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

Сиятельный растратчик Сиятельный растратчик

Портреты князя Алексея Ивановича Горчакова мне довелось определять четыре раза

Дилетант, сентябрь'19
Диво дивное Диво дивное

Дивногорье завораживает уже одним своим названием

Seasons of life, июль'19
Elektra – региональный электрический самолет Elektra – региональный электрический самолет

Можно ли разработать коммерческий электрический региональный самолет

Naked Science, август'19
5 самых опасных вирусов — и можно ли их победить 5 самых опасных вирусов — и можно ли их победить

Иcтории об эпидемиях, которые могут привести к гибели всего населения планеты

Популярная механика, сентябрь'19
Пептиды — тёмная материя биологии? Пептиды — тёмная материя биологии?

Вадим Тихонович Иванов о химии живого

Наука и жизнь, сентябрь'19
«У тебя скоро появится братик»: как научить ребенка справляться с ревностью «У тебя скоро появится братик»: как научить ребенка справляться с ревностью

Как помочь сыну или дочери справиться с ревностью

Psychologies, сентябрь'19
«Полёт журавля слышен издалека» «Полёт журавля слышен издалека»

В Китае всегда придавали огромное значение умению владеть кистью

Наука и жизнь, сентябрь'19
Трудные дети: запаситесь силами и душевным равновесием Трудные дети: запаситесь силами и душевным равновесием

Детей, которые проявляют агрессию и делают все наперекор, называют трудными

Psychologies, сентябрь'19
Глобальный Рейх Глобальный Рейх

Что, если бы страны «оси» победили во Второй мировой войне

Naked Science, август'19
За ДТП ответят по мобильному За ДТП ответят по мобильному

Утверждены правила работы «суперсервиса» для оформления автомобильных аварий

РБК, сентябрь'19
Борис Пиотровский: «Я помню его высокий рост и сильный голос» Борис Пиотровский: «Я помню его высокий рост и сильный голос»

Внук директора Эрмитажа Бориса Пиотровского унаследовал от деда культурный код

Seasons of life, сентябрь'19
Секрет в голове: чем дышит морская змея? Секрет в голове: чем дышит морская змея?

Ещё один неплохой способ доставить кислород в организм!

National Geographic, сентябрь'19
Что будет с Солнцем: Хаббл сфотографировал умирающую звезду Что будет с Солнцем: Хаббл сфотографировал умирающую звезду

Красивое зрелище! И пугающее

National Geographic, сентябрь'19
Элла Памфилова голосует против всех Элла Памфилова голосует против всех

Глава ЦИК планирует сменить третьего руководителя петербургского избиркома

РБК, сентябрь'19
Третий путь атомной энергетики Третий путь атомной энергетики

В Курчатовском институте завершается модернизация токамака Т-15

Популярная механика, сентябрь'19
Apple показала новые iPhone: главное с презентации Apple показала новые iPhone: главное с презентации

Рассказываем обо всех новинках подробнее

Esquire, сентябрь'19
Счетная палата установила ущербность помощи инвалидам Счетная палата установила ущербность помощи инвалидам

Работа системы медико-социальной экспертизы в стране недостаточно эффективна

РБК, сентябрь'19
На сколько поднимется уровень моря? Ученые нашли ответ в доисторической пещере На сколько поднимется уровень моря? Ученые нашли ответ в доисторической пещере

Исследователи пришли к неутешительным выводам

National Geographic, сентябрь'19
5 фатальных ошибок автоинженеров, унесшие тысячи жизней 5 фатальных ошибок автоинженеров, унесшие тысячи жизней

Любой автомобиль представляет повышенную опасность

Популярная механика, сентябрь'19
Красота-2019: почему миллениалов больше не интересует внешний лоск Красота-2019: почему миллениалов больше не интересует внешний лоск

Разбираемся, как изменилась бьюти-индустрия благодаря поколению Y

Forbes, сентябрь'19
Не жизнь, а сказка! Не жизнь, а сказка!

На большие экраны вышло семейное фэнтези «Эбигейл»

Grazia, сентябрь'19
Раскрыто убийство Михаила Круга Раскрыто убийство Михаила Круга

Убийца Михаила Круга уже мертв — его застрелил член той же банды

Esquire, сентябрь'19
Проверка на прочность Проверка на прочность

Заложница «Норд-Оста» Наталья Старцева вновь пережила трагические события

StarHit, сентябрь'19
Взрослые игры: сексуальные стратегии мужчин и женщин Взрослые игры: сексуальные стратегии мужчин и женщин

Что общего у часов Rolex и павлиньего хвоста

Naked Science, июнь'19
Американ Бой Американ Бой

17-летний американский подросток и привилегии меньшинств

Esquire, сентябрь'19
Спасибо, Доминикана! Спасибо, Доминикана!

С января по март в Доминикане – киты. И круглый год – все остальное счастье

Домашний Очаг, октябрь'19
Родители VS учителя: 9 правил конструктивного общения Родители VS учителя: 9 правил конструктивного общения

Психологи настоятельно советуют наладить контакт со школой

Psychologies, сентябрь'19
Настасья Самбурская заявила, что на нее напал «невменяемый мужчина с кирпичом» Настасья Самбурская заявила, что на нее напал «невменяемый мужчина с кирпичом»

32-летняя Настасья Самбурская пожаловалась на неадекватных поклонников

Cosmopolitan, сентябрь'19
Место на кухне: легендарный нью-йоркский ресторан назначил шеф-поваром женщину Место на кухне: легендарный нью-йоркский ресторан назначил шеф-поваром женщину

Уроженка Чили назначена на должность шеф-повара нью-йоркского ресторана

Forbes, сентябрь'19
Свободная энергия Свободная энергия

Настоящий пример для вдохновения — Дуа Липа

Glamour, октябрь'19