Разбив карточки всех элементов на кучки, Дмитрий Иванович определил этим общую последовательность составления таблицы элементов. Теперь "химический пасьянс" был уже подготовлен полностью, так что Менделеев мог приступить к его проведению.
Речь теперь шла о том, чтобы присоединить к уже сложившейся центральной части таблицы, к её верхнем и нижнему краю, оставшиеся группы и в особенности известные уже ранее семейства элементов.
Можно думать, что Менделеев начал раскладывать свой "химический пасьянс" так: сначала в один ряд он расположил 5 карточек щелочных металлов, а затем под ними 4 карточки галоидов. Всего таким образом было включено в "пасьянс" сразу 27 элементов, из них 24 их центральной части системы. Это были единственные элементы, которые сразу встали на свои места и в дальнейшем не подвергались никаким перестановкам...
Дмитрий Иванович стал готовиться к включению в "пасьянс" карточек тяжёлых элементов из 3-ей кучки.
Размещение тяжёлых металлов. Всего в 3-ей кучки было с самого начала 17 карточек: к ним присоединилась последняя карточка Be из 2-ой кучки, оставшаяся не включенная в " пасьянс". Таким образом, здесь оказалось 18 карточек.
Всего на этой стадии составления таблицы элементов в "пасьянс" было включено 12 карточек из 3-ей кучки. Остальные 9 элементов не присутствовали в нижней таблице.
Поскольку после размещения карточек тяжёлых металлов из 3-ей кучки следовало к размещению карточек сомнительных элементов из 4-ой кучки, то было вполне естественно, что к этим последним Менделеев присоединил карточку Ir, оставшуюся из 3-ей кучки.
Для полной ликвидации второго промежуточного столбца осталось снять Ir=72. В итоге карточка Ir вновь вернулась в 4-ую кучку. В результате всех этих действий не включёнными в систему оказались 4 элемента: Ir, Er, Th, Yt.
Продолжая размещение сомнительных элементов, Дмитрий Иванович выносит на верхний край системы Yt, Th, Er, и, наконец Ir фиксирует этот заключительный момент составления полной таблицы элементов. Менделеев завершил работу над системой. Так завершился 4-ый(решающий) этап открытия периодического закона.
Теперь, когда периодический закон был открыт, и была составлена периодическая система элементов в первом её варианте, оставалось сделать ещё один шаг. Речь шла о подготовке полученного результата к его публикации.
Так прошёл один из величайших дней в истории науки, день открытия периодического закона и создания периодической системы химических элементов.
Отдав в типографию для набора рукопись "Опыты системы элементов", Менделеев, естественно, не мог уехать из Петербурга на сыроварни до тех пор, пока не пришла корректура, которую он просил прислать поскорее.
Для набора требовалось некоторое время, и это время Менделеев использовал для того, чтобы обобщить и обратить сделанное им открытие в виде стать, изложив в ней, то что было заключено в "Опыте системы элементов". Дмитрий Иванович решил опубликовать статью в только что начавшем выходить с 1869 г. "Журнале Русского химического общества".
В связи с опубликованием статьи о периодическом законе в "Журнале Русского химического общества" Менделееву нужно было доложить её содержание на заседании Русского химического общества, которое собиралось по первым четвергам каждого месяца. Ближайшее после 17 февраля 1869 г. заседание приходилось, таким образом, на 6 марта 1869 г.
При подготовке статьи, которая должна была являться докладом для чтения на заседании Русского химического общества, Дмитрий Иванович обратил особое внимание на различные таблицы элементов, в которых может быть выражена периодичность свойств элементов. Возможность таких форм была выявлена Менделеевым до составления "Опыта системы элементов". Не случайно он назвал свою первую таблицу именно опытом системы, а не системой элементов, подчёркивая этим её предварительной, пробной, не окончательный характер.
Лишь в октябре 1869 г., спустя семь с половиной месяцев со дня открытия периодического закона, Дмитрий Иванович отказывается от признака прочности соединения и переходит к признаку их предельности при обоснования распределения элементов по их группам в периодической системе элементов.
Далее Менделеев указывает на то, что было сделано много попыток "открыть законность в тех отношениях, какие замечаются в рядах элементов, принадлежащих к одной группе".
Приёмы определения величины атомных весов Дмитрий Иванович считает незыблемыми и несомненными, так что не возникает сомнений в величине истинного атомного веса для большинства элементов, особенно для тех, теплоёмкость которых в свободном состоянии уже определена.
Тем не менее для подавляющего большинства элементов атомные веса были установлены в общем правильно, что позволило Менделееву расположить эти элементы в последовательные ряды по величине атомных весов и открыть периодический закон.
Таким образом, у Менделеева была твёрдая уверенность в фундаментальности свойства атомного веса и в истинности атомных весов большинства элементов.
Работая над своей 1-ой статьёй о периодическом законе Дмитрий Иванович составил несколько вариантов периодической системы с целью рассмотреть открытую им закономерность с различных сторон и в различных её проявлениях.
Появляется несколько вариантов системы элементов:
1. "Опыт системы элементов"
2. Второй вариант периодической системы элементов.
3. Третий вариант мало чем отличается от предыдущего; только здесь группы расположены не горизонтальными, а вертикальными столбцами.
4. Четвёртый по счёту её вариант получался из "Опыта системы элементов" путём "отсечения" H и семи "сомнительных элементов" и переноса оставшихся двух нижних строк элементов на самый верх таблицы. Такой вариант системы элементов можно назвать "длинной" таблицей с растянутыми малыми периодами. Итак, всё содержание статьи "соотношение свойств с атомным весом элементов" неоспоримо свидетельствует о том, что в этой статье Менделеев отразил, обобщил и подытожил тот путь, каким он шёл в день 17 февраля 1869 г. при создании периодической системы элементов. Первая статья Менделеева была посвящена только что открытому периодическому закону. Эта статья была написана в течение 11 дней с 18 по 28 февраля, и не позднее 1 марта 1869 г. была передана редактору "Русского химического общества". А сейчас рассмотри по одному элементу из каждой группы.
Путешествие по группам периодической системы Менделеева
1. Литий Li - химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 3, атомная масса 6,94; относится к щелочным металлам.
Физические свойства. Li самый лёгкий (p=0,53 г/см?) из металлов, почти вдвое легче воды. Он серебристо-белого цвета, с ярким металлическим блеском.( Tплав = 180,5°С, Tкип=1317°С). Литий мягок, легко режется ножом. На воздухе быстро тускнеет, соединяясь с кислородом. Степень окисления равна 2.
Химические свойства. Литий взаимодействует с водой, образуя щёлочь LiOH, при этом он не воспламеняется. Зато с азотом , углеродом, водородом литий реагирует легче других металлов.
Некоторые соли лития (карбонат, фторид и др.) в отличие от аналогичных солей его соседей плохо растворяются в воде.
2. Бериллий Be - химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 4, атомная масса 9,012.
Долгое время многие химики считали, что Be - трёхвалентный металл с атомной массой 13,8. Для такого металла не находилось места в периодической системе и тогда, несмотря на очевидное сходство Be с Al, Менделеев поместил этот элемент во II группу, изменив его атомную массу на 9. Вскоре шведские учёные нашли, что атомная масса Be = 9,01 и это соответствовало предположению Менделеева.
Физические свойства. Чистый Be - светло-серый, лёгкий(p=1,85 г/см?), твёрдый металл.
Химические свойства. Бериллий химически активен, атом его легко отдает свои 2 электрона с внешней оболочки. На воздухе Be покрывается оксидной плёнкой BeO, предохраняющий его от коррозии и очень тугоплавкой, а воде - плёнкой Be(OH)2, которая так же защищает металл. Be реагирует серной, соляной и др. кислотами. Легко соединяется с галогенами, серой и углеродом.
Недостатками бериллия следует считать его хрупкость и токсичность. Все соединения бериллия ядовиты.
3. Бор B - химический элемент III группы; атомный номер 5, атомная масса 10,811.
Физические свойства. Очень чистый бор бесцветный. Из-за примесей, мелкокристаллический бор обычно бывает тёмно-серого, чёрного или бурого цвета. Его p=2,3 г/см. Тплав = 2075° С.
Химические свойства. При обычной температуре бор взаимодействует только со фтором, при нагревании - с другими галогенами, кислородом, серой, углеродом, азотом, фосфором, с металлами, а из кислот - с азотной и серной.
4. Олово Sn - химический элемент IV группы периодической системы элементов Менделеева; атомный номер 50, атомная масса 118,69.
Физические свойства. Олово - это мягкий, легкоплавкий металл.
Между атомами олова и свинца нет прочных ковалентных связей, нет прочной и металлической связи. Этим и объясняется своеобразные физические свойства олова. Олово плавится при 232°С.
5. Азот N - химический элемент V группы; атомный номер 7, атомная масса 14,007.
Физический свойства. Азот - бесцветный газ, состоящий из молекул N2 и с трудом вступающий в химические реакции. Существует ещё газообразный азот, имеющий устойчивый приятный золотисто-жёлтый цвет. Он получается в результате электрического разряда в атмосфере обычного азота. В замороженном виде такой азот становится голубым.
При 195,8°С азот превращается в бесцветную жидкость, а при 210,5°С становится похожим на снег или лёд.
Химические свойства. Газообразный азот вступает в реакцию весьма неохотно. При комнатной температуре азот реагирует только с литием, образуя нитрид Li3N.
При повышенных температурах азот становится более активным, особенно а присутствии катализаторов.