Вездесущий закон

В 1969 г. исполнилось 100 лет со дня открытия периодического закона химических элементов. Началось второе столетие его триумфального шествия.

Изучать химию невозможно иначе, как на основе периодического закона и периодической системы элементов. Каким нелепым выглядел бы учебник химии без таблицы Менделеева! Но запомнить последовательность расположения химических элементов в менделеевской таблице - это еще недостаточно, да это и не нужно. Нужно другое: понять, как различные элементы связаны между собой и почему они так связаны. Только тогда периодическая система окажется богатейшим хранилищем информации о свойствах элементов и их соединений, таким хранилищем, с которым мало что может сравниться.

Опытный химик, лишь взглянув на место, занимаемое каким-либо элементом в системе, может рассказать о нем очень многое: металл данный элемент или неметалл; образует он или нет соединения с водородом - гидриды; какие оксиды характерны для этого элемента; какие валентности он может проявлять, вступая в химические соединения; какие соединения этого элемента будут устойчивы, а какие, напротив, окажутся непрочными; из каких соединений и каким способом удобнее и выгоднее всего получать данный элемент в свободном виде. И если химик способен извлечь все эти сведения из периодической системы, то это значит, что он хорошо ее освоил.

Но ведь перед современной химической наукой стоит задача получать не только новые сведения о свойствах и практической применимости уже известных химических соединений. Научно-техническая революция потребовала синтеза новых материалов и веществ с новыми, необычными, заранее заданными свойствами, таких веществ, которые неизвестны природе. Они создаются теперь в больших количествах.

Многие химические процессы протекают только с участием катализаторов. В их роли выступают различные химические элементы и соединения. Проходят те времена, когда катализаторы подбирались на ощупь, когда лишь после многих десятков, а то и сотен проб удавалось найти подходящий ускоритель химической реакции. Теперь подбор катализаторов ставится на научную основу, и такой основой в значительной степени оказывается периодическая система.

Она же стала путеводной нитью и в синтезе полупроводниковых материалов. Ученые на множестве примеров обнаружили, что наилучшими полупроводниковыми свойствами обладают или должны обладать соединения элементов, занимающих определенные места в менделеевской таблице (главным образом, в третьей - пятой ее группах).

Металлические сплавы были известны людям с глубокой древности, но их ассортимент долгое время был весьма ограниченным. Только в XX в. их число резко возросло - этого потребовали техника и промышленность. В результате были получены самые разнообразные сочетания элементов, в особенности когда начали использовать редкие металлы. В настоящее время известны тысячи различных сплавов. Изучая их строение и свойства, исследователи установили много важных закономерностей. И выяснилось, что эти закономерности не случайны, а во многом определяются положением металлов в периодической системе. Следовательно, нельзя ставить задачу получения новых сплавов, игнорируя периодическую систему.

Пожалуй, в любой отрасли современной химии мы можем заметить отблеск периодического закона. Но не одни только химики склоняют ныне голову перед его величием. Мы уже видели, что в трудном и увлекательном деле синтеза новых элементов невозможно обойтись без периодического закона. Гигантский естественный процесс синтеза химических элементов, самых разнообразных их изотопов происходит в звездах. Этот процесс ученые называют нуклеосинтезом.

Пока мы не представляем в деталях, какими именно способами, в результате каких последовательных ядерных реакций образовались известные нам химические элементы. Гипотез нуклеосинтеза много, законченной теории еще нет. Но молено с уверенностью сказать, что далее самые робкие предположения о путях происхождения элементов были бы невозможны без учета последовательного расположения элементов в периодической системе. Закономерности ядерной периодичности, строения и свойств атомных ядер лежат в основе разнообразных ядерных реакций нуклеосинтеза.

Но вернемся с неба на землю. Также примерно 100 лет назад ученые начали целеустремленно изучать распространенность химических элементов в земной коре, их распределение в различных минералах и рудах. На этих путях родилась наука геохимия. Наряду с химическими свойствами элементов стали изучать их геохимические свойства, их поведение в природе. Они оказались чрезвычайно причудливыми и сложными. И опять периодическая система сыграла роль изумительного научного инструмента: она позволила подобрать ключи к многим геохимическим загадкам.

Современная геохимическая классификация химических элементов, как здание на прочном фундаменте, покоится на таблице Менделеева. Ученые теперь достаточно четко представляют себе основные закономерности распределения элементов в земной коре. И геолог, отправляясь в экспедицию для поиска месторождений важных руд и минералов, не забудет предварительно проконсультироваться с геохимиком.

Долго еще молено перечислять те области человеческого знания и практики, где Великий закон и система шементов играют важную роль. И, по правде говоря, мы далее не представляем себе всю масштабность менделеевского учения о периодичности. Много раз оно еще блеснет перед учеными своими неожиданными гранями - авторы этой книги - присутствовали на большом празднике периодического закона. В 1969 г. отмечался его столетний юбилей. В Ленинград приехали ученые из многих стран мира. Крупнейшие химики в своих докладах рассказывали о настоящем и будущем Великого закона. Сбылись пророческие слова Дмитрия Ивановича Менделеева, которые он записал в своем дневнике 10 июля 1905 г.: "По-видимости, периодическому закону - будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает...".

Мы - авторы этой книги - присутствовали на большом празднике периодического закона. В 1969г. отмечался его столетний юбилей. В Лененград приехали ученые из многих стран мира. Крупнейшие химики в своих докладах рассказывали о настоящем и будущем Великого закона. Сбылись пророческие слова Дмитрия Ивановича Менделеева, которые он записал в своем дневнике 10 июля 1905 г.:"По-видимости, периодическому закону - будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает..."

И вам, юные химики, еще не раз предстоит в этом убедиться!