Какой из элементов был правильно предсказан менделеевым

В этой статье маг Ольга Васильева отвечает на вопрос «Какой из элементов был правильно предсказан менделеевым?».

Четыре более лёгких, чем редкоземельные, элемента — экабор (Eb), экаалюминий (Ea), экамарганец (Em) и экасилиций (Es) — достаточно хорошо совпали по свойствам с открытыми позже элементами: скандием, галлием, технецием и германием соответственно.

В первоначальной версии Периодической таблицы редкоземельные элементы располагались иначе, чем сейчас, и это объясняет, почему предсказания Менделеева для более тяжёлых элементов сбылись не так точно, как для лёгких, и почему эти предсказания не так широко известны.

Оксид скандия был выделен в конце 1879 года шведским химиком Ларсом Фредериком Нильсоном. Позже Пер Теодор Клеве доказал совпадение свойств предсказанного экабора и только что открытого скандия и известил об этом Менделеева. Менделеев предсказал для экабора атомную массу 44, а атомная масса скандия оказалась равна 44,955910.

В 1871 Менделеев предсказал существование ещё не открытого элемента, который он назвал экаалюминием. Ниже в таблице сравниваются свойства, предсказанные Менделеевым, с действительными характеристиками галлия, открытого в 1875 году.

Свойство	Экаалюминий	Галлий
Атомная масса	68	69,72
Плотность (г/см³)	6,0	5,904
Температура плавления (°C)	низкая	29,78
Формула оксида	Ea2O3 (плотность 5,5 г см−3, растворяется и в кислотах, и в основаниях)	Ga2O3 (плотность 5,88 г см−3, растворяется и в кислотах, и в основаниях)
Формула хлорида	Ea2Cl6 (летучий)	Ga2Cl6 (летучий)

Технеций был выделен Карло Перье и Эмилио Джино Сегре в 1937 году, уже после смерти Менделеева, из образцов молибдена, которые бомбардировал ядрами дейтерия в циклотроне Эрнест Лоуренс. Менделеев предсказал для экамарганца атомную массу порядка 100, а наиболее стабильным изотопом технеция является 98Tc.

Германий был впервые выделен в 1886 году. Его открытие оказалось лучшим на то время подтверждением теории Менделеева, поскольку германий по своим свойствам значительно резче отличается от соседних элементов, чем два предсказанных ранее элемента.

Свойство	Экасилиций	Германий
Атомная масса	72	72,61
Плотность (г/см³)	5,5	5,35
Температура плавления (°C)	высокая	947
Цвет	серый	серый
Тип оксида	тугоплавкий диоксид	тугоплавкий диоксид
Плотность оксида (г/см³)	4,7	4,7
Реакция оксида	слабое основание	слабое основание
Температура кипения хлорида	ниже 100 °C	86 °C (GeCl4)
Плотность хлорида (г/см³)	1,9	1,9

В 1871 году Менделеев предсказал существование элемента, расположенного между торием и ураном. Тридцатью годами позже, в 1900 году, Уильям Крукс выделил протактиний как неизвестную радиоактивную примесь в образце урана. Различные изотопы протактиния затем выделяли в Германии в 1913 и 1918 годах, но современное название элемент получил только в 1948 году.

Версия Периодической таблицы, изданная в 1869, предсказывала существование более тяжёлого аналога титана и циркония, но в 1871 году Менделеев поместил на это место лантан. Открытие в 1923 году гафния подтвердило первоначальное предположение Менделеева.

В 1902 году, после открытия гелия и аргона, Менделеев поместил их в нулевую группу таблицы. Сомневаясь в правильности атомной теории, объясняющей закон постоянства состава, он не мог априори считать водород легчайшим из элементов и полагал, что гипотетический, ещё более лёгкий член химически инертной нулевой группы мог оказаться незамеченным. Существованием этого элемента Менделеев пытался объяснить радиоактивность.

Более тяжёлый из двух догелиевых элементов Менделеев отождествлял с коронием, получившим название по ассоциации с необъяснённой спектральной линией солнечной короны. Ошибочная калибровка прибора дала длину волны 531,68 нм, которая позже была исправлена на 530,3 нм. Эту длину волны Гротриан и Эдлен в 1939 году соотнесли с линией железа.

Легчайшему из газов нулевой группы, первому в Периодической таблице, приписывалась теоретическая атомная масса между 5,3·10−11 и 9,6·10−7. Частицам этого газа Менделеев приписал кинетическую скорость порядка 2,5·106 м/с. Почти невесомые, частицы обоих этих газов, по Менделееву, должны были легко проходить через толщу материи, практически не вступая в химические реакции. Высокая подвижность и очень малая атомная масса трансводородных газов приводила бы к тому, что они могли быть очень разреженными, по внешним признакам оставаясь при этом плотными.

Галлий — мягкий хрупкий металл серебристо-белого цвета, температура плавления + 29,8°C.

Таким образом, открытие первого из предсказанных Менделеевым элементов значительно укрепило научные позиции Д.И. Менделеева и открытого им периодического закона.

В земной коре среднее содержание (кларк) галлия составляет 19 г/т. Это типичный рассеянный элемент, поэтому он не образует крупных скоплений, несмотря на высокий кларк. Месторождения галлия известны в Юго-Западной Африке, России, странах СНГ. Около 90 % мировой добычи галлия идёт на производство полупроводниковых соединений.

6 февраля 1886 года немецкий химик Клеменс Винклер опубликовал статью, в которой сообщил об открытии германия – одного из химических элементов, существование которых предсказал Д. И. Менделеев, основываясь на своей периодической таблице.

Суть истории

Д.И. Менделеев

В поисках элементов

Первым был обнаружен галлий, открытие совершил французский ученый де Буабодран в 1875 году, причем плотность и атомная масса элемента почти на сто процентов совпали с предсказанными Менделеевым. Спустя четыре года шведский профессор выявил скандий – и вновь поразительное совпадение его действительных и предсказанных свойств. Мир замер в ожидании обнаружения экасилиция (который позднее назовут германием) – элемента, чьи свойства Дмитрий Иванович предсказал наиболее детально.

Лучшее подтверждение

На одном из немецких рудников в 1885 году была обнаружена необычная серебряная руда. Разбираться в ее составе было поручено химику Клеменсу Винклеру. Все оказалось понятно на 93 %. В основе вещества было серебро, остальное – сера и известные примеси. Вот только 7 % Винклеру никак не удавалось определить. Он предположил, что столкнулся с тем самым, предсказанным Менделеевым химическим элементом. Почти пять месяцев немецкий ученый потратил на расчеты и попытки выявить элемент, едва не подорвал здоровье в кропотливых трудах. Наконец, 6 февраля 1886 года ему сопутствовал успех. Винклер выявил германий, свойства которого удивительно совпали с предсказанием Менделеева: атомная масса 72,3 при плотности 5,47 г/см 3 против предсказанных 72 и 5,5 г/см 3 . Это открытие стало лучшим подтверждением теории Менделеева в то время.