Менделеев

Все это произошло уже после смерти Менделеева, но тогда, на переломе столетий, он не мог даже предполагать, что открытия, доставившие ему столько волнений и переживаний, есть начало блестящих успехов в решении, той главной задачи, которую он сформулировал еще в 1889 году. «…Периодическая изменяемость простых и сложных тел, — писал он в пятом издании «Основ химии», — подчиняется некоторому высшему закону, природу которого, а тем более причину, ныне еще нет средства охватить. По всей вероятности, она кроется в основных началах внутренней механики атомов и частиц».

Рентгеновские лучи, радиоактивность, первые опыты взаимопревращении элементов положили начало стремительному развитию той области знании, где химия тесно сплетена с «внутренней механикой атомов и частиц», где периодическая система неизменно оставалась надежным путеводителем для исследователей и где каждое новое открытие, обращенное на саму систему, постепенно все яснее и яснее раскрывало тот «высший закон», который управляет периодичностью свойств элементов.

Столетие — отличный срок для подведения итогов. И трудно сыскать в истории науки открытие, которое, подобно периодическому закону, все время оставалось бы в центре научных интересов человечества на протяжении целого столетия. «Каждая гениальная работа характеризуется двумя чертами, — говорил на X юбилейном съезде в сентябре 1969 года английский химик Ч. Коулсон, — в ней говорится о большем, чем известно в данное время, и она может плодотворно развиваться в направлениях, которые еще нельзя предвидеть. По обоим этим признакам периодическая система является работой гения».

И действительно, периодическая система за прошедшие с момента ее открытия сто лет показала колоссальную способность к развитию, которое постепенно изменяло и уточняло даже самую формулировку периодического закона. Советский химик профессор В. Семишин считает, что в изменении формулировок периодического закона можно выделить три этапа, отражающих глубину наших знаний и представлений о структуре материн. И, как ни удивительно, при переходе от одной формулировки к другой система становилась все стройнее, и одна за другой исчезали все те шероховатости, противоречия и нарушения, которые так долго беспокоили Дмитрия Ивановича.

Начало первому — химическому — этапу положила формулировка самого Менделеева: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Система по этому принципу строится очень просто: все элементы, от легчайшего водорода до тяжелейшего урана, располагаются в порядке возрастания их атомного веса. Поскольку свойства элементов через определенный период повторяются, их можно разбить на восемь групп, каждая из которых характеризуется одинаковой максимальной валентностью. Мы уже знаем, как удачно еще при жизни Менделеева разрешился вопрос с инертными газами, составившими еще одну — нулевую — группу.

Но сколько непонятного содержится в периодической системе на химическом этапе, сколько в ней необъяснимого, основанного только на изумительном химическом чутье самого Менделеева! Неизвестно, например, должны ли быть элементы между водородом и гелием. Неизвестно, сколько должно быть редкоземельных элементов и почему все они помещены в одну клетку. Непонятно, почему в восьмой группе из девяти элементов только у двух — рутения и осмия — валентность равна восьми. Необъяснимо и то, что более тяжелые аргон, кобальт и теллур вопреки принципу помещены соответственно перед более легкими калием, никелем и йодом.

Исследования, к которым с такой тревогой присматривался Менделеев, шли и шли своим чередом, пока в 1913 году ряд открытий не убедил ученых в том, что атомы — это не однородные упругие шарики, а сложные системы, состоящие из очень плотного, положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него электронов, образующих так называемую электронную оболочку атома.

И оказалось: заряд ядра в точности равен порядковому номеру, под которым тот или иной элемент стоял в периодической системе. Ничего не зная о сложном строении атома, не подозревая о существовании ядер и электронных оболочек, Дмитрий Иванович расположил все элементы в точном соответствии с возрастанием заряда их ядра. Вскоре были открыты изотопы — элементы с одинаковым зарядом ядра и разными атомными весами. С этого момента менделеевская формулировка периодического закона стала звучать иначе: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел находятся в периодической зависимости от величин заряда ядер их атомов».