Дмитрий Менделеев, русский, работающий над периодической таблицей, должен был исправлять ошибки других ученых и объяснять пустые пространства в системе наличием неизвестных, таинственных элементов. Создание теории по таким предположениям было очень рискованным шагом для исследователя.
Каков детерминант великого ученого? Открытие новой информации, связывание ее с известными и дальнейшее продвижение, прогнозирование последствий их открытия. Тем не менее, умопомрачительные умы также смогут разработать методы измерения и проверки своих предположений. Действительно великие ученые - это те, чьи концепции, наконец, будут считаться правильными. С другой стороны, теория, если она не подтверждена, может дискредитировать все научные достижения.
Менделеев был не единственным ученым, пытавшимся расшифровать тайну периодичности элементов, а также внес значительный вклад в развитие этой идеи Джон Дж. Ньюлэндс, француз Александр Бегиер де Чанкурой и немецкий Юлий Лотар Майер. Почему же Россия стала отцом знаменитой мемориальной доски?
В то время, пытаясь установить зависимости между конкретными химическими элементами, ученые были основаны на публикации, опубликованной в 1860 году, которая точно определяла атомный вес элементов, так называлась относительная атомная масса. Исследователи столкнулись с двумя основными проблемами при определении структуры зависимостей между элементами. Первое из них состояло в том, что в то время было известно только 60 элементов (сегодня у нас более 100), а во-вторых, часть информации об этих известных, как выяснилось позже, была неправильной. Менделеев пытался создать систему, не зная одной трети частей головоломки и основываясь на неверных данных!
Менделеев выписал свойства всех известных элементов на отдельных карточках. Согласно этой истории, после того, как пациенты перегруппировались и попытались привести их в логическую систему, он накрыл это тем, что, упорядочив элементы в порядке возрастания атомного номера, картина начала разворачиваться. Он заметил, что после нереакционноспособных неметаллов следуют реактивные легкие металлы, за которыми следуют менее реактивные легкие металлы.
Вскоре его идея была представлена Российскому химическому обществу. Тезисы Менделеева были прочитаны до встречи профессором. Меньшуткина, потому что в это время заболел первооткрыватель. Его идеи были впоследствии опубликованы в основном немецком химическом журнале того времени: «Zeitschrift fϋr Chemie».
То, что было блестящим открытием, было также тем, что могло бы дискредитировать ученого в случае свержения его предположений. Почему Менделеев, а не другие химики, стал отцом периодической таблицы?
Прежде всего потому, что он помещает элементы в нужные места в таблице. В некоторых случаях относительная атомная масса элементов была плохо рассчитана более ранними химиками. Исправив свои расчеты, он смог правильно определить свои свойства и положение в системе.
В это время относительная атомная масса была рассчитана с использованием следующего уравнения:
атомная масса = эквивалентная масса х валентность
Эквивалентный вес определялся правильно, иногда ошибка возникала при валентности. Например, берилл имел эквивалентную массу, определенную как 4.6, а валентность - 3, потому что она химически была похожа на алюминий. Это дало атомную массу 13,8, тем самым помещая бериллий между углеродом и азотом, где это фактически не должно быть. Однако Менделеев заявил, что валентность элемента должна быть 2 - она решила проблему - берилл был наиболее подходящим совпадением между литием и бором.
Во-вторых, Менделеев пришел к выводу, что вес атомов должен быть плохо рассчитан, потому что элементы появились в неадекватных местах на доске. Например, он решил поставить теллур до йода, хотя его атомная масса была больше, чем йод, заявив, что свойства йода более похожи на фтор, хлор и бром, а теллур - на кислород, сера и селен. Теперь мы знаем, что атомное число, а не относительная атомная масса, регулирует положение данного элемента в периодической таблице, хотя в большинстве случаев результат должен составлять элементы в том же порядке.
Решение русского языка позволило ему оставить пустые пространства в системе для элементов, которые должны были быть обнаружены. Таким образом, система позволила предварительно предсказать определенные свойства этих неизвестных элементов. Предлагая такое решение, он рисковал, но спустя 15 лет, во время жизни Менделеева, ему удалось обнаружить три новых элемента.
Первый из них, определяемый русским в неполном столе как эка-алюминий, означающий «сначала после алюминия» (эка на санскрите означает «один»), был обнаружен в Париже Паулем Эмилем Лекоком де Буасбаудраной (1875 г.), который назвал элементную галерею, от латинского названия Франции. Однако плотность галлия, определенная французами, отличалась от предсказанной Менделеевым плотности галлия, отбрасывая тень на правду своих предположений. Менделеев попросил первооткрывателя повторно измерить. Как оказалось, первый расчет плотности был неправильным, следующий правильный расчет соответствовал предположениям Менделеева и, таким образом, подтвердил его теорию о конструкции платы.
В течение следующего десятилетия швед Ларс Нилсон определил скандал (1879), предсказанный Менделеевым как «эка-бор», а немецкий Клеменс Винклер подтвердил существование германия (1886), который в массиве должен был быть эко-кремнием. Эти открытия в конечном итоге подтвердили правильность таблицы Менделеева, хотя следующие два элемента, оставшиеся на доске, были неизвестны в течение следующих 50 лет.
То, что Менделеев не предсказывал, представляет собой совершенно новую группу элементов - благородные газы, которые были обнаружены только в последнее десятилетие девятнадцатого века шотландец Уильям Рамсей. Сначала Менделеев был в ужасе от открытия, опасаясь свержения своего предположения. Наконец, до своей смерти в 1907 году он пришел к выводу, что новая группа не была отрицанием, а дополнением к его теории. Рамсей был удостоен Нобелевской премии за открытие пяти новых элементов. Менделейшель никогда не получал этого различия, в его честь он был призван к элементу с атомным номером 101 - менделев, который в мире науки еще реже.