История таблицы

Хотя 1 марта (17 февраля по ст. ст.) 1869 г. считается датой открытия Д.И. Менделеевым периодического закона химических элементов, ученый в этот день лишь завершил разработку таблицы “Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве”. Оттиски “Опыта системы...” с названиями на русском и французском языках (таблицы 1 и 2) он разослал многим отечественным и зарубежным ученым. “Опыт системы...” был лишь прообразом периодической системы, так как в нем еще не отразилось четкое понятие периодов; атомные веса нескольких элементов были неправильными, и поэтому эти элементы попадали на не соответствующие им по свойствам места (например, уран).

Комментарием к “Опыту системы ...” стала статья Менделеева “Соотношение свойств с атомным весом элементов”, написанная в первой декаде марта. Заключающие ее выводы содержали важнейшие представления о периодичности. Первый из них гласил: “Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств”. Здесь уже содержался зародыш формулировки периодического закона.



таб. 1



таб. 2

В течение последующих двух лет Менделеев заложил основы учения о периодичности. В марте 1870 г. он изменил атомные веса ряда элементов (например, приписал урану атомный вес 240, вследствие чего элемент оказался последним в системе). В декабре того же года четко сформулировал понятия о группах элементов, малых и больших периодах; ориентировочно оценил их “емкость” (7 и 17); назвал свою систему естественной; предсказал существование не известных еще элементов, в том числе экабора (будущего скандия), экаалюминия (галлия) и экасилиция (германия); впервые употребил термин “закон периодичности”. В апреле 1871 г. назвал систему периодической: “Было бы правильнее назвать мою систему периодической, поскольку она вытекает из периодического закона”. Наконец, дал четкую формулировку закона: “измеримые физические и химические свойства элементов и их соединений стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов”.

Итоговой стала статья Менделеева “Периодическая законность химических элементов”, написанная ученым в июле 1871 г. “Это лучший свод моих взглядов и соображений о периодичности элементов... Это причина главная моей научной известности, потому 34что многое оправдалось гораздо позднее” — так оценивал свою статью ученый на склоне лет.


таб. 3

Таблица 3 включена в ч. 2, первого издания книги Д.И. Менделеева “Основы химии” (1871 г.); это — первая классическая короткая форма периодической системы. Она в высокой степени информативна. Четко очерчены периоды и группы элементов (Менделеев использовал также понятие о рядах элементов). Под символами элементов приведены формулы их важнейших соединений. Почти все атомные веса округлены до целых чисел. Четко показаны пробелы, отвечающие предсказанным Д.И. Менделеевым элементам (“экабору”, Еb; “экаалюминию”, Е1 и “экасилицию”, Es). Водород помещен в I группу, и такое расположение элемента Менделеев сохранял во всех предлагавшихся им таблицах. Отметим, что некоторые ученые впоследствии вообще не предоставляли водороду места в системе; другие рассматривали его в качестве легкого аналога галогенов; наконец, третьи размещали водород в середине первого периода, считая элемент как бы принадлежащим ко всем группам элементов. Подобная неоднозначность сохранилась и до сих пор. Для элементов подгруппы меди (Си, Ag, Au) дано двоякое размещение (в I и VIII группах) — этот прием часто использовался впоследствии. В 1871 г. было известно еще немного редкоземельных элементов (РЗЭ). Менделеев поместил в таблицу только символ Се; положение остальных (Y, La, Di, Er) он в последующие годы неоднократно изменял, но так и не пришел к однозначному выводу. Однако до конца жизни полагал, что каждому РЗЭ должно отвечать отдельное место в определенной группе периодической системы. Завершающим в таблице, ее верхней границей являлся U с атомным весом 240. По поводу существования элементов тяжелее урана Менделеев высказывался очень осторожно, полагая, что если они и существуют в природе, то их число должно быть весьма ограниченно. В таблице за ураном следуют пять прочерков, соответствующих “трансурановым” элементам с указанием их вероятных атомных весов, но конкретного содержания Менделеев в эти прочерки не вкладывал. Если исключить “неясную” область РЗЭ, то все другие прочерки соответствуют действительно существующим элементам (двум аналогам марганца с атомными весами 100 и 190 — будущие технеций и рений; аналогам цезия, бария, лантана и тантала — соответственно, франции, радий, актиний и протактиний; аналогам теллура и иода — полоний и астат), т. е. по существу в “естественной системе элементов Д. Менделеева” нет “лишних” элементов. В ней также в общем намечено разделение элементов на главные и побочные подгруппы. Поэтому приведенная таблица в истории периодической системы имеет совершенно исключительное значение.