Творцы точных наук. Русские химики. Д.И.Менделеев

«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой  науки и техники.

Химическая наука позволила создать много удивительных материалов с совершенно новыми, отсутствующими у природных, свойствами.

Мы можем гордиться тем, что многие из важнейших глав этой науки созданы нашими соотечественниками — русскими химиками.

М.В.Ломоносов основал химическую науку. Главный же закон, управляющий миром химических элементов, открыл другой великий русский ученый — Дмитрий Иванович Менделеев.

Ко времени Менделеева было известно уже 62 химических элемента. Накопилось огромное количество сведений и об их свойствах. Однако изобилие не осмысленных с единой течки зрения фактов было источником трудностей и путаницы в химии. Стремясь вывести химию из тупика, в который она зашла к концу XIX века, гениальный русский химик открыл основной закон, которому подчиняются элементы.

Будучи уверенным в существовании такого общего закона, Менделеев расположил элементы в порядке нарастания их главного свойства, каким он считал атомный вес. При таком расположении сразу выявились определенные закономерности в изменении свойств элементов. Менделеев получил 12 рядов элементов, в каждом из которых свойства элементов периодически повторяются при непрерывном возрастании атомных весов.

По определению самого Менделеева открытый им периодический закон заключается в том, что «свойства элементов, а, следовательно, и образованных ими простых и сложных тел, находятся в периодической зависимости от их атомных весов».

В 1869 году, опубликовав в журнале Русского химического общества свою работу «Соотношение свойств с атомным весом элементов», Менделеев познакомил ученый мир с открытым им периодическим законом. К статье была приложена и периодическая таблица, в которой ученый расположил элементы в порядке возрастания их атомного веса. Излагая сущность новооткрытого закона, великий ученый указывал также на существование еще неизвестных науке элементов.

В грандиозном «здании», которое называется сейчас «таблицей Менделеева », химические элементы располагаются в порядке возрастания их атомного веса. Первую клеточку занял элемент с наименьшим атомным весом — водород, последнюю — самый тяжелый из известных тогда элементов — уран. При размещении элементов не обошлось без осложнений. Менделееву пришлось производить «переселение», так как атомные веса некоторых элементов были определены неправильно. Менделеев, основываясь на своей теории, смело исправлял веса атомов. Позднейшие, более точные измерения их весов подтвердили правильность этих исправлений.

Много мест в своей таблице Менделеев оставил для еще неоткрытых элементов, примерный атомный вес и другие свойства которых ученый описал, учитывая характер соседних элементов. Уже в этой статье Менделеев впервые в истории химии предсказал существование трех неизвестных тогда элементов: экаалюминия, экабора и экакремния, соответственно близких по свойствам к алюминию, бору и кремнию.

Многие отнеслись к гениальному предсказанию русского ученого с недоверием.

Но вот в августе 1875 года французский ученый Лекок де Буабодран путем спектрального анализа обнаружил в цинковой обманке новый элемент, названный им галлием (Галлия — старинное имя Франции).

Это был тот самый химический элемент, который Менделеев назван экаалюминием.

В 1884 году известный шведский химик Нильсон открыл второй из предсказанных Менделеевым элементов. Свойства скандия, как назвал новый элемент Нильсон, полностью совпадали со свойствами предсказанного Менделеевым экабора.

«Таким образом, — пишет Нильсон в своем сообщении об открытии нового элемента, — подтверждаются соображения русского химика, которые не только позволили предсказать существование названных элементов — скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства».

В 1886 году немецкий ученый Винклер открыл третий предугаданный Менделеевым элемент. В своем сообщении об этом Винклер указывал, что новый элемент — германий — как раз и есть предсказанный Менделеевым экакремний.

Но на Западе нашлись люди, которые пытались отнять у Менделеева право называться автором периодического закона. В Германии особенно упорно противопоставляли Менделееву Лотара Мейера, во Франции честь открытия основного закона атомов стремились приписать де Шанкуртуа, в Англии — Ньюлендсу.

Менделеев вступил в борьбу за приоритет России в открытии периодического закона.

«Утверждение закона, — писал он, — возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и неожидаемых, и оправдания тех следствий в опытной проверке. Потому то, увидев периодический закон, я со своей стороны вывел из него такие логические следствия, которые могли показать — верен ли он или нет… Без такого способа испытания не может утвердиться ни один закон природы».

«Периодическому закону, — указывал Менделеев, — будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».

Наконец немецкий ученый Лотар Мейер отказался участвовать в недобросовестной кампании и письменным выступлением подтвердил приоритет русского ученого.

Предвосхищая позднейшие открытия естествознания, гениальный творец периодического закона предсказал, что атом неделим лишь химическим способом.

«Легко предположить, — писал Менделеев, — но ныне нет еще возможности показать, что атомы простых тел суть сложные существа, образованные сложением некоторых еще меньших частей (ультиматов), что называемое нами неделимым (атом) — неделим только обычными химическими силами… и выставленная мною периодическая зависимость между свойствами и весом, по-видимому, подтверждает такое предчувствие».

Предвидение Менделеева оправдалось. С помощью его закона русские ученые Б. Н. Чичерин и Н. А. Морозов создали первую модель атома, где он предстал системой, состоящей из ядра и электронной оболочки вокруг него. Современное естествознание вторглось в недра атома. Родилась новая наука — физика атомного ядра. Воздействуя на атомное ядро, ученые превращают одни элементы в другие, получают такие элементы, которых в земных условиях не встречается.

Руководствуясь периодическим законом, наука определила строение атомов всех элементов. Число электронов возрастает от одного у атома водорода до 92 у атома урана в полном соответствии с порядковым номером элемента в таблице Менделеева. Заряд ядра равен сумме зарядов электронов. Положительный заряд ядра, уравновешивающий отрицательные электроны, также растет от 1 до 92. Положительный заряд ядра, как установлено уже после открытия Менделеева, — это основное свойство атома, сообщающее ему химическую индивидуальность.

Само ядро также сложное, оно состоит из протонов и нейтронов. Это основная масса атома, вес электронов в расчет не принимается, так как он совершенно ничтожен — в 2000 раз меньше веса протона.

Электроны у всех атомов одинаковы, но располагаются они вокруг ядра на различных орбитах. Количество этих орбит раскрывает глубочайшее значение периодов, на которые разбиты все элементы в таблице Менделеева. Каждый период отличается от другого наличием у атомов его элементов лишней электронной орбиты.

От строения электронной оболочки зависят химические свойства атома, так как химические реакции связаны с обменом внешних электронов. Кроме того, ряд физических свойств — электро- и теплопроводность, а также и оптические свойства тоже связаны с отрывом или присоединением электронов наружных орбит.

Современная наука все шире и шире раскрывает значение гениального творения Менделеева. Периодический закон указывал на сходство химических свойств элементов, расположенных в одной группе, то есть в одном и том же вертикальном столбце таблицы. Теперь это прекрасно объясняется строением электронной оболочки атома. Элементы одной и той же группы имеют одинаковое количество электронов на внешней оболочке. Элементы первой группы — литий, натрий и другие — имеют по одному электрону на внешней орбите. Элементы второй группы — бериллий, магний, кальций и другие — по два электрона. Элементы третьей группы — по три и, наконец, элементы нулевой группы — неон, криптон и другие—по восемь электронов. Это максимальное из возможных количество электронов на наружной орбите и обеспечивает данным атомам полную инертность: в обычных условиях они не вступают в химические соединения.

Современная наука показала, что вес атомов одного и того же элемента может быть неодинаков, — это зависит от различного количества нейтронов в атомных ядрах химического элемента. Поэтому в отдельной клетке менделеевской таблицы располагается не один тип атомов, а несколько. Такие атомы называются изотопами. (В переводе с греческого это означает: «занимающее одно и то же место»). Химический элемент олово состоит, например, из 11 разновидностей, чрезвычайно близких по свойствам, но с разными атомными весами. Благодаря тому, что изотопы смешаны в определенном постоянном количестве, свойства обычного олова всегда одинаковы.

Изотопы имеются почти у всех элементов.

Все эти открытия, вызванные к жизни законом Менделеева, подчеркивают гениальность русскою ученого, который, имея в руках только такое свойство атомов, как их вес, открыл основной закон атомов.

Менделеев говорил также о возможности изменения количества энергии при разложении или образовании атомов. Так великий ученый указал путь к овладению атомной энергией. Идя по этому пути, наука сумела разрушить ядра атомов и овладеть внутриядерной энергией.

Периодический закон имеет большое значение и для развития других отраслей естествознания. К нему обращаются и физики, и астрономы, и геологи, и электрики.

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С.60-65.