Периодическая система элементов Д. И. Менделеева

Благодаря кропотливому труду и сопоставлению свойств химических элементов русский ученый Д. И. Менделеев сумел обнаружить связь между элементами, где они могут быть одним целым, а их свойства не представляют собой что-то само собой разумеющееся, а являются периодически повторяющимся явлением. В итоге в феврале 1869 г. Менделеев сформулировал первый периодический закон, а уже в марте его доклад «Соотношение свойств с атомным весом элементов» был представлен на рассмотрение Русского химического общества историком химии Н. А. Меншуткиным. Затем в том же году публикация Менделеева была напечатана в журнале «Zeitschrift fur Chemie» в Германии.

Двумерная таблица элементов
Двумерная таблица элементов

В период с 1869 по 1871 г. Менделеев развивал идеи периодичности, к которым склонялось научное сообщество. И одним из важных этапов данного процесса стало понимание того, что любой элемент в системе следует располагать, исходя из совокупности его свойств в сравнении со свойствами остальных элементов. Основываясь на этом, а также опираясь на результаты исследований в изменении стеклообразующих оксидов, химику удалось внести поправки в значения атомных масс некоторых элементов, среди которых были уран, индий, бериллий и др.

Пустые клетки, остававшиеся в таблице, Менделеев, конечно же, хотел скорее заполнить, и в 1870 г. он предсказал, что в скором времени будут открыты неизвестные науке химические элементы, атомные массы и свойства которых он сумел вычислить. Первыми из них стали галлий (открыт в 1875 г.), скандий (1879 г.) и германий (1885 г.). Затем прогнозы продолжили реализовываться, и было открыто еще восемь новых элементов, среди которых: полоний (1898 г.), рений (1925 г.), технеций (1937 г.), франций (1939 г.) и астат (1942—1943 гг.). Кстати, в 1900 г. Д. И. Менделеев и шотландский химик Уильям Рамзай пришли к мнению, что в таблицу должны быть включены и элементы нулевой группы: до 1962 г. они назывались инертными, а после — благородными газами.

Химические элементы в периодической таблице Д. И. Менделеева расположены по рядам, в соответствии с возрастанием их массы, а длина рядов подобрана так, чтобы находящиеся в них элементы имели схожие свойства. Например, благородные газы, такие как радон, ксенон, криптон, аргон, неон и гелий, с трудом вступают в реакции с другими элементами, а также имеют низкую химическую активность, из-за чего расположены в крайнем правом столбце. А элементы левого столбца (калий, натрий, литий и т. д.) отлично реагируют с прочими элементами, а сами реакции носят взрывной характер. Говоря проще, внутри каждого столбца элементы имеют подобные свойства, варьирующиеся при переходе от одного столбца к другому. Все элементы вплоть до 92-го встречаются в природе, а с 93-го начинаются искусственные элементы, которые могут быть созданы лишь в лабораторных условиях.

Памятная монета с изображением Д И. Менделеева
Памятная монета с изображением Д И. Менделеева

В своем первоначальном варианте периодическая система понималась только как отражение существующего в природе порядка, и объяснений, почему все должно обстоять именно так, не было. И лишь когда появилась квантовая механика, истинный смысл порядка элементов в таблице стал понятен.

По мере развития было предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определенной мере подобные друг другу.