НАУКА
«Секретные материалы 20 века» №7(523), 2019
Вам и не снилось!
Борис Кронер
журналист
Санкт-Петербург
39
Вам и не снилось!
Научные интересы Дмитрия Менделеева были разнообразны

Полтора века назад, 18 марта 1869 года (по новому стилю), на заседании Русского химического общества был зачитан доклад «Соотношение свойств с атомным весом элементов». Причем автора и одного из основателей общества, профессора Дмитрия Менделеева, на этом заседании не было. Судьбоносный доклад представил его коллега, также один из основателей Русского химического общества Николай Меншуткин. Впрочем, авторство никем не оспаривалось. Знаменитая периодическая таблица носит имя Менделеева, и многие выпускники средних школ уверены в том, что она приснилась ученому уже с его собственным портретом в углу. 

Триады Деберейнера и октавы Ньюлендса

Попытки систематизировать известные химические элементы предпринимались еще с начала XIX века. Первопроходцем стал немецкий ученый Иоганн Вольфганг Деберейнер. Он разбил их на три группы, которые назвал триадами. По другому пути пошел француз Александр де Шанкуртуа. Он расположил все известные на тот момент химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс и полученный ряд нанес на поверхность цилиндра в виде спирали. Правда, при такой системе классификации рядом с близкими по своей химической природе элементами оказывались совершенно им чуждые. В щелочную группу попадал марганец, а рядом с кислородом и серой располагался титан. 

Британский ученый Джон Ньюлендс первым предпринял попытку сопоставить химические свойства элементов с их атомными весами. Расположив элементы в порядке возрастания, он заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом. Найденную закономерность Ньюлендс назвал законом октав, по аналогии с музыкой. 

В отличие от Александра Бородина, разделявшего научную деятельность и музыкальное творчество, сэр Джон пытался их совместить. Родился Ньюлендс в семье шотландского священника и итальянки, перебравшейся на Туманный Альбион. Она и привила юному Джону любовь к музыке. Даже хотела, чтобы сын стал музыкантом. Отец же настоял на поступлении в химический колледж. Продолжить богословскую династию материалистически мыслящий священнослужитель не хотел. Окончив колледж, Ньюлендс получил место ассистента химика в Королевском сельскохозяйственном обществе. В это время в Италии набирало силу движение гарибальдийцев, и по настоянию матери Ньюлендс отправился на Апеннины. Там вместо участия в революции он познакомился с известным химиком Станислао Канницарро, одним из основоположников атомно-молекулярного учения. 

Вернувшись в Лондон, Ньюлендс сделал доклад «Закон октав и причины химических соотношений среди атомных весов». Он вызвал весьма скептическое отношение со стороны коллег. Газеты смаковали реплику некоего Джорджа Фостера: «А не пробовал ли докладчик располагать элементы в порядке начальных букв их названий и не обнаружил ли при этом каких-либо закономерностей?» В научном журнале исследования Ньюлендса так и не опубликовали, и он вынужден был устроиться на работу на сахарорафинадный завод. 

Ученые же во всем мире продолжали пытаться систематизировать известные химические элементы. В 1864 году была опубликована работа немецкого химика Лотера Мейера. Он расположил 28 элементов в шесть столбцов по их валентностям. Это была уже предтеча периодической таблицы. 

Последний энциклопедист России

Научные интересы профессора Санкт-Петербургского университета Дмитрия Менделеева были весьма разнообразны. Ему принадлежат научные работы в области физики и геологии, метеорологии и воздухоплавания, метрологии и приборостроения, экономики и демографии. Вместе с Сергеем Витте он принимал участие в разработке таможенного тарифа. Докторскую диссертацию в 1865 году Менделеев защитил на тему «О соединении спирта с водою». 

Уже в ХХ веке это дало повод объявить Менделеева отцом популярного в России, да и во всем мире, 40-градусного напитка. На некоторых этикетках даже содержится надпись о том, что содержимое бутылки соответствует стандарту «Русской водки высшего качества, утвержденному царской правительственной комиссией во главе с Д. И. Менделеевым в 1894 году». Отдельные исследователи утверждают, что сам Дмитрий Иванович считал идеальной крепостью для водки 38 градусов, но число округлили для упрощения расчета акциза на алкоголь. 

Это одна из многочисленных легенд, которыми окружено имя Менделеева. В его докторской диссертации нет ни слова о работе со спиртовым раствором 40-градусной концентрации. Да и сам этот стандарт был установлен в России в 1843 году, когда девятилетний Дмитрий учился в тобольской гимназии. Вряд ли чиновники из Санкт-Петербурга ездили в служебные командировки в Сибирь и интересовались мнением сына директора местной гимназии. 

Необходимость введения подобного стандарта диктовалась тогдашним российским законодательством. Акциз на алкогольную продукцию взымался с каждого градуса. При этом на пути от производителя к потребителю водка имела свойство понижать градус. В полном соответствии с российскими традициями ее разбавляли, но продавали по цене неразбавленной. Это не устраивало ни простой народ, ни казну, которая не досчитывалась доходов от акцизов. Вот и издал Николай I указ о том, что в питейных заведениях водка должна быть минимум 38-градусной, а еще лучше – 40-градусной. 

Да и комиссия, о которой содержится упоминание на этикетке, была создана не в 1894-м, а годом позже. Менделеев входил в ее состав, но выступал только по вопросу об акцизах. Он ведь и экономикой всерьез интересовался. А в своей докторской диссертации исследовал свойства напитков крепостью от 70 градусов и выше. В современных магазинах подобной «Менделеевкой» не торгуют. 

Шутка Дмитрия Ивановича

Не меньшей популярностью пользуется в нашей стране и легенда о том, что периодическая таблица Менделееву приснилась. Мол, работая над систематизацией химических элементов, ученый прикорнул за рабочим столом – и увидел во сне свою таблицу. Проснувшись, на свежую голову проанализировал ее, начертил и отдал своему коллеге для доклада в Русском химическом обществе. 

Эта история растиражирована во многих научно-популярных изданиях, и даже в некоторых серьезных учебниках о ней можно прочитать. А уж учителя химии непременно ее расскажут. Хотя спать при этом на уроках никому не позволят. Откуда же пошла молва о чудесном открытии во сне?

Сам Менделеев никогда не упоминал об этом ни в письмах друзьям, ни в своих дневниках. Рассказ о чудесном сновидении появился с легкой руки профессора геологии Санкт-Петербургского университета Александра Иностранцева. За его тяжелый характер один из зверозубых ящеров, открытых учеником Александра Александровича, получил название иностранцевия. 

Менделеев и Иностранцев дружили, и как-то раз Дмитрий Иванович поведал приятелю: «Заснул – и во сне увидел таблицу, где элементы были расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги – и снова заснул. Только в одном месте затем понадобилась правка». Иностранцев частенько приводил этот рассказ своим студентам как пример психического воздействия усиленной работы мозга на ум человека. 

Мысль о том, что Менделеев мог просто пошутить, находясь в хорошем расположении духа, его ученому коллеге в голову почему-то не пришла. Между тем все, кто знал Дмитрия Ивановича, утверждали: у профессора своеобразная манера вести беседу. Неизвестно, шутит ли он или говорит всерьез. С легкой руки Иностранцева и родилась легенда о вещем сне ученого. Она казалась настолько убедительной, что даже представители прессы пытались получить подтверждение у автора. Менделеев же в интервью всегда подчеркивал, что вынашивал эту идею четверть века.

В тобольской гимназии Дмитрий учился неважно. Не все предметы ему были по душе. Охотно он занимался только математикой и физикой, а отвращение к классической школе осталось у него на всю жизнь. Благоприятную почву для развития своих способностей Менделеев нашел только в Главном педагогическом институте в Петербурге (ныне – Педагогический университет им. Герцена). Здесь он встретил выдающихся профессоров, умевших заронить в души студентов интерес к науке. 

После окончания института Менделеев работал учителем сначала в Симферополе, затем в Одессе. В середине XIX века преподаватели гимназий могли в свободное от основной работы время написать диссертацию, что и сделал Менделеев. В 1856 году он возвратился в Санкт-Петербург, защитил диссертацию на степень магистра химии «Об удельных объемах» и в 23 года стал доцентом Санкт-Петербургского университета. 

В 1863 году Менделеева избрали профессором кафедры технологии физико-математического факультета, но из-за отсутствия у него докторской степени утвердили в должности только через два года – после защиты диссертации, породившей легенду о родоначальнике русской водки. Годом ранее Менделеев был избран профессором Технологического института.

Пустых клеток остается все меньше

К моменту доклада в Русском химическом обществе было известно о 63 химических элементах. Причем вплоть до начала XIX века имена их первооткрывателей были неизвестны. Железо или медь использовались еще в глубокой древности. Исключение составлял фосфор. Его открыл в 1669 году гамбургский алхимик Хеннинг Бранд. Подобно всем своим коллегам он пытался отыскать философский камень, а получил светящееся вещество. В первой половине XIX века были открыты 24 элемента, и Менделееву, как уже было отмечено, предстояло расставить в своей таблице 63. 

Многие клеточки оставались пустыми, но гениальность открытия российского ученого состояла в том, что он научно обосновал существование новых элементов. В 1875 году был открыт галлий. За пять лет до этого в журнале Русского химического общества Менделеев указал, что его атомный вес будет близок к 68, а также то, что это будет легкоплавкий металл. 

Новым триумфом российского ученого стало открытие в 1879 году скандия, а в еще через семь лет германия. Свойства этих элементов полностью соответствовали описаниям Менделеева. До конца жизни он продолжал развивать и совершенствовать свою теорию. Открытия радиоактивности и благородных газов в конце XIX века заставили усомниться в периодической системе. Проблема размещения в таблице гелия, аргона и их аналогов успешно разрешилась лишь в 1900 году. Они были помещены в самостоятельную нулевую группу. 

Во второй половине XIX века импульс открытиям новых элементов придало развитие спектроскопии. Затем настала эпоха теории атома и квантовой механики. За первую половину ХХ века в таблице Менделеева появились 13 новых элементов. После начала использования атомной энергии элементы начали синтезировать на ускорителях. Были заполнены еще 16 клеточек периодической таблицы. Автором или соавтором открытия десяти элементов стал лауреат Нобелевской премии по химии 1951 года американский ученый Гленн Теодор Сиборг. Благодаря его работам сформировалась новая наука: ядерная химия. Элемент под номером 106 еще при жизни ученого получил название сиборгий. 

Самого Менделеева при жизни трижды выдвигали на Нобелевскую премию, причем всякий раз иностранные коллеги. Получить высшую научную награду автору периодической таблицы так и не удалось. Выдвигали его в начале ХХ века, а статус премии подразумевал временной ценз – 30 лет со дня открытия. Фундаментальное же значение периодического закона получило подтверждение только в начале прошлого века с открытием инертных газов. 

Мы хотим элементам наши гордые дать имена

Заполняя свободные клеточки периодической таблицы Менделеева, ученые, открывавшие новые элементы, поначалу имели свободу выбора. Сейчас все строго регламентировано. Как только появляется научная статья, извещающая об открытии нового элемента, ему присваивается временное название в виде латинского числительного. Сто первый элемент был назван унунунием, а 117-й – унунсептием. Затем созывается заседание Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC), где утверждается уже окончательное название. Споры порой кипят нешуточные. 

Приоритет в открытии 117-го элемента был закреплен за учеными из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне и Ливерморской Национальной лабораторией в США. Один из американских ученых даже опубликовал петицию с просьбой назвать 117-й октарином в честь цвета волшебства из серии книг Терри Пратчетта. Только в IUPAC решили иначе. Новый элемент получил название тенессин в честь американского штата, где расположена национальная лаборатория. 

С 1982 по 1996 год пять элементов открыли ученые из немецкого Института тяжелых ионов, расположенного в Дармштадте. Сейчас он повысил свой статус и называется Центром по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца. В периодической таблице теперь есть и гельмгольций, и дармштадтий. Многие элементы в периодической таблице получили географический имена: франций и полоний, европий и америций, берклий и калифорний. Увековечены в периодической таблице и имена ученых. Свои клеточки заняли кюрий и эйнштейний, фермий и резерфордий, борий и коперниций. 

В последние годы производителем новых элементов стал ОИЯИ. Это уникальная международная научно-исследовательская организация, учредителями которой являются 18 государств. Правда, количество заметно увеличилось после распада СССР, но и в конце 50-х годов в его работе принимали участие ученые из многих тогда еще социалистических стран. В Дубне были синтезированы все трансурановые элементы, открытые в СССР и России, и повторен синтез большинства трансурановых элементов, открытых в других странах. С момента основания ОИЯИ были открыты 18 элементов. Из них десять – в подмосковном научном центре. 

Достижения наших ученых не остались без внимания IUPAC. В знак признания заслуг ОИЯИ 105-му элементу присвоили имя дубний, а 115-му – московий. Открытие еще одного элемента стало результатом совместных усилий российских и японских ученых. Ему присвоили имя нихоний, созвучное японскому названию Страны восходящего солнца. 

Элемент с порядковым номером 114 был синтезирован в лаборатории ОИЯИ, которая носит имя ее основателя академика Георгия Флерова. Он получил название флеровий. В разгар Великой Отечественной войны лейтенант Флеров был откомандирован из расположения авиационного полка в Академию наук СССР. Осенью 1942 года он опубликовал статью о спонтанном делении урана и написал письмо Иосифу Сталину, в котором предложил возобновить прерванные войной работы по созданию атомной бомбы. 

Флерова включили в группу ученых, работавших над советским атомным проектом. Покинул он его только в 1954 году и при поддержке Игоря Курчатова приступил к работам над синтезом трансурановых элементов. Для этого и была создана специализированная лаборатория в Дубне. Под руководством Флерова были заполнены последние на сегодняшний день клетки в таблице Менделеева. Кстати, только 101-й элемент периодической таблицы получил имя ее создателя. 

На пути к 119-му

Последние пять элементов, открытые уже в XXI веке, стали результатом ядерного синтеза. Один из них получил название оганесон в честь академика РАН Юрия Оганесяна. Он имеет порядковый номер 118 и на сегодняшний день является последним из известных. С названием же его произошла занятная история. Еще в 1999 году об открытии нового элемента заявили американцы и предложили назвать его в честь Альберта Гиорсо. Американский физик и химик (сегодня многие ученые работают на стыке этих двух фундаментальных наук) работал в Университете Беркли в Калифорнии и был соавтором открытия нескольких новых элементов. Учитывая, что и берклий, и калифорний, к открытию которых Гиорсо имел непосредственное отношение, уже давно заняли свои места в периодической таблице, предложение выглядело вполне логичным. 

Вот только никаких подтверждений тому, что новый элемент был синтезирован, американцы не представили. Это сделали сотрудники ОИЯИ, где начатые Георгием Флеровым работы сегодня продолжает возглавляемый Оганесяном коллектив. Научная справедливость восторжествовала, хотя оганенсон, наверное, самое оригинальное название элемента в периодической таблице. 

В недавнем интервью академик Оганесян очень образно сформулировал свое видение открытия Менделеева. По мнению российского ученого, материальный мир, в первом приближении, видится как материк стабильных элементов. Он простирается до свинца, известного с глубокой древности. Затем тонким перешейком идут короткоживущие элементы до радия, а за ними – природные уран, торий и долгоживущие трансурановые элементы до калифорния. На географической карте это напоминало бы полуостров. Эта «химическая карта» давно исследована. 

А вот затем далеко от известной области элементов находятся своеобразные острова. Причем их количество пока не поддается прогнозированию. В Дубне сейчас идет подготовка к широкомасштабному проекту по синтезу 119-го элемента периодической таблицы Менделеева. 

По мнению академика Оганесяна, это будет настоящий научный прорыв. Ведь в первую группу периодической таблицы входят самые химически активные элементы, а в последнюю – химически инертные. Именно таким является оганенсон, а вот 119-й, пока еще не открытый и не получивший имя элемент, должен быть самым активным. Между двумя соседними клеточками периодической таблицы будет дистанция огромного размера. Впрочем, ученые пока не могут дать ответ, будет ли разница на самом деле гигантской. 

…Сам Менделеев предполагал, что в его периодической таблице будет сто элементов. Сейчас их уже 118, а теоретически предсказано существование 172. И это научные расчеты, а не сновидения на заседаниях ученых советов!


18 Марта 2019


Последние публикации


200 руб.
200 руб.



Выбор читателей

Сергей Леонов
70362
Борис Ходоровский
44086
Богдан Виноградов
36857
Сергей Леонов
24254
Александр Путятин
11028
Дмитрий Митюрин
9646
Светлана Белоусова
9613
Наталья Матвеева
8408
Павел Ганипровский
7528
Богдан Виноградов
6710
Светлана Белоусова
6075
Борис Кронер
5873