|
...Изложенное содержит далеко не все то, что увидели до сих пор через телескоп периодического закона в безграничной области химических эволюций, и тем паче не все то, что можно еще увидеть...
Д. И. Менделеев
Как был открыт Великий закон
В истории человеческих знаний немало подвигов. Но очень немногие из них можно сопоставить с тем, что было сделано Дмитрием Ивановичем Менделеевым.
История строго и придирчиво отбирает и сортирует все, что найдено и создано человеком. Поразительная, ставшая привычной четкость таблицы Менделеева наших дней скрывает от нас гигантскую работу ученого по осознанию всего, что было известно до него о превращениях вещества, работу, благодаря которой стала осуществимой великая интуитивная догадка о существовании нового закона — закона периодичности свойств химических элементов.
Законы природы, открытые человеком, различны по объему познанного и по тому, в каких областях познания мира они действенны. Их трудно сравнивать между собой. Но законы сравнимы по самому главному — по возможности предсказания нового, предвидения неизвестного. Периодический закон в этом отношении не имеет равных в истории науки. Менделеев указал путь направленного поиска в химии будущего. Многие ученые, основываясь на периодическом законе, предсказывали и описывали неизвестные химические элементы и их свойства.
История химии не знает подобного триумфа. Открыт новый закон природы. Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в одно целое все химические элементы. Но Менделеев поставил перед наукой еще более грандиозную задачу: объяснить взаимную связь между всеми элементами, между их физическими и химическими свойствами.
Закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие знаний о строении атома, о природе вещества. В свою очередь, успехи атомной физики, появление новых методов исследования, развитие квантовой механики расширили и углубили сущность периодического закона и периодической системы элементов.
Открытие закона периодичности — величайшая веха в развитии химии. Историки науки часто выделяют два периода в этом развитии: до закона и после закона.
Что было накануне открытия? Было известно 63 химических элемента. Далеко не все свойства этих элементов были достаточно изучены, даже атомные веса некоторых были определены неправильно или неточно. Много это или мало — 63 элемента? Если вспомнить, что сейчас мы знаем 107 элементов, то, конечно, маловато. Но вполне достаточно, чтобы можно было подметить закономерность изменения их свойств. При 30 или 40 известных химических элементах едва ли бы удалось что-либо открыть. Нужен был определенный минимум открытых элемен-
тов. Вот почему мы вправе охарактеризовать менделеевское открытие как своевременное.
Но разве до Менделеева не пытались ученые подчинить все известные элементы определенному порядку, классифицировать их, свести в систему?
Многие пытались. Сказать, что их попытки были бесполезными, нельзя: какие-то крупицы истины они содержали. Например, в 1829 г. немецкий химик И. Дёберейнер сгруппировал элементы со сходными химическими свойствами по тройкам: литий, натрий, калий; хлор, бром, йод и т. д. Он назвал эти группы триадами. Позже совокупности таких элементов стали именовать естественными группами.
В 1849 г. классификацией элементов заинтересовался видный русский химик Г. И. Гесс. В учебнике «Основания чистой химии» он описывал четыре группы элементов-неметаллов с похожими химическими свойствами:
Гесс писал: «Эта классификация еще очень далека от того, чтобы быть естественной, но она все-таки соединяет элементы и группы весьма сходные, и с расширением наших сведений она может усовершенствоваться».
Одну из попыток классификации сделал в 1862 г. француз А. Бегье де Шанкуртуа. Систему элементов он представлял в виде спиральной линии на поверхности цилиндра. На каждом витке по 16 элементов. Сходные элементы располагались друг под другом на образующей цилиндра. Но никто из ученых не обратил внимания на работу де Шанкуртуа.
Английский химик А. Ньюлендс в 1866 г. предложил так называемый закон октав. Он считал, что все в мире подчиняется общей гармонии. И в химии и в музыке она должна быть единой. Поэтому свойства химических элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, должны повторяться через каждые семь элементов, так же как и в музыкальной гамме сходные ноты чередуются в октаве через каждые семь нот. По закону октав, однако, оказывались сходными такие совершенно различные элементы, как углерод и ртуть.
Когда Ньюлендс доложил о своей работе на заседании Лондонского химического общества, один из присутствующих не без сарказма спросил: не пробовал ли уважаемый докладчик расположить элементы в алфавитном порядке и не обнаружил ли он при этом какую-нибудь закономерность?
Ближе других к истине оказались, пожалуй, английский ученый В. Одлинг и немецкий — Л. Мейер. Так, в 1864 г. Мейер предложил таблицу, в которой все известные химические элементы были разбиты на шесть групп, согласно их валентности. По внешнему виду таблица Мейера была немного похожа на будущую менделеевскую. Но ни она, ни все другие предшествующие классификации не содержали главного: они не отражали общей, фундаментальной закономерности изменения свойств элементов. Они создавали лишь видимость порядка в их мире. Тот же недостаток был присущ и таблицам Одлинга.
Предшественники Менделеева, подметившие частные проявления великой закономерности в мире химических элементов, по разным причинам не с могли подняться до великого обобщения и осознать существование в мире фундаментального закона.
Почему же именно Дмитрию Ивановичу Менделееву удалось открыть периодический закон? И как было сделано это открытие?
«Опыт системы элементов...#. 17 февраля (ст. ст.) 1869 г., собираясь в дорогу, профессор Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев на обороте письма, в котором его просили приехать и помочь производству, сделал первый набросок таблицы химических элементов. В этой таблице он расположил элементы в порядке возрастания их атомных весов и проследил периодическую повторяемость их свойств.
В тот день Менделеев отложил свою поездку Он написал на отдельных карточках все известные тогда элементы с их важнейшими химическими и физическими свойствами. Располагая эти карточки в различном порядке, сообразуясь с атомными весами элементов, с их свойствами и со свойствами их соединений, Менделеев составил первый вариант системы химических элементов. Он назвал его «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». 1 марта 1869 г. Менделеев разослал многим русским и иностранным ученым отпечатанный в виде таблички «Опыт системы...»
Первая таблица еще очень несовершенна, она далека от современного вида периодической системы. Но эта таблица оказалась первой графической иллюстрацией открытой Менделеевым закономерности: «Элементы, расположенные по величинам их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств». Эти слова взяты из статьи Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов».
Она явилась итогом размышлений Менделеева в ходе работы над «Опытом системы...».
Менделеев в этой статье ни разу прямо не употребляет термин «периодический закон». Как всякий великий ученый, он был скромен и осторожен в конечных выводах. То, что он действительно открыл фундаментальный закон природы, ему было ясно с самого начала. Но чтобы обнаруженная закономерность могла называться законом и была признана другими учеными как закон, для этого, чувствовал Менделеев, надо было еще много работать. И два с половиной года — вплоть до декабря 1871 г.— он занимался разработкой своего открытия.
Первое сообщение об открытии было сделано 6 марта 1869 г. на заседании Русского химического общества. Менделеева на этом заседании не было. Вместо отсутствовавшего автора его доклад прочитал химик Н. А. Меншуткин. В протоколах Русского химического общества появилась сухая запись о собрании 6 марта 1869 г.: «Н. Меншуткин сообщает от имени Д. Менделеева «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». За отсутствием Д. Менделеева обсуждение этого вопроса отложено до следующего заседания».
Этот сухой канцелярский протокол стал историческим документом огромной важности, свидетельством о первом знакомстве человечества с новым законом природы. Но многие ученые, современники Менделеева, впервые услышавшие и узнавшие об этой системе элементов, не смогли ее сразу понять.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
