Для большинства таблица Менделеева - это лишь перечень элементов из школьного кабинета химии. Но стоит начать разбираться и проблема заиграет самыми яркими красками.
Пожалуй, про смысл расположения элементов вы знаете и без меня. Периоды, атомные номера, строения оболочек - всё это довольно разумно и понятно. Но при этом есть тут очень интересный факт. С момента создания первой версии таблицы Менделеева её поменяли уже множество раз. Среди элементов успел побывать даже легендарный эфир, а потом он был удалён. Элементы переставляли и заменяли.
Если учитывать тот факт, что таблица по сути представляет некоторый вариант описания строения атома и иллюстрирует представления о нём, то любое изменение тут видимо подразумевает и смену научной парадигмы.
Однако, кардинальным образом оно за это время не менялось, а потому существует множество идей про умышленные попытки скрыть что-то в таблице и ввести в заблуждение как науку, так и её любителей.
Предлагаю детально вникнуть в самые известные задокументированные изменения, которые произошли со времен её первого опубликования.
Как всё началось?
В 1869 году Дмитрий Иванович Менделеев представил миру систему, которая должна была описать всю материю — от мельчайших атомов до гипотетической субстанции, пронизывающей вселенную.
Сегодня его таблица висит в каждом кабинете химии на планете. Но та таблица, которую мы видим на стене, — это не та таблица, которую создал Менделеев. За 150 лет она действительно изменилась несколько раз.
Менялась её ориентация, менялся принцип упорядочивания элементов, из неё исчезали целые группы и отдельные элементы. Каждое из этих изменений имело веские научные основания. И каждое, конечно же, оставило след, на основе которого сегодня и строятся теории заговора.
Эфир там точно был
Это, пожалуй, главный сюжет, который питает конспирологические нарративы. И он основан на совершенно реальных фактах. Другое дело, что подход совсем иной и истоки проблемы тоже.
В 1894–1898 годах английский физик Уильям Рамзай и его коллеги открыли целое семейство химически инертных газов: аргон, гелий, неон, криптон, ксенон. Эти элементы вообще не вступали в химические реакции — и потому не вписывались ни в одну из уже существовавших групп.
Напомню, что расположение элементов в периодической таблице напрямую отражает их реакционную способность, потому что оно связано со строением внешней электронной оболочки атомов. В пределах одного периода (слева направо) увеличивается заряд ядра и уменьшается радиус атома, поэтому металлы постепенно теряют способность легко отдавать электроны, а неметаллы - наоборот, всё активнее их принимают, становясь более реакционноспособными окислителями.
В пределах одной группы (сверху вниз) внешнее электронное строение остаётся одинаковым, но растёт размер атома, из-за чего электроны удерживаются слабее, поэтому щелочные металлы становятся всё более активными вниз по группе, а, например, галогены — наоборот, теряют реакционную способность. Таким образом, сама геометрия таблицы — это наглядная карта того, как атомы взаимодействуют друг с другом. Вопрос... Что тогда делать с инертными газами.
Менделеев поначалу отнёсся к открытию скептически, считая его экспериментальной ошибкой. Затем признал реальность новых элементов и создал для них отдельную нулевую группу, расположенную перед первой.
Но позже он пошёл ещё дальше. В своей работе «Попытка химического понимания мирового эфира», опубликованной в 1904 году он изложил грандиозную гипотезу. Если аргон и гелий — это инертные газы с известными, пусть и малыми атомными весами, то не существует ли ещё более лёгких инертных газов, лежащих перед ними в системе? Элементов с атомным весом, стремящимся к нулю?
Менделеев предположил существование двух таких элементов и поместил их в нулевую группу нулевого периода — то есть над всей таблицей. Он назвал их «ньютоний» и «короний».
Эти элементы, по его расчётам, должны были иметь атомный вес в миллион раз меньше водорода и двигаться со скоростью около 2,5 миллиона метров в секунду.
Менделеев отождествлял их с мировым эфиром — гипотетической средой, в которой, как считалось, распространяется свет.
Ньютоний и короний - это не два разных эфира, а две разные гипотезы XIX века о природе одного и того же неизвестного, возникавшие из разных областей науки. Ньютоний был логическим, теоретическим элементом, который Дмитрий Менделеев пытался вписать в периодическую систему как сверхлёгкий, химически инертный элемент «нулевой группы», отождествляя его с эфиром.
Тогда как короний появился из астрономических наблюдений — как предполагаемый элемент, ответственный за неизвестные спектральные линии солнечной короны.
Их не считали двумя разными веществами, а рассматривали как разные проявления или интерпретации одной гипотетической среды.
В последнем прижизненном издании «Основ химии» 1906 года таблица Менделеева содержала нулевой период с двумя эфирными элементами. После его смерти они исчезли из всех изданий навсегда.
Концепция эфира была опровергнута экспериментом Майкельсона и Морли ещё в 1887 году. Но учёный не принял этот результат. В 1905 году специальная теория относительности Эйнштейна окончательно сделала эфир лишним понятием. После этого ньютоний и короний исчезли из таблицы вместе с нулевым периодом как элементы несуществующей среды.
Именно здесь возникает нарратив о «сокрытии». Но никакого заговора не было. Концепция эфира была отвергнута научным сообществом на основании экспериментальных данных. Гипотетические элементы, придуманные для её описания, автоматически потеряли смысл.
На у инертные газы в современной версии стоят в самом конце каждого периода, потому что их внешняя электронная оболочка полностью заполнена. Такая конфигурация энергетически максимально устойчива, атомам невыгодно ни отдавать, ни принимать электроны, поэтому они почти не вступают в химические реакции.
Зачем таблицу перевернули?
Ещё один любимый факт конспирологов - переворачивание таблицы. Когда Менделеев разложил свою таблицу результат выглядел иначе, чем привычная нам сегодня схема.
В оригинальной версии группы элементов шли горизонтально, а периоды — вертикально. То есть таблица была, по современным меркам, «повёрнута на 90 градусов». Щелочные металлы располагались не в левом столбце, а в верхней строке.
Уже к 1871 году Менделеев сам пересмотрел визуальное решение и перевернул таблицу — теперь группы шли вертикально. Эта версия стала основой для последующих изданий его главного труда «Основы химии», выходившего восемь раз при жизни учёного.
Современная «длинная форма» таблицы с восемнадцатью вертикальными группами стала международным стандартом только после 1923 года, когда американский химик Хорас Демин опубликовал учебник именно с этим вариантом.
До этого в большинстве стран использовалась «короткая форма» с восемью группами, ближе стоявшая к менделеевскому оригиналу.
Таблица, которую мы видим в каждом школьном кабинете, обрела свою нынешнюю форму не в XIX веке — а в 1923 году, благодаря американскому учебнику.
Этот факт — чисто визуальное и педагогическое изменение, не затрагивающее смысл системы. Но именно он создаёт первое зерно сомнения: если таблицу уже однажды «переделали», то не переделывали ли её снова и снова?
На деле факт, что периодическую таблицу можно «перевернуть» и при этом сохранить смысл, означает лишь, что она не является единственной жёстко заданной схемой, а отражает глубинные закономерности атомного строения, которые допускают разные визуальные представления.
Если поменять ориентацию (например, разместить активные элементы внизу, а не вверху, или развернуть группы), химические свойства элементов не исчезают и не путаются - потому что они определяются не положением на листе, а электронной конфигурацией атомов. Как разрисовать их уже не столь важно.
Вес против номера
Весь XIX век химики думали об атомах через призму их веса. Атомный вес был физически измеримой величиной — пусть и с трудом, пусть и с погрешностями, но реальной.
Именно по атомному весу Менделеев выстроил свою систему, и именно на основе атомного веса он делал предсказания о свойствах неоткрытых элементов. Они с поразительной точностью сбывались.
В 1913 году молодой британский физик Генри Мозли, работая с рентгеновским излучением, обнаружил, что частоты характеристического рентгеновского излучения элементов закономерно связаны не с их атомным весом, а с зарядом ядра - то есть с числом протонов. Это число получило название атомного номера.
Атомный вес (точнее, относительная атомная масса) в целом тоже увеличивается вместе с порядковым номером, потому что к ядру добавляются протоны и нейтроны, но эта зависимость не строго линейна из-за существования изотопов и различий в числе нейтронов.
Открытие Мозли решило давнюю проблему, которая не давала покоя Менделееву - несколько пар элементов в его таблице «нарушали порядок». То есть более тяжёлый элемент по химическим свойствам вёл себя так, словно он должен стоять раньше более лёгкого. Таких пар было три: аргон и калий, кобальт и никель, а также теллур и йод.
Менделеев был убеждён, что химики просто неточно измерили атомный вес этих элементов. Он ждал, что ошибку исправят. Ошибки не было. Позже стало ясно, что упорядочивание по атомному номеру устраняет все аномалии автоматически и делает это безо всяких исключений.
Таким образом, фундаментальный принцип системы был пересмотрен уже после смерти Менделеева. Принцип атомного веса уступил место принципу атомного номера. Таблица осталась внешне похожей, но её внутренняя логика изменилась.
Водород и гелий - разногласия до наших дней
У Менделеева водород стоял в первой группе вместе со щелочными металлами. Это логично. У него один электрон на внешней оболочке, как у лития, натрия и калия. Однако водород — газ, не металл, и химически ведёт себя совершенно иначе.
Одни учёные предлагают ставить его над фтором — в группу галогенов, поскольку водороду, как и галогенам, не хватает одного электрона до заполнения оболочки. Другие считают, что водород настолько уникален, что должен стоять отдельно от любой группы.
Международный союз теоретической и прикладной химии официально не вынес окончательного решения по этому вопросу. В разных учебниках мира водород изображается по-разному. Вы могли видеть разные таблицы в разных учебниках.
Водород - это элемент-исключение. У него один электрон поэтому формально его ставят в первую группу. Но по химическим и физическим свойствам он неметалл, газ и не образует металлической решётки. Более того, он может не только отдавать электрон (H⁺), но и принимать его (H⁻), что делает его похожим на галогены. В итоге водород одновременно «подходит» сразу к нескольким группам и не принадлежит ни одной полностью.
Аналогичная ситуация сложилась с гелием. Тут всё ещё хуже. По электронной конфигурации — заполненная s-оболочка, два электрона.
Гелий должен принадлежать ко второй группе, вместе с бериллием, магнием и кальцием. Но по химическим свойствам (вернее, по их полному отсутствию) гелий — инертный газ и стоит в 18-й группе.
По электронной конфигурации он относится к s-блоку (1s²) и формально должен стоять рядом с бериллием. Но по химическому поведению гелий — классический благородный газ: инертный, с полностью заполненной оболочкой и почти нулевой реакционной способностью. Поэтому его ставят в 18 группу — не по орбиталям, а по свойствам.
Существуют альтернативные варианты таблицы, например «левоступенчатая» таблица Жане, где гелий перемещён во вторую группу. Эта версия имеет поддержку среди ряда химиков.
Оба этих вопроса — не конспирология и не попытка «переписать» науку. Это живые научные дискуссии, и их существование лишний раз напоминает, что любая таблица — это модель, а не истина в последней инстанции. Но зато благодаря этому факту таблица менялась этак целую сотню раз.
Кто такие лантаноиды и актиноиды?
В современной таблице есть ещё один фрагмент, который сложно объяснить научными соображениями. Его, собственно говоря, тоже переставляли пару раз оттуда сюда и обратно.
Это две строки, вынесенные под основную таблицу: лантаноиды (элементы 57–71) и актиноиды (89–103). Технически это можно подтянуть под идею теории заговора. Но суть всё-таки другая.
У большинства элементов при движении слева направо по периоду добавляются электроны во внешнюю оболочку, из-за чего резко меняются свойства - валентность, реакционная способность, тип связей. Именно эти изменения и формируют «красивые» группы таблицы.
А у лантаноидов и актиноидов электроны добавляются в f-орбитали, которые экранированы внешними s- и d-электронами и слабо участвуют в химических реакциях. Поэтому, несмотря на рост атомного номера, элементы остаются очень похожими друг на друга.
На картинках f-орбитали выпирают за пределы других оболочек и это создаёт недопонимания. Как же так мы говорим про f - если они снаружи. Но f-электроны большую часть времени находятся под внешними слоями, а не снаружи них. Потому и получается то, что мы наблюдаем.
Лантаноиды и актиноиды в итоге плохо вписываются в компактную форму таблицы.
Лантаноиды (от лантана до лютеция) заполняют 4f-орбитали и в основном похожи друг на друга. Это активные металлы с близкими химическими свойствами. Актиноиды (от актиния до лоуренсия) заполняют 5f-орбитали, многие из них радиоактивны и химически менее стабильны.
Их выносят отдельно не потому, что они «второстепенные», а чтобы таблица оставалась наглядной и удобной для чтения. Формально они должны располагаться внутри таблицы — между второй и третьей группами. Так пытались делать.
Но если их туда поместить, таблица станет в два раза шире — 32 колонки вместо 18.
Решение вынести их вниз принял американский химик Гленн Сиборг. Сиборг сам открыл несколько актиноидов и предложил их систематизацию. Его таблица стала стандартной. Официальная причина — практическая. Таблица должна помещаться на страницу учебника и на лабораторный плакат. 32-колоночная версия для этого неудобна.
Это реальный случай, когда форма научного документа была продиктована не логикой, а форматом бумаги.
Химики об этом знают и открыто говорят. 32-колоночная «длинная форма» существует и используется в специализированных изданиях — но в массовом образовании закрепилась «укороченная» версия Сиборга.
Показательно, что сам Менделеев редкоземельные элементы в свою таблицу корректно встроить так и не смог. Они доставляли ему немало трудностей. Их окончательная систематизация была проведена уже в XX веке.
Академия наук против Менделеева
Есть ещё одна занятная идея. Она связана скорее не с таблицей, а с её автором. Менделеев так и не был принят в Петербургскую академию наук. Кто-то видит в этом заговор.
В 1880 году, когда Менделеев баллотировался в академию, голосование завершилось против него: 20 голосов «против» при 19 «за». Это вызвало волну общественного возмущения.
Многие расценили результат как проявление консерватизма, академической политики и личных антипатий. Отдельные историки указывают на то, что Менделеев был человеком независимым, порой резким и неудобным для академических структур.
При этом к тому моменту Менделеев уже был избран членом академий Лондона, Парижа, Рима, Берлина и других европейских городов. Его признавали за рубежом — но не в России.
Эта история не имеет отношения к «сокрытию» таблицы, но она реальна и хорошо задокументирована. В этом можно видеть заговор против науки и даже против самой таблицы как факта чудесного открытия.
Вместо заключения
Исходный вариант таблицы действительно отличался от того, который мы видим сегодня. Но каждое изменение, которое претерпела система, было продиктовано новыми экспериментальными данными и теоретическими открытиями. Переход от атомного веса к атомному номеру произошёл потому, что физика открыла протон. Исчезновение эфирных элементов произошло потому, что эфир не был обнаружен ни в одном эксперименте. Перемещение лантаноидов объясняется педагогическим удобством, о котором химики говорят открыто.
Тем не менее реальность этих изменений создаёт питательную среду для конспирологии. «Таблицу исправляли» и это правда. «Из неё что-то убрали» — тоже правда. «Менделеев видел мир иначе» — безусловно.
Вопрос лишь в том, как интерпретировать эти факты - как нормальное развитие науки или как свидетельство сокрытия знаний. В идеале наука отличается от заговора не тем, что в ней ничего не меняется. Она отличается тем, что причины изменений открыты, задокументированы и доступны каждому.
Другое дело, что есть ещё и альтернативные таблицы Менделеева. Правда они уже называются просто таблицами. Если вам интересно про это почитать - дайте знать!
⚠️ Пишу большой научпоп курс про загадки материи - добро пожаловать сюда.
Не забывайте ставить лайки статье! Это важно для развития проекта.
Канал проекта в Telegram с эксклюзивными материалами!