Закон Менделеева - А Колесников

Колесников А. Л

Закон Менделеева

издание третье, переработанное

ВВЕДЕНИЕ

Вспомните, не задавали ли вы себе вопросов: Из чего состоит вселенная? Из чего состоят отдельные тела — стол, хлеб, одежда, камень, поднятый на дороге? Есть ли между этими столь различными вещами что-либо общее?

Наверное, задавали. Вопрос о природе окружающих нас вещей неизбежно возникает у каждого мыслящего человека. Много веков человечество искало ответ на эти вопросы. Более двух тысяч лег назад философы древней Греции учили, что всё существующее на земле происходит от немногих начал — «элементов». Такими началами считались огонь, вода, воздух, земля. Эти элементы — неизменные, основные вещества мироздания. Из них состоят все окружающие нас тела. Позднее, в средние века, широкое распространение получила алхимия. Алхимики пытались превратить недрагоценные металлы в драгоценные (золото, серебро). Они считали, что многообразные тела природы строятся только из трёх «философских элементов» — «серы», «ртути» и «соли». «Ртуть» алхимиков — это носитель металлических свойств вещества, «сера» — горючих свойств, а «соль» придаёт телам способность растворяться в воде, придаёт им твёрдость и вкус.

Современная наука установила, что все окружающие нас тела действительно состоят из немногих «начал» — основных веществ вселенной, или, как их теперь называют, химических элементов. Но эти химические элементы не имеют ничего общего с «философскими элементами» учёных прошлых веков, когда думали, что «элементы» нематериальны, что они только характеризуют свойства различных тел, являются лишь суммой отдельных ощущений человека.

Передовая материалистическая наука отвергает такие ненаучные взгляды.

«Философский материализм Маркса исходит из того, что мир по природе своей материален», — писал И. В. Сталин. «В противоположность идеализму, утверждающему, что реально существует лишь наше сознание, что материальный мир, бытие, природа существует лишь в нашем сознании, в наших ощущениях, представлениях, понятиях, — марксистский философский материализм исходит из того, что материя, природа, бытие представляет объективную реальность, существующую вне и независимо от сознания, что материя первична, так как она является источником ощущений, представлений, сознания, а сознание вторично, производно, так как оно является отображением материи, отображением бытия, что мышление есть продукт материи, достигшей в своём развитии высокой степени совершенства, а именно — продукт мозга, а мозг — орган мышления, что нельзя поэтому отделять мышление от материи, не желая впасть в грубую ошибку» (Сталин).

Всё объективно существующее в мире материально. Материальны и все основные вещества мироздания — химические элементы.

Развитие науки об основных веществах вселенной тесно связано с именем великого русского учёного-химика Дмитрия Ивановича Менделеева, открывшего периодический закон химических элементов.

Этому закону и посвящена наша книжка.

ТЕЛА СЛОЖНЫЕ И ПРОСТЫЕ

Если через воду пропускать электрический ток, она разлагается на два новых вещества — на водород и кислород. Нагревая на огне известняк, можно разложить его на углекислый газ и негашёную известь. Полученные вещества можно в свою очередь разложить дальше: углекислый газ — на кислород и углерод, а негашёную известь — на кислород и металл кальций.

Различными способами — действием электричества, нагреванием, воздействием других веществ — можно разложить большинство тел природы, получить из одного вещества несколько других, более простых.

Вещества, которые можно разложить на другие, более простые, называются веществами сложными.

Однако не каждое вещество удаётся разложить на более простые. Есть группа таких веществ, которые далее не разлагаются, остаются неизменными. Так, не разлагаются углерод, кислород, водород и кальций. Нельзя разложить на более простые и некоторые другие вещества, например железо и медь, азот и хлор и ряд других. Это — простые вещества. Такие химически простые вещества называют также химическими элементами.

АТОМЫ И МОЛЕКУЛЫ

Около двух с половиной тысяч лет назад древнегреческие учёные-материалисты Левкипп и Демокрит высказали предположение, что все тела в мире состоят из мельчайших материальных частиц, далее неделимых, которые они назвали атомами. Атомы настолько малы, что их нельзя увидеть, поэтому тела и кажутся нам сплошными.

В средние века учение об атомах было запрещено. В этом учении церковь увидела серьёзную опасность для религии. Таинственные, загадочные явления природы, для объяснения которых привлекались божественные силы, материалистическое учение об атомах объясняет естественными причинами, и церковь объявляет его противным религии, греховным.

Церковь запрещала научное исследование природы, справедливо считая, что оно подрывает веру в бога.

С XV–XVI веков наступает эпоха быстрого развития производительных сил. Наука восстаёт против религии. В книге, вышедшей в первой половине XVII века, французский учёный Гассенди возрождает учение древнегреческих мыслителей-материалистов об атомах. Атомы отличаются друг от друга формой, величиной и весом, — учит он, — но различных атомов в природе немного. Как же строится из них всё многообразие тел природы? Гассенди пишет, что подобно тому, как из трёх десятков букв составляются десятки тысяч различных слов, так из разных атомов строятся все тела мира. Атомы объединяются в различных соединениях в небольшие устойчивые группы — молекулы. В различных телах эти молекулы различны. Они отличаются друг от друга как числом входящих в их состав атомов, так и видом последних.

Представление об атомах и молекулах позволяет убедительно объяснять многие явления природы.

Почему, например, мы чувствуем запах цветов и различных пахучих веществ на расстоянии? Если предположить, что эти вещества не сплошные, а состоят из мельчайших частиц, тогда можно дать ответ на этот вопрос: от пахучих веществ отлетают отдельные частички, которые попадают к нам в нос, и мы чувствуем запах.

Просто объясняются и такие всем известные явления, как испарение воды при нагревании или растворение сахара в воде. Если предполагать, что вода и сахар являются сплошными телами, то очень трудно понять, как может в воде растворяться сахар, а сама вода при нагревании превращаться в пар. Если же допустить, что эти тела состоят из отдельных мельчайших частичек, то растворение сахара в воде и испарение воды станет легко объяснимым. Кусок сахара, попадая в воду, распадается в ней на мельчайшие, невидимые глазом частички, которые расходятся по всей жидкости. При испарении воды отдельные её частички отрываются от поверхности жидкости и поднимаются в воздух.

Дальнейшее развитие учение об атомах получает в трудах великого русского учёного М. В. Ломоносова. В своих сочинениях он подробно объяснил, как из невидимых, «нечувствительных», как он их называл, частичек вещества строятся различные тела природы.

Каждое тело состоит из молекул (или, как их называл Ломоносов, «корпускул»). Молекулы бывают однородными и разнородными. Однородная молекула состоит из одинаковых атомов. Разнородная молекула состоит из атомов, отличных друг от друга.

Из однородных молекул строятся простые тела. Сложные тела состоят из молекул разнородных.

Ломоносов считал также, что атомы в молекулах сложных тел могут располагаться по-разному; от различного расположения одних и тех же атомов зависят свойства сложных тел.

Теперь мы знаем, что различные тела природы строятся из атомов именно таким образом, как указывал Ломоносов.

Каждому химическому элементу соответствует определённый вид атомов, причём атомы разных химических элементов отличаются друг от друга своей массой. Атом каждого химического элемента имеет свой собственный, отличный от других атомов, вес.

СКОЛЬКО В МИРЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ?

Изучая состав различных тел, встречающихся в природе, химики уже в конце XVIII века насчитывали более 20 веществ, неразложимых далее химическим путём, более 20 различных химических элементов. В начале XIX века было открыто много новых химических элементов — калий, натрий, барий, стронций, магний и другие.

Дальнейшие поиски приводят учёных к открытию всё новых и новых элементов.

Химики изучают вновь найденные элементы, определяют их свойства, устанавливают атомные веса.

Вес отдельных атомов в граммах ничтожно мал. Так, например, вес атома водорода равен 0,000 000 000 000 000 000 000 167 грамма; вес каждого из атомов кислорода примерно в 16 раз больше: он равен 0, 000 000 000 000 000 000 002 657 грамма.

Такие числа трудно запоминать, они неудобны для расчётов. Поэтому в химии принят не вес атомов химического элемента в граммах, а его атомный вес. Атомный вес химического элемента — число относительное; оно показывает, во сколько раз вес атомов какого-либо элемента тяжелее или легче атомов другого химического элемента, вес которого уже известен.