История: Менделеев и пропуски

В 1869 году было известно около двух третей природных элементов. Для остальных Менделеев оставил пустые места.

Представь, что раскладываешь колоду карт, в которой не хватает нескольких карт, и никто не сказал, каких именно. Ты всё равно смог бы разложить масти и достоинства, и пропуски показали бы, чего не хватает. Примерно это и сделал русский химик Дмитрий Менделеев с элементами в 1869 году. Он писал учебник химии, записал каждый известный элемент на карточку с атомным весом и свойствами, а потом перекладывал карточки, пока не проступила закономерность.

Таблица 1869 года

6 марта 1869 года в Русском химическом обществе в Санкт-Петербурге зачитали статью Менделеева о связи свойств элементов с их атомным весом. Менделеева на заседании не было, и доклад сделал его коллега Николай Меншуткин. В таблице элементы шли по возрастанию атомного веса, а элементы с похожими химическими свойствами попадали в одно семейство. Немецкий химик Лотар Мейер независимо опубликовал очень похожую систему в 1870 году, и в 1882 году Лондонское королевское общество вручило медаль Дэви им обоим.

Менделеева отличало то, что закономерности он доверял больше, чем списку известных элементов. Если следующий по весу элемент не подходил к семейству, в которое должен был попасть, Менделеев оставлял пустую клетку и считал, что элемент ещё не найден. Кроме того, он переставлял некоторые элементы против порядка весов, когда этого требовала химия. Теллур тяжелее йода, но йод явно относится к одной семье с хлором и бромом, поэтому теллур он поставил первым. Позже выяснилось, что настоящий порядок определяется атомным номером, и в этом Менделеев оказался прав.

Предсказания, которые сбылись

Менделеев подробно описал недостающие элементы, особенно в 1871 году. Он пользовался приставкой «эка», на санскрите «один», в значении «на одно место дальше». Экаалюминий должен был иметь атомный вес около 68 и плотность 5.9 г/см³. В 1875 году Поль Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий с атомным весом 69.7 и плотностью 5.91 г/см³. Экабор с весом около 44 оказался скандием, который Ларс Фредрик Нильсон нашёл в 1879 году. Для экасилиция предсказывали вес около 72 и плотность 5.5 г/см³. Клеменс Винклер открыл германий в 1886 году: 72.6 и 5.32 г/см³.

Особенно результат с германием убедил химиков, что таблица является не просто удобной картотекой: она умеет предсказывать. Сбылись не все предсказания. Для благородных газов у Менделеева места не было, о них никто не подозревал до открытия аргона в 1894 году, и длинный ряд лантаноидов он тоже не предвидел. Объяснение, почему закономерность вообще существует, появилось только в двадцатом веке. В 1913 году Генри Мозли с помощью рентгеновских лучей показал, что у каждого элемента есть целочисленный атомный номер, а расположение электронов по оболочкам объяснило, почему свойства повторяются.

Сейчас таблица заполнена до конца периода 7. В 2016 году ИЮПАК утвердил последние четыре названия: нихоний (113), московий (115), теннессин (117) и оганесон (118). Нихоний получили в институте RIKEN в Японии, и это первый элемент, открытый в азиатской стране. Эти элементы существуют доли секунды, но каждый из них поставили в его столбец ещё до того, как его получили, так же как Менделеев поставил галлий. Переключи модель на «Высота: Год открытия», и самые высокие плитки займут нижний ряд.