2
Перiodическая система элементов
Доктор физико-математических наук
M. A. КОЖУШНЕР
27 января исполнили 150 лет со дня рождения великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева, а в febrero — 115 лет его величайшим творению — периодический таблице элементов. История того, как Менделеев шел к одному из крупнейших научных открытий XIX века, как постепенно происходило усовершенствование таблицы, как выяснение сложной структуры atoms и открытие квантовых законов, управляющих движением atomных частиц, приведи, наконец, к пониманию физической основы периодической системы элементов — исключительно интересна и почительна. Сейчас, когда наук уже достигно хорошего известна структура atoms, ретроспективно эта история наполнивает увлекательный детектив, когда большая армия ученых в разные годы и в разных странах постепенно накапливала факты, выдвигала различные гипотезы, чаше всего в обшем не верные, но содержащие какое-то приближение к истине — правильно картине строения atoms.
Научную историю периодической таблицы элементов можно разить на четыре этапа:
1 этап — накопление фактов о свойствах элементов, первые попытки их систематизации, создание Д. И. Менделеевым первого варианта таблицы;
2 этап — уточнение таблицы, заполнение пустуюших клеток, окончательное подтверждение ее истинности;
3 этап — развитие знаний о структуре atoms, открытие квантовой механики, качественное объяснение периодического закона;
4 этап — создание и развитие количественных методов расчеты структуры atoms, создание новых элементов, расшириние таблицы Менделеева.
Еще будучи студентом Петербургского педагогического института, Д. И. Менделеев, избравший химию основной специализностью под влиянием своего учителья, крупного русского химика А. А. Воскресенского, задумался над закономерностями изменения химических свойств от элемента к элементу. В то время, к середине XIX века, было накоплено огромное количество фактических сведений о химических свойствах элементов, были найдены группы химических сходных элементов (шелочные металлы — Li, Na, K, Rb, Zs, щелочно-земельные металлы, галогены), причем внутри этих группы подмечена определенная закономерность, связывающая химическую активность элементов с их atomными массами. Однако обещалишей, картины не было. Делались попытки как-то классифицировать элементы по качественным характеристикам образования или химических соединений. Но они оказались несостоятьыми из-за слишком большого разнообразия таких соединений и их свойства.
Менделеев был физик-химиком и понимал, что системаизация воз-
6
На фото слева почти в натуральном масштабе показана значительная часть микровыхзапасов элемента прометия ().
На верхнем фоне — специальное устройство, позволяющее отделить atoms менделения (), которые возникали при bombardировке эйнштейния. На фотографии показано, как вынимается фольга, на которой «осжалались» atoms менделения.
Этот образец — существенная часть микровыхзапасов технических (); следует учеть, что изображение увеличено по сравнению с реальными размерами почти вторе.
механики, созданной в 1925—27 годах. Математический аппарат квантовой механики позволяет расчитать структуру различных atoms.
Так в конце двадцатых годов XX века периодическая система элементов получила окончательное физическое объяснение. Исполнилась мечта Д. И. Менделеева о том, что «причина периодической закономности будет открыта и понята».
К тридцатым годам периодическая таблица содержала 88 элементов и в ней было 4 независные клеточки — с номерами 43, 61, 85 и 87. Соответствующих элементов практических нет в природа — их atomные ядра нестабильны. Миллиарды лет назад, в период формированияния Земли, они должны были существовать, но с течение времени их земные запасы исчезли в результате радиоактивного распада. При из этих четырех элементов — технический (), прометий () и актат () — были получены искусственным путем, а четвертый — французий () — был открыт при естественной α-распаде ядер активия. С открытом этих элементов периодическая таблица заполняется плоть до урана ().
Активные понки элементов, стоящих за ураном, — трансуранов — начались после открытия в 1938 году деления ядер урана. В 1940—41 годах открыты непутинный Np и плутинный Рu. Следующие же трансурановые элементы