Менделеев

За зримыми образами живет память о внутренних обликах. Та же мощь чувствуется и в них. Но вместе с тем, есть и другая, роднящая их черта. Как Толстой создал мировые произведения художественной литературы и потерпел неудачу в своих религиозно-философско-этических начинаниях; как Крапоткин прожил почетную жизнь революционера и ученого, не обнаружив, однако достаточных сил в понимании законов пролетарской революции, — так и Менделеев явился творцом мировых ценностей в области естествознания, однако до конца шел ошибочным путем в вопросах общественно-политического характера и не всегда был последователен в воззрениях на будущее науки.

С тех пор наука шагнула далеко вперед. Основная заслуга Менделеева — периодическая система элементов — получила развитие не только то, на необходимость которого сам Менделеев указывал, но и то, против которого по сути возражал. Явление радиоактивности, которые он оспаривал, позволили установить изменяемость природы элементов. Вновь воскресла гипотеза Проута, выдвинутая еще в 1815 г., о единстве материи, о происхождении всех химических элементов из одного общего начала.

Еще наблюдения над радиоактивными элементами показали, что самые свойства радиоактивности зависят от излучений (радиус значит луч), при которых атом элемента, излучаясь, уменьшается в атомном весе и повышает валентность. Следовательно, в результате этих превращений вновь возникающий элемент перемещается в периодической системе влево и вправо, но при равновесии сдвигов может сохранять в системе и постоянное место.

Оказалось, что из изученных 40 радиоактивных элементов десять имеют свои определенные места, остальные же — получают в периодической системе место породившего их радиоактивного элемента, химически совпадают с ним, хотя и имеют разный атомный вес или радиоактивные свойства. Эти элементы, занимающие одно и то же место в периодической системе носят название изотопов. Так, например, было найдено, что уран в результате превращений, связанных с излучением, дает свинец с атомным весом 206, торий дает тоже свинец, но с атомным весом 208. Известный же ранее свинец является смесью уранового и ториевого и имеет атомный вес 207,21.

Применяя чрезвычайно точный метод определения атомного веса с помощью круксовой трубки, дающий возможность изучить т. н. спектр массы, нашли, что большинство нерадиоактивных элементов является также смесью изотопов (например, дирконий не менее 3, ксенон — 7) и лишь меньшая часть — однородны. При этом атомный вес однородных элементов и отдельных изотопов выражается целыми числами, неоднородных, т. е. смесей изотопов — дробными.

Кроме указанного явления изотипии, которое свидетельствовало о некоторых отступлениях периодической системы от нормальной последовательности расположения элементов по их атомному весу, имеются и другие случаи того же свойства. Аргон должен бы по своему атомному весу стоят после калия, теллур, после иода, кобальт за никелем (см. таблицу № 2, где атомные веса показаны под символами — элементов). Однако, место, занимаемое ими а периодической системе Менделеева, подтвердилось и после введения рядом исследователей вместо атомного веса новой константы — квадратного корня из частоты колебаний тех рентгеновских лучей, которые испускает каждый элемент, примененный в качестве антикатода в рентгеновской трубке. Частота колебаний при этом оказалась определенной для каждого элемента, а вычисленные квадратные корни показали одинаковый прирост при переходе от предшествующего элемента к последующему. Порядковый номер или иначе атомное число (в табл. № 2 расположено над символами элементов) и выражает этот прирост по закону прямой.

Новое дополнение к пониманию периодической системы внесла электронная теория, согласно которой атом состоит из электроположительного ядра, вокруг которого движутся электроны, расположенные концентрическими кольцами. Валентность объясняется числом электронов во внешнем кольце, другие физические и химические свойства — числом остальных электронов колец, а вес и радиоактивные свойства атомов — природой ядра.

Таким образом, порядковый номер элемента в периодической системе (атомное число) равен числу свободных положительных зарядов в ядре атома соответствующего элемента. Валентность, т. е. значит и принадлежность к той или иной группе периодической системы, зависит от числа электронов (отрицательных зарядов) внешнего кольца (валентность есть электрическая зарядность) Атомы с одинаковой внешней сферой составляют одну группу. Атомы с одинаковым числом внешних сфер — составляют один ряд. Атомы с ядрами, имеющими одинаковые заряды, но разные массы, обладают одинаковыми химическими свойствами, но разными атомными весами и представляют собой изотопы одного и того же химического элемента.