систематикою хімічних елементів Д. І. Менделєєв став займатися в самому початку своєї наукової діяльності. У 1955-1956 роках він опублікував 2 роботи по дослідженню ізоморфізму і питомих обсягів і встановив залежність між цими характеристиками і властивостями. Він також уважно вивчав роботи попередників, піддав їх критичному аналізу, систематизував і узагальнив. У своєму щоденнику він писав: «Наука полягає у знаходженні загального. В елементах є загальне ... Але визнають надто багато індивідуальних ... зв'язати ці індивідуальності загальною ідеєю - мета моєї природної системи ».
Д. І. Менделєєв приступив до роботи зі створення системи елементів в зв'язку з педагогічною роботою і підготовкою ім знаменитого підручника "Основи хімії". Отже, первинна мета, яку він ставив перед собою - навчально-педагогічна.
Працюючи над "Основами хімії", він вирішив порівняти галогени і лужні метали, і прийшов до висновку, що такі різні за хімічним властивостям ці елементи близькі за значенням атомних мас, тому їх можна зблизити в системі елементів:
Ar (F) - 19 Ar (Cl) - 35,5 Ar (Br) - 80
Ar (Na) - 23 Ar (K) - 39 Ar (Rb) - 85,4
Це зіставлення лягло в основу таблиці елементів, яку Менделєєв склав з 64 елементів.
Зіставлення різних груп елементів по їх атомних мас привело до відкриття закону в формі складання «Досвіду системи елементів», чітко виявив періодичну залежність властивостей елементів від їхніх атомних мас.
1 березня 1869 року Д. І. Менделєєв розіслав хімікам "Досвід системи елементів, заснований на їхній атомній вазі і хімічній подібності".
6 березня 1869 року на засіданні Російського хімічного товариства Меншуткин від імені Д. І. Менделєєва зробив повідомлення про співвідношення властивостей і атомних мас елементів. Основний зміст полягав в наступному:
1. Елементи, розташовані за величиною їх атомних мас, представляють виразну періодичність властивостей.
2. Подібні за хімічними властивостями елементи мають або близькі маси атомів (платина, іридій, осмій), або послідовно і одноманітно збільшуються (калій, рубідій, цезій).
3. Зіставлення елементів або їх груп за величиною атомних мас, відповідає їх так званої валентності.
4. Поширені в природі елементи мають малу атомну масу, А всі елементи з малими атомними масами характеризуються різко вираженими властивостями, тому вони є типовими.
5. Величина атомної маси визначає характер елемента.
6. Потрібно чекати відкриття ще багатьох невідомих елементів, наприклад подібних до алюмінієм і кремнієм, з атомними масами 65-75.
7. Величина атомної маси елемента іноді може бути виправлена, якщо знати аналоги цього елемента.
8. Деякі аналоги відкриваються за величиною маси їх атома.
Основні висновки з цих положень полягають в тому, що фізичні і хімічні властивості елементів перебувають у періодичній залежності від їх атомної маси.
Протягом двох наступних років Менделєєв становить таблиці атомних обсягів елементів, які теж змінюються періодично. Пізніше переконується, що вища валентність елементів також періодична функція.
Ці відкриття дозволили від «Досвіду періодичної системи» перейти до «природній системі елементів».
У 1871р. Д. І. Менделєєв пише статтю «Періодична законність хімічних елементів» в якій описує напрямки розвитку вчення про періодичність:
1. Сутність закону періодичності.
2. Застосування закону до систематики елементів.
3. Застосування закону до визначення атомних мас малодосліджених елементів.
4. Застосування закону до визначення властивостей ще не відкритих елементів.
5. Застосування закону до виправлення атомних мас елементів.
6. Застосування закону до доповнення відомостей про формулах хімічних сполук.
Вперше дана чітка формулювання періодичного закону.
Періодичний закон сформульований Д. І. Менделєєвим в \\ (1869 \\) році. До цього часу було відомо \\ (63 \\) хімічні елементи. В основі якости елементів Менделєєв вибрав відносну атомну масу . Враховував також склад, фізичні та хімічні властивості утворених елементом простих і складних речовин.
Розташувавши всі відомі хімічні елементи в порядку зростання атомних мас, Менделєєв виявив, що властивості повторюються через певне число елементів.
Повторимо дії Менделєєва з урахуванням того факту, що благородні гази в його час ще не були відомі. Розташуємо елементи по зростанню атомної маси (другий рядок таблиці), вкажемо металеві та неметалеві властивості, формули і властивості вищих оксидів і гідроксидів, а також формули газоподібних водневих з'єднань.
Якщо уважно проаналізувати отримані послідовності, то можна побачити повторюваність металевих і неметалевих властивостей, складу і властивостей сполук. Через сім елементів від лужного металу літію в ряду розташовується лужної метал натрій, а через сім елементів від галогену фтору - галоген хлор. Через сім елементів з'являються однакові формули оксидів і водневих з'єднань, так як повторюються значення валентностей в з'єднаннях з киснем і воднем. Чи можемо скласти їх загальні формули.
Формули вищих оксидів: R 2 O, RO, R 2 O 3, R O 2, R 2 O 5, R O 3, R 2 O 7.
Летючі водневі з'єднання (Для неметалів): R H 4, R H 3, R H 2, RH.
Таким чином Менделєєв встановив періодичність зміни властивостей зі зростанням атомної маси. У статті «Періодична закономірність хімічних елементів» Д. І. Менделєєв дав наступне формулювання періодичного закону:
«Властивості елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних тіл, стоять у періодичній залежності від атомної ваги».
У перекладі на сучасну наукову мову це звучить так:
«Властивості простих речовин, а також склад і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від відносних атомних мас».
Всі елементи Менделєєв розділив на періоди.
період - ряд елементів, розташованих в порядку зростання відносної атомної маси, що починається лужним металом і закінчується галогеном і інертним газом.
У періоді:
- поступово послаблюються металеві властивості простих речовин і посилюються неметалічні;
- вища валентність елементів по кисню зростає від I (у лужних металів) до VII (у галогенів);
- валентність елементів неметалів в летючих водневих з'єднаннях зменшується від IV до I (у галогенів);
- властивості вищих оксидів і гідроксидів поступово змінюються від основних через амфотерні до кислотних.
Періодичний закон набув подальшого розвитку після вивчення фізиками будови атома. Виявилося що головною характеристикою хімічного елемента є не відносна атомна маса, а заряд ядра атома. Сучасна формулювання періодичного закону дещо змінена:
«Властивості хімічних елементів і їх сполук перебувають у періодичній залежності від зарядів атомних ядер».
Відкриття періодичного закону
В основу своєї роботи за класифікацією хімічних елементів Д.І. Менделєєв поклав два їх основних і постійних ознаки: величину атомної маси і властивості. Він виписав на картки все відомі відомості про відкриті і вивчених в той час хімічні елементи і їх з'єднаннях. Зіставляючи ці відомості, вчений склав природні групи схожих за властивостями елементів, порівняння яких між собою показало, що навіть елементи несхожих груп мають об'єднують їх ознаки. Наприклад, близькі за значеннями атомні маси фтору і натрію, хлору і калію (інертні гази ще не були відомі), отже, лужні метали і галогени можна поставити поруч, вибудовуючи хімічні елементи в порядку зростання атомних мас. Так Д.І. Менделєєв об'єднав природні групи хімічних елементів в єдину систему. При цьому він виявив, що властивості елементів змінюються в межах певних їхсукупностей лінійно (монотонно зростають або зменшуються), а потім повторюються періодично, тобто через певну кількість елементів зустрічаються подібні. Вчений виділив періоди, в яких властивості хімічних елементів та утворених ними речовин закономірно змінюються.
На підставі цих спостережень Д.І. Менделєєв сформулював Періодичний закон, який відповідно до прийнятої в даний час термінологією звучить так: «Властивості хімічних елементів і утворених ними речовин перебувають у періодичній залежності від їх відносних атомних мас».
Періодичний закон і Періодична система багаті періодичними закономірностями: крім згаданої горизонтальної (за періодами) періодичності є також періодичність вертикальна (по групах) і діагональна. Саме облік всіх видів періодичності дозволив Д.І. Менделєєву не тільки передбачити, описати властивості речовин, утворених ще не відкритими хімічними елементами, але і вказати шлях їх відкриття, природні джерела (руди і з'єднання), з яких могли бути отримані відповідні прості речовини.
Періодичний закон Д. І. Mенделеева. Взаємозв'язок елементів.
Поняття про елементи як про первинні речовинах прийшло з глибокої давнини і, поступово видозмінюючись а уточнюючи, дійшло до нашого часу. Основоположників наукових поглядів на хімічні елементи є Р. Бойль (VII ст.), М. В. Ломоносов (XVIII ст.) І Дальтон (XIX ст.).
До початку XIX ст. було відомо близько 30 елементів, до середини XIX ст.- близько 60. За море накопичення числа елементів виникла задача їхньої систематизації. Таких спроб до Д.І. Менделєєва було не менше п'ятдесяти; за основу систематизації приймалися: і атомна вага (нині званий атомною масою), і хімічний еквівалент, і валентність. Підходячи до класифікації хімічних елементів метафізично, намагаючись систематизувати тільки відомі в той час елементи, жоден з попередників Д. І. Менделєєва не міг відкрити загальний взаємозв'язок елементів, створити єдину струнку систему, яка відображатиме закон розвитку матерії. Ця важлива, для науки завдання було блискуче дозволена в 1869 р великим російським ученим Д. І. Менделєєвим, який відкрив періодичний закон.
За основу систематизації Менделєєвим були взяті: а) атомна вага і б) хімічне схожість між елементами. Найбільш яскравим, виразником подібності властивостей елементів є їх однакова вища валентність. Як атомний вага (атомна маса), так і вища валентність елемента є кількісні, числові константи, зручні для систематизації.
Розташувавши всі відомий в той час 63 елемента в ряд по зростанню атомних мас, Менделєєв помітив періодичну повторюваність властивостей елементів через неоднакові проміжки. В результаті Менделєєвим був створений перший варіант періодичної системи.
Закономірний характер зміни атомних мас елементів по вертикалях і горизонталях таблиці, а також створені в ній порожні мecта дозволили Менделєєву сміливо передбачити наявність n природі ряду елементів, ще не відомих у той час науці і навіть намітити їх атомні маси і основні властивості, виходячи з передбачуваного положення елементів в таблиці. Це можна било зробити лише на основі системи, об'єктивно відображає закон розвитку матерії. Сутність періодичного закону Д. І. Менделєєв сформулював в 1869 р .: «Властивості простих тіл, а також форми і властивості з'єднань елементів знаходяться в періодичній залежності від величини атомних ваг (мас) елементів".
Періодична система елементів.
У 1871 році Д. І. Менделєєв дає другий варіант періодичної системи (так звану коротку форму таблиці), в якій він виявляє різні ступеня споріднення між елементами. Цей варіант системи дав можливість Менделєєву передбачити існування 12 елементів і властивості трьох з них описати з дуже великою точністю. У період з 1875 по 1886 рр. ці три елементи були відкриті і виявилося повний збіг їх властивостей з тими, які були передбачені великим російським ученим. Ці елементи отримали наступні назви: скандій, галій, германій. Після цього періодичний закон полікував загальне визнання як об'єктивний закон природи і нині є фундаментом хімії, фізики та інших природничих наук.
план
Періодична система і закон Д.І. Менделєєва
1. Відкриття Д.І. Менделєєвим періодичного закону
2. Періодична система елементів ПТЕ і структура таблиці Менделєєва
3. Зв'язок структури таблиці і будови атома.
4. Властивості атомів хімічних елементів.
5. Зміна властивостей атомів хімічних елементів і їх з'єднань.
6. Характеристика хімічного елемента за положенням в ПТЕ.
1. У міру накопичення відомостей про властивості хімічних елементів виникла нагальна необхідність їх класифікації. На час відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону було відомо вже більше 60 елементів.
2. Багато хіміки намагалися розробляти систематику елементів. Цим займалися А. Е. Б. Шанкуртуа у Франції, Л. Ю. Мейер і І. В. Деберейнер в Німеччині, Дж. А. К. Ньюлендса в Англії та ін.
3. Так, Ньюлендса, розміщуючи елементи в порядку зростання їх атомних мас, зауважив, що хімічні властивості восьмого елемента подібні до властивостей першого. Цією закономірності він дав назву закон октав. Деберейнер становив тріади з подібних за хімічними властивостями елементів і вказував, що в тріади атомна маса середнього елемента приблизно дорівнює середньому арифметичному атомних мас двох крайніх елементів. Шанкуртуа розмістив елементи в порядку зростання їх атомних мас по гвинтовій лінії, описаної навколо циліндра. Подібні елементи при цьому розташовувалися один під одним. Мейер, розмістивши елементи в порядку збільшення їх атомних мас, отримав шість груп подібних елементів. Однак ніхто з названих дослідників не зміг за цими окремими аналогіями побачити один з основних законів хімії.
4. Завдання було вирішена в 1869 р великим російським ученим Дмитром Івановичем Менделєєвим. відкритий ним періодичний закон і створена на його основі періодична система елементів стали фундаментом сучасної хімії.
Вивчаючи властивості хімічних елементів, Д. І. Менделєєв прийшов до висновку, що багато властивостей визначаються атомною масою елементів. Тому в основу систематики елементів він поклав атомну масу як "точне, измеримое і ніякому сумніву не підлягає" властивість. На думку Менделєєва, "маса речовини є саме властивість його, від якого повинні знаходитися в залежності всі інші властивості. Тому ближче або найприродніше шукати залежність між властивостями і подібностями елементів, з одного боку, і атомними вагами їх, з іншого боку".
Що сприяло підготовці відкриття? Ми починаємо з аналізу великого менделеевского відкриття, оскільки воно було детально і всебічно вивчено нами протягом багатьох років за архівними матеріалами. Але спочатку необхідно сказати кілька слів про його передісторії.
В ході пізнання хімічних елементів можна чітко виділити три послідовні ступені, про які йшлося у вступі. Починаючи з глибокої давнини і аж до середини XVIII століття елементи відкривалися і вивчалися людиною порізно, як щось одиничне. З середини XVIII століття почався поступовий перехід до відкриття і вивчення їх цілими групами, або сімействами, хоча поодинокі відкриття елементів тривали і пізніше. Групове їх відкриття і вивчення грунтувалося на тому, що у деяких з них виявлялися загальні фізичні або хімічні властивості, так само як і спільна присутність ряду елементів в природі.
Так, у другій половині XVIII століття в зв'язку з виникненням пневматичної (газової) хімії були відкриті легкі неметали, які в звичайних умовах знаходяться в газоподібному стані. Це були водень, азот, кисень і хлор. У той же період були відкриті кобальт і нікель в якості природних супутників заліза.
А вже з перших років XIX століття відкриття елементів стало відбуватися цілими групами, члени яких мали загальними хімічними властивостями. Так, за допомогою електролізу були відкриті перші лужні метали - натрій і калій, а потім лужноземельні - кальцій, стронцій і барій. Пізніше, в 60-х роках, за допомогою спектрального аналізу були відкриті важкі лужні метали - рубідій і цезій, а також більш важкі метали майбутньої третьої групи - індій і талій. Ці відкриття грунтувалися на близькості хімічних властивостей членів відкриваються груп, а тому ці їхні члени зв'язувалися між собою вже в самому процесі їх відкриття.
На початку того ж XIX століття було відкрито сімейство платинових металів (крім рутенію, відкритого пізніше) в якості природних супутників платини. Протягом усього XIX століття відкривалися рідкоземельні метали як члени єдиного сімейства.
Цілком природно, що перші класифікації елементів будувалися на основі спільності їх хімічних властивостей. Так, ще в кінці XVIII століття А. Лавуазьє розділив всі елементи на метали і неметали. Такого поділу дотримувався і І. Берцеліус в першій половині XIX століття. Тоді ж стали виділятися перші природні групи і сімейства елементів. І. Деберейнер, наприклад, виділив так звані «тріади» (скажімо, літій, натрій, калій - «тріада» лужних металів і т. Д.). До числа «тріад» ставилися такі, як хлор, бром, йод або сірка, селен, телур. При цьому розкривалися такі закономірності, що значення фізичних властивостей середнього члена «тріади» (його питома і атомний ваги) виявлялися середніми по відношенню до крайніх членам. Що ж стосується галоідов (галогенів), то агрегатний стан середнього члена (рідкий бром) було проміжним по відношенню до крайніх членам - газоподібного хлору і кристалічному йоду. Пізніше число включаються в одну групу елементів стало збільшуватися до чотирьох і навіть п'яти.
Вся ця класифікація будувалася на основі обліку лише подібності елементів всередині однієї природної групи. Такий підхід давав можливість утворювати все нові подібні групи і розкривати взаємини елементів всередині них. Цим готувалася ймовірність подальшого створення загальної системи, що охоплює всі елементи шляхом об'єднання вже знайдених їх груп в одне ціле.
Що перешкоджало переходу від особливого до загального? Приблизно до початку 60-х років XIX століття щабель особливості в пізнанні елементів практично була вже вичерпана. Виникла необхідність переходу на щабель загальності в їх пізнанні. Такий перехід міг бути здійснений шляхом взаємного зв'язування різних груп елементів і створення їх єдиної загальної системи. Подібного роду спроби все частіше стали вживатися протягом 60-х років в різних країнах Європи - Німеччині, Англії, Франції. Деякі з цих спроб містили в собі вже явні натяки на періодичний закон. Такий був, наприклад, «закон октав» Ньюлендса. Однак, коли Дж. Ньюлендс доповів про своє відкриття на засіданні Лондонського хімічного товариства, йому було поставлено єхидний питання: а чи не намагався автор відкрити будь-який закон, маючи в своєму розпорядженні елементи в алфавітному порядку їх назв?
Це показує, наскільки далека була хімікам того часу сама ідея вийти за межі груп елементів (особливого) і шукати шляхи розкриття загального закону, який охоплює їх (загального). Справді, щоб скласти загальну систему елементів, треба було зближувати і зіставляти між собою не тільки подібні елементи, як це робилося до тих пір всередині груп, але все взагалі елементи, в тому числі і несхожі між собою. Однак у свідомості хіміків міцно засіла думка, що зближувати між собою можна тільки одні подібні елементи. Ця думка настільки глибоко вкоренилася, що хіміки не тільки не ставили перед собою завдання перейти від особливого до загального, але повністю ігнорували і навіть не помічали перших окремих спроб здійснити такий перехід.
В результаті склалося серйозна перешкода, що встало на шляху відкриття періодичного закону і створення загальної природної системи всіх елементів на його основі. Існування подібного перешкоди неодноразово підкреслював сам Д. Менделєєв. Так, в кінці своєї першої статті про зроблене їм велике відкриття він писав: «Мета моєї статті була б зовсім досягнута, якби мені вдалося звернути увагу дослідників на ті відносини в величиною атомної маси несхожих елементів, на які, скільки то мені відомо, до досі не зверталося майже ніякої уваги ».
Через два з гаком роки, підбиваючи підсумок розробці свого відкриття, Д. Менделєєв знову підкреслив, що «між несхожими елементами і не шукали навіть будь-яких точних і простих співвідношень в атомну вагу, а тільки цим шляхом і можна було дізнатися правильне співвідношення між зміною атомних ваг і інших властивостей елементів ».
Через двадцять років після відкриття в своєму Фараде- евского читанні Д. Менделєєв знову згадував про перешкоду, що стояв на шляху до цього відкриття. Він навів перші викладки на цей рахунок, в яких «видно дійсні задатки і виклик періодичної законності». І якщо остання «висловлена \u200b\u200bз певністю лише до кінця 60-х років, то цього причину ... має шукати в тому, що порівняно піддавали тільки елементи, подібні між собою. Однак думка звірити
вее елемента за величиною їх атомної ваги ... була чужа загального свідомості ... ». А тому, зазначає далі Д. Менделєєв, спроби, подібні «закону октав» Дж. Ньюлендса, «не могли звернути на себе чийогось уваги», хоча в цих спробах «видно ... наближення до періодичного закону і навіть його зародок» .
Ці свідчення самого Д. Менделєєва для нас надзвичайно важливі. Їх глибокий сенс полягає у визнанні того, що основною перешкодою на шляху відкриття періодичного закону, тобто на шляху переходу до загальної в пізнанні елементів, лежала звичка хіміків, що стала традицією, мислити елементи в жорстких рамках особливого (їх подібності всередині груп). Така звичка в мисленні не давала їм можливості вийти за рамки особливого і перейти на щабель загального в пізнанні елементів. В результаті відкриття загального закону затрималося майже на 10 років, коли, за свідченням Д. Менделєєва, ступінь особливого була вже в основному вичерпано.
ППБ і його функція. Подібне перешкоду, яке носить одночасно і психологічний і логічний (пізнавальний) характер, ми і називаємо пізнавально-психологічним бар'єром (ППБ). Такий бар'єр необхідний для розвитку наукової думки і виступає в якості її форми, утримуючи її досить довгий час на досягнутої щаблі (в даному випадку на ступені особливості) з тим, щоб вона (наукова думка) могла повністю вичерпати цей ступінь і тим самим підготувати перехід на наступну, більш високу ступінь загальності.
Зараз ми не можемо розглядати механізм виникнення подібного бар'єра і обмежимося лише вказівкою на те, що він є автоматичним наслідком. Однак після виконання ним своєї пізнавальної функції він продовжує діяти і не знімається так само автоматично, а як би закріплюється, костеніє і з форми розвитку наукової думки перетворюється в її кайдани. В такому випадку наукове окритій відбувається не саме собою, легко і просто, але як подолання стояв на шляху пізнання перешкоди, ППБ.
Сказане ми відносимо поки що до цього разбираемому нами історико-науковому події і не ставимо ще завдання з'ясувати, наскільки часто подібна ситуація спостерігається. При цьому ми йдемо не шляхом індуктивних узагальнень, заснованих на розгляді безлічі різних відкриттів а шляхом теоретичного аналізу поки тільки одного відкриття, а саме - періодичного закону. Надалі нас буде цікавити, яким конкретним способом Д. Менделєєв подолав бар'єр, що стояв на шляху процесу відкриття, тобто на шляху переходу з рівня особливого на щабель загального в пізнанні хімічних елементів.
Подолання ППБ Д. Менделєєвим. Періодичної закон був відкритий Д. Менделєєвим 17 лютого (1 березня) 1869 року. (Дуже детально про відкриття періодичного закону розказано в книгах Б. М. Кедрова «День одного великого відкриття» і «мікроанатомії великого відкриття». - Ред.) На звороті щойно отриманого ним листа він став робити викладки, які поклали край початок відкриттю. Першою такою викладкою була формула хлориду калію КС1. Що вона означала?
Д. Менделєєв писав тоді свої «Основи хімії». Він тільки що закінчив першу частину і приступив до другої. Перша частина завершилася главами про Галоїди (галогенні), в число яких входив хлор (С1), а друга починалася главами про лужних металах, до яких належав і калій (К). Це були дві крайні, діаметрально протилежні в хімічному відношенні групи елементів. Однак вони зближені в самій природі шляхом освіти, наприклад, хлористих солей відповідних металів, скажімо, кухонної солі.
Створюючи «Основи хімії», Д. Менделєєв звернув на це увагу і став шукати пояснення цьому в близькості атомних ваг. У обох елементів - калію і хлору: К \u003d 39,1, 01 \u003d 34,5. Значення обох атомних ваг примикали безпосередньо одне до іншого, між ними не було інших проміжних значень, атомних ваг інших елементів. Два з гаком роки після відкриття, підбиваючи підсумки розробки, Дмитро Іванович відзначає, що ключем до періодичного закону з'явилася ідея зближення між собою по близькості кількісної характеристики (атомної ваги) елементів, якісно абсолютно несхожих між собою. Він писав: «Перехід від С1 до До і т. П. Також у багатьох відношеннях буде відповідати деякому між ними подібності, хоча і немає в природі інших таких близьких за величиною атома елементів, які були б між собою настільки різні».
Як бачимо, тут Д. Менделєєв оголив прихований сенс свого першого запису «КС1», з якої почався процес відкриття. Обмовимося, що нам невідомо, що наштовхнуло його на думку про зближення калію і хлору за величиною їх атомної ваги. Можливо, він згадав в цей момент, що писав про хлористом калії в кінці першої або на початку другої частини «Основ хімії». Але можливо, і будь-яке інше обставина навело його на думку про зближення калію і хлору по атомній вазі. Ми могли зафіксувати лише ту запис на папері, яка з'явилася з-під пера Д. Менделєєва, але не те, що передувало їй в його голові. Як побачимо нижче, історія науки і техніки знає чимало випадків, коли відомий не тільки перший крок до відкриття, а й думка, що промайнула в голові його авт
Додамо, що тепер ми можемо більш конкретно роз'яснити, в чому полягав перехід Д. Менделєєва від особливого до загального в пізнанні елементів. Під їх відмінністю він фактично розумів їх хімічні відмінності, а зближення несхожого на їхню атомній вазі досягалося на підставі властивого їм загального фізичного властивості - їх маси. Таким чином, перехід від особливого до загального відповідав переходу від розгляду їх з хімічної сторони до розгляду з фізичної сторони.
Нижче ми ще не раз повернемося до подібного ж варіанту. Однак цей випадок не можна трактувати як перехід від обліку одних лише якісних відмінностей елементів до обліку кількісного їх схожості. Кількісна характеристика елементів враховувалася вже на ступені особливого, як ми бачили на прикладі «тріад» і теорії атомності.
Підсумок подолання ППБ. Отже, зазначений Д. Менделєєвим бар'єр був успішно подоланий, і пізнання елементів в результаті цього вийшло за межі ступені особливості і піднялося на щабель загальності. Зауважимо, що до цього моменту сам вчений не бачив, у чому саме полягає перешкода, що стояло на шляху до відкриття періодичного закону. У його підготовчих роботах, зокрема в планах «Основ хімії», складених до 17 лютого (1 березня) 1869 року немає навіть натяку на те, що треба зближувати між собою несхожі елементи. Тільки після того, як він здогадався, ^ то ключ до вирішення всієї завдання лежить в цьому зближенні, він зрозумів, в чому полягало і перешкоду, яке лежало на шляху до відкриття, тобто, кажучи нашою мовою, що за бар'єр стояв на цьому шляху.
Переступивши ППБ в перший раз, Д. Менделєєв тут же почав в деталях здійснювати перехід від особливого до тільки ще що відкривається загального (закону). При цьому він показував, як слід включати в нерухомість, що будується загальну систему елементів одну їх групу за одною, тобто зблизити несхожі між собою елементи за величиною їх атомної ваги. Іншими словами, все побудова загальної системи елементів відбувалося в процесі послідовного включення особливого (груп) до загального (в майбутню періодичну систему).
«У цих трьох групах видно сутність справи. Галоїди є значно меншими атомними вагами, ніж лужні метали, а ці останні -Менше, ніж лужноземельні ».
Так, здійснюючи перехід від ступені особливого на щабель загального в пізнанні елементів, Д. Менделєєв довів до завершення свій задум, включивши в загальну систему не тільки все вже відомі тоді групи елементів, а й окремі елементи, що стояли до тих пір поза груп.
Зауважу, що деякі хіміки і історики хімії намагалися представити справу так, ніби Дмитро Іванович у своєму відкритті йшов не від груп елементів (особливого), зіставляючи їх одне до одного, а безпосередньо від окремих елементів (одиничного), утворюючи з них послідовний ряд в порядку зростання їх атомних ваг. Аналіз численних чорнових записів Д. Менделєєва повністю відкидає цю версію і незаперечно доводить, що відкриття періодичного закону було скоєно в порядку чітко вираженого переходу від особливого до загального. Тим самим підтверджується, що бар'єр тут виник саме як пізнавально психологічна перешкода, що заважало виходу наукової думки хіміків за межі ступені особливого.
Звернемо тепер увагу, що в підсумковій періодичний-j ської системі елементів представлені в єдності обидві ис ^ хідні йроТйвоположності - схожість й відмінність (хімічні) елементів. Це можна показати вже на наведеній вище неповної табличці з трьох груп. У ній по горизонталі розташовуються хімічно схожі елементи (тобто групи), а по вертикалі - хімічно несхожі, але з близькими атомними вагами (утворюють періоди).
Так уявлення про ППБ і про його подоланні дозволяє зрозуміти механізм і хід зробленого Д. Менделєєвим великого відкриття.
Конкретніше це відкриття можна уявити як подолання бар'єру, розривається до тих пір елементи на такі протилежні класи, як метали і неметали. Так, вже перша Менделєєвська запис «КСЬ
свідчила про те, що тут зближені між собою не взагалі несхожі елементи, а елементи двох протилежних класів - сильний метал з сильним неметаллом. У підсумковій розгорнутої системі елементів сильні метали зайняли лівий нижній кут таблиці, а сильні неметали - правий верхній кут. У проміжку ж між ними розташувалися елементи перехідного характеру, так що відкриття Д. Менделєєва і в цьому відношенні долало бар'єр, що заважав виробити єдину систему елементів.
Подолання ще одного бар'єра. До сих пір ми говорили про бар'єр, що стояв на шляху пізнання від особливого до загального. Умовно такий шлях можна порівняти з індуктивним. Однак після відкриття закону і навіть в самому процесі його відкриття можливий був зворотний шлях - від загального до особливого і одиничного, який ми так само умовно можемо порівняти з дедуктивним. Так, до відкриття періодичного закону атомний вага будь-якого елементу встановлювався як щось суто одиничне, як окремий факт, який може бути перевіреним лише досвідченим способом. Періодичний же закон давав можливість перевіряти, уточнювати і навіть виправляти отримані емпірично значення атомної ваги відповідно до місця, яке має зайняти даний елемент у загальній системі всіх елементів. Наприклад, переважна більшість хіміків слідом за І. Берцелиусом вважало берилій повним аналогом алюмінію і приписували йому атомний вага Be \u003d 14. Але місце, відповідне цьому значенню атомної ваги в споруджуваної системі, було міцно зайнято азотом: N \u003d 14. Пустувало ж інше місце - між літієм (Li \u003d 7) і бором (В \u003d 11) в групі магнію. Тоді Д. Менделєєв виправив формулу оксиду берилію з глиноземний на магнезіальних, відповідно до чого отримав замість Ве \u003d \u003d 14 новий атомний вага - Be \u003d 9,4, тобто значення, що лежить між 7 і І. Тим самим він показав, що загальне (закон) дозволяє встановлювати одиничне - властивість окремого елемента, яке підпорядковане цим законом, причому встановлювати без нового звернення до досвідченого дослідження,
З цього приводу сам вчений писав через 20 років після відкриття свого закону: «Веса атомів елементів, до періодичного закону, представляли числа чисто емпіричного властивості до того, що ... могли підлягати критиці лише за методами їх визначення, а не по їх величині, тобто в цій області припадало йти навпомацки, скорятися акту, а не володіти ним ... »
Можна сказати, що сугубий емпіризм, або «підкорення фактами», виключав можливість визначати величину атомної ваги, виходячи з теоретичних міркувань, і вимагав йти тільки досвідченим шляхом. Відповідно до сказаного вище така перешкода назвемо теж своєрідним бар'єром, який змушував хіміків бути рабами фактів, підкорятися їм, але не володіти ними. Д. Менделєєв в ході побудови своєї системи подолав цей бар'єр, показавши, що загальне (закон) може служити критерієм правильності встановленого факту.
При цьому і в даному випадку ми бачимо, що на ступені емпіричного пізнання подібний бар'єр відіграє позитивну роль (поки ця ступінь не вичерпана), перешкоджаючи невиправданого виходу наукової думки за межі фактів, в область умоглядних натурфілософських побудов. Коли ж щабель односторонньо проведених емпіричних досліджень вичерпана, названий бар'єр стає перешкодою для подальшого прогресу наукової думки і повинен бути подоланий. Це ми покажемо нижче ще на одному прикладі, який продемонстрував все той же відкриття Д. Менделєєва.
Ще про перехід від загального до одиничного і особливому. Йдеться про можливість наперед пророкувати не відкриті ще елементи з їх властивостями на підставі порожніх місць у щойно збудованій періодичної системі. Уже в день відкриття періодичного закону Д. Менделєєв передбачив три таких невідомих ще металу; серед них - аналог алюмінію з можливим атомним вагою? \u003d 68. Незабаром після цього він обчислив теоретично, спираючись на відкритий ним закон (загальне), багато інших властивостей цього металу, назвавши його умовно екаалюмінієм, в тому числі його питома вага, що дорівнює 5,9 - 6, летючість його з'єднань (звідки зробив висновок, що він буде відкритий за допомогою спектроскопа). Саме так і відкрив новий метал (галій) П. Лекок де Буабодран в 1875 році.
Однак питома вага галію ой знайшов значно меншим у порівнянні з передбаченим. Тому зробив висновок, що галій - це зовсім не екаалюмінієм, передбачений автором закону, а якийсь зовсім інший метал. В результаті менделєєвськая пророкування оголошувалося не підтвердженими. Але це не збентежило Д. Менделєєва. Він відразу здогадався, що галій відновлювався fi допомогою металевого натрію, у якого питома вага дуже малий, менше, ніж у води. Легко було допустити, що перші порції відновленого галію були недостатньо добре очищені від домішок натрію, який і знизив отримане в досвіді значення питомої ваги знайденого металу. Коли ж П. Лекок де Буабодран, слідуючи пораді Дмитра Івановича, очистив свій галій від домішок, то знайдене нове значення його питомої ваги в точності збіглося з передбаченим і дорівнювала 5,95.
Вийшло так, що Д. Менделєєв своїм теоретичним поглядом бачив новий елемент краще, ніж 11. Лекок де Буабодран, який тримав цей елемент в руках. Таким чином, і тут бар'єр, який виступає як сліпе, некритичне ставлення до будь-яких отриманим на досвіді даними, був подоланий, а періодичний закон виступив як критерій перевірки правильності даних досвіду.
Іноді справа представляється так, що спочатку Д. Менделєєв йшов в своєму відкритті шляхом індукції (від часткового до загального), а потім - шляхом дедукції (від загального до конкретного). Насправді ж уже в ході самого відкриття нового закону він весь час перевіряв правильність ще тільки будується загальної системи елементів за допомогою дедуктивних умовиводів, як це ми бачили на прикладі берилію і майбутнього екаалюмінієм. Це означає, що індукція і дедукція у Д. Менделєєва як логічні прийоми не були розірвані між собою, а функціонували в повній згоді і єдності, органічно доповнюючи один одного.
Можна сказати, що до Д. Менделєєва в свідомості хіміків утвердився свого роду бар'єр, який виключав можливість будь-якого передбачення нових елементів і цілеспрямованого їх пошуку. Такий бар'єр теж був зруйнований зробленим відкриттям. «До періодичного закону, - писав учений, - прості тіла представляли лише уривчасті, випадкові явища природи, не було приводів чекати будь-яких нових, а знову знаходять в своїх властивостях були повною несподіваною новинкою. Періодична законність перша дала можливість бачити невідкриті ще елементи в такій дали, до якої не збройне цією закономірністю хімічне зір до тих лор не досягало і при цьому нові елементи, ще не відкриті, малювалися з цілої масою властивостей ».
Отже, з аналізу історії великого відкриття ми вже можемо зробити певні висновки, відповісти на питання, які ми поставили в кінці нашого методологічного введення:
1. ППБ дійсно існують.
2. Вони виникають і діють, не допускаючи передчасного виходу за рамки даної щаблі розвитку, поки вона себе не вичерпала (ступені особливості).
3. Оскільки, однак, ця функція ППБ виконана, самі ППБ стають гальмом для подальшого прогресу науки (для переходу до загальної), а тому вони долаються, що і складає саму суть наукових відкриттів.
Але, зрозуміло, ми чудово розуміємо, що не можна обмежитися розглядом одного тільки відкриття, хоча б і великого, для підтвердження висунутого положення про ППБ як загального. Для цього потрібно, звичайно, розглянути інші відкриття, причому в досить великій кількості. Цим ми і займемося в наступних розділах, причому почнемо здалеку.
