Страница 18 из 31
Рис. 8. Внешний вид одного из современных спектроскопов: А — зрительная труба; Б — система призм в «оправе»; В — трубка, перед которой ставится испытуемое вещество.
Какой это был чудесный незаменимый способ для открытия новых элементов! Ведь, если только исследователь нападал где-либо на малейшие количества нового, ещё не известного простого вещества, спектральный анализ немедленно обнаруживал этот элемент: в спектроскопе появлялось новое, неизвестное до сих пор сочетание цветных лучей — линий. Обнаружение таких малых количеств неизвестного элемента химическими способами часто бывает невозможно.
Вооружившись этим новым оружием познания, изучив спектры всех известных элементов, химики и физики всех стран ринулись на поиски новых, не известных ещё науке химических элементов.
И в первые же годы применения спектрального анализа учёные открывают ряд новых элементов — тантал, рубидий, цезий, таллий. Но и при помощи этого нового, чудесного средства исследования тел поиски новых элементов остаются все так же случайными.
И несмотря на то, что в 1869–1871 годах Д. И. Менделеев публикует в печати свой великий закон и предсказывает свойства будущих, неизвестных элементов, «охота за неизвестными» продолжается, как и прежде, «вслепую». Мало кто из прочитавших сообщение Менделеева понял всю важность этого открытия. А подавляющее большинство химиков мира и совсем ничего не знало об этом, пока… пока не наступил 1875 год.
В этом году французский химик Лекок-де-Буабодран обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка, привезенном с Пиренейских гор. Незнакомец выдал себя фиолетовым лучом, обнаруженным при помощи спектроскопа, когда Буабодран исследовал несколько крупинок цинковой обманки.
Назвав новый элемент галлием и известив об этом коротким письмом Парижскую академию наук, Буабодран продолжал свою работу. Вскоре он уже смог выделить несколько сотых долей грамма галлия и определить некоторые его свойства. Новый элемент по характеру своих соединений был похож на алюминий. Это сообщение было напечатано в протоколах Парижской академии наук.
С этим сообщением к русскому учёному пришла мировая слава. Ведь это был найден тот самый родственник алюминия — экаалюминий, как его назвал Менделеев, открытие которого он предсказал четыре года назад.
Но тогда должны подтвердиться и предсказанные Менделеевым свойства этого элемента, например, его удельный вес должен быть около 6, атомный вес 68. И Менделеев спешит сообщить обо всём учёному миру, 6 ноября 1875 года он выступает на заседании Русского физико-химического общества. Сообщение Менделеева протоколируется: «Менделеев обратил внимание на то, что элемент, открытый недавно Лекок-де-Буабодраном… совпадает с долженствующим существовать экаалюминием, свойства которого указаны четыре года назад и выведены Менделеевым на основании периодического закона. Если галлий тождественен с экаалюминием, то он будет иметь атомный вес 68, плотность 5,9…».
Такое же сообщение Менделеев направил в Париж.
Между тем, химик, открывший новый элемент, продолжал исследование. И вот, наконец, он держит в руках такое количество галлия, что можно уже определить удельный вес нового вещества Не теряя времени, Буабодран ставит опыт, исследует свойства найденного им элемента.
И удельный вес нового элемента оказывается 4,7, а не 5,9, как предполагал Менделеев на основании периодического закона.
Выходит, Менделеев ошибся. Ведь опыт — великий законодатель науки, он последний судья, решающий участь любой теории. Результат опытов Буабодрана говорит о том, что периодический закон неверен, что свойства элементов случайны, что нет путеводной нити, позволяющей уверенно искать новые элементы.
Но Менделеев уверен в своей правоте. Он такой же сторонник опыта, как и другие химики, но ведь опыт может быть и ошибочен!
И русский химик пишет в Париж новое письмо, в котором утверждает, что его французский коллега ошибся. Удельный вес галлия не может быть 4,7; он должен быть от 5,9 до 6,0. Это было очень смелое утверждение. В самом деле, как это может химик из Петербурга, не видя в глаза нового элемента, не присутствуя при опытах с ним, так смело упрекать в ошибках человека, открывшего и исследовавшего новый элемент. Но Менделеев настаивает. И тогда Буабодран решает ещё раз проверить себя. Получив новую порцию очищенного от примесей галлия, он проверяет опыт. И… удельный вес нового элемента оказывается равным 5,94!
Так блестяще подтвердился великий закон, открытый русским химиком. Это означало конец слепых поисков, конец случайностям в поисках новых атомов. Великий закон давал в руки учёных могучее орудие научного предвидения!
Но, может быть, случай с галлием был только единственным «счастливым совпадением»? Нет! Через 5 лет после Буабодрана открывают новый элемент — скандий. На этот раз уже все химики мира ищут для скандия место в менделеевской таблице. И это место находится. Это тот элемент, который был описан Д. И. Менделеевым под названием экабора.
Указывая в своей статье на совпадение свойств скандия со свойствами экабора, существование которого за десять лет до его открытия было предсказано Д. И. Менделеевым, учёный, открывший новый элемент, пишет: «…так подтверждаются самым наглядным образом мысли русского химика, позволившие не только предвидеть существование названного простого тела, но и наперед дать его важнейшие свойства».
И еще через 6 лет — в 1886 году — немецкий химик Винклер открывает элемент германий и пишет Менделееву:
«Уведомляю Вас о… новом триумфе Вашего гениального исследования и свидетельствую Вам своё почтение и глубокое уважение».
Германий — это менделеевский экакремний.
Казалось бы, справедливость великого закона природы была окончательно доказана.
Но нет! В 1894 году закон Менделеева подвергается ещё одному испытанию. В этом году учёные открывают новый химический элемент — аргон. Необыкновенны свойства этого элемента: он не даёт никаких соединений с другими химическими элементами! Это совершенно инертный, бездеятельный газ. Позднее были открыты ещё пять таких же инертных газов — гелий, неон, криптон, ксенон и радон.
Как быть с этими элементами? Им, казалось бы, нет места в существующей таблице Менделеева.
Но это было только кажущимся затруднением. Периодический закон сам наталкивал на мысль о необходимости существования элементов со свойствами инертных газов. Трудно, действительно, представить себе непосредственный переход от активного металлоида фтора к активному металлу натрию и от активного металлоида хлора к активному металлу калию. Невольно рождалась мысль о необходимости существования группы элементов со свойствами, одинаково чуждыми и свойствам металлов и свойствам металлоидов.
Этими необычайными элементами и явились инертные газы. Они заняли уготованную им в периодической таблице нулевую группу.
Интересно отметить, что существование в природе инертных газов предсказал задолго до их открытия известный революционер учёный Н. А. Морозов. Осуждённый царским правительством на пожизненное заключение, этот замечательный человек просидел в одиночестве в Шлиссельбургской крепости 28 лет. Освобождённый революцией 1905 года, он вынес на волю много томов научных трудов, написанных в заключении. В числе его работ имеется книга «Периодические системы строения вещества». В ней Н. А. Морозов, давая несколько замечательных научных предсказаний, говорит о существовании химических элементов нулевой группы. В периодической таблице элементов, помещённой в книге, Н. А. Морозов вводит нулевую группу и в ней на месте открытых в будущем инертных газов проставляет числа 4, 20, 40, 82 и т. д., соответствующие атомным весам предсказываемых элементов.
Это предсказание Н. А. Морозов сделал в 1883 году.
Так, пополняясь и уточняясь с каждым новым открытием, таблица Менделеева приобрела в наше время вид, изображённый на рисунке 9.