Народження періодичної системи елементів

 

В історії науки важливе місце належить діяльності першого в історії Міжнародного Конгресу хіміків у Карлсруе. Сюди у вересні 1860 р. з’їхались біля 140 вчених-хіміків. Ініціатором їх скликання був німецький хімік-органік Фрідрих Август Кекуле. Головні питання, які вирішувались на Конгресі: про відмінність атомів і молекул; про атомні і молекулярні ваги; про формули хімічних сполук. Конгресу потрібно було зробити вибір між вченням увінчаного славою Лавуазье, Дальтона і Берцеліуса та теорією двох французьких вчених-хіміків Шарля Фредерика Жерара і Огюста Лорана. Тут вперше було внесено ясність в існуючу на той час путанину понять. Конгрес підтримав Жерара і Лорана у їх трактовках, що таке атомна вага, що атом і молекула не одне і те ж. Що молекула може містити як різнородні, так і однородні атоми. Д.Менделєєва, який разом з вченими-хіміками М.М.Зініним і

О.П.Бородіним прибув на Конгрес, захопив і вразив гарячий, темпераментний виступ італійського хіміка Станіслао Канніццаро. Згодом Менделєєв писав: «Рішучим моментом у розвитку моєї думки про періодичний закон я вважаю 1860 р., з’їзд хіміків у Карлсруе, в якому я брав участь, і на цьому з’їзді ідеї, висловлені італійським хіміком С.Канніццаро. Його я і вважаю справжнім моїм попередником, тому що встановлені ним атомні ваги дали необхідну точку опору. Я зразу ж тоді помітив, що запропоновані ним зміни атомних ваг вносять... нову гармонійність, і ідея можливої періодичності властивостей елементів при зростанні атомної ваги, по суті, вже тоді мені уявлялась внутрішньо. Мене зупинили, однак, невідповідності, що залишились у прийнятих тоді атомних вагах; ясно залишилось тільки переконання, що в даному напрямку треба працювати». У книзі «Основи хімії» Менделєєв яскраво описав атмосферу першого в історії Конгреса хіміків: «Будучи присутнім на цьому Конгресі, я добре пам’ятаю, яка велика була розбіжність...і як тоді послідовники Жерара, на чолі яких став італійський професор Канніццаро, гаряче проводили висновок закону Авогадро. При пануванні наукової свободи (без неї наука не рухалась б вперед, закам’яніла б, як у сереньовіччі) і при необхідності наукового консерватизму (без нього корені минулого не могли б давати нових плодів) істина...за допомогою Конгресу, отримала більш широке розповсюдження і незабаром підкорила всі уми. Тоді самі собою укоренились, так звані жераровські ваги атомів і уже з 70-х років вони увійшли до загального використання». Періодична система елементів Менделєєва... Хіміки дивуються її красі і витонченості, майбутні спеціалісти – студенти – складності і заплутаності зв’язків між побудовою атомів і властивостями елементів. А школярі – великій кількості інформації, яка міститься всього на одній сторінці. Дійсно, у кожній з понад ста чашечок вказані і міжнародний символ елемента, і його назва, і порядковий номер, і відносна атомна вага. У повних варіантах таблиці містяться і інші відомості: кольором виділяють причетність елемента до того чи іншого сімейства, вказують будову електронних оболонок, наводять властивості простих речовин і тип їх кристалічної структури. Сучасне обличчя таблиці створене тривалою і напруженою працею тисяч і тисяч хіміків і фізиків. Менделєєв міг би повторити слова англійського вченого Дж.У.Меллора, який після закінчення багаторічної роботи над своєю 16-томною енциклопедією з неорганічної хімії написав на обкладинці: «Присвячується рядовим великої армії хіміків. Їх імена забуті, їх праця залишилась...». Дійсно, дуже мало знають, хто і який внесок, нехай і невеличкий, зробив у заповнення чашечок таблиці. Коріння цього великого відкриття сягають у глибину століть, в Античність, коли було сформульовано перші ідеї про атоми. Періодичний закон, як назвав його Менделєєв, органічно поєднав у нерозривне ціле три головні досягнення хімії за весь її попередній період:

вчення про елементи – дитя «вогневої хімії»; вчення про атоми – дитя «газової хімії»; вчення про валентність – дитя «електричної хімії». Через 18 днів після великого відкриття доповідь «Співвідношення властивосей з атомною вагою елементів» прочитав від імені Менделєєва на засіданні російського хімічного товариства професор Петербурзького університету М.О.Меншуткін. З доповіді вчені довідались, що відкритий Менделєєвим закон надає можливість

не тільки підійти по–новому до вивчення відомих елементів і виправити не точні атомні ваги. Але і, що дуже важливо, дозволяє передбачити існування ще невідкритих елементів. Періодичний закон стверджує: якщо існує елемент з властивостями яскраво вираженого металу, то обов’язково повинен існувати й інший – з менш різкими металічними властивостями металу і т.д. А якщо деякі з членів цієї природної послідовності відсутні, то це не тому, що вони відсутні у природі, а тільки тому, що вони ще не відкриті. Д.Менделєєв ще до засідання російського хімічного товариства розіслав російською і французькою мовами друкарський відбиток своєї таблиці «Дослід системи елементів, заснованої на їх атомній вазі і хімічній схожості» багатьом російським і іноземним вченим. Іноземні вчені не зрозуміли значення періодичного закону і

повністю ігнорували роботу Д.Менделєєва. У 1870 р. з′явився перший відгук на відкриття російського вченого. Відомий німецький хімік професор Лотар Мейєр опублікував статтю, де виклав короткий огляд роботи Менделєєва. Він оцінив періодичний закон як підмогу для систематизації відомого хімікам матеріалу. Зробивши декілька зауважень про атомні ваги деяких елементів, Мейєр написав, що було б передчасно на основі таких хитких опорних точок робити зміни загальноприйнятих зараз атомних ваг. На закінчення своєї статті автор заявив, що взагалі не варто звертати дуже багато уваги на такі спекуляції. Лотар Мейєр не був рядовим вченим. Його книга «Сучасні теорії хімії» дуже цінувалась у Європі. І оцінка, яку він дав першому повідомленню Менделєєва, призвела до того, що подальші роботи російського вченого декілька років не привертали уваги іноземних хіміків. Але на початку 1872 р. у старовинному німецькому хімічному журналі була опублікована його стаття «Періодична законність елементів». На 97 сторінках Д.Менделєєв до найменшої подробиці виклав свій закон і розібрав усі наслідки, які з нього випливають, в тому числі і прогнозування деяких елементів. І все ж іноземні хіміки вперто проходили повз періодичного закону. Усі їх наукові пошуки нових елементів велись наосліп. У 1875 р. французький хімік Лекок Буабодран, досліджуючи за допомогою спектрального аналізу цинкову руду з Піренейських гір, виявив у ній невідомий елемент. Дав йому назву галлій (Галлія - давня назва Франції). Визначив найважливіші його властивості. Про 65-й елемент надрукував коротеньке повідомлення у «Доповідях» Паризької академії наук. Відкриття галлія стало всесвітньовідомим. Буабодран одержав листа з Санкт-Петербурга. Його автор стверджував, що не всі властивості галлія визначені правильно. Зокрема, питома вага нового металу має бути не 4,7, як знайшов Буабодран, а від 5,9 до 6,0. Листа підписав Дмитро Менделєєв, професор Санкт-Петербурзького університету. Що відчув Буабодран? Він, єдина у світі людина, яка тримала в руках щойно відкриту речовину. Російський професор, який ніколи не бачив галлія, просто знущається. Але добросовісність вченого перемогла. Він перевірив себе. Обурення зникло. З–явились подив і захоплення. Так, Менделєєв правий, питома вага галлія, теоретично провіщеного ним як екаалюміній, дорівнює 5,96. З цього приводу Буабодран писав: «Я думаю, немає необхідності наполягати на величезному значенні підтвердження теоретичних висновків Менделєєва». Цей випадок в історії науки показав, що нарешті у хімії прорвано зачакловане коло несподіванок, випадковостей, сліпого блукання. Вперше був відкритий новий елемент, існування якого, і навіть сам спосіб відкриття (спектральний аналіз), були спрогнозовані. Іноземні хіміки накинулись на статтю Менделєєва, що надрукована у німецькому журналі три роки тому. Вона була перекладена французькою і англійською мовами. Відкриття Менделєєва більше не ігнорували. У періодичному законі – основному законі атомів – знайдена та путівна зірка, яка незмінно вказувала дослідникам правильний шлях у їх пошуках. Галлій був останнім елементом, який знайдено випадково. В подальшому усі пошуки і відкриття елементів здійснювались на основі вказівок, викладених у періодичному законі Менделєєва. У хімії розпочався період блискучих відкрить. Усі вони підтверджували прогнози російського вченого.