Дмитрий Иванович Менделеев

Впоследствии был сделан ряд новых фундаментальных открытий, подтвердивших периодический закон. В 1894 году английские ученые Рэлей и Рамзай открыли новый элемент — аргон, так называемый благородный, или инертный, газ, не вступающий в химические соединения, составляющий около одного процента атмосферного воздуха.

Вскоре Рамзай открыл другой инертный газ и послал его физику Круксу для исследования спектра. Крукс увидел, что спектральная линия новооткрытого газа совпадает со спектральной линией, наблюдавшейся еще раньше в солнечном спектре. Одна из линий солнечного спектра свидетельствовала о наличии в солнечной атмосфере некоего газа, который на Земле не был еще обнаружен. Этот газ был назван гелием (по-гречески Солнце — «гелиос»), а газ, присланный Рамзаем Круксу, давал ту же характерную спектральную линию. Крукс ответил Рамзаю короткой телеграммой: «Это гелий». Атомный вес гелия оказался равным приблизительно четырем.

Гелий должен быть поставлен в периодической таблице непосредственно после водорода. Но после водорода стоял литий, для гелия, казалось, не было места. Не было места и для других инертных газов. Рамзай предположил тогда, что гелий и аргон начинают собой новую группу в периодической системе и что через определенное число следующих за аргоном клеток таблицы в этой группе должны стоять другие инертные газы. Руководствуясь периодической таблицей Менделеева, Рамзай и его ученики нашли и другие инертные газы: неон, криптон и ксенон. Менделеев после этого дополнил свою таблицу еще одной группой — нулевой группой. Теперь в таблице, во второй и в третьей горизонтальных строках, помещается по восемь элементов (затем по 18 и далее по 32), и свойства элементов повторяются в начале таблицы через каждые восемь номеров, затем через 18 и далее через 32. Но первый период состоит всего из двух элементов — водорода и гелия.

Первым в таблице стоит водород (Н) с атомным весом, примерно равным единице. Далее в тот же период входит гелий (Не), которым и заканчивается самый короткий, первый, период. Затем начинается второй период, включающий восемь элементов: литий (Li), бериллий (Be), бор (В), углерод (С), азот (N), кислород (О), фтор (F) и неон (Ne). Следующий, третий, период также включает восемь элементов. Это три так называемых малых периода.

Вслед за ними идут большие периоды, каждый из которых включает по 18 элементов (четвертый и пятый периоды). Сначала считалось, что и в следующих периодах содержится также по 18 элементов. Впоследствии оказалось, что при этом большое число открытых позже элементов (так называемые редкоземельные металлы, или лантаниды; от элемента 57 до элемента 71) приходится все включать в одну клетку таблицы. Таким образом, следующий период включает на 18+14=32 элемента. Все эти сложные дополнительные обстоятельства были не только обнаружены, но и получили впоследствии исчерпывающее объяснение. Такое объяснение было дано уже в нашем столетии, в основном после смерти Менделеева. Периодический закон, как и ряд других великих открытий XIX века, не только обобщил и объяснил множество ранее известных фактов, но и поставил перед следующим столетием новые коренные вопросы. В самом конце XIX столетия периодическая система после триумфальных открытий 70–80-х годов (Лекок де Буабодран, Нильсен, Винклер) выдержала серьезное испытание. Как уже говорилось, к открытому в 1894 году не вмещавшемуся в таблицу Менделеева аргону в последующие годы прибавились другие инертные газы — гелий, неон, криптон и ксенон, образовавшие новую, нулевую, группу элементов. Теперь таблица состояла из девяти групп (0, I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII). Менделеев придал ей сравнительно простой вид, разделив каждый длинный период на два коротких. Это было сделано еще в 1871 году; после же открытия инертных газов «короткая» таблица получила несколько новый вид (см. таблицу на стр. 49).

Что же оставалось неясным в этой таблице? Какие вопросы ставила она перед дальнейшим развитием науки?

Прежде всего в таблице оставались свободные клетки. С другой стороны, ряд различных элементов (лантаниды) помещался в одной клетке. Но главный вопрос состоял в самой периодичности. Почему свойства элементов периодически повторяются, если элементы расположить в порядке возрастания их атомного веса. Отвечая на этот вопрос, физика XX века ответила и на многие другие столь же важные вопросы, поставленные перед ней периодической системой.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН И СТРОЕНИЕ АТОМА