Дмитрий Иванович Менделеев и его Система элементов

На заседании 6 марта 1869 года. Русского химического общества (учредительное собрание которого состоялось в ноябре 1868 года) Д.И.Менделеев хотел сделать сообщение о своей системе элементов; но из-за болезни не мог быть, и вместо него сообщение делал Н.А.Меншуткин. Как он потом рассказывал, речь его не вызвала особого интереса или обмена мнений, лишь профессор Ф.Н.Савченков несколько дней спустя указал Д.И.Менделееву на сходство его таблицы с таблицей В.Одлинга. Сообщение Менделеева носит заглавие «Журнала Русского химического общества». Приводим дословно конец статьи, содержащей все выводы.

«В заключении считаю нелишним перечислить результаты вышесказанного:

1.Элементы, расположенные по величине их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств.

2.Сходственные по химическим отправлениям элементы представляют или близкие атомные веса (подобно Pt , Ir , Os) , или последовательно и однообразно увеличивающиеся (подобно K , Rb , Cs) . Однообразие такого увеличения в разных группах укрывалось от предшествовавших наблюдателей потому, что они при своих сличениях не воспользовались выводами Жерара, Реньо, Канниццаро и других, установившими истинную величину атомного веса элементов.

3.Сопоставление элементов или их групп по величине атомного веса соответствует так называемой атомности их и, до некоторой степени, различию химического характера, что видно ясно в ряде; Li , Be , B , C , N , O , F , и повторяется и в других рядах.

4.Распростроненнейшие в природе простые тела имеют малый атомный вес, а все элементы с малым атомным весом характеризуются резкостью свойств. Они поэтому суть типические элементы. Водород, как легчайший элемент, по справедливости избирается как самый типический.

5.Величина атомного веса определяет характер элемента, как величина частицы определяет свойства сложного тела, а поэтому при изучении соединений должно обращать внимание не только на свойства и количество элементов, не только на их взаимодействие, но и на вес их атома. Оттого, например, соединения S и Te , Cl и I и т.п. при сходстве представляют и различия весьма ясные.

6.Должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел, например, сходных с Al к Si , элементов с паем 65-75.

8.Некоторые аналоги элементов открываются по величине веса их атома».

В этом, первом, сообщении Менделеев приводит ту же самую периодическую систему элементов, которая была им разослана в феврале, и дает несколько других образцов составления такой системы. Продолжая деятельно разрабатывать вопрос о периодической зависимости между свойствами элементов и их атомным весом, он доложил о результатах своих работ на Втором съезде русских естествоиспытателей в Москве. Его сообщение, сделанное 23 августа 1869 года, носит заглавие «Об атоме простых тел» и содержит в себе приложение представления об атомном объеме (введенное Ж.Дюма и Ройе в 1821 году) к периодической системе элементов (приложение № ).

В тексте эта таблица дополнена строкой тяжелых металлов: Au, Hg, Tl, Pb, Bi. В таблице отсутствует уран и торий, так как Менделеев начал очень сомневаться в правильности атомных весов их, какие тогда принимались, 121 и 116.

После нескольких других сообщений, сделанных в Русском химическом обществе в конце 1869 года и в начале 1870 года, Менделеев выступил 3 декабря 1870 года с подробным докладом «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов». Здесь мы находим уже разделения элементов на периоды, ряды, группы.

Хотя после этого доклада Менделеев больше не выступал в Русском химическом обществе с сообщениями о периодической системе, но тем не менее он продолжал разработку ее. Окончательная, подробная, статья его появилась только на немецком языке, в 1872 году. По-русски она была впервые напечатана лишь в 1926 году в XV книге выходившего тогда в Москве издания «Классики естествознания». Здесь Менделеев поместил две периодических системы. В такой форме одна система без существенных изменений осталась до конца жизни Менделеева.

В ней имеются такие подразделения : в вертикальном направлении элементы разбиты на группы I-VIII, в каждой из которых находятся сходные по химическим свойствам элементы (кроме первого) из семи элементов последовательно увеличивающегося атомного веса групп с I по VII. Периоды также лежат горизонтально; первые три, малые, совпадают с тремя первыми рядами ; следующие, большие или IV, V, VI, VII периоды, состоят из двух рядов, соединенных тройкой элементов восьмой группы ; шестой состоит из 8, 9, 10, 11 рядов ; 12-й ряд – начало VII периода. Современная периодическая система лишь немного отличается от той.

В названных работах Менделеев приводит более точную формулировку периодического закона, чем в положении своей первой статьи : химические свойства элементов периодически изменяются с увеличением атомного веса их ; или : свойства химических элементов являются периодической функцией их атомного веса. Наглядным выражением закона служит периодическая система, показывающая, как именно химические элементы объединяются законом в одно общее целое.

Затем Д.И.Менделеев смело делает все логические выводы из своего закона, тем самым давая возможность каждому химику проверить их, а следовательно, и закон. Главных из этих выводов-два :

а) исправление атомных весов химических элементов по месту, занимаемому элементом в периодической системе. Исправления были двояки. Во-первых, при известном точном эквиваленте, Менделеев указывал прямо истинный атомный вес элемента. Так, у урана в первой таблице атомный вес 120 – уран считался тогда трехвалентным. Менделеев по периодической системе увидел, что уран должен быть шестивалентным, следовательно, атомный вес его надо удвоить и принять равным 240. Во-вторых, он нашел ряд неверных определений атомных весов, например, платиновых металлов, для которых по периодической системе атомные веса должны увеличиваться от осмия к платине, а не уменьшаться, как это было в 1870 г. Все эти поправки были подтверждены опытом, за одним исключением : атомный вес теллура и сейчас 127,61, больше следующего за ним йода (126,92) ;

б) Самым важным следствием закона является необходимость существования еще не открытых химических элементов. Свойства их Менделеев предсказывал на основании их места : в периодической системе, по свойствам их соседей справа и слева, сверху и снизу, т.е. по соседним членам периода и группы. Особенно подробно он, таким образом, в 1870 г. предсказал свойства трех элементов, названных им экаалюминием, экасилипием и экабором. Он дал для них не только ожидаемые химические свойства, но и физические свойства простых тел и соединений.

Д.И.Менделеев так сформулировал этот закон : «Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости (образуют периодическую функцию, как говорят в математике) от их атомного веса».