Вот как выглядели характеристики предсказанного и открытого элемента. В скобках — числа, предсказанные Менделеевым для экасилиция. Рядом — полученные Винклером для германия. Атомный вес: (72) и 72,60. Валентность: (4 и ниже), 4 и 2. Атомный вес: (13) и 13,5. Удельный вес (5,5) и 5,36. Свойства высшего окисла: молекулярный объем (22) и 22,2; удельный вес (4,7) и 4,703. Свойства высшего хлорида: удельный вес (1,9) и 1,874. Свойства типичного металлоорганического соединения: удельный вес (0,96) и 0,99; температура кипения (160°) и 163,5°. Расхождения не превышали погрешностей измерений. Предвидение Менделеева оказалось точным.
Этот пример показывает, что периодическая система Менделеева действительно отражает глубокий закон природы. И, как надлежит истинному научному закону, позволяет точно предсказывать количественные результаты будущих экспериментальных исследований.
Однако нельзя сказать, что у химиков вовсе не было хлопот с размещением в таблице вновь открываемых веществ.
В 1894 году англичане лорд Роберт Джон Рэлей (сын знаменитого физика Джона Уильяма Рэлея) и Уильям Рамзай обнаружили в воздухе неизвестный ранее странный газ. Он не вступал в химическое соединение ни с одним из известных элементов. Для нового газа, названного вследствие его химической инертности аргоном, не оказалось места в периодической системе элементов. Это вызвало волнение среди химиков. К тому времени все признали периодический закон Менделеева и с успехом пользовались его таблицей в работе. И вот странный случай: газ существует, а места ему в таблице элементов нет. Как это понять?
Через год снова возник тот же, вопрос.
В 1895 году Рамзай выделил из урановой смоляной руды неизвестный ранее газ, а спектральный анализ отождествил его с таинственным элементом, обнаруженным еще в 1868 году в спектре Солнца. Замешательство среди химиков еще более усилилось. Следует отметить, что и до Рамзая этот газ обнаруживали в некоторых горных породах, но эти сообщения каждый раз подвергали сомнению. Авторитет Рамзая утвердил существование нового элемента. Его назвали гелием в память о его «солнечном» происхождении.
Рамзай пошел дальше. Вот что мы читаем в его статье: «По образцу нашего учителя Менделеева я описал, поскольку возможно было, ожидаемые свойства и предполагаемые отношения газообразного элемента, который должен был бы заполнить пробел между гелием и аргоном». Должен был бы… Но в таблице для него не было места.
Однако газ, обладающий свойствами, предсказанными Рамзаем по рецепту Менделеева, был в 1898 году выделен им при участии М. В. Трейверса в результате разделения по фракциям большого количества жидкого воздуха. Его свойства соответствовали ожиданиям Рамзая, основанным на периодическом законе Менделеева. Мы знаем этот газ под названием неон. Вскоре ими были тем же методом выделены и другие газы, более тяжелые, чем аргон, — криптон и ксенон. И им не было места в таблице!
Вновь открытые газы походили друг на друга: они были инертными, не способными к участию в известных ученым химических реакциях. Их так и назвали — инертными газами. Одно время их называли благородными газами. Это открытие привело к расширению периодической системы Менделеева. В нее по предложению Рамзая ввели нулевую группу. Название продиктовано тем, что инертность вновь открытых газов казалось удобным связать с нулевой валентностью. Нулевую группу поместили перед группой наиболее активных металлов щелочного ряда.
Забегая вперед, сделаем отступление для тех, кто помнит, что в современном варианте таблицы Менделеева нет нулевой группы. Дальнейшие исследования связи химических свойств атомов со строением их электронных оболочек выяснили причину того, почему после первого периода, содержащего только два элемента — водород и гелий, следуют второй и третий периоды, содержащие по восемь элементов, а затем периодичность химических свойств делает скачок: период «восемь» заменяется периодом «восемнадцать».
В результате для сохранения идеи, заложенной Менделеевым в его таблицу, пришлось подразделить каждую из групп (вертикальных столбцов таблицы) на две подгруппы — левую и правую. В левых подгруппах помещены все элементы первых трех периодов и первые десять элементов каждого из больших периодов. Последние восемь элементов больших периодов располагают в правых подгруппах. Некоторую особенность представляет восьмая группа. В ее левой подгруппе расположены тройки: железо, кобальт, никель, а под ними рутений, радий, палладий и осмий, иридий, платина. Правую подгруппу восьмой группы занимают инертные газы.
