Великая химическая война. Как СССР и США заполняли таблицу Менделеева

Как создавалась периодическая таблица

Легенда гласит, что Менделеев задумал и создал свою таблицу в один день: 17 февраля 1869 года по русскому календарю (для большей части мира это 1 марта). Но это, вероятнее всего, преувеличение. Менделеев думал о группировании элементов годами, и другие химики несколько раз рассматривали понятие связей между элементами в предыдущие десятилетия.

Интересные элементы можно найти и в космосе. Астронафты это доказали.

На самом деле, немецкий физик Иоганн Вольфганг Доберейнер заметил особенности группирования элементов еще в 1817 году. В те дни химики еще не полностью поняли природу атомов, описанную атомной теорией Джона Дальтона в 1808 году. В своей «новой системе химической философии» Дальтон объяснил химические реакции, предполагая, что каждое элементарное вещество состоит из атома определенного типа.

Дальтон предположил, что химические реакции производили новые вещества, когда атомы разъединяются или соединяются. Он полагал, что любой элемент состоит исключительно из одного вида атома, который отличается от других по весу. Атомы кислорода весили в восемь раз больше, чем атомы водорода. Дальтон считал, что атомы углерода в шесть раз тяжелее водорода. Когда элементы объединяются для создания новых веществ, количество реагирующих веществ может быть рассчитано с учетом этих атомных весов.

Дальтон ошибался насчет некоторых масс – кислород в действительности в 16 раз тяжелее водорода, а углерод в 12 раз тяжелее водорода. Но его теория сделала идею об атомах полезной, вдохновив революцию в химии. Точное измерение атомной массы стало основной проблемой химиков на последующие десятилетия.

Размышляя об этих весах, Доберейнер отметил, что определенные наборы из трех элементов (он назвал их триадами) показывают интересную связь. Бром, например, имел атомную массу где-то между массами хлора и йода, и все эти три элемента демонстрировали сходное химическое поведение. Литий, натрий и калий также были триадой.

Другие химики заметили связи между атомными массами и химическими свойствами, но лишь в 1860-х годах атомные массы стали достаточно хорошо поняты и измерены, чтобы выработалось более глубокое понимание. Английский химик Джон Ньюландс заметил, что расположение известных элементов в порядке увеличения атомной массы приводило к повторению химических свойств каждого восьмого элемента. Эту модель он назвал «законом октав» в статье 1865 года. Но модель Ньюландса не очень хорошо держалась после первых двух октав, что заставило критиков предложить ему расставить элементы в алфавитном порядке. И как вскоре понял Менделеев, отношение свойств элементов и атомных масс были чуть более сложными.

Факт №1. «Русский» элемент

«Казанский след» в таблице Менделеева яркий и конкретный, — рассказывает Аркадий Курамшин. — Единственный элемент из существующих в земной коре, открытый в России, — это рутений (44-й). Он был известен ещё во времена Дмитрия Менделеева. Его название происходит от позднелатинского Ruthenia, что в переводе – Русь или Россия. И открыт он в стенах Казанского университета профессором Карлом Клаусом в 1844 году. В традициях российской химической школы была сильна минералогия, органическая химия, а вот с открытием новых элементов не повезло. Позже в нашей стране открывали сверхтяжёлые элементы, созданные искусственно.

Факт №9. «Беспристрастные» названия

До появления ИЮПАК каждый мог назвать элемент, как вздумается. К примеру, осмий с греческого переводится как «вонючий». Теперь же одно из правил — нельзя давать элементам названия, имеющие эмоциональную окраску. Также запрещено назвать вещества в честь людей, вызывающих неоднозначную историческую оценку.

«Учёные придумали хитрый ход, как соблюсти это правило, — говорит Аркадий Курамшин. – Многие думают, что 114-й элемент назвали флеровием в честь Георгия Флёрова, стоящего у истоков советской ядерной химии. На самом деле он назван в честь Лаборатории ядерных реакций имени Флёрова. Ведь сам учёный участвовал в модернизации ядерного оружия и создании термоядерного оружия, да к тому же его личность могла бы вызвать неоднозначную оценку у конкурентов по «трансфермиевым войнам». А вот название в честь лаборатории вопросов не вызвало».

d60c068681f7ca1b781e877f1e36faeb.JPG Статья по теме«Великий химик». Как издевательское прозвище определило судьбу Бутлерова Похожей ошибкой было бы считать, что 102-й элемент — нобелий — назвали в честь Альфреда Нобеля. На самом деле — в честь Шведского института имени Нобеля. Ведь ИЮПАК рекомендует использовать в названиях новых элементов топонимы и имена великих учёных. А Нобель всё-таки был промышленником и химиком-практиком, а не великим учёным.

Интересна история названия полония. «В СССР любили говорить, что Мария Склодовская-Кюри патриотично назвала открытый ею элемент в честь Польши, — рассказывает Аркадий Курамшин. – Вряд ли эту инициативу в Российской империи восприняли бы на ура. Ведь страны с названием Польша на карте тогда не было, да и термин такой в Российской Империи, где училась Мария, не упоминали. Саму эту территорию называли губерниями Привисленского края. Так что, назвав элемент полонием, Склодовская-Кюри действительно могла привлечь внимание к Польше».

Организация химических элементов

Менделеев родился в Тобольске, в Сибири, в 1834 году и был семнадцатым ребенком у своих родителей. Он жил яркой жизнью, преследуя разные интересы и путешествуя по дороге к выдающимся людям. Во время получения высшего образования в педагогическом институте в Санкт-Петербурге он чуть не умер от тяжелой болезни. После окончания он преподавал в средних школах (это нужно было, чтобы получать жалование в институте), попутно изучая математику и естественные науки для получения степени магистра.

Затем он работал преподавателем и лектором (и писал научные работы), пока не получил стипендию для расширенного тура исследований в лучших химических лабораториях Европы.

Вернувшись в Санкт-Петербург, он оказался без работы, поэтому написал превосходное руководство по органической химии в надежде выиграть крупный денежный приз. В 1862 году это принесло ему премию Демидова. Также он работал редактором, переводчиком и консультантом в различных химических сферах. В 1865 году он вернулся к исследованиям, получил доктора наук и стал профессором Петербургского университета.

Вскоре после этого Менделеев начал преподавать неорганическую химию. Готовясь освоить это новое (для него) поле, он остался неудовлетворен доступными учебниками. Поэтому решил написать собственный. Организация текста требовала организации элементов, поэтому вопрос их наилучшего расположения непрестанно был у него на уме.

К началу 1869 года Менделеев добился достаточного прогресса, чтобы понять, что некоторые группы подобных элементов демонстрировали регулярное увеличение атомных масс; другие элементы с примерно одинаковыми атомными массами имели схожие свойства. Оказалось, что упорядочение элементов по их атомному весу было ключом к их классификации.

Периодическая таблица Д. Менелеева.

По собственным словам Менделеева, он структурировал свое мышление, записав каждый из 63 известных тогда элементов на отдельной карточке. Затем, посредством своего рода игры в химический пасьянс, он нашел закономерность, которую искал. Располагая карточки в вертикальных столбцах с атомными массами от низкой к более высокой, он разместил элементы со схожими свойствами в каждом горизонтальном ряд. Периодическая таблица Менделеева родилась. Он набросал черновую версию 1 марта, отправил ее в печать и включил в свой учебник, который скоро должен был быть опубликован. Также он быстро подготовил работу для представления Российскому химическому обществу.

«Элементы, упорядоченные по размерам их атомных масс, показывают четкие периодические свойства», писал Менделеев в своей работе. «Все сравнения, которые я провел, привели меня к выводу, что размер атомной массы определяет природу элементов».

Тем временем, немецкий химик Лотар Мейер также работал над организацией элементов. Он подготовил таблицу, похожую на менделеевскую, возможно, даже раньше, чем Менделеев. Но Менделеев издал свою первым.

Тем не менее, гораздо более важным, чем победа над Мейером, было то, как Менделеев использовал свою таблицу, чтобы сделать смелые прогнозы о неоткрытых элементах. В подготовке свой таблицы Менделеев заметил, что некоторых карточек недоставало. Он должен был оставить пустые места, чтобы известные элементы могли выровняться правильно. Еще при его жизни три пустых места были заполнены ранее неизвестными элементами: галлий, скандий и германий.

Менделеев не только предсказал существование этих элементов, но также правильно описал их свойства в подробностях. Галлий, например, открытый в 1875 году, имел атомную массу 69,9 и плотность в шесть раз превышающую воды. Менделеев предсказал этот элемент (он назвал его экаалюминий), только по этой плотности и атомной массе 68. Его прогнозы для экакремния близко соответствовали германию (открытому в 1886 году) по атомной массе (72 предсказано, 72,3 фактически) и плотности. Он также верно предсказал плотность германиевых соединений с кислородом и хлором.

Таблица Менделеева стала пророческой. Казалось, что в конце этой игры этот пасьян из элементов раскроет тайны Вселенной. При этом сам Менделеев был мастером в использовании своей же таблицы.

Успешные предсказания Менделеева принесли ему легендарный статус мастера химического волшебства. Но сегодня историки спорят о том, закрепило ли открытие предсказанных элементов принятие его периодического закона. Принятие закона могло быть в большей степени связано с его способностью объяснять установленные химические связи. В любом случае, прогностическая точность Менделеева, безусловно, привлекла внимание к достоинствам его таблицы.

К 1890-м годам химики широко признали его закон как веху в химическом познании. В 1900-м году будущий нобелевский лауреат по химии Уильям Рамсей назвал это «величайшим обобщением, которое когда-либо проводилось в химии». И Менделеев сделал это, сам не понимая как.

Факт №6. Элементы-земляки

Химическим элементам часто дают названия, связанные с топонимами. Из-за этого, к примеру, школьники и студенты постоянно путают марганец с магнием.

«У этих элементов похожи не только символы, записанные в таблицу Менделеева, но и названия, и это не просто так, — говорит Аркадий Курамшин. — Ведь, по сути, они названы в честь одного и того же географического объекта – фессалийской Магнесии – области на севере Греции, которая существовала во времена античности, Византии. Возле Магнесии находилось месторождение солей магния, который из-за цвета называли белой магнесией. А рядом было месторождение оксида марганца — он чёрного цвета. Недолго думая, его назвали чёрной магнесией. Так что марганец и магний получили название от одного корня».

b48fd9ded67e294f9368d23b794ab600.JPG Статья по темеРецепты от гениев: периодическая система питания Дмитрия Менделеева

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий