Глава 3. Периодический закон и периодическая система

Как мы уже говорили, в 1854-1855 гг. Дмитрий Иванович начал изучать изоморфизм. Это был первый шаг в основном направлении исследований - рассмотрение различных взаимоотношений между химическими элементами:

а) изоморфизм (сходство кристаллических форм) и обусловленная им способность образовывать изоморфные смеси;

б) отношение удельных объемов близких по составу соединений;

в) состав солеобразных соединений элементов и отношение весов атомов в них.

Эти характеристики Менделеев считал чрезвычайно важным для классификации химических элементов. Сопоставляя различные классификации простых и сложных тел, Менделеев приходит к выводу, что "коренным" понятием в химии является элемент, а его постоянной количественной характеристикой - атомный вес. Заготовив отдельные карточки для каждого известного элемента, он выписывал на них атомные веса и основные свойства. Затем, группируя элементы с близкими атомными весами, он пришел к заключению, что "свойства элементов состоят в периодической зависимости от их атомного веса". Так был получен первый вариант таблицы, разосланный многим ученым.

Первый вариант таблицы имел необычный для нас вид ("вертикальный" вариант): в центре ее находились элементы, составляющие "естественные" группы, а вверху и внизу-редкие металлы. Сходство между элементами наблюдалось как в вертикальных, так и в горизонтальных рядах. В этом варианте Менделеев хотел найти удачное взаиморасположение двух главных "разрядов" элементов: первый разряд представляли сходные элементы, значительно различающиеся по величине атомного веса, а второй разряд - элементы, имеющие близкие атомные веса. Уже в первой статье, посвященной периодическому закону ("Соотношение свойств с атомным весом"), Менделеев писал: "Может быть, система распределения элементов по группам вследствие ближайшего изучения этих групп изменится таким образом, что в определенных местах системы сходство будет наблюдаться между членами горизонтальных рядов, а в других частях системы - между членами вертикальных столбцов".

Как раз в это время Менделеев должен был выехать по поручению Вольного экономического общества в Тверскую губернию для обследования артельных сыроварен. Поездку пришлось отложить: Менделеев готовил сообщение о своем открытии. Рукопись законченной статьи Менделеев передал Н. А. Меншуткину, который должен был зачитать ее на ближайшем заседании Русского химического общества и опубликовать в журнале общества, и только после этого уехал.

И вот 7 марта 1869 г. открылось историческое заседание Русского химического общества, на котором Н. А. Меншуткин зачитал сообщение Менделеева о системе элементов. Основными положениями его были следующие :

"1. Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств.

2. Сходственные по химическим отправлениям элементы представляют или близкие атомные веса (подобно Pt, Ir, Os), или последовательно и однообразно увеличивающиеся (подобно К, Rb, Cs)...

5. Величина атомного веса определяет характер элемента...

6. Должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел, например, сходных с А1 и Si...

7. Величина атомного веса элемента иногда может быть исправлена, если известны его аналоги...

8. Некоторые аналоги элементов открываются по величине веса их атома".

Периодический закон открыт Д.И.Менделеевым в 1869 году

Дмитрий Иванович продолжал разрабатывать периодический закон. В августе 1869 г. в сообщении "Об атомном объеме простых тел" он показал, что атомные объемы простых веществ представляют собой периодическую функцию от атомных весов. В следующем году Менделеев установил, что и высшая валентность элементов в солеобразующих оксидах также является периодической функцией от атомных весов. Это дало возможность перейти от "Опыта системы элементов" к "Естественной системе элементов". Осенью 1870 г. Менделеев пишет статью "Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов". Она была доложена на экстренном заседании Русского химического общества 3 декабря 1870 г. Периодическая система химических элементов была выражением периодического закона. Система непрерывно совершенствовалась, в конце концов она приобрела знакомый нам вид (так называемая короткая форма): в ней уже были периоды и группы. Система впервые была названа естественной, и впервые дано подробное описание трех еще не открытых элементов: экабора (теперь - скандий), экаалюминия (теперь-галлий) и экасилиция (теперь - германий).

В следующем году Дмитрий Иванович окончательно обосновал "место элемента в системе".

"Каждый элемент по периодической системе -, писал он, - имеет место, определяемое группою... и рядом..., в которых находится. Они указывают величину атомного веса, аналогию, свойства и форму... соединений, словом, главные количественные и качественные признаки элемента".

Но на этом работа над периодическим законом и периодической системой не закончилась: продолжалось углубление сделанного открытия, уточнение отдельных моментов (валентности некоторых элементов, их места в системе и т.д.).