Предыстория таблицы Менделеева
Вопросы о том, из каких элементов состоит мир, конечно или бесконечно их число, задавали еще в глубокой древности. Так, древнегреческий философ полагал, что первоисточником всей материи является вода (вода произвела все живые вещи, из воды выходит все). Анаксимен первоначалом всех веществ считал воздух. От уплотнения воздуха происходят облака, из них идет вода, а из воды все остальное. От разряжении воздуха возникает огонь. Философ , основатель античной диалектики, первопричину всех вещей видел в огне (... Мир, единый... был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим...). Философ Ксенофан первоматерией считал землю — из нее все возникает, в нее все возвращается.
Учение Эмпедокла о четырех первоэлементах (вода, земля, огонь и воздух) в значительной мере было переработано Аристотелем. считал первоэлементами основные качества (принципы) материи: тепло, холод, сухость, влажность. Все элементы — сочетания основных принципов. Учение Аристотеля породило новое направление в химии — алхимию (превращение одних элементов в другие за счет их смешения и придания недостающих качеств). Основное занятие алхимиков — поиск философского камня, превращающего неблагородные металлы в золото, — продолжалось на протяжении двенадцати веков.
В 1668 г. выдающийся ученый опубликовал книгу, развенчивающую миф об алхимии, в которой была высказана идея поиска неразложимых химических элементов. Бойль насчитал их 15. Но вопрос о том, сколько всего их существует, оставался открытым. Спустя столетие Антуан Лоран Лавуазье составил первый список химических элементов. Из 35 названных там веществ только 23 являлись элементами. Химики всего мира находили новые вещества, претендовавшие быть элементами.
Величайшим вкладом, изменившим весь ход науки, была идея гениального русского ученого (1834 — 1907), поставившего перед собой цель разобраться во всем многообразии химических элементов и свести их в единую систему.
Каким образом поставленная Менделеевым задача была решена? Д.И. Менделеев писал: «Посвятив свои силы изучению вещества, я вижу в нем два таких признака или свойства: массу, занимающую пространство и проявляющуюся в протяжении, а яснее или реальнее всего в весе, и индивидуальность, выраженную в химических превращениях, а яснее всего формулированную в представлении о химических элементах...». Отсюда, продолжал Д.И. Менделеев, «... невольно зарождается мысль о том, что между массою и химическими элементами необходимо должна быть связь, а так как масса вещества, хотя и не абсолютная, а лишь относительная, выражается окончательно в виде атомов, то надо искать... соответствия между индивидуальными свойствами элементов и их атомными весами». Так в бесконечном многообразии свойств, присущих различным веществам, Менделеев усмотрел то общее свойство, которое оказавшись присущим всех химическим элементам, привело его к открытию величайшего закона природы, ставшего руководящим законом не только для химиков и физиков, но и любых специалистов, занимающихся изучением вещества. Таким присущим всем веществам свойством оказался вес составляющих их атомов — атомный вес.
Сопоставляя между собой известные в то время химические элементы, Менделеев после колоссальной работы открыл, наконец, ту замечательную зависимость, ту общую закономерную связь между отдельными элементами, в которой они предстают как единое целое, где свойства каждого элемента является не чем-то оторванным, самостоятельным, само собой существующим, а периодически и правильно повторяющимся явлением.
Менделеевым был открыт закон, который по периодической повторяемости свойств элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов, был назван им периодическим. В знак признания великой заслуги Менделеева открытый закон стали называть периодическим законом Менделеева.
История «сна Менделеева»
Свои соображения о периодической системе элементов Д.И. Менделеев долго не мог представить в виде ясного обобщения, строгой и наглядной системы. О завершающей творческий процесс интуиции Менделеева профессор А.А. Иностранцев сообщил следующее. Однажды, уже будучи секретарем физико-математического факультета, Иностранцев зашел проведать Менделеева. Д.И. Менделеев заговорил о том, что впоследствии воплотилось в периодическую систему элементов, но в ту минуту закон и таблица еще не были сформированы. «Все в голове сложилось, — с горечью прибавил Менделеев, — а выразить таблицей не могу». После этого Менделеев три дня и три ночи, не ложась спать, проработал у конторки, пробуя скомбинировать результаты своей мысленной конструкции в таблицу, но попытки оказались неудачными. Наконец, крайне утомленный Менделеев лег спать и тотчас заснул. Позже он говорил: «Вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги, — только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка». «Возможно, — добавил профессор Иностранцев, — что этот клочок бумаги сохранился и до настоящего времени. Менделеев нередко пользовался для заметок неиспользованными полулистиками почтовой бумаги от полученных им записок». Известно, что Д.И. Менделеев принадлежал к ярко выраженному типу зрительного воображения. Его «визуализация» была исключительной силы. Этот рассказ породил различные мифы и упрощенные представления.
Однажды к Менделееву пришел сотрудник газеты «Петербургский листок», чтобы проинтервьюировать его по вопросам химии. Репортер спросил: «Как вам пришла в голову, Дмитрий Иванович, ваша периодическая система?» Менделеев: «О-о! Господи!» Затем последовали стоны, потрясанье головой, вздохи и смех. И, наконец, решительное: «Да ведь не так, как у вас, батенька! Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку — готово! Не так-с!»
Таблица Менделеева
В таблице Менделеева каждый химический элемент занимает определенное место, отмечающееся соответствующим числом, — порядковым номером элемента. Некоторые места в таблице, созданной Менделеевым, оказались незаполненными, так как элементы, которые должны были занимать эти места, еще не были открыты. Таким образом, пустые места в периодической таблице указывали на наличие в природе еще не открытых химических элементов, а по числу свободных мест в таблице можно было установить и число не открытых элементов. Изучая свойства известных элементов, окружающих свободное место в таблице, можно заранее предсказать свойства еще не открытых элементов.
В марте 1869 г. Менделеев сообщил Русскому химическому обществу об открытом им законе в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов» и тогда же сформулировал основные положения открытого законе. Из них особенно замечательны следующие: «Величина атомного веса определяет характер элемента, как величина частицы определяет свойства сложного тела. Должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел... Некоторые аналогии элементов открываются по величине веса их атома».
Пользуясь периодическим законом, Менделеев предсказал и подробно описал свойства некоторых еще не известных элементов. Дальнейшие открытия химических элементов подтвердили правильность предсказаний Менделеева и поставили имя Менделеева на первое место в истории не только химии, но и всего естествознания. Всего Менделеевым было предсказано существование одиннадцати химических элементов, в том числе и таких, как полоний, радий, протактиний.
Источники и дополнительная информация:
Дополнительно на Genon.ru: