Можно ли сделать золото? Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов - [11]

Шведский химик Берцелиус в 1818 году впервые опубликовал таблицу, в которой привел атомные массы всех известных к тому времени химических элементов Он ввел символику химических элементов, которая в основном принята и в настоящее время. В ту пору быстро поняли, насколько важно точно знать атомные массы для выяснения химических реакций и нахождения формул соединений, потому вклад Берцелиуса был высоко оценен[34].

Бунзен и Кирхгоф[35] использовали спектральный анализ как новый метод для идентификации химических элементов. Они обнаружили, что отдельные простые вещества в газообразном состоянии при их возбуждении испускают свет определенной длины волны, в результате чего появляются характеристические линии в спектрах испускания или поглощения. С помощью спектрального анализа с 1860 по 1863 годы были открыты цезий, индий, рубидий и таллий, так что число известных элементов в химии возросло до 63. Таким образом, накопился обширный ряд разнообразнейших природных простых веществ, подобранный без каких-либо видимых правил и без внутреннего порядка. Однако вряд ли кто-либо из ученых считал в то время, что уже открыты все кирпичики природы; никто не мог предсказать, сколько еще неизвестных элементов ожидают своего открытия. Только с начала XIX века было найдено 28 новых элементов -почти половина из всех известных к тому времени. Можно было опасаться, что с развитием и совершенствованием техники исследования число элементов когда-нибудь станет столь же необозримым, как число звезд на ночном небосводе.

Система химических элементов

Как только речь зашла о формулах химических соединений, то обнаружилось, что путаница с химическими элементами привела к значительным расхождениям во мнениях, даже среди выдающихся ученых. Когда в середине прошлого века число элементов и их соединений резко возросло и многие химики придумывали свою "собственную формулу", немецкий химик Лотар Мейер очень точно заметил, что "путаница достигла апогея". Для некоторых неорганических соединений существовало несколько эмпирических формул. Еще хуже обстояло дело в органической химии. Только для одного такого несложного вещества, как уксусная кислота СН3СООН, насчитывалось к этому времени шестнадцать различных формул.

На международном Конгрессе химиков в сентябре 1860 года в Карлсруэ, на котором присутствовали Лотар Мейер и Дмитрий Иванович Менделеев, проводились поиски путей для создания единой классификации элементов[36]. Однако только в 1869 году Менделееву и Мейеру удалось, независимо друг от друга, прийти к утверждению: если расположить все химические элементы в систему по возрастающему атомному весу, сегодня именуемому относительной атомной массой, то их свойства обнаруживают отчетливую периодичность[37]. Это фундаментальное открытие Д. И. Менделеева было сообщено 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества в Петербурге. Работа Лотара Мейера, которую он опубликовал в "Аннален дер хеми" в 1870 году, датирована декабрем того же года. Обе публикации отлично дополняют друг друга, так что Д. И. Менделеев в своей знаменитой статье от 30 декабря 1870 года "О естественной системе элементов и ее применении для предсказания свойств еще неоткрытых элементов" смог сделать еще один шаг вперед: впервые оказалось возможным ограничить недостающие элементы определенным числом и точно закрепить их место в периодической системе.

Обнаружилось, что в естественной системе элементов, установленной Менделеевым в 1870 году, оставалось не более 24 свободных мест для еще неизвестных элементов; 24 "белых пятна" на "химической карте"-- так обозначил русский химик эти пустые места. Между самым легким элементом -водородом и самым тяжелым -- ураном оставалось открыть еще 23 неизвестных химических элемента. К этому следовало, быть может, добавить еще 24-й элемент, который располагался непосредственно за ураном и для которого Менделеев оставил в системе свободное место[38]. Предвидение Менделеева шло так далеко, что он описал даже свойства, которые должны были иметь еще неизвестные элементы, и дал указания, где их следовало бы искать. Его немецкий коллега, Лотар Мейер, позднее дал понять, что ему недоставало "отваги для таких далеко идущих предположений" при разработке расположения элементов. Менделеев же писал: "Утверждение закона возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и не ожидаемых, и оправдания тех следствий в опытной проверке"[39].

Великий поиск начался

Д. И. Менделеев точно предсказал свойства тех еще не открытых элементов, которые в группах периодической системы следуют за бором, алюминием и кремнием и которые русский ученый обозначил как экабор, экаалюминий и экасилиций. Великий поиск предсказанных элементов можно было начинать.

Когда 5 лет спустя, в августе 1875 года, французский ученый П. Э. Лекок де Буабодран известил об открытии им нового элемента -- галлия, который он обнаружил в цинковой обманке спектральным путем, Менделеев сразу высказал мнение, что это, возможно, и есть экаалюминий. Для нового элемента Менделеев предсказал атомную массу 68 и плотность от 5,9 до 6,0 г/см[3]. Французский ученый сначала нашел плотность равной 4,7 г/см[3]. Только позднее, после настойчивых указаний Менделеева, когда в распоряжении оказались большие количества чистого галлия, Буабодран смог дать более точные сведения: плотность 5,96 г/см[3]; атомная масса 69,9.