Триумф русской химической науки

В 1933 году Джон Друри Кларк опубликовал спиральную диаграмму химических элементов. Этот дизайн был использован в 1949 году журналом Life. На обложке этого журнала была представлена красочная система элементов, в которой цвет использовался с целью демонстрации отношений между элементами. Например, фиолетовое окрашивание ячеек и штриховой стрелки использовано для объединения элементов VII-B группы (марганец, технеций, рений) с элементами VII-А группы (фтор, хлор, бром, иод, астат).

В периодической системе Теодора Бенфея (1960) элементы образуют двухмерную спираль, которая, раскручиваясь, опоясывает «острова» с переходными металлами, лантаноидами и актиноидами. В данной модели появляются ещё не открытые, но предсказанные g-элементы (с атомными числами от 121 до 138).

Спиральное представление таблицы Менделеева, предложенное профессором химии и дизайнером Филиппом Стюартом, имеет ряд преимуществ перед традиционным. Подложка в виде галактики напоминает о космическом происхождении необходимых для жизни элементов.

Левосторонняя система Жанета (1928) считается наиболее значительной альтернативой традиционному описанию Периодической системы. В ней элементы расположены согласно заполнению атомных орбиталей, и она часто используется физиками. Её современная версия, известная как ADOMAH Periodic Table (2006), удобна для написания электронной конфигурации атомов.

Иоганну Вольфгангу Дёберейнеру удалось установить первые закономерности в изменении свойств элементов. Он заметил, что если расположить три сходных по химическим свойствам элемента в порядке возрастания их атомных весов, то атомный вес второго (среднего) элемента будет равен среднему арифметическому атомных весов первого и третьего.
В 1817 году И. Дёберейнер установил такую закономерность для первой «триады» — щёлочноземельных металлов: кальция, стронция и бария.
В 1829 году, после того как Й. Я. Берцелиус подтвердил его данные, Дёберейнер распространил этот принцип на другие элементы, предложив ещё две триады (литий, натрий, калий и сера, селен, теллур).
В основу своей классификации, помимо атомных весов, он положил также аналогию свойств и характерных признаков элементов и их соединений. Работы И. Дёберейнера по систематизации элементов вначале не привлекли к себе внимания.
В 1840 году Л. Гмелин, расширив список элементов, показал, что характер их классификации по свойствам гораздо сложнее, чем разделение на триады.
Тем не менее закон триад Дёберейнера подготовил почву для систематизации элементов, завершившейся созданием Периодического закона.

Английский учёный Джон Александр Рейна Ньюлендс в 1866 году заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом.
Найденную закономерность Д. Ньюлендс назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы. В своей таблице он располагал химические элементы в вертикальные группы по семь элементов в каждой и при этом обнаружил, что сходные по химическим свойствам элементы оказываются на одной горизонтальной линии.
Однако в одном и том же ряду часто оказывались и элементы совершенно непохожие.
В некоторых ячейках Д. Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента.

Юлиус Лотар Мейер внёс значительный вклад в систематизацию химических элементов. В 1864 году он опубликовал таблицу, содержавшую 28 элементов, размещённых в шесть столбцов согласно их валентностям. Ю. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное (аналогичное триадам Дёберейнера) изменение атомной массы в рядах сходных элементов. В 1870 году он опубликовал ещё одну работу, содержавшую новую таблицу и график зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид. Предложенная Ю. Мейером в работе «Природа элементов как функция их атомного веса» таблица состояла из девяти вертикальных столбцов, сходные элементы располагались в горизонтальных рядах; некоторые ячейки таблицы Ю. Мейер оставил незаполненными. В 1882 году Лондонское королевское общество присудило золотые медали Дэви Д. И. Менделееву и Ю. Мейеру с формулировкой «За открытие периодических соотношений атомных весов».

Один из важных шагов к созданию Периодической системы — спираль Шанкуртуа. Она стала первой попыткой упорядочить в виде таблицы известное к тому времени множество химических элементов. Пытаясь, как и другие химики, найти основу для их классификации, французский учёный Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа высказал предположение, что «свойства элементов являются функцией чисел». В 1862 году он предложил для систематизации химических элементов оригинальную пространственную схему. Шанкуртуа выдвинул идею спирального расположения элементов в зависимости от их атомных масс.
В своём сочинении «Земная спираль» он сгруппировал элементы по спирали вокруг цилиндра в порядке возрастания их масс. Оказалось, что через 16 единиц атомной массы появляются близкие по химическим свойствам элементы. В спирали Шанкуртуа они находятся на одной вертикальной линии, образующей цилиндр, на который «наворачивается» эта спираль. Однако идея расположения элементов на оси «земного винта» не привлекла внимания его современников. Не знал о ней и Д. И. Менделеев.

Самая примечательная работа Поля Эмиля Лекока де Буабодрана — это открытие галлия.
В 1875 году он получил несколько миллиграммов хлорида галлия, выделив его из образца минеральной руды, и нашёл, что это вещество дает новые спектроскопические линии. Он продолжал эксперименты, переработав несколько сот килограммов цинковой руды из Пиренеев, и в том же году выделил более 1 грамма чистого металла посредством электролиза раствора его гидроксида в гидроксиде калия.
Позже он приготовил 75 граммов галлия, используя более 4 тонн руды. Лекок де Буабодран вычислил атомную массу галлия — 69,86, весьма близкую к ныне принятой массе — 69,723. Существование галлия было предсказано в 1871 г. Д. И. Менделеевым, который назвал его «экаалюминием», и открытие де Буабодрана было подтверждением Периодического закона <br\>Д. И. Менделеева. Лекок де Буабодран внёс большой вклад в развитие Периодической системы элементов, предположив вскоре после открытия аргона, что тот является представителем новой, ранее непредусмотренной серии химических элементов, позже получившей известность как группа благородных газов.

В 1886 году выделил чистый элемент, германий, и опубликовал свои результаты. Триумф предсказательной силы открытия Д. И. Менделеева был настолько велик, что К. Винклер натолкнулся на неприятие со стороны некоторых химиков предложенного им названия «германий». Они стали обвинять К. Винклера в национализме и в присвоении открытия, которое сделал Д. И. Менделеев, уже давший элементу имя «экасилиций». Обескураженный К. Винклер обратился за советом к самому Дмитрию Ивановичу. Тот объяснил, что именно первооткрыватель нового элемента должен дать ему название. Позже Винклер писал: «Едва ли можно найти иное, более поразительное доказательство справедливости учения о периодичности, как во вновь открытом элементе. Это не просто подтверждение смелой теории, здесь мы видим очевидное расширение химического кругозора, мощный шаг в области познания».

В 1869 году в научные учреждения России и других стран поступил первый вариант системы («Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»), в котором элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам (рядам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы) и по шести вертикальным столбцам (прообразам будущих периодов).

В 1870 году Д. И. Менделеев в «Основах химии» публикует второй вариант системы («Естественную систему элементов»), имеющий более привычный для нас вид: горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивавшиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда; элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.

Сущность открытия Д. И. Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения.

Отличием работы Д. И. Менделеева от работ его предшественников было то, что для классификации элементов у Дмитрия Ивановича была не одна, а две основы: атомная масса и химическое сходство. Для того чтобы периодичность полностью соблюдалась, им были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов (например, бериллия, индия, урана, тория, церия, титана, иттрия), несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы.

В 1871 году на основе этих работ Д. И. Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.

Научная достоверность Периодического закона получила подтверждение очень скоро: в 1875—1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), для которых Д. И. Менделеев, пользуясь Периодической системой, предсказал не только возможность их существования, но и — с поразительной точностью — целый ряд физических и химических свойств.

Основные работы Ларса Фредерика Нильсона связаны с изучением редких элементов. В 1879 году он открыл элемент скандий, атомная масса и свойства которого соответствовали предсказанному Д. И. Менделеевым «экабору» (1870). Это открытие, наряду с открытием галлия (П. Э. Лекок де Буабодран, 1875) и германия (К. А. Винклер, 1885), способствовало утверждению Периодического закона, сформулированного в 1869 году Д. И. Менделеевым.

1. Самая большая таблица Менделеева установлена на стенах химического факультета в Университете Мурсии в Испании. В общей сложности инсталляция занимает около 150 кв. м и состоит из 118 металлических квадратов размером 75 × 75 см. В Периодическую систему включены все известные на сегодняшний день химические элементы.

2. В 2006 году в административном центре города Чикаго из отдельных плакатов была собрана огромная таблица Менделеева, которая простиралась на восемь этажей.

3. В 2016 году в городе Сан-Антонио ученики более 100 школ собрались на стадионе и выложили громадную таблицу Менделеева из отдельных квадратных элементов размером 3,5 × 4,5 м. Общая площадь инсталляции составила 2000 кв. м.

4. В Санкт-Петербурге Периодическая таблица Менделеева была создана в 1935 году по адресу: Московский проспект, дом 19. Памятник представляет собой выполненную мозаикой на стене дома таблицу химических элементов, которая соответствовала её состоянию при жизни Менделеева и была приведена в последнем прижизненном восьмом издании, опубликованном в 1906 году. На ней элементы, открытые при жизни учёного, изображены красным цветом, а элементы, открытые с 1907 по 1934 год, — синим. Выполнен памятник в 1935 году по инициативе Сталина. Ранее, в 1932 году, здесь была установлена скульптура Дмитрия Ивановича Менделеева.

5. В городе Верхний Уфалей, расположенном в Челябинской области, есть памятник
Д.  И. Менделееву. Ученый заезжал в этот город в 1899 году и, осмотрев здешнее производство и разработки, воскликнул: «Да у вас тут вся моя таблица!». В честь этого в Верхнем Уфалее поставили памятник Менделееву на фоне его таблицы.

6. Памятник Менделееву и его таблице есть в Словакии. Находится он перед химическим факультетом Словацкого технологического университета в Братиславе.

В 2017 году памятник Менделееву украсил бульвар Менделеева в посёлке Мурино Ленинградской области. Памятник «Сон Менделеева» посвящен легенде о знаменитом сне ученого, в котором он увидел периодическую таблицу элементов. Футуристическая скульптура изображает химические элементы, над которыми парит фигура Дмитрия Менделеева.