Таблица Менделеева стала важнейшим прорывом в химии.

Деннис Рувре

12 февраля 1994 г., обновлено 10 января 2019 г.

Когда французский писатель Бальзак писал: «Без чисел все здание нашей цивилизации развалится», он, возможно, предвкушал прозрение русского химика Дмитрия Менделеева. 17 февраля 1869 года Менделеев записал символы химических элементов, расположив их в порядке атомного веса. Он записал последовательность таким образом, что в итоге они сгруппировались на странице в соответствии с известными закономерностями или «периодичностью» поведения. Возможно, это был величайший прорыв в истории химии.

Идеи Менделеева полностью изменили взгляд химиков на свою дисциплину. Теперь каждый химический элемент имел свой номер и фиксированное положение в таблице, и на основании этого стало возможным предсказывать его поведение: как он будет реагировать с другими элементами, какие соединения образует и какими физическими свойствами он будет обладать. .

Вскоре Менделеев предсказал еще не открытые тогда свойства трех элементов — галлия, скандия и германия. Он был настолько убежден в правильности своего периодического закона, что оставил пробелы для этих элементов в своей таблице. В течение двадцати лет все три были найдены, и их свойства почти точно подтвердили его предсказания.

Сам Менделеев был удивлен тем, как быстро подтвердились его идеи. В престижной лекции Фарадея в Королевском институте в Лондоне в 1889 году он признал, что не рассчитывал прожить достаточно долго, «чтобы упомянуть об этом открытии Химическому обществу Великобритании как подтверждение точности и общности периодического закона». . Когда новости о его выдающихся достижениях начали распространяться, Менделеев стал чем-то вроде героя, и интерес к таблице Менделеева резко возрос.

Всего Менделеев предсказал 10 новых элементов, из которых все, кроме двух, оказались существовавшими. Позже он предложил поменять местами некоторые пары соседних элементов, чтобы их свойства соответствовали периодической схеме. Он предложил заменить кобальт никелем и аргон калием, которые, по его мнению, были помещены неправильно, поскольку их истинный атомный вес отличался от значений, определенных химиками. Лишь в 1913 году, примерно через шесть лет после смерти Менделеева, эта двусмысленность прояснилась. К тому времени химики гораздо лучше поняли суть атома, и в том же году физик Генри Мозли, работавший в Манчестере, показал, что положение элемента в таблице определяется не его атомным весом, а его атомным номером.

Атомный номер элемента определяет количество протонов в его атомном ядре, которое в нейтральном атоме равно числу окружающих его электронов. Мозли доказал, что характерная частота рентгеновских лучей, генерируемых конкретным элементом, напрямую связана с его атомным номером. Одним из источников путаницы для Менделеева было то, что атомный вес, который измеряют химики, представляет собой среднее значение слегка различающихся весов всех различных изотопов элемента. (Изотопы имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.)

Однако интуиция Менделеева оказалась верной, и атомный номер был успешно использован для определения места в расширенной таблице благородных газов — гелия, неона, аргона, криптона, радона и ксенона, — которые были открыты в 1890-х годах. Эти элементы настолько нереакционноспособны, что на момент их открытия их невозможно было объединить ни с каким другим элементом, поэтому об выяснении их химических свойств не могло быть и речи.

Более тяжелые элементы располагались аналогичным образом. В основном они включают серию лантаноидов из 15 элементов, открытую с 1840-х годов и начинающуюся с лантана, элемента 57, и 15 радиоактивных актинидов, открытых в этом столетии, которые начинаются с актиния, элемента 89. Химия каждой серии этих элементов изменяются лишь незначительно с увеличением атомного номера, поэтому возникли бы серьезные проблемы с размещением их в его периодической таблице.