В историята на световната наука има открития, които смело могат да бъдат наречени революционни. Те не са толкова много, но те бяха тези, които изведоха науката до нови граници, те бяха тези, които показаха принципно нов подход към решаването на проблемите, те бяха тези, които имаха огромно идейно и методологическо значение, разкривайки научната картина на на света по-дълбоко и пълно. Те включват, например, теорията за произхода на видовете от Чарлз Дарвин, законите на наследствеността от Г. Мендел и теорията на относителността на А. Айнщайн. Периодичният закон на Д. И. Менделеев е едно от тези открития.

В историята на световната наука и култура името на Д. И. Менделеев заема едно от най-почетните места сред най-големите светила на мисълта на всички времена и народи. Той беше не само блестящ и многостранен учен, оставил на потомците си задълбочени и оригинални трудове по физика, химия, метеорология, метрология, техника, различни индустриииндустрия и селско стопанство, икономика, но и изключителен учител, напреднал общественик, посветил целия си живот на неуморна работа за благото и просперитета на родината и науката.

Всяка негова работа, било то класически курс по основи на химията, изследване на теорията на разтворите или еластичността на газовете и т.н., може не само да направи името на учения известно на неговите съвременници, но и да остави значителна следа в историята на науката. Но все пак първото нещо, за което се сещаме, когато говорим за Д. И. Менделеев, е откритият от него периодичен закон и съставената от него таблица на химичните елементи. Удивителната, позната яснота на периодичната таблица от училищния учебник на наши дни скрива от нас гигантската работа на учения в разбирането на всичко, което е било открито преди него за трансформациите на веществата, работа, която само гений може да извърши, благодарение на която откритието се появи, който няма равен в историята на науката, който стана не само венецът на атомно-молекулярната наука, но и се оказа широко обобщение на целия фактически материал на химията, натрупан в продължение на няколко века. Следователно периодичният закон се превърна в солидна основа за цялото по-нататъшно развитие на химията и другите природни науки.

Можем да кажем, че Д. И. Менделеев започва пътя към това откритие с първите си трудове, например „Изоморфизъм и специфични обеми“, в които, когато изучава връзката между свойствата и състава, той започва да анализира първо свойствата на отделните елементи, след това естествените групи и всички класове съединения, включително прости вещества. Но най-близо до този проблем той се доближава при създаването на своя учебник Основи на химията. Факт е, че сред наличните учебници по руски и чужди езици нито един не го задоволи напълно. След Международния конгрес в Карлсруе беше необходим учебник по химия, основан на нови принципи, приети от мнозинството химици и отразяващ всички най-нови постижения на химическата теория и практика. В процеса на подготовка на втората част от Основите на химията беше направено откритие, което нямаше равно в историята на науката. През следващите две години Д. И. Менделеев е зает с важни теоретични и експериментални изследвания, свързани с изясняването на редица въпроси, възникнали във връзка с това откритие. Резултатът от тази работа е статията "Периодичен закон на химичните елементи", публикувана през 1871 г. в Annals of Chemistry and Pharmacy. В него са развити и последователно представени всички аспекти на открития от него закон, както и най-важните му приложения, т.е. Д. И. Менделеев посочи пътя на насоченото търсене в химията на бъдещето. След Д. И. Менделеев химиците знаеха къде и как да търсят неизвестното. Много забележителни учени, базирайки се на периодичния закон, предсказаха и описаха непознати химични елементи и техните свойства. Всичко предсказано, нови неизвестни елементи и техните свойства и свойствата на техните съединения, законите на поведението им в природата - всичко беше открито, всичко беше потвърдено. Историята на науката не познава друг подобен триумф. Открит е нов природен закон. Вместо разнородни, несвързани субстанции, науката се изправи пред единна, хармонична система, която обедини всички елементи на Вселената в едно цяло.

Но научното наследство, оставено от Д. И. Менделеев, не се отнася само до откриването на нещо ново. Той поставя още по-амбициозна задача пред науката: да обясни взаимната връзка между всички елементи, между техните физични и химични свойства. След откриването на периодичния закон стана ясно, че атомите на всички елементи са построени по един план, че тяхната структура може да бъде само тази, която определя периодичността на техните химични свойства. Законът на Д. И. Менделеев оказа огромно и решаващо влияние върху развитието на знанията за структурата на атома и природата на веществата. От своя страна успехите на атомната физика, появата на нови методи на изследване и развитието на квантовата механика разшириха и задълбочиха същността на периодичния закон и запазиха своята актуалност днес.

Бих искал да цитирам думите на Д. И. Менделеев, които той записва в дневника си на 10 юли 1905 г.: Очевидно периодичният закон не гледа бъдещето с разрушение, а само обещава надстройки и развитие (Ю. Соловьов. История на Химия).

Химията, като никоя друга наука, е придобила тежест и значение през изминалите векове. Практическото приложение на резултатите от изследванията е повлияло дълбоко на живота на хората. С това днес е свързан интересът към историята на химията, както и към живота и работата на велики химици, сред които без преувеличение е Дмитрий Иванович Менделеев. Той е пример за истински учен, постигнал значителни успехи във всеки бизнес, с който се заеме. Човек не може да не предизвика уважение към такива черти на характера на забележителния руски учен като независимост на научното мислене, доверие само в резултатите от експерименталните изследвания, смелост в заключенията, дори когато те противоречат на общоприетите идеи. Но не можем да не се съгласим, че периодичният закон и компилираната система от елементи са най-значимото му произведение. Тази тема събуди интереса ми, защото изследванията в тази област все още са много актуални. Това може да се съди по скорошното откритие от руски и американски учени на 118-ия елемент от периодичната таблица на Д. И. Менделеев. Това научно събитие още веднъж подчертава, че въпреки повече от един век история, периодичният закон остава в основата на научните изследвания. тази работапоставя за цел не само да говори за откриването на този велик закон, за онази наистина титанична работа, предшестваща това събитие, но е и опит да се разберат предпоставките, да се анализира сегашната ситуация с класификацията и систематизацията на химичните елементи преди 1869 г. . и освен това докоснете скорошна историяучение за периодичността.

Предпоставки за откриване на периодичния закон

Всяко откритие в науката, разбира се, никога не е внезапно и не възниква от нищото. Това е сложен и продължителен процес, за който допринасят много, много прекрасни учени. Подобна ситуация се е развила и с периодичния закон. И за да си представим по-ясно предпоставките, създали необходимите условия за откриването и обосноваването на периодичния закон, трябва да разгледаме основните насоки на изследванията в областта на химията към средата на 19 век (Таблица 1 в приложението) .

Трябва да се каже, че през първите десетилетия на 19в. Имаше бърз напредък в развитието на химията. Възникнал в самото начало на века химическият атомизъм е мощен стимул за развитието теоретични проблемии развитието на експериментални изследвания, които доведоха до откритията на основните химични закони (законът за множествените съотношения и законът за постоянните пропорции, законът за обемите на реагиращите газове, законът на Дюлонг и Пети, правилото за изоморфизма и други) . Значително развитие получиха и експерименталните изследвания, предимно от химико-аналитичен характер, свързани с установяването на атомните тегла на елементите, откриването на нови елементи и изучаването на състава на различни химични съединения. Но възникват трудности при определянето на атомните тегла, главно поради факта, че те остават неизвестни точни формулинай-простите съединения (оксиди), на базата на които изследователите изчисляват атомните тегла. Междувременно някои вече открити закономерности, които биха могли да служат като важен критерий за установяване на точните стойности на атомните тегла, се използват изключително рядко (обемният закон на Гей-Лусак, законът на Авогадро). Повечето химици ги смятаха за случайни, без строга фактическа основа. Тази липса на доверие в правилността на дефинициите на атомните тегла доведе до появата на многобройни системи от атомни тегла и еквиваленти и дори породи съмнения относно необходимостта от приемане на самата концепция за атомно тегло в химията. В резултат на такова объркване, дори относително прости връзкиизобразен в средата на 19 век. много формули, например водата беше представена едновременно с четири формули, оцетната киселина с деветнадесет и т.н. Но в същото време много химици продължиха да търсят нови методи за определяне на атомните тегла, както и нови критерии, които поне косвено биха потвърдили правилността на стойностите, получени от анализа на оксидите. Концепциите за атом, молекула и еквивалент, предложени от Джерард, вече съществуват, но те се използват главно от млади химици. Влиятелни химици от по-старите поколения се придържат към идеите, навлезли в науката през 20-те и 30-те години благодарение на Берцелиус, Либих и Дюма. Възникна ситуация, когато химиците престанаха да се разбират. В такава трудна ситуация възниква идеята да се съберат най-видните учени различни страни, за да се споразумеят за единство на идеите по най-общите въпроси на химията, по-специално върху основните химични понятия. Този международен конгрес се състоя през 1860 г. в Карлсруе. Сред седемте руски химици в него участва и Д. И. Менделеев. Основната цел на конгреса - да се стигне до единство в дефинициите на фундаменталните понятия на химията - атом, молекула, еквивалент - беше постигната. Участниците в конгреса, включително Д. И. Менделеев, бяха особено впечатлени от речта на С. Канизаро, който очерта основите на атомно-молекулярната теория. Впоследствие Д. И. Менделеев многократно отбелязва огромното значение на конгреса в Карлсруе за прогреса на химията като цяло и в частност за генезиса на идеята за периодичния закон на химичните елементи, а С. Канизаро смята за свой предшественик, т.к. установените от него атомни маси осигуряват необходимата опорна точка.

Първите опити за систематизиране на известните дотогава елементи са направени през 1789 г. А. Лавоазие в своя учебник по химия. Неговата таблица на простите твърди вещества включва 35 прости вещества. И по времето, когато беше открит периодичният закон, те вече бяха 63. Трябва да се каже, че през първата половина на 19 век. учените предложиха различни класификации на елементи, сходни по свойства. Въпреки това, опитите да се установят модели на промени в свойствата в зависимост от атомното тегло бяха произволни по природа и бяха ограничени в по-голямата си част до изявление на отделни факти правилна връзкачислени стойности на атомните тегла между отделните елементи в групи от подобни елементи. Например немският химик И. Дьоберейнер през 1816 – 1829г. Когато сравнявах атомните тегла на някои химично подобни елементи, открих, че за много широко разпространени в природата елементи тези числа са доста близки, а за елементи като Fe, Co, Ni, Cr, Mn те са практически еднакви. Освен това той отбеляза, че относителното атомно тегло на SrO е приблизително средно аритметично на атомните тегла на CaO и BaO. На тази основа Döbereiner предложи закона на триадите, който гласи, че елементи с подобни химични свойства могат да бъдат комбинирани в групи от три елемента (триади), например Cl, Br, J или Ca, Sr, Ba. В този случай атомното тегло на средния елемент на триадата е близо до половината от сумата на атомните тегла на външните елементи.

Едновременно с Дьоберейнер Л. Гмелин работи върху подобен проблем. По този начин, в неговия известен справочник - Handbuch der anorganischen Chemie, той предоставя таблица с химично подобни елементи, подредени в групи в определен ред. Но принципът на конструиране на неговата маса беше малко по-различен (Приложение Таблица 2). В горната част на таблицата, извън групите от елементи, бяха разположени три основни елемента - O, N, H. Под тях бяха триади, тетради и пентади, а под кислород имаше групи от металоиди (по Берцелиус), т.е. електроотрицателни елементи, под водород - метали. Електроположителните и електроотрицателните свойства на групи от елементи намаляват отгоре надолу. През 1853г Таблицата на Гмелин е разширена и подобрена от И. Г. Гледстън, който включва редкоземни и новооткрити елементи (Be, Er, Y, Di и др.). Впоследствие редица учени изучават закона на триадите, например Е. Ленссен. През 1857г той състави таблица от 20 триади и предложи метод за изчисляване на атомни тегла въз основа на три триади или енеади (деветки). Той беше толкова уверен в абсолютната точност на закона, че дори се опита да изчисли все още неизвестните атомни тегла на някои редкоземни елементи.

Допълнителни опити да се установи връзката между физичните и химичните свойства на елементите също се свеждат до сравнения на числените стойности на атомните тегла. Така М.И.Петенкофер през 1850г забеляза, че атомните тегла на някои елементи се различават кратно на 8. Причината за такива сравнения беше откриването на хомоложни серии органични съединения. Докато се опитваше да установи съществуването на подобни серии за елементи, М. Петенкофер, като направи изчисления, установи, че разликата в атомните тегла на някои елементи е 8, понякога 5 или 18. През 1851 г. подобни съображения за съществуването на правилни числени връзки между стойностите на атомните тегла на елементите бяха изразени от J.B. Dumas.

През 60-те години на XIX век. се появяват сравнения на атомни и еквивалентни тегла и химични свойства на елементи от малко по-различен вид. Наред със сравненията на свойствата на елементите в групи, самите групи от елементи започнаха да се сравняват помежду си. Такива опити доведоха до създаването на различни таблици и графики, които комбинираха всички или повечето от известните елементи. Автор на първата таблица е W. Odling. Той разделя 57-те елемента (в окончателния вариант) на 17 групи – монади, диади, триади, тетради и пентади, без да включва редица елементи. Значението на тази таблица беше съвсем просто и не представляваше нищо фундаментално ново. Няколко години по-късно, по-точно през 1862 г., френският химик Б. дьо Шанкуртоа прави опит да изрази зависимостите между атомните тегла на елементите в геометрична форма (Приложение Таблица 3). Той подреди всички елементи в нарастващ ред на техните атомни тегла върху страничната повърхност на цилиндъра по спирална линия, минаваща под ъгъл от 45°. Страничната повърхност на цилиндъра беше разделена на 16 части (атомното тегло на кислорода). Атомните тегла на елементите се нанасят върху кривата в подходяща скала (атомното тегло на водорода се приема за единица). Ако разгънете цилиндъра, тогава на повърхността (равнината) ще получите поредица от прави сегменти, успоредни един на друг. На първия сегмент отгоре има точки за елементи с атомни тегла от 1 до 16, на втория - от 16 до 32, на третия - от 32 до 48 и т.н. Л. А. Чугаев в своята работа "Периодичната система на химичните елементи" отбелязва, че в системата на де Шанкуртоа ясно се появява периодично редуване на свойства ... Ясно е, че тази система вече съдържа зародиша на периодичния закон. Но системата на Шанкуртоа дава широко поле за произвол. От една страна, сред аналоговите елементи често има елементи, които са напълно чужди. И така, зад кислорода и сярата титанът се намира между S и Te; Mn е сред аналозите на Li, Na и K; желязото се поставя на същата образуваща като Са и т.н. От друга страна, същата система дава две места за въглерод: едното за С с атомно тегло 12, другото съответства на атомно тегло 44 (Н. Фигуровски. Есе обща историяхимия). Така, след като фиксира някои връзки между атомните тегла на елементите, Шанкуртоа не успя да стигне до очевидното обобщение - установяването на периодичния закон.

Почти едновременно със спиралата на de Chancartois се появява табличната система на J. A. R. Newlands, която той нарича закон на октавите и има много общо с таблиците на Odling (Приложение Таблица 4). 62-те елемента в него са подредени във възходящ ред на еквивалентни тегла в 8 колони и 7 групи, разположени хоризонтално. Характерно е, че символите на елементите имат числа вместо атомни тегла. Те са общо 56. В някои случаи има два елемента под един и същ номер. Нюландс подчертава, че числата на химически подобни елементи се различават един от друг с числото 7 (или кратно на 7), например елемент с пореден номер 9 (натрий) повтаря свойствата на елемент 2 (литий) и т.н. С други думи, наблюдава се същата картина като в музикалната гама - осмата нота повтаря първата. Оттук и името на масата. Законът за октавите на Нюландс е многократно анализиран и критикуван от различни гледни точки. Периодичността на промените в свойствата на елементите се вижда само в скрита форма, а фактът, че в таблицата не е останало нито едно свободно място за елементи, които все още не са открити, прави тази таблица само формално сравнение на елементи и лишава това е значението на система, изразяваща закона на природата. Въпреки че, както отбелязва Л. А. Чугаев, ако Нюландс беше използвал при съставянето на своята таблица, вместо еквиваленти, най-новите стойности на атомните тегла, установени наскоро от Джерард и Канизаро, той би могъл да избегне много противоречия.

Сред другите изследователи, които през 60-те години на 19 век се занимават със сравнения на атомните тегла на елементите, като се вземат предвид техните различни свойства, може да се назове немският химик Л. Майер. През 1864г той публикува книгата Съвременни теории на химията и техните последици за химическата статика, която съдържа таблица от 44 елемента (63 са били известни по това време), подредени в шест колони според тяхната водородна валентност. От тази таблица става ясно, че Майер се стреми преди всичко да установи правилността на разликите в стойностите на атомните тегла в групи от подобни елементи. Той обаче далеч не забеляза най-съществената характеристика на вътрешната връзка между елементите - периодичността на техните свойства. Дори през 1870 г., след появата на няколко доклада на Д. И. Менделеев за периодичния закон, Майер, който публикува крива на периодичните промени в атомните обеми, не може да види в тази крива, която е един от изразите на периодичния закон, основна характеристика на закона. Междувременно, няколко месеца след появата на първите доклади на Д. И. Менделеев за открития от него периодичен закон, Л. Майер заяви приоритета на това откритие и в продължение на няколко години упорито изразява твърдения в това отношение.

Това, в най-общи линии, са основните опити за установяване на вътрешна връзка между елементите, предприети преди появата на първите доклади на Д. И. Менделеев за периодичния закон.

Д. И. Менделеев почти не споменава как е направено откритието нито в статиите си за периодичния закон, нито в автобиографичните си бележки. Но когато един ден, около тридесет години след откриването на периодичния закон, един журналист го попита: Как стигнахте до периодичната система?, Д. И. Менделеев отговори: Мислех за това, може би от двадесет години (N , Фигуровски Д. И. Менделеев.1834 - 1907). Всъщност може определено да се каже, че цялата му предишна история е довела до откриването на периодичния закон на Д. И. Менделеев. научна дейност. Началото е поставено още в първите му трудове, посветени на изоморфизма и специфичните обеми. Първите елементи, които се откроиха сред другите със своята индивидуалност, на които Д. И. Менделеев обърна внимание, бяха силиций и въглерод. Общите формули на най-важните бинарни съединения на въглерода и силиция бяха идентични, но при изследване на зависимостта на свойствата на техните съединения от състава бяха разкрити следните разлики: в състава - някои съединения са характерни за въглерода, а неопределените са характерни за силиций; в структурата на съединенията - наличието на стабилни радикали и хомовериги, както и ненаситени или ненаситени съединения във въглерода и хетеровериги в силиций. Това доведе до значителни разлики в свойствата на повечето съединения на тези два елемента. Ученият се интересуваше какви други елементи, освен силиций, са способни да образуват неуточнени съединения. Те се оказаха преди всичко бор и фосфор. Говорейки за способността на различни елементи да образуват соли и подчертавайки несигурността на състава на много съединения, Д. И. Менделеев отбелязва през 1864 г.: Несигурните съединения са съединения по сходство (разтвори, сплави, изоморфни смеси се образуват предимно от подобни тела) и вярно химичните съединения са съединения по разлика - съчетания на тела с далечни свойства (М. Младенцев. Д. И. Менделеев. Животът и делото му).

Въз основа на изследването на кристалните форми на съединенията и връзката им със състава Д. И. Менделеев стигна до извода, че индивидуалното (съставът) на дадено съединение може да бъде подчинено на общото (една и съща кристална форма, присъща на няколко съединения). Наистина, броят на видовете кристални форми е значително по-малък от броя на възможните химични съединения. Изучавайки явлението изоморфизъм, Д. И. Менделеев направи още едно заключение за връзката между индивида и общото: някои съединения на два различни елемента се оказаха изоморфни. Но този изоморфизъм не се проявява за всички етапи на окисление на сравняваните съединения, а само за някои. Освен това беше отбелязано, че образуването на изоморфни смеси е възможно и в случай, че концентрацията на едно от веществата е значително по-ниска от концентрацията на другото. Д. И. Менделеев също обърна внимание на съществуването на полимерен изоморфизъм и на серията K2O, Na2O, MgO, FeO, Fe2O3, Al2O3, SiO2, където оксидите са подредени според степента на усилване на киселинните свойства. Той придружи тази позиция със следния коментар: При заместване по групи сумата от телата, разположени по ръбовете, се заменя със сумата от телата, съдържащи се между тях.

Разглеждането на тези въпроси накара Д. И. Менделеев да търси връзки между класове съединения или техните серии, които имат общи формули. Той видя причината за разликата между тях в природата на елементите.

В резултат на своите изследвания Д. И. Менделеев заключава, че връзките между различните свойства на елементите се характеризират с категориите общи (единични), специфични (специални) и индивидуални (единични). Общите свойства са свойства, които се отнасят предимно до концепцията за елемент и са отделни специфични характеристики на атома като цяло. Д. И. Менделеев нарича такива свойства фундаментални и първото от тях смята атомното тегло (атомната маса) на елемента. Що се отнася до свойствата на съединенията, те могат да бъдат обобщени в рамките на определен набор от съединения и различни критерии могат да се използват като основа. Такива свойства се наричат ​​специфични (специални), например метални и неметални свойства на прости вещества, киселинно-основни свойства на съединения и др. Под индивидуални имаме предвид онези уникални свойства, които отличават два аналогични елемента или две съединения от един и същи клас, например различна разтворимост на магнезиевите и калциевите сулфати и др. Липса на необходимите данни за вътрешна структурамолекули и атоми принуди Д. И. Менделеев да разгледа такива свойства като атомни и молекулни обеми в работата си Специфични обеми. Тези свойства са изчислени от свойствата на общите (атомни и молекулни маси) и специфичните свойства на съединенията (плътност на просто или сложно вещество). Анализирайки естеството на промените в такива свойства, Д. И. Менделеев подчертава, че моделите на промени в специфичното тегло и атомните обеми в поредицата от елементи се нарушават от онези промени във физическата и химическата природа на елементите, които са свързани с броя на атомите. включени в молекулата, и качеството на атомите или формата на химичните връзки. По този начин, въпреки че такива свойства се свързват с общи свойства, те неизбежно се оказват сред специфичните - отразяват обективни различия в природата на елементите. Това е идея за три вида свойства, тяхната връзка помежду си и начини за намиране на модели общи отделните прояви по-късно са в основата на учението за периодичността.

Така че, обобщавайки всичко по-горе, можем да кажем, че до средата на 19 век въпросът за систематизирането на натрупания материал е една от основните задачи в химията, както и във всяка друга наука. Простите и сложните вещества се изучават в съответствие с класификациите, приети в науката по това време: първо, по физични свойства, и второ, по химични свойства. Рано или късно беше необходимо да се опитаме да свържем двете класификации заедно. Много такива опити са правени още преди Д. И. Менделеев. Но учените, които се опитаха да открият каквито и да е числени модели, когато сравняваха атомните тегла на елементите, пренебрегнаха химичните свойства и други връзки между елементите. В резултат на това те не само не успяха да стигнат до периодичен закон, но дори не успяха да премахнат несъответствията в сравненията. Всъщност изброените опити на Одлинг, Нюландс, Шанкуртоа, Майер и други автори са само хипотетични схеми, съдържащи само намек за наличието на вътрешни връзки между свойствата на елементите, лишени от признаци на научна теория и особено закон на природа. Недостатъците, които съществуваха във всички тези конструкции, породиха съмнения относно правилността на идеята за съществуването на универсална връзка между елементите, дори сред самите автори. Независимо от това Д. И. Менделеев отбелязва в Основите на химията, че някои зародиши на периодичния закон са видими в конструкциите на де Шанкуртоа и Нюландс. Задачата да се разработи класификация на елементите въз основа на целия набор от информация за състава, свойствата и понякога структурата на съединенията падна на Д. И. Менделеев. Изследването на връзката между свойствата и състава го принуждава да анализира първо свойствата на отделните елементи (проявяващи се в изследването на изоморфизма, специфичните обеми и сравнението на свойствата на въглерода и силиция), след това естествените групи (атомни маси и химически свойства) и всички класове съединения (съвкупността от физични и химични свойства), включително прости вещества. И тласъкът за този вид търсене беше работата на Дюма. По този начин можем с право да твърдим, че в работата си Д. И. Менделеев няма съавтори, а само предшественици. И за разлика от предшествениците си, Д. И. Менделеев не търси конкретни закони, а се стреми да реши общ проблем от фундаментално естество. При това отново, за разлика от своите предшественици, той оперира с проверени количествени данни и лично експериментално тества съмнителните характеристики на елементите.

Откриване на периодичния закон

Откриването на периодичния закон на химичните елементи не е често срещано явление в историята на науката, но може би изключително. Ето защо е естествено, че интересът се предизвиква както от появата на самата идея за периодичността на свойствата на химичните елементи, така и от творческия процес на развитие на тази идея, нейното въплъщение в цялостен закон на природата. Понастоящем, въз основа на собствените свидетелства на Д. И. Менделеев, както и на публикувани материали и документи, е възможно да се възстановят с достатъчна надеждност и пълнота основните етапи от творческата дейност на Д. И. Менделеев, свързани с развитието на системата от елементи.

През 1867г Дмитрий Иванович е назначен за професор по химия в Петербургския университет. След като по този начин заема катедрата по химия в столичния университет, т.е. След като по същество стана лидер на университетските химици в Русия, Менделеев взе всички мерки по силите си, за да подобри значително преподаването на химия в Санкт Петербург и други руски университети. Най-важната и неотложна задача, която възникна пред Дмитрий Иванович в тази посока, беше създаването на учебник по химия, който отразява най-важните постижения на химията от онова време. Както учебникът на Г. И. Хес, така и различните преводни издания, които учениците използваха, бяха много остарели и, естествено, не можеха да задоволят Д. И. Менделеев. Затова реши да пише изцяло нов курс , съставен по негов собствен план. Курсът беше озаглавен „Основи на химията“. Към началото на 1869г работата по второто издание на първата част на учебника, посветена на химията на въглерода и халогените, беше приключила и Дмитрий Иванович възнамеряваше незабавно да продължи работата по втората част. Обмисляйки плана за втората част, Д. И. Менделеев обърна внимание на факта, че редът на подреждане на материала за елементите и техните съединения в съществуващите учебници по химия е до голяма степен случаен и не отразява връзките не само между групи от химически различни елементи, но и но дори и между отделни подобни елементи. Размишлявайки върху въпроса за последователността на разглеждане на групи от химически различни елементи, той стигна до извода, че трябва да има някакъв научно обоснован принцип, който трябва да се използва като основа за плана на втората част на курса. В търсене на такъв принцип Д. И. Менделеев решава да сравни групи от химически подобни елементи, за да открие желания модел. След няколко неуспешни опита той изписва на карти символите на известните по това време елементи и записва техните основни физични и химични свойства до тях. Чрез комбиниране на разпределението на тези карти Д. И. Менделеев открива, че ако всички известни елементи са подредени в нарастващ ред на техните атомни маси, тогава е възможно да се идентифицират групи от химически подобни елементи, като се раздели цялата серия на периоди и се поставят един под друг , без да променя реда на елементите. Така на 1 март 1869 г Първата таблица, система от елементи, беше съставена първо фрагментарно, а след това напълно. Ето как по-късно говори за това самият Д. И. Менделеев. Многократно ме питаха: на какво основание, на каква мисъл открих и защитих периодичния закон? Тук ще дам възможен отговор. ... След като посветих енергията си на изучаване на материята, аз виждам в нея два такива признака или свойства: маса, заемаща пространство и проявяваща се в привличане, и най-ясно или най-реалистично в тегло, и индивидуалност, изразена в химически трансформации, и най-ясно формулирани в представите за химичните елементи. Когато мисля за материя, в допълнение към всяка идея за материални атоми, за мен е невъзможно да избегна два въпроса: колко и какъв вид вещество е дадено, на което съответстват понятията маса и химия. Историята на науката относно материята, т.е. химията, волю-неволю води до искането за признаване не само на вечността на масата на материята, но и на вечността на химичните елементи. Следователно неволно възниква мисълта, че трябва да има връзка между масата и химичните свойства на елементите и тъй като масата на веществото, макар и не абсолютна, а само относителна, в крайна сметка се изразява под формата на атоми, тогава тя е необходимо да се търси функционално съответствие между отделните свойства на елементите и техните атомни тегла. Да търсиш нещо... няма друг начин освен да търсиш и опитваш. Така че започнах да избирам, записвайки на отделни карти елементи с техните атомни тегла и фундаментални свойства, подобни елементи и подобни атомни тегла, което бързо доведе до заключението, че свойствата на елементите периодично зависят от тяхното атомно тегло, и, съмнявайки се в много неясноти , нито за минута не се усъмних в обобщеността на направения извод, тъй като беше невъзможно да се допусне случайност (Н. Фигуровски. Дмитрий Иванович Менделеев).

Ученият е озаглавил получената таблица Опит на система от елементи въз основа на тяхното атомно тегло и химическо сходство. Той веднага видя, че тази таблица не само дава основата на логическия план на втората част от курса по Основи на химията, но преди всичко изразява най-важния закон на природата. Няколко дни по-късно отпечатаната таблица (с руски и френски заглавия) беше изпратена до много видни руски и чуждестранни химици. Д. И. Менделеев излага основните положения на своето откритие, аргументи в полза на направените от него заключения и обобщения в статията Корелация на свойствата с атомното тегло на елементите. Тази работа започва с обсъждане на принципите на класификация на елементите. Ученият прави исторически преглед на опитите за класификация през 19 век и стига до извода, че в момента няма нито един общ принцип, който да издържи на критика, който да служи като опора за преценка на относителните свойства на елементите и да им позволи да бъдат подредени в повече или по-малко строга система. Само по отношение на някои групи елементи няма съмнение, че те образуват едно цяло, представляват естествена поредица от подобни прояви на материята (М. Младенцев. Д. И. Менделеев. Неговият живот и творчество). Освен това Дмитрий Иванович обяснява причините, които го подтикнаха да изучава връзките между елементите, с факта, че след като се зае да състави ръководство по химия, наречено "Основи на химията", той трябваше да се спре на някаква система от прости тела, така че в техните разпределение, той не би се ръководил от случайни, сякаш инстинктивни мотиви, а от някакво определено начало. Това е точното начало, т.е. принципът на системата от елементи, според заключението на D.I. Менделеев, трябва да се основава на стойността на атомните тегла на елементите. След това сравнявайки елементите с най-ниски атомни тегла, Менделеев изгражда първия фундаментален фрагмент от периодичната система (Приложение Таблица 8). Той заявява, че за елементи с големи атомни тегла се наблюдават подобни отношения. Този факт позволява да се формулира най-важното заключение, че величината на атомното тегло определя природата на елемента толкова, колкото теглото на частицата определя свойствата и много реакции на сложно тяло. След обсъждане на въпроса за възможното относително разположение на всички известни елементи, Д. И. Менделеев дава своята таблица Опит на система от елементи.... Статията завършва с кратки заключения, които са се превърнали в основни положения на периодичния закон: Елементите, подредени според големината на тяхното атомно тегло, представляват ясна периодичност на свойствата... Сравнението на елементи или групи според големината на атомното тегло съответства на така наречената им атомност и до известна степен разликата в химичния характер... Трябва да се очакват още открития много непознати прости тела, например елементи, подобни на Al и Si с дял от 65 - 75... Стойността на атомното тегло на даден елемент понякога може да бъде коригирано чрез познаване на неговите аналогии. Значи делът на Те не трябва да е 128, а 123 - 126? (Н. Фигуровски. Дмитрий Иванович Менделеев). По този начин статията Корелация на свойствата с атомното тегло на елементите ясно и ясно отразява последователността от изводи на Д. И. Менделеев, довели до създаването на периодичната таблица на елементите, а заключенията показват колко правилно ученият е оценил важността на своето откритие от самото начало. Статията е изпратена до Journal of the Russian Chemical Society и се появява в печат през май 1869 г. Освен това той беше предназначен за доклад на следващото заседание на Руското химическо общество, което се състоя на 18 март. Тъй като Д. И. Менделеев отсъстваше по това време, секретарят на Химическото общество Н. А. Меншуткин говори от негово име. В протокола на обществото остава сух запис за тази среща: Н. Меншуткин докладва от името на Д. Менделеев опита на система от елементи, основана на тяхното атомно тегло и химично сходство. Поради отсъствието на Д. Менделеев, обсъждането на това съобщение беше отложено за следващото заседание (Детска енциклопедия). Учените, съвременници на Д. И. Менделеев, които за първи път чуха за тази периодична система от елементи, останаха безразлични към нея и не можаха веднага да разберат новия закон на природата, който впоследствие обърна целия ход на развитието на научната мисъл с главата надолу.

Така че изглежда, че първоначално поставената задача - да се намери точното начало, принципът на рационално разпределение на материала във втората част на Основите на химията - е решена и Д. И. Менделеев може да продължи да работи по курса. Но сега вниманието на учения беше напълно завладяно от системата от елементи и възникналите нови идеи и въпроси, чието развитие му се струваше по-значимо и важно от написването на учебник по химия. Виждайки закон на природата в създадената система, Дмитрий Иванович изцяло премина към изследване, свързано с някои неясноти и противоречия в открития от него модел.

Тази интензивна работа продължи почти две години, от 1869 г. до 1871г Резултатът от изследването са такива публикации на Д. И. Менделеев за атомните обеми на елементите (казва се, че атомните обеми на прости вещества са периодична функция на атомните маси); за количеството кислород в солните оксиди (доказано е, че най-високата валентност на елемент в солеобразуващ оксид е периодична функция на атомната маса); за мястото на церия в системата от елементи (доказано е, че атомното тегло на церия, равно на 92, не е правилно и трябва да се увеличи до 138, а също така е дадена нова версия на системата от елементи). От следващите статии най-висока стойностза развитието на основните положения на периодичния закон имаше две - Естествената система на елементите и нейното приложение за посочване на свойствата на неоткритите елементи, публикувана на руски език, и Периодичният закон за химическите елементи, отпечатана на немски език. Те представят не само всички данни за периодичния закон, събрани и получени от Д. И. Менделеев, но и различни идеи и заключения, които все още не са публикувани. И двете статии изглежда завършват огромната изследователска работа, извършена от учения. Именно в тези членове периодичният закон получава своя окончателен дизайн и формулировка.

В началото на първата статия Д. И. Менделеев заявява, че някои факти преди това не се вписват в рамката на периодичната система. Така някои от елементите, а именно елементите церит, уран и индий, не намериха подходящо място в тази система. Но ... в момента, - пише по-нататък Д. И. Менделеев, - такива отклонения от периодичната законност ... вече могат да бъдат елиминирани с много по-голяма пълнота, отколкото беше възможно в миналото (Н. Фигуровски. Дмитрий Иванович Менделеев). Той обосновава предложените от него места в системата за уран, метали церит, индий и др. Централно място в статията заема таблица на периодичната система в повече перфектна формав сравнение с първите варианти. Дмитрий Иванович предлага и ново име - Естествена система от елементи, като по този начин подчертава, че периодичната система представлява естествено подреждане на елементите и по никакъв начин не е изкуствена. Системата се основава на разпределението на елементите според тяхното атомно тегло и периодичността се забелязва веднага. Въз основа на това се съставят седем групи или седем семейства за елементите, които са посочени в таблицата с римски цифри. Освен това някои елементи в периодите, започващи с калий и рубидий, са причислени към осма група. Освен това Д. И. Менделеев характеризира отделните модели в периодичната система, като посочва наличието на големи периоди в нея, разликите в свойствата на елементи от една и съща група, принадлежащи към четни и нечетни серии. Като една от важните характеристики на системата Дмитрий Иванович взема висшите оксиди на елементите и въвежда в таблицата видовете оксидни формули за всяка група елементи. Тук също така обсъждаме въпроса за типичните формули на други съединения на елементите, свойствата на тези съединения във връзка с обосновката на мястото на отделните елементи в периодичната таблица. След като сравнява някои физически и химични характеристики на елементите, Д. И. Менделеев повдига въпроса за възможността за предсказване на свойствата на химичните елементи, които все още не са открити. Той посочва, че в периодичната таблица е поразително присъствието на редица клетки, които не са заети от известни елементи. Това се отнася преди всичко за празните клетки в третата и четвъртата група аналогови елементи - бор, алуминий и силиций. Д. И. Менделеев прави смело предположение за съществуването в природата на елементи, които в бъдеще, когато бъдат открити, трябва да заемат празни клетки в таблицата. Той предлага не само конвенционални наименования (екабор, екаалуминий, екасилиций), но също така, въз основа на позицията им в периодичната таблица, описва какви физични и химични свойства трябва да имат тези елементи. Работата също така обсъжда възможността за съществуване на елементи, които могат да запълнят други празни клетки в таблицата. И сякаш за да обобщи казаното, Д. И. Менделеев пише, че прилагането на предложената система от елементи за сравнение както на самите тях, така и на съединенията, образувани от тях, представлява такива предимства, каквито никоя от гледните точки не е предоставила досега пори, използвани в химията.

Втората обширна работа - За закона за периодичността - е замислена от учения през 1871 г. Именно в него имаше за цел да даде пълно и обосновано представяне на откритието, за да го запознае с широки кръгове от световната научна общност. Основната част от тази работа беше статията Периодичен закон на химичните елементи, публикувана в Annals of Chemistry and Pharmacy. Статията е резултат от повече от две години работа на учения. След уводната част, в която са дадени някои важни дефиниции и преди всичко определението на понятията елемент и просто тяло, както и някои общи съображения за свойствата на елементите и съединенията и възможностите за техните сравнения и обобщения, D.I. Менделеев разглежда най-важните разпоредби на периодичния закон и изводите от него във връзка с нашите собствени изследвания. Така в Същността на закона за периодичността, базирайки се на сравнения на атомните тегла на елементите, формулите на техните оксиди и оксидни хидрати, Дмитрий Иванович заявява, че съществува тясна естествена връзка между атомните тегла и всички други свойства на елементи. Обща черта Редовната промяна в свойствата на елементите, подредени в нарастващ ред на техните атомни тегла, е периодичността на свойствата. Той пише, че с увеличаването на атомното тегло, елементите първо имат все повече и повече променливи свойства, а след това тези свойства се повтарят отново в нов ред, в нов ред и в поредица от елементи и в същата последователност, както в предишния ред. Следователно законът за периодичността може да се формулира по следния начин: свойствата на елементите и следователно свойствата на простите и сложните тела, които образуват, са периодично зависими (т.е. повтарят се правилно) от тяхното атомно тегло. По-нататък, заявената фундаментална позиция се илюстрира с голям брой примери за периодични промени в свойствата на двата елемента и съединенията, които те образуват. Вторият параграф, Приложение на закона за периодичността към систематиката на елементите, започва с думите, че системата от елементи има не само педагогическо значение, не само улеснява изучаването на различни факти, привеждайки ги в ред и връзка, но също така има чисто научно значение, разкривайки аналогии и по този начин посочвайки нови начини за изследване на елементите. Той изброява методите за изчисляване на атомните тегла на елементите и свойствата на техните съединения въз основа на позицията на елементите в периодичната таблица (берилий, ванадий, талий), по-специално метода на пропорциите. Приложението на закона за периодичността за определяне на атомните тегла на малко проучени елементи обсъжда позицията на някои елементи в периодичната таблица и описва метод за изчисляване на атомни тегла въз основа на система от елементи. Факт е, че по времето, когато беше открит периодичният закон, атомните тегла на редица елементи бяха, както се изразява Д. И. Менделеев, установени по понякога много нестабилни критерии. Следователно някои елементи, когато са поставени в периодичната таблица само според приетото по това време атомно тегло, очевидно не са били на мястото си. Въз основа на разглеждането на комплекса от физични и химични свойства на такива елементи Д. И. Менделеев предложи място в системата, съответстващо на техните свойства, и в редица случаи беше необходимо да се преразгледа тяхното досега прието атомно тегло. Така индий, чието атомно тегло беше прието за 75 и който на тази основа трябваше да бъде поставен във втората група, ученият прехвърли в третата група, докато коригира атомното тегло на 113. За уран с атомно тегло от 120 и позиция в третата група, въз основа на подробен анализ на физичните и химичните свойства и свойствата на неговите съединения, беше предложено място в шестата група и атомното тегло беше удвоено (240). След това авторът разглежда много труден, особено по това време, въпрос за разположението на редкоземните елементи в периодичната таблица - церий, дидимий, лантан, итрий, ербий. Но този въпрос беше решен едва след повече от тридесет години. Тази работа завършва с прилагането на закона за периодичността за определяне на свойствата на елементи, които все още не са открити, което може би е особено важно за потвърждаване на периодичния закон. Тук Д. И. Менделеев посочва, че на някои места в таблицата явно липсват няколко елемента, които трябва да бъдат открити в бъдеще. Той предсказва свойствата на все още неоткрити елементи, предимно аналози на бор, алуминий и силиций (ека-бор, ека-алуминий, ека-силиций). Тези предсказания за свойствата на все още неизвестни елементи характеризират не само научната смелост на брилянтния учен, основана на твърдата увереност в открития от него закон, но и силата на научното предвиждане. Няколко години по-късно, след откриването на галий, скандий и германий, когато всички негови предсказания бяха блестящо потвърдени, периодичният закон беше признат в целия свят. Междувременно, в първите години след публикуването на статията, тези прогнози останаха почти незабелязани от научния свят. В допълнение, статията повдигна въпроса за коригиране на атомните тегла на някои елементи въз основа на периодичния закон и прилагането на периодичния закон за получаване на допълнителни данни за формите на химичните съединения на елементите.

И така, в края на 1871 г. всички основни разпоредби на периодичния закон и много смели изводи от него, направени от D.I. Менделеев, бяха публикувани в систематизирано изложение. Тази статия завърши първия и най-важен етап от изследването на Д. И. Менделеев върху периодичния закон; тя стана плод на повече от две години титанична работа за решаване на различни проблеми, които възникнаха пред учения, след като той състави първата таблица на Опита на система от елементи през март 1869 г. През следващите години Дмитрий Иванович от време на време се връща към разработването и обсъждането на отделни проблеми, свързани с по-нататъшното развитие на периодичния закон, но вече не се занимава с дългосрочни систематични изследвания в тази област, както беше дело през 1869 - 1871г. Ето как самият Д. И. Менделеев оцени работата си в края на 90-те години: Това е най-доброто обобщение на моите възгледи и мисли за периодичността на елементите и оригинала, според който по-късно беше написано толкова много за тази система. Това е основната причина за моята научна слава, защото много по-късно беше оправдано (Р. Добротин. Хроника на живота и творчеството на Д. И. Менделеев). Статията развива и последователно представя всички аспекти на открития от него закон, както и формулира най-важните му приложения. Тук D.I. Менделеев дава усъвършенствана, вече канонична формулировка на периодичния закон: ... свойствата на елементите (и следователно простите и сложни тела, образувани от тях) периодично зависят от тяхното атомно тегло (Р. Добротин. Хроника на живота и дейността на Д. И. Менделеев). В същата статия ученият дава и критерий за фундаменталността на законите на природата изобщо: Всеки закон на природата получава научно значение само ако той, така да се каже, допуска практически последствия, т.е. тези логически заключения, които обясняват необяснимото и насочват към неизвестни досега явления и особено ако законът води до прогнози, които могат да бъдат проверени от опита. В последния случай значението на закона е очевидно и е възможно да се провери неговата валидност, което най-малкото насърчава развитието на нови области на науката (Р. Добротин. Хроника на живота и работата на Д. И. Менделеев). Прилагайки тази теза към периодичния закон, Дмитрий Иванович назовава следните възможности за нейното приложение: към система от елементи; да се определят свойствата на все още неизвестни елементи; да се определи атомното тегло на малко проучени елементи; да коригира стойностите на атомните тегла; за попълване на информация за формите на химичните съединения. Освен това Д. И. Менделеев посочва възможността за приложимост на периодичния закон: за правилното разбиране на така наречените молекулни съединения; за определяне на случаи на полимеризация между неорганични съединения; към сравнителното изследване на физическите свойства на прости и сложни тела (Р. Добротин. Хроника на живота и творчеството на Д. И. Менделеев). Можем да кажем, че в тази статия ученият очерта широка програма за изследване на неорганичната химия, основана на учението за периодичността. Всъщност много важни области на неорганичната химия в края на 19-ти и началото на 20-ти век всъщност се развиват по пътищата, очертани от великия руски учен Д. И. Менделеев, и откриването и последващото признаване на периодичния закон може да се счита за завършване на и обобщение на цял период от развитието на химията.

Триумф на периодичния закон

Като всяко друго голямо откритие, такова голямо научно обобщение като периодичния закон, което също има дълбоки исторически корени, трябваше да предизвика реакции, критика, признание или непризнаване и приложения в научните изследвания. Но колкото и да е странно, през първите години след откриването на закона практически нямаше отговори или изказвания от химици, които да го оценяват. Във всеки случай, в началото на 70-те години няма сериозни отговори на статиите на Д. И. Менделеев. Химиците предпочитаха да мълчат, разбира се, не защото не бяха чували нищо за този закон или не го разбираха, но, както Е. Ръдърфорд по-късно обясни това отношение, химиците от неговото време просто бяха по-заети да събират и получават факти, отколкото мислейки за техните взаимоотношения. Но изказванията на Д. И. Менделеев не останаха напълно незабелязани, въпреки че предизвикаха неочаквана реакция от страна на някои чуждестранни учени. Но всички публикации, които се появиха в чуждестранни списания, не засягаха същността на откритието на Д. И. Менделеев, а повдигнаха въпроса за приоритета на това откритие. Великият руски учен имаше много предшественици, които се опитаха да подходят към въпроса за систематизирането на елементите и следователно, когато Д. И. Менделеев показа, че периодичният закон е основен закон на природата, някои от тях претендираха за приоритет в откриването на този закон. Така кореспондентът на Германското химическо общество в Лондон Р. Герстел написа бележка, в която твърди, че идеята на Д. И. Менделеев за естествената система от елементи е изразена няколко години преди него от В. Одлинг. Малко по-рано се появи книга на немския химик H.V. Blomstrand, в която той предложи класификация на елементите според тяхната аналогия с водород и кислород. Всички елементи са разделени от автора на две големи групи въз основа на електрическата полярност в духа на електрохимичната теория на I.Ya. Берцелиус. Принципите на периодичната таблица също бяха представени със значителни изкривявания в брошурата на Г. Баумгауер. Но повечето публикации бяха посветени на системата от елементи на Л. Майер, изцяло базирана на принципите на естествената таксономия на Д. М. Менделеев, която, както той твърди, е публикувана през 1864 г. Л. Майер е основен представител на неорганичната химия в Германия през 60-80-те години на 19 век. Всичките му трудове са посветени главно на изучаването на физикохимичните свойства на елементите: атомни маси, топлинен капацитет, атомни обеми, валентност, изоморфизъм и по различни начинитехните определения. Той видя основната цел на своите изследвания в събирането на точни експериментални данни (изясняване на атомни маси, установяване на физически константи) и не си постави широки задачи за обобщаване на натрупания материал, за разлика от Д. И. Менделеев, който при изучаване на различни физични и химични свойства се опита да намерите връзката между всички елементи, да разберете естеството на промените в свойствата на елементите. Тези речи по същество ограничават първоначалната реакция на научния свят към откриването на периодичния закон и към основните статии за периодичния закон, публикувани от Д. И. Менделеев през 1869 - 1871 г. По принцип те бяха насочени към поставяне под въпрос на новостта и приоритета на откритието и в същото време използване на основната идея на Д. И. Менделеев за собствените си конструкции на системи от елементи.

Но изминаха само четири години и целият свят започна да говори за периодичния закон като най-блестящо откритие, за оправданието на гениалните предсказания на Д. И. Менделеев. Дмитрий Иванович, от самото начало напълно уверен в особената научна важност на открития от него закон, дори не можеше да си представи, че след няколко години ще стане свидетел на научния триумф на своето откритие. През февруари 1874 г Френският химик P. Lecoq de Boisbaudran провежда химическо изследване на цинкова смес от металургичния завод Pierrefitte в Пиренеите. Това изследване протича бавно и завършва с откритието през 1875 г. нов елемент, галий, кръстен на Франция, която древните римляни наричали Галия. Новината за откритието се появи в Докладите на Парижката академия на науките и в редица други публикации. Д. И. Менделеев, който внимателно следеше научната литература, веднага разпозна новия елемент като ека-алуминий, който той предсказа, въпреки факта, че в първото съобщение на автора на откритието галият е описан само в най-общи термини и някои свойствата му са определени неправилно. По този начин се приема, че специфичното тегло на ека-алуминия е 5,9, а специфичното тегло на отворения елемент е 4,7. Д. И. Менделеев изпраща на L. De Boisbaudran писмо, в което не само обръща внимание на работата си върху периодичния закон, но също така посочва грешка при определяне на специфичното тегло. Лекок дьо Боабодран, който никога не беше чувал за руския учен или за открития от него периодичен закон на химичните елементи, прие тази реч с недоволство, но след това, след като се запозна със статията на Д. И. Менделеев за периодичния закон, той повтори експериментите си и го наистина се оказа, че специфичното тегло, предсказано от D.I.Mendeleev, съвпада точно с това, определено експериментално от L. de Boisbaudran. Това обстоятелство, разбира се, не може да не направи много силно впечатление както на самия Льокок дьо Боабодран, така и на целия научен свят. По този начин предвидливостта на Д. И. Менделеев беше блестящо оправдана (Приложение Таблица 5). Цялата история на откриването и изучаването на галиеви съединения, която получи покритие в литературата от онова време, неволно привлече вниманието на химиците и стана първият тласък за всеобщото признаване на периодичния закон. Търсенето на основната работа на Д. И. Менделеев, Периодичният закон на химичните елементи, публикувано в Анали на Либих, се оказа толкова голямо, че трябваше да бъде преведено на английски и френски и много учени се опитаха да допринесат за търсенето за нови, все още неизвестни елементи, предсказани и описани от Д. И. Менделеев. Това са В. Крукс, В. Рамзи, Т. Карнели, Т. Торп, Г. Хартли – в Англия; П. Лекок дьо Боабодран, К. Мариняк – във Франция; К. Винклер – в Германия; Й. Томсен – в Дания; И. Ридберг - в Швеция; Б. Браунер – в Чехия и др. Д. И. Менделеев ги нарече укрепители на закона. Химико-аналитични изследвания започват в лаборатории в различни страни.

Професорът по аналитична химия в университета в Упсала L.F. Nilsson беше един от тези учени. Работейки с минерала евксенит, който съдържа редкоземни елементи, той получава освен основния продукт и някакъв непознат за него вид пръст (оксид). При внимателно и подробно проучване на това непозната земяпрез март 1879 г Нилсон открива нов елемент, чиито основни свойства съвпадат със свойствата, описани от Д. И. Менделеев през 1871 г. екабор. Този нов елемент е наречен скандий в чест на Скандинавия, където е открит и намира своето място в третата група на периодичната таблица на елементите между калция и титана, както е предсказано от Д. И. Менделеев (Таблица 6 в допълнение). Историята на откриването на екаборон-скандий още веднъж ясно потвърди не само смелите прогнози на Д. И. Менделеев, но и изключителното значение за науката на открития от него периодичен закон. След откриването на галия става абсолютно очевидно, че периодичният закон е в пълния смисъл на думата пътеводна звезда на химията, показваща в каква посока трябва да се осъществи търсенето на нови, все още неизвестни химически елементи.

Няколко години след откриването на скандия, по-точно през 1886 г., периодичният закон отново привлече широко внимание. В Германия, близо до Фрайберг, в района на планината Химелсфюрст, в сребърна мина е открит нов неизвестен минерал. Професор А. Вайсбах, който откри този минерал, го нарече аргиродит. Качественият анализ на новия минерал е извършен от химика Г. Т. Рихтер, а количественият – от известния химик аналитик К. А. Винклер. По време на своите изследвания Винклер получава неочакван и странен резултат. Оказа се, че общият процент на елементите, които съставляват аргиродита, е само 93%, а не 100%, както трябва да бъде. Очевидно при анализа е пропуснат някакъв елемент, който също се съдържа в значително количество в минерала. Осем повторени теста, извършени с изключително внимание, дават същия резултат. Винклер предполага, че има работа с елемент, който все още не е открит. Той нарече този елемент германий и описа свойствата му. Задълбочено проучване на свойствата на германия и неговите съединения скоро доведе Winkler до несъмненото заключение, че новият елемент е ека-силиций на Д. И. Менделеев (Таблица 7 в допълнение). Такова необичайно близко съвпадение на предсказаните и експериментално откритите свойства на германия учуди учените, а самият Винклер в едно от съобщенията си до Германското химическо общество сравни предсказанието на Д. И. Менделеев с предсказанията на астрономите Адамс и Льо Верие за съществуването на планетата Нептун, направени само въз основа на изчисления.

Блестящото потвърждение на предсказанията на Д. И. Менделеев оказа голямо влияние върху по-нататъшното развитие на химията и всички естествени науки. От средата на 80-те години. Периодичният закон, разбира се, беше признат от целия научен свят и влезе в арсенала на науката като основа на научните изследвания. От този момент нататък на базата на периодичния закон започва систематично изследване на съединенията на всички известни елементи и търсене на неизвестни, но предвидими съединения. Ако преди откриването на периодичния закон учените, които изучаваха различни, особено новооткрити минерали, работеха по същество сляпо, без да знаят къде да търсят нови, неизвестни елементи и какви трябва да бъдат техните свойства, тогава, въз основа на периодичния закон, откритието на нови елементи се оказа възможно почти без никакви изненади. Периодичният закон позволи точно и недвусмислено да се установи броят на все още неоткритите елементи с атомни тегла от 1 до 238 - от водород до уран. Само за петнадесет години се сбъднаха всички предсказания на руския изследовател, а празните до този момент места в системата бяха запълнени с нови елементи с предварително точно изчислени свойства. Въпреки това, дори по време на живота на Д. И. Менделеев, периодичният закон беше два пъти подложен на сериозни тестове. Новите открития в началото изглеждаха не само необясними от гледна точка на периодичния закон, но дори и противоречащи му. И така, през 90-те години У. Рамзи и Дж. У. Рали откриха цяла група инертни газове. За Д. И. Менделеев това откритие само по себе си не е пълна изненада. Той допуска възможността за съществуването на аргон и други елементи - негови аналози - в съответните клетки на периодичната таблица. Свойствата на новооткритите елементи и преди всичко тяхната инертност (нулева валентност) обаче предизвикаха сериозни трудности при поставянето на нови газове в периодичната таблица. Изглеждаше, че няма места за тези елементи в периодичната таблица и Д. И. Менделеев не се съгласи веднага с добавянето на нулева група към периодичната система. Но скоро стана ясно, че периодичната система премина теста с чест и след въвеждането на нулевата група в нея придоби още по-хармоничен и завършен вид. В началото на 19-ти и 20-ти век е открита радиоактивността. Имоти радиоактивни елементибяха толкова несъвместими с традиционните идеи за елементите и атомите, че възникна съмнение относно валидността на периодичния закон. Освен това броят на новооткритите радиоактивни елементи се оказа такъв, че възникнаха привидно непреодолими трудности с поставянето на тези елементи в периодичната система. Но скоро, макар и след смъртта на Д. И. Менделеев, възникналите трудности бяха напълно отстранени и периодичният закон придоби допълнителни характеристики и ново значение, което доведе до разширяване на научното му значение.

През двадесети век учението на Менделеев за периодичността остава една от основите на съвременните представи за структурата и свойствата на материята. Тази доктрина включва две централни концепции - законът за периодичността и периодичната система от елементи. Системата служи като своеобразен графичен израз на периодичния закон, който, за разлика от много други фундаментални закони на природата, не може да бъде изразен под формата на някакво математическо уравнение или формула. През целия двадесети век съдържанието на учението за периодичността непрекъснато се разширява и задълбочава. Това също е увеличаване на броя на химичните елементи, намиращи се в природата и синтезирани. Например европий, лутеций, хафний, рений са стабилни елементи, съществуващи в земната кора; радон, франций, протактиний - природни радиоактивни елементи; технеций, прометий, астат - синтезирани елементи. Поставянето на някои нови елементи в периодичната таблица не предизвика затруднения, тъй като имаше естествени пропуски в някои от нейните подгрупи (хафний, рений, технеций, радон, астат и др.). Лутеций, прометий и европий се оказаха членове на семейството на редкоземните елементи и въпросът за тяхното място стана неразделна част от проблема за разположението на редкоземните елементи. Проблемът за мястото на трансактиновите елементи все още е дискусионен. По този начин новите елементи в редица случаи изискват допълнително развитие на идеи за структурата на периодичната система. Подробното изследване на свойствата на елементите доведе до неочаквани открития и установяване на нови важни модели. Феноменът на периодичността се оказва много по-сложен, отколкото се е представяло през 19 век. Факт е, че принципът на периодичност, открит от Д. И. Менделеев за химичните елементи, се оказа разширен до атомите на елементите, до атомното ниво на организация на материята. Периодичните промени в свойствата на елементите се обясняват с наличието на електронна периодичност, повторението на подобни типове електронни конфигурации на атомите с увеличаване на зарядите на техните ядра. Ако на елементарно ниво периодичната таблица представлява обобщение на емпирични факти, то на атомно ниво това обобщение получава теоретична основа. По-нататъшното задълбочаване на идеите за периодичността протича в две посоки. Единият е свързан с усъвършенстването на теорията на периодичната таблица поради появата на квантовата механика. Други са пряко свързани с опитите за систематизиране на изотопи и разработване на ядрени модели. По този път възникна концепцията за ядрена (нуклонна) периодичност. Ядрената периодичност има качествено различен характер в сравнение с електронната периодичност (ако в атомите действат кулонови сили, тогава в ядрата се проявяват специфични ядрени сили). Тук се сблъскваме с още по-дълбоко ниво на проявление на периодичността – ядрено (нуклонно), характеризиращо се с много специфични особености.

Така че историята на периодичния закон предоставя интересен пример за откритие и предоставя критерий за преценка какво е откритие. Д. И. Менделеев многократно повтаря, че истинският закон на природата, който предоставя възможности за предвиждане и прогнозиране, трябва да се разграничава от произволно наблюдаваните модели и правилност. Предсказаното от учените откриване на галий, скандий и германий демонстрира огромното значение на научното предвиждане, основано на солидна основа от теоретични принципи и изчисления. Д. И. Менделеев не е бил пророк. Не интуицията на талантлив учен, не някаква специална способност да се предвиди бъдещето беше основата за описание на свойствата на елементи, които все още не са открити. Само непоклатимата увереност в справедливостта и огромната научна значимост на открития от него периодичен закон и разбирането на значението на научното предвиждане му дадоха възможност да се яви пред научния свят със смели и на пръв поглед невероятни прогнози. Д. И. Менделеев страстно иска откритият от него универсален закон на природата да стане основа и ръководство за по-нататъшни опити на човечеството да проникне в тайните на структурата на материята. Той каза, че законите на природата не търпят изключения и затова изрази с пълна увереност какво е пряка и очевидна последица от отворено право. В края на 19 и 20 век периодичното право е подложено на сериозни изпитания. Неведнъж изглеждаше, че новоустановените факти противоречат на периодичния закон. Такъв беше случаят с откриването на благородните газове и явленията радиоактивност, изотопия и т.н. Възникнаха трудности с поставянето на редкоземни елементи в системата. Но, въпреки всичко, периодичният закон е доказал, че той наистина е един от основните велики закони на природата. Цялото по-нататъшно развитие на химията се извършва въз основа на периодичния закон. Въз основа на този закон е създадена вътрешна структураатомите и моделите на тяхното поведение бяха изяснени. Периодичният закон с право се нарича пътеводна звезда в изучаването на химията, в ориентирането в най-сложния лабиринт на безкрайното разнообразие от вещества и техните превръщания. Това се потвърждава от откриването на нов, 118-ти елемент от периодичната система от руски и американски учени в град Дубна (Московска област). Според директора на Обединения институт за ядрени изследвания, член-кореспондент на Руската академия на науките А. Сисакян, учените са видели този елемент с помощта на физически ускорители в лабораторни условия. Елемент 118 е най-тежкият от всички елементи в периодичната таблица, които съществуват на Земята. Това откритие още веднъж потвърди истината, че периодичният закон - великият закон на природата, открит от Д. И. Менделеев, остава непоклатим.

Триумфът на периодичния закон беше триумф за самия Д. И. Менделеев. През 80-те години той, известен преди това сред учените в Западна Европа със своите изключителни изследвания, придобива висок авторитет в целия свят. Най-видните представители на науката му оказваха всевъзможни знаци на уважение, възхищавайки се на научния му подвиг. Д. И. Менделеев е избран за член на много чуждестранни академии на науките и научни дружества, получава много почетни звания, отличия и награди.

През 1869 г. великият руски химик Д. И. Менделеев прави откритие, което определя по-нататъшното развитие не само на самата химия, но и на много други науки.

Цялата предистория на откриването на периодичния закон не представлява явление, което излиза извън рамките на обикновените исторически и научни явления. В историята на науката едва ли е възможно да се посочи пример за появата на големи обобщения, които не са били предшествани от дълга и повече или по-малко сложна предистория. Както отбеляза самият Д. И. Менделеев, няма нито един общ закон на природата, който да бъде установен веднага. Неговото одобрение винаги е предшествано от много предчувствия и признаването на закона не се случва от момента, в който се появи първата мисъл за него, и дори не когато той е напълно осъзнат в цялото му значение, а само след потвърждаване на неговите последици чрез експерименти , който трябва да бъде признат за най-висш авторитет на съображения и мнения. Наистина може да се констатира първоначално появата само на частични, понякога дори случайни наблюдения и сравнения. Вариантите на такива сравнения с едновременното разширяване на сравняваните фактически данни понякога водят до частични обобщения, лишени обаче от основните характеристики на закона на природата. Точно такива са всички опити на Домендели да систематизира елементи, включително таблиците на Нюландс, Одлинг, Майер, графикът на Шанкуртоа и др. За разлика от своите предшественици Д. И. Менделеев не търси конкретни закони, а се стреми да реши общ проблем от фундаментално естество. При това отново, за разлика от своите предшественици, той оперира с проверени количествени данни и лично тества експериментално съмнителни характеристики на елементите. Определено може да се каже, че цялата предишна научна дейност го е довела до откриването на периодичния закон, че това откритие е завършек на по-ранните опити на Д. И. Менделеев да изучава и сравнява физичните и химичните свойства на различни вещества, да формулира точно идеята за тясна вътрешна връзка между различни веществаи преди всичко – между химичните елементи. Ако не вземем предвид ранните изследвания на учения върху изоморфизма, вътрешната кохезия в течности, разтвори и т.н., тогава би било невъзможно да се обясни внезапното откритие на периодичния закон. Човек не може да не се удиви на гения на Д. И. Менделеев, който успя да схване великото единство в огромния хаос, в безпорядъка от разнородни факти и информация, натрупани от химиците преди него. Той успя да установи естествения закон на химичните елементи във време, когато почти нищо не се знаеше за структурата на материята.

И така, до края на 19 век, в резултат на откриването на периодичния закон, се появи следната картина на развитието на неорганичната химия. До края на 90-те години законът получи всеобщо признание, позволи на учените да предвидят нови открития и да систематизират натрупания експериментален материал и изигра изключителна роля в обосноваването и по-нататъшното развитие на атомно-молекулярната наука. Периодичният закон стимулира откриването на нови химични елементи. След откриването на галия, възможностите за прогнозиране на системата станаха очевидни. Но в същото време те все още бяха ограничени поради непознаване на физическите причини за периодичността и известно несъвършенство в структурата на системата. С откриването на хелий и аргон на Земята, английският учен В. Рамзи се осмели да предскаже други, все още неизвестни благородни газове - неон, криптон и ксенон, които скоро бяха открити. В периодичната система, публикувана в осмото издание на учебника "Основи на химията" през 1906 г., Д. И. Менделеев включва 71 елемента. Тази таблица обобщава огромната работа по откриване, изучаване и систематика на елементи в продължение на 37 години. Тук са намерили своето място галий, скандий, германий, радий и торий; пет благородни газа образуват нулевата група. В светлината на периодичния закон много понятия от общата и неорганичната химия придобиха по-строга форма (химичен елемент, просто тяло, валентност). С факта на съществуването си периодичната система значително допринесе за правилното тълкуване на резултатите, постигнати в изследването на радиоактивността, и помогна да се определят химичните свойства на откриваните елементи. Така без системата не може да се разбере инертната природа на еманациите, които по-късно се оказват изотопи на най-тежкия благороден газ – радона. Но класическите физикохимични методи на изследване не успяха да решат проблемите, свързани с анализа на причините за различни отклонения от периодичния закон, но до голяма степен подготвиха основата за откритието физически смисълмястото на елемента в системата. Изследването на различни физични, механични, кристалографски и химични свойства на елементите ги показа обща зависимостот по-дълбоките и скрити за онова време вътрешни свойства на атомите. Самият Д. И. Менделеев ясно е осъзнавал, че периодичната променливост на простите и сложните тела е подчинена на някакъв по-висш закон, чиято природа, още по-малко причината, все още не е имало начин да се разбере. Науката все още не е решила този проблем.

В началото на ХХ век периодичната система е изправена пред такова сериозно препятствие като масовото откриване на радиоелементи. Нямаше достатъчно място за тях в периодичната таблица. Тази трудност беше преодоляна шест години след смъртта на учения благодарение на формулирането на концепциите за изотопия и заряд на атомното ядро, числено равен на атомния номер на елемента в периодичната таблица. Учението за периодичността навлезе в нов, физически етап от своето развитие. Най-важното постижение беше обяснението на физическите причини за периодичните промени в свойствата на елементите и, като следствие, структурата на периодичната система. Периодичната система от елементи служи на Н. Бор като най-важен източник на информация при разработването на теорията за структурата на атомите. И създаването на такава теория означаваше прехода на учението на Менделеев за периодичността на ново ниво - атомно или електронно. Стана ясно физически причинипрояви на химични елементи и техните съединения с голямо разнообразие от свойства, които остават неразбираеми за химията на 19 век. През 20-те и 30-те години са открити почти всички стабилни изотопи на химичните елементи; в момента техният брой е приблизително 280. Освен това в природата са открити над 40 изотопа на радиоактивни елементи и са синтезирани около 1600 изкуствени изотопа. Моделите на разпределение на елементите в периодичната таблица позволиха да се обясни явлението изоморфизъм - замяната на атоми и атомни групи в кристалните решетки на минерали с други атоми и атомни групи.

Учението за периодичността в развитието на геохимията е от голямо значение. Тази наука възниква през последната четвърт на 19 век, когато започват интензивно да изучават проблема с изобилието на елементи в земната кора и моделите на тяхното разпределение в различни руди и минерали. Периодичната таблица е допринесла за идентифицирането на много геохимични модели. Идентифицирани са определени полета-блокове, обхващащи геохимично сходни елементи, и е развита идеята за приликите и разликите между елементите, разположени по диагоналите на системата. Това от своя страна даде възможност да се изследват законите на отделянето на елементи по време на геоложкото развитие на земната кора и тяхното съвместно присъствие в природата.

Двадесети век се нарича век на най-широкото използване на катализа в химията. И тук периодичната таблица служи като основа за систематизиране на вещества с каталитични свойства. Така беше установено, че за хетерогенни окислително-редукционни реакции всички елементи от страничните подгрупи на таблицата имат каталитичен ефект. За реакции на киселинно-алкална катализа, които в индустриални условия включват например крекинг, изомеризация, полимеризация, алкилиране и др., Катализаторите са алкални и алкалоземни метали: Li, Na, K, Rb, Cs, Ca; в киселинни реакции - всички p-елементи от втория и третия период (с изключение на Ne и Ar), както и Br и J.

Проблемите на космохимията също се решават въз основа на ядреното ниво на идеите за периодичност. Изучавайки състава на метеоритите и лунната почва, данните, получени от автоматични станции на Венера и Марс, показват, че съставът на тези обекти включва същите химически елементи, които са известни на Земята. По този начин законът за периодичността е приложим и в други области на Вселената.

Човек може да назове много повече области на научни изследвания, където периодичната таблица на елементите действа като необходимия инструментзнания. Не напразно в своя доклад на юбилейния Менделеев конгрес, посветен на стогодишнината от откриването на периодичния закон, академик С. И. Волфкович каза, че периодичният закон е важен крайъгълен камък в историята на химията. Той е източник на безброй изследвания от химици, физици, геолози, астрономи, философи, историци и продължава да разнообразява влиянието си върху биологията, астрономията, технологиите и други науки. И бих искал да завърша работата си с думите на немския физик и химик В. Майер, който пише, че смелостта на мисълта и проницателността на Менделеев винаги ще предизвикват възхищение (Ю. Соловьов. История на химията).