Периодический закон и строение атома

Концепция неделимости атома

Как отмечалось выше, до конца XIX столетия большинство ученых представляло атом как неразложимую и неделимую частицу элемента - "конечный узел" материи. Интересно следующее замечание проф. Б. Н. Меншуткина, сделанное им в 1937 г.:

"Сорок пять лет тому назад меня учили, что атом тверд, непроницаем, неделим, упруг, абсолютно не меняется в весе".

Однако среди современников Д. И. Менделеева все большее распространение получали высказывания о возможности делимости атома. Замечательны в этом отношении работы русского ученого-революционера Н. А. Морозова^*, написанные им вовремя заключения в Шлиссельбургской крепости и опубликованные только после его освобождения в 1905 г., в которых он предсказывал возможность распада атомов. Выдающийся русский химик А. М. Бутлеров писал (1886 г.), что быть может атомы "не неделимы по своей природе, а неделимы только доступными нам ныне средствами...". Д. И. Менделеев также допускал предположение, "что называемое нами неделимым (атом) - неделимо только обычными химическими силами..." С другой же стороны, он отстаивал самобытность и индивидуальность химических элементов, ограничивая ими пределы превращения веществ:

^* (Н. А. Морозов за 11 лет до открытия аргона предположил существование группы инертных газов, безвалентных по водороду и металлам, теоретически вычислил их атомные веса и определил место этих элементов в периодической системе.)

"Отрицать его^* я не могу, но признавать его еще более для меня невозможно..."

^* (Д. И. Менделеев имеет здесь ввиду превращение элементов.)

..."опыт до сих пор отрицательно говорит о превращении элементов друг в друга..."^*

^* (Д. И. Менделеев, Основы химии, изд. 13-е, т. II, стр. 392.)

Ближайший его ученик - проф. Д. П. Коновалов в отзыве на труды Н. А. Морозова, в которых излагались идеи о сложном строении атомов и их взаимной превращаемости, писал:

"...вес и непревращаемость элементов сделались основными понятиями химии. Конечно, никому и теперь не возбраняется предполагать, что элементы могут превращаться друг в друга, но опыты, беспощадные опыты, показывают, что во всех случаях, когда дело как будто шло о превращаемости элементов, была ошибка или обман..."

Действительно, в то время (90-е годы прошлого столетия) еще не было достоверных опытных данных, подтверждавших сложность строения атомов, и поэтому как Менделеев, так и многие другие ученые, не могли признать казавшиеся им чисто-умозрительными предположения о существовании первичной материи, из которой образуются химические элементы. Вместе с тем оставался невыясненным главный вопрос, возникавший при систематике химических элементов, - чем объясняются причины периодичности изменения их свойств.^*

^* (Такое понимание было достигнуто лишь полвека спустя: оно пришло с квантовой механикой, которая раскрыла строение атомов и объяснила периодичность их свойств". И. Е. Тамм, Сб. "Будущее науки", Изд. "Знание", 1966, стр. 23.)

Необходимость дальнейшей разработки периодического закона отмечалась и самим Д. И. Менделеевым:

"Как одно из недавних, но выдержавших лабораторную проверку научных обобщений, как инструмент мысли, еще не подвергавшийся до сих пор никаким видоизменениям, периодический закон ждет не только новых приложений, но и усовершенствований, подробной разработки и свежих сил".

Более глубокое изучение свойств химических элементов и поиски ответа на неразрешенные вопросы их размещения в периодической системе привели к тому, что ученые все чаще стали пользоваться в своих выводах представлением о первичной материи и допускать различия в строении атомов. Новые взгляды в основном сводились к следующим положениям.

1. Химические элементы - это "сложные вещества", образовавшиеся путем длительной эволюции "первичных элементов".

2. Периодическая система является отражением процесса образования атомов уплотнением одной и той же первоначальной материи.

3. Атомные веса элементов представляют собой лишь средние значения истинных масс, различающихся у атомов одного и того же элемента.

4. Атомы элементов дополнительных (побочных) групп имеют иное внутреннее строение.

Такие выводы первоначально носили гипотетический характер, так как еще не могли быть ни достаточно обоснованы теоретически, ни подтверждены экспериментально, а потому и не находили широкого признания. Сложившееся состояние науки хорошо характеризуется словами Ф. Энгельса: "...мы можем познавать только при данных нашей эпохой условиях и лишь настолько, насколько эти условия позволяют^*.

^* (Ф. Энгельс, "Диалектика природы", Издательство политической литературы, 1969, стр. 208.)

Однако к концу прошлого столетия это положение стало резко изменяться.