Читаем Химия - просто полностью

Однако вскоре Менделеев встретил более серьёзные препятствия на пути к дальнейшему образованию. Его отец ослеп, ничтожной пенсии не хватало даже на самые необходимые продукты. Дмитрий с матерью переехал к её брату в Москву. Там он должен был поступить в канцелярию губернатора и стать рядовым чиновником, но, несмотря на нехватку средств, стал подумывать о поступлении в Петербургский педагогический институт. Благодаря рекомендации, полученной в школе, без которой в то время в Петербург нечего было и соваться, в институт Дмитрий поступил. Директор института, бывший товарищ отца Менделеева, даже предоставил ему место в общежитии.

По окончании института Менделеев получил должность преподавателя в Симферопольской гимназии. Оттуда переехал в Одессу, но в 1856 году снова вернулся в Петербург, где стал приват-доцентом университета. Три года Дмитрий посвятил разработке нескольких монографий, напечатанию и защите магистерской работы «Об удельных объёмах».

Вскоре он был командирован за границу. В течение двух лет работал в Гейдельберге под руководством учёных Бунзена, Кирхгоффа и Коппа, что оказало заметное влияние на характер его дальнейших работ. Особо значимую роль в жизни Менделеева сыграл съезд немецких естествоиспытателей, состоявшийся в Карлсруэ в 1860 году. Именно на этом съезде молекулярная теория впервые получила всеобщее признание и была официально признана научной.

В 1861 году, по возвращении из заграничной поездки, Менделеев вернулся к обязанностям приват-доцента университета, но уже в 1863 году стал профессором Технологического института. К тому же времени относится выпуск его обширной докторской работы о соединениях спирта с водой и первого издания всем известных «Основ химии».

Периодическая таблица Д. И. Менделеева 1871 года

В ходе многочисленных опытов Менделеев пришёл к убеждению, что атомный вес является существенным основанием для классификации элементов. В то время было известно всего 64 элемента. (Сейчас, напомню, их число достигло 118.) Составление им периодической таблицы можно сравнить со сборкой сложного паззла, в котором частично не хватало деталей.

Взгляни на таблицу Менделеева. Все известные элементы он разместил в горизонтальных рядах (строках) по их атомным массам. В каждом ряду химические и физические свойства (температуры плавления, атомные объёмы) элементов постепенно меняются. В вертикальных рядах (столбцах) располагаются похожие, как бы родственные элементы. Так, в первой колонке находятся щелочные металлы, которые одинаково реагируют с водой (реакции сопровождаются взрывом).

Конечно, мы могли бы сейчас рассмотреть множество аналогий в таблице Менделеева, но это потребует углубления в химические основы. Нас же интересует то, какое влияние оказала таблица Менделеева на дальнейшую судьбу химии.

Менделеев считал периодическую систему законом природы.

А так как законы природы не допускают никаких отклонений, то любые исключения из этой системы он приписывал несовершенству человеческих знаний: ошибкам в определении атомных масс и незнанию некоторых элементов. И эти его заключения были подтверждены потом действительностью.

Менделеев исправил атомные веса некоторых элементов, но одно исключение оставалось. Вопреки периодической системе атомный вес теллура больше, чем у йода. Также кобальт тяжелее никеля. Хотя все элементы в таблице стояли по возрастанию атомных масс, эти элементы выбивались из закономерности и стояли в обратном порядке.

Также стоит отметить, что в таблице того времени в первой колонке находились инертные газы, которые в настоящее время располагаются в самой последней колонке. С чем это связано? Всё просто. Как я уже сказал выше, раньше элементы в таблице стояли по возрастанию их массы. Логично было предположить, что газы легче других элементов (на то они, собственно, и газы). Однако вскоре мы увидим, что теория о строении атома расширится, и принцип расположения немного изменится. И, тем не менее, он всё равно совпадёт с логикой, вложенной в таблицу Менделеевым.

В настоящее время элементы располагаются в порядке, который соответствует количеству протонов в ядре каждого конкретного элемента. Например, в ядре водорода один протон, поэтому он стоит на первом месте. В ядре атома гелия два протона, поэтому он на втором месте. В ядре же, например, урана - 92 протона, поэтому его порядковый номер в таблице - 92-й. Логично будет предположить, что с увеличением количества протонов в ядре увеличивается и масса каждого следующего элемента. Однако тогда Менделеев ещё не имел представления об устройстве атома, не знал, что у атома есть ядро, состоящее из протонов и нейтронов, а вокруг «вращаются» электроны.