Юрій Уланович
Періодичний закон став ключем до розв’язання багатьох задач науки. Відкриття видатного хіміка Дмитра Менделєєва, складена ним періодична система хімічних елементів є потужним засобом пізнання природи та її закономірностей.
Дмитро Менделєєв
Доктор університетів – Санкт-Петербурзького, Единбурзького, Геттінгенського, Оксфордського, Кембриджського, Прістонського; член королівських співтовариств – Лондонського, Единбурзького і Дублінського; член академій наук – Римської, Американської, Датської, Південно-Слов’янської, Чеської, Краківської, Ірландської та Бельгійської; член-кореспондент: Російської академії наук, Паризької та Лондонської спілок сприяння промисловості й торгівлі, Туринської академії наук, Геттінгенської наукової спілки і Батавського (Роттердам) співтовариства дослідних знань; почесний член: Лондонського королівського інституту, університетів – Московського, Казанського, Харківського, Одеського та Київського, Санкт-Петербурзької медико-хірургічної академії, Московського технічного училища, Петрівської землевласницької академії та інституту сільського господарства у Новій Александрії; Фарадеївський читець і почесний член Англійського хімічного співтовариства; почесний член Руської фізико-хімічної спілки, Німецького хімічного співтовариства, Американського хімічного співтовариства і т.д.
Що за незвичайний науковий титул! Заслуги якої видатної людини визнані настільки численними науковими об’єднаннями світу?
Ім’я його – Дмитро Іванович Менделєєв.
Дмитро Менделєєв народився у лютому 1834 р. в сім’ї директора Тобольської чоловічої гімназії. Здобувши вищу освіту в Петербурзькому педагогічному інституті, Дмитро Іванович дуже швидко стає відомим ученим. У 22-річному віці він захистив дисертацію на здобуття наукового ступеня магістра хімії, а на 32-му році життя став доктором наук.
Складно у межах однієї статті розповісти про всі заслуги видатного хіміка перед наукою. Менделєєв працював у різноманітних галузях знань. Він написав цікаву книгу з повітроплавства; він підготував запровадження у нашій країні метричної системи мір і ваги; він першим зазначив про можливість підземної газифікації вугілля, про значення підземних багатств Донбасу, про необхідність більш повної, комплексної переробки нафти, про величезний енергетичний потенціал річок.
Відкриття видатного хіміка
Та найголовніше заслуга Менделєєва перед наукою та людством – це створення періодичної системи елементів. Саме періодичний закон приніс Менделєєву всесвітню славу ще за його життя.
Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва
З незапам’ятних часів люди знали прості й таки, що хімічно не розкладаються, елементи: золото, мідь, залізо, олово. Пізніше стали відомі срібло, свинець, ртуть, сірка. На початку ХІХ століття хімікі знали вже кілька десятків таких речовин – хімічних елементів. Але відкриття нових хімічних елементів не припинялися. Перед наукою постало питання: скільки ж усього у природі таких речовин, які не розкладаються?
Відповідь на це дав Дмитро Менделєєв. Талановитий учений блискуче, як ніхто інший, знав хімію, був наділений чудовим даром узагальнення і наукового передбачення. Саме ці якості дали йому можливість відкрити періодичний закон.
Сутність закону проста. До основи своєї системи періодичних елементів Менделєєв поклав їх найбільш загальну та важливу властивість – атомну вагу. Він установив, що хімічні та фізичні властивості елементів пов’язані з їх атомною вагою у певній періодичній залежності. Якщо всі елементи розташувати рядком у порядку зростання їх атомної ваги, то в цьому простежується цікава закономірність: властивості елементів повторюються за однаковими періодами. Як відомо, в періодичній таблиці елементів Менделєєва таке повторення властивостей спостерігається після семи або сімнадцяти елементів. Кожен восьмий і кожен вісімнадцятий елемент у таблиці близькі за своїми властивостями одне до одного. В цьому, по суті, полягає простий, але дуже глибокий сенс відкриття, що зробив Дмитро Менделєєв.
Наукове передбачення майбутніх відкриттів
Те, яке значення має періодичний закон, показав, передусім, Дмитро Менделєєв. Відкривши періодичну залежність властивостей хімічних елементів від їх місця в таблиці та від їх атомної ваги, видатний хімік дійшов геніального висновку. Адже тепер, знаючи, як саме мають вимірюватися властивості розташованих поряд елементів, знаючи, скільки елементів і з якими саме властивостями повинні знаходитися в кожному окремому періоді, можна бачити, де, в яких місцях немає елементів з необхідними для повного періоду властивостями. Тобто можна строго науково передбачити, які ще елементи існують у природі та якими будуть властивості речовин, які наразі не відкрито.
Спираючись на відкритий ним періодичний закон, Дмитро Менделєєв передбачив, що у майбутньому будуть відкриті хімічні елементи, схожі за своїми властивостями на алюміній, кремній і бор. Вчений вже чітко уявляв собі ці наразі не відомі нікому елементи. Він докладно описав їх фізичні та хімічні властивості.
Минуло близько 20 років, і всі передбачені Менделєєвим елементи було відкрито! При цьому всі властивості вперше відкритих елементів виявилися саме такими, як передбачив Менделєєв.
Всього Менделєєвим було передбачено існування одинадцяти невідомих у його часи елементів. Всі вони тепер знайдені.
Єдність живого та неживого природного світу
Протягом усього часу люди вперто поділяли природу на дві частини: живий і неживий світ. Живій природі приписували особливу «життєдайну силу» і вважали, що жодного зв’язку між двома світами – живим і мертвим – немає. Що може бути спільного між м’ясом або кров’ю тварини та, скажімо, якою-небудь гірською породою чи повітрям? – казали захисники такого поділу природу.
Коли ж хіміки навчилися визначати, з яких речовин складаються різні живі та неживі тіла у природі, то виявилося, що всі живі тіла містять у собі такі ж само елементи, які було знайдено у неживих тілах. У складі різних живих істот були знайдені вуглець, водень, кисень, азот, сірка, фосфор, залізо, кальцій, кремній тощо. Нічого іншого, крім хімічних елементів, у тілах живого світу виявлено не було. Не є винятком і людина. У кожному з нас міститься, в середньому:
- кисню – 65%;
- вуглецю – 18,2%;
- водню – 10%;
- азоту – 2,7%;
- кальцію – 1,4%;
- фосфору – 0,8%;
- калію – 0,3%;
- натрію – 0,3%;
- хлору – 0,25%;
- сірки – 0,2%;
- магнію та заліза – по кілька десятих відсотка;
- цинку та кремнію – по кілька тисячних відсотка;
- брому, міді, фтору, йоду, алюмінію та марганцю – по кілька десятитисячних відсотка;
- миш’яку, свинцю, бору й титану – по кілька стотисячних відсотка.
Таким є хімічний склад людини. Але з таких самих елементів побудовані й різноманітні й такі, що трапляються повсюдно, об’єкти неживої природи. Тим самим підтверджується матеріальна єдність живого і неживого світу.
Періодичний закон мав колосальне значення для розвитку природознавства
Відкритий Менделєєвим періодичний закон є справедливим не тільки для Землі. Часом на Землю падає «небесне каміння» – метеорити. У минулі часи такому камінню нерідко поклонялися, наче «посланцям богів». Але з яких хімічних елементів складаються метеорити?
Результати досліджень показали, що вони складаються з тих саме хімічних елементів, які наведені в періодичній системі Менделєєва. Жодного нового, невідомого нам на Землі елемента у складі метеоритів немає.
Науковці встановили також і склад розпечених небесних тіл – Сонця й зірок. Наприклад, станом на сьогодні у складі Сонця було виявлено вже понад шістдесят хімічних елементів, і всі вони знайомі нам з періодичної таблиці Менделєєва.
Коли на межі ХІХ і ХХ століть були відкриті радіоактивні хімічні елементи, їх вивченню багато в чому сприяв періодичний закон Менделєєва. Періодична система дала можливість зрозуміти й дослідити властивості нових елементів. Керуючись законом Менделєєва, вчені розкрили будову атома і навчилися вивільняти енергію його надр, а також створювати нові, штучні хімічні елементи.
Велику роль відіграє періодичний закон і в розвитку багатьох сучасних наук, наприклад, геохімії – науки, що вивчає історію хімічних елементів у земній корі. Закон Менделєєва стає незамінним помічником під час проведення геологічних робіт. Він показує, де можуть знаходитися запаси корисних копалин, де треба шукати золото, а де залізо. Періодичний закон з кожним днем відіграє дедалі більшу роль у розвитку таких наук, як біологія та медицина, агрономія і технологія, астрономія та металургія.
Періодична таблиця хімічних елементів, створена Менделєєвим, – це відбиток одного з фундаментальних, основних законів природи. Саме тому жодне відкриття, зроблене після Менделєєва, не спростувало його відкриття. Навпаки, всі нові відкриття лише підтвердили, наскільки геніальним є періодичний закон.