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, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Загородный автомобиль для 2030 года Загородный автомобиль для 2030 года

Передвижной дом-кемпер, способный стать частью современного сельского жилища

Naked Science
Маори запретили реплике корабля Джеймса Кука заходить в Новую Зеландию. Они считают Кука варваром и колонистом Маори запретили реплике корабля Джеймса Кука заходить в Новую Зеландию. Они считают Кука варваром и колонистом

Местные народы не забыли бед, которые принесли европейцы на их землю

National Geographic
Лайк и репост: вместо тысячи слов Лайк и репост: вместо тысячи слов

Что нас побуждает ставить лайки и делать репосты и как развивается зависимость

Naked Science
Лучшие показы недели моды в Милане с мужскими выходами Лучшие показы недели моды в Милане с мужскими выходами

Десять самых интересных показов недели моды в Милане

Esquire
Провинциальная Россия и запретная рыба Провинциальная Россия и запретная рыба

Глава из книги «Московские истории»

Наука и жизнь
13 советов, как справиться с одышкой 13 советов, как справиться с одышкой

Стали замечать, что периодически бывает трудно дышать?

9 месяцев
Пептиды — тёмная материя биологии? Пептиды — тёмная материя биологии?

Вадим Тихонович Иванов о химии живого

Наука и жизнь
Я так устала! Я так устала!

8 советов, как правильно расставить приоритеты

9 месяцев
Скрытые функции в Android и iOS Скрытые функции в Android и iOS

Как ускорить работу смартфона с помощью инструментов для разработчиков

CHIP
Громкое дело Громкое дело

Что может быть причиной кашля

Добрые советы
Завяли помидоры: все звездные расставания ушедшего лета Завяли помидоры: все звездные расставания ушедшего лета

Лето выдалось богатым на разводы знаменитостей — вспомним самые громкие из них

Лиза
Ягодки впереди. Как Wildberries стала лидером на рынке e-commerce Ягодки впереди. Как Wildberries стала лидером на рынке e-commerce

Крупнейший онлайн-ретейлер России родился из нежелания молодой мамы сидеть дома

РБК
Из Дубая – на Марс Из Дубая – на Марс

Оригинальная российская технология конструкторов пробивает себе дорогу

Популярная механика
Дмитрий Козак забраковал инвестиционный кодекс Дмитрий Козак забраковал инвестиционный кодекс

Законопроект Минфина о стимулировании капиталовложений встретил сопротивление

РБК
Спасибо, Доминикана! Спасибо, Доминикана!

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

Домашний Очаг
Психологический эксперимент: что произойдет, если смотреть другому человеку в глаза 10 минут Психологический эксперимент: что произойдет, если смотреть другому человеку в глаза 10 минут

Очередная загадка человеческого разума

National Geographic
«Ратник» и «Сотник»: экипировка, которая должна уметь все «Ратник» и «Сотник»: экипировка, которая должна уметь все

В России может появиться военная экипировка, но хватит ли на нее денег

Naked Science
Как европейцы зарабатывают на солнечной энергии: реальный опыт Как европейцы зарабатывают на солнечной энергии: реальный опыт

Опыт установки солнечных панелей в разных странах и перспективы россиян

CHIP
Марин Серр об апсайклинге и побеждающей силе красоты Марин Серр об апсайклинге и побеждающей силе красоты

Vogue встретился с дизайнером Марин Серр в ее парижской студии

Vogue
Анастасия Заворотнюк испытала сильнейшие боли перед введением в кому Анастасия Заворотнюк испытала сильнейшие боли перед введением в кому

Онкологи сообщили, что 48-летняя актриса слишком поздно обратилась к ним

Cosmopolitan
6 вещей, которые не стоит делать в аэропорту (ты же хочешь улететь?) 6 вещей, которые не стоит делать в аэропорту (ты же хочешь улететь?)

Несколько простых правил, которые уберегут тебя от проблем в аэропорту

Playboy
«Штрафы приходят каждый день». Таксистов спасут от камер «Штрафы приходят каждый день». Таксистов спасут от камер

Таксистам предложат бесплатно ждать клиентов на платных стоянках и паркингах

РБК
Почему сериал «Друзья» такой популярный Почему сериал «Друзья» такой популярный

По просьбе Esquire Иван Сорокин рассказал, в чем заключается феномен «Друзей»

Esquire
Крыма для чукчи Крыма для чукчи

Как устроена Россия, если смотреть с самой восточной ее точки

Русский репортер
Нужно ли говорить коллегам, что ты ищешь новую работу? Сначала ответь на эти 5 вопросов Нужно ли говорить коллегам, что ты ищешь новую работу? Сначала ответь на эти 5 вопросов

Молчать или сказать? Вот уж действительно — палка о двух концах

Playboy
Осеннее меню: что готовят в отелях Москвы и Санкт-Петербурга Осеннее меню: что готовят в отелях Москвы и Санкт-Петербурга

Рестораны при отелях готовы удивлять

РБК
Таинственная Таинственная

На самой дальней окраине Солнечной системе прячется некий загадочный объект

Популярная механика
Как ФНБ может стимулировать строительство жилья Как ФНБ может стимулировать строительство жилья

Эти субсидии могли бы стимулировать рост жилищного строительства на 15–20% в год

РБК
Муж в ауте Муж в ауте

Теперь официально: Рыжий из «Иванушек» разводится

StarHit
Вся соль Межева Вся соль Межева

Главная гастрономическая достопримечательность французских Альп — деревня Межев

Robb Report
Открыть в приложении