Рассказ о строении вещества
Шрифт:
Утверждением справедливости закона Менделеева заканчивается важный этап в многовековой борьбе за познание основ нашего мира.
Ни вода и ни воздух, ни земля и ни огонь, ни ртуть и ни сера — ни все эти вещества вместе, ни каждое из них в отдельности не являются теми простыми веществами, из которых строится всё многообразие мира. Элементов мира много больше, всего их в природе 92 — от самого легкого — водорода до самого тяжёлого — урана. Так говорил великий закон Менделеева [3] .
3
В настоящее время найдено 88 химических элементов, существующих в природе, и, кроме того, 10 элементов приготовлено в лабораториях учёных искусственным путём (о них будет еще рассказано в последней главе нашей книжки). Таким образом, вместе с искусственно приготовленными элементами их всего известно 98.
«Менделеевская „периодическая система элементов“ ясно показывает, какое большое значение в истории природы имеет возникновение качественных изменений из изменений количественных» (Сталин, Соч., т. 1, стр. 301).
Д. И. Менделеев завершает период, начатый в химии Ломоносовым. Он открывает новую эпоху в развитии учения о строении вещества. Менделеев дает новое, диалектическое представление о химических элементах, о глубокой взаимосвязи и взаимозависимости различных атомов, существующих в мире.
Химические элементы составляют одну большую семью. Разбитые Менделеевым на группы и периоды, они наглядно показывают своё родство — свойства каждого элемента повторяются из периода в период; при этом в таком повторении мы видим как бы развитие каждого более лёгкого элемента, заключённого в первом периоде таблицы, в более тяжёлый и более сложно устроенный элемент — свойства этого элемента, в основном, повторяют качества своего более лёгкого родственника, но в то же время они не тождественны — это свойства нового, более сложного элемента. Так, более тяжёлый магний, в основном, повторяет качества бериллия, но при этом он активнее бериллия, легче загорается и т. д.
Таким образом, закон Менделеева не только утверждает единство материи нашего мира, но и показывает, что уже в самом единстве материи заложено её развитие, движение.
Выдержавший испытание истории великий закон Менделеева с каждым годом укреплялся и становился всё более всеобъемлющим. Было установлено, что закон этот справедлив не только для нашего мира. Это закон всей Вселенной. Вся необъятная Вселенная с её огромными мирами без конца и без края построена из тех же самых материалов, что и наша Земля. Об этом людям рассказали сами звёзды. Далёкий свет, идущий от небесных тел, был исследован учёными при помощи спектроскопа, и оказалось, что в состав миров Вселенной входят уже знакомые нам по таблице Менделеева элементы, и только эти элементы!
В том же нас убеждает и анализ «небесных камней» — метеоритов. Падающие на Землю из глубин Вселенной, они состоят из элементов, которые имеются в таблице Менделеева.
Мир, Вселенная построены из одних и тех же материалов!
Более того. Периодический закон явился огромным толчком к дальнейшему развитию наук, могучим незаменимым помощником учёных в новых исследованиях вещества. Таким же помощником учёных великий закон является и в наши дни!
3. Что же такое атом?
Открытый гением Менделеева великий закон порождал новые смелые мысли. В самом деле, периодическая система элементов открыла их родство друг с другом. Но чем объяснить, что свойства всех атомов, какие только существуют в природе, изменяются так закономерно? Ведь ещё Менделеев говорил о том, что свойства различных атомов зависят как от их массы, так и от их состава. А что значит состав атома? Ведь химики XIX века привыкли думать, что атом — это действительно «атом», то-есть нечто «неделимое» («атом» — по-гречески «неделимый»). Но так ли это в действительности? Да и как можно себе представить, что существуют какие-то, пусть самые мельчайшие, частички, которые никак нельзя разделить? Не правильнее ли будет предположить, что атом — это такая частичка вещества, которая неделима только в том смысле, что является самой маленькой частичкой, отражающей свойства какого-то вполне определённого вещества? Ведь это будет равносильно тому же, что мы наблюдаем и при делении какого-либо сложного вещества.
Возьмём, скажем, воду. Мы можем её делить до тех пор, пока у нас не останется самая крохотная частичка этого вещества — его молекула. Молекула воды будет наименьшей частичкой, имеющей свойства воды. Дальнейшее деление такой частички приведёт уже к исчезновению воды как вполне определённого вещества. Тем не менее разделить молекулу воды можно, её можно разбить на три части — один атом кислорода и два атома водорода. Эти частички — осколки молекулы воды — уже не будут иметь ничего общего с водой, но они реально существуют.
Почему же нельзя допустить нечто подобное и по отношению к атомам различных веществ?
О сложности строения атомов говорит и другое важное обстоятельство. Мы уже знаем, что свойства атомов периодически повторяются по мере возрастания их атомных весов так, как будто бы в строении атомов повторяются какие-то сходные черты. Об этом писал Менделеев сразу же после открытия своего замечательного закона:
«…При всей видимой простоте дела ныне еще нет возможности утверждать какую-либо гипотезу, достаточно объясняющую этот закон периодичности… Легко предположить, но ныне пока нет возможности доказать… что атомы простых тел суть сложные вещества, образованные сложением некоторых еще меньших частей (ультиматов), что называемое нами неделимым (атом) — неделимо только обычными химическими силами».
К этой же мысли приходили и другие, наиболее прозорливые умы прошлого века. Первым совершенно чётко об этом сказал другой замечательный русский химик XIX столетия А. М. Бутлеров, так много сделавший для изучения строения молекул сложных химических соединений:
«…атомы…неделимы не по своей природе, а неделимы только доступными нам средствами и сохраняются лишь в тех химических процессах, которые известны теперь, но могут быть разделены в новых процессах, которые будут открыты впоследствии. Такое строгое отношение к понятию об атоме вполне отвечает духу точной науки…»
Об этом же в прошлом столетии писал Энгельс: «…Атомы отнюдь не являются чем-то простым, не являются вообще мельчайшими известными нам частицами вещества».
Интересно высказывание Н. А. Морозова.
«Можно ли заключить, — писал он в прошлом веке, — что атомы не распадаются никогда на более первоначальные частички при каких-либо иных космических условиях, вроде тех небесных пожаров, которые обнаруживаются время от времени при спектральном исследовании внезапно вспыхивающих звезд?