Полтора века — от таблицы Менделеева к Периодической системе

Как за эти полтора века менялась основная «икона» химии

Наука и жизньНаука

Полтора века — от таблицы Менделеева к Периодической системе

Кандидат химических наук Аркадий Курамшин, Казанский федеральный университет.

Сейчас, спустя сто пятьдесят лет после формулировки Д. И. Менделеевым Периодического закона мы можем назвать его графическое изображение — Периодическую систему химических элементов одним из наиболее мощных «артефактов» не только химии, но и всей науки в целом. В таблице, которую можно найти на стене в каждой химической лаборатории или аудитории, всего 118 заполненных ячеек и в то же время это концентрат большей части наших знаний о химии. Никакой другой раздел естественных наук не может похвастаться столь высоким содержанием знаний в одном небольшом документе.

Естественно, таблицы в современных аудиториях не всегда выглядели так, как сейчас. За полтора столетия, прошедших от первых набросков периодической системы, сделанных Менделеевым, до дня сегодняшнего (особенно за первые полвека существования Периодического закона), таблица значительно изменилась. Более того, до сих пор появляются предложения улучшить её, сделать более удобной. Большая часть изменений была внесена в периодическую систему уже после смерти Д. И. Менделеева, когда наконец стали понятны причины выполнения Периодического закона. Возможно, зайди Дмитрий Иванович сейчас в школьный кабинет химии, ему бы не сразу удалось узнать своё детище. Скорее всего, именно поэтому профессиональные химики редко используют термин «Таблица Менделеева», предпочитая термин «периодическая система». Давайте посмотрим, как за эти полтора века менялась основная «икона» химии и как её предлагают изменить.

Первая таблица Менделеева

Разработка принципов классификации химических элементов, открытие Периодического закона и в конечном счёте создание периодической системы вряд ли можно назвать внезапным озарением одного-единственного человека — скорее это закономерная кульминация химической мысли второй половины XIX века. Мы знаем, когда открытие было сделано. Днём рождения прообраза современной периодической системы, первой таблицы Менделеева, считается 17 февраля (1 марта) 1869 года. Этим днём датируется первая рукописная менделеевская таблица, озаглавленная «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве».

Через пару недель, 6 марта (18 марта) 1869 года, на заседании Русского химического общества председатель общества Николай Александрович Меншуткин зачитывает менделеевское сообщение о «Соотношении свойств с атомным весом элементов». Вскоре после этого статья Менделеева с соответствующим названием выходит в журнале общества. В том же издании 29 ноября (11 декабря) 1870 года Д. И. Менделеев публикует статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», которая, пожалуй, оказывается самой важной публикацией определения приоритета Дмитрия Ивановича как автора Периодического закона. Во-первых, в этой статье Менделеев впервые вводит термин «Периодический закон», а во-вторых, использует этот закон для предсказания существования атомных масс, а также физических и химических свойств нескольких ещё не открытых химических элементов. Как показали последовавшие десять лет, именно предсказания свойств и оказались самой важной находкой Дмитрия Ивановича — периодическую повторяемость свойств химических элементов через определённый интервал в 1860-е годы химики наблюдали и до Менделеева.

Д. И. Менделеев. Рукопись «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». 17 февраля 1869 года. Иллюстрация: Serge Lachinov/Wikimedia Commons/PD.

В 1862 году такую периодичность отметил французский химик и геолог Александр-Эмиль Бегье де Шанкуртуа. Он представил систему элементов в виде спиральной линии, образованной элементами в порядке увеличения их атомной массы на поверхности цилиндра. Элементы «спирали де Шанкуртуа», совпадавшие по вертикали, обладали близкими свойствами (например, кислород и сера), подобная близость свойств элементов, находящихся в одной группе (также по вертикали), стала визитной карточкой менделеевской системы. Однако работы де Шанкуртуа не произвели впечатления на его современников: система была сложной, для публикации в журнале спиралевидную диаграмму с трудом удалось изобразить в плоскости, так что близость химических свойств элементов оказалась далеко не очевидной.

В 1864 году английский химик и музыкант Джон Ньюлендс также расставил элементы в порядке увеличения атомных весов, обнаружив при этом, что свойства химических элементов повторяются через каждые семь элементов, как и сходные ноты чередуются в октаве через каждые семь нот. Считая, что основы гармонии мира едины и в музыке и в химии, Ньюлендс назвал обнаруженную закономерность «законом октав». Сначала он составил таблицу, очень похожую на менделеевскую, в том числе и с пустыми клетками на месте ещё не открытых элементов, однако сам же испугался этих пустот и в 1866 году, представляя своё открытие Лондонскому химическому обществу, показал таблицу без «белых пятен». Гармония рухнула — по закону октав оказывались сходными углерод и ртуть, и британский химик, первый ректор Университетского колледжа Лондона Джордж Кэри Фостер язвительно поинтересовался у Ньюлендса, не пробовал ли тот найти закономерности в свойствах элементов, просто расставив их по алфавиту. После обсуждения журнал Лондонского химического общества отказался публиковать «закон октав», и Ньюлендс сменил направление исследований.

Нельзя сказать, что к выводам Дмитрия Ивановича первоначально отнеслись более доброжелательно. Выслушав доклад, сделанный Меншуткиным от имени Менделеева, президент Русского химического общества Николай Николаевич Зинин посоветовал Менделееву «заняться делом, достойным настоящего исследователя», хотя через пару лет и изменил своё мнение: «Очень, очень хорошо, премного отличных сближений, даже весело читать, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов». Профессор Лейпцигского университета Герман Кольбе в 1870 году назвал открытие Менделеева «спекулятивным», а Роберт Бунзен говорил, что Менделеев увлекает химиков «в надуманный мир чистых абстракций».

Однако Менделеев был уверен в правоте своего Периодического закона, и последовавшее скоро подтверждение его предсказаний убедило в этом и коллег. И если первое сообщение о Периодическом законе Менделеева сделано в марте 1869 года, днём его рождения как фундаментального химического закона, скорее, стоит считать 1875 год. В этот год произошла первая верификация закона — французский учёный Лекок де Буабодран открыл элемент, которому дал название «галлий», и определённые экспериментальным путём свойства галлия оказались близки предсказанным свойствам менделеевского экаалюминия.

Последовавшие в 1879 году открытия скандия (экабора) и в 1886 году германия (экакремния) показали, что свойства галлия и экабора совпали не случайно, а значит, менделеевский закон действительно фундаментальный, а не какая-то удачная форма классификации элементов и не «надуманный мир чистых абстракций».

В 1882 году Лондонское королевское общество присудило Менделееву и главному его конкуренту в приоритете открытия периодической системы Лотару Мейеру высшие награды — золотые медали Дэви — «За открытие периодических соотношений атомных весов». Ученик Бунзена Лотар Мейер, независимо от Менделеева, в 1870 году предложил практически аналогичную менделеевской таблицу, систематизирующую химические элементы. Мейер, в отличие от Ньюлендса, не побоялся оставить в своей таблице пустые ячейки для ещё неизвестных химических элементов, но, в отличие от Менделеева, не пытался предсказать их свойства. После открытия германия в 1886 году и Ньюлендс и Мейер всё реже упоминаются в связи с созданием и Периодического закона, и его графического отображения — периодической системы, а типографии Европы признали первенство Дмитрия Ивановича и начали печатать учебные пособия под названием «Таблица Менделеева», даже не дожидаясь открытия германия.

Последняя таблица Менделеева

Если 1880-е годы стали триумфом предсказательной способности Периодического закона, то 1890-е — первой (правда, на настоящий момент и последней) проверкой закона на прочность. В 1894 году Джон Стретт, лорд Рэлей и Уильям Рамзай сделали открытие, угрожавшее предложенному Менделеевым строгому порядку периодической системы: они открыли аргон, новый газ, которому не было места в периодической системе. Химикам не удавалось заставить реагировать аргон с чем-либо, этот газ оставался полностью инертным, и Менделеев первоначально предположил, что аргон не химический элемент, а чрезвычайно устойчивое соединение, образованное в результате комбинации уже известных элементов.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Охота за стерильным нейтрино Охота за стерильным нейтрино

Эксперимент мирового уровня, который ИЯИ РАН готовил несколько лет

Наука и жизнь, сентябрь'19
Пептиды — тёмная материя биологии? Пептиды — тёмная материя биологии?

Вадим Тихонович Иванов о химии живого

Наука и жизнь, сентябрь'19
Большая энциклопедия джентльмена Большая энциклопедия джентльмена

Правила обращения с деньгами

GQ, январь'19
Китайский телескоп зафиксировал космические сигналы неизвестного происхождения Китайский телескоп зафиксировал космические сигналы неизвестного происхождения

Только 3 сентября аппаратура засекла 20 радиоимпульсов!

National Geographic, сентябрь'19
Каким был последний день жизни динозавров на Земле? Каким был последний день жизни динозавров на Земле?

Учёные воссоздали хронологию столкновения планеты с гигантским метеоритом

National Geographic, сентябрь'19
Дикая ягода в цене Дикая ягода в цене

«Альфа-групп» приобрела контрольный пакет ГК «Русбиоальянс»

Эксперт, сентябрь'19
Миллиардер Борис Йордан: «Вы не представляете, сколько русских денег в медицинском каннабисе» Миллиардер Борис Йордан: «Вы не представляете, сколько русских денег в медицинском каннабисе»

Производство медицинской марихуаны Curaleaf сделало бизнесмена миллиардером

Forbes, сентябрь'19
Сергей Новожилов: Опасные гастроли Сергей Новожилов: Опасные гастроли

«Артистов надо просто и безусловно любить»

Караван историй, октябрь'19
Первый в мире клонированный кот оказался совершенно не похож на оригинал Первый в мире клонированный кот оказался совершенно не похож на оригинал

В биотехнологической компании Sinogene объяснили это издержками производства

National Geographic, сентябрь'19
Спортсмен года: Александр Овечкин Спортсмен года: Александр Овечкин

Звездный форвард «Вашингтон Кэпиталз» переписывает историю мирового хоккея

GQ, октябрь'19
Как Supreme изменили моду, культуру и мир Как Supreme изменили моду, культуру и мир

От скейтшопа для местных до главного бренда в мире за 25 лет

GQ, сентябрь'19
Взрывоопасная ситуация: властям не удалось погасить протестную волну Взрывоопасная ситуация: властям не удалось погасить протестную волну

Согласованный митинг «Отпускай» в воскресенье собрал более 20 000 человек

Forbes, сентябрь'19
Как в 50 выглядеть на 30? Дженнифер Лопес и ее 12 секретов молодости Как в 50 выглядеть на 30? Дженнифер Лопес и ее 12 секретов молодости

Знаменитая певица и актриса, похоже, повернула время вспять

Cosmopolitan, сентябрь'19
Будет горячо! Будет горячо!

Какие итальянские красавчики сегодня занимают мысли и сердца девушек всего мира

Grazia, сентябрь'19
Памяти великого театрального режиссера Марка Захарова Памяти великого театрального режиссера Марка Захарова

В возрасте 85 лет ушел из жизни Марк Захаров — руководитель «Ленкома»

Esquire, сентябрь'19
Внутренний ребенок: по дороге к себе Внутренний ребенок: по дороге к себе

Давным-давно жило-было наше детство с волшебниками, волками и темными лесами...

Psychologies, октябрь'19
Торговля продуктами из морских черепах запрещена. Японии все равно Торговля продуктами из морских черепах запрещена. Японии все равно

Япония отказывается прекратить свой традиционный промысел – бекко

National Geographic, сентябрь'19
Дмитрий Шепелев и Наталья Фриске обратились к семье Анастасии Заворотнюк Дмитрий Шепелев и Наталья Фриске обратились к семье Анастасии Заворотнюк

Дмитрий Шепелев и Наталья Фриске прокомментировали известие о болезни Заворотнюк

Cosmopolitan, сентябрь'19
Новая волна снижения ставок: ипотека продолжит дешеветь Новая волна снижения ставок: ипотека продолжит дешеветь

До конца года банки готовятся к новому снижению ставок по ипотеке

Forbes, сентябрь'19
Невыносимые страдания ОМОНа Невыносимые страдания ОМОНа

Как разделилось «московское дело»

Русский репортер, сентябрь'19
Громкое дело Громкое дело

Что может быть причиной кашля

Добрые советы, октябрь'19
Пора бы уже запомнить, что женщина – тоже человек Пора бы уже запомнить, что женщина – тоже человек

Почему женщины – это самое большое меньшинство человечества

GQ, сентябрь'19
Почему вам стоит обратить внимание на регби Почему вам стоит обратить внимание на регби

И наконец-то перестать путать этот вид спорта с американским футболом

GQ, сентябрь'19
Как Майкл Джордан создал один из самых дорогих брендов текилы в мире Как Майкл Джордан создал один из самых дорогих брендов текилы в мире

Текила под брендом Cincoro пользуется бешеной популярностью на растущем рынке

Forbes, сентябрь'19
«Приключения Электроника»: как сложились судьбы актеров фильма 40 лет спустя «Приключения Электроника»: как сложились судьбы актеров фильма 40 лет спустя

Как изменился Сыроежкин и его друзья

Cosmopolitan, сентябрь'19
Токсы, нарцы, перверзы: как новый язык соцсетей влияет на нашу травму Токсы, нарцы, перверзы: как новый язык соцсетей влияет на нашу травму

Не спешим ли мы с диагнозами и выводами

Psychologies, сентябрь'19
«С ним хочется быть кошечкой»: Лобода рассказала Собчак о любви к Линдеманну «С ним хочется быть кошечкой»: Лобода рассказала Собчак о любви к Линдеманну

Исполнительница хита «Суперзвезда» встретилась с супругой Константина Богомолова

Cosmopolitan, сентябрь'19
Одесса - Москва Одесса - Москва

Оксана Фандера откровенна только с интересными ей людьми

Esquire, сентябрь'19
По судам затаскают: к чему приведет иск Бориса Ротенберга к финским банкам По судам затаскают: к чему приведет иск Бориса Ротенберга к финским банкам

Борис Ротенберг пробует на прочность судебную систему Финляндии

Forbes, сентябрь'19
От «Медеи» до «Убить Билла» и сериала «Почему женщины убивают»: как кино эксплуатирует тему женской мести От «Медеи» до «Убить Билла» и сериала «Почему женщины убивают»: как кино эксплуатирует тему женской мести

Один из заметных релизов минувшего лета — сериал «Почему женщины убивают»

Esquire, сентябрь'19