100 великих научных открытий

После выхода работы в народном сознании закрепилось мнение, будто Менделеев сделал свое открытие во сне. Он сам как-то обмолвился о том, что после трех суток мучительных раздумий забылся сном и вдруг ясно увидел таблицу, «где элементы расставлены, как нужно». Слова были вырваны журналистами из контекста, информация стала передаваться из уст в уста, и в конце концов ученый в сердцах заявил: «Я над ней, может, двадцать пять лет думал, а вы полагаете: сидел, и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку, и готово!»

Суть открытия Менделеева заключался в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определенного количества разных элементов, расположенных в порядке возрастания атомного веса, свойства начинают повторяться — разумеется, не в точности, а с некоторыми изменениями. В отличие от предшественников, Менделеев взял две основы для классификации элементов: атомную массу и химическое сходство. А для того, чтобы периодичность соблюдалась полностью, немного схитрил: подправил атомные массы некоторых элементов, несколько элементов разместил вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими, а также оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. Эти клетки Менделеев заполнил выдуманными элементами: «эка-бором», «эка-кремнием» и «эка-алюминием», что дало научной общественности повод обвинить его в подтасовках, а теорию назвать «смехотворной». Только в 1875 г., когда французский химик Л. де Буабодран сообщил об открытии галлия с удельным весом 5,9, стало ясно, что этот элемент идеально подходит на место «эка-алюминия» с таким же весом. В 1879 г. был открыт «эка-бор» — скандий, а в 1885 г. и «эка-кремний» — германий.

В начале XX в., с открытием строения атома, было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет химические свойства последнего.

Дальнейшее развитие периодической системы было связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались все новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 г., с синтезом 117-го элемента, был завершен седьмой период системы. Но где находится нижняя граница таблицы Менделеева, до сих пор остается загадкой.

Молекулярная теория строения вещества

Первые представления о том, что вещество состоит из отдельных неделимых частиц, появились в глубокой древности. Например, в I тысячелетии до н. э. философские школы Древней Индии признавали не только существование первичных неделимых частиц вещества, но и их способность соединяться в новые частицы. Наибольшее же влияние на развитие науки оказала древнегреческая атомистика, создателями которой были Левкипп (V в. до н. э.) и Демокрит (460–370 до н. э.). Излагая учение Демокрита, Аристотель писал: «Причинами всех вещей являются определенные различия в атомах. А различий этих три: форма, порядок и положение». В работах самого Аристотеля встречается понятие о миксисе — однородном соединении, образованном из различных веществ. Позднее философ Эпикур (342–271 до н. э.) ввел понятие о массе атомов и их способности к самопроизвольному отклонению во время движения.

Древние ученые догадывались, что сложное тело — это не простая смесь атомов, а целостное образование, наделенное новыми свойствами. Но понятия о «многоатомных» частицах, промежуточных между атомами и сложными телами, у греков еще не было.

В Средние века интерес к античному атомизму ослабел: церковь обвиняла древних греков в «ложном» учении о том, что мир возник из случайных сочетаний атомов, а не по воле Божьей. Возрождение атомизма началось в XVI–XVII вв. в связи с общекультурным и научным подъемом. В этот период передовые ученые разных стран — Г. Галилей в Италии, П. Гассенди во Франции, Р. Бойль в Англии — провозгласили принцип «не искать истину в Священном писании, а непосредственно читать книгу природы».

Гассенди ввел понятие молекулы, под которым понимал качественно новое образование, составленное путем соединения нескольких атомов. Бойль разработал концепцию корпускулярного строения вещества, согласно которой мир частиц-корпускул, их движение и «сплетение» весьма сложны, как целесообразно устроенные механизмы.

Вдохновленный открытиями Бойля, русский ученый М. Ломоносов (1711–1765) развил и обосновал учение о материальных атомах и корпускулах, приписав атомам не только неделимость, но и способность к движению и взаимодействию. «Частицы должны различаться массою, фигурою, движением, силою инерции и расположением», — писал ученый. Корпускулы однородных тел, по Ломоносову, «состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом… Корпускулы разнородны, когда элементы их различны или соединены различным образом либо в различном числе».