Великое испытание периодического закона. Гелий. Аргон

Великое испытание периодического закона. Гелий. Аргон

26 октября 1868 г. на заседании Парижской академии наук были прочитаны одно за другим два письма. Одно было прислано из Индии, от астронома Жансена, другое — из Англии, от астронома Локьера. Оба сообщали, что в спектре солнечных протуберанцев они (незави­симо друг от друга) обнаружили новую желтую линию, которая не может принадлежать ни одно­му химическому элементу из существующих на земном шаре. Было решено, что новая линия в спектре принадлежит какому-то особому, «не­бесному», элементу. Он был назван древне­греческим именем Солнца — гелий.

Спустя 25 лет после открытия гелия на Солн­це знаменитый английский физик Релей обна­ружил очень странный факт: литр чистого азо­та, добытого из воздуха, тяжелее, чем литр того же азота, полученного из любого азотного сое­динения. Разница была ничтожна — тысячные доли грамма, но она была.

Релей написал об этом письмо в лондонский журнал «Природа». Он спрашивал, не сумеет ли кто-нибудь из читателей журнала объяснить, по­чему «воздушный» азот тяжелее. Но ответов не по­следовало. Тогда Релей обратился к своему дру­гу — известному химику Рамзаю, и они решили, что каждый из них не покинет свою лабораторию, пока загадка не будет разгадана. Они работали разными методами и, наконец, нашли, что в обычном воздухе существует какая-то примесь, и не малая: в каждом литре воздуха содержится около 10 см³ еще неизвестного газа. Они дали ему имя «аргон». Странный это был газ. Подобных веществ химики еще не знали. Никакими средствами им не удавалось заставить его всту­пать в химические реакции. Это и было выра­жено в его названии: по-гречески «аргон» — значит «ленивый».

Аргон оказался новым химическим элемен­том. Затем Рамзай узнал, что известный химик Гильдебрант наблюдал некоторые минералы (они содержали уран или торий), которые при нагревании выделяют какой-то негорючий газ. Рамзай решил проверить, не аргон ли это.

Но газ, выделившийся из минерала клевеита, оказался не аргоном. У него был совершенно другой спектр, отличный от уже изученного спектра аргона. Рамзай дал ему имя «криптон» («тайный») и послал запаянную пробирку с «криптоном» одному из опытных спектроскопи­стов, Круксу, для точного исследования спек­тра. В ответ он получил телеграмму: «Криптон— это гелий. Приходите и поглядите. Крукс».

Так газ, впервые за четверть века до этого найденный на Солнце, был, наконец, обнару­жен на Земле. Гелий оказался самым легким газом после водорода.

Но периодический закон не предусматривал существование таких химических элементов, как гелий и аргон. Для них в периодической системе не было пустых клеток. Куда же поме­стить новые элементы? Скептики снова воспря­нули духом, снова зазвучали голоса сомневаю­щихся в периодической системе и периодиче­ском законе. Но это продолжалось недолго.

В 1897 г. Рамзай прочел доклад, который он озаглавил так: «Еще не открытый газ». Рамзай сказал: «По образцу нашего учителя Менделее­ва я описал, поскольку возможно было, ожида­емые и предполагаемые соотношения газообраз­ного элемента, который должен был бы запол­нить пробел между гелием и аргоном».

Места для гелия и аргона в таблице нашел Рамзай. Они были помещены в новый, нулевой, столбец между седьмым, где были фтор и хлор, и первым, где разместились металлы, подобные литию и калию. Отсюда следовало, что должен существовать газ, столь же инертный, как ар­гон, но легче его — с атомным весом 20.

Руководствуясь предсказанными свойства­ми, Рамзай предпринял поиски нового газа и нашел его в сжиженном воздухе. Этот газ полу­чил название «неон», что значит «новый», а вско­ре были найдены и остальные элементы новой группы: криптон, ксенон и затем радон.

Из нового испытания периодический закон вышел с победой. Иначе и не могло быть! После этого ни у кого в мире не оставалось сомнения в истинности периоди­ческого закона Менделеева.

Этот успех был заслужен­ным. Великий закон доказал единство вещества во Все­ленной. Он внес стройность и порядок в невообразимую путаницу бесчисленного мно­жества фактов, наблюдений, измерений, накопленных хи­мией к середине прошлого века за сотни лет. Он дал могучий метод для изучения химических элементов и их свойств. Сам Мен­делеев исправил атомные веса многих элемен­тов, известных ранее, в том числе, например, урана. Периодический закон дал возмож­ность предсказывать новое — это истинный закон природы.

Но не все было ясно в периодическом законе. Были необъяснимые исключения: атомный вес аргона (39,9) оказался большим, чем атомный вес калия (39,1), а аргон в таблице стоит перед калием. Атомный вес кобальта превышал атом­ный вес никеля, хотя по свойствам кобальт в пе­риодической системе должен был предшество­вать никелю. И у теллура, стоящего перед йодом, атомный вес оказался больше, чем у йода. Не только это было неясным в таблице. Было твердо установлено, сколько должно быть элементов в первых периодах таблицы, но оста­валось совершенно неясным, сколько элементов должно быть в ее последних периодах.

Самое же главное, что было неясным,— это сам периодический закон. Он требовал от науки решить величайшую, казалось, неразре­шимую задачу: объяснить периодичность хими­ческих свойств у элементов, из которых состоит весь окружающий нас мир.