Відкриття періодичного закону Менделєєва (стр. 3 из 4)

1 березня 1869 року Д. І. Менделєєв відправив у друкарню листок, на якому був записаний його «Досвід системи елементів, заснованої на їхній атомній масі й хімічній подібності». Через два тижні він представив у Російське хімічне товариство статтю «Співвідношення властивостей з атомною масою елементів». Повідомлення про відкриття Менделєєва було зроблено редактором «Журналу Російського хімічного товариства» професором Н.А. Меншуткіним на засіданні товариства 6 березня 1869 року. Сам Менделєєв на засіданні не був присутній, тому що в цей час за завданням Вільного економічного товариства він обстежував сироварні Тверської і Новгородської губерній.

З того дня, коли за простими рядами символів хімічних елементів Менделєєв побачив прояв закону природи, інші проблеми відійшли на задній план. Він закинув роботу над підручником «Основи хімії», не займався й дослідженнями. Розподіл елементів таблиці здавалося йому недосконалим. На його думку, атомні маси у багатьох випадках були визначені неточно, і тому деякі елементи не потрапляли на місця, що відповідають їхнім властивостям. Взявши за основу періодичний закон, Менделєєв змінив атомні маси цих елементів і поставив їх в один ряд з подібними за властивостями елементами.

У статті, що вийшла німецькою мовою в «Анналах», видаваних Лібіхом, Менделєєв відвів велике місце розділу «Застосування періодичного Закону для визначення властивостей ще не відкритих елементів». Він пророкував і докладно описав властивості трьох невідомих ще науці елементів - ека-бору, ека-алюмінію й ека-кремнію.

Здавалося, для Менделєєва питання про періодичний закон було вичерпане. Але одного разу восени 1875 року, коли Менделєєв переглядав доповіді Паризької Академії наук, погляд його впав на повідомлення Лекока де Буабодрана про відкриття нового елемента, названого ним галієм. Однак французький дослідник вказав питому масу галію - 4,7, а за підрахунками Менделєєва в эка-алюмінію виходило 5,9. Менделєєв вирішив написати вченому, указавши, що, судячи із властивостей відкритого ним галію, це не що інше, як передбачений в 1869 році ека-алюміній.

Дійсно, більш точні визначення питомої маси галію дали значення 5,94. Відкриття галію викликало справжню сенсацію серед учених. Імена Менделєєва й Лекока де Буабодрана відразу стали відомі усьому світу. Вчені, натхненні першим успіхом, почали шукати інші, ще не відкриті елементи, які були передбачені Менделєєвим. У десятках лабораторій Європи закипіла робота, сотні вчених мріяли про незвичайні відкриття.

І успіхи не змусили себе довго чекати. В 1879 році професор Ларе Фредерік Нільсон, що працював в Упсальському університеті (Швеція), відкрив новий елемент, що повністю відповідає описаному Менделєєвим ека-бору. Він назвав його скандієм. Повторне доведення Менделєєва викликало дійсний тріумф. Незабаром стали надходити повідомлення про обрання Менделєєва почесним членом різних європейських університетів і академій.

Прекрасним підтвердженням менделєєвського закону стала й відкрита Рамзаєм група інертних газів, що дала можливість включити в систему «нульову» групу перехідну між лужними металами й металоїдами. Сам Менделєєв писав про «закріплювачів» закону: «Писавши в 1871 році статтю про додаток періодичного закону до визначення властивостей ще невідкритих елементів, я не думав, що доживу до виправдання цього наслідку періодичного закону, але дійсність відповіла інакше. Описані були мною три елементи: экабор, экаалюміній і экасиліцій, і не пройшло 20 років, як я мав уже величезну радість бачити всі три відкритими й отримавши ми свої імена від тих трьох країн, де знайдені рідкі мінерали, їх складові, і де зроблено їхнє відкриття: галію, скандію й германію. Л. де Буабодрана, Нільсона й Вінклера, що їх відкрили, я, зі свого боку, вважаю щирими зміцнювачами періодичного закону. Без них він не був би визнаний у такій мірі, як це трапилося нині. У такій же мірі я вважаю Рамзая утвердителем періодичного закону...»

2.3. Значення періодичного закону для розвитку хімічної науки.

Періодичний закон відіграв виключно важливу роль у розвитку хімічної науки. З ним пов'язаний цілий етан у розвитку хімії. Закон Менделєєва є одним із тих узагальнень в хімії, яке на великий період визначило розвиток науки й накреслило перспективи цього розвитку.

Перш за все періодичний закон дав можливість не тільки більш точно визначити місце для багатьох елементів, таких як уран, торій, індій, берилій, германій і т.д. у системі, але й встановити та виправити для них ряд властивостей і, в першу чергу, атомну масу і валентність. Наприклад, для елемента індію до Менделєєва був відомий лише еквівалент 38,253.

До відкриття періодичного закону хіміки визначали атомну масу елементів лише дослідним шляхом. З відкриттям періодичного закону стало ясно, що кожному елементові, який має певні властивості, у системі загального взаємозв'язку елементів відповідає лише одне й певне місце. Якщо атомна маса і валентність визначені невірно, то елемент буде припадати або на зайняте вже місце, або на таке, куди його неможливо помістити за його властивостями. Періодичний закон дозволив розміщати елементи за сукупністю їх властивостей, а це було вирішальним для визначення валентності. Та обставина, що різниця атомної маси сусідніх елементів послідовно, закономірно змінювалась, стала джерелом теоретичного виправлення атомної маси елементів. З іншого боку, вихідним пунктом при цьому були точно визначені місця елементів, їх валентність, а також дослідно знайдені для них еквіваленти.

Виключно велике значення періодичний закон мав для визначення загальних понять хімії, як, наприклад, «валентність» або «атомність», як її тоді називали, а також для визначення понять хімічний елемент «перекисні», «двоокисні» тощо.

Періодичний закон став тією основою, на якій не тільки одержало визначення саме поняття елемента, але стало можливим також розмежувати поняття елемента і простої речовини, які, як відомо, з часу Р. Бойля і А. Лавуазьє до 70-х років XIX ст. вважались тотожними. Виходячи з періодичного закону, Д.І. Менделєєв прийшов до цілком певного висновку, що поняттю простої речовини відповідає молекула (за винятком інертних газів), а елементові - атом, бо елементами повинні називатись «ті матеріальні складові частини простих тіл і складних тіл, які обумовлюють їх фізичне і хімічне відношення». Не менш важливе значення для науки мав і аналіз змісту «валентності» з точки зору періодичного закону. З 1853 р., коли Є. Франкланд увів поняття «атомності», її майже завжди визначали числом атомів водню або хлору, які здатні з'єднуватись з атомом даного елемента. Звідси бере початок уявлення про абсолютну постійність валентності, яку підтримували ряд авторів. За киснемо валентність не прийнято визначати було аж до 70-х років. Хіміки вважали, що кисень, як двохвалентний елемент, здатний з'єднуватись з іншими елементами в самих різноманітних відношеннях, входячи за допомогою двох одиниць своєї валентності між двома іншими атомами.

Періодичний закон, розкривши діалектику взаємозв'язку й взаємозалежності між атомами елементів у природі, ліквідував у хімії безподільну владу випадковості, перетворив хімію в справжню науку. Періодичний закон, став могутнім факелом наукового пізнання, який осяяв шляхи передбачення ще невідомих елементів.

Експериментальне підтвердження об'єктивного характеру періодичного закону Д.І. Менделєєва було велетенським кроком уперед щодо пізнання речовини. На протязі всієї історії розвитку хімії й фізики ще не було такого випадку, коли наукова теорія давала можливість повніше й глибше передбачити властивості речовини, ніж це здійснюється експериментальним способом. Винайдення в природі елементів, передбачених теорією, нанесло сильний удар по емпіризму в хімії, похитнувши позиції його прибічників, які ігнорували значення наукової теорії, сліпо йшли за фактами, боялися піднестись до сміливих наукових узагальнень. Відкриття елементів, що так геніально були передбачені на базі періодичного закону, сприяло дальшому розвитку цього закону, глибокому вдосконаленню системи елементів.

Важливо звернути увагу й на другу сторону справи. Д.І. Менделєєв не тільки передбачив існування елементів галію, скандію, германію, але й вказав на ті методи, за допомогою яких вони будуть відкриті в природі. Це вже було не просто передбачення існування невідомого ще науці об'єкта, але й пряме передбачення того, як цей об'єкт найбільш ймовірно вступатиме у взаємодію з людською свідомістю, якою стороною він себе виявить. Цей чудовий факт наукового передбачення виявився найсильнішим підтвердженням положення діалектичного матеріалізму про те, що у світі немає й бути не може недоступних пізнанню «мов у собі», що кожна таємниця природи повинна відступати перед могутньою силою людського знання.

У 80-х роках XIX ст. періодичний закон, став могутньою зброєю пізнання, але від цього його розвиток не припиняється. Важливим етапом розвитку періодичного закону було вивчення рідкоземельних елементів, які не відразу знайшли своє місце в періодичній системі.

В 70-х і особливо в 80-х роках було відкрито ряд досить подібних між собою рідкоземельних елементів, таких, як ітербій, самарій, неодим, тулій, гадоліній і т.д. Труднощі, пов'язані з розміщенням цих елементів по певних місцях періодичної системи, змусили деяких хіміків висловити свої сумніви відносно правильності самого періодичного закону. Алі від цього переконання Д.І. Менделєєва в тому, що дальші успіхи не зруйнують періодичний закон, а ще більше ствердять його, ні скільки не похитнулось.

У вивченні рідкоземельних металів і в розміщенні їх у періодичній системі велике значення мали дослідження видатного чеського хіміка Б.Ф. Браунера. Він помітив, що елементи лантан, церій, празеодим, неодим тощо мають дуже багато подібного між собою. У більшості випадків всі ці елементи при утворенні кисневих сполук проявляють валентність 3. Хоч Браунер і не зовсім був впевнений в тому, де повинні бути рідкоземельні елементи розміщені в періодичній системі, але він доводив, що їх треба об'єднати в одну групу. Він вперше довів на дослідах, що церій у вищому оксиді чотиривалентний, а також ствердив, що Менделєєв правильно визначив атомну масу церію.