"Science and Life" 1969 №03

1869 1969 . СТОЛЕТИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА.

СУДЬБА ОТКРЫТИЯ . Академик Б. КЕДРОВ

Все в мире имеет свою судьбу, все проходит свой собственный, своеобразный и неповторимый путь — и страны, и люди, и вещи, и мысли. Свою судьбу имеют и научные открытия, законы науки. Одни из них утверждаются сразу: находят определенную область приложения, за пределами которой действуют иные законы, и со временем, несмотря на то, что появляются более общие закономерности, сохраняют за собой сферу действия. Судьба других законов оказывается сложнее. Их извилистый путь начинается с того, что ими пытаются охватить гораздо более широкий круг явлений, нежели это имеет место на самом деле. Иногда подобные законы даже принимаются за универсальные, 'охватывающие будто бы все явления вообще. Так, например, было с законами механики. И только со временем, когда появляются действительно более широкие закономерности, оказывается, что эти законы имеют силу лишь в определенных границах, за пределами которых они обнаруживают свою недостаточность, а иногда становятся просто недействительными. Но есть еще и иные законы, открытие которых приобретает подчас драматический характер. Едва появившись, такой закон вызывает возражения и нападки со стороны ученых, мыслящих старыми категориями и понятиями, в прямое столкновение с которыми приходит вновь открытый закон. Смысл этого закона многим кажется непонятным, а сам закон — искусственным, нарочито придуманным и не существующим на самом деле. Для такого закона нет гладкого пути к утверждению в науке. Более того, когда после многих лет такой закон наконец занимает должное место в науке, то кажется, что это лишь для того, чтобы вновь подвергнуться нападкам и испытаниям: к этому времени возникают новые научные открытия, которые кажутся несовместимыми с этим законом, и некоторые ученые уже готовы снова отказаться от него. Но вот проходит еще много ли, мало ли времени, и вдруг оказывается, что эти новые открытия и воззрения получают свое теоретическое истолкование, объяснение как раз на основе того самого закона, который якобы противоречил им и был низвергнут с пьедестала. И тогда у этого закона начинается новая, еще более яркая жизнь, он раскрывает все новые стороны, которые поднимают его еще выше, чем тогда, когда он впервые утверждался в науке. Именно такая судьба у периодического закона химических элементов, открытого сто лет назад великим русским ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым. Это выдающееся событие произошло 17 февраля по старому стилю (1 марта по новому) 1869 года в стенах Петербургского университета, где находилась квартира Д. И. Менделеева, ставшая в наши дни музеем. Хранящиеся здесь рукописи, наброски таблицы элементов, переписка ученого, его библиотека и материалы, опубликованные им при жизни, дают возможность проследить судьбу периодического закона на протяжении почти, сорока лет — с 1868, года по год смерти ученого — 1907-й. Следующие за ними шестьдесят с лишним, лет ' не менее, а в известном смысле даже более важны и интересны: именно на протяжении этих лет периодический закон пережил кризис, как "бы возродился вновь и показал, что он распространяется на несравненно более широкую область явлений природы, чем думали ранее. С этой точки зрения в истории периодического закона более или 'менее четко можно выделить три полосы, сменявшие одна другую.

ПЕРВАЯ ПОЛОСА УТВЕРЖДЕНИЕ ЗАКОНА В ХИМИИ 1869 — 1900

The first 30 years, from the moment the law was discovered until the end of the last century, present exclusive interest for the history of science. During this time the law was of a chemical nature. It covers phenomena which are observed during interaction between atoms, the formation of molecules from them and the transformation of some molecules into others. At this stage the question of linking periodic law with processes taking place within atoms was barely on the agenda. Science itself at that time was only standing on the threshold of the microcosm and had neither the forces nor the means to step over the border. The sphere of action of periodic law was thus restricted to the area of chemistry, although it covered not only chemical but also physical properties of the elements, their atomic weight and atomic volume, and spectral, magnetic and other properties.

It must be said that only a few chemists immediately acknowledged Dmitriy Mendeleyev’s discovery as a genuine law of nature. The majority were at first inclined to view the academic’s ingenious predictions as empty fantasy and a trick of the imagination deprived of scientific foundation. Many years after Mendeleyev’s discovery, even Bunsen – who had made his name with a number of wonderful discoveries including the discovery of spectral analysis – sarcastically told the young Czech scientist Boguslav Brauner, who was a passionate advocate of periodic law: “My friend! Do not get carried away by such things. I will construct for you as many ‘generalizations’ as you like using stock exchange listings…” Periodic law entered science slowly and with difficulty, with a negative and sometimes even hostile attitude towards it. Five years had gone by since its discovery. Some individual consequences ensuing from it seemed to start being confirmed. Nevertheless, only a few academics took the path of acknowledging it. They included the St Petersburg chemist V. Richter, who in 1874 ventured to write a school textbook (for high school) on non-organic chemistry, making periodic law its foundation. Nowadays there are no textbooks on non-organic chemistry which do not contain this law and it is unthinkable that there would be, but then it must have seemed very brave and even outlandish to some people.

However, another year passed and then the whole academic world was rocked by a piece of news: the element of gallium discovered by French chemist Lecoq de Boisbaudran had been predicted by Mendeleyev as eka-aluminium! Moreover, the properties of the new element so precisely coincided with those predicted that no doubt remained: what some academics were inclined to consider empty fantasising was a genuine, strictly-grounded scientific insight.
One detail accompanying the discovery of gallium and its identification with Mendeleyev’s eka-aluminium produced a particularly strong impression on the minds of the academics of the time. The fact was that at the beginning, from researching the new metal he had found, the French chemist obtained a different value for the density of the metal than that predicted by Mendeleyev: 4.7 against 5.9 g/cm3. Lecoq de Boisbaudran decided that this was not the element that had been predicted. No, said Mendeleyev, and wrote to Paris about it: this is the same one I predicted, but you, my dear colleague, have not cleaned sufficiently it of natrium, with the assistance of which you obviously received the metal in free form.

Не успел, таким образом, новый элемент появиться на свет, как сразу же вокруг него возникла острая полемика: тот он или не тот? У французского химика было громадное преимущество: лишь он — один в мире! — держал в своих руках только что открытый элемент и мог изучать его со всех сторон. У Менделеева же была только построенная им самим таблица элементов, где пустовало несколько клеток. И на таком, как тогда казалось, шатком основании он взялся не только предсказывать существование новых элементов, но и определять их свойства с большой точностью. Более того, он взялся спорить с химиком, наблюдавшим новое вещество в лаборатории. Взялся спорить о том, что это за вещество, достаточно ли оно очищено от примесей, да к тому же — от каких именно примесей! Весь научный мир затаив дыхание следил за исходом этого поединка. И мало кто верил, что русский ученый со своей не заполненной до конца таблицей окажется прав. Но вот, несколько озадаченный возражениями Менделеева, Ленок де Буабодран снова берется за определение плотности галлия, тщательно следит, чтобы в нем не осталось даже следов натрия, и наконец находит его плотность равной 5,935 — в точности совпадающей с предсказанной. Менделеев победил. Все начинают говорить о нем и о его предсказаниях. Западноевропейские научные журналы печатают статьи ученого и сообщение о нем самом. И в самом деле, было чему удивляться: ведь Менделеев своим мысленным, теоретическим взором «увидел» новый элемент не только за много лет до его открытия, но и тогда, когда галлий уже был открыт, видел его на расстоянии тысяч верст несравненно лучше, чем тот, кто, что называется, руками щупал этот элемент в своей лаборатории! Это произошло в конце 1875 года и стало первым шагом к всеобщему признанию периодического закона. По этому поводу сам Менделеев в «Списке моих сочинений» четверть века спустя писал, что все это показало «как мою научную смелость, так и мою уверенность в периодическом законе. Все оправдалось. Это мне имя...». Спустя четыре года после открытия галлия на это событие откликнулся и Фридрих Энгельс в своей «Диалектике природы».