Всему свое место: как химия стала наукой

Лавуазье, Авогадро и прочие Гей-Люссаки вошли в историю, Дмитрий Менделеев историю изменил. Кто знает, сколько времени химия топталась бы на месте, пока кого-нибудь другого не осенило бы: есть система! Классификация элементов в ХХ веке вывела химию на головокружительную орбиту: новые вещества, новые знания, новые отрасли науки и промышленности.

В XIX веке химики сошлись во мнении, что тела состоят из атомов. Правда, считали их некими твердыми частицами, однородными по структуре, а различие между ними видели в атомном весе, определяя его относительно некой эталонной единицы. Одни принимали за эталон вес атома водорода, а другие, например, — сотую часть веса атома кислорода. Короче говоря, в химии, несмотря на открытие уже нескольких десятков элементов, царила неразбериха. В открытии элементов определяющую роль играл случай, и в этом смысле ученые напоминали средневековых алхимиков. Правда, в конце концов им удалось договориться, что за единицу атомного веса принимается 16-я часть веса атома кислорода, но незнание базовых закономерностей не позволяло предвидеть, как должны вести себя атомы элементов. Химик-органик Жан Батист Дюма однажды так осерчал, что предложил избавиться от самого понятия атома. Именно оно, по его мнению, препятствовало прогрессу химии.
Взвешивание на расстоянии

Блуждания в потемках у западноевропейских химиков продолжались, и в 1875 году француз Поль Лекок де Буабодран, изучая доставленные с Пиренеев образцы цинковой руды, обнаружил элемент, который назвал галлием в честь древнеримского названия своей родины. В ученых записках Парижской академии наук он указал удельный вес металла — 4,7 г/см³. Через некоторое время Лекок де Буабодран получил письмо из Санкт-Петербурга, автор которого без особых церемоний указывал, что тот ошибся и удельный вес галлия должен лежать в пределах 5,9 – 6 г/см³. Лекок де Буабодран было вскипел, однако еще раз проэкспериментировал с галлием, дополнительно его очистив, и, к своему удивлению, установил, что удельный вес металла 5,96 г/см³. Находящийся на другом конце Европы русский визави, не державший в руках галлия, вычислил удельный вес элемента!

В новой статье о галлии Лекок де Буабодран особо подчеркнул «огромное значение подтверждения теоретических выводов господина Менделеева». Но что за закономерности он обнаружил, позволившие расчетным путем фактически предсказывать свойства элементов? Европейские светила полезли в научные журналы, и в одном из них, немецком, датированном 1872 годом, обнаружили статью, где Менделеев скромно сообщал об открытии фундаментального, по сути, периодического закона, устанавливающего зависимость свойств химических элементов от атомного веса (по современной терминологии — атомной массы). Визуализированный в знаменитой таблице закон вооружил ученых средством научного предвидения поведения химических элементов и существования новых. По значимости этот закон можно поставить в один ряд с законом всемирного тяготения, открытым Ньютоном.

Путеводная таблица

Свои соображения Менделеев изложил в докладе «Соотношение свойств с атомным весом элементов» и статье «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», опубликованной в русском научном журнале еще в 1869 году, который и считается годом открытия периодического закона. Попытки систематизировать химические элементы предпринимали и западноевропейские ученые. Немало бился над этой проблемой немец Юлиус Лотар Мейер, но свои выкладки он предъявил ученому миру позже Менделеева, безусловно, имея представление о ранее сделанном открытии русского коллеги. Тем не менее через несколько лет Лондонское королевское общество наградило обоих золотыми медалями за открытие периодических соотношений атомных весов, и на Западе Менделеев и Мейер считаются независимыми соавторами периодического закона. Дмитрий Менделеев заметил в одной из своих статей, что «господин Мейер раньше меня не имел в виду периодического закона, а после меня ничего нового к нему не прибавил».

Галлий оказался последним из известных человеку элементов, открытие которого носило случайный характер. Периодический закон Менделеева покончил с классификационной неразберихой в химии, и новые элементы открывались на основе научных предсказаний. В 1879 году швед Ларс Фредерик Нильсон открыл скандий, описанный Менделеевым за восемь лет до этого как экабор. Нильсон добросовестно упомянул Дмитрия Менделеева в описании своего открытия: «Так подтверждаются самым наглядным образом мысли русского химика, позволившие не только предвидеть существование названного простого тела, но и наперед дать его важнейшие свойства».

БАЙКА О ТОМ, ЧТО
ОДНАЖДЫ ПЕРИОДИЧЕСКАЯ
ТАБЛИЦА ЯВИЛАСЬ
МЕНДЕЛЕЕВУ ВО СНЕ,—
НЕ БОЛЕЕ ЧЕМ ШУТКА.
«Я НАД НЕЙ, МОЖЕТ
БЫТЬ, 20 ЛЕТ ДУМАЛ,
А ВЫ ДУМАЕТЕ: СИДЕЛ,
И ВДРУГ… ГОТОВО»,— ГОВОРИЛ
ОН

В 1886 году немецкий химик Клеменс Александр Винклер открыл германий, который в 1870‑м был предсказан Менделеевым, назвавшим этот элемент экасилицием. Менделеев настолько точно спрогнозировал физические и химические свойства германия, что Винклер не преминул восхититься этим в статье: «Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов; оно знаменует собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания».

Кстати, байка о том, что однажды периодическая таблица явилась Менделееву во сне, — не более чем шутка. «Я над ней, может быть, 20 лет думал, а вы думаете: сидел, и вдруг… готово», — говорил он.

Имя великого ученого увековечено и в самой периодической таблице. 101-м элементом в ней является радиоактивный актиноид менделевий, полученный в 1955 году учеными Калифорнийского университета — Гленном Сиборгом со товарищи. Они и назвали его в честь великого русского ученого.

Далее