Открытие таблицы Менделеева: история создания, дата и значение периодического закона

Открытие периодической таблицы химических элементов стало одним из ключевых научных прорывов XIX века. Система, созданная Дмитрием Менделеевым, позволила упорядочить элементы и предсказать существование многих из них задолго до того, как они были обнаружены экспериментально.

Знаменитая таблица Менделеева была создана в 1869 году и включала 63 элемента. Ученому удалось объединить почти все существовавшие тогда знания в единую стройную концепцию. Размещение элементов в таблице основывалось на двух ключевых принципах: они были расположены по возрастанию атомного веса, при этом химические и физические свойства каждого периодически повторяли свойства предыдущих.

Более того, Менделеев предсказал открытие в будущем ряда новых химических элементов - именно поэтому в таблице были оставлены пустые клетки. Открытые впоследствии галлий, скандий и германий полностью соответствовали свойствам, которые описал ученый. Сформулированный Менделеевым периодический закон стал фундаментом химии, а предложенная им таблица постоянно совершенствуется и пополняется новыми элементами до сих пор.

Содержание:

1. Дата открытия таблицы Менделеева
2. Как Менделеев создавал таблицу
3. Периодический закон
4. Предшественники периодической системы
5. Эволюция периодической таблицы
6. Миф о сне Менделеева
7. Значение открытия для науки
8. Часто задаваемые вопросы
9. Заключение

Дата открытия таблицы Менделеева

Титульный лист учебника "Основы химии". 1869 год. Музей-архив Д. И. Менделеева. Фото: В. Барановский / РИА Новости

1 марта (17 февраля по старому стилю) 1869 года считается официальной датой открытия периодической системы химических элементов. В этот день ученый завершил первый вариант своей таблицы, который затем был доработан в 1871 году. Первая рукопись получила название "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве".

Уже в марте 1869 года таблица была опубликована в первом издании учебника Менделеева "Основы химии". В мае того же года программная статья ученого "Соотношение свойств с атомным весом элементов" была напечатана в журнале Русского химического общества. В Европе об открытии русского исследователя узнали примерно в то же время: в апреле 1869 года таблица Менделеева появилась в лейпцигском "Журнале практической химии".

Как Менделеев создавал таблицу

Рукопись периодической таблицы Дмитрия Менделеева из собрания музея его имени. Музей-архив Д. И. Менделеева. Фото: Рудольф Кучеров / РИА Новости

Работа над систематизацией элементов заняла долгие годы. Менделеев использовал особый метод: он записал все 63 известных тогда науке элемента на отдельных карточках, указав название, атомный вес и основные свойства. Ученый многократно переставлял карточки местами, составляя ряды сходных по свойствам элементов и сопоставляя эти ряды между собой. Этот "химический пасьянс" позволил ему сформулировать периодический закон. Главным отличием его подхода от предшественников стало одновременное использование двух критериев - атомной массы и химического сходства.

Периодический закон

Периодический закон Дмитрия Менделеева, открытый в 1869 году, остается фундаментом современной химии. Фото: Александр Кряжев / РИА Новости

Периодический закон - ключ к пониманию большинства процессов в химии. В современном понимании он гласит, что свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома (атомного номера), а следовательно, и порядкового номера в таблице.

Таблица Менделеева - графическое выражение этого закона. Систематизация знаний о химических элементах стала фундаментом для развития не только химии, но и атомной физики, существенно повлияв на разработку теории строения атома. Все последующие научные открытия лишь подтверждают правильность классификации, предложенной Менделеевым.

Предшественники периодической системы

К середине XIX века было открыто множество элементов, но единой системы их классификации не существовало. Менделеев не был первым, кто пытался сгруппировать химические элементы.

Закон триад Деберейнера

Г. Ф. Шмидт. Иоганн Вольфганг Деберейнер. 1825 г. Фото: wikipedia.org

Немецкий химик Иоганн Вольфганг Деберейнер (1780-1849) в 1829 году заметил, что в ряду хлор - бром - йод наблюдается не только изменение реакционной способности, но и постепенное увеличение атомного веса. Он предположил, что это не случайно, и нашел еще две подобные группы из трех элементов (кальций - стронций - барий и сера - селен - теллур), назвав их триадами. В 1843 году теорию Деберейнера дорабатывал немецкий исследователь Леопольд Гмелин, который включил в нее также тетрады и пентады (группы из четырех и пяти элементов).

Спираль де Шанкуртуа

Модель Бегье де Шанкуртуа, 1862 год. Он изобразил элементы в виде непрерывной спирали вокруг цилиндра. Фото: SSPL / Getty Images

Французский химик Александр Эмиль Бегье де Шанкуртуа в 1862 году предложил систему классификации под названием "Земная спираль". Он расположил элементы в порядке увеличения атомной массы по винтовой линии так, чтобы сходные оказывались друг под другом.

В 1850-1860-х годах английский химик Уильям Одлинг также предпринимал попытки систематизировать элементы, основываясь на атомном весе и валентности. Немецкий ученый Юлиус Лотар Мейер опубликовал ряд работ со своими версиями таблиц, приближаясь к формулировке периодического закона. Их труды по праву считаются важными предшественниками системы Менделеева.

Эволюция периодической таблицы

В группах (по вертикали) сверху вниз усиливаются металлические свойства и размер атомов. В периодах (по горизонтали) слева направо металлов становится меньше, а неметаллов больше, атомы уменьшаются. Фото: Антон Новодережкин / ТАСС

Привычная нам таблица Менделеева состоит из периодов (строк) и групп (столбцов). В пределах группы сверху вниз усиливаются металлические свойства и увеличивается атомный радиус. В пределах периода слева направо металлические свойства ослабевают, а неметаллические - усиливаются, атомный радиус уменьшается.

Последующее развитие таблицы связано с заполнением пустых клеток новыми элементами. Еще в 1870 году Менделеев предсказал существование нескольких элементов, дав им временные названия: экаалюминий, экабор и экасилиций. Вскоре они были обнаружены:

• в 1875 году француз Поль Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий (экаалюминий);
• в 1879 году швед Ларс Фредерик Нильсон выделил скандий, свойства которого совпали с предсказанным экабором;
• в 1886 году немец Клеменс Александр Винклер открыл германий (экасилиций).

Сегодня таблица Менделеева насчитывает 118 элементов. В природе встречаются только 94 из них (при этом 83 являются первичными, а 11 появляются лишь в цепочках радиоактивного распада). Остальные элементы (с номерами 95-118) получены искусственно в лабораториях и существуют лишь микросекунды. Элемент с атомным номером 101, впервые синтезированный в 1955 году, по предложению американских исследователей был назван в честь создателя периодического закона - менделевий.

Последние на сегодняшний день четыре элемента - нихоний, московий, теннессин и оганесон - были добавлены в таблицу в 2015 году. Они были открыты усилиями ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне. До сих пор ведутся дискуссии о том, имеет ли таблица элементов свой предел и сколько еще искусственных элементов удастся синтезировать в будущем.

Миф о сне Менделеева

Н. А. Ярошенко. Д. И. Менделеев за рабочим столом. Музей-архив Д. И. Менделеева при СПбГУ. Фото: wikipedia.org

История открытия периодического закона обросла мифами, чему способствовала неординарная личность ученого. Дмитрий Иванович увлекался кожевенным ремеслом - мастерил чемоданы и переплетал книги, коллекционировал картины и дружил с художниками Репиным, Куинджи и Ярошенко.

Самый распространенный миф гласит, что Менделеев увидел свою таблицу во сне. Сам ученый обижался, когда ему напоминали об этой байке, и отрицал ее, подчеркивая, что работал над системой около 20 лет. Распространителем мифа был профессор геологии А. А. Иностранцев, который развлекал этой историей своих студентов. Тем не менее легенда могла возникнуть не на пустом месте: ученый проводил много бессонных ночей за поиском решения, и озарение могло наступить после короткого отдыха. Однако без многолетнего фундаментального труда создать такую совершенную классификацию было бы невозможно.

Значение открытия для науки

Таблица Менделеева стала фундаментом для множества научных исследований и остается актуальной по сей день. Она активно используется в образовании, науке и технологиях.

Менделеев так и не получил Нобелевскую премию, хотя номинировался на нее трижды, и не был избран академиком Российской академии наук (имел лишь звание члена-корреспондента). Поначалу к его таблице относились скептически, но по мере подтверждения его предсказаний открытие получило высокую оценку.

Примечательно, что за границей вклад русского ученого признали быстрее: он был избран почетным доктором многих зарубежных университетов и академий. Английский химик Уильям Рамзай называл периодическую систему "компасом для исследователя", а физик Нильс Бор - "путеводной звездой".

Музей-архив Д. И. Менделеева в Ленинградском университете (ныне - СПбГУ). Фото: Давид Шоломович / РИА Новости

С 1866 по 1890 год Менделеев жил в казенной квартире Санкт-Петербургского университета в здании Двенадцати коллегий. Сейчас там располагается музей-архив Д. И. Менделеева, где сохранились оригинальная обстановка его кабинета, библиотека и личные вещи.

Часто задаваемые вопросы

Когда была открыта таблица Менделеева?

Таблица Менделеева была создана 1 марта (17 февраля по старому стилю) 1869 года.

Сколько элементов было изначально в таблице Менделеева?

Первоначальный вариант таблицы содержал 63 элемента.

Правда ли, что таблица приснилась ученому?

Нет, это распространенный миф. Сам Менделеев его опровергал, утверждая, что работа над системой заняла около 20 лет.

Какие элементы предсказал Менделеев?

Менделеев предсказал существование нескольких элементов, дав им названия экаалюминий (галлий), экабор (скандий) и экасилиций (германий). Он исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между свойствами двух соседних в группе таблицы, двух соседних в периоде и элементов по диагонали - так называемое правило звезды. Позднее, используя это правило, он также указал на возможность существования двителлура (полония), экамарганца (технеция) и экацезия (франция).

Заключение

Открытая в 1869 году периодическая таблица химических элементов Дмитрия Менделеева по праву считается одним из величайших достижений мировой науки. Сегодня она насчитывает почти вдвое больше элементов, чем полтора века назад, но при этом сохраняет свою актуальность. Новые материалы, созданные благодаря пониманию периодических закономерностей, стали основой для технологического прогресса XX века. Таблица Менделеева наглядно демонстрирует сходства и различия элементов, помогая разрабатывать новые соединения и материалы, и по сей день остается фундаментом современной химии и смежных наук.