Техника - молодёжи 1946-01, страница 30

исключал возможность существования безродных элементов. Через определенны йг Период в ряду элементов, расположенных по их атомному весу, должен был быть еще один элемент-невидимка, подобный аргону, а затем еще и еще. Если аргон стал возле калия, элемента из первой группы, занимающего 19-ю клетку, то и элементы-невидимки из группы аргона должны оказаться в таблице рядом с литием, натрием, рубидием и цезием, входящими, как и калий, в первую группу. В уверенности, что аргон приведет за собой еще несколько элементов-невидимок, Рамзай продолжал свои исследования. И вскоре последовало открытие гелия — удивительного газа, который за 30 лет до этого был обнаружен на Солнце, а на Земле был открыт только теперь. Были открыты также неон, ксенон, криптон и нитон, хотя для этого, правда, уже не Рамзаю, а другим ученым, пришлось исследовать менее миллиардной доли кубического сантиметра одного из этих «благородных» (не вступающих в химические соединения)' газов. Все эти газы образовали в таблице Менделеева особую, «нулевую» группу. И самое поразительное доказательство правильности закона Менделеева заключалось в том, что все они расположились влево от элементов первой группы. Каждый вновь открываемый газ раздвигал ряд элементов, но не нарушал их строя.

Д. '//. Менделеев в Кембриджского

мантии доктора университета.

ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР

После открытия благородных газов почти все клетки в таблице Менделеева оказались заполненными. Она приняла в основном привычный для нас вид. Но это произошло не сразу. Менделеев много раз переписывал свою таблицу, стараясь придать ей такую форму, которая лучше всего выражала бы существо периодического закона.

Однажды Менделеев составил таблицу, не содержавшую ни одного указания на атомные веса элементов. Элементы в ней были пронумерованы, точнее —- перенумерованы были клетки, в которые вписывались элементы. И этот порядковый номер не хуже, а порой и лучше, чем атомный вес, определял свойство элемента.

Вспомним, что свойства экабора, экакремния и экасилиция были предсказаны Менделеевым, когда он выяснил, в каких клетках должны находиться эти элементы-невидимки. Самый их атомный вес Менделеев узнал по их порядковому номеру. Иод, кобальт и аргон расположены в таблице Менделеева не в точном соответствии с их атомными весами. Следовательно, и в этих случаях свойства элементов определяются не их атомными весами, а порядковыми номерами.

Но еще более поколебалось значение атомного веса, когда были изучены радиоактивные элементы. Оказалось, что существует около 30 радиоактивных элементов, для которых в Менделеевской таблице нет свободных мест. По своим свойствам эти элементы должны были быть помещены в клетки, где уже находились другие, обычные, не радиоактивные элементы. Но при этом атомные веса радиоактивных элементов, вторгшихся в занятые клетки, были иными, чем атомные веса элементов-хозяев. В некоторых клетках скоплялось по нескольку элементов, и все они обладали разными атомными весами.

А потом выяснилось и еще более удивительное обстоятельство. В 34-й клетке, занятой селеном с атомным весом 78,96, находится на самом деле целое селеновое семейство. Существует селен, у которого атомы в 80 раз тяжелее атомов водорода, но есть селены с атомными весами 78, 76, 82, 77 и 74. В 30-й клетке, занятой оловом, обнаружилось 8 элементов с разными атомными весами, и известный всем химикам атомный вес природного олова — 118,7 — это только средний атомный вес, вес смеси из химически однородных, но отличных по весу атомов олова.

Эти обстоятельства, противоречившие, повидимому, самому главному принципу Менделеева о зависимости химических свойств от атомного веса, выявились частью при его жизни, а частью уже после смерти великого ученого. Но еще сам Менделеев указал на главную трудность в понимании открытого им закона. Он задумался над тем: почему вообще периодически повторяются свойства элементов?

Ни разу до этого при изучении сил тяготения ученые не встречались с таким положением, чтобы по мере увеличения веса какие-то свойства тел исчезали, а потом вновь повторялись. А именно так обстояло дело в ряду элементов, расположенных по их атомному весу.

Открытие Менделеева поставило перед учеными столько

вопросов, что казалось, потребуются десятилетия для ответа на них. Но решение загадки пришло гораздо раньше. В 1912 году в кабинет знаменитого английского физика Резерфорда вошел его молодой ученик Мозли и сообщил об окончании первой серии исследований рентгеновских спектров атомов.

— Я открыл, — сказал Мозли, — что рентгеновские спектры, зависящие от строения атомов, дают нам возможность определить заряд атомного ядра. Мало того, я заметил, что ядро каждого элемента имеет такой же заряд, каков номер этого элемента в таблице Менделеева, «А мы уже знали в то время, — рассказал Резерфорд в 1934 году в лекции, посвященной столетию со дня рождения Менделеева, — мы уже знали, что заряд ядра соответствует числу электронов, которые вращаются вокруг него. Вскоре выяснилось и то, что электроны образуют в атоме несколько рядов или оболочек, и от того, сколько электронов оказывается во внешней оболочке, зависят главные химические свойства элементов. Самое меньшее число электронов во внешней оболочке — естественно, один. Самое большее — восемь. Поэтому, если расположить все элементы в ряд по зарядам их ядер, или, что то же самое, по числу электронов, то через каждые восемь клеток свойства элементов будут повторяться. Мы снова встретимся с элементами, у которых во внешней оболочке окажется 1, 2, 3, 4, или 5, или 6, или 7, или, наконец, 8 электронов. Этим-то и объясняется открытая Менделеевым периодичность в свойствах элементов».

Обычно с увеличением заряда ядра увеличивается и масса атома, растет его атомный вес. Поэтому и смог Менделеев, руководствуясь атомными весами, создать свою замечательную таблицу. Но иногда между зарядом ядра и атомным весом нет точного соответствия. Могут существовать атомы, у которых заряд больше, а вес меньше, чем у атомов элемента из соседней клетки Менделеевской таблицы. Так именно и получается с атомами калия, иода и кобальта. Когда с помощью изучения рентгеновских спектров этих элементов мы узнали заряды их ядер, выяснилось, что Менделеев поступил совершенно правильно, поместив их в обратном порядке, чем это требовалось сделать, исходя из их атомных весов.

Могут также существовать атомы с одинаковыми зарядами ядер, с равным количеством электронов, с тем же распределением их по орбитам, но с отличными атомными весами. Все они попадают в одну клетку Менделеевской таблицы. У всех них один и тот же порядковый номер. Это изотопы, то есть элементы, занимающие одно и то же место в таблице.

Весной 1934 года лекции, посвященные памяти Менделеева, читались во многих странах. А в Ленинграде состоялся юбилейный Менделеевский съезд, на котором были заслушаны доклады крупнейших советских и иностранных ученых о том, как разрабатывается в наши дни научное наследие Менделеева. Было рассказано на съезде и о последних успехах в поисках элементов-невидимок. Ида Ноддак, открывшая в 1926 году вместе с мужем новый элемент из пустовавшей 75-й клетки таблицы, рассказала, что только закон Менделеева, позволивший заранее предвидеть, в каких минералах скрывается новый элемент, названный рением, и какими свойствами обладают его химические соединения, дал возможность сравнительно скоро разыскать это редкое вещество.

Новейшие успехи физики ни в чем не поколебали закона Менделеева. Они только дали ему более глубокое объяснение. И чем больше мы узнаем о строении вещества, чем совершеннее становятся методы изучения атомов, тем большее изумление вызывает у нас научный подвиг Менделеева, совершенный им в те годы, когда химики всего мира блуждали в потемках, безуспешно стараясь угадать, от чего зависят свойства элементов.

Но значение открытия Менделеева этим не ограничивается. В первых же своих трудах он указал, что легкие элементы, занявшие левую часть его таблицы, встречаются в земной коре гораздо чаще, чем тяжелые элементы. С тех пор наши сведения о распределении элементов очень расширились. Новая наука — геохимия, в создании которой приняли большое участие наши академики Вернадский и Ферсман, исследует очень важные для геолога и горного инженера законы образования рудных скоплений металлов и других ценных ископаемых. Геохимия исследует пути перемещения элементов в земной коре. А судьба элементов в земле тесно связана со строением их атомов, от которых зависит порядковый номер элементов в таблице Менделеева.

Так таблица Менделеева стала необходимейшим пособием и для ученых, исследующих химию Земли.

28