Как были открыты химические элементы - Дмитрий Николаевич Трифонов
Что касается природных радиоактивных элементов, то здесь первенство остается за М. и П. Кюри, выделившими из урановых минералов полоний и радий. В открытии восьми трансурановых элементов принимал участие Г. Сиборг (с плутония по менделевий); для достоверного синтеза элементов с Z, равным 102–107, решающую роль сыграли работы Г. Н. Флерова, возглавляющего большую группу исследователей в Дубне.
А вот как распределились открытия химических элементов по странам.
Максимум приходится на Швецию: 23 химических элемента было обнаружено учеными этого государства. Сюда относятся (в хронологическом порядке): кобальт (1735), никель (1751), фтор (1771), хлор (1774), марганец (1774), барий (1774), молибден (1778), вольфрам (1781), иттрий (1794), тантал (1802), церий (1803), литий (1817), селен (1817), кремний (1823), торий (1828), ванадий (1830), лантан (1839), тербий (1843), эрбий (1843), скандий (1879), гольмий (1879) и тулий (1879). В данном перечне много редких и редкоземельных элементов, и это не случайно. В Швеции в XVIII в. была сильно развита металлургическая промышленность, а это требовало поисков новых месторождений железных руд. Попутно, а часто и независимо, обнаруживались новые минералы, содержащие, как оказывалось, неизвестные ранее элементы. Кроме того, химико-аналитический метод исследования стоял в Швеции на высоком уровне. Это опять было связано с необходимостью анализа большого количества минералов и руд. Не случайность, а практические потребности сделали Швецию первой страной по числу открытых ее учеными химических элементов.
Второй стала Англия. Английские ученые в обшей сложности обнаружили 20 элементов: водород (1766), азот (1772), кислород (1774), стронций (1787), ниобий (1801), палладий (1803), родий (1804), осмий (1804), иридий (1804), натрий, калий (1807), магний, кальций (1808), таллий (1861), аргон (1894), гелий (1895), неон (1898), криптон, ксенон (1898), радон (1900). На примере Англии отчетливо видна связь между открытиями элементов и общей направленностью научных исследований. В Англии, на родине пневматической химии, были обнаружены разновидности воздуха, оказавшиеся впоследствии элементарными газами атмосферы — водородом, азотом и кислородом. Спустя сто с лишним лет в Англии же сложилась благоприятная ситуация для открытия благородных газов (в данном случае выдающуюся роль сыграла личность конкретного ученого — В. Рамзая). В начале XIX в. больших успехов достигла в стране электрохимия, и это способствовало удачной работе Г. Дэви. Он получил в свободном виде натрий, калий, магний и кальций. Открытие четырех платиновых металлов связано с прогрессом исследований сырой платины в Англии.
Третье место занимает Франция. Ученые этой страны открыли 15 элементов: хром (1797), бериллий (1798), бор (1808), иод (1811), бром (1826), галлий (1875), самарий (1879), гадолиний (1886), диспрозий (1886), радий (1898), актиний (1899), европий (1901), лютеций (1907), франций (1939). Неудивительно, что радиоактивные элементы Ро, Ra, Ас были открыты французскими учеными. Это произошло в русле пионерских работ по изучению явления радиоактивности. Великолепный мастер спектрального анализа П. Лекок де Буабодран с помощью этого метода констатировал существование четырех новых элементов: галлия и трех редких земель — самария, гадолиния и диспрозия. Обнаружение хрома и бериллия было делом рук Л. Воклена — настолько искусного химика-аналитика, что было бы несправедливо, если бы он не подарил миру ни одного нового химического элемента.
Статистика открытий элементов на четвертое место ставит Германию (10 элементов): цирконий (1789), уран (1789), титан (1795), кадмий (1817), цезий (1860), рубидий (1861), индий (1863), германий (1886), протактиний (1918), рений (1925). Три фактора сыграли роль в этих открытиях: блестящее мастерство химика-аналитика М. Клапрота (Ti, Zr и U); разработка метода спектрального анализа (Cs, Rb и In); широкое развитие рентгеноспектральных исследований (Re).
Три элемента — теллур (1782), празеодим (1885), неодим (1885) — были открыты в Австрии, два — в Дании: алюминий (1825) и гафний (1923). Один элемент — рутений — был открыт в России в 1844 г. Однако нужно сказать, что русские химики, получив известия об открытии многих новых элементов, выделяли их из природного сырья и изучали их свойства (платиновые металлы, хром, стронций). Отечественные химики по разным причинам не внесли большого вклада в открытие химических элементов, существующих в природе. При этом нельзя забывать, что естественная классификация элементов, их периодическая система была разработана нашим соотечественником Д. И. Менделеевым, а это было делом гораздо более сложным, чем открытие нескольких новых элементов.
Нет ничего удивительного в том, что подавляющее большинство элементов, существующих в природе, было обнаружено учеными четырех стран: Англии, Германии, Франции и Швеции, где химические исследования находились на очень высоком уровне. Там были получены многие важные научные результаты, способствовавшие открытию новых химических элементов.
О том, как распределяются открытия в области синтезированных элементов, мы уже говорили (на с. 215). Здесь отметим, что наиболее сложные синтезы трансурановых элементов с Z, равным 102–107, впервые достоверно осуществлены в Советском Союзе.
Интересен и такой вопрос: какими темпами шло обнаружение новых химических элементов в разные периоды времени? Для удобства возьмем временной интервал с 1750 (примерная дата начала химико-аналитических исследований) по 1925 г. (открытие последнего стабильного элемента — рения) и разобьем его на периоды по 25 лет каждый. Пользуясь данными из сводной хронологической таблицы, составим таблицу (табл. 5), отражающую темпы обнаружения новых элементов.
Таблица 5
Темпы открытий новых элементов с 1750 по 1925 г.
Годы Открытие элементов и их число Общее число известных элементов До 1750 16 (С, Р, S, Fe, Со, Си, Zn, As, Ag, Sn, Sb, Pt, Au, Hg, Pb, Bi) 16 1751–1775 8 (H, N, O, F, Cl, Mn, Ni, Ba) 24 1776–1800 10 (Be, Ti, Cr, Y, Zr, Mo, Те, W, U, Sr) 34 1801–1825 18 (Li, B, Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Se, Nb, Rh, Pd, Cd, I, Ce, Ta, Os, Ir) 52 1826–1850 7 (V, Br, Ru, La, Tb, Er, Th) 59 1851–1875 5 (Rb, In, Cs, Tl, Ga) 64 1876–1900 19 (He, Ne, Ar, Sc, Ge, Kr, Xe, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Tu, Yb, Po, Ra, Ac, Rn) 83 1901–1925 5 (Eu, Lu, Hf, Re, Pa) 88Из
