Создание таблицы Менделеева

Каждая клетка ждет льва

Не успели закончиться эти виртуозные исследования, выполненные удивительно простыми средствами, как ученых стали волновать другие вопросы: чем атомы и молекулы одного химического элемента отличаются от другого и как, собственно, устроен атом каждого элемента?

Незадолго до опытов Перрена великим химиком Менделеевым была составлена периодическая таблица химических элементов, и физики чувствовали, что строгая последовательность в изменении свойств элементов, повторяемость основных характеристик веществ ровно через каждые два, восемь, восемнадцать, тридцать два элемента таит еще не познанную физическую причину.

История науки сохранила замечательные примеры уверенности Дмитрия Ивановича Менделеева в универсальности открытого им закона.

Портрет Д. И. Менделеева

Ко времени опубликования закона (статья Менделеева появилась в одном из немецких журналов в 1869 году) в природе было обнаружено сравнительно мало химических элементов, и Менделеев оставил некоторые из клеток своей таблицы… пустыми. Он не просто сохранил места для будущих находок химиков, он описал (причем подробно) физические и химические параметры еще не открытых элементов.

Например, в 1871 году Менделеев написал, что пустое место в вертикальном столбце периодической таблицы под кремнием должен занять элемент, условно названный им экакремнием, со следующими свойствами: атомная масса 72, цвет — серый, плавится с трудом, плотность 5,5 г/см³, окись экакремния имеет формулу EsCl₂, обладает плотностью 4,7 г/см³, и под действием водорода из нее можно выделить экакремний; хлористый экакремний ЕsСl₄ кипит при 90°С, и его плотность равна 1,9 г/см³.

Конечно, эти свойства не могли подсказать химикам, как и где искать такой химический элемент, но пустая клетка в таблице Менделеева вселяла в них уверенность, что он существует в Природе. Помните старый охотничий рассказ о том, как проще всего поймать льва в Африке? Надо, говорит бывалый охотник, разгородить Африку на клетки, и в одной из них непременно окажется лев…

Фотография первого варианта периодической таблицы элементов, датированного 17 февраля 1869 года.

Трудно найти новый элемент среди необъятного моря природных веществ и химических соединений, почти так же трудно, как поймать льва в Африке описанным способом.

И тем не менее вскоре после опубликования работ Д. И. Менделеева были найдены (в 1875 и 1879 году!) в редких рудах и минералах галлий и скандий с описанными Менделеевым свойствами. Наступила очередь и экакремния…

В 1885 году немецкий химик К. Винклер выделил из минерала: артродита новый химический элемент, получивший в честь родины его первооткрывателя наименование германия. Вот каковы основные характеристики германия: атомная масса 72,6, трудно испаряется, серого цвета, плотность 5,4 г/см³, окись германия имеет формулу GeO₂, плотность 4,7 г/см³; и в чистом виде новьй элемент можно получить из окиси, пропуская над ней водород.

Вполне естественно, что оставленное для экакремния место под кремнием занял германий.

Как хорошо сказал один из физиков, Менделеев предвидел в этом элементе все, кроме его названия…

Пустые клеточки в периодической таблице постепенно заполнялись элементами, предсказанными Менделеевым, но понять закономерность, лежащую в их расположении, ученые пока не могли.

Источник: Марк Колтун “Мир физики“.

Глава 1.