Химические истории и истории химии

Как открывались химические элементы и создавалась Периодическая система

Элемент и простое вещество

Элемент в обычном понимании — составная часть чего-нибудь. Уже в древности считали, что как слова состоят из букв, так и тела — из элементов. Французский химик А. Лавуазье применял термины «элемент» и «простое тело» как равнозначные. Д. И. Менделеев начал разделять эти термины. Он писал: «Понятия и слова простое тело и элемент нередко смешивают между собою... Простое тело есть вещество... с рядом физических признаков и химических реакций... Под именем элементов должно подразуме­вать те материальные составные части простых и сложных тел, которые придают им известную совокупность физических и хими­ческих свойств... Углерод есть элемент, а уголь, графит и алмаз суть тела простые».

Простое вещество — это форма существования конкретного химического элемента в том или ином агрегатном состояний. Химический же элемент — это один атом или их разрозненная совокупность с одним и тем же зарядом ядра, с одним и тем же числом протонов в ядре. Когда между атомами одного и того же химического элемента появляются химические связи, то совокупность химически связанных атомов — уже простое вещество.

 

Элементы по Аристотелю

Аристотель (384—322 гг. до н. э.) был почти 20 лет учеником знаменитого философа и математика Платона и только в возрасте 37 лет покинул стены платоновской школы, чтобы стать учителем Александра Македонского. В 335 г. до н. э. он основал в Афинах свою фило­софскую школу — Ликей. В то время философы не имели никакого понятия о химических элементах, хотя им были изве­стны семь металлов и два неметалла — уголь и сера. Аристотель создал первую картину мира. Он был уверен, что первоосновой всего суще­ствующего является какая-то единая первоматерия, находящаяся в разных состояниях, появляющихся при комбинациях четырех стихий или элементов: земли, воды, воздуха и огня. Стихия земли может находиться в сухом и холодном состояниях, стихия воды — в холодном и влажном состояниях, и т. д. К четырем элементам Аристотель позднее присоединил пятый — эфир, из которого, как он полагал, состоят небеса, звезды и планеты. По его мнению, все шесть металлов образовались из ртути путем присоединения к ней того или иного элемента — земли, воды, воздуха или огня.

 

Первый металл человека

Знаете ли вы, с каким первым металлом познакомился человек еще в эпоху каменного века? Что из ртути можно получить золото?

Считают, что золото и железо были первыми металлами, знакомыми человеку еще в каменном веке. Золото встречается в природе в самородном состоянии, а железо было металлом, «упавшим с неба», метеоритным железом. В Древнем Египте железо называли «бе-нипет», что означало в буквальном переводе «небесный металл». За три тысячелетия до нашей эры человечеству уже были известны семь металлов, получивших название «семь металлов древности»: золото Аu, железо Fe, серебро Ag, медь Сu, свинец Рb, олово Sn и ртуть Hg.

В IV в. до н. э. в Индии и Египте ртуть Hg и сера S были, по древним представлениям, как бы «родительской парой», порождавшей все металлы и минералы. Ртуть рассматривалась как символ металличности, как «душа металла» и «корень всех веществ». Поэтому ртуть называли в то время меркурием по имени ближайшей к Солнцу — золоту — планеты Меркурий. Отсюда и про­изошло название сложных соединений ртути — меркураты (например, тетраиодомеркурат калия K₂[HgI₄]).

Уже в нашем столетии выяснилось, что природная ртуть и ртуть, получаемая из минерала киновари, сульфида ртути HgS, всегда содержит примесь золота в большем или меньшем количестве. Ртуть образует с золотом ряд соединений: Au₃Hg, Au₂Hg, AuHg₂ и др. Некоторые из этих соединений способны переходить вместе с ртутью в пар и затем в ее конденсат. Поэтому от примеси золота ртуть не освобождается даже после многократной повторной перегонки. Только при длительном электрическом разряде в парах ртути можно выделить на стенках реакционной трубки черный налет мелкораздробленного золота. Это явление послужило причиной возрождения 60—70 лет тому назад старой алхимической версии о возможности превращения ртути в золото. Увы, золото было только примесью в ртути. Золото Аu в исчезающе малых количествах можно получить из ртути Hg только в ядерных реак­циях. Например, из радиоактивного изотопа ртути-197 в ядерной реакции

¹⁹⁷₈₀Hg(K, e, γ) → ¹⁹⁷₇₉Au,

в которой в результате захвата ядром электрона (К-захват) один из протонов ядра превращается в нейтрон n° с излучением фотона γ:

р⁺ + е = n° + γ.