Обзор работ по периодическому закону и периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева

Периодический закон - один из основных законов природы, закон эволюции и развития вещества. Это - учение о материальном единстве мира, реально проявляющемся в химических элементах, взаимно связанных друг с другом в объективно существующем единстве и взаимно превращающихся. Количественное изменение заряда ядра атомов неизбежно приводит к скачкообразному и качественному изменению свойств элементов. Последнее, находящееся в периодической зависимости от порядкового номера, приводит не к тождеству, а к подобию свойств, закономерно развивающемуся от периода к периоду.

Периодический закон Д. И. Менделеева и периодическая система химических элементов - могучее орудие познания многообразных форм материи, позволяющие научно предвидеть неизвестное.

Величайшее открытие Д. И. Менделеева явилось естественным объектом обсуждения на химических съездах, конференциях и совещаниях.

Мы уже упоминали о том, что в 1860 г. Д. И. Менделеев, вместе с шестью другими учеными, представлял русскую химическую науку на международном съезде в Карлсруэ. Его научная деятельность началась в то время, когда естествознание "...превратилось из эмпирической науки в теоретическую, становясь при обобщении полученных результатов системой материалистического познания природы"^*.

^* (Ф. Энгельс, Диалектика природы, Издательство политической литературы, 1969, стр. 167.)

Значительный интерес представляют труды десяти Менделеевских съездов, в которых напечатан ряд фундаментальных статей о периодическом законе и системе элементов. Особенно следует отметить X Юбилейный Менделеевский съезд, посвященный столетию со дня открытия периодического закона, проходивший 23-26 сентября 1969 г. в Ленинграде. В работе съезда приняли участие свыше 2000 делегатов из 163 городов Советского Союза, а также 80 ученых-химиков из Англии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Дании, Канады, Польши, Румынии, США, Франции, Чехословакии и Югославии. Столетие периодического закона отмечалось во всем мире; специальные конференции были проведены в Париже, Риме, Минеаополисе, Хьюстоне и других городах мира.

Развитию, истории и современному состоянию периодического закона и системы элементов посвящено большое число трудов.

До 1869 г. было опубликовано 36 работ, посвященных попыткам нахождения закономерности, лежащей в основе естественной систематики химических элементов. После открытия Д. И. Менделеевым периодического закона в 1869 г. и до наших дней (середина 1971 г.) в разработке идеи периодичности приняли участие 1249 русских и 1634 иностранных ученых, опубликовавших 3608 трудов (монографий, книг, статей, очерков, брошюр и др.).

На первом (химическом) этапе эволюции периодической системы работы были посвящены исследованиям свойств элементов в взаимосвязи с их атомным весом - коренной количественной характеристикой и разработкой различных вариантов периодической системы. На втором (электронном) этапе основными направлениями исследования были: строение атомов и спектры, квантовые числа электронов, уровни, подуровни и орбитали, раскрывающие, в конечном счете, тонкую структуру электронной оболочки атомов - основу периодического изменения свойств элементов. Принципиальное значение приобретают квантовомеханические математические обоснования периодического закона и системы элементов. Ученые предложили ряд формул, позволяющих определить число элементов в периодах, число электронов в уровнях и подуровнях, начало и конец застройки оболочки атомов s-, р-, d- и f-электронами и др.

На третьем (ядерном) этапе основным направлением научного поиска стало ядро атома и его строение, поскольку периодические свойства ядер находятся в функциональной зависимости от их строения.

Большое число работ посвящено открытию, получению и изучению разнообразных свойств элементов. В последние тридцать лет (после искусственного получения в 1940 г. первого трансуранового элемента - нептуния) особенно форсированно изучалась природа и свойства актиноидов^*, наибольшее внимание было уделено 94-у элементу системы - плутонию, так как подобно урану он используется в качестве ядерного "горючего". В литературе не раз отмечалось, что плутоний в настоящее время является более изученным элементом, чем железо, известное с незапамятных времён. Наконец, семь лет тому назад началось изучение нового семейства элементов - трансактиноидов, с порядковыми номерами 104 и больше.

^* ("Актиниды", Издатинлит, 1955, стр. 701; "Химия трансплутониевых элементов", Vienna, 1966, стр. 238; Э. Хайд, И. Перлман, Г. Сиборг, "Трансурановые элементы", Атомиздат, 1967.)

Развитие периодического закона происходит не только "вглубь", но и "вширь" - от естественной систематики элементов к систематике соединений. Большое число работ было проведено в области систематики простых неорганических, комплексных и органических соединений. Несмотря на ряд интересных результатов эта сложная проблема пока еще далека от разрешения.

В связи с открытием позитрония - своеобразного "атома", состоящего из позитрона и электрона, появилась возможность получения соединений типа PsX (Ps - символ позитрония, а X - символ какого-либо элемента). "Позитрониевые" соединения представят в будущем одну из возможных ветвей периодической системы.

Периодический закон и система элементов оказали существенное влияние на развитие аналитической химии, геологии, геохимии и биогеохимии, кристаллохимии, учения о катализе, химической технологии и других областей науки. Необходимо отметить, что результаты исследований в этих областях, в свою очередь, "укрепляли" периодический закон.

Ни одна химическая кафедра в мире не обходится в практике преподавания без периодической системы Д. И. Менделеева. Периодический закон и система элементов - один из основных разделов учебников и учебных пособий по химии. Имеется обширная литература по методике преподавания и изучения периодической системы в высших, средних специальных учебных заведениях и средних школах.

Ряд научных работ и статей, выполненных, главным образом, в нашей стране, посвящено мировоззрению Д. И. Менделеева и философскому значению открытого им периодического закона. За последнее время появились статьи на эту тему также и в журналах, издающихся в ГДР и ЧССР.

Прошло 64 года со дня смерти Д. И. Менделеева, а открытый им периодический закон глубоко проник в разнообразные области науки и человеческой деятельности. Сбылось еще одно предвидение Д. И. Менделеева, отмеченное им в дневнике 10 июля 1905 г.:

"По-видимости, периодическому закону - будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает..."