Строение атома. Есть ли предел таблицы Менделеева? (стр. 3 из 8)

За грандиозную работу точного определения атомных масс взялся знаменитый шведский химик Йене Якоб Берцелиус. Берцелиусу, больше чем кому-нибудь другому, химия обязана тем, что она стала точной наукой. В течение своей жизни Берцелиус проанализировал больше двух тысяч различных химических соединений, и результаты его анализов отличаются от самых точных теперешних результатов не больше чем на 1—2%.

Берцелиус стремился определить состав молекулы так, чтобы удовлетворительно объяснить возможно большее число химических фактов. Таким образом Берцелиус обнаружил, например, что молекула воды состоит не из двух атомов, а из трех — одного кислородного и двух водородных, что молекула аммиака состоит из четырех атомов — одного азотного и трех водородных, и т. д. Все это привело к тому, что хотя работы Берцелиуса и дали блестящее подтверждение основных идей Дальтона, но полученные Дальтоном конкретные цифры — атомные массы — оказались сплошь неверны.

Таким образом, гипотеза Праута, которая была основана на том, что атомные массы элементов — точные целые числа в то время не подтвердилась.

Таблица химических элементов, их символов и атомных масс *)
№	Название и символ	Ат. масса	№	Название и символ	Ат. масса
1	Водород Н	1,008	37	Рубидий Rb		85,468
2	Гелий Не	4,003	38	Стронций Sr		87,62
3	Литий Li	6,941	39	Иттрий Y		88,906
4	Бериллий Be	9,012	40	Цирконий Zr		91,22
5	Бор В	10,811	41	Ниобий Nb		92,906
6	Углерод С	12,011	42	Молибден Мо		95,94
7	Дзот N	14,007	43	Технеций Те		98,906
8	Кислород 0	15,9994	44	Рутений Ru		101,07
9	Фтор F	18,998	45	Родий Rh		102,905
10	Неон Ne	20,179	46	Палладий Pd		106,4
11 12	Натрий Na Магний Mg	22,990 24,305	47 48	Серебро Ag Кадмий Cd		107,868 112,40
13	Алюминий AI	26,981	49	Индий In		114,82
14	Кремний Si	28,086	50	Олово Sn		118,69
15	Фосфор Р	30,974	51	Сурьма Sb		121,75
16	Сера S	32,06	52	Теллур Те		127,60
17	Хлор С1	35,453	53	Йод I		126,905
18	Аргон Аг	39,948	54	Ксенон Хе		131,30
19	Калий К	39,098	55	Цезий Cs		132,905
20	Кальций Са	40,08	56	Барий Ва		137,33
21	Скандий Sc	44,956	57	Лантан La		138,906
22	Титан Ti	47,90	58	Церий Се		140,12
23	Ванадий V	50,941	59	Празеодим Рг		140,908
24	Хром Сг	51,996	60	Неодим Nd		144,24
25	Марганец Мп	54,938	61	Прометий Рш		146
26	Железо Fe	55,847	62	Самарий Sm		150,4
27	Кобальт Со	58,933	63	Европий Ей		151,96
28	Никель^ Ni	58,70	64	Гадолиний Gd		157,25
29	Медь Си	63,546	65	Тербий ТЬ		158,925
30	Цинк Zn	65,38	66	Диспрозий Dy		162,50
31	Галлий Ga	69,72	67	Гольмий Но		164,930
32	Германий Ge	72,59	68	Эрбий Ег		167,26
33	Мышьяк As	74,922	69	Туллий Тш		168,934
34	Солен Se	78,96	70	Иттербий Yb		173,04
35	Бром Вг	79,904	71	Лютеций Lu		174,97
36	Криптон Кг	83,80	72	Гафний Hf		178,49

Заметим все же, что очень многие атомные массы, особенно в начале таблицы, весьма близки к целым числам, иногда в точности им равны, например, у фтора и углерода, а иногда отличаются от них меньше чем на 0,01, например, у водорода, гелия, азота, натрия и т. д. Это странное обстоятельство заставляет как будто отнестись с некоторым вниманием к гипотезе Праута, так как трудно себе представить, чтобы это могло быть результатом чистого случая, но тем не менее такие атомные массы, как у магния или хлора, не говоря уже о многочисленных элементах с большими атомными массами, все-таки принуждают отбросить предположение о том, что все атомы состоят из атомов водорода.

Поэтому в XIX столетии совершенно укрепилось и распространилось представление о том, что все тела в мире состоят из этих нескольких десятков сортов атомов которые являются совершенно независимыми друг от друга основными элементами мироздания. Атомы вечны и неразрушимы и не могут превращаться друг в друга.

И все же, несмотря на все это, среди физиков и химиков продолжало жить смутное убеждение в том что между атомами различных химических элементов имеются какие-то связи, что эти атомы образуют какую-то естественную систему.

В 1786 году немец Н. Г. Марне напечатал книгу, озаглавленную «О числе элементов». В этой книге мистической и странной, он выражает свое глубокое убеждение в том, что «от мельчайшей пылинки солнечного луча до святейшего серафима можно воздвигнуть целую лестницу творений» и что атомы химических элементов тоже являются ступенями этой лестницы.

Эта идея Марне не могла привести ни к каким последствиям, пока химические элементы не были в достаточной мере выделены и изучены. Но после того, как Каннипцаро опубликовал (в 1858 году) свою таблицу атомных масс, стремление к естественной классификации химических элементов должно было принести свои плоды.

В 1863 году англичанин Дж. А. Ньюлендс, воспользовавшись атомными массами Канниццаро, нашел, что если расположить элементы в порядке возрастания их атомных масс, то такой список элементов естественно разлагается на октавы, т. е. на строчки по семь элементов в каждой, где каждый элемент обладает большим сходством с одинаковым по номеру элементом предыдущей и последующей октав. Приведем первые три октавы Ньюлендса:

Н, Li, Be, В, С, N, О;

F, Na, Mg, Al, Si, P, S;

С1, К, Са, Сг, Ti, Mn, Fe.

Аналогия проявляется в том, что все элементы, стоящие на втором месте в своей октаве (литий, натрий, калий), являются так называемыми щелочными металлами, образующими соединения по одному и тому же типу, например дающими соли LiCI, NaCl, KC1; элементы, стоящие на третьем месте в октаве (бериллий, магний, кальций), являются так называемыми щелочноземельными металлами, дающими тоже похожие друг на друга, но уже иного типа соединения, например соли BeCl,MgCl, CaCl. Фтор весьма похож по своей химической природе на стоящий под ним хлор, азот обнаруживает некоторые аналогии с фосфором, кислород — с серой и т. д. Заметим, впрочем, что все получается так хорошо и убедительно лишь в первых октавах Ньюлендса: в дальнейших октавах было гораздо больше путаницы, и в некоторых случаях для ее устранения Ньюлендс позволил себе отступить от принятого им плана и располагать элементы не совсем в порядке возрастания атомной массы.

Через несколько лет после этой попытки Ньюлендса она была повторена двумя другими учеными, работавшими над вопросом естественной классификации элементов совершенно независимо друг or друга. Одним из них был Юлиус Мейер, другим—Дмитрий Иванович Менделеев, профессор университета в Санкт-Петербурге. И Мейер, и Менделеев сообразили, что могут существовать и элементы, еще не открытые химиками, а поэтому, если этого требует классификация, можно оставлять в таблице пропуски, соответствующие еще не открытым элементам.

Кроме того, они сочли схему Ньюлендса с ее одинаковыми строчками чрезмерно узкой и допустили, что строчки (периоды) могут становиться длиннее к концу таблицы.

Уже в четвертой строке таблицы классификация потребовала оставления пустых мест. На этих пустых местах должны находиться какие-то еще не открытые элементы. Три таких элемента Менделеев заочно точно описал и позже они были открыты.