Валентин Рич - Виток спирали

• Название: Виток спирали
• Автор: Валентин Рич
• Издательство: Детская литература
• Жанр: Химия
• Год: 1974

Рассказы о химических элементах, об истории их открытия и свойствах, о создании периодической системы.

На страницах этой книги вы встретитесь с великими мыслителями древности, знаменитыми мудрецами средневековья, пытливыми естествоиспытателями XVII и XVIII веков, основоположниками современной науки. Демокрит и Аристотель, Роджер Бэкон и Джабир ибн-Хайян, Бойль и Ломоносов, Лавуазье и Дальтон, Менделеев и Рамзай, Мария Кюри и Резерфорду Бор и Ферми, Петржак, Флеров, Сегре и многие другие ученые на ваших глазах будут разгадывать труднейшие загадки природы. И вы сможете приобщиться к самому высокому виду приключений — к приключениям человеческой мысли, постигающей мир.

Для среднего и старшего возраста.

---

Советский историк науки академик Бонифатий Михайлович Кедров решил проверить рассказы об открытии Менделеева.

Подробно препарировав по документам вековой давности каждый час, а где удалось — и каждую минуту тех дней, Кедров изложил результаты этой проверки в интереснейшем труде "Микроанатомия великого открытия". Это исследование дает возможность шаг за шагом проследить за ходом менделеевской мысли.

Собственно, первый рассказ проверять было нечего. Все работы Менделеева, начиная с магистерской диссертации, так или иначе вели к открытию закона. Менделеев изучал изоморфизм — способность разных элементов замещать друг друга в одном и том же кристалле, не нарушая его первоначальной конструкции. И искал ответа на вопрос: не связано ли это свойство с атомным весом элементов? Потом он занимался изучением удельных объемов простых веществ, а удельный объем — это атомный вес, деленный на удельный вес. Потом он занимался высшими окислами, то есть такими соединениями элементов с кислородом, в которых элементы используют полностью свою валентность — главное Химическое свойство атома, о котором у нас будет подробный разговор чуть позже.

Так что в первом рассказе все было верно: открытие явилось итогом многолетних трудов и раздумий.

А как же другие два рассказа? Картонки? Любовь Менделеева к писанию на сэкономленной бумаге? И сон?

Вот это следовало проверить.

Все бумаги Дмитрия Ивановича Менделеева после смерти его в 1907 году были собраны в старой квартире при Петербургском университете, где он прожил более двадцати лет и сделал свое великое открытие.

В 1924 году в Ленинграде было сильное наводнение, почти как то, что описано Пушкиным в "Медном всаднике". Нева разбушевалась, балтийские воды ринулись в город. А университет стоит на самом берегу. Вода залила квартиру Менделеева, и многие книги подмокли. Те, что остались сухими, служащие университета спешно увязали в пачки вместе с разными документами и сумели сохранить.

Четверть века пролежали эти связки нетронутыми. Только после Отечественной войны младшая дочь Менделеева Мария Дмитриевна, директор Менделеевского музея, стала приводить все это имущество в порядок.

В одной из связок, которую она разбирала, оказались две таблицы элементов, составленные самим Менделеевым. Первая — с множеством пометок, помарок и исправлений, явный черновик. Вторая — чистовая, почти без исправлений.

Это были рукописные наброски самой первой периодической таблицы элементов, отпечатанной в типографии отдельным листком 1 марта 1869 года (по новому стилю — 13 марта) и в тот же день разосланной многим отечественным и иностранным химикам. На чистовом листке была надпись на двух языках — русском и французском: "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве, И стояла дата 18 — II/17 — 69, то есть 17 февраля 1869 года.

Долгие часы провел Кедров, внимательно разглядывая листки.

Черновик был сплошной головоломкой.

Серединка листка была почти такой же, как у чистовика, только элементы были расставлены по атомным весам не в порядке возрастания этих весов, а в порядке их уменьшения. Водород оказался слева внизу, а свинец справа вверху.

Но зато вокруг этой серединки — и выше ее, и ниже, и по бокам — царил ужасающий беспорядок: одни символы и цифры были перечеркнуты, другие вписаны, во многих местах стояли вопросительные знаки, некоторые надписи были совсем неразборчивы и непонятны.

Это напоминало, пожалуй, письменный стол во время работы. Он тоже постороннему человеку может показаться хаотическим скоплением книг, рукописей, ящиков с карточками, листков бумаги. Но на самом деле это вовсе не хаос. В этом беспорядке есть свой порядок, своя идея.

На листке как бы запечатлелся ход какой-то мысли. Вот, в нижней его части, столбцы символов элементов с атомными весами. И все зачеркнуты, кроме одного — "ln". И около этого одного, незачеркнутого, стоит знак вопроса. Видно, Менделеев так и не сообразил, что ему с этим "ln" делать. А с остальными сообразил? Очевидно, да, раз он их зачеркнул. Видимо, то, для чего он их выписал, было сделано, и они теперь стали ему не нужны.

А не может ли статься, что именно на этом листке фиксировал Менделеев картину, которая получалась у него, когда он то так, то эдак раскладывал те самые картонные карточки, о которых впоследствии рассказывал Браунеру? Похоже, очень похоже на это…

Но с чего же начал Менделеев? С этого незачеркнутого "ln"? Или с непонятной надписи "несупоб" под символом тербия? Или с такой же непонятной надписи "Невзо"?..

Нет, с какого конца распутывать этот ребус, было неясно.

Второй листок, чистовой, ничем в разгадывании ребуса помочь не мог. Ведь он был написан после того, как работа с черновиком была завершена. А помочь могла бы лишь находка того, что предшествовало черновику…

Впрочем… Впрочем, чистовик как раз и мог помочь — ведь на нем значилась дата!

Не все потеряно. Надо искать. Искать архивные материалы, помеченные той же датой, тем же 17 февраля.

И начались поиски.

Документы менделеевского архива были подшиты не просто по времени их появления, а по темам. В одной папке лежали, например, бумаги, относившиеся к периодическому закону, в другой — к нефтяной промышленности, в третьей — к сельскому хозяйству. Между прочим. Менделеев сельским хозяйством очень интересовался и в своей деревне Боблове ставил множество агрохимических опытов. И вообще, поскольку Менделеев интересовался множеством предметов, то и папок было множество. И в каждой могли оказаться какие-нибудь листки, относящиеся именно к этому дню — 17 февраля.

Прошло немного времени, и Кедров держал в руках еще два документа, датированных тем же числом.

Один был найден сотрудниками музея в собственноручно переплетенном Менделеевым первом издании "Основ химии" — того самого учебника, о котором Менделеев говорил Браудеру, что именно при его написании он и совершил открытие. Найденный листок был испещрен символами химических элементов.

Вторая находка была в папке, отведенной бумагам по сельскому хозяйству; это было письмо секретаря Вольного экономического общества Ходнева по поводу предполагавшегося обследования сыроварен. Но главным было не само письмо, а то, что написано было Дмитрием Ивановичем на его обороте.

НАЧАЛО

Естественное разделение людьми всех вещей, в зависимости от их свойств, на группы привело сначала к учению о четырех первоэлементах. В XIX веке понимание природы вещей было куда более глубоким и детальным. И новое деление веществ на группы соответствовало этому пониманию.

Что существуют блестящие, ковкие металлы — золото, серебро, медь, олово, платина и другие, — было известно очень давно. Теперь к ним прибавились новые блестящие и ковкие элементы: никель, кобальт, алюминий, рутений и много других.

Все эти вещества были словно в родстве. А некоторые из них казались совсем близкими родственниками: например, натрий, калий и прибавившийся к ним в самом начале века литий. Эти металлы были такие мягкие, что их можно было резать ножом. И соединялись с кислородом с такой жадностью, что отнимали его почти у любого другого вещества. А их соединения с кислородом замечательно легко растворялись в воде, образуя едкие щелочи.

Такая же группа похожих элементов была и среди неметаллов. Например, фтор, хлор и бром, так же яростно соединявшиеся с водородом, как щелочные металлы с кислородом. И соединения эти так же легко растворялись в воде. Только получались тут уже не щелочи, а сильнейшие кислоты.

Пожалуй, наиболее интересным свойством атомов, на которое химики обратили особое внимание уже после смерти Дальтона, была так называемая атомность. Это понятие было введено в 1853 году английским химиком Эдуардом Франклендом. Сейчас вместо "атомность" химики говорят "валентность".

Франкленд изучал соединения металлов с органическими радикалами — частями органических молекул, способными вести себя в реакциях подобно атомам. И обнаружил, что натрий может присоединять к себе только один радикал. А цинк — два радикала. Алюминий — три. По этому признаку, по числу присоединяемых радикалов или атомов, все сорта атомов как бы подразделялись на семь групп. И тут родство некоторых элементов, заметное и раньше, выступило еще явственней.

Щелочные металлы — натрий, калий и литий — оказались одновалентными. Они могли присоединить к себе только по одному атому. А галогены — фтор, хлор и бром — были семивалентными.

Когда лавина элементов стала нарастать и возникла насущная необходимость разобраться в родственных отношениях всех элементов, многие ученые предприняли попытки построить единую систему элементов, положив и основу ее какое-нибудь свойство.

Например, металличность. Скажем, брали один на наиболее активных металлов — литий, натрий пли калин — и ставили его первым, а последним ставили какой-нибудь безусловный неметалл, например, фтор.