Является ли Менделеев первооткрывателем и создател

Напишу сразу , первооткрывателем он не был и не был первым в попытках создать такую химическую таблицу.

   В Древней Греции и Древнем Китае более 2000 лет назад высказывалось предположение, что множество явлений в природе должно быть прослежено до небольшого числа «элементов». В Греции Эмпедокл отстаивал учение о четырех элементах с элементами огня, воды, земли и воздуха.  В Китае учение о пяти элементах включало в себя элементы дерева, огня, земли, металла и воды.

Сегодняшнее представление об элементе как о веществе, которое не может быть далее расчленено, восходит к Иоахиму Юнгиусу и Роберту Бойлю в середине 17-го века. В 1789 году Антуан Лоран де Лавуазье представил первую систематическую таблицу предполагаемых «простых веществ», состоящую из 33 статей, из которых 21 фактически уже были элементами в современном смысле.  Тем не менее, все еще существовала полная неопределенность относительно внутренней структуры элементов и, следовательно, всей материи в целом. Согласно атомной гипотезе Джона Дальтона (1808), все вещества состоят из мельчайших «атомов», которые не могут быть далее разделены, в результате чего атомы одного химического элемента идентичны друг другу, но отличаются по форме и весу от атомов другого элемента.  Согласно гипотезе, химические реакции должны были рассматриваться как перегруппировки неразрушимых атомов, и законы постоянных пропорций и кратных пропорций также легко объяснялись ими. Хотя атомы были приняты многими химиками в качестве рабочей гипотезы, доказательств их существования не было.

   В 1829 году немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер предпринял первую значимую попытку систематизации элементов. Он заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы, которые он назвал триадами:

Li Ca P S Cl
Na Sr As Se Br
K Ba Sb Te I
Сущность предложенного закона триад Дёберейнера состояла в том, что атомная масса среднего элемента триады была близка к полусумме (среднему арифметическому) атомных масс двух крайних элементов триады. Несмотря на то, что триады Дёберейнера в какой-то мере являются прообразами менделеевских групп, но они были слишком несовершенны. Отсутствие магния в едином семействе кальция, стронция и бария или кислорода в семействе серы, селена и теллура является результатом искусственного ограничения совокупностей сходных элементов лишь тройственными союзами. Очень показательна в этом смысле неудача Дёберейнера выделить триаду из четырёх близких по своим свойствам элементов: P, As, Sb, Bi.
   Дёберейнер отчётливо видел глубокие аналогии в химических свойствах фосфора и мышьяка, сурьмы и висмута, но, заранее ограничив себя поисками триад, он не смог найти верного решения.
    Спустя полвека Лотар Майер скажет, что если бы Дёберейнер хоть ненадолго отвлёкся от своих триад, то он сразу же увидел бы сходство всех этих четырёх элементов одновременно.

Хотя разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру, естественно, не удалось, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений. Все дальнейшие попытки систематизации основывались на размещении элементов в соответствии с их атомными массами.

Идеи Дёберейнера были развиты другим немецким химиком Леопольдом Гмелином, который показал, что взаимосвязь между свойствами элементов и их атомными массами значительно сложнее, нежели триады.
   В 1843 году Гмелин опубликовал таблицу, в которой химически сходные элементы были расставлены по группам в порядке возрастания соединительных (эквивалентных) весов. Элементы составляли триады, а также тетрады и пентады (группы из четырёх и пяти элементов), причём электроотрицательность элементов в таблице плавно изменялась сверху вниз.

В 1850-х годах Макс фон Петтенкофер и Жан Дюма предложили «дифференциальные системы», направленные на выявление общих закономерностей в изменении атомного веса элементов, которые детально разработали немецкие химики Адольф Штреккер и Густав Чермак.

В начале 60-х годов XIX века появилось сразу несколько работ, которые непосредственно предшествовали Периодическому закону.

В то время как плотности различных элементов были известны в течение длительного времени, определить их абсолютные массы не представлялось возможным из-за недостатка знаний о количестве и размере атомов. Дальтон уже составил список соотношений атомных масс друг к другу, основанный на постоянных пропорциях, включающий 14 элементов и все еще весьма неточный.

Уильям Праут заметил, что многие атомные массы являются приблизительно целыми числами, кратными атомной массе водорода, и в 1815 году выдвинул гипотезу, что все элементы состоят из соответствующих количеств водорода как «первичного вещества».
   Атомные массы, которые до сих пор числились нецелочисленными, при более точных измерениях все равно окажутся целочисленными.
   Гипотеза Праута послужила толчком к более точным определениям масс, главным образом Йонсом Якобом Берцелиусом и Жаном Серве Стасом, которые подтвердили нецелочисленную природу многих атомных масс и тем самым опровергли гипотезу Праута, но также послужили основой для более надежных исследований из-за их значительно возросшей точности. 
   Причина поразительно большого количества элементов с примерно целыми атомными массами оставалась неясной.

    В 1850-х годах Станислао Канниццаро подхватил гипотезу, выдвинутую Амедео Авогадро в 1811 году, но до сих пор оставшуюся незамеченной, о том, что равные объемы различных газов содержат одинаковое количество частиц при одинаковой температуре и давлении. Эта гипотеза позволила систематически сравнивать массы равных (хотя и неизвестных) чисел атомов в газообразных соединениях и таким образом определить относительные атомные массы элементов относительно того или иного элемента.
   С их помощью также удалось скорректировать многочисленные ранее неверно принятые соотношения в химических соединениях. 
 На этой основе между 1858 и 1860 годами, в рамках подготовки к конгрессу в Карлсруэ (на котором также присутствовали Мейер и Менделеев), Канниццаро опубликовал более достоверные и согласованные атомные массы, что позволило быстро продвинуться вперед в развитии периодических систем в 1860-х годах.

В начале 60-х годов XIX века появилось сразу несколько работ, которые непосредственно предшествовали Периодическому закону.

Теллуров винт де Шанкуртуа
Александр де Шанкуртуа располагал все известные в то время химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс и полученный ряд наносил на поверхность цилиндра по линии, исходящей из его основания под углом 45° к плоскости основания (лат. vis tellurique «теллуров винт.
   При развёртывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами. Последним элементом, которым заканчивалась система, был теллур, поэтому система де Шанкуртуа и была названа теллуровым винтом.
   Теллуров винт обладал рядом несообразностей, так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Эти несообразности возникли потому, что ряд элементов на момент создания системы де Шанкуртуа еще не был открыт (скандий, галлий германий, технеций, все инертные газы), а для многих других были неверно определены атомные массы, причем, оба недостатка были устранены только Д. И. Менделеевым в процессе его работы над Периодическим законом при создании Таблицы.

Октавы Ньюлендса

Таблица Ньюлендса (1866)
Вскоре после спирали де Шанкуртуа английский учёный Джон Ньюлендс сделал попытку сопоставить химические свойства элементов с их атомными массами. Расположив элементы в порядке возрастания их атомных масс, Ньюлендс заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом. Найденную закономерность Ньюлендс назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы. В своей таблице он располагал химические элементы в вертикальные группы по семь элементов в каждой и при этом обнаружил, что (при небольшом изменении порядка некоторых элементов) сходные по химическим свойствам элементы оказываются на одной горизонтальной линии.


Закон октав Ньюлендса
Джон Ньюлендс, безусловно, первым дал ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, присвоил химическим элементам соответствующий порядковый номер и заметил систематическое соотношение между этим порядком и физико-химическими свойствами элементов. Он писал, что в такой последовательности повторяются свойства элементов, эквивалентные веса (массы) которых различаются на 7 единиц, или на значение, кратное 7, то есть как будто бы восьмой по порядку элемент повторяет свойства первого, как в музыке восьмая нота повторяет первую. Ньюлендс пытался придать этой зависимости, действительно имеющей место для лёгких элементов, всеобщий характер. В его таблице в горизонтальных рядах располагались сходные элементы, однако в том же ряду часто оказывались и элементы, совершенно различные по свойствам. Кроме того, в некоторых ячейках Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента; наконец, таблица не содержала свободных мест; в итоге закон октав был принят чрезвычайно скептически.

Таблицы Одлинга и Мейера
В 1864 году Уильям Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, не сопроводив её, однако, какими-либо комментариями.

В том же 1864 году появилась первая таблица немецкого химика Лотара Мейера; в неё были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное (аналогичное триадам Дёберейнера) изменение атомной массы в рядах сходных элементов.




Предшественники периодической таблицы
Уже в начале 19 в. велся поиск закономерностей во взаимоотношениях между стихиями. Препятствия включали в себя неопределенности в атомных массах и тот факт, что многие элементы еще не были известны.
 Дёберайнер был первым, кто установил связь между атомной массой и химическими свойствами отдельных элементов.
   В 1824 году Фалькнер опубликовал систему семейств натуральных элементов.

   В 1843 году Гмелин создал табличную сортировку элементов.
 Другими пионерами, известными Менделееву, были Петтенкофер (1850), Одлинг (1857), Дюма (1858) и Ленсен (1857). [77] В 1862 году Шанкуртуа разработал трехмерное представление, расположив элементы по спирали на цилиндре в соответствии с возрастающими атомными массами.  Хинрикс (1864), Баумхауэр (1867) и Квальо (1871) также пытались изобразить систему в спиралевидной форме.
 В 1863/64 году Ньюлендс установил таблицу элементов в группах по восемь (закон октав), упорядоченных по атомным массам.

Иоганн Вольфганг Дёберайнер предпринял первую попытку расположить элементы в соответствии с признанными законами.  В 1817 году он определил молекулярную массу оксида стронция

Из этого он первоначально сделал подозрение, что стронций состоит из бария и кальция, но не нашел подтверждения в соответствующих экспериментах.

С современной точки зрения, кальций, стронций и барий являются тремя элементами из группы щелочноземельных металлов в таблице Менделеева, что обусловлено их идентичными валентностями и, следовательно, сходством в образовании оксидов.


В 1827 году Леопольд Гмелин в своем «Справочнике по теоретической химии» заметил по поводу атомных масс «некоторые странные отношения, которые, несомненно, связаны с самой сокровенной сущностью веществ».
 Среди прочего, он указал на еще одну группу из трех веществ, а именно литий, натрий и калий. Если мы составим среднее арифметическое атомных масс лития и калия, то «мы получим почти в точности [атомную массу] натрия, металл которого также оказывается между упомянутыми двумя в своих химических отношениях».
В своих попытках классификации Дёберайнер придавал значение тому факту, что элементы, объединенные в триаду, действительно показали химическое сходство: «Тот факт, что среднее арифметическое атомных масс кислорода = 16,026 и углерода = 12,256 выражает атомный вес азота = 14,138, здесь не может быть принято во внимание, потому что между этими тремя веществами нет аналогии». Он также настаивал на особом значении числа три. Элементы железо, марганец, никель, кобальт, цинк и медь, которые очень похожи друг на друга, представляли для него проблему, потому что «как их упорядочить, если принцип группировки предполагается в троице (триаде)?».


В то время как в 1827 году Гмелин еще изображал 51 известный в то время элемент по отдельности в V-образном расположении, чтобы ярко показать их «родство и различие», то в 1843 году он начал группировать 55 известных элементов «в соответствии с их физическими и химическими условиями» в группы, обычно по три элемента, которые, в свою очередь, располагались «в соответствии с их сходством» в последовательности элементов в соответствии с возрастающей электроположительностью.

В 1857 году Эрнст Ленсен смог разделить практически все известные на тот момент элементы на 20 триад (но был менее строг, чем Дёберайнер, в отношении химического сходства). Он даже объединил группы из трех триад, чтобы сформировать «Эннеады» (группы из девяти), в которых атомные массы соответствующих средних триад, в свою очередь, были связаны через правило среднего значения.
 С помощью своей системы он предсказал, в том числе, атомные массы уже открытых, но еще не выделенных элементов эрбия и тербия, но ни одно из его предсказаний не увенчалось успехом.  Он также пытался установить связи с другими физическими и химическими свойствами.

Джон А. Р. Ньюлендс (закон октав)


Предыдущие попытки упорядочить были в значительной степени ограничены поиском изолированных групп со сходными элементами.
    В 1864 году Джон Александр Рейна Ньюлендс опубликовал таблицу с 24 элементами (и пустым местом для предположительно неоткрытого элемента), в которой элементы были расположены как обычно в порядке возрастания атомных масс, но в которой он указал не на закономерности в разнице атомных масс, а на повторяющиеся различия в разрядных числах похожих элементов.
    Это была первая периодическая таблица, т.е. компиляция элементов, которая показывает, что свойства элементов повторяются через определенные равномерные интервалы.  Ньюлендс также был первым, кто поменял местами порядок элементов йод и теллур на основе атомной массы и отдал предпочтение порядку, основанному на химических свойствах.

В 1865 году Ньюлендс разработал еще одну систему, которая теперь включала в себя 65 элементов.  Он должен был показать, что химические свойства повторяются в каждой восьмой позиции, которую он сравнивал с октавами из музыки.  (Поскольку благородные газы еще не были открыты, длина периода в первых периодах таблицы Ньюленда фактически составляла семь элементов. Но так как он считал оба одинаковых элемента, так же, как октава в музыке отсчитывается, например, от одного До до следующего До, длина периода равна 8.)


Закон октав по Джону А. Р. Ньюлендсу
Ньюлендс назвал это отношение элементов друг к другу «законом октав», и это был первый случай, когда повторяемость свойств элементов была признана законом природы.  Закон октав может быть в совершенстве применен к первым двум периодам, но поскольку затем (как мы знаем сегодня) периоды становятся длиннее, закон был менее успешен в последующие периоды.

Первое точное предсказание о еще не открытом элементе можно проследить до Ньюлендса: основываясь на пробеле в одной из своих таблиц, он предсказал существование элемента с атомной массой 73 между кремнием и оловом в 1864 году.  В заявленном положении и с атомной массой 72,61 это соответствует германию, открытому в 1886 году.  Однако его предсказания о неизвестных до сих пор элементах между родием и иридием и между палладием и платиной не сбылись.

Открытие периодичности иногда приписывают Александру-Эмилю Бегюе де Шанкуртуа, который в 1862 году расположил элементы вдоль трехмерного винта в соответствии с возрастающей атомной массой таким образом, что спиральная обмотка соответствовала 16 единицам, т.е. элементы на расстоянии 16 единиц были перпендикулярны друг другу.  Тем не менее, его система осталась в значительной степени незамеченной, и он не стал ее развивать.


Современная периодическая таблица была разработана Лотаром Мейером и Дмитрием Ивановичем Менделеевым.  Оба опубликовали свои результаты в 1869 году и были совместно награждены медалью Дэви Британского королевского общества за свою работу в 1882 году.

Менделеев чаще Мейера упоминается как основатель сегодняшней периодической таблицы.  С одной стороны, потому, что периодическая таблица Мейера была опубликована несколькими месяцами позже, а с другой стороны, потому, что Менделеев делал предсказания о свойствах элементов, которые еще не были открыты.  В России периодическую таблицу до сих пор называют Таблица Менделеева («Таблица Менделеева»). Ни Менделеев, ни Мейер не знали о работе друг друга над периодической таблицей.  Менделеев также не знал о работах Бегюе де Шанкуртуа 1862 года, Ньюлендса 1863/64 года или Хинрикса 1866/67 года.


 

1 марта (17 февраля) 1869 года Менделеевым был завершён самый первый целостный вариант Периодической системы химических элементов, который получил название «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», в котором элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам (рядам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы) и по шести вертикальным столбцам (прообразам будущих периодов). Эта дата знаменует собой открытие Менделеевым Периодического закона, но более верным считать эту дату началом открытия.

6 марта 1869 года (18 марта 1869 года) на заседании Русского химического общества профессором Н. А. Меншуткиным было зачитано сообщение от имени Д. И. Менделеева, в котором, как считается, было сделано сообщение об открытии Периодического закона химических элементов, однако, по-видимому речь в это время шла более о замеченной закономерности, которая будет осмыслена учёным во время поездки конца февраля — начала марта 1869.

Согласно окончательной хронологии первых публикаций Таблицы Менделеева, 26-27 марта (14-15 марта) 1869 года в 1-м издании учебника Менделеева «Основы химии» (ч. 1, вып. 2) была напечатана первая Таблица — она была утверждена вернувшимся около 10 марта в Петербург Менделеевым.

К этому времени учёный осознал и великое значение своего наблюдения, почему сразу по возвращении в Петербург Менделеев, в середине марта 1869, заказал в типографии «Общественная польза» отдельные листки с этой таблицей, которые были напечатаны 29 марта (17 марта) 1869 года специально для рассылки «многим химикам», чтобы тем самым утвердить научный приоритет Менделеева в открытии.
   Позднее, уже в начале мая 1869 года «Опыт системы элементов» был напечатан с химическим обоснованием в программной статье Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов» (журнал Русского химического общества).

В Европе Таблица Менделеева стала известна в апреле 1869 года: её первая публикация в международной печати, согласно точной хронологии, вышла в свет 17 апреля (5 апреля) 1869 года в лейпцигском «Журнале практической химии», став достоянием мировой науки.

В статье «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», опубликованной 29 ноября 1870 года (11 декабря 1870 года) в «Журнале Русского химического общества», Менделеев впервые употребил термин «периодический закон» и указал на существование нескольких ещё не открытых элементов.

В августе 1871 года Менделеев написал итоговую статью «Периодическая законность химических элементов» (нем. Die periodische Gesetzm;ssigkeit der Elemente) и в 1872 году опубликовал её на немецком языке в журнале Annalen der Chemie und Pharmacie. В этой работе Менделеев дал формулировку периодического закона, остававшуюся в силе на протяжении более сорока лет:

Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса.


Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим (т. н. короткопериодный вариант).

В отличие от своих предшественников, Менделеев не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных масс, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. На основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, он взял на себя смелость изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства не открытых ещё элементов. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа) (т. н. «правило звезды»).

Д. И. Менделеев на протяжении многих лет боролся за признание Периодического закона; его идеи получили признание только после того, как были открыты предсказанные Менделеевым элементы: экаалюминий, экабор и экасилиций, соответственно галлий (Поль Лекок де Буабодран, 1875), скандий (Ларс Нильсон, 1879) и германий (Клеменс Винклер, 1886). С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии.

Исторически сложилось так, что периодическая таблица была важна для предсказания неоткрытых элементов и их свойств, так как свойства элемента могут быть аппроксимированы, если свойства окружающих элементов известны в периодической таблице.

 Сегодня она служит в первую очередь четкой схемой организации элементов и для определения возможных химических реакций.
   Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы (аналитические кривые, таблицы, геометрические фигуры и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.
В 1871 году появилась обширная статья, в которой Менделеев представил два усовершенствованных варианта своей периодической таблицы.  Одним из таких вариантов стала первая короткая периодическая таблица.  В этой статье он продемонстрировал, среди прочего, как периодическая таблица может быть использована для определения или коррекции атомной массы элемента, если известно его химическое поведение. Статья также содержит три наиболее известных предсказания о свойствах до сих пор неизвестных элементов, существование которых Менделеев вывел из оставшихся пробелов в своей периодической таблице. Искусно интерполируя физические и химические свойства соседних элементов, ему удалось точно предсказать многочисленные свойства еще неизвестных элементов.

Менделеев назвал неизвестные элементы в честь элемента над рассматриваемым пробелом в своей короткой периодической таблице, добавив приставку Эка (санскр. "один"). Экаалюминий был открыт в 1875 году Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном и назван галлием в честь Франции, страны открытий. Экабор был открыт в 1879 году Ларсом Фредриком Нильсоном и — после Скандинавии — получил название скандий.

Не все прогнозы Менделеева оказались столь удачными. Из его предсказаний о новых элементах только около половины оказались верными.

Благородный газ аргон, открытый в 1894 году, представлял значительную угрозу для общей периодической таблицы Менделеева, поскольку он не мог быть интегрирован в существующую систему.
 Однако, когда в быстрой последовательности были открыты другие благородные газы (гелий в 1895 году, неон, криптон и ксенон в 1898 году, радон в 1900 году), стало очевидно, что периодическая таблица должна быть расширена только на новую группу элементов между галогенами и щелочными металлами, чтобы иметь возможность поглотить их все.

  Менделеев говорил о «критическом испытании» того, что его периодическая таблица «великолепно выдержала».

За эти годы Менделеев опубликовал около тридцати вариантов периодической таблицы, еще тридцать доступны в рукописном виде.  Самая старая сохранившаяся периодическая таблица датируется периодом с 1879 по 1886 год и находится в Университете Сент-Эндрюс.