6.4. Періодична система елементів д.І.Менделєєва

6.4.1. Передумови відкриття періодичного закону

Історик Фігуровський вважає, що відкриття періодичного закону було безпосередньо пов’язане з підготовкою до видання курсу “Основи хімії” для студентів, який Менделєєв готував в 1868 – 1871 роках. Під час роботи над 1-ю частиною курсу виникла задача скласти план 2-ї частини, в якій треба було описати властивості більшості елементів. Намагаючись побудувати план логічно, він дійшов ідеї періодичного закону. Таке уявлення про відкриття періодичного закону надто вже спрощене, бо це тільки частина істини. Це підтверджується науковими інтересами Менделєєва від студентських років до дня відкриття закону. Але про це пізніше. А тепер саме час сказати, що відкриття періодичного закону було підготовлене всім попереднім розвитком хімії, і на Менделєєві зіткнулась щаслива випадковість (усебічно освічений ерудит) і об’єктивна закономірність наукових відкриттів. Про відкриття Менделєєва вперше було повідомлено на засіданні Російського хімічного товариства 19 березня 1869 року, коли Менделєєв був у від’їзді і від його імені виступив М.О. Меншуткін.

Наприкінці 60-х років XIX століття виявились наступні передумови відкриття періодичного закону:

1 – визначення близьких до сучасних атомних ваг більшості хімічних елементів.

2 – виникнення та розвиток учення про атомність (валентність) елементів.

3 – відкриття ізоморфізму (подібність кристалічних форм) різних хімічних елементів та їх сполук.

4 – розроблення вчення про хімічні сполуки, що базується на унітарних та молекулярних уявленнях.

Багато істориків періодичного закону відзначали той факт, що Менделєєв до 1869 року про роботи своїх попередників узагалі нічого не знав. Проте сам Менделєєв називає Гмеліна, Гладсона, Ленсена, Дюма, Кука та інших, чиї заслуги в розробці систематизації елементів він вважав значними. Але в цьому ряду немає ні де Шанкуртуа, ні Ньюлендса, ні Мейєра. Справа тут у тому, що в пошуках системи Менделєєв ішов послідовно, через вивчення ряду проблем: взаємозв’язку властивостей, визначення фундаментальних понять атомно-молекулярної теорії (атом-молекула, проста речовина-елемент).

Таким чином, історики вважають, що відкриття періодичного закону здійснилось на двох логічних ланцюгах наукових відкриттів:

1. Дальтон – Одлінг – Ньюлендс – Менделєєв;

2. Дальтон – Каніцаро – Вільямсон (+ Франкланд + Роско) – Дюма –

Менделєєв.

Центральним поняттям першого ланцюга є систематика, другого – поняття про елементи-аналоги та вчення про форми сполук. Саме пошуки аналогій і привели Менделєєва до відкриття.

Рис. 6.2. Графік Мейєра: залежність атомних об’ємів елементів від їх атомної маси

6.4.2. Біографічні дані Дмитра Івановича Менделєєва та його роботи до 1869 року

Д.І.Менделєєв (1834 – 1907) народився в Тобольську в сім’ї вчителя гімназії, вчився в Головному педагогічному інституті в Петербурзі (1850 –1855 рр.) В інституті під впливом Олександра Абрамовича Воскресенського (професор та ректор Петербурзького університету) став займатися хімією і виконав кандидатську дисертацію про ізоморфізм. Учителюючи в Одеській гімназії, виконав магістерську дисертацію “Питомі об’єми”, в 1857 році після її захисту його призначено приват-доцентом Петербурзького університету. В 1859 році був відряджений за кордон у Гельденберг, під час відрядження він приймав участь у роботі 1-го Міжнародного конгресу хіміків. В 1862 році повернувся в Петербург і зайнявся науково-педагогічною діяльністю. Докторська дисертація “Про сполуки спирту з водою”. В 1867 році посів кафедру хімії після виходу Воскресенського з університету. В 1868 році за його ініціативою було організоване Російське хімічне товариство. В 1890 році на знак протесту проти репресій по відношенню до студентів пішов з університету, зацікавився бездимними вибуховими речовинами для ВМФ (піроксилін та піроколодій). З 1892 року його призначили вченим охоронцем міри та ваги в Головній палаті мір та ваг.

Вивчаючи ізоморфізм та питомі об’єми, Менделєєв шукає аналогії, тобто аналоги серед елементів і речовин. Вивчаючи властивості елементів та їх поділ на метали та неметали, а також поділ їх оксидів на лужні та кислотні, він дійшов висновку, що ця класифікація відносна: немає чіткого переходу ні в одному, ні в іншому випадку. Менделєєв зіткнувся з відносністю будь-якої класифікації, яка б охоплювала прості та складні речовини. Щоб знайти взаємозв’язок між ними, треба було знайти таке загальне поняття чи встановити такий загальний закон, які б дозволяли не штучно, а природно співвіднести їх одне з одним, підкорити цьому загальному. Таким загальним корінним поняттям Менделєєв визнав елемент ( тобто частку, яка, не міняючись, переходить із простих речовин у складні), а єдиною кількісною та постійною характеристикою елемента – його атомний пай (тобто вага чи маса). Визнавши елемент та його атомну вагу центром нової системи уявлень, Менделєєв зробив наступний крок – відкрив закон періодичності властивостей елементів, до чого його підштовхнула необхідність логічного розміщення матеріалу в його підручнику.

Про пошуки Менделєєвим закономірностей змін властивостей у рядах аналогів (гомологів) ( тобто тепер у групах та підгрупах подібних елементів) і в рядах несхожих елементів (тепер періодів та підперіодів) дуже багато написано цікавого, про що ви можете прочитати у відповідній літературі.