Descoperirea legii periodice de D. Mendeleev. Condiții preliminare pentru descoperirea legii periodice și crearea sistemului periodic al lui D.I. Mendeleev

Există descoperiri în istoria științei mondiale care pot fi numite în siguranță revoluționare. Nu sunt atât de mulți, dar ei au fost cei care au adus știința la noi frontiere, au fost cei care au arătat o abordare fundamental nouă a soluționării problemelor, au fost cei care au avut o enormă semnificație ideologică și metodologică, dezvăluind tabloul științific. a lumii mai profund și mai deplin. Acestea includ, de exemplu, teoria originii speciilor de Charles Darwin, legile eredității de G. Mendel și teoria relativității de A. Einstein. Legea periodică a lui D.I. Mendeleev este una dintre astfel de descoperiri.

În istoria științei și culturii mondiale, numele lui D.I. Mendeleev ocupă unul dintre cele mai onorabile locuri printre cei mai mari luminari ai gândirii din toate timpurile și popoarele. Nu a fost doar un om de știință strălucit și versatil, care a lăsat urmașilor săi lucrări temeinice și originale despre fizică, chimie, meteorologie, metrologie, tehnologie, diverse ramuri ale industriei și agriculturii, economie, dar și un profesor remarcabil, o personalitate publică progresivă, care și-a dedicat întreaga viață muncii neobosite pentru binele și prosperitatea patriei și științei lor.

Oricare dintre lucrările sale, fie că este vorba despre un curs clasic de Fundamente ale chimiei, cercetări privind teoria soluțiilor sau elasticitatea gazelor etc., ar putea nu numai să facă cunoscut contemporanilor săi numele omului de știință, ci și să lase o amprentă semnificativă. în istoria științei. Dar totuși, primul lucru la care ne gândim când vorbim despre D.I. Mendeleev este legea periodică pe care a descoperit-o și tabelul elementelor chimice pe care l-a întocmit. Claritatea uimitoare, familiară, a tabelului periodic din manualul școlar al zilelor noastre ascunde de noi munca gigantică a omului de știință de a înțelege tot ceea ce a fost descoperit înaintea lui despre transformările substanțelor, muncă pe care doar un geniu o putea face, datorită căreia o descoperire. a apărut care nu are egal în istoria științei, care a devenit nu numai coroana științei atomo-moleculare, dar s-a dovedit a fi și o generalizare largă a întregului material factual al chimiei acumulat de-a lungul mai multor secole. Prin urmare, legea periodică a devenit o bază solidă pentru toată dezvoltarea ulterioară a chimiei și a altor științe naturale.

Putem spune că D.I. Mendeleev începe calea către această descoperire cu primele sale lucrări, de exemplu, Izomorfism și volume specifice, în care, atunci când studiază relația dintre proprietăți și compoziție, începe să analizeze mai întâi proprietățile elementelor individuale, apoi naturale. grupuri și toate clasele de compuși, inclusiv substanțele simple. Dar el se apropie cel mai mult de această problemă atunci când își creează manualul Fundamentals of Chemistry. Cert este că dintre manualele disponibile în rusă și limbi străine, nici unul nu l-a mulțumit pe deplin. După Congresul Internațional de la Karlsruhe, a fost necesar un manual de chimie, bazat pe noi principii acceptate de majoritatea chimiștilor și care reflectă toate cele mai recente realizări ale teoriei și practicii chimice. În procesul de pregătire a celei de-a doua părți a Fundamentelor chimiei, s-a făcut o descoperire care nu a avut egal în istoria științei. În următorii doi ani, D.I. Mendeleev a fost ocupat cu cercetări teoretice și experimentale importante legate de clarificarea unui număr de întrebări care au apărut în legătură cu această descoperire. Rezultatul acestei lucrări a fost articolul Legea periodică a elementelor chimice, publicat în 1871. în Analele de chimie și farmacie. În ea au fost dezvoltate și prezentate în mod consecvent toate aspectele legii pe care le-a descoperit, precum și cele mai importante aplicații ale acesteia, i.e. D.I. Mendeleev a subliniat calea căutării dirijate în chimia viitorului. După D.I. Mendeleev, chimiștii știau unde și cum să caute necunoscutul. Mulți oameni de știință remarcabili, pe baza legii periodice, au prezis și descris elemente chimice necunoscute și proprietățile lor. Totul a prezis, noi elemente necunoscute și proprietățile lor și proprietățile compușilor lor, legile comportamentului lor în natură - totul a fost găsit, totul a fost confirmat. Istoria științei nu cunoaște un alt astfel de triumf. Deschis lege noua natură. În loc de substanțe disparate, neînrudite, știința s-a confruntat cu un sistem unic, armonios, care a unit toate elementele Universului într-un singur întreg.

Dar moștenirea științifică lăsată de D.I. Mendeleev nu a fost doar despre descoperirea a ceva nou. El a stabilit o sarcină și mai ambițioasă pentru știință: să explice relația reciprocă dintre toate elementele, dintre proprietățile lor fizice și chimice. După descoperirea legii periodice, a devenit clar că atomii tuturor elementelor sunt construiți după un singur plan, că structura lor nu poate fi decât cea care determină periodicitatea lor. proprietăți chimice. Legea lui D.I. Mendeleev a avut o influență uriașă și decisivă asupra dezvoltării cunoștințelor despre structura atomului și natura substanțelor. La rândul lor, succesele fizicii atomice, apariția unor noi metode de cercetare și dezvoltarea mecanicii cuantice au extins și aprofundat esența legii periodice și și-au păstrat actualitatea și astăzi.

Aș dori să citez cuvintele lui D.I. Mendeleev, pe care le-a notat în jurnalul său la 10 iulie 1905: Aparent, legea periodică nu înfruntă viitorul cu distrugere, ci promite doar suprastructuri și dezvoltare (Yu. Solovyov. History of Chimie).

Chimia, ca nicio altă știință, a dobândit secolele trecute greutatea si importanta. Aplicarea practică a rezultatelor cercetării a afectat profund viața oamenilor. Legat de asta astăzi este interesul pentru istoria chimiei, precum și pentru viața și opera marilor chimiști, printre care, fără exagerare, se numără și Dmitri Ivanovici Mendeleev. El este un exemplu de om de știință adevărat care a obținut un succes semnificativ în orice afacere pe care o întreprinde. Nu se poate decât să trezească respect pentru astfel de trăsături de caracter ale remarcabilului om de știință rus, cum ar fi independența gândirii științifice, încrederea numai în rezultatele cercetării experimentale, curajul în concluzii chiar și atunci când acestea intrau în conflict cu ideile general acceptate. Dar nu putem decât să fii de acord că legea periodică și sistemul compilat de elemente sunt opera sa cea mai semnificativă. Acest subiect mi-a stârnit interesul deoarece cercetările în acest domeniu sunt încă foarte relevante. Acest lucru poate fi judecat după descoperirea recentă de către oamenii de știință ruși și americani a celui de-al 118-lea element al tabelului periodic al lui D.I. Mendeleev. Acest eveniment științific subliniază încă o dată că, în ciuda a mai bine de un secol de istorie, legea periodică rămâne baza cercetării științifice. Această lucrare își propune nu doar să vorbească despre descoperirea acestei mari legi, despre acea lucrare cu adevărat titanică care a precedat acest eveniment, ci este și o încercare de a înțelege premisele, de a analiza situația actuală cu clasificarea și sistematizarea elementelor chimice înainte de 1869. . și, în plus, atingeți Istoria recentă doctrina periodicității.

Condiții preliminare pentru descoperirea legii periodice

Orice descoperire în știință, desigur, nu este niciodată bruscă și nu ia naștere din senin. Acesta este un proces complex și îndelungat, la care contribuie mulți, mulți oameni de știință minunați. O situație similară s-a dezvoltat cu legea periodică. Și, pentru a ne imagina mai clar premisele care au creat condițiile necesare pentru descoperirea și fundamentarea legii periodice, ar trebui să luăm în considerare principalele direcții de cercetare în domeniul chimiei de la mijlocul secolului al XIX-lea (Anexa Tabel 1) .

Trebuie spus că în timpul primelor decenii ale secolului al XIX-lea. S-au înregistrat progrese rapide în dezvoltarea chimiei. Apărut chiar la începutul secolului, atomismul chimic a fost un stimulent puternic pentru dezvoltarea problemelor teoretice și dezvoltarea cercetării experimentale, care a dus la descoperirea legilor chimice de bază (legea raporturilor multiple și legea proporțiilor constante, legea volumelor gazelor care reacţionează, legea lui Dulong şi Petit, regula izomorfismului şi altele). De asemenea, au primit o dezvoltare semnificativă cercetările experimentale, în principal de natură chimico-analitică, legate de stabilirea greutăților atomice ale elementelor, descoperirea de noi elemente și studiul compoziției diverșilor compuși chimici. Dar au apărut dificultăți în determinarea greutăților atomice, în principal din cauza faptului că formulele exacte ale celor mai simpli compuși (oxizi), pe baza cărora cercetătorii au calculat greutățile atomice, au rămas necunoscute. Între timp, unele regularități care fuseseră deja descoperite, care puteau servi drept criterii importante în stabilirea valorilor exacte ale greutăților atomice, au fost folosite extrem de rar (legea volumetrică a lui Gay-Lussac, legea lui Avogadro). Majoritatea chimiștilor le considerau aleatorii, fără o bază faptică strictă. Această lipsă de încredere în corectitudinea definițiilor greutăților atomice a condus la apariția a numeroase sisteme de greutăți atomice și echivalente și chiar a ridicat îndoieli cu privire la necesitatea acceptării însuși conceptul de greutate atomică în chimie. Ca urmare a unei astfel de confuzii, chiar și conexiuni relativ simple au fost descrise la mijlocul secolului al XIX-lea. multe formule, de exemplu, apa era reprezentată simultan prin patru formule, acidul acetic cu nouăsprezece etc. Dar, în același timp, mulți chimiști au continuat să caute noi metode de determinare a greutăților atomice, precum și noi criterii care să confirme cel puțin indirect corectitudinea valorilor obținute din analiza oxizilor. Conceptele de atom, moleculă și echivalent propuse de Gerard existau deja, dar erau folosite în principal de tinerii chimiști. Chimiștii influenți ai generațiilor mai vechi au aderat la ideile care au intrat în știință în anii 20 și 30 datorită lui Berzelius, Liebig și Dumas. A apărut o situație când chimiștii au încetat să se înțeleagă. Într-o situație atât de dificilă, a apărut ideea de a aduna cei mai importanți oameni de știință tari diferite pentru a se pune de acord asupra unităţii de idei după cel mai mult probleme generale chimie, în special - despre conceptele chimice de bază. Acest Congres Internațional a avut loc în 1860. în Karlsruhe. Dintre cei șapte chimiști ruși, a luat parte și D.I. Mendeleev. Scopul principal al congresului - acela de a ajunge la unitate în definițiile conceptelor fundamentale ale chimiei - atom, moleculă, echivalent - a fost atins. Participanții la congres, printre care și D.I. Mendeleev, au fost în mod deosebit impresionați de discursul lui S. Cannizzaro, care a conturat fundamentele teoriei atomo-moleculare. Ulterior, D.I. Mendeleev a remarcat în mod repetat importanța enormă a congresului de la Karlsruhe pentru progresul chimiei în general și pentru geneza ideii legii periodice a elementelor chimice în special, iar S. Cannizzaro l-a considerat pe predecesorul său, deoarece masele atomice pe care le-a stabilit au asigurat punctul de sprijin necesar.

Primele încercări de sistematizare a elementelor cunoscute până atunci au fost făcute în 1789. A. Lavoisier în manualul său de chimie. Tabelul său de solide simple a inclus 35 de substanțe simple. Iar în momentul în care a fost descoperită legea periodică, erau deja 63. Trebuie spus că în prima jumătate a secolului al XIX-lea. oamenii de știință au propus diferite clasificări ale elementelor similare în proprietățile lor. Cu toate acestea, încercările de a stabili modele de modificări ale proprietăților în funcție de greutatea atomică au fost aleatorii în natură și au fost limitate în cea mai mare parte la declararea faptelor individuale ale relațiilor corecte. valori numerice greutăți atomice între elemente individuale în grupuri de elemente similare. De exemplu, chimistul german I. Döbereiner în 1816 - 1829. Când am comparat greutățile atomice ale unor elemente similare din punct de vedere chimic, am constatat că pentru multe elemente răspândite în natură aceste numere sunt destul de apropiate, iar pentru elemente precum Fe, Co, Ni, Cr, Mn, sunt practic aceleași. În plus, el a remarcat că greutatea atomică relativă a SrO este o medie aritmetică aproximativă a greutăților atomice ale CaO și BaO. Pe această bază, Döbereiner a propus legea triadelor, care afirmă că elementele cu proprietăți chimice similare pot fi combinate în grupuri de trei elemente (triade), de exemplu Cl, Br, J sau Ca, Sr, Ba. În acest caz, greutatea atomică a elementului mijlociu al triadei este aproape de jumătate din suma greutăților atomice ale elementelor exterioare.

Simultan cu Döbereiner, L. Gmelin lucra la o problemă similară. Astfel, în celebrul său ghid de referință - Handbuch der anorganischen Chemie, el a furnizat un tabel cu elemente similare din punct de vedere chimic aranjate în grupuri în într-o anumită ordine. Dar principiul construirii mesei sale a fost oarecum diferit (Anexa Tabelul 2). În vârful tabelului, în afara grupelor de elemente, se aflau trei elemente de bază - O, N, H. Sub ele se aflau triade, tetrade și pentade, iar sub oxigen se aflau grupuri de metaloizi (după Berzelius), adică. elemente electronegative, sub hidrogen - metale. Proprietățile electropozitive și electronegative ale grupurilor de elemente scad de sus în jos. În 1853 Tabelul lui Gmelin a fost extins și îmbunătățit de I.G. Gledston, care a inclus pământuri rare și elemente nou descoperite (Be, Er, Y, Di etc.). Ulterior, un număr de oameni de știință au studiat legea triadelor, de exemplu E. Lenssen. În 1857 el a alcătuit un tabel cu 20 de triade și a propus o metodă de calcul a greutăților atomice bazată pe trei triade, sau eneade (nouă). Era atât de încrezător în acuratețea absolută a legii, încât a încercat chiar să calculeze greutățile atomice încă necunoscute ale unor elemente de pământuri rare.

Încercările ulterioare de a stabili relația dintre proprietățile fizice și chimice ale elementelor s-au redus și la comparații ale valorilor numerice ale greutăților atomice. Deci M.I. Pettenkofer în 1850 a observat că greutățile atomice ale unor elemente diferă cu un multiplu de 8. Motivul unor astfel de comparații a fost descoperirea unor serii omoloage de compuși organici. În încercarea de a stabili existența unor serii similare pentru elemente, M. Pettenkofer, făcând calcule, a constatat că diferența de greutăți atomice a unor elemente era de 8, uneori de 5 sau 18. În 1851. considerații similare despre existența unor relații numerice corecte între valorile greutăților atomice ale elementelor au fost exprimate de J.B. Dumas.

În anii 60 ai secolului al XIX-lea. au apărut comparații ale greutăților atomice și echivalente și ale proprietăților chimice ale elementelor de un fel oarecum diferit. Odată cu compararea proprietăților elementelor în grupuri, grupurile de elemente în sine au început să fie comparate între ele. Astfel de încercări au condus la crearea unei varietăți de tabele și grafice care combinau toate sau majoritatea elementelor cunoscute. Autorul primului tabel a fost W. Odling. El a împărțit cele 57 de elemente (în versiunea finală) în 17 grupe - monade, diade, triade, tetrade și pentade, fără a include un număr de elemente. Sensul acestui tabel era destul de simplu și nu reprezenta nimic fundamental nou. Câțiva ani mai târziu, mai precis în 1862, chimistul francez B. de Chancourtois a încercat să exprime relațiile dintre greutățile atomice ale elementelor în formă geometrică(Anexa Tabelul 3). El a aranjat toate elementele în ordinea crescătoare a greutăților lor atomice pe suprafața laterală a cilindrului de-a lungul unei linii elicoidale care se întinde la un unghi de 45°. Suprafața laterală a cilindrului a fost împărțită în 16 părți (greutatea atomică a oxigenului). Greutățile atomice ale elementelor sunt trasate pe curbă pe scara corespunzătoare (greutatea atomică a hidrogenului este luată ca una). Dacă desfaceți cilindrul, atunci la suprafață (plan) veți obține o serie de segmente drepte paralele între ele. Pe primul segment din partea de sus există puncte pentru elemente cu greutăți atomice de la 1 la 16, pe al doilea - de la 16 la 32, pe al treilea - de la 32 la 48 etc. L.A.Cugaev în lucrarea sa The Periodic System of Chemical Elements a remarcat că în sistemul de Chancourtois apare clar o alternanță periodică a proprietăților... Este clar că acest sistem conține deja germenul legii periodice. Însă sistemul Chancourtois oferă un spațiu amplu arbitrarului. Pe de o parte, printre elementele analogice există adesea elemente care sunt complet străine. Deci, în spatele oxigenului și sulfului, titanul se întâlnește între S și Te; Mn este printre analogii lui Li, Na și K; fierul este plasat pe aceeași generatoare ca Ca etc. Pe de altă parte, același sistem dă două locuri pentru carbon: unul pentru C cu o greutate atomică de 12, celălalt corespunzând unei greutăți atomice de 44 (N. Figurovsky. Eseu despre istoria generală a chimiei). Astfel, fixând unele relații între greutățile atomice ale elementelor, Chancourtois nu a putut ajunge la generalizarea evidentă - stabilirea legii periodice.

Aproape simultan cu helixul de Chancartois, a apărut sistemul tabular al lui J. A. R. Newlands, pe care l-a numit legea octavelor și are multe în comun cu tabelele lui Odling (Anexa Tabelului 4). Cele 62 de elemente din acesta sunt dispuse în ordine crescătoare a greutăților echivalente în 8 coloane și 7 grupuri dispuse orizontal. Este caracteristic ca simbolurile elementelor să aibă numere în loc de greutăți atomice. În total sunt 56. În unele cazuri, există două elemente sub același număr. Newlands a subliniat că numărul elementelor similare din punct de vedere chimic diferă unul de celălalt prin numărul 7 (sau un multiplu de 7), de exemplu, un element cu numărul de serie 9 (sodiu) repetă proprietățile elementului 2 (litiu) etc. Cu alte cuvinte, se observă aceeași imagine ca la scara muzicală - nota a opta o repetă pe prima. De aici și numele mesei. Legea octavelor lui Newlands a fost analizată și criticată în mod repetat de atunci diverse puncte viziune. Frecvența modificărilor proprietăților elementelor este vizibilă numai într-o formă ascunsă, iar faptul că nu este lăsat niciunul în tabel spatiu liber căci elementele încă nedescoperite face din acest tabel doar o comparație formală a elementelor și îl privează de sensul unui sistem care exprimă legea naturii. Deși, după cum notează L.A. Chugaev, dacă Newlands ar fi folosit în loc de echivalente atunci când și-a compilat tabelul cele mai noi valori greutăți atomice, stabilite recent de Gerard și Cannizzaro, ar fi putut evita multe contradicții.

Printre alți cercetători care în anii 60 ai secolului al XIX-lea au fost angajați în comparații ale greutăților atomice ale elementelor ținând cont de diferitele lor proprietăți, se poate numi chimistul german L. Meyer. În 1864 a publicat cartea Modern Theories of Chemistry and Their Implications for Chemical Statitics, care conține un tabel de 44 de elemente (63 erau cunoscute la acea vreme), dispuse în șase coloane în funcție de valența lor de hidrogen. Din acest tabel este clar că Meyer a căutat, în primul rând, să stabilească corectitudinea diferențelor de valori ale greutăților atomice în grupuri de elemente similare. Cu toate acestea, el era departe de a observa cea mai semnificativă trăsătură a conexiunii interne dintre elemente - periodicitatea proprietăților lor. Chiar și în 1870, după apariția mai multor rapoarte ale lui D.I. Mendeleev despre legea periodică, Meyer, care a publicat o curbă a modificărilor periodice ale volumelor atomice, nu a putut vedea în această curbă, care era una dintre expresiile legii periodice, principala caracteristica a legii. Între timp, la câteva luni după apariția primelor rapoarte ale lui D.I. Mendeleev despre legea periodică pe care a descoperit-o, L. Meyer a revendicat prioritatea acestei descoperiri și timp de câțiva ani și-a exprimat cu insistență pretenții în acest sens.

Acestea, în termeni cei mai generali, sunt principalele încercări de a stabili o legătură internă între elemente, întreprinse înainte de apariția primelor rapoarte ale lui D.I. Mendeleev privind legea periodică.

D.I. Mendeleev nu menționează cu greu cum a fost făcută descoperirea nici în articolele sale despre legea periodică, nici în notele sale autobiografice. Dar când într-o zi, la aproximativ treizeci de ani de la descoperirea legii periodice, un jurnalist l-a întrebat: Cum ai venit cu sistemul periodic?, D.I. Mendeleev a răspuns: M-am gândit la asta, poate de douăzeci de ani (N . Figurovsky. D. I. Mendeleev.1834 - 1907). Într-adevăr, se poate spune cu siguranță că toate activitățile sale științifice anterioare au dus la descoperirea legii periodice a lui D.I. Mendeleev. Începutul a fost făcut deja în primele sale lucrări, dedicate izomorfismului și volumelor specifice. Primele elemente care s-au remarcat printre altele prin individualitatea lor, asupra cărora D.I. Mendeleev a atras atenția, au fost siliciul și carbonul. Formulele generale ale celor mai importanți compuși binari de carbon și siliciu au fost identice, dar la studierea dependenței proprietăților compușilor lor de compoziție, s-au evidențiat următoarele diferențe: în compoziție - anumiți compuși sunt caracteristici carbonului, iar cei nedefiniti sunt caracteristice siliciului; în structura compușilor - prezența radicalilor stabili și a homolanțurilor, precum și a compușilor nesaturați sau nesaturați în carbon și heterolanțuri în siliciu. Acest lucru a condus la diferențe semnificative în proprietățile majorității compușilor acestor două elemente. Omul de știință a fost interesat de ce alte elemente, în afară de siliciu, sunt capabile să formeze compuși nespecificați. S-au dovedit a fi, în primul rând, bor și fosfor. Vorbind despre capacitatea diferitelor elemente de a forma săruri și subliniind incertitudinea compoziției multor compuși, D.I. Mendeleev a remarcat în 1864: Compușii nesiguri sunt compuși prin similitudine (soluțiile, aliajele, amestecurile izomorfe sunt formate predominant de corpuri similare) și adevărate. compușii chimici sunt compuși prin diferență – combinații de corpuri cu proprietăți îndepărtate (M. Mladentsev. D. I. Mendeleev. Viața și opera sa).

Pe baza studiului formelor cristaline ale compușilor și a relației lor cu compoziția, D.I. Mendeleev a ajuns la concluzia că individul (compoziția) unui anumit compus poate fi subordonat celui general (aceeași formă cristalină inerentă mai multor compuși). Într-adevăr, numărul de tipuri de forme cristaline este semnificativ mai mic decât numărul de compuși chimici posibili. În timp ce studia fenomenul izomorfismului, D.I. Mendeleev a făcut o altă concluzie despre relația dintre individ și general: unii compuși ai două elemente diferite s-au dovedit a fi izomorfi. Dar acest izomorfism nu s-a manifestat pentru toate etapele de oxidare ale compușilor comparați, ci doar pentru unele. În plus, s-a remarcat că formarea amestecurilor izomorfe este posibilă și în cazul în care concentrația uneia dintre substanțe este vizibil mai mică decât concentrația celeilalte. D.I.Mendeleev a mai atras atenția asupra existenței izomorfismului polimeric și asupra seriei K2O, Na2O, MgO, FeO, Fe2O3, Al2O3, SiO2, unde oxizii sunt clasificați în funcție de gradul de îmbunătățire a proprietăților acide. El a însoțit această poziție cu următorul comentariu: La înlocuirea pe grupe, suma corpurilor situate la margini se înlocuiește cu suma corpurilor cuprinse între ele.

Luarea în considerare a acestor probleme l-a determinat pe D.I. Mendeleev să caute conexiuni între clasele de compuși sau seriile lor care au formule generale. El a văzut motivul diferenței dintre ele în natura elementelor.

Ca urmare a cercetărilor sale, D.I. Mendeleev a concluzionat că relațiile dintre diferitele proprietăți ale elementelor se caracterizează prin categoriile generale (singure), specifice (speciale) și individuale (singure). Proprietățile generale sunt proprietăți care se referă în primul rând la conceptul de element și sunt unite caracteristici specifice atomul ca întreg. D.I. Mendeleev a numit astfel de proprietăți fundamentale, iar prima dintre ele a considerat greutatea atomică (masa atomică) a elementului. În ceea ce privește proprietățile compușilor, acestea pot fi generalizate într-un anumit set de compuși și pot fi folosite ca bază diferite criterii. Astfel de proprietăți sunt numite specifice (speciale), de exemplu, proprietăți metalice și nemetalice ale substanțelor simple, proprietăți acido-bazice ale compușilor etc. Prin individ înțelegem acele proprietăți unice care disting două elemente analoge sau doi compuși din aceeași clasă, de exemplu, solubilități diferite ale sulfaților de magneziu și calciu etc. Lipsa datelor necesare privind structura internă a moleculelor și atomilor l-a forțat pe D.I. Mendeleev să ia în considerare astfel de proprietăți precum volumele atomice și moleculare în lucrarea sa Specific Volumes. Aceste proprietăți au fost calculate din proprietățile generale (masele atomice și moleculare) și proprietățile specifice ale compușilor (densitatea unei substanțe simple sau complexe). Analizând natura schimbărilor în astfel de proprietăți, D.I. Mendeleev a subliniat că modelele de schimbare gravitație specifică iar volumele atomice din seria elementelor sunt perturbate de acele modificări ale naturii fizice și chimice a elementelor care sunt asociate cu numărul de atomi incluși în moleculă și calitatea atomilor sau forma compușilor chimici. Astfel, deși astfel de proprietăți erau asociate cu proprietăți generale, ele s-au dovedit inevitabil a fi printre cele specifice - reflectau diferențe obiective în natura elementelor. Aceasta este o idee a trei tipuri de proprietăți, relația lor între ele și modalități de a găsi modele general iar manifestările individuale au stat mai târziu la baza doctrinei periodicităţii.

Deci, rezumând toate cele de mai sus, putem spune că până la mijlocul secolului al XIX-lea, problema sistematizării materialului acumulat a fost una dintre sarcinile principale în chimie, precum și în orice altă știință. Substanțele simple și complexe au fost studiate în conformitate cu clasificările acceptate în știință la acea vreme: în primul rând, după proprietățile fizice, și în al doilea rând, după proprietățile chimice. Mai devreme sau mai târziu a fost necesar să se încerce să facă legătura între cele două clasificări. Multe astfel de încercări au fost făcute chiar înainte de D.I. Mendeleev. Dar oamenii de știință care au încercat să descopere orice tipar numeric atunci când au comparat greutățile atomice ale elementelor au ignorat proprietățile chimice și alte conexiuni dintre elemente. Drept urmare, nu numai că nu au putut ajunge la o lege periodică, dar nici măcar nu au putut să elimine inconsecvențele din comparații. Într-adevăr, încercările enumerate de Odling, Newlands, Chancourtois, Meyer și alți autori sunt doar scheme ipotetice care conțin doar un indiciu al prezenței unor relații interne între proprietățile elementelor, lipsite de semne ale unei teorii științifice și, mai ales, ale unei legi a natură. Neajunsurile care au existat în toate aceste construcții au ridicat îndoieli cu privire la corectitudinea ideii de existență a unei legături universale între elemente, chiar și printre autorii înșiși. Cu toate acestea, D.I. Mendeleev notează în Fundamentals of Chemistry că unii germeni ai legii periodice sunt vizibili în construcțiile lui de Chancourtois și Newlands. Sarcina de a dezvolta o clasificare a elementelor pe baza întregului set de informații despre compoziția, proprietățile și, uneori, structura compușilor a revenit lui D.I. Mendeleev. Studiul relației dintre proprietăți și compoziție l-a obligat să analizeze mai întâi proprietățile elementelor individuale (manifestate în studiul izomorfismului, volumelor specifice și o comparație a proprietăților carbonului și siliciului), apoi grupurilor naturale (masele atomice și chimice). proprietăți) și toate clasele de compuși (totalitatea proprietăților fizice și chimice), inclusiv substanțele simple. Iar impulsul pentru acest gen de căutare a fost opera lui Dumas. Astfel, putem susține pe bună dreptate că în lucrarea sa D.I. Mendeleev nu a avut coautori, ci doar predecesori. Și spre deosebire de predecesorii săi, D.I. Mendeleev nu a căutat legi specifice, ci a căutat să rezolve o problemă generală de natură fundamentală. În același timp, din nou, spre deosebire de predecesorii săi, a operat cu date cantitative verificate și a testat personal experimental caracteristicile dubioase ale elementelor.

Descoperirea legii periodice

Descoperirea legii periodice a elementelor chimice nu este un fenomen comun în istoria științei, dar, poate, excepțional. Prin urmare, este firesc ca interesul să fie trezit atât de apariția însăși ideii de periodicitate a proprietăților elementelor chimice, cât și de procesul creativ de dezvoltare a acestei idei, întruchiparea ei într-o lege cuprinzătoare a naturii. În prezent, pe baza dovezilor proprii ale lui D.I. Mendeleev, precum și a materialelor și documentelor publicate, este posibilă restabilirea cu suficientă fiabilitate și completitate a principalelor etape ale activității creative a lui D.I. Mendeleev legate de dezvoltarea sistemului de elemente.

În 1867 Dmitri Ivanovici a fost numit profesor de chimie la Universitatea din Sankt Petersburg. Ocupând astfel catedra de chimie a universității capitalei, i.e. Devenit în esență liderul chimiștilor universitari din Rusia, Mendeleev a luat toate măsurile în puterea sa pentru a îmbunătăți semnificativ predarea chimiei la Sankt Petersburg și alte universități rusești. Cea mai importantă și urgentă sarcină care a apărut înaintea lui Dmitri Ivanovici în această direcție a fost crearea unui manual de chimie care să reflecte cele mai importante realizări ale chimiei din acea vreme. Atât manualul lui G.I.Hess, cât și diversele publicații traduse pe care le foloseau elevii erau foarte depășite și, firește, nu l-au putut mulțumi pe D.I. Mendeleev. De aceea a decis să scrie un curs complet nou, întocmit după propriul plan. Cursul a fost intitulat Fundamentele Chimiei. La începutul anului 1869 munca la cea de-a doua ediție a primei părți a manualului, dedicată chimiei carbonului și halogenilor, s-a încheiat și Dmitri Ivanovici intenționa să continue lucrările la cea de-a doua parte fără întârziere. Gândindu-se la planul pentru a doua parte, D.I. Mendeleev a atras atenția asupra faptului că ordinea de aranjare a materialului despre elemente și compușii acestora în manualele de chimie existente este în mare parte aleatorie și nu reflectă relațiile nu numai dintre grupurile de elemente chimice diferite, dar chiar şi între elemente individuale similare. Reflectând la problema secvenței de luare în considerare a grupurilor de elemente chimice diferite, el a ajuns la concluzia că trebuie să existe un fel de principiu bazat științific care ar trebui folosit ca bază pentru planul celei de-a doua părți a cursului. În căutarea unui astfel de principiu, D.I. Mendeleev a decis să compare grupuri de elemente similare din punct de vedere chimic pentru a descoperi modelul dorit. După mai multe încercări nereușite a scris pe cartonașe simbolurile elementelor cunoscute la acea vreme și a notat în dreptul lor proprietățile fizice și chimice de bază. Prin combinarea distribuției acestor cărți, D.I. Mendeleev a descoperit că, dacă toate elementele cunoscute sunt aranjate în ordinea crescătoare a maselor lor atomice, atunci este posibil să se identifice grupuri de elemente similare din punct de vedere chimic prin împărțirea întregii serii în perioade și plasându-le unele sub altele. , fără a schimba ordinea elementelor . Deci 1 martie 1869 Primul tabel, un sistem de elemente, a fost compilat, mai întâi fragmentar, apoi complet. Așa a vorbit mai târziu D.I. Mendeleev însuși despre asta. Am fost întrebat în repetate rânduri: pe ce bază, pe ce gând am găsit și am apărat legea periodică? Voi da un răspuns fezabil aici. ... După ce mi-am dedicat energiile studiului materiei, văd în ea două astfel de semne sau proprietăți: masă, care ocupă spațiu și se manifestă prin atracție și cel mai clar sau mai realist în greutate și individualitatea, exprimată în transformări chimice și cel mai clar formulat în idei despre elementele chimice. Când mă gândesc la materie, pe lângă orice idee despre atomii materiale, îmi este imposibil să evit două întrebări: cât și ce fel de substanță este dată, căreia îi corespund conceptele de masă și chimie. Istoria științei referitoare la materie, i.e. chimia, duce, vrând-nevrând, la cererea de recunoaștere nu numai a eternității masei de materie, ci și a eternității elementelor chimice. Prin urmare, apare involuntar gândul că trebuie să existe o legătură între masa și proprietățile chimice ale elementelor și, deoarece masa unei substanțe, deși nu este absolută, ci doar relativă, se exprimă în cele din urmă sub formă de atomi, atunci este necesar să se caute o corespondență funcțională între proprietățile individuale ale elementelor și greutățile lor atomice. Să cauți ceva... nu există altă cale decât să cauți și să încerci. Așa că am început să selectez, scriind pe carduri separate elemente cu greutățile atomice și proprietățile lor fundamentale, elemente similare și greutăți atomice similare, ceea ce a condus rapid la concluzia că proprietățile elementelor sunt periodic dependente de greutatea lor atomică și, îndoindu-mă de multe ambiguități , nu m-am îndoit nici măcar un minut de generalitatea concluziei trase, întrucât era imposibil să se permită întâmplarea (N. Figurovsky. Dmitri Ivanovici Mendeleev).

Omul de știință a intitulat tabelul rezultat Experiența unui sistem de elemente bazat pe greutatea lor atomică și similitudinea chimică. El a văzut imediat că acest tabel nu numai că a oferit baza planului logic al celei de-a doua părți a cursului Fundamentele chimiei, ci, mai presus de toate, a exprimat cea mai importantă lege a naturii. Câteva zile mai târziu, tabelul tipărit (cu titluri rusești și franceze) a fost trimis multor chimiști de seamă ruși și străini. D.I.Mendeleev expune principalele prevederi ale descoperirii sale, argumente în favoarea concluziilor și generalizărilor pe care le-a făcut în articolul Corelația proprietăților cu greutatea atomică a elementelor. Această lucrare începe cu o discuție a principiilor clasificării elementelor. Omul de știință dă privire de ansamblu istoricăîncercări de clasificare în secolul al XIX-lea și ajunge la concluzia că în prezent nu există nici unul principiu general , rezistă criticilor, poate servi drept suport pentru judecarea proprietăților relative ale elementelor și permite aranjarea lor într-un sistem mai mult sau mai puțin strict. Numai în ceea ce privește unele grupuri de elemente nu există nicio îndoială că ele formează un întreg, reprezintă o serie firească de manifestări similare ale materiei (M. Mladentsev. D. I. Mendeleev. Viața și opera sa). În continuare, Dmitri Ivanovici explică motivele care l-au determinat să studieze relațiile dintre elemente prin faptul că, după ce s-a angajat să alcătuiască un ghid de chimie, numit Fundamentele chimiei, a trebuit să se stabilească pe un sistem de corpuri simple, astfel încât în ​​lor distribuția el nu s-ar fi ghidat de motive aleatorii, parcă instinctive, ci de un început definit. Acesta este începutul exact, adică. principiul sistemului de elemente, conform concluziei lui D. I. Mendeleev, ar trebui să se bazeze pe valoarea greutăților atomice ale elementelor. Comparând apoi elementele cu cele mai mici greutăți atomice, Mendeleev construiește primul fragment fundamental al sistemului periodic (Anexa Tabelului 8). El afirmă că pentru elementele cu greutăți atomice mari se observă relații similare. Acest fapt face posibilă formularea celei mai importante concluzii că mărimea greutății atomice determină natura elementului în măsura în care greutatea particulei determină proprietățile și multe reacții ale unui corp complex. După ce a discutat problema posibilei aranjamente relative a tuturor elementelor cunoscute, D.I. Mendeleev prezintă tabelul său Experiența unui sistem de elemente.... Articolul se încheie cu scurte concluzii care au devenit principalele prevederi ale legii periodice: Elementele dispuse după mărimea greutății lor atomice reprezintă o periodicitate clară a proprietăților... Compararea elementelor sau a grupurilor după mărimea greutății atomice. corespunde așa-numitei lor atomicități și într-o oarecare măsură diferenței de caracter chimic... Ar trebui să ne așteptăm la mai multe descoperiri multe corpuri simple necunoscute, de exemplu, elemente similare cu Al și Si cu o cotă de 65 - 75... Valoarea a greutății atomice a unui element poate fi uneori corectată prin cunoașterea analogiilor sale. Deci, cota lui Te nu ar trebui să fie 128, ci 123 - 126? (N. Figurovsky. Dmitri Ivanovici Mendeleev). Astfel, articolul Corelația proprietăților cu greutatea atomică a elementelor reflectă în mod clar și distinct succesiunea concluziilor lui D.I. Mendeleev care au condus la crearea tabelului periodic al elementelor, iar concluziile indică cât de corect a evaluat omul de știință importanța descoperirii sale din chiar începutul. Articolul a fost trimis la Jurnalul Societății Ruse de Chimie și a apărut tipărit în mai 1869. În plus, era destinat unui raport la următoarea reuniune a Societății Ruse de Chimie, care a avut loc pe 18 martie. Deoarece D.I. Mendeleev lipsea în acel moment, secretarul Societății de Chimie N.A. Menshutkin a vorbit în numele său. În procesul-verbal al societății rămâne o consemnare seacă despre această întâlnire: N. Menshutkin raportează în numele lui D. Mendeleev experiența unui sistem de elemente bazat pe greutatea lor atomică și asemănarea chimică. Din cauza absenței lui D. Mendeleev, discuția acestui mesaj a fost amânată până la următoarea întâlnire (Enciclopedia copiilor). Oamenii de știință, contemporani ai lui D.I. Mendeleev, care au auzit pentru prima dată despre acest sistem periodic de elemente, au rămas indiferenți față de el și nu au putut înțelege imediat noua lege a naturii, care ulterior a dat peste cap întregul curs de dezvoltare a gândirii științifice.

Deci, s-ar părea că sarcina propusă inițial - de a găsi începutul exact, principiul distribuției raționale a materialului în a doua parte a Fundamentelor chimiei - a fost rezolvată, iar D.I. Mendeleev ar putea continua să lucreze la curs. Dar acum atenția omului de știință a fost complet captată de sistemul de elemente și de noile idei și întrebări care au apărut, a căror dezvoltare i s-a părut mai semnificativă și mai importantă decât scrierea unui manual de chimie. Văzând o lege a naturii în sistemul creat, Dmitri Ivanovici a trecut complet la cercetări legate de unele ambiguități și contradicții în modelul găsit.

Această muncă intensă a continuat aproape doi ani, din 1869. până în 1871 Rezultatul cercetării au fost astfel de publicații ale lui D.I. Mendeleev precum despre volumele atomice ale elementelor (se spune că volumele atomice ale substanțelor simple sunt o funcție periodică a maselor atomice); despre cantitatea de oxigen din oxizii clorhidric (s-a demonstrat că cea mai mare valență a unui element dintr-un oxid care formează sare este o funcție periodică a masei atomice); despre locul ceriului în sistemul de elemente (se dovedește că greutatea atomică a ceriului, egală cu 92, nu este corectă și ar trebui crescută la 138 și se oferă și o nouă versiune a sistemului de elemente). Dintre articolele următoare, două au avut cea mai mare importanță pentru dezvoltarea principalelor prevederi ale legii periodice - Sistem natural elemente și aplicarea acesteia la indicarea proprietăților elementelor nedescoperite, publicată în limba rusă, și Legea periodică pentru elementele chimice, tipărită în germană. Acestea conțin nu numai toate datele privind legea periodică culese și obținute de D.I. Mendeleev, ci și idei diferiteși constatări nepublicate încă. Ambele articole par să completeze munca enormă de cercetare realizată de om de știință. În aceste articole legea periodică și-a primit proiectul și formularea finală.

La începutul primului articol, D.I. Mendeleev afirmă că anumite fapte anterior nu se încadrau în cadrul sistemului periodic. Astfel, unele dintre elemente, și anume elementele de cerită, uraniu și indiu, nu și-au găsit un loc potrivit în acest sistem. Dar ... în prezent, - mai scrie D.I. Mendeleev, - astfel de abateri de la legalitatea periodică ... pot fi deja eliminate cu mult mai mult decât era posibil în trecut (N. Figurovsky. Dmitri Ivanovich Mendeleev). El își justifică locurile propuse în sistem pentru uraniu, metale cerite, indiu etc. Poziția centrală în articol este ocupată de un tabel al sistemului periodic într-o formă mai avansată în comparație cu primele opțiuni. Dmitri Ivanovici propune, de asemenea, un nou nume - Sistem natural de elemente, subliniind astfel că sistemul periodic reprezintă un aranjament natural al elementelor și nu este deloc artificial. Sistemul se bazează pe distribuția elementelor în funcție de greutatea lor atomică, iar periodicitatea este imediat vizibilă. Pe baza acesteia, sunt compilate șapte grupuri sau șapte familii pentru elemente, care sunt indicate în tabel cu cifre romane. În plus, unele elemente din perioadele care încep cu potasiu și rubidiu sunt atribuite grupei a opta. În plus, D.I. Mendeleev caracterizează modelele individuale în sistemul periodic, subliniind prezența unor perioade mari în acesta, diferențele dintre proprietățile elementelor aceluiași grup aparținând seriilor pare și impare. Ca una dintre caracteristicile importante ale sistemului, Dmitri Ivanovici ia oxizii mai mari de elemente și introduce în tabel tipurile de formule de oxizi pentru fiecare grup de elemente. Aici discutăm, de asemenea, problema formulelor tipice ale altor compuși ai elementelor, proprietățile acestor compuși în legătură cu justificarea locului elementelor individuale în tabelul periodic. După compararea unor caracteristici fizice și chimice ale elementelor, D.I. Mendeleev ridică problema posibilității de a prezice proprietățile elementelor chimice care nu au fost încă descoperite. El subliniază că în tabelul periodic este izbitoare prezența unui număr de celule neocupate de elemente cunoscute. Acest lucru se aplică, în primul rând, celulelor goale din al treilea și al patrulea grup de elemente analoge - bor, aluminiu și siliciu. D.I. Mendeleev face o presupunere îndrăzneață cu privire la existența în natură a elementelor care ar trebui, în viitor, atunci când sunt descoperite, să ocupe celule goale din tabel. El oferă nu numai denumiri convenționale (ekaboron, ekaaluminiu, ekasilicon), ci și, pe baza poziției lor în tabelul periodic, descrie ce proprietăți fizice și chimice ar trebui să aibă aceste elemente. Lucrarea discută și posibilitatea existenței unor elemente care pot umple alte celule goale din tabel. Și, parcă pentru a rezuma cele spuse, D.I. Mendeleev scrie că aplicarea sistemului de elemente propus la compararea atât a acestora, cât și a compușilor formați din acestea reprezintă asemenea beneficii pe care niciunul dintre punctele de vedere nu le-a oferit până acum. porii utilizați în chimie.

A doua lucrare extinsă - Despre legea periodicității - a fost concepută de om de știință în 1871. În ea s-a intenționat să ofere o prezentare completă și fundamentată a descoperirii pentru a o introduce în cercurile largi ale comunității științifice mondiale. Partea principală a acestei lucrări a fost articolul Legea periodică a elementelor chimice, publicat în Annals of Chemistry and Pharmacy. Articolul a fost rezultatul a mai bine de doi ani de muncă a omului de știință. După partea introductivă, în care sunt date câteva definiții importante și, mai ales, definirea conceptelor element și corp simplu, precum și câteva considerații generale despre proprietățile elementelor și compușilor și posibilitățile de comparații și generalizări ale acestora, D.I. Mendeleev consideră cele mai importante prevederi ale legii periodice și concluziile din aceasta în legătură cu propriile noastre cercetări. Astfel, în Esența legii periodicității, pe baza comparațiilor dintre greutățile atomice ale elementelor, formulele oxizilor și hidraților lor de oxizi, Dmitri Ivanovici afirmă că există o relație naturală strânsă între greutățile atomice și toate celelalte proprietăți ale elemente. O caracteristică comună a unei modificări regulate a proprietăților elementelor dispuse în ordinea crescătoare a greutăților lor atomice este periodicitatea proprietăților. El scrie că, pe măsură ce greutatea atomică crește, elementele au mai întâi proprietăți din ce în ce mai schimbătoare, iar apoi aceste proprietăți se repetă din nou într-o nouă ordine, într-un nou rând și într-o serie de elemente și în aceeași succesiune ca în precedentul. rând. Prin urmare, legea periodicității poate fi formulată astfel: proprietățile elementelor și, prin urmare, proprietățile corpurilor simple și complexe pe care le formează, sunt periodic dependente (adică, se repetă corect) de greutatea lor atomică. Mai mult, poziția fundamentală declarată este ilustrată de un număr mare de exemple de modificări periodice ale proprietăților ambelor elemente și ale compușilor pe care îi formează. Al doilea paragraf, Aplicarea legii periodicității la sistematica elementelor, începe cu cuvintele că sistemul de elemente are nu numai semnificație pedagogică, nu numai că facilitează studiul diferitelor fapte, punându-le în ordine și conexiune, dar are și o semnificație pur științifică, dezvăluind analogii și, prin aceasta, evidențiind modalități noi de a studia elementele. Enumeră metode de calcul a greutăților atomice ale elementelor și proprietățile compușilor acestora pe baza poziției elementelor în tabelul periodic (beriliu, vanadiu, taliu), în special metoda proporțiilor. Aplicarea legii periodicității la determinarea greutăților atomice ale elementelor puțin studiate discută poziția unor elemente în tabelul periodic și descrie o metodă de calcul a greutăților atomice pe baza unui sistem de elemente. Adevărul este că, în momentul în care a fost descoperită legea periodică, greutățile atomice ale unui număr de elemente erau, așa cum spune D.I. Mendeleev, stabilite pe criterii uneori foarte șubrede. Prin urmare, unele elemente, atunci când erau plasate în tabelul periodic numai în funcție de greutatea atomică acceptată la acel moment, erau în mod clar deplasate. Pe baza unei analize a complexului de proprietăți fizice și chimice ale unor astfel de elemente, D.I. Mendeleev a propus un loc în sistem corespunzător proprietăților lor și, în mai multe cazuri, a fost necesară revizuirea greutății lor atomice acceptate până acum. Astfel, indiul, a cărui greutate atomică a fost considerată a fi 75 și care, pe această bază, ar fi trebuit să fie plasat în a doua grupă, omul de știință a trecut în a treia grupă, corectând în același timp greutatea atomică la 113. Pentru uraniul cu un greutate atomică de 120 și poziție în grupa a treia, pe baza analizei detaliate a proprietăților și proprietăților fizice și chimice ale compușilor săi, a fost propus un loc în grupa a șasea, iar greutatea atomică a fost dublată (240). În continuare, autorul a considerat o problemă foarte dificilă, mai ales la acea vreme, a plasării elementelor pământurilor rare în tabelul periodic - ceriu, didimiu, lantan, ytriu, erbiu. Dar această problemă a fost rezolvată abia după mai bine de treizeci de ani. Această lucrare se încheie cu aplicarea legii periodicității la determinarea proprietăților elementelor nedescoperite încă, ceea ce este poate deosebit de important pentru confirmarea legii periodice. Aici D.I. Mendeleev subliniază că pe alocuri din tabel lipsesc în mod clar câteva elemente care ar trebui descoperite în viitor. El prezice proprietățile elementelor încă nedescoperite, în primul rând analogi ai borului, aluminiului și siliciului (eca-bor, eka-aluminiu, eca-siliciu). Aceste predicții ale proprietăților elementelor încă necunoscute caracterizează nu numai curajul științific al genialului om de știință, bazat pe încrederea fermă în legea pe care a descoperit-o, ci și puterea de previziune științifică. Câțiva ani mai târziu, după descoperirea galiului, scandiului și germaniului, când toate predicțiile sale au fost confirmate cu brio, legea periodică a fost recunoscută în întreaga lume. Între timp, în primii ani de la publicarea articolului, aceste predicții au trecut aproape neobservate de lumea științifică. În plus, articolul a ridicat problema corectării greutăților atomice ale unor elemente pe baza legii periodice și aplicarea legii periodice pentru a obține date suplimentare despre formele compușilor chimici ai elementelor.

Deci, până la sfârșitul anului 1871. toate prevederile principale ale legii periodice și concluziile foarte îndrăznețe din aceasta făcute de D.I.Mendeleev au fost publicate într-o prezentare sistematică. Acest articol a completat prima și cea mai importantă etapă a cercetării lui D.I. Mendeleev asupra legii periodice; a devenit rodul a mai bine de doi ani de muncă titanică pentru rezolvarea diferitelor probleme care au apărut înaintea omului de știință după ce a alcătuit primul tabel din Experiența unui sistem de elemente în martie 1869. În anii următori, Dmitri Ivanovici, din când în când, a revenit la dezvoltarea și discutarea problemelor individuale asociate cu dezvoltarea ulterioară a legii periodice, dar nu a mai fost implicat în cercetări sistematice pe termen lung în acest domeniu, așa cum a fost și caz în 1869 - 1871. Așa și-a evaluat D.I. Mendeleev însuși munca sa la sfârșitul anilor 90: Acesta este cel mai bun rezumat al opiniilor și gândurilor mele despre periodicitatea elementelor și originalul, conform căruia s-au scris atât de multe mai târziu despre acest sistem. Acesta este motivul principal al faimei mele științifice, deoarece multe au fost justificate mult mai târziu (R. Dobrotin. Cronica vieții și operei lui D. I. Mendeleev). Articolul dezvoltă și prezintă în mod consecvent toate aspectele legii pe care a descoperit-o și, de asemenea, formulează cele mai importante aplicații ale acesteia. Aici D. I. Mendeleev dă o formulare rafinată, acum canonică, a legii periodice: ... proprietățile elementelor (și, în consecință, corpurile simple și complexe formate din ele) depind periodic de greutatea lor atomică (R. Dobrotin. Cronica vieții). şi activitatea lui D. I. Mendeleev). În același articol, omul de știință oferă și un criteriu pentru natura fundamentală a legilor naturii în general: Fiecare lege a naturii primește semnificație științifică numai dacă ea, ca să spunem așa, permite consecințe practice, i.e. acele concluzii logice care explică inexplicabilul și indică fenomene necunoscute până acum, și mai ales dacă legea conduce la predicții care pot fi verificate prin experiență. În acest din urmă caz, semnificația legii este evidentă și se poate verifica valabilitatea acesteia, ceea ce, cel puțin, încurajează dezvoltarea unor noi domenii ale științei (R. Dobrotin. Cronica vieții și operei lui D. I. Mendeleev). Aplicând această teză la legea periodică, Dmitri Ivanovici numește următoarele posibilități de aplicare a acesteia: la un sistem de elemente; pentru a determina proprietățile elementelor încă necunoscute; pentru a determina greutatea atomică a elementelor puțin studiate; pentru a corecta valorile greutăților atomice; pentru a completa informații despre formele compușilor chimici. În plus, D. I. Mendeleev subliniază posibilitatea de aplicabilitate a legii periodice: la înțelegerea corectă a așa-numiților compuși moleculari; pentru a determina cazuri de polimerizare între compuși anorganici; la studiu comparativ proprietăți fizice corpuri simple și complexe (R. Dobrotin. Cronica vieții și operei lui D. I. Mendeleev). Putem spune că în acest articol omul de știință a conturat un program larg de cercetare asupra Chimie anorganică, bazat pe doctrina periodicității. Într-adevăr, multe domenii importante ale chimiei anorganice la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea s-au dezvoltat de fapt de-a lungul căilor trasate de marele om de știință rus D.I. Mendeleev, iar descoperirea și recunoașterea ulterioară a legii periodice pot fi considerate ca finalizare. şi generalizarea unei întregi perioade în dezvoltarea chimiei.

Triumful legii periodice

Ca orice altă mare descoperire, o astfel de generalizare științifică majoră precum legea periodică, care avea și rădăcini istorice profunde, ar fi trebuit să trezească răspunsuri, critici, recunoaștere sau nerecunoaștere și aplicații în cercetare. Dar, în mod ciudat, în primii ani după descoperirea legii, practic nu au existat răspunsuri sau discursuri din partea chimiștilor care să o evalueze. În orice caz, la începutul anilor 70 nu au existat răspunsuri serioase la articolele lui D.I. Mendeleev. Chimiștii au preferat să tacă, desigur, nu pentru că nu au auzit nimic despre această lege sau nu au înțeles-o, dar, așa cum a explicat mai târziu E. Rutherford această atitudine, chimiștii din vremea lui erau pur și simplu mai ocupați să culeagă și să obțină fapte decât gândindu-se la relațiile lor. Cu toate acestea, discursurile lui D.I. Mendeleev nu au trecut complet neobservate, deși au provocat o reacție neașteptată din partea unor oameni de știință străini. Dar toate publicațiile apărute în reviste străine nu priveau esența descoperirii lui D.I. Mendeleev, ci ridicau problema priorității acestei descoperiri. Marele om de știință rus a avut mulți predecesori care au încercat să abordeze problema sistematizării elementelor și, prin urmare, atunci când D.I. Mendeleev a arătat că legea periodică este o lege fundamentală a naturii, unii dintre ei și-au pretins prioritate în descoperirea acestei legi. Astfel, corespondentul Societății Germane de Chimie din Londra, R. Gerstel, a scris o notă în care susținea că ideea lui D.I. Mendeleev despre sistemul natural de elemente a fost exprimată cu câțiva ani înaintea lui de W. Odling. Ceva mai devreme, a apărut o carte a chimistului german H.V. Blomstrand, în care a propus o clasificare a elementelor după analogia lor cu hidrogenul și oxigenul. Toate elementele au fost împărțite de autor în două grupuri mari bazate pe polaritatea electrică în spiritul teoriei electrochimice a lui I.Ya. Berzelius. Principiile tabelului periodic au fost, de asemenea, prezentate cu distorsiuni semnificative în broșura lui G. Baumgauer. Dar majoritatea publicațiilor au fost dedicate sistemului de elemente al lui L. Meyer, bazat în întregime pe principiile taxonomiei naturale ale lui D. M. Mendeleev, care, după cum a susținut el, a fost publicat în 1864. L. Meyer a fost un reprezentant major al chimiei anorganice în Germania în anii 60 - 80 ai secolului al XIX-lea. Toate lucrările sale au fost dedicate în principal studiului proprietăților fizico-chimice ale elementelor: masele atomice, capacitatea termică, volumele atomice, valența, izomorfismul și diverse metode de determinare a acestora. El a văzut scopul principal al cercetării sale în colectarea de date experimentale precise (clarificarea maselor atomice, stabilirea constantelor fizice) și nu și-a propus sarcini largi de generalizare a materialului acumulat, spre deosebire de D.I. Mendeleev, care, atunci când studia diferite proprietăți fizice și chimice, a încercat pentru a găsi relația dintre toate elementele, aflați natura modificărilor în proprietățile elementelor. Aceste discursuri, în esență, au limitat reacția inițială a lumii științifice la descoperirea legii periodice și la principalele articole despre legea periodică publicate de D.I. Mendeleev în 1869 - 1871. Practic, au avut ca scop să pună sub semnul întrebării noutatea și prioritatea descoperirii și, în același timp, să folosească ideea de bază a lui D.I. Mendeleev pentru propriile construcții de sisteme de elemente.

Dar au trecut doar patru ani, iar lumea întreagă a început să vorbească despre legea periodică ca despre cea mai strălucită descoperire, despre justificarea previziunilor geniale ale lui D.I. Mendeleev. Dmitri Ivanovici, încă de la început complet încrezător în importanța științifică deosebită a legii pe care a descoperit-o, nici nu și-a putut imagina că în câțiva ani va asista la triumful științific al descoperirii sale. În februarie 1874 Chimistul francez P. Lecoq de Boisbaudran a efectuat un studiu chimic al blendei de zinc de la uzina metalurgică Pierrefitte din Pirinei. Această cercetare a decurs lent și s-a încheiat cu descoperirea în 1875. un nou element, galiu, numit după Franța, pe care romanii antici o numeau Galia. Știrile despre descoperire au apărut în Rapoartele Academiei de Științe din Paris și într-o serie de alte publicații. D.I. Mendeleev, care a urmărit îndeaproape literatura științifică, a recunoscut imediat noul element ca eka-aluminiu, pe care l-a prezis, în ciuda faptului că în primul mesaj al autorului descoperirii, galiul a fost descris doar în termenii cei mai generali și unele a proprietăților sale au fost determinate incorect. Astfel, s-a presupus că greutatea specifică a eka-aluminiului este de 5,9, iar greutatea specifică a elementului deschis este de 4,7. D.I. Mendeleev ia trimis lui L. De Boisbaudran o scrisoare în care nu numai că a atras atenția asupra lucrării sale privind legea periodică, dar a subliniat și o eroare în determinarea greutății specifice. Lecoq de Boisbaudran, care nu auzise niciodată de omul de știință rus sau de legea periodică a elementelor chimice descoperită de el, a primit cu neplăcere acest discurs, dar apoi, făcând cunoștință cu articolul lui D.I. Mendeleev despre legea periodică, și-a repetat experimentele și într-adevăr s-a dovedit că greutatea specifică prezisă de D.I. Mendeleev coincide exact cu cea determinată experimental de L. de Boisbaudran. Această împrejurare, desigur, nu putea să nu facă o impresie foarte puternică atât asupra lui Lecoq de Boisbaudran însuși, cât și asupra întregii lumi științifice. Astfel, previziunea lui D.I. Mendeleev a fost justificată în mod strălucit (Anexa Tabel 5). Întreaga istorie a descoperirii și studiului compușilor de galiu, care a primit acoperire în literatura de atunci, a atras involuntar atenția chimiștilor și a devenit primul imbold pentru recunoașterea universală a legii periodice. Cererea pentru lucrarea principală a lui D.I. Mendeleev, Legea periodică a elementelor chimice, publicată în Annals of Liebig, s-a dovedit a fi atât de mare încât trebuia tradusă în engleză și franceză, iar mulți oameni de știință au căutat să contribuie la căutare. pentru elemente noi, încă necunoscute, prezise și descrise de D. I. Mendeleev. Aceștia sunt V. Crooks, V. Ramsay, T. Carnelli, T. Thorpe, G. Hartley - în Anglia; P. Lecoq de Boisbaudran, C. Marignac - în Franţa; K. Winkler - în Germania; J. Thomsen - în Danemarca; I. Rydberg - în Suedia; B. Brauner - în Cehia etc. D.I. Mendeleev i-a numit întăritori ai legii. În laboratoare diverse tari Au început studiile analitice chimice.

Profesorul de chimie analitică la Universitatea din Uppsala L.F. Nilsson a fost unul dintre acești oameni de știință. Lucrând cu mineralul euxenit, care conține elemente de pământuri rare, a obținut, pe lângă produsul principal, un fel de pământ (oxid) necunoscut lui. Cu un studiu atent și detaliat al acestui pământ necunoscut în martie 1879. a descoperit Nilsson element nou, ale căror principale proprietăți au coincis cu proprietățile descrise de D.I. Mendeleev în 1871. ekabor. Acest nou element a fost numit scandiu în onoarea Scandinaviei, unde a fost descoperit și și-a găsit locul în a treia grupă a tabelului periodic al elementelor dintre calciu și titan, așa cum a prezis D.I. Mendeleev (Anexa Tabelului 6). Istoria descoperirii ecaboron-scandiului a confirmat din nou clar nu numai predicțiile îndrăznețe ale lui D.I. Mendeleev, ci și importanța extremă pentru știință a legii periodice descoperite de el. După descoperirea galiului, a devenit absolut evident că legea periodică este, în sensul deplin al cuvântului, o stea călăuzitoare a chimiei, indicând în ce direcție ar trebui efectuată căutarea unor elemente chimice noi, încă necunoscute.

La câțiva ani după descoperirea scandiului, mai precis în 1886, legea periodică a atras din nou atenția pe scară largă. În Germania, lângă Freiberg, în zona muntelui Himmelsfürst, un nou mineral necunoscut a fost găsit într-o mină de argint. Profesorul A. Weisbach, care a descoperit acest mineral, l-a numit argirodit. O analiză calitativă a noului mineral a fost efectuată de chimistul G.T.Richter, iar o analiză cantitativă de celebrul chimist analitic K.A. Winkler. În timpul cercetărilor sale, Winkler a primit un rezultat neașteptat și ciudat. S-a dovedit că procentul total de elemente care alcătuiesc argirodita este de doar 93%, și nu 100%, așa cum ar trebui să fie. Evident, în timpul analizei a fost omis un anumit element, care era și el conținut într-o cantitate semnificativă în mineral. Opt teste repetate, efectuate cu extremă grijă, au dat același rezultat. Winkler a presupus că avea de-a face cu un element care nu fusese încă descoperit. El a numit acest element germaniu și i-a descris proprietățile. Un studiu amănunțit al proprietăților germaniului și compușilor săi l-a condus în scurt timp pe Winkler la concluzia fără îndoială că noul element a fost eca-siliciu al lui D.I. Mendeleev (Tabelul apendice 7). O astfel de coincidență neobișnuit de apropiată a proprietăților prezise și găsite experimental ale germaniului i-a uimit pe oamenii de știință, iar Winkler însuși, într-una dintre comunicările sale către Societatea Germană de Chimie, a comparat predicția lui D.I. Mendeleev cu predicțiile astronomilor Adams și Le Verrier despre existență. a planetei Neptun, realizat doar pe baza de calcule.

Confirmarea strălucitoare a predicțiilor lui D.I. Mendeleev a avut o mare influență asupra dezvoltării ulterioare a chimiei și a tuturor științelor naturale. De la mijlocul anilor '80. Legea periodică a fost, desigur, recunoscută de întreaga lume științifică și a intrat în arsenalul științei ca bază a cercetării științifice. Din acel moment, pe baza legii periodice, a început un studiu sistematic al compușilor tuturor elementelor cunoscute și căutarea unor compuși necunoscuți, dar previzibili. Dacă înainte de descoperirea legii periodice, oamenii de știință care au studiat diverse minerale, în special cele nou descoperite, lucrau în esență orbește, neștiind unde să caute elemente noi, necunoscute și care ar trebui să fie proprietățile lor, atunci, pe baza legii periodice, descoperirea de elemente noi s-au dovedit a fi posibile aproape fără surprize. Legea periodică a făcut posibilă stabilirea cu precizie și fără ambiguitate a numărului de elemente încă nedescoperite cu greutăți atomice cuprinse între 1 și 238 - de la hidrogen la uraniu. Pe parcursul a doar cincisprezece ani, toate previziunile cercetătorului rus au fost îndeplinite, iar locurile goale până acum din sistem au fost umplute cu elemente noi cu proprietăți precis calculate în avans. Cu toate acestea, chiar și în timpul vieții lui D.I. Mendeleev, legea periodică a fost supusă de două ori unor teste serioase. Noile descoperiri la început păreau nu numai inexplicabile din punctul de vedere al legii periodice, ci chiar contrazicând-o. Așadar, în anii 90, W. Ramsay și J. W. Raleigh au descoperit un întreg grup de gaze inerte. Pentru D.I. Mendeleev, această descoperire în sine nu a fost o surpriză completă. El a presupus posibilitatea existenței argonului și a altor elemente - analogii săi - în celulele corespunzătoare ale tabelului periodic. Cu toate acestea, proprietățile elementelor nou descoperite și, mai ales, inerția lor (valentă zero) au cauzat dificultăți serioase în plasarea noilor gaze în tabelul periodic. Se părea că nu există locuri pentru aceste elemente în tabelul periodic și D.I. Mendeleev nu a fost imediat de acord cu adăugarea unui grup zero la sistemul periodic. Dar curând a devenit evident că sistemul periodic a trecut testul cu onoare și, după ce a introdus grupul zero în el, a căpătat un aspect și mai armonios și complet. La începutul secolelor al XIX-lea și al XX-lea, a fost descoperită radioactivitatea. Proprietățile elementelor radioactive erau atât de inconsecvente cu ideile tradiționale despre elemente și atomi încât au apărut îndoieli cu privire la validitatea legii periodice. În plus, numărul de elemente radioactive nou descoperite s-a dovedit a fi astfel încât dificultăți aparent insurmontabile au apărut odată cu plasarea acestor elemente în tabelul periodic. Cu toate acestea, în curând, deși după moartea lui D.I. Mendeleev, dificultățile apărute au fost complet eliminate, iar legea periodică a dobândit trăsături suplimentare și un nou sens, ceea ce a dus la extinderea semnificației sale științifice.

În secolul al XX-lea, doctrina periodicității a lui Mendeleev rămâne unul dintre fundamentele ideilor moderne despre structura și proprietățile materiei. Această doctrină include două concepte centrale - legea periodicității și sistemul periodic de elemente. Sistemul servește ca un fel de expresie grafică a legii periodice, care, spre deosebire de multe alte legi fundamentale ale naturii, nu poate fi exprimată sub forma vreunei ecuații sau formule matematice. De-a lungul secolului al XX-lea, conținutul doctrinei periodicității s-a extins și s-a adâncit constant. Aceasta este, de asemenea, o creștere a numărului de elemente chimice găsite în natură și sintetizate. De exemplu, europiul, lutețiul, hafniul, reniul sunt elemente stabile existente în scoarța terestră; radon, franciu, protactiniu - elemente radioactive naturale; tehnețiu, prometiu, astatin - elemente sintetizate. Plasarea unor elemente noi în tabelul periodic nu a cauzat dificultăți, deoarece au existat lacune naturale în unele dintre subgrupele sale (hafniu, reniu, tehnețiu, radon, astatin etc.). Lutețiul, prometiuul și europiul s-au dovedit a fi membri ai familiei pământurilor rare, iar problema locului lor a devenit o parte integrantă a problemei plasării elementelor pământurilor rare. Problema locului elementelor transactiniene este încă discutabilă. Astfel, elemente noi într-un număr de cazuri au necesitat dezvoltarea suplimentară a ideilor despre structura tabelului periodic. Un studiu detaliat al proprietăților elementelor a condus la descoperiri neașteptate și la stabilirea de noi modele importante. Fenomenul de periodicitate s-a dovedit a fi mult mai complex decât se imagina în secolul al XIX-lea. Cert este că principiul periodicității, găsit de D.I. Mendeleev pentru elementele chimice, s-a dovedit a fi extins la atomii elementelor, la nivelul atomic de organizare a materiei. Modificările periodice ale proprietăților elementelor se explică prin existența periodicității electronice, prin repetarea unor tipuri similare de configurații electronice ale atomilor pe măsură ce sarcinile nucleelor ​​acestora cresc. Dacă la nivel elementar tabelul periodic a reprezentat o generalizare a faptelor empirice, atunci la nivel atomic această generalizare a primit baza teoretica. Aprofundarea în continuare a ideilor despre periodicitate a decurs în două direcții. Una este legată de îmbunătățirea teoriei tabelului periodic datorită apariției mecanicii cuantice. Alții se referă direct la încercările de sistematizare a izotopilor și de a dezvolta modele nucleare. Pe această cale a apărut conceptul de periodicitate nucleară (nucleon). Periodicitatea nucleară are un caracter calitativ diferit față de periodicitatea electronică (dacă forțele Coulomb acționează în atomi, atunci forțele nucleare specifice se manifestă în nuclee). Aici ne confruntăm cu un nivel și mai profund de manifestare a periodicității - nuclear (nucleon), caracterizat de multe caracteristici specifice.

Deci istoria legii periodice oferă un exemplu interesant de descoperire și oferă un criteriu pentru a judeca ce este o descoperire. D.I. Mendeleev a repetat de multe ori că adevărata lege a naturii, care oferă oportunități de previziune și predicție, ar trebui să fie distinsă de tiparele observate aleatoriu și de corectitudine. Descoperirea galiului, scandiului și germaniului prezisă de oamenii de știință a demonstrat importanța enormă a previziunii științifice bazată pe o bază solidă de principii și calcule teoretice. D.I. Mendeleev nu a fost un profet. Nu intuiția unui om de știință talentat, nici o abilitate specială de a prevedea viitorul a stat la baza descrierii proprietăților elementelor încă nedescoperite. Doar o încredere de nezdruncinat în justiția și semnificația științifică enormă a legii periodice pe care a descoperit-o și o înțelegere a semnificației previziunii științifice i-au dat ocazia să apară în fața lumii științifice cu predicții îndrăznețe și aparent incredibile. D.I. Mendeleev a dorit cu pasiune ca legea universală a naturii descoperită de el să devină baza și ghidul pentru încercările ulterioare ale omenirii de a pătrunde în secretele structurii materiei. El a spus că legile naturii nu tolerează excepții și, prin urmare, a exprimat cu deplină încredere ceea ce a fost o consecință directă și evidentă a dreptului deschis. La sfârşitul secolelor al XIX-lea şi al XX-lea, legea periodică a fost supusă unor teste serioase. Nu o dată părea că faptele nou stabilite contrazic legea periodică. Așa a fost cazul descoperirii gazelor nobile și a fenomenelor de radioactivitate, izotopie etc. Au apărut dificultăți cu plasarea elementelor de pământuri rare în sistem. Dar, în ciuda tuturor, legea periodică a dovedit că este într-adevăr una dintre marile legi fundamentale ale naturii. Toată dezvoltarea ulterioară a chimiei a avut loc pe baza legii periodice. Pe baza acestei legi a fost stabilită structura internă a atomilor și au fost clarificate modelele de comportament ale acestora. Legea periodică este numită pe bună dreptate o stea călăuzitoare în studiul chimiei, în orientarea în cel mai complex labirint al infinitei varietăți de substanțe și al transformărilor lor. Acest lucru este confirmat de descoperirea unui nou element al 118-lea din tabelul periodic de către oamenii de știință ruși și americani în orașul Dubna (regiunea Moscova). Potrivit directorului Institutului Comun de Cercetare Nucleară, membru corespondent al Academiei Ruse de Științe A. Sissakyan, oamenii de știință au văzut acest element cu ajutorul acceleratoarelor fizice în condiții de laborator. Elementul 118 este de departe cel mai greu dintre toate elementele din tabelul periodic care există pe Pământ. Această descoperire a confirmat încă o dată adevărul că legea periodică - marea lege a naturii, descoperită de D.I. Mendeleev, rămâne de neclintit.

Triumful legii periodice a fost un triumf pentru însuși D.I. Mendeleev. În anii '80, el, cunoscut anterior printre oamenii de știință din Europa de Vest pentru cercetările sale remarcabile, a dobândit un mare prestigiu în întreaga lume. Cei mai de seamă reprezentanți ai științei i-au arătat tot felul de semne de respect, admirându-i isprava științifică. D.I. Mendeleev a fost ales membru al multor academii străine de științe și societăți științifice, a primit numeroase titluri onorifice, distincții și premii.

În 1869, marele chimist rus D.I. Mendeleev a făcut o descoperire care a determinat dezvoltarea ulterioară nu numai a chimiei în sine, ci și a multor alte științe.

Întreaga preistorie a descoperirii legii periodice nu reprezintă un fenomen care să depășească sfera fenomenelor istorice și științifice obișnuite. În istoria științei este greu de pus în evidență un exemplu de apariție a unor generalizări majore care să nu fi fost precedate de o preistorie lungă și mai mult sau mai puțin complexă. După cum a observat însuși D.I. Mendeleev, nu există o singură lege generală a naturii care să fie stabilită imediat. Aprobarea ei este întotdeauna precedată de multe premoniții, iar recunoașterea legii nu are loc din momentul în care apare primul gând despre ea și nici măcar atunci când este pe deplin realizată în tot sensul ei, ci numai după confirmarea consecințelor ei prin experimente. , care ar trebui să fie recunoscută drept cea mai înaltă autoritate a considerațiilor și opiniilor. Într-adevăr, se poate afirma la început apariția unor observații și comparații doar parțiale, uneori chiar aleatorii. Variante ale unor astfel de comparații cu extinderea simultană a datelor factuale comparate conduc uneori la generalizări parțiale, lipsite, totuși, de principalele trăsături ale legii naturii. Exact așa sunt toate încercările lui Domendeley de a sistematiza elemente, inclusiv tabelele lui Newlands, Odling, Meyer, programul Chancourtois și altele. Spre deosebire de predecesorii săi, D.I. Mendeleev nu a căutat legi specifice, ci a căutat să rezolve o problemă generală de natură fundamentală. În același timp, din nou, spre deosebire de predecesorii săi, el a operat cu date cantitative verificate și a testat personal caracteristicile îndoielnice experimental ale elementelor. Se poate afirma cu certitudine că toată activitatea științifică anterioară l-a condus la descoperirea legii periodice, că această descoperire a fost completarea încercărilor anterioare ale lui D. I. Mendeleev de a studia și compara proprietățile fizice și chimice ale diferitelor substanțe, pentru a formula cu acuratețe ideea de ​​​​o legătură internă strânsă între diferite substanțe și, în primul rând, între elementele chimice. Dacă nu luăm în considerare cercetările timpurii ale omului de știință asupra izomorfismului, coeziunii interne în lichide, soluții etc., atunci ar fi imposibil să explicăm descoperirea bruscă a legii periodice. Nu se poate să nu fie uimit de geniul lui D.I. Mendeleev, care a reușit să înțeleagă marea unitate în imensul haos, în dezordinea faptelor și informațiilor disparate acumulate de chimiști înaintea lui. El a fost capabil să stabilească legea naturală a elementelor chimice într-un moment în care nu se știa aproape nimic despre structura materiei.

Așadar, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, ca urmare a descoperirii legii periodice, a apărut următorul tablou al dezvoltării chimiei anorganice. Până la sfârșitul anilor 90, legea a primit recunoaștere universală, a permis oamenilor de știință să anticipeze noi descoperiri și să sistematizeze acumularea de material experimental și a jucat un rol remarcabil în fundamentarea și dezvoltarea ulterioară a științei atomo-moleculare. Legea periodică a stimulat descoperirea de noi elemente chimice. De la descoperirea galiului, capacitățile de predicție ale sistemului au devenit evidente. Dar, în același timp, ele erau încă limitate din cauza necunoașterii cauzelor fizice ale periodicității și a unei anumite imperfecțiuni în structura sistemului. Odată cu descoperirea heliului și argonului pe Pământ, omul de știință englez V. Ramsay s-a aventurat să prezică alte gaze nobile, încă necunoscute - neon, cripton și xenon, care au fost descoperite în curând. În sistemul periodic, publicat în ediția a opta a manualului Fundamentals of Chemistry în 1906, D.I. Mendeleev a inclus 71 de elemente. Acest tabel a rezumat munca enormă de descoperire, studiu și sistematică a elementelor de-a lungul a 37 de ani. Galiul, scandiul, germaniul, radiul și toriu și-au găsit locul aici; cinci gaze nobile au format grupul zero. În lumina legii periodice, multe concepte de chimie generală și anorganică au căpătat o formă mai riguroasă (element chimic, corp simplu, valență). Prin faptul existenței sale, tabelul periodic a contribuit în mare măsură la interpretarea corectă a rezultatelor obținute în studiul radioactivității și a ajutat la determinarea proprietăților chimice ale elementelor detectate. Astfel, fără sistem, natura inertă a emanațiilor, care ulterior s-au dovedit a fi izotopi ai celui mai greu gaz nobil - radonul, nu ar putea fi înțeleasă. Dar metodele clasice de cercetare fizico-chimică nu au putut rezolva problemele asociate cu analiza cauzelor diferitelor abateri de la legea periodică, dar au pregătit în mare măsură baza pentru dezvăluirea semnificației fizice a locului unui element în sistem. Studiul diferitelor proprietăți fizice, mecanice, cristalografice și chimice ale elementelor a arătat dependența lor generală de proprietățile interne mai profunde și ascunse pentru acea vreme ale atomilor. D.I. Mendeleev însuși era conștient de faptul că variabilitatea periodică a corpurilor simple și complexe este supusă unei legi superioare, a cărei natură, cu atât mai puțin cauza, nu exista încă nici un mijloc de a o înțelege. Știința nu a rezolvat încă această problemă.

La începutul secolului al XX-lea, sistemul periodic s-a confruntat cu un obstacol atât de serios precum descoperirea masivă a radioelementelor. Nu era suficient spațiu pentru ei în tabelul periodic. Această dificultate a fost depășită la șase ani de la moartea omului de știință datorită formulării conceptelor de izotopie și a încărcăturii nucleului atomic, numeric egală cu numărul atomic al elementului din tabelul periodic. Doctrina periodicității a intrat într-o nouă etapă fizică a dezvoltării sale. Cea mai importantă realizare a fost explicarea motivelor fizice ale modificărilor periodice ale proprietăților elementelor și, ca urmare, a structurii tabelului periodic. A fost sistemul periodic de elemente care i-a servit lui N. Bohr drept cea mai importantă sursă de informație în dezvoltarea teoriei structurii atomilor. Iar crearea unei astfel de teorii a însemnat tranziția doctrinei lui Mendeleev asupra periodicității la un nou nivel - atomic sau electronic. Au devenit clare motivele fizice ale manifestării unei mari varietăți de proprietăți de către elementele chimice și compușii acestora, care au rămas de neînțeles pentru chimia secolului al XIX-lea. În anii 20 și 30 au fost descoperiți aproape toți izotopii stabili ai elementelor chimice; în prezent numărul lor este de aproximativ 280. În plus, în natură au fost descoperiți peste 40 de izotopi ai elementelor radioactive și au fost sintetizați aproximativ 1.600 de izotopi artificiali. Modelele de distribuție a elementelor din tabelul periodic au făcut posibilă explicarea fenomenului de izomorfism - înlocuirea atomilor și a grupurilor atomice din rețelele cristaline ale mineralelor cu alți atomi și grupuri atomice.

Doctrina periodicității în dezvoltarea geochimiei este de mare importanță. Această știință a apărut în ultimul sfert al secolului al XIX-lea, când au început să studieze intens problema abundenței elementelor din scoarța terestră și a modelelor de distribuție a acestora în diverse minereuri și minerale. Tabelul periodic a contribuit la identificarea multor modele geochimice. Au fost identificate anumite câmpuri-blocuri, care acoperă elemente similare din punct de vedere geochimic, și s-a dezvoltat ideea de asemănări și diferențe între elementele situate de-a lungul diagonalelor sistemului. La rândul său, acest lucru a făcut posibilă studierea legilor eliberării elementelor în timpul dezvoltării geologice a scoarței terestre și a prezenței lor comune în natură.

Secolul XX este numit secolul celei mai largi utilizări a catalizei în chimie. Și aici tabelul periodic servește ca bază pentru sistematizarea substanțelor cu proprietăți catalitice. Astfel, s-a constatat că pentru reacțiile heterogene de oxidare-reducere, toate elementele subgrupurilor laterale ale tabelului au un efect catalitic. Pentru reacţiile de cataliză acido-bazică, care în condiţii industriale includ, de exemplu, cracare, izomerizare, polimerizare, alchilare etc., catalizatorii sunt metale alcaline şi alcalino-pământoase: Li, Na, K, Rb, Cs, Ca; în reacții acide - toate elementele p din a doua și a treia perioadă (cu excepția Ne și Ar), precum și Br și J.

Problemele de cosmochimie sunt rezolvate și pe baza nivelului nuclear al ideilor despre periodicitate. Studiul compoziției meteoriților și sol lunar, datele obținute de stațiile automate de pe Venus și Marte arată că aceste obiecte conțin aceleași elemente chimice care sunt cunoscute pe Pământ. Astfel, legea periodicității este aplicabilă altor zone ale Universului.

S-ar putea numi mult mai multe domenii de cercetare științifică în care tabelul periodic al elementelor acționează ca un instrument necesar de cunoaștere. Nu degeaba, în raportul său de la Congresul Aniversar Mendeleev, dedicat centenarului descoperirii legii periodice, academicianul S.I.Volfkovich a spus că legea periodică a fost o piatră de hotar majoră în istoria chimiei. A fost sursa a nenumărate studii efectuate de chimiști, fizicieni, geologi, astronomi, filozofi, istorici și continuă să diversifice influența biologiei, astronomiei, tehnologiei și altor științe. Și aș dori să-mi termin munca cu cuvintele fizicianului și chimistului german W. Meyer, care a scris că curajul de gândire și perspicacitate al lui Mendeleev va evoca întotdeauna admirație (Yu. Solovyov. Istoria chimiei).