Текст книги "Виток спирали"

Автор книги: Валентин Рич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 12 страниц)

Глава третья,
в которой Менделеев ставит рядом совершенно не схожие атомы

НАХОДКИ В АРХИВЕ

История науки знает поразительные примеры того, как человек, поверивший в легенду, добивался желанного успеха. Шлиман, поверив в поэмы Гомера о подвигах древних ахейцев, раскопал в Турции Трою. Эванс, поверивший в миф о Тезее, раскопал на острове Крите лабиринт. Совсем недавно люди, поверившие в сагу об Эрике Рыжем, обнаружили остатки скандинавских поселений в Америке.

Советский историк науки академик Бонифатий Михайлович Кедров решил проверить рассказы об открытии Менделеева.

Подробно препарировав по документам вековой давности каждый час, а где удалось – и каждую минуту тех дней, Кедров изложил результаты этой проверки в интереснейшем труде "Микроанатомия великого открытия". Это исследование дает возможность шаг за шагом проследить за ходом менделеевской мысли.

Собственно, первый рассказ проверять было нечего. Все работы Менделеева, начиная с магистерской диссертации, так или иначе вели к открытию закона. Менделеев изучал изоморфизм – способность разных элементов замещать друг друга в одном и том же кристалле, не нарушая его первоначальной конструкции. И искал ответа на вопрос: не связано ли это свойство с атомным весом элементов? Потом он занимался изучением удельных объемов простых веществ, а удельный объем – это атомный вес, деленный на удельный вес. Потом он занимался высшими окислами, то есть такими соединениями элементов с кислородом, в которых элементы используют полностью свою валентность – главное Химическое свойство атома, о котором у нас будет подробный разговор чуть позже.

Так что в первом рассказе все было верно: открытие явилось итогом многолетних трудов и раздумий.

А как же другие два рассказа? Картонки? Любовь Менделеева к писанию на сэкономленной бумаге? И сон?

Вот это следовало проверить.

Все бумаги Дмитрия Ивановича Менделеева после смерти его в 1907 году были собраны в старой квартире при Петербургском университете, где он прожил более двадцати лет и сделал свое великое открытие.

В 1924 году в Ленинграде было сильное наводнение, почти как то, что описано Пушкиным в "Медном всаднике". Нева разбушевалась, балтийские воды ринулись в город. А университет стоит на самом берегу. Вода залила квартиру Менделеева, и многие книги подмокли. Те, что остались сухими, служащие университета спешно увязали в пачки вместе с разными документами и сумели сохранить.

Четверть века пролежали эти связки нетронутыми. Только после Отечественной войны младшая дочь Менделеева Мария Дмитриевна, директор Менделеевского музея, стала приводить все это имущество в порядок.

В одной из связок, которую она разбирала, оказались две таблицы элементов, составленные самим Менделеевым. Первая – с множеством пометок, помарок и исправлений, явный черновик. Вторая – чистовая, почти без исправлений.

Это были рукописные наброски самой первой периодической таблицы элементов, отпечатанной в типографии отдельным листком 1 марта 1869 года (по новому стилю – 13 марта) и в тот же день разосланной многим отечественным и иностранным химикам. На чистовом листке была надпись на двух языках – русском и французском: "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве, И стояла дата 18 – II/17 – 69, то есть 17 февраля 1869 года.

Долгие часы провел Кедров, внимательно разглядывая листки.

Черновик был сплошной головоломкой.

Серединка листка была почти такой же, как у чистовика, только элементы были расставлены по атомным весам не в порядке возрастания этих весов, а в порядке их уменьшения. Водород оказался слева внизу, а свинец справа вверху.

Но зато вокруг этой серединки – и выше ее, и ниже, и по бокам – царил ужасающий беспорядок: одни символы и цифры были перечеркнуты, другие вписаны, во многих местах стояли вопросительные знаки, некоторые надписи были совсем неразборчивы и непонятны.

Это напоминало, пожалуй, письменный стол во время работы. Он тоже постороннему человеку может показаться хаотическим скоплением книг, рукописей, ящиков с карточками, листков бумаги. Но на самом деле это вовсе не хаос. В этом беспорядке есть свой порядок, своя идея.

На листке как бы запечатлелся ход какой-то мысли. Вот, в нижней его части, столбцы символов элементов с атомными весами. И все зачеркнуты, кроме одного – "ln". И около этого одного, незачеркнутого, стоит знак вопроса. Видно, Менделеев так и не сообразил, что ему с этим "ln" делать. А с остальными сообразил? Очевидно, да, раз он их зачеркнул. Видимо, то, для чего он их выписал, было сделано, и они теперь стали ему не нужны.

А не может ли статься, что именно на этом листке фиксировал Менделеев картину, которая получалась у него, когда он то так, то эдак раскладывал те самые картонные карточки, о которых впоследствии рассказывал Браунеру? Похоже, очень похоже на это…

Но с чего же начал Менделеев? С этого незачеркнутого "ln"? Или с непонятной надписи "несупоб" под символом тербия? Или с такой же непонятной надписи "Невзо"?..

Нет, с какого конца распутывать этот ребус, было неясно.

Второй листок, чистовой, ничем в разгадывании ребуса помочь не мог. Ведь он был написан после того, как работа с черновиком была завершена. А помочь могла бы лишь находка того, что предшествовало черновику…

Впрочем… Впрочем, чистовик как раз и мог помочь – ведь на нем значилась дата!

Не все потеряно. Надо искать. Искать архивные материалы, помеченные той же датой, тем же 17 февраля.

И начались поиски.

Документы менделеевского архива были подшиты не просто по времени их появления, а по темам. В одной папке лежали, например, бумаги, относившиеся к периодическому закону, в другой – к нефтяной промышленности, в третьей – к сельскому хозяйству. Между прочим. Менделеев сельским хозяйством очень интересовался и в своей деревне Боблове ставил множество агрохимических опытов. И вообще, поскольку Менделеев интересовался множеством предметов, то и папок было множество. И в каждой могли оказаться какие-нибудь листки, относящиеся именно к этому дню – 17 февраля.

Прошло немного времени, и Кедров держал в руках еще два документа, датированных тем же числом.

Один был найден сотрудниками музея в собственноручно переплетенном Менделеевым первом издании "Основ химии" – того самого учебника, о котором Менделеев говорил Браудеру, что именно при его написании он и совершил открытие. Найденный листок был испещрен символами химических элементов.

Вторая находка была в папке, отведенной бумагам по сельскому хозяйству; это было письмо секретаря Вольного экономического общества Ходнева по поводу предполагавшегося обследования сыроварен. Но главным было не само письмо, а то, что написано было Дмитрием Ивановичем на его обороте.

НАЧАЛО

Естественное разделение людьми всех вещей, в зависимости от их свойств, на группы привело сначала к учению о четырех первоэлементах. В XIX веке понимание природы вещей было куда более глубоким и детальным. И новое деление веществ на группы соответствовало этому пониманию.

Что существуют блестящие, ковкие металлы – золото, серебро, медь, олово, платина и другие, – было известно очень давно. Теперь к ним прибавились новые блестящие и ковкие элементы: никель, кобальт, алюминий, рутений и много других.

Все эти вещества были словно в родстве. А некоторые из них казались совсем близкими родственниками: например, натрий, калий и прибавившийся к ним в самом начале века литий. Эти металлы были такие мягкие, что их можно было резать ножом. И соединялись с кислородом с такой жадностью, что отнимали его почти у любого другого вещества. А их соединения с кислородом замечательно легко растворялись в воде, образуя едкие щелочи.

Такая же группа похожих элементов была и среди неметаллов. Например, фтор, хлор и бром, так же яростно соединявшиеся с водородом, как щелочные металлы с кислородом. И соединения эти так же легко растворялись в воде. Только получались тут уже не щелочи, а сильнейшие кислоты.

Пожалуй, наиболее интересным свойством атомов, на которое химики обратили особое внимание уже после смерти Дальтона, была так называемая атомность. Это понятие было введено в 1853 году английским химиком Эдуардом Франклендом. Сейчас вместо "атомность" химики говорят "валентность".

Франкленд изучал соединения металлов с органическими радикалами – частями органических молекул, способными вести себя в реакциях подобно атомам. И обнаружил, что натрий может присоединять к себе только один радикал. А цинк – два радикала. Алюминий – три. По этому признаку, по числу присоединяемых радикалов или атомов, все сорта атомов как бы подразделялись на семь групп. И тут родство некоторых элементов, заметное и раньше, выступило еще явственней.

Щелочные металлы – натрий, калий и литий – оказались одновалентными. Они могли присоединить к себе только по одному атому. А галогены – фтор, хлор и бром – были семивалентными.

Когда лавина элементов стала нарастать и возникла насущная необходимость разобраться в родственных отношениях всех элементов, многие ученые предприняли попытки построить единую систему элементов, положив и основу ее какое-нибудь свойство.

Например, металличность. Скажем, брали один на наиболее активных металлов – литий, натрий пли калин – и ставили его первым, а последним ставили какой-нибудь безусловный неметалл, например, фтор.

Но так систему построить не удавалось. Мышьяк, бор, титан, ванадии и множество других моментов оказывались какими-то промежуточными: в одних случаях они вели себя, как металлы, в иных – как неметаллы.

Пытались взять за основу отношение элемента к кислороду и водороду. Тут все было хорошо, пока речь шла об элементах со сравнительно небольшим атомным весом. А дальше начиналась путаница. Например, фтор с кислородом никак не желал соединяться, но похожий на него йод делал это довольно легко.

Ничего не получалось и с валентностью. Одинаковая валентность была у таких равных элементов, как калий, который сам собой загорается в воздухе, и золото, отличающееся замечательной стойкостью.

Итак, попытки расположить в одном строю все элементы в зависимости от присущих им химических свойств успехом не увенчались.

Но привели к успеху и первые попытки расставить все элементы по порядку их атомных весов. Что это получалась за шеренга! Как забор из неподобранных по размеру палок – одна длинная, другая короткая, одна толстая, другая тонкая. Рядом оказывались, например, кислород, который поддерживает горение, азот, который не поддерживает горения, и углерод, который сам горит. Такой порядок был хуже любого беспорядка.

С чего начал Менделеев, стало понятным только после того, как в руки Кедрова попало письмо, на обороте которого беглым быстрым почерком Дмитрия Ивановича было набросано несколько химических символов, а выше всех, явно написанные первыми, один под другим стояли "Cl и "К".

Хлор и калий. Соседи по весовому строю: атом хлора в тридцать пять раз тяжелей атома водорода, атом калия – в тридцать девять. И – полная противоположность по химическим свойствам. Самые близкие и одновременно самые далекие.

Такого сопоставления не делал никто. Это было одно из самых неровных мест строя. Это был узел.

Люди обычные ищут обходных путей, пытаются строить, пусть шаткие, но все же мостки через пропасти и рвы, ищут пути полегче. Люди необычные идут прямо, пропасти и рвы преодолевают прыжком, в жизни берутся за самое трудное.

По преданию, оракул обещал владычество над Азией тому, кто развяжет узел на колеснице, пожертвованной в храм фригийским царем Гордием. И вот будто бы узнал об этом Александр Македонский, вошел в храм, обнажил меч и разрубил гордиев узел.

Менделеев тоже ухватился за узел, чтобы его разрубить.

ТРЕТИЙ ЛИШНИЙ

В тот день Менделеев очень спешил. На десять дней, начиная с 17 февраля, получил он испрошенный в университете отпуск. Он должен был ехать в Новгородскую губернию, а затем в Тверскую губернию, а затем в Москву. Кроме обследования сыроварен, порученного ему Вольным экономическим обществом, он хотел еще заехать в Боблово, повидать свое семейство.

Он только что получил почту и, завтракая, читал напутственное письмо секретаря общества.

Но, читая, он не переставал думать о своем. О неуловимой системе изменения свойств элементов.

Он думал о ней уже много лет. Но сейчас система эта была нужна ему, как никогда. Надо продолжать "Основы химии". Он рассказал уже о щелочных элементах – о литии, натрии, калии. О чем писать дальше? О щелочноземельных, самых близких к щелочным, – магнии, кальции, барии, стронции? А потом – о цинке, кадмии? Или о меди, серебре? Нет, лучше все-таки о цинке и кадмии, они двухвалентны, так же, как магний, как все щелочноземельные. Но тогда почему одновалентные, подобно литию и кадмию, медь и серебро должны пропускать вперед двухвалентные элементы?

Где логика? Нет логики!

Верней, она есть, есть в точной последовательности атомных весов. Правда, эта логика физическая, и она пока не считается с логикой химических свойств.

Конечно, похожее сразу бросается в глаза. Кто не знает, что щелочноземельные элементы напоминают щелочные? А ведь они и по атомным весам следуют один за другим. Близки, очень близки! Натрий 23, магний 24. Калий 39, кальций 40.

Но ведь не везде так. Значит, закон совпадения – изменяющийся закон?

А что, если зайти с другого конца? Поискать среди близких по атомным весам не те, которые химически близки, а как раз наоборот?

Мысль была так парадоксальна, что Менделеев схватил карандаш и на первом подвернувшемся клочке бумаги – на обороте только что полученного письма – записал: "Cl. А под символом хлора: "К". Поднялся и с письмом в руке стремительно прошел в кабинет – благо он был рядом.

Он набросал на том же обороте письма несколько цифр, потом схватил листок чистой бумаги и стал покрывать его символами и взятыми на память цифрами атомных весов.

Но переставлять элементы с места на место на листке бумаги было неудобно.

Менделеев обвел взглядом кабинет, и взгляд его остановился на колоде карт – он любил раскладывать пасьянсы, когда отдыхал.

Вот что ему нужно – карты. Не такие, конечно, а с символами элементов. Чтобы их можно было разложить на столе и перекладывать с места на место.

Менделеев достал из ящика конторки пачку недавно отпечатанных визитных карточек, отсчитал семьдесят штук, остальные отправил обратно в ящик, а выложенные перевернул чистой стороной вверх.

Потом взял первый выпуск "Основ химии", открыл на страничке со списком простых тел и начал проставлять атомные веса элементов. И переносить их на карточки.

И вот уже первая карточка становится водородом, вторая – литием, третья – бором…

Колода готова. Осталось только взять из стопки на столе еще один лист чистой бумаги, чтобы записывать, как ложатся карты.

О поездке уже не могло быть и речи.

Менделеев разделил все карточки на четыре кучки. В первую он собрал группы элементов, сходство которых не вызывало у него никаких сомнений, а свойства были хорошо известны – и атомный вес, и валентность, и характер сродства с другими элементами. Таких карточек набралось двадцать семь штук: щелочные металлы – литий, натрий, калий, рубидий, цезий; галогены – фтор, хлор, бром, йод; затем кислород и во многом схожие с ним сера, селен, теллур; затем сходные по многим признакам азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут; еще семейство – углерод, кремний, олово; еще похожие – магний, цинк, кадмий; наконец, явно близкие – медь, серебро, ртуть. К последней группе можно было бы добавить еще и золото. Но уж очень оно походило на платину и атомный вес почти такой же: золото – 197, платина – 194.

Вместе с золотом, платиной и совсем уже близкими к платине палладием, родием, рутением, иридием и осмием он отложил карточки некоторых, недостаточно изученных тяжелых элементов.

Третью кучку составили не очень ясные по своему родству, но более легкие элементы, вроде бора, алюминия, кобальта.

И, наконец, в четвертую попали несколько совсем почти не изученных, недавно открытых, чрезвычайно редких элементов, таких, как иттрий или, например, индий.

Теперь можно было строить таблицу, используя в первую очередь карточки из первой кучки.

Менделеев взял первое семейство щелочных металлов и построил его в ряд. Сперва самый легкий литий, за ним потяжелее – натрий, за ним еще более тяжелый – калий, потом еще более тяжелый – рубидий: последним встал самый тяжеленный – цезий, с атомным весом 133, недавно открытый Бунзеном и Кирхгофом, но, несомненно, относящийся к этому семейству: жадность его к кислороду была столь велика, что держать его можно было лишь в запаянном сосуде.

Под щелочные металлы Менделеев положил карточки галогенов. Так, чтобы один под другим стояли соседи по атомному весу: под литий с атомным весом 7 ставить ничего не пришлось – галогена с атомным весом легче 18 не существовало. Этот самый легкий галоген фтор пришелся под натрием, хлор – под калием, бром – под рубидием, йод – под цезием.

Точно так же, как калий и хлор, все остальные пары элементов были ближайшими соседями по атомному весу и совершенными противоположностями по свойствам. Если один в паре был одновалентен, то другой непременно семивалентен.

Дорога была правильной. Можно было двигаться дальше.

Кислород – под фтор, серу – под хлор, селен – под бром, теллур – под йод: шестивалентные под семивалентными.

Теперь пятивалентные: азот – под кислород, фосфор – под серу, мышьяк – под селен, сурьму – под теллур.

А висмут куда же? Над ним нет ни родственника кислорода, ни родственника йода… Ладно, пусть пока стоит в одиночестве, без пары. Есть же еще элементы и в других кучках! Может, какой-нибудь подойдет…

Не все ладно получилось и в следующем, углеродном семействе, которое встало ниже. Здесь не нашлось подходящей пары для мышьяка. Углерод с атомным весом 12 расположился под азотом с атомным весом 14; кремний с атомным весом 28 расположился под фосфором с атомным весом 31. Везде разница в две-три единицы: соседи! А под мышьяком с атомным весом 75 оказалась дырка.

Расставив остальные элементы первой кучки, многие из которых тоже оказались без пар или без родственников, Менделеев принялся разыскивать места карточкам из других кучек.

Он начал с семейства щелочных земель: тут похожие друг на друга элементы оказались ближайшими соседями и по росу – кальций с атомным весом 40 встал над калием с атомным весом 39, магний (24) над натрием (23), стронций (87) над рубидием (85), барий (137) над цезием (133).

Правда, литий снова остался без нары. Вот уже все карточки выстроились по порядку атомных весов в семь шеренг – но числу семейств элементов. И над литием оказался… бор, ничем не похожий на магнии или кальций элемент, не двухвалентный, как щелочноземельные, а трехвалентный, как алюминий. Что за странность?

Менделеев еще раз тщательно проверял начало таблицы. Литий, атомный вес 7, одновалентный металл. Бор, атомный вес 11, вроде бы похож на металл, трехвалентен. Углерод, атомный вес 12, промежуточный элемент между металлами и неметаллами, четырехвалентен. Азот, вес 14, неметалл, пятивалентен. Бериллий, вес чуть больше 14, металл, трехвалентен. Кислород, вес 10, неметалл, шестивалентен. Фтор, вес 19, неметалл, семивалентен. Натрий, вес 23, металл, одновалентен…

Стоп! С одновалентного натрия должна начинаться вторая семерка…

Натрий, вес 23, одновалентный металл. Магний, 24, металл, двухвалентен. Алюминий, 27, металл, трехвалентен. Кремний, 28, промежуточный элемент, четырех валентен. Фосфор, 31, неметалл, пятивалентен. Сера, 32, неметалл, шестивалентна. Хлор, 35, неметалл, семивалентен. Калий…

Вторая семерка была образцовой – атомные веса шли один за другим без перебоя, и валентность у каждого последующего элемента увеличивалась ровно на единицу.

Менделеев снова возвратился к первой семерке. Элементы здесь стояли неправильно. И неправильностей было две. Первая: после одновалентного лития стоял трехвалентный бор. Вторая: после пятивалентного азота стоял трехвалентный бериллий.

Если первая неправильность была совсем непонятной, то вторая объяснялась тем, что бериллий явно попал не на свое место. Не будь его тут, после пятивалентного азота шел бы шестивалентный кислород. И вообще азот и кислород такая же пара, как другие элементы этих двух шеренг: фосфор и сера, мышьяк и селен. А бериллий тут – третий лишний!

Как он попал на чужое место?

Глава четвертая,
в которой Менделеев разгадывает загадку бериллия

БЕРЦЕЛЕУС ИЛИ АВДЕЕВ?

Атомный вес бериллия – 14,1. Значит, его место между азотом и кислородом.

Но в таком случае нарушался строй всей первой семерки элементов. Получалось, как в известном с давних времен анекдоте, когда весь взвод шел не в ногу, а в ногу шагал только один поручик.

Надо было к этому странному "поручику" присмотреться получше.

…С глубокой древности были известны и высоко ценились прозрачные, густо-зеленые изумруды и зеленовато-голубые аквамарины.

А такие же по форме кристаллы, но бесцветные, называли "бериллами", от греческого слова "бериллос" – "блестящий", "сверкающий".

Изумруды и аквамарины вставляли в короны и скипетры царей, а бериллы знатные римляне употребляли вместо очков или, точнее, вместо луп.

Во второй половине XVIII века, когда химики начали подвергать анализу все природные минералы, этой участи не миновал и берилл.

Именно тогда удалось установить, что изумруд, аквамарин и берилл – это, в сущности, одно и то же. Потому и форма кристаллов у них одинаковая. А разный цвет зависит от ничтожных примесей других веществ: в аквамарине есть железо, в изумруде – железо и хром.

Из чего же состоят эти драгоценные камни?

Считалось, что из глинозема – земли, из которой впоследствии был выделен элемент глиний, позже названный алюминием, и из кремнезема – земли, из которой впоследствии был выделен элемент кремний.

И только в 1798 году француз Луи Никола Воклен открыл в берилле, помимо кремнезема и глинозема, еще одну новую землю.

Она была очень похожа на глинозем. Но были у нее и кое-какие отличия – они и помогли ее выделить. Например, в одной из мягких щелочей – в углекислом аммонии – глинозем ни за что не хотел растворяться, а новая земля растворялась довольно легко. И еще: образуемые этой землей соли имели сладкий вкус.

По этому признаку Воклен и решил назвать открытую им в берилле новую землю глициной – от греческого слова "гликос" или "глюкос", что означает "сладкий". (От этого же греческого прилагательного образовано слово "глюкоза").

Но в то же примерно время был открыт элемент иттрий, и его соли тоже оказались сладкими. И шведский химик Экеборг предложил землю, полученную из берилла, так и называть – берилловой.

У нас в стране выделенный из берилловой земли элемент долго именовался глицием, глицинием, глицинитом и даже сладимцем. Но в конце концов, как и в других странах, его стали называть бериллием.

Из-за трудности отделения окиси бериллия от окиси алюминия (глинозема) бериллий принято было считать родственником алюминия.

И раз алюминий был трехвалентным, считалось, что и бериллий тоже трехвалентен и что окись бериллия, подобно глинозему, имеет формулу Ве₂О₃. И что хлористый бериллий, подобно хлористому алюминию, имеет формулу ВеСl₃. Так писал известнейший химик первой половины XIX века швед Иенс Якоб Берцелиус.

Правда, с Берцелиусом не соглашался русский химик Иван Васильевич Авдеев. Он долгое время работал на Урале, богатом аквамаринами, изумрудами и бериллами, и хорошо изучил их, а также сделал анализы сернокислого глиция и хлористого глиция, и двойных солей глиция с калием. Авдеев доказывал, что чаще всего глиций ведет себя подобно магнию, а вовсе не подобно алюминию. Но в Западной Европе не очень считались с исследованиями русских химиков. И мнение Авдеева общепринятым не стало.

Менделеев эти работы Авдеева, опубликованные в том же "Горном журнале", в котором была напечатана и первая статья Менделеева, знал и высоко ценил. И, задумавшись о месте бериллия в таблице, он сразу же вспомнил об исследованиях Авдеева.

ЗАКОН ЕСТЬ ЗАКОН

А что если прав Авдеев, а не Берцелиус? – думал Менделеев. Если бериллий действительно собрат не алюминия, а магния? Если он двухвалентен, а не трехвалентен?

Ведь тогда и место ему будет не в шеренге алюминия, а в шеренге магния.

Менделеев убрал карточку с символом "Ве" с ее прежнего места.

Теперь азот и кислород сомкнули ряды, и здесь восстановился такой же полный порядок, как во второй семерке: после пятивалентного элемента с атомным весом 14 шел шестивалентный с атомным весом 16.

Но куда девать бериллий? В шеренге магния есть только одно незанятое место рядом с литием. А с литием встать ему никак нельзя – бериллий с атомным весом 14,1 будет тогда стоять раньше бора, а у бора атомный вес всего 11 – на три единицы меньше…

Впрочем, если уж верить Авдееву, так до конца!

Откуда взялся у бериллия его атомный вес – 14,1? Одно из определений было таким. Разложили хлористый бериллий на бериллий и хлор. Взвесили и то и другое. Оказалось, на 35,5 грамма хлора приходится 4,7 грамма бериллия. Атомный вес хлора известен – 35,5. Каков же атомный вес бериллия? А это зависит от того, сколько атомов бериллия в одной молекуле соли. По Берцелиусу, в хлористом бериллии на один атом хлора приходится три атома металла, как и в хлористом алюминий. Значит, чтобы найти атомный вес бериллия, надо эти самые 4,7 умножить на три. Вот и получилось 4,7X3=14,1.

Но ведь по Авдееву, на один атом хлора приходится не три, как у алюминия, а два, как у магния, атома бериллия. И тогда его атомный вес…

Менделеев перечеркнул на карточке бериллия цифры "14,1" и размашисто вывел новые цифры: "9,4". И поставил карточку туда, где она должна была находиться в соответствии с новым атомным весом, – между литием и бором.

Теперь эта семерка выглядела так. Первым шел одновалентный металл литий, вторым – двухвалентный металл бериллий, третьим – трехвалентный промежуточный элемент бор, четвертым – четырехвалентный промежуточный элемент углерод, пятым – пятивалентный неметалл азот, шестым – шестивалентный неметалл кислород, седьмым – семивалентный неметалл фтор.

Уже не одна семерка, а четырнадцать карточек подтверждали то, что Менделеев предчувствовал, а именно – соответствие химических свойств атома его физическим свойствам.

Не простое соответствие, далеко не простое! Расположи элементы в один ряд – и ничего не увидишь. Но вот так, когда стоят они в семь шеренг, видно, это строй этот – естественный.

В самом деле, вот первый из четырнадцати, литий. Очень активный металл, на воздухе он сразу покрывается рыхлой коркой окисла, а уже при слабом нагреве воспламеняется. С водой дает едкую щелочь.

Второй, бериллий, тоже металл, но менее активный. На воздухе окисляется медленно. И пленка окисла у него тоненькая, плотная. А чтобы воспламенить его, нужен очень сильный нагрев. Раствор окисла в воде тоже имеет щелочные свойства, но слабые.

Третий, бор, кое в чем еще проявляет металлические свойства, но в основном ведет себя уже как неметалл. На воздухе, при нормальной температуре, не окисляется совсем. Раствор окисла в воде почти не обнаруживает щелочных свойств, чаще обнаруживает кислотные.

Четвертый, углерод, еще ближе к неметаллам. Соединение углекислого газа с водой – это уже настоящая кислота, хоть и слабенькая.

Следующий, пятый в первой семерке элемент, азот – это уже типичный неметалл; правда, еще очень неактивный. С кислородом не желает вступать в соединения до тех пор, пока его как следует не разогреют – выше 1000 градусов! Но с водой окись азота дает сильную азотную кислоту.

Куда более агрессивен шестой элемент, кислород. Вот уж неметалл так неметалл! С активными металлами он соединяется яростно, со взрывом. Только несколько самых стойких, благородных металлов, вроде золота, платины, серебра, не поддаются окислению.

Еще более активный неметалл – седьмой элемент, фтор. Он до такой степени активен, так цепко соединяется с другими веществами, что в то время, о котором идет речь, его никто еще не сумел выделить в свободном виде.

Казалось бы, конструируй мир атомов человек, он сделал бы восьмой элемент еще более активным неметаллом, чем фтор, но… на восьмом месте, рядом с фтором, стоял натрий, такой же и даже еще более активный щелочной металл, чем литий, с которого все началось. Круг замкнулся. А верней – с натрия элементы пошли на второй круг.

Девятый, магний, был подобен второму – бериллию. Десятый, алюминий – третьему, бору. Одиннадцатый, кремний – четвертому, углероду. И так вплоть до четырнадцатого, хлора подобного седьмому, фтору.

Менделеев взглянул на пятнадцатую карточку. Это был калий. Опять скачок, опять переход от медленного, постепенного изменения свойств к внезапному, резкому, контрастному: от самого активного неметалла к самому активному металлу. Элементы уходили на третий круг.

Так вот каким оно было – долго скрывавшееся от людских глаз соответствие между физическими и химическими свойствами атомов! Химические свойства зависели от атомного веса, они изменялись в соответствии с его изменением, но не однообразно, а периодически, сперва плавно, потом скачком, потом опять плавно, потом опять скачком и так далее.

Но скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается…

ПУСТЫЕ МЕСТА

Собственно, только эти пятнадцать элементов пока не портили общую прекрасную картину.

Уже следующий за калием кальций, хоть и шел, подобно магнию, после очередного щелочного металла, но становиться в одну шеренгу с магнием и бериллием не желал. Для того чтобы мало-мальски прилично расположить другие семейства элементов – ванадия, ниобия, тантала или хрома, молибдена, вольфрама или меди, серебра, ртути – пришлось кальций, стронций и барий оторвать от других щелочноземельных элементов – бериллия и магния – и поставить отдельно дополнительной шеренгой.

И при этом получалось, что между бериллием и магнием стояло семь элементов, между магнием и кальцием тоже семь, а между кальцием и следующим щелочноземельным элементом стронцием – уже семнадцать.

То же самое получалось и с щелочными: литий от натрия и натрий от калия отделяли семь элементов, а калий от рубидия – семнадцать.

Почему в одном месте семь, а в другом семнадцать?

Непонятно. Но хорошо уж и то, что через семнадцать повторялись все семейства, что они подчинялись какому-то пусть непонятному, но одному и тому же закону.

Странно выглядело и положение первого, самого легкого элемента, водорода: он стоял особняком. Рядом с ним, одновалентным газом, не было ни двух-, ни трех-, ни четырех-, ни пяти-, ни шести-, ни семивалентных элементов, хотя от атомного веса водорода атомный вес его ближайшего соседа лития отделяли шесть единиц.