Стьюарта или иной вариант. Но это будет уже только после достижения второго острова стабильности химических элементов и, скорее всего, нужно будет больше для наглядности в ядерной физике, чем в химии, ну а нам пока хватит старой доброй периодической системы Дмитрия Ивановича.
В своей работе 1668 года Роберт Бойль привёл список неразложимых химических элементов. Было их на тот момент всего пятнадцать. При этом учёный не утверждал, что кроме перечисленных им элементов больше не существует и вопрос об их количестве оставался открытым.
Через сто лет французский химик Антуан Лавуазье составил новый список из известных науке элементов. В его реестр попали 35 химических веществ, из которых 23 были впоследствии признаны теми самыми неразложимыми элементами.
Работа по поиску новых элементов велась химиками во всём мире и продвигалась вполне успешно. Решающую роль в этом вопросе сыграл русский учёный-химик Дмитрий Иванович Менделеев: именно ему пришла в голову идея о возможности существования взаимосвязи между атомной массой элементов и их местом в "иерархии". По его собственным словам "надо искать... соответствия между индивидуальными свойствами элементов и их атомными весами".
Сопоставляя между собой известные в то время химические элементы, Менделеев после колоссальной работы обнаружил в итоге ту зависимость, общую закономерную связь между отдельными элементами, в которой они предстают как единое целое, где свойства каждого элемента является не чем-то само собой существующим, а периодически и правильно повторяющимся явлением.
Так в феврале 1869 года был сформулирован периодический закон Менделеева . В том же году 6 марта доклад, подготовленный Д.И. Менделеевым, под названием "Соотношение свойств с атомным весом элементов" был представлен Н.А. Меншуткиным на заседании Русского химического общества.
В том же году публикация появилось в немецком журнале "Zeitschrift für Chemie", а в 1871 году в журнале "Annalen der Chemie" вышла развёрнутая публикация Д.И. Менделеева, посвящённая его открытию - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (Периодическая закономерность химических элементов).
Создание периодической таблицы
Несмотря на то, что идея сформировалась у Менделеева за довольно короткий срок, оформить свои умозаключения он долго не мог. Ему было важно представить свою идею в виде ясного обобщения, строгой и наглядной системы. Как сказал однажды сам Д.И. Менделеев в беседе с профессором А.А. Иностранцевым: "Все в голове сложилось, а выразить таблицей не могу".
По данным биографов, после этого разговора учёный работал над созданием таблицы три дня и три ночи, не ложась спать. Он перебирал различные варианты, в которых могли бы быть скомбинированы элементы для организации в таблицу. Осложнялась работа и тем, что на момент создания периодической системы далеко не все химические элементы были известны науке.
В 1869-1871 годах Менделеев продолжал развивать выдвинутые и принятые научным сообществом идеи периодичности. Одним из шагов было введение понятия о месте элемента в периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов.
Именно на основе этого, а также с опорой на результаты, полученные в ходе изучения последовательности изменения стеклообразующих оксидов, Менделеев исправил значения атомных масс 9 элементов, в числе которых были бериллий, индий, уран и другие.
В ходе работы Д.И. Менделеев стремился заполнить пустые клетки составленной им таблицы. В результате в 1870 году им было предсказано открытие неизвестных на тот момент науке элементов. Менделеев вычислил атомные массы и описал свойства трёх ещё не открытых тогда элементов:
- "экаалюминия" - открыт в 1875 году, назван галлием,
- "экабора" - открыт в 1879 году, назван скандием,
- "экасилиция" - открыт в 1885 году, назван германием.
Следующие его реализовавшиеся прогнозы - открытие ещё восьми элементов, в том числе полония (открыт в 1898 году), астата (открыт в 1942-1943 годах), технеция (открыт в 1937 году), рения (открыт в 1925 году) и франция (открыт в 1939 году).
В 1900 году Дмитрий Иванович Менделеев и Уильям Рамзай пришли к выводу о необходимости включения в периодическую систему элементов особой, нулевой группы. Сегодня эти элементы называются благородными газами (до 1962 года эти газы называли инертными).
Принцип организации периодической системы
В своей таблице Д.И. Менделеев расположил химические элементы по рядам в порядке возрастания их массы, подобрав длину рядов таким образом, чтобы химические элементы в одной колонке имели похожие химические свойства.
Благородные газы - гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон неохотно реагируют с другими элементами и проявляют низкую химическую активность и потому находятся в крайней правой колонке.
В противоположность этому элементы самой левой колонки - литий, натрий, калий и прочие реагируют с другими веществами бурно, процесс носит взрывной характер. Аналогично ведут себя элементы в других колонках таблицы - внутри колонки эти свойства подобны, но варьируются при переходе от одной колонки к другой.
Периодическая система в своем первом варианте просто отражала существующее в природе положение дел. Первоначально таблица никак не объясняла, почему это должно быть именно так. И только с появлением квантовой механики стал понятен истинный смысл расположения элементов в периодической таблице.
Химические элементы вплоть до урана (содержит 92 протона и 92 электрона) встречаются в природе. Начиная с номера 93 идут искусственные элементы, созданные в лабораторных условиях.
Открытие таблицы периодических химических элементов стало одной из важных вех в истории развития химии как науки. Первооткрывателем таблицы стал российский ученый Дмитрий Менделеев. Неординарный ученый с широчайшим научным кругозором сумел объединить все представления о природе химических элементов в единую стройную концепцию.
Об истории открытия таблицы периодических элементов, интересных фактах, связанных с открытием новых элементов и народных байках, которые окружали Менделеева и созданную им таблицу химических элементов, М24.RU расскажет в этой статье.
История открытия таблицы
К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.
В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.
В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем, химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.
Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор - на хлор, а золото схоже с серебром и медью.
В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились - галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.
Байки о Менделееве
Об известном ученом и его открытиях ходило немало баек. Люди в то время слабо представляли себе химию и считали, что занятия химией - это что-то вроде поедания супа из младенцев и воровства в промышленных масштабах. Поэтому деятельность Менделеева быстро обросла массой слухов и легенд.
Одна из легенд гласит, что Менделеев открыл таблицу химических элементов во сне. Случай не единственный, точно также говорил о своем открытии Август Кекуле, которому приснилась формула бензольного кольца. Однако Менделеев только смеялся над критиками. «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы говорите: сидел в вдруг … готово!», - как-то сказал ученый о своем открытии.
Другая байка приписывает Менделееву открытие водки. В 1865 году великий ученый защитил диссертацию на тему «Рассуждение о соединении спирта с водою» и это сразу дало повод для новой легенды. Современники химика посмеивались, мол ученый «неплохо творит под действием спирта, соединенного с водой», а следующие поколения уже называли Менделеева первооткрывателем водки.
Посмеивались и над образом жизни ученого, а особенно над тем, что Менделеев оборудовал свою лабораторию в дупле огромного дуба.
Также современники подтрунивали над страстью Менделеева к чемоданам. Ученый в пору своего невольного бездействия в Симферополе, вынужден был коротать время за плетением чемоданов. В дальнейшем он самостоятельно мастерил для нужд лаборатории картонные контейнеры. Несмотря на явно «любительский» характер этого увлечения, Менделеева часто называли «чемоданных дел мастером».
Открытие радия
Одна из наиболее трагичных и в то же время известных страниц в истории химии и появления новых элементов в таблице Менделеева связана с открытием радия. Новый химический элемент был открыт супругами Марией и Пьером Кюри, которые обнаружили, что отходы, остающиеся после выделения урана из урановой руды, более радиоактивны, чем чистый уран.
Поскольку о том, что такое радиоактивность, тогда еще никто не знал, то новому элементу молва быстро приписала целебные свойства и способность излечивать чуть ли не от всех известных науке болезней. Радий включили в состав пищевых продуктов, зубной пасты, кремов для лица. Богачи носили часы, циферблат которых был окрашен краской, содержащей радий. Радиоактивный элемент рекомендовали как средство для улучшения потенции и снятия стресса.
Подобное «производство» продолжалось целых двадцать лет - до 30-х годов двадцатого века, когда ученые открыли истинные свойства радиоактивности и выяснили насколько губительно влияние радиации на человеческий организм.
Мария Кюри умерла в 1934 году от лучевой болезни, вызванной долговременным воздействием радия на организм.
Небулий и короний
Таблица Менделеева не только упорядочила химические элементы в единую стройную систему, но и позволила предсказать многие открытия новых элементов. В то же время, некоторые химические «элементы» были признаны несуществующими на основании того, что они не укладывались в концепцию периодического закона. Наиболее известна история с «открытием» новых элементов небулия и корония.
При исследовании солнечной атмосферы астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных на земле химических элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежит новому элементу, который получил название короний (потому что линии были обнаружены при исследовании «короны» Солнца - внешнего слоя атмосферы звезды).
Спустя несколько лет астрономы сделали еще одно открытие, изучая спектры газовых туманностей. Обнаруженные линии, которые снова не удалось отождествить ни с чем земным, приписали другому химическому элементу - небулию.
Открытия подверглись критике, поскольку в периодической таблице Менделеева уже не оставалось места для элементов, обладающих свойствами небулия и корония. После проверки обнаружилось, что небулий является обычным земным кислородом, а короний - сильно ионизированное железо.
Материал создан на основе информации из открытых источников. Подготовил Василий Макагонов @vmakagonov
Открытие таблицы периодических химических элементов стало одной из важных вех в истории развития химии как науки. Первооткрывателем таблицы стал российский ученый Дмитрий Менделеев. Неординарный ученый с широчайшим научным кругозором сумел объединить все представления о природе химических элементов в единую стройную концепцию.
Об истории открытия таблицы периодических элементов, интересных фактах, связанных с открытием новых элементов, и народных байках, которые окружали Менделеева и созданную им таблицу химических элементов, М24.RU расскажет в этой статье.
История открытия таблицы
К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, и ученые всего мира не раз предпринимали попытки объединить все существовавшие элементы в единую концепцию. Элементы предлагали разместить в порядке возрастания атомной массы и разбить на группы по сходству химических свойств.
В 1863 году свою теорию предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюленд, который предложил схему размещения химических элементов, схожую с той, что открыл Менделеев, но работа ученого не была принята всерьез научным сообществом из-за того, что автор увлекся поисками гармонии и связью музыки с химией.
В 1869 году Менделеев опубликовал свою схему периодической таблицы в журнале Русского химического общества и разослал извещение об открытии ведущим ученым мира. В дальнейшем химик не раз дорабатывал и улучшал схему, пока она не приобрела привычный вид.
Суть открытия Менделеева в том, что с ростом атомной массы химические свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных по свойствам элементов, свойства начинают повторяться. Так, калий похож на натрий, фтор - на хлор, а золото схоже с серебром и медью.
В 1871 году Менделеев окончательно объединил идеи в периодический закон. Ученые предсказал открытие нескольких новых химических элементов и описал их химические свойства. В дальнейшем расчеты химика полностью подтвердились - галлий, скандий и германий полностью соответствовали тем свойствам, которые им приписал Менделеев.
Байки о Менделееве
Гравюра, на которой изображен Менделеев. Фото: ИТАР-ТАСС
Об известном ученом и его открытиях ходило немало баек. Люди в то время слабо представляли себе химию и считали, что занятия химией - это что-то вроде поедания супа из младенцев и воровства в промышленных масштабах. Поэтому деятельность Менделеева быстро обросла массой слухов и легенд.
Одна из легенд гласит, что Менделеев открыл таблицу химических элементов во сне. Случай не единственный, точно также говорил о своем открытии Август Кекуле, которому приснилась формула бензольного кольца. Однако Менделеев только смеялся над критиками. "Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы говорите: сидел и вдруг... готово!", - как-то сказал ученый о своем открытии.
Другая байка приписывает Менделееву открытие водки. В 1865 году великий ученый защитил диссертацию на тему "Рассуждение о соединении спирта с водою", и это сразу дало повод для новой легенды. Современники химика посмеивались, мол ученый "неплохо творит под действием спирта, соединенного с водой", а следующие поколения уже называли Менделеева первооткрывателем водки.
Посмеивались и над образом жизни ученого, а особенно над тем, что Менделеев оборудовал свою лабораторию в дупле огромного дуба.
Также современники подтрунивали над страстью Менделеева к чемоданам. Ученый в пору своего невольного бездействия в Симферополе вынужден был коротать время за плетением чемоданов. В дальнейшем он самостоятельно мастерил для нужд лаборатории картонные контейнеры. Несмотря на явно "любительский" характер этого увлечения, Менделеева часто называли "чемоданных дел мастером".
Открытие радия
Одна из наиболее трагичных и в то же время известных страниц в истории химии и появления новых элементов в таблице Менделеева связана с открытием радия. Новый химический элемент был открыт супругами Марией и Пьером Кюри, которые обнаружили, что отходы, остающиеся после выделения урана из урановой руды, более радиоактивны, чем чистый уран.
Поскольку о том, что такое радиоактивность, тогда еще никто не знал, то новому элементу молва быстро приписала целебные свойства и способность излечивать чуть ли не от всех известных науке болезней. Радий включили в состав пищевых продуктов, зубной пасты, кремов для лица. Богачи носили часы, циферблат которых был окрашен краской, содержащей радий. Радиоактивный элемент рекомендовали как средство для улучшения потенции и снятия стресса.
Подобное "производство" продолжалось целых двадцать лет - до 30-х годов двадцатого века, когда ученые открыли истинные свойства радиоактивности и выяснили насколько губительно влияние радиации на человеческий организм.
Мария Кюри умерла в 1934 году от лучевой болезни, вызванной долговременным воздействием радия на организм.
Небулий и короний
Таблица Менделеева не только упорядочила химические элементы в единую стройную систему, но и позволила предсказать многие открытия новых элементов. В то же время некоторые химические "элементы" были признаны несуществующими на основании того, что они не укладывались в концепцию периодического закона. Наиболее известна история с "открытием" новых элементов небулия и корония.
При исследовании солнечной атмосферы астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных на земле химических элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний (потому что линии были обнаружены при исследовании "короны" Солнца - внешнего слоя атмосферы звезды).
Спустя несколько лет астрономы сделали еще одно открытие, изучая спектры газовых туманностей. Обнаруженные линии, которые снова не удалось отождествить ни с чем земным, приписали другому химическому элементу - небулию.
Открытия подверглись критике, поскольку в периодической таблице Менделеева уже не оставалось места для элементов, обладающих свойствами небулия и корония. После проверки обнаружилось, что небулий является обычным земным кислородом, а короний - сильно ионизированное железо.
Отметим, что сегодня в московском Центральном доме ученых РАН торжественно , открытым учеными из подмосковной Дубны.
Материал создан на основе информации из открытых источников. Подготовил Василий Макагонов
В России скажут, что таблицу Менделеева изобрел, конечно, Менделеев. Приятно видеть в соотечественниках таких первооткрывателей и первопроходцев, как И.И.Ползунов, Д.И.Менделеев, А.С.Попов, К.Э.Циолковский, С.П.Королев, Ю.А.Гагарин. Однако, на Западе почему-то фигурируют другие имена...
Д.И.Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 г. в статье "Соотношение свойств и атомных весов элементов", извещение об открытии было разослано в феврале 1869 г. Сам Д.И.Менделеев дал следующую формулировку:
"Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса".
Таким образом, по мнению историков, в том числе, отечественных, сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. А также отличием работы Менделеева от работ его предшественников считают то, что основ для классификации элементов была не одна, а две - атомная масса и химическое свойство.
Однако, давайте посмотрим, как обстояло дело с сущностью у предшественников.
Немецкий химик И.В.Дёберейнер (1780-1849) впервые установил закономерности изменения свойств элементов в зависимости от возрастания атомных весов: атомный вес среднего элемента в триаде равен среднему арифметическому атомных весов первого и третьего элементов триады. Первая такая закономерность была обнаружена им в 1817 г. для кальция, стронция и бария, позже - для других триад. Но это и есть периодическое повторение свойств химических элементов в зависимости от их атомного веса, т.е. формально все то, что есть у Д.И.Менделеева.
Официально Дёберейнер опубликовал свой "закон триад" в 1829 г. Другое дело, что триад, как и самих известных элементов, было тогда маловато, поэтому историки осторожно формулируют так: закон триад Дёберейнера подготовил почву для систематизации элементов, завершившейся созданием периодического закона. Что ж, почва - это тоже немало!
Вот таблица Дёберейнера.
Не густо. Если бы было бы известно в те времена больше элементов и их атомных весов, то Дёберейнер, несомненно, догадался бы о большем.
Французский геолог и химик А.Э.Шанкуртуа (1820-1886) в 1862 г. предложил систематизацию, основанную на закономерном изменении атомных масс. Он отметил элементы точками на поверхности цилиндра. Элементы, атомные веса которых отличались на 16 или на кратное 16, располагались на одной вертикали, на которой шло и совпадение других свойств. Работа осталась незамеченной, о ней вспомнили только после открытия Д.И.Менделеевым Периодического закона. Винтовой график на цилиндре точнее отражает последовательность свойств, а на плоской таблице Менделеева единая линия рвется.
Вот еще впечатляющая периодическая система Шанкуртуа в виде спирали.
Английский химик Д.А.Ньюлендерс (1837-1898) составил таблицу, в которой расположил все известные химические элементы в порядке увеличения их атомных весов. В статье от 20 августа 1864 г. впервые в истории им была прямо высказана идея о периодичности изменения свойств химических элементов. Хотя предшественники Ньюлендерса не упирали на периодичность, но возможно, лишь потому, что она и так была очевидна в их схемах.
18 августа 1865 г. Ньюлендерс опубликовал новую таблицу химических элементов, назвав ее "законом октав". 1 марта 1866 г. Ньюлендерс сделал доклад "Закон октав и причины химических отношений среди атомных весов" на заседании Лондонского химического общества. К сожалению, доклад не вызвал интереса, так как и без Ньюлендерса было много попыток поиска закономерностей среди атомных весов элементов.
Немецкий химик Ю.Л.Мейер (1830-1895) В 1864 г. опубликовал таблицу из 28 элементов, размещенных в 6 столбцов согласно их валентности. Хотя валентность и атомная масса - разные вещи, но из-за их связи таблица все равно получилась по весам, причем в таблице прямо указаны массы.
В декабре 1869 г. Мейер написал и в 1870 г. опубликовал работу "Природа элементов как функция их атомного веса". Таблица Мейера 1870 г. в некоторых отношениях совершеннее первого варианта таблицы Менделеева, но существенно, что дата на год позже.
В те времена отсутствовал не только Интернет, но телевидение и радио. Обмен информацией происходил не быстро. Даже в наше время ученые часто не знают об открытиях коллег и делают их независимо. Анекдотичен случай с великим К.Э.Циолковским и его кинетической теорией газов, на которую тот же Д.И.Менделеев написал Циолковскому убийственный ответ: кинетическая теория газов открыта 25 лет назад.
Во всяком случае, Лондонское королевское общество признало равные права и в 1882 г. присудило золотые медали Менделееву и Мейеру "за открытие периодических соотношений атомных весов". С такой формулировкой вполне можно было наградить еще десяток человек.
Поэтому весьма странно категорическое заявление Д.И.Менделеева: "г.Майер раньше меня не имел периодического закона, а после меня ничего нового к нему не добавил". Вот так! Ничем делиться не собираюсь.
А при указанной формулировке делиться с Мейером нечем. Из формально заявленной сущности открытия Д.И.Менделееву не принадлежит ровно ничего. Задолго до него и до Мейера десяток известных химиков и, наверное, тысячи энтузиастов классифицировали химические элементы согласно их свойствам и по возрастанию атомного веса, кто-то более успешно, кто-то - менее. Новизна работы Д.И.Менделеева оказалась никак не выделена.
Более того, в начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств химических элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра. Таким образом был поставлен жирный крест на атомном весе, который, как выяснилось, зависит еще от количества нейтронов и потому никак не может быть определяющим.
Что же тогда получается? Вообще, не было никакого открытия? А были сплошные заблуждения, которые постепенно рассеивались огромным множеством исследователей? Может быть, и так. На истории химии прекрасно видно, как фактический материал от тех, кто колдует с пробирками, постепенно приводит к новым выводам, теоретики в некотором роде выполняют волю этого материала.
Если кто-то сделал новый небольшой вывод, то это не значит, что он гениальнее предшественников. Просто пришло время очередного вывода...
И все же есть во всей этой истории с таблицей Менделеева поворотный момент, которым вправе гордиться Д.И.Менделеев и вся Россия. Его скромно называют особенностью таблицы Менделеева, но, по-моему, в этом самая великая суть: Менделеев оставил дырки в своей таблице! Вот в чем главная заслуга Менделеева, а не в том, о чем заявил сам Д.И.Менделеев и чего вдоволь было у его предшественников.
Много ли пользы от дырок? Смотря каких! Благодаря этим дыркам, таблица Д.И.Менделеева превратилась в мощнейший инструмент научного поиска и развития всей химической науки. Теперь стало ясно, где и что надо искать! Поэтому за дырки надо было медали давать! Правда, еще надо поискать смельчаков, которые решились бы публично восхвалять пустое место.
Впрочем, стало ясно не сразу. Поначалу Д.И.Менделеев не придавал большого значения своей таблице. В ту пору только не ленивый не переставлял подобно ребенку кубики с названиями химических элементов. Для серьезного ученого это было более чем сомнительным занятием.
Нельзя сказать, что порядок среди элементов не нужен. Но одно дело работать с колбами, у станка или в поле, и совсем другое - конторские подсчеты, несулящие никакой пользы.
Это мы сейчас знаем, что дырки Менделеева были гениальными. А сначала они были неуместным аппендиксом, прямым признанием несостоятельности таблицы. Придумывать всякие фантастические материи и пространства, чтобы залатать прорехи в какой-нибудь свежеиспеченной теории, - это плохой тон для серьезной практической науки.
Благодаря своим дыркам, Д.И.Менделеев предсказал обнаружение ряда неизвестных тогда химических элементов, но мало ли вообще на свете предсказателей! Конец света без устали предсказывают, а это поважнее, чем как-то элемент, встречающийся в микроскопических дозах.
Предсказанные элементы могли не найтись. Собственно, никаких доказательств у Д.И.Менделеева не было. И что тогда? Забыли бы, как массу иных предсказаний. Например, считали, что между орбитами Марса и Юпитера некогда существовала планета Фаэтон, но сейчас уверяют, что ее там никогда не было. Считали, что есть теплород, но тоже не оказалось.
Тогда с какой стати должны найтись промежуточные элементы? Мало ли что там задумали Бог или матушка-природа! Нет, и все! И можно жаловаться хоть в спортлото.
Но нашлись промежуточные элементы! Не сразу, но нашлись. Через шесть лет в 1875 г. обнаружили предсказанный галлий, а в 1879 г. скандий. Одну находку можно было счесть случайной. Но после второго сюрприза скептическая научная общественность запела совсем другим голосом и аж на золотые медали расщедрилась. Действительно, не часто предсказания сбываются.
В 1885 г. был открыт предсказанный германий, а дальше пошло-поехало.
Тут уж Д.И.Менделеев осмелел! В споре за первенство с Мейером, наш соотечественник прямо, доходчиво и без признаков скромности заявил:
"По праву творцом научной идеи должно того считать, кто понял не только философскую, но и практическую сторону дела, сумел так его поставить, что в новой истине все могли убедиться и она стала всеобщим достоянием".
Вот так! Дело, оказывается, не в периодичности, а в практической стороне дела.
Правда, сам Дмитрий Иванович "понял" это далеко не сразу, а гораздо позже, когда больше другие "сумели поставить" "практическую сторону дела". Но это уже не так важно. Главное, что путь к "всеобщему достоянию" был открыт. И лежал этот путь через дырки. Наверное, никогда не было в истории и уже не будет таких величайших и плодотворнейших дырок!
