Периодический закон. Часть 2
Прошло еще четыре года и в 1879 году шведский химик из Упсальского университета Ларс Фредерик Нильсон, обнаружил новый элемент в редком минерале гадолините и назвал его в честь своей родины скандием. После изучения его свойств, оказалось, что это не что иное, как предсказанный Менделеевым экабор.
И, наконец, спустя еще 17 лет, в 1886 году, немецкий химик-технолог Клеменс Александр Винклер открыл новый элемент и назвал его германием. Это был предсказанный Менделеевым экасилиций, все данные о нем были полностью подтверждены проведенными экспериментами.
Серьезное испытание для периодического закона наступило, когда открыли семейство инертных газов — гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. Формально к этой группе причисляют и недавно открытый оганесон. Сейчас эти элементы относятся к 18 группе. Согласно старой европейской системе нумерации групп в периодической таблице инертные газы находились в VIIIA или главной подгруппе восьмой группы. Всего за 4 года (1894-1898) шотландский ученый химик и физик Уильям Рамзай открыл аргон, гелий, криптон, неон, ксенон, назвав эти элементы «инертными газами» и определив их место в нулевой группе периодической системы Д. И. Менделеева, чем утвердил ее жизненность! Причем, существование криптона, неона и ксенона он вначале предсказал теоретически, пользуясь методом Д. И. Менделеева. За эти работы в 1904 г. Уильяму Рамзаю была присуждена Нобелевская премия по химии. Именно Рамзай настаивал, что необходимо добавить еще один столбец или группу для вновь открытых элементов.
В марте 1900 года во время личной встречи Менделеев и Рамзай согласились, что все инертные газы надо поместить между галогенами и щелочными металлами, чтобы они образовали самостоятельную нулевую группу. Интересно, что впервые вариант таблицы Менделеева с нулевой группой независимо от мнения других опубликовал бельгийский ученый Лео Авраам Эррера.
А затем следовали еще и еще испытания: открытие радиоактивности в 1896 году А.Беккерелем, затем опыты супругов Марии и Пьера Кюри, английского ученого Эрнста Резерфорда, давшие толчок к изучению строения атома. В конце 19-го начале 20 столетия были открыты радиоактивные элементы. И чем больше совершалось открытий, тем больше возникало вопросов. Как объяснить, что элементы, отличающиеся атомными массами одинаковы по свойствам? Если важнейший принцип системы «каждому элементу свое место» то как быть если на одно место претендуют несколько элементов? В ходе многочисленных экспериментов выяснили, что радиоактивный распад сопровождается превращением элементов, т.е. из одного элемента возникает другой. Догма о неделимости атома рухнула. И снова испытание. Но постепенно все «радиоэлементы» находили место в том или ином семействе.
В 1911 году Резерфорд опубликовал свою идею о планетарной модели строения атома, а спустя еще два года мало известный голландский ученый Антониус ван ден Брук предложил, что заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента в периодической системе. Во всей истории периодического закона эта идея была одной из самых гениальных. Она практически сразу получила опытное доказательство благодаря экспериментам английского физика Генри Джефриса Мозли. Благодаря этому по-новому зазвучала формулировка закона: свойства элементов а также их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер.
В свое время Менделеев с огорчением замечал «…причин периодичности мы не знаем.» Ему не удалось дожить до разгадки этой тайны, жаль.
Тайна периодической системы элементов была разгадана, когда была доказана сложнейшая структура атома, строение внешних электронных оболочек, законы движения электронов и, наконец, строение атомного ядра.
И еще один этап развития и усовершенствования периодической системы – размещение лантаноидов и актиноидов. Это, как вы помните, два ряда элементов, расположенных под основной частью таблицы. Лантаноиды включают элементы с атомными номерами от 57 до 71 (лантан-лютеций), в основном, они не радиоактивны. Название группа получила из-за того, что представители этой группы схожи со свойствами лантана, отсюда и название семейства –лантаноиды. Все, кроме одного прометия, имеют стабильные изотопы.
Актиноиды – радиоактивные элементы с атомными номерами от 89 до103 от актиния до лоуренсия. Аналогично лантаноидам, актиноиды схожи по многим свойствам с их представителем актинием, отсюда и название группы Оба семейства состоят из 15 элементов-близнецов, схожих по многим свойства. Все они называются f-элементами, так как валентные электроны заполняют f-орбиталь. Как разместить две огромные группы в периодической таблице? По поводу большинства открытых к 1906 году лантаноидов, не умещавшихся в таблице, Менделеев написал : «…мое личное мнение ещё ни на чём определённом не остановилось, и тут я вижу одну из труднейших задач, представляемых периодической законностью.»
Непериодичность свойств лантана и его команды доставляла неприятности Менделееву. Но со временем все разрешилось. Вынести лантаноиды за пределы основной таблицы первым предложил профессор пражского университета Богуслав Браунер.
Гленн Теодор Сиборг, американский ученый физик, химик, работая над получением радиоактивных элементов, пришел к выводу, что элементы с 89 по 94-й (от актиния до плутония) представляют собой аналогичную лантаноидам серию. Это позволило ему предсказать существование элементов 95 и 96, а затем и открыть их. После чего, элемент 95 стал америцием, а 96 –кюрием (в память Пьера и Марии Кюри). С 1946 года, работая в Калифорнийском университете в Беркли, он и его коллеги открыли еще несколько элементов, входящих в группу актиноидов. Среди них есть и элемент под номером 101, названный менделевий.
Элемент №101 был впервые получен в начале 1955 г. в радиационной лаборатории Калифорнийского университета. С этого момента начинается счет второй сотни химических элементов. «Для нового элемента было предложено наименование «менделевий»… в знак признания заслуг великого русского химика Д.И. Менделеева, который первый использовал периодическую систему для предсказания химических свойств неоткрытых элементов, эти принципы и явились ключом для открытия большинства трансурановых элементов». Это слова из книги Э. Хайда, И. Перлмана, Г. Сиборга «Трансурановые элементы». Необходимо заметить, что приоритет в присвоении названия элемента всегда принадлежит тем, кому приписывается его открытие. Причем название новых элементов в большинстве случаев связано либо с названием страны, где это открытие произошло, либо с именами ученых, причастных к нему. Здесь особый случай. Элемент, открытый американскими учеными, был назван в честь русского химика, автора периодической системы. Возражений против этой инициативы не было.
И в этом состоит признание великой заслуги русского ученого в развитии современной мировой науки. Главной теоретической основой прошлых и будущих синтезов был и остается периодический закон, закон Менделеева.
«Популярная библиотека химических элементов», И.В.Петрянов Д.Н.Трифонов «Великий закон»
