Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Забегая вперед, сделаем отступление для тех, кто помнит, что в современном варианте таблицы Менделеева нет нулевой группы. Дальнейшие исследования связи химических свойств атомов со строением их электронных оболочек выяснили причину того, почему после первого периода, содержащего только два элемента — водород и гелий, следуют второй и третий периоды, содержащие по восемь элементов, а затем периодичность химических свойств делает скачок: период «восемь» заменяется периодом «восемнадцать».

В результате для сохранения идеи, заложенной Менделеевым в его таблицу, пришлось подразделить каждую из групп (вертикальных столбцов таблицы) на две подгруппы — левую и правую. В левых подгруппах помещены все элементы первых трех периодов и первые десять элементов каждого из больших периодов. Последние восемь элементов больших периодов располагают в правых подгруппах. Некоторую особенность представляет восьмая группа. В ее левой подгруппе расположены тройки: железо, кобальт, никель, а под ними рутений, радий, палладий и осмий, иридий, платина. Правую подгруппу восьмой группы занимают инертные газы.

Возвратимся, однако, к хронологии. В периодической таблице Менделеева еще оставались пустые места, указанные Менделеевым. Путеводной нитью при поиске новых элементов (путем химического выделения из природных соединений) служили их свойства, предсказываемые на основе таблицы Менделеева. Последним элементом, обнаруженным таким путем, был элемент, свойства которого определяются семьдесят пятой клеткой таблицы. Он был назван рением.

Далее поиск еще неизвестных элементов вступил в новую фазу. Химики начали исследовать радиоактивные элементы. В 1939 году француженка М. Пере обнаружила среди продуктов распада радиоактивного элемента актиния новый элемент. Полученный из актиния неведомый продукт «таял» на глазах — каждую 21 минуту от него оставалась половина. Другая часть распадалась с выделением альфа-частиц. И нужно было быть искусным экспериментатором, чтобы успеть определить его характеристики. Свойства незнакомца совпали со свойствами, предсказанными Менделеевым для элемента № 87 — экацезия. Новый радиоактивный элемент был назван францием.

Остальные элементы, предсказанные Менделеевым, впоследствии получены искусственно современными методами ядерных реакций. Этими методами были выделены также многочисленные изотопы — химические аналоги — известных ранее элементов и не встречающиеся в природе элементы с атомным весом, превышающим атомный вес урана. Эта история полна неожиданностей, трудностей, и об этом мы расскажем дальше. Здесь же следует лишь заметить, что Менделеев предчувствовал ход событий и указывал на возможность расширения периодической системы за счет неизвестных еще тяжелых элементов.

Пророческими оказались слова Менделеева: «…периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».

Физики отнимают у химиков атом

Дальше происходит то, что иллюстрирует название одной из глав в современной «Истории химии» итальянца Микеле Джуа «Физика обновляет химию и отнимает у нее атом».

Уже в 1871 году в первом издании фундаментального труда «Основы химии» Менделеев развивает мысль Ломоносова о том, что атомы, со времен древних атомистов считавшиеся неделимыми, «суть сложные вещества, образованные сложением еще меньших частей, что называемое нами неделимым (атомы) — неделимо только обычными химическими силами… Несмотря на шаткость и произвольность такого предположения, к нему невольно склоняется ум при знакомстве с химией».

Там же он обращает внимание читателя на большое значение физических методов исследования и прямо указывает: «Можно надеяться, что он (экаалюминий) будет открыт спектральным исследованием…» И действительно, экаалюминий — галлий — был открыт при помощи спектрального метода — расшифровкой оптических спектров веществ.

Менделеев придавал большое значение сопоставлению закономерностей спектров с периодическим законом: «Во всех подобных сопоставлениях виден зачаток понимания связи между атомными весами, химическими аналогиями и положением спектральных линий простых тел. Но, по моему мнению, еще не видно точных закономерностей, которые управляют зависимостью указанных предметов, а видно только отражение периодического закона».

Менделеев не дожил до того времени, когда связь химических свойств веществ и их физического строения стала фактом науки. Ведь в его время не было известно даже строение атома. Только через четыре года после его смерти физика совершила первый прорыв к пониманию строения материи. Легендарный австралиец Эрнест Резерфорд в 1911 году опубликовал свои опыты по рассеянию альфа-частиц атомами.

Он при помощи своих учеников обстрелял мишень из тонкой металлической фольги узким пучком альфа-частиц и… поразился!