Глава 4. "Укрепление" закона

В июне 1871 г. Менделеев закончил статью "Периодическая законность химических элементов", в которой дал формулировку периодического закона:

"Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел состоят в периодической зависимости от их атомного веса".

Менделеев был настолько уверен в правильности периодического закона, что на его основе исправил атомные веса девяти элементов, и у некоторых довольно значительно: с 92 до 140 у цезия, со 120 до 240 у урана и т.д. Но особенно важное значение для утверждения периодического закона имело открытие предсказанных Менделеевым элементов: экабора, экаалюминия и экасилиция.

"Без периодического закона,-писал Менделеев,-мы не имели никаких поводов предсказывать свойства неизвестных элементов, даже не могли судить о недостатке или отсутствии тех или других из них. Открытие элементов было делом одного наблюдения... Закон периодичности открывает в этом... отношении новый путь".

В 1874 г. известный французский химик Адольф Вюрц опубликовал книгу "Атомистическая теория", в которой была подробно изложена периодическая система химических элементов. А в следующем году другой французский химик, П. Лекок де Буабодран, производя спектральный анализ цинковой обманки (ZnS, цинковая руда), обнаружил в ее спектре слабую фиолетовую линию. Поскольку ни один известный элемент не имел такой линии в спектре, она могла принадлежать только новому. В честь своей родины ученый назвал этот элемент галлием (от древнего латинского названия Франции - Галлия). В небольшом количестве галлий был выделен и исследован. Об этом и было сообщено в докладах Парижской Академии наук. И вряд ли бы на это обратили внимание (открытие новых элементов к тому времени уже не было сенсацией), если бы... в судьбу галлия не вмешался Менделеев. Плотность галлия, по определению Буабодрана, равнялась 4,7. Дмитрий Иванович без труда узнал во вновь открытом элементе предсказанный им ранее эка-алюминий. Но почему его плотность оказалась столь низкой? Ведь она должна составлять 5,9-6,0. Кто же прав?

На заседании Русского химического общества Менделеев сообщил, что галлий тождествен экаалюминию, но плотность его определена неверно. Об этом он и написал в Парижскую Академию наук. И хотя ученые еще не оценили предсказательные возможности периодической системы, Буабодран в следующем году повторил свои опыты. Да... русский химик прав: плотность галлия оказалась 5,96!

Эту победу науки отметил Ф. Энгельс: "Менделеев доказал, что в рядах сходных элементов, расположенных по атомным весам, имеются различные пробелы, указывающие на то, что здесь должны быть еще открыты новые элементы. Он наперед описал общие химические свойства одного из этих неизвестных элементов, названного им экаалюминием, ... и предсказал приблизительным образом его удельный и атомный вес и его атомный объем. Несколько лет спустя Лекок де Буабодран действительно открыл этот элемент, и оказалось, что предсказания Менделеева оправдались с совершенно незначительными отклонениями. Экаалюминий получил свою реализацию в галлии"^*.

^* (Маркс К., Энгельс Ф. Соч. Т. 20, М., Госполитиздат, 1961, с. 389.)

В 1879 г. шведский химик Ларе Нилсон открыл новый элемент, который он в честь Скандинавии назвал скандием. В том же году другой шведский химик, Пер Клеве, установил, что скандий по своим свойствам - это не что иное, как предсказанный Менделеевым экабор.

Большинству химиков стало абсолютно ясно, что предсказания Менделеева имеют под собой твердую научную основу. И все же в некоторых работах ставилась под сомнение правильность определенных Менделеевым атомных весов. Особенно "не повезло" в этом отношении бериллию, атомный вес которого снова стали считать равным 13,5-13,8. а не 9,4, как полагал Менделеев, поместив его во вторую группу. Это происходило потому, что в начале системы, в малых периодах, располагаются элементы, свойства которых от группы к группе довольно сильно меняются; в то же время благодаря так называемому диагональному сходству оказываются близкими по свойствам элементы соседних групп, находящиеся в соседних периодах. Так и упомянутый бериллий больше напоминает алюминий, а не магний. Точно так же близки по свойствам бор и кремний и т.д.

Шведские химики Ларе Нилсон и Отто Петтерсон (1878) утверждали, что бериллий трехвалентен и его атомный вес равен 13,8, а элемент с атомным весом 9,4 еще предстоит открыть. Только через шесть лет, когда Нилсон и Петтерсон более точно определили плотность паров хлорида бериллия, они убедились, что Менделеев был прав. Бериллий оказался двухвалентным. Нилсону и Петтерсону пришлось признать "правильность периодического закона и в этом важном случае".

В 1886 г. к аналогичному заключению пришел немецкий химик Клеменс Винклер, который открыл третий из предсказанных Менделеевым элементов и назвал его германием. Это был триумф периодического закона. Позиции его еще более укрепились, когда он получил физическое обоснование.