Особую роль в истории химии сыграл знаменитый русский ученый Д.И.Мен-делеев (1834-1907). Он в 1869 г. открыл периодический закон химических элементов - один из основных законов естествознания.
Менделеев является автором фундаментальных исследований по химии и химической технологии. Его труд «Основы химии» (1871) стал первым стройным изложением неорганической химии. Он заложил основы теории растворов, предложил промышленный способ фракционного разделения нефти, пропагандировал использование минеральных удобрений.
К 1830 г. было открыто 55 различных элементов. В теории алхимиков фигурировало всего лишь четыре элемента, и такое резкое увеличение списка элементов, которые вдобавок сильно отличались по свойствам, озадачило химиков. Почему элементов столько? Сколько их еще осталось открыть? Десять? Сто? Тысячу? Бесконечное число? Заманчиво было как-то упорядочить список уже известных элементов. Может быть, при этом удастся выявить число еще неоткрытых элементов и обнаружить какую-то закономерность в изменении свойств уже открытых?
Первым, кому удалось уловить некоторые проблески порядка, был немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780-1849). В 1829 г., изучая свойствами брома, он обнаружил, что его свойства промежуточны между свойств хлора и йода. Он нашел еще две подобных триады - кальций - стронций - барий и сера - селен -теллур. В этих группах атомный вес среднего элемента был примерно равен среднему атомному весу крайних элементов. Больше таких триад найти не удалось.
В 1860 г. в Карлсруэ в Германии состоялся Первый международный химический конгресс. На нем итальянский химик Станислао Канницаро (1826-1910) обнародовал раннюю работу Авогадро, в которой разграничивался атомный вес и молекулярный вес.
В 1864 г. английский химик Джон Александр Ньюлендс (1837-1898) расположил известные элементы в порядке возрастания атомных весов по семь элементов в каждом столбце. Стала намечаться закономерность, которая была названа «законом октав» (в музыкальной октаве семь нот, восьмая начинает новую октаву). Были и некоторые другие попытки, в целом не очень удачные.
Д.И.Менделеев, вернувшись в Россию после конгресса, приступил к изучению списка элементов и обратил внимание на периодичность изменения валентности у элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов. Основываясь на увеличении и уменьшении валентности, Менделеев разбил элементы на периоды: в первом только один водород (валентность 1), далее два периода по семь, затем периоды, содержащие более семи элементов. В 1869 г. Менделеев опубликовал свой таблицу, оставляя свободными места там, где это подсказывала общая периодичность.
Периодический закон позволил Менделееву предсказать существование новых, еще не отрытых элементов и с большой точностью их свойства (атомная масса, удельный вес, теплоемкость, температура плавления и кипения) и свойства некоторых их соединений. Менделеев обнаружил ошибки в определении атомных масс урана и некоторых других элементов, у которых ранее найденное значение атомной массы оказалось в два раза менее действительного, и поправил зр *чения атомных масс некоторых других элементов, например титана.
В настоящее время Периодический закон Менделеева принят во всем мире. Он не абсолютно совершенен, т.к. в нем имеется большое число так называемых исключений. Это касается рядов лантаноидов (14 элементов) и актиноидов (тоже 14 элементов), которые в таблице помещены соответственно в 6-й и 7-й периоды в 3-й столбец. Это вызвало многочисленные попытки пересмотра таблицы, и в настоящее время разработано более 200 вариантов. Однако устоявшаяся традиция и отсутствие жесткой необходимости в пересмотре таблицы фактически сохранили ее в первозданном виде. Исключение составила лишь так называемая нулевая строка самого первого варианта таблицы Менделеева, которая включала в себя только один «элемент» - эфир: эта строка из последующих вариантов таблицы была исключена...
12.3. Химия XX столетия
12.3.1. Развитие теоретической химии
Конец XIX в. ознаменовался тремя выдающимися открытиями в области физики, в результате которых была доказана сложная структура атома, прежде считавшегося неделимым, - были открыты рентгеновские лучи, явление радиоактивности и электрон. Это положило начало новому этапу в развитии химии.
После того как Э.Резерфорд установил существование атомных ядер и в 1911 г. предложил планетарную модель атома, началась успешная разработка теории строения атома, появились новые представления об электрической природе химических сил.
Открытый Г.Мозли закон (1913) связал положение элемента в Периодической системе и его характеристическое рентгеновское излучение. Это привело к выводу, что атомный номер химического элемента численно равен заряду атомного ядра этого элемента, а следовательно - общему числу электронов в оболочке нейтрального атома.
Еще более глубокое понимание Периодического закона было достигнуто на основании работ Н.Бора и других ученых, показавших, что по мере перехода от элементов с меньшими атомными номерами к элементам с большими их значениями происходит заполнение электронами оболочек (уровней и подуровней), все далее расположенных от ядра. При этом периодически повторяется сходная структура внешних электронных конфигураций, от чего и зависит в основном периодичность химических и большинства физических свойств элементов и их соединений.
Решающую роль в понимании закономерностей заполнения электронных оболочек атома и объяснения атомных и молекулярных спектров сыграл принцип Паули (1925), согласно которому две тождественные частицы с полуцелым спином (момент количества движения, выраженный в единицах h) не могут одновременно находиться в одном состоянии.
Обнаружение изотопов - разновидностей одного химического элемента, отличающихся массами атомов, показало, что не атомная масса, а заряд ядра опреде-
