Спроби класифікації хімічних елементів: праці Деберейнера.
Первая попытка периодической классификации элементов пренадлежит химику Иоганну Вольфгану Деберейнеру. В 1813 году он увлекся стехиометрическими исследованиями а спустя два года опубликовал таблицу «Относительные числа земных элементов, входящие в химические соединения». Продолжение исследований в указанном направлении позволило немецкому ученому получить в 1823 году расширенную таблицу атомных масс для 52 элементов. Для сравнения в этой таблице были приведены данные Берцелиуса. В 1816 году ученый обнаружил, что в последовательности элементов от Са к Sr и затем Ва наблюдается закономерное изменение их химических свойств. В 1829 году изучая соединения брома, Деберейнер установил что этот элемент по своим свойствам занимает промежуточное положение между хлором и иодом. В ряду хлор-бром-иод наблюдалось не только закономерное изменение цвета и реакционной споосбности, но также и постепенное изменение атомной массы.
Li Ca P S Cl
Na Sr As Se Br
K Ba Sb Te I
Деберейнер продолжил поиски и установил еще несколько групп из трех элементов (он назвал их триадами), физико-химические свойства которых изменялись постепенно. Эти группы были образованы следующими элементами: во-первых, кальций, стронций, барий; во-вторых, сера,селен, теллур; в третьих фосфор,мишьяк и сурьма. Во всех этих группах атомная масса среднего элемента приблизительно является средним арифметическим из атомных масс крайних элементов. Например:
М(Br)=М(Сl)+М(l)/2= 35.4537+126,90447/2=81,1791≈ М(Br)
Деберейнер пытался найти и другий триады, но безуспешно. Несмотря на то, что триады Деберейнера в какой-то мере являлись прообразами менделеевских групп, эти представления были в целом еще слишком несовершенны. Отсутствие магния в едином семействе кальция, стронция и бария или кислорода в семействе серы, селена и теллура является результатом искусственного ограничения совокупностей сходных элементов лишь тройственными союзами. Он отчетливо видел глубокие аналогии в химических свойствах фосфора и мышьяка, а также сурьмы и висмута, но заранее ограничив себя поисками триад, не смог найти верного решения. Он не смог выделить триаду из 4 близких по своим свойствам элементов: P,As,Sb,Bi. Спустя пол века Мейер сказал, что если бы Деберейнер хоть неналго отвлекся от своих триад, то он сражу же увидел бы сходства этих элементов одновременно. Современник пришли к выводу что его триады это явление случайное, поскольку разбить все изветсные элементы на триады естественно не удалось, несмотря на то что попытки систематизировать все известные элементы того времени получилось неупешным, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов, а также их соединений. Поэтому все дальнейшие попытки систематизации основывались на размещении элементов в соответствии с их атомными массами.
Спроби класифікації хімічних елементів: праці де Шанкуртуа.
У 60-х роках ХІХв. Досить поширеною стала інша практика систематизації хімічних елементів . Поряд з зіставленнями фізико-хімічних властивостей елементів – аналогів вчені порівнювали між собою одночасно кілька груп схожих елементів . При цьому автори акцентували увагу на відмінності фізико-хімічних властивостей елементів , що належать до різних груп .
Такі дослідження привели до побудови різноманітних таблиць і графіків , в яких були об'єднані всі або майже всі відомі хімічні елементи . Автори таких побудов переслідували різні цілі. Багато вчені прагнули довести справедливість гіпотези Праута й простежити генезис атомів різних елементів з первинної матерії. Інші хіміки намагалися відшукати закономірність у зміні атомних мас підгруп елементів-аналогів . поставлених одна під інший . при цьому в ряді робіт були помічені закономірності приватного характеру.
Спираючись на критерій аналогії в хімічних властивостей простих речовин і сполук, а також уточнені значення атомних мас елементів, класифікувати їх прагнули багато вчених. Проте домоглися істотних результатів , в цих дослідженнях вдалося далеко не всім. Серед досліджень подібного роду особливо слід відзначити роботу Олександра Еміля Бегуйе де Шанкуртуа і Джона Олександра Ньюлендса. Професор Паризького вищої гірничої школи А. Е. де Шанкуртуа в своїй книзі «земна спирать» значно розвинув періодичну класифікацію, групуючи елементи в порядку збільшення їх на так званому «гвинтовому» графіку.
Французький вчений мав всі відомі на той час хімічні елементи в єдиній послідовності по мірі зростання їх атомних мас і отриманий ряд наносив на поверхню циліндра по лінії, що виходить з кола під кутом 45 градусів до площини підстави. Утворюється поверхня циліндра була поділена автором на 16 частин [A_r (O)=16], Тобто на фрагменті. складові 22.5 градусів. Атомні маси елементів були відкладені на гвинтовій лінії у відповідному масштабі (за 1 була прийнята маса водню, рівна 1/16 атомної маси кисню ). При цьому проявилася чітка тенденція : при розгортанні поверхні циліндра виявлялося, що на вертикальних лініях, паралельних осі циліндра. находелись хімічні елементи з подібними властивостями. Так, на 1 вертикаль потрапляли літій, натрій, калій; берилій, магній, кальцій; кисларод , сірка , селен,терулл. Однак де Шанкуртура не зміг теоретично пояснити свою побудову. Це стало основною причиною того, що його робота залишилася практично не поміченою . Видатний російський хімік Чугаєв писав про графіку Шанкуртура: при такому розташуванні подібні елементи часто але не завжди потрапляють на одну і ту саму твірну циліндра , а атомні ваги можуть бути наближено виражені формулою : А = n + 16 m , де m – ціле число . Так наприклад в групі О=16 ; S = 16 + 16 * 1 =32 Se = 16+16*4 = 80, таким чином ясно виступає періодичне чергування властивостей . Ясно, що в цій системі полягають вже зародок періодичного закону, але система Шанкуртура дає великий простір сваволі» . Недоліками спіралі франчузского вченого було те що на одній лінії з близькими по своїй хімічній природі елементами виявлялися так само елементи із зовсім іншими властивостями . До групи лужних металів потрапив марганець , групу оксигену та сульфуру – нічого спільного з ними не має титан . встановив деякі співвідношення між атомними масами елементів і їх фіз-хім властивостями вчений не зміг , тим не менш на основі своєї « гвинтовій лінії» піднятися до закономірного узагальнення – відкриття періодичного закону проте слід підкреслити , що керуючись гвинтовою лінією виявилося не можливою розчесати атомні маси невідомих до того часу елементів , існування яких вже можна було припустити.
Правило октав Ньюлендса.
В 1863 році в журналі Лондонського хімічного товариства з'явилося повідомлення 25-річного Дж. А. Ньюдендса про співвідношення між еквівалентними масами елементів і їх фізико-хімічними властивостями. Англійський вчений зауважив, що, розташовуючи елементи в порядку зростання їх еквівалентної або атомної маси, можна составить групи з семи елементів. При цій восьмий елемент володіє властивостями, аналогічними першого елемента у попередній групі. Ньюленд пов'язав такий порядок в розташуванні елементів з музичними октавами і визначив його як «закон октав». У своїй таблиці, опублекованной в 1865 році англійський вчений розташував хімічні елементи в вертикальні групи з 7 елементів в кожній і при цьому виявив, що подібні за хімічними властивостями елементи виявляються на одній горизонтальній лінії. В його таблиці всі елементи пронумеровані, причому в деяких випадках під. одним і тим же номером знаходилось по два елементи. На його думку, такі елементи мали тотожними еквівалентними масами. Така нумерація була использывана Ньюлендсом, що б наочно продемонструвати , що через кожні сім елементів фізико-хімічні властивості закономірно повторюються. Він писав: « Різниця в номерах найменшого члена групи і наступного за ним дорівнює семи; інакше кажучи, восьмий елемент, починаючи з елемента, є свого роду повтореним першого, подібно восьмій ноті октави в музиці...».
Наприклад: Nа (порядковий номер 9) схожий зі своїми хімічними властивостями з Lі (порядковий номер 2)
Крім рядів, що містять подібні елементи, таблиці були ряди з абсолютно несхожими елементами. У результаті багато хіміки вважали такий збіг випадковим і поставилися до роботи Ньюлендса без належної уваги. В результаті йому було відмовлено в опублікуванні його наступних статей, вони були надруковані через 20 років, тим не менше слід підкреслити що таблиця Ньюлендса хоч і неповна, має важливе значення в історії періодичної класифікації елементів.