Основной принцип систематики элементов и первый вариант периодической системы

Приступая к систематике элементов, Д. И. Менделеев принял в качестве основного (точно измеримого и бесспорного) их свойства - атомные веса. Он писал:

"А между тем всякий из нас понимает, что при всей перемене в свойствах простых тел в свободном их состоянии нечто остается постоянным и при переходе элемента в соединение это нечто - материальное и составляет характеристику соединений, заключающих данный элемент. В этом отношении поныне известно только одно числовое данное, это именно атомный вес, свойственный элементу... Вот по этой причине я и старался основать систему на величине атомного веса".

Задача, которую Менделеев ставил перед собой, заключалась в том, чтобы найти функциональную зависимость между атомными весами элементов и их химическими свойствами, проявляющимися в способности элементов к образованию различных соединений, отвечающих по составу значениям атомности, или валентности элементов.

Для осуществления решающей фазы познания периодического закона Д. И. Менделееву предстояло изучить взаимосвязь между всеми группами элементов, т. е. раскрыть диалектику перехода от "особенного" (группа элементов) к "всеобщему" (система элементов). В первую очередь следовало сопоставить группы несходных элементов, резко отличающихся своими химическими свойствами, а именно - группы щелочных металлов и галогенов. Сопоставление этих групп в их "единстве противоположностей" обеспечило Д. И. Менделееву успех в решении проблемы естественной систематики элементов.

Группируя рядом с этими двумя группами несходных элементов другие элементы в порядке закономерного изменения их химических свойств, Менделеев приблизился к осуществлению первой и центральной задачи - составлению системы элементов.

"Днем рождения" системы Д. И. Менделеева считается 18 февраля 1869 г. В этот день Менделеев составил первый вариант таблицы, названный им "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" и разосланной ряду известных химиков^*.

^* (Подробно это событие описано в книге Б. М. Кедрова "День одного великого открытия". Это название малоудачное: речь идет о завершающем дне открытия, над которым Д. И. Менделеев работал около 15 лет.)

6 марта на заседании Русского химического общества было заслушано сообщение ученого секретаря общества Н. А. Меншуткина о предложенной Д. И. Менделеевым системе классификации химических элементов.

Опытъ системы элементовъ, основанной на ихъ атомномъ весе и химическомь сходстве

В первом варианте таблицы 63 элемента расположены в порядке возрастания их атомных весов (сверху вниз и слева направо). Расположение элементов в системе отражает, как писал Менделеев, "явственную периодичность свойств". Это был принципиально новый и неожиданный вывод, так как химики, занимавшиеся классификацией элементов до Менделеева, отмечали лишь линейное изменение свойств элементов в сходственных группах.

Принятый Д. И. Менделеевым принцип систематизации элементов позволил ему предположить возможность открытия четырех неизвестных элементов с атомными весами, равными 45, 68, 70 и 180 и указать их место в таблице. На такие предсказания никто до него не решался. Тем не менее он назвал свою таблицу, представленную на обсуждение, "опытом системы элементов" и не считал ее окончательной и безупречной.

Действительно, в первом варианте таблицы Д. И. Менделеева имеются явные отклонения от установленного впоследствии расположения элементов: ртуть помещена в группу меди, уран и золото - в группу алюминия, таллий - в группу щелочных металлов, свинец - в группу щелочноземельных металлов, марганец - в одну группу с родием и платиной, а кобальт и никель занимают одно место. Менделеев высказывает сомнение в правильности атомных весов тория, теллура и золота, ставя после них знак вопроса; он считает также спорными положения в таблице эрбия, иттрия и индия.

Большинство современников Д. И. Менделеева, особенно в первые десять лет, отнеслись к его открытию периодичности и системе элементов более чем сдержанно. В 1869 г. известный русский химик Н. Н. Зинин в письме к Д. И. Менделееву выразил сожаление в том, что он забросил успешные экспериментальные исследования и предался "абстрактному теоретизированию". Н. Н. Любавин - автор учебника по физической химии (1877 г.), исходя из ряда противоречий и несообразностей в первом варианте системы элементов, считал периодический закон грубоприближенным.

По свидетельству Браунера, для его учителя - известного химика Бунзена:

"... Официально не существовал закон Менделеева. Когда я, работая в то время у него в лаборатории над элементами редких земель, упомянул о том, какими хорошими оказываются атомные веса этих элементов, предложенные Менделеевым, он сказал: "Уйдите от меня с этими догадками. Такие правильности найдете также между числами биржевого листка"."