Дмитрий Менделеев: невероятный спаситель химии

  В середине 1800-х годов, когда Дмитрий Менделеев только начинал свои исследования, химия переживала кризис. Число известных элементов почти удвоилось за последние полвека. И, хотя каждое открытие вызывало волнение, в них, казалось, не было ни логики, ни причины. В то время как физики усердно формулировали новые законы, объясняющие работу природы. Химики больше походили на натуралистов […]

В середине 1800-х годов, когда Дмитрий Менделеев только начинал свои исследования, химия переживала кризис. Число известных элементов почти удвоилось за последние полвека. И, хотя каждое открытие вызывало волнение, в них, казалось, не было ни логики, ни причины.

В то время как физики усердно формулировали новые законы, объясняющие работу природы. Химики больше походили на натуралистов или коллекционеров марок. Призванных каталогизировать постоянно растущее число веществ.

Где порядок, простота, к которым стремятся ученые?

Наконец, в 1869 году они пришли в виде Периодической таблицы. В которой известные элементы располагались в разумном порядке. Показывая как они связаны друг с другом, и указывая путь к новым открытиям.

Но полной неожиданностью оказался автор таблицы. Не ведущий химик из Лондона, Парижа или Берлина, а молодой, никому не известный профессор из русской глубинки.

Нелегкая жизнь

Трудно представить себе более невероятного спасителя. Менделеев родился в 1834 году в Тобольске. Промышленном городе более чем в полуторе тысяч километров к востоку от Москвы.

Младший из дюжины или более детей (никто точно не знает, сколько их было), он прожил жизнь, полную лишений и борьбы. Его отец, директор местной средней школы, ослеп в год рождения Дмитрия. Стекольный завод, дававший небольшой доход и кормивший большую семью, сгорел, когда ему было 14 лет.

В следующем году мать взяла его с собой в поездку на санях длиной в 2000 километров. В поисках школы, которая его приняла бы. И умерла через несколько месяцев после того, как получил место в петербургской школе.

Менделеев преуспел в Санкт-Петербурге и получил шанс продолжить обучение в Германии. Но через две недели после его возвращения на родину царь освободил крепостных. Положив конец крепостничеству и спровоцировав годы социальных потрясений.

Когда университеты закрылись, Менделеев был вынужден шесть лет зарабатывать на жизнь. Только в 1867 году, в возрасте 33 лет, он, наконец, получил желанное место в Санкт-Петербургском университете. Там, наконец, раскрылись таланты Менделеева.

Создание учебника

Одной из его новых обязанностей было преподавание вводной химии. Недовольный существующими русскими учебниками по химии, Менделеев задался целью написать собственный. “Основы химии” в двух томах.

Он закончил первый том и первые две главы второго тома, когда зашел в тупик. Ему нужен был способ организовать остальную часть своей книги.

Единственный способ сделать это, решил он, организовать сами элементы. Решая эту задачу в течение выходных в феврале 1869 года, Менделеев сделал открытие на века. Таблицу, которая однажды будет висеть в каждом классе химии в мире.

Предыдущие попытки

Химики пытались упорядочить элементы более 50 лет до озарения Менделеева. Они были поставлены в тупик из-за разногласий по поводу атомного веса элементов. Значения, которое весил атом каждого элемента.

Но в 1860 году химики организовали свой первый в истории международный конгресс в Карлсруэ, Германия. Где итальянский химик по имени Станислао Канниццаро ​​изложил убедительные доводы в пользу новой единой системы атомных весов.

После конгресса пять разных европейских ученых обнаружили признаки скрытого математического порядка среди элементов. Когда элементы группировались в порядке атомного веса, их свойства время от времени повторялись. Закономерность, которую мы теперь называем “периодичностью”.

Но ни один из этих людей не смог составить систему, охватывающую все 63 известных элемента. Так обстояли дела, когда Менделеев наконец получил работу в Петербургском университете и приступил к написанию своего учебника.

Смелые прогнозы

Менделеев охватил всего восемь элементов в первом томе своего учебника. Нуждаясь в более эффективном способе охвата оставшихся 55 элементов во втором томе, Менделеев решил сосредоточиться на семействах. Группах элементов со схожими свойствами.

Когда он обратился к их атомным весам, он обнаружил поразительную закономерность. Он замечает, что в различиях есть закономерность. И это фундаментальное понимание, которое заставило его думать о том, как организовать все остальные элементы.

Взволнованный, Менделеев решил организовать все элементы, в порядке возрастания атомного веса. Но иногда пропуская место или меняя местами некоторые из элементов. Чтобы оставить их в тех же столбцах, что и другие члены их семейств.

Спустя несколько дней Менделеев завершил свою таблицу. Он приказал напечатать 200 экземпляров и разослать ведущим химикам Европы. В отличие от других, которые искали порядок среди элементов, Менделеев полагал, что его таблица отражает закон природы.

Его вера в периодический закон придала Менделееву смелости сделать подробные предсказания о трех “недостающих элементах”. Для которых он оставил место в своей таблице. В течение 15 лет были обнаружены все три подробных предсказания. И это сделало Менделеева химической суперзвездой.

Благородные газы

Но в 1894 году два британских химика сделали открытие, грозившее разрушить тщательно построенное здание Менделеева. Они нашли новый газ, названный ими аргоном. Который, похоже, не вписывался в таблицу.

Аргон вел себя так, как ни один другой газ, с которым никто никогда не сталкивался. Химики не могли заставить его ни с чем реагировать – он был инертен.

Итак, Менделеев пришел к выводу, что это вообще не элемент. Но затем Уильям Рамзай объявил, что он также выделил гелий. Газ, который впервые был обнаружен в спектре Солнца 30 лет назад. Это определенно был элемент, но в таблице для него не нашлось места.

Какое-то время казалось, что у таблицы Менделеева могут быть серьезные проблемы. Но спустя три года Рамзай выделил три новых газа – криптон, ксенон и неон. Они демонстрировали те же химические свойства, что и аргон и гелий. И такое же регулярное увеличение атомного веса, как и другие химические семейства.

Итак, Менделеев делает единственную и самую большую переработку системы, созданной им же. Он вставляет новую колонку. И это семейство благородных газов.

Это оказалось лишь подтверждением периодической системы. И, во всяком случае, сделало ее еще более глубоким открытием.

С тех пор, как Менделеев создал свою первую таблицу, было открыто более 50 новых элементов. Но основные принципы организации таблицы остались неизменными.

Таблица, которая сегодня висит в кабинетах химии по всему миру, является потомком того, что Менделеев набросал за те несколько дней 1869 года.