 |
Глава четвертая. Пленники невидимой крепости
|
|
|
|
Глава четвертая. Пленники невидимой крепости
Открытие мирового значения
В 1869 году великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев совершил открытие мирового значения.
Изучая различные особенности химических элементов – их способность вступать в соединение друг с другом, их плотность, электропроводность и прочее– Менделеев обратил внимание, что среди них встречаются элементы, очень похожие друг на друга. Медь по своим свойствам родственна серебру – оба эти металла хорошо проводят тепло и электрический ток. А у серебра есть сходство с золотом.
Легкоплавкое и мягкое олово напоминает легкоплавкий и мягкий свинец.
Всем известный иод с его характерным запахом, фиолетовый в парообразном состоянии и буро‑ коричневый в растворе, похож на бром – вещество буро‑ красного цвета, очень едкое, с неприятным удушливым запахом, которому оно обязано своим названием (бром в переводе с греческого означает зловонный). Ближайшими родственниками брома являются – хлор, удушливый ядовитый газ зеленовато‑ желтого цвета и двойник хлора – фтор, газ желтовато‑ зеленого цвета с резким и неприятным запахом.
Таким образом у каждого химического элемента имеются по два‑ три (а иногда и больше) «родственника». Но эти «родственники» сильно отличаются друг от друга по одному признаку – по атомному весу. [16]
Если же взять элементы близкие друг другу по атомному весу, то опять наблюдается несомненная закономерность. Вот, например, натрий – это очень горючий металл. Он горит даже в воде, отнимая у нее кислород.
Его сосед по весу – магний – тоже горючий металл, его употребляют фотографы в качестве осветительного материала. Но магний загорается гораздо хуже натрия. Горюч и алюминий, сосед магния по весу, но спичкой его уже не подожжешь. Его приходится предварительно измельчать в порошок. В таком виде он входит в состав «термита», которым сваривают трамвайные рельсы.
|
|
|
Д. И. Менделеев с гениальной прозорливостью понимал, что сходство элементов не может быть случайным. В этом сходстве несомненно скрывается важная закономерность, и великий химик занялся поисками природы этой закономерности.
Для удобства работы ученый выписал названия химических элементов, их атомные веса и основные свойства на небольших кусочках картона. У него получилось 63 карточки, по числу известных в то время химических элементов.
Хотя многие из элементов тогда еще не были открыты, но закон, по которому повторяются сходные свойства, Менделеев установил.
В настоящее время известно сто элементов. Первым в списке стоит самый легкий элемент – водород, за ним следуют все остальные элементы, расположенные в порядке возрастающих атомных весов. К концу 1951 года список элементов замыкал уже вновь открытый элемент № 100 – центурий.
Для примера рассмотрим группу лития – натрия– калия. Все эго легкие, блестящие металлы. Если кусок калия или натрия бросить в воду, вспыхивает пламя. Металл разлагает воду на водород и кислород, жадно соединяясь с кислородом. Его окисел, растворяясь в воде, образует щелочь. Реакция идет так бурно, с таким выделением тепла, что и металл и водород загораются и пылают над водой. По своим химическим свойствам литий, натрий и калий необычайно похожи друг на друга. И в списке элементов они занимают определенные места: литий – третье, натрий – одиннадцатое, калий – девятнадцатое, то есть их разделяют восемь номеров.
Члены другого семейства химических элементов – фосфор, мышьяк и сурьма – ядовиты, хрупки, и в списке они отделены друг от друга восемнадцатью номерами. Точно также восемнадцатью номерами отделены хлор от брома и бром от иода. Между этими элементами также есть много общего.
|
|
|
Свойства более тяжелых элементов повторяются не через 8 или 18 номеров, а через 32 номера. На тридцать втором месте от олова стоит свинец. Золото от серебра отделено также 32 номерами.
8, 18, 32 – числа, явно связанные со свойствами элементов. Каждый восьмой, или восемнадцатый, или тридцать второй повторяют некоторые особенности своих более легких предшественников по списку. При этом следует обратить внимание, что и в этих числах 8, 18, 32 скрыта своя определенная математическая закономерность. 8 – это дважды два, помноженное на два. 18 – трижды три, помноженное на два. 32 – это четырежды четыре, помноженное на два.
Тут есть над чем призадуматься. Даже в порядковых номерах элементов, если они расположены по атомным весам, таится какой‑ то определенный и точный закон.
Периодическая система элементов
Менделеев открыл существование этого закона и доказал, что химические свойства элементов повторяются периодически, то есть через определенное число элементов, и образуют отдельные группы.
Чтобы значение установленного закона было очевидным и наглядным, Менделеев расположил все элементы в виде таблицы. Получилась знаменитая, всемирно известная «таблица периодической системы элементов».
В горизонтальных рядах таблицы элементы размещены в порядке последовательного изменения их свойств от металлов к металлоидам. В вертикальных столбцах они стоят по родственным признакам. Натрий расположился под литием, калий под натрием. Фосфор, мышьяк и сурьма сошлись в пятом столбце, а фтор, хлор, бром, иод – в седьмом.
Размещая карточки с названиями элементов в найденном порядке, Менделеев убедился, что атомные веса, которые были определены другими химиками, не всегда верны.
Атомный вес бериллия был указан – 13, 5. Это невозможно! Бериллий по своим свойствам родственен магнию. Он должен стоять в вертикальном столбце над магнием. Следовательно, бериллий легче бора. И Менделеев, не прикасаясь к весам или к каким‑ либо приборам, действуя только на основании открытого им закона, зачеркивает 13, 5 и пишет – 9.
|
|
|
Точно так же Менделеев исправил атомные веса урана, ванадия, церия, титана.
При размещении всех известных тогда элементов некоторые клетки Менделееву пришлось оставить не занятыми. Значит еще не все элементы обнаружены – сделал вывод Менделеев. Со временем «хозяева» пустующих клеточек найдутся!
И хотя никто в мире даже не подозревал о существовании новых элементов, Менделеев заранее указал их свойства и атомные веса.
Многие ученые встретили установленный Менделеевым закон с явным недоверием. Русский химик, открывает новые элементы вне лаборатории, взвешивает их без весов! Он предсказывает свойства элементов без анализа, даже не видя их!
В 1875 году поступило первое сообщение: нашелся один из предсказанных Менделеевым элементов. Его свойства и атомный вес почти в точности соответствовали предначертаниям Менделеева.
Тогда химики стали проверять атомные веса элементов. Опять оказалось, что Менделеев прав, действительно атомный вес бериллия равен 9, а уран должен занять свое место не в середине списка, как раньше, а в самом конце его.
В 1879 году открыли еще один менделеевский элемент. Затем нашли третий элемент!
Это была замечательная победа русского ученого и всей русской науки! Слава Менделеева прогремела по всему миру. Ученые оценили все величие и значение трудов Менделеева.
Менделеев помог разоблачить гнилое идеалистическое учение о непознаваемости природы. Своим открытием Менделеев доказал, что настоящий ученый обязан не только видеть, но и предвидеть факты.
Именно поэтому Фридрих Энгельс оценил открытие Менделеева как «великий научный подвиг».
Таблица Менделеева стала настольным пособием всех химиков, физиков, геологов. С ее помощью стали искать новые элементы и не наугад, а заранее зная не только их свойства, но даже горные породы, в которых они могут содержаться.
Закон Менделеева признали все. Его изучали, применяли, постоянно убеждались в его непреложности. И вместе с тем – это был закон‑ загадка. Почему свойства элементов повторяются с математической правильностью? В чем скрыта причина периодичности?
|
|
|
