Научный подвиг Менделеева

Открытие одной из самых глубоких тайн природы — тайны атома — началось лишь в самом последнем десятилетии прошлого века.

Но, прежде чем рассказать, как началась разгадка атома, нам необходимо познакомиться с величайшим в истории науки открытием, которое было сделано выдающимся русским ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым и которое Энгельс назвал научным подвигом.

В середине прошлого века химия была модной наукой. К ней влекло многих молодых людей, стремящихся к образованию. Соединение различных веществ, получение неизвестных ранее, раскрытие свойств жидкостей и газов, проникновение в «кухню природы» — всё это увлекало, всё это было новым, сулило творческие радости… Но изучать химию было очень трудно. Надо было помнить множество различных соединений, их свойства. Надо было зубрить огромное количество наименований и реакций, подчас не находя никакой связи между отдельными химическими явлениями. Виной всему был хаос. Если в математике всегда наблюдался строгий порядок, точная логика, то химия казалась наукой сумбурной, без общих законов.

Когда Дмитрия Ивановича Менделеева пригласили прочесть курс общей химии студентам Петербургского университета, он прежде всего задумался над тем, как бы доходчивей, проще и вместе с тем глубже преподнести столь сложную науку своим молодым слушателям.

Дмитрий Иванович уже давно работал над изучением общих закономерностей в химии. Он не мог мириться с хаосом в его любимой науке. Он считал, что хаос существует лишь потому, что человеческий разум еще не открыл каких-то общих законов природы…

Дмитрий Иванович Менделеев.

И вот, строя свой университетский курс химии, Менделеев одновременно с этим начал приводить в порядок свои прошлые многочисленные наблюдения и исследования. При этом главная цель состояла в том, чтобы отыскать связь между различными химическими веществами и явлениями.

Поставив ясную цель, ученый шел к ней трудными путями науки, — множество опытов, составление карточек на все известные простейшие вещества (или, как их назвали, «элементы»), точное описание свойств каждого из них.

И вот, среди дремучего леса фактов появился просвет. Ученый обнаружил, что химические свойства каждого элемента определяются прежде всего его атомным весом. Дальше просвет всё расширялся и расширялся. Элементы были выписаны на листе бумаги в порядке возрастания их атомных весов, и открылось новое, поразительное явление: элементы с похожими химическими свойствами повторялись через определенный период. Так, первым в ряду элементов стоял водород — самый легкий, с атомным весом 1. Затем Менделеев ставил металл литий с атомным весом 7. Дальше шли бериллий, бор, углерод, азот, кислород, фтор и натрий — по всё возрастающим атомным весам. По своим свойствам похожим на литий оказывался только натрий. Между литием и натрием стояло шесть непохожих элементов. Зато похожим на металл бериллий, что следовал за литием, оказывался металл магний, который стоял за натрием. То есть от лития до натрия шел один период, состоящий из элементов с разными свойствами, а от натрия и дальше пошел второй период, где снова чередовались элементы, похожие по свойствам на элементы первого периода.

И вот, открыв закон периодического повторения свойств элементов, Менделеев построил строгую, систематическую таблицу расположения всех известных науке химических элементов.

В 1869 году первый вариант такой таблицы ученый отпечатал и разослал химикам разных стран.

Закон, которому подчиняются химические явления, был открыт.

«Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости (то есть правильно повторяются) от их атомного веса…», — писал Менделеев.

Атомный вес, строение атома — вот где основа закономерностей.

Таблица, построенная великим ученым, оказалась той основой, на которой быстро и уверенно стала развиваться наука об атоме.

Самое первое и самое удивительное доказательство колоссальной значимости своего открытия Менделеев явил научному миру тогда, когда смог на основе своей таблицы предсказать свойства еще не найденных к тому времени в природе элементов.

…Молодой французский химик Лекок де Буабодран в 1875 году нашел в цинковой руде Пиренейских гор новый, неизвестный еще в науке, химический элемент. Буабодран назвал этот элемент «галлием» — в честь своей родины Франции, которая в древности именовалась Галлией. Коротенькое сообщение Буабодрана в «Докладах» Парижской Академии наук обратило на себя внимание химиков всех стран. Это был 65-й по счету элемент, первый вновь открытый после составления таблицы Менделеева, где было всего 64 элемента. Правда, о законе, открытом русским ученым, за границей предпочитали умалчивать, сводя его к рядовой попытке некоторого упорядочения, систематизации в химии. Но как раз история с галлием и доказала, что Менделеевым найден закон, открывающий перед учеными новую, прямую дорогу к вершинам знания.

Описывая свойства открытого им элемента, Буабодран указывал, что галлий обладает атомным весом 68, а удельным весом — 4,7. Ученые всего мира занесли в свои справочники данные о новом элементе. Никто из них не задумывался над достоверностью этих сведений.

И только один ученый — профессор Санкт-Петербургского университета Дмитрий Менделеев — позволил себе усомниться. Менделеев ожидал открытия элемента вроде галлия, — об этом ему говорил найденный им периодический закон. В своей таблице Менделеев оставил специальную клеточку, поставив туда элемент с названием «экаалюминий», описав еще за пять лет до открытия Буабодрана свойства «экаалюминия», которые и оказались близкими к свойству галлия.

Но Менделеева удивило то обстоятельство, что у французского ученого новый элемент имел удельный вес 4,7, а не 5,9–6,0, как это вытекало из закона.

И вот Буабодран получает письмо, где ему рекомендуется уточнить значение удельного веса. На сей раз удивлен был Буабодран: как так — он, единственный человек в мире, державший в руках галлий, ошибся, а какой-то русский профессор, на основании одних своих рассуждений, осмелился его поправлять!

Однако добросовестность ученого заставила Буабодрана заново проверить свои измерения. И каково же было его смущение, когда при точной проверке удельный вес галлия действительно оказался равным 5,96. Ученый вынужден был выразить восхищение своему гениальному русскому коллеге: «Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов г. Менделеева», — писал Буабодран. И впрямь, это было начало триумфа нового закона.

Вскоре были открыты и другие элементы, предсказанные Менделеевым, — клеточки заполнялись. В таблице периодической системы элементов стало насчитываться 92 элемента. Причем последним оказался тяжелый элемент «уран», с атомным весом 238. Сейчас уже найдены и другие элементы, полученные искусственным путем, доводящие общее их число до 100.

Уран — элемент, имеющий самый тяжелый атом из всех существующих на земле, привлекал особое внимание творца периодического закона. «Между всеми известными химическими элементами уран выделяется тем, что обладает наивысшим атомным весом… — писал Менделеев, — убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предметов для новых исследований, особо тщательно заниматься урановыми соединениями…»

Жизнь уже вскоре доказала, что и это предвидение Менделеева оказалось пророческим. Уран помог проникнуть в тайны строения атома.