Как горючий (воспламеняемый) воздух водород известен довольно давно. Его получали действием кислот на металлы, наблюдали горение и взрывы гремучего газа Парацельс, Бойль, Лемери и другие ученые XVI - XVIII вв. С распространением теории флогистона некоторые химики пытались получить водород в качестве "свободного флогистона". В диссертации Ломоносова "О металлическом блеске" описано получение водорода действием "кислотных спиртов" (например, "соляного спирта", т. е. соляной кислоты) на железо и другие металлы; русский ученый первым (1745) выдвинул гипотезу о том, что водород ("горючий пар" - vapor inflammabilis) представляет собой флогистон. Кавендиш, подробно исследовавший свойства водорода, выдвинул подобную же гипотезу в 1766 г. Он называл водород "воспламеняемым воздухом", полученным из "металлов" (inflammable air from metals), и полагал, как и все флогистики, что при растворении в кислотах металл теряет свой флогистон. Лавуазье, занимавшийся в 1779 г. исследованием состава воды путем ее синтеза и разложения, назвал водород Hydrogine (гидроген), или Hydrogene (гидрожен), от греч. гидро - вода и гайноме - произвожу, рождаю.
Номенклатурная комиссия 1787 г. приняла словопроизводство Hydrogene от геннао - рождаю. В "Таблице простых тел" Лавуазье водород (Hydrogene) упомянут в числе пяти (свет, теплота, кислород, азот, водород) "простых тел, относящихся ко всем трем царствам природы и которые следует рассматривать как элементы тел"; в качестве старых синонимов названия Hydrogene Лавуазье называет горючий газ (gaz inflammable), основание горючего газа. В русской химической литературе конца XVIII и начала XIX в. встречаются два рода названий водорода: флогистические (горючий газ, горючий воздух, воспламенительный воздух, загораемый воздух) и антифлогистические (водотвор, водотворное существо, водотворный газ, водородный газ, водород). Обе группы слов представляют собой переводы французских названий водорода.
Изотопы водорода были открыты в 30-x годах текущего столетия и быстро приобрели большое значение в науке и технике. В конце 1931 г. Юри, Брекуэдд и Мэрфи исследовали остаток после длительного выпаривания жидкого водорода и обнаружили в нем тяжелый водород с атомным весом 2. Этот изотоп назвали дейтерием (Deuterium, D) от греч. - другой, второй. Спустя четыре года в воде, подвергнутой длительному электролизу, был обнаружен еще более тяжелый изотоп водорода 3Н, который назвали тритием (Tritium, Т), от греч. - третий.
Гелий, Helium, Не (2)
В 1868 г. французский астроном Жансен наблюдал в Индии полное солнечное затмение и спектроскопически исследовал хромосферу солнца. Он обнаружил в спектре солнца яркую желтую линию, обозначенную им D3, которая не совпадала с желтой линией D натрия. Одновременно с ним эту же линию в спектре солнца увидел английский астроном Локьер, который понял, что она принадлежит неизвестному элементу. Локьер совместно с Франкландом, у которого он тогда работал, решил назвать новый элемент гелием (от греч. гелиос - солнце). Затем новая желтая линия была обнаружена другими исследователями в спектрах "земных" продуктов; так, в 1881 г. итальянец Пальмиери обнаружил ее при исследовании пробы газа, отобранного в кратере Везувия. Американский химик Гиллебранд, исследуя урановые минералы, установил, что они при действии крепкой серной кислоты выделяют газы. Сам Гиллебранд считал, что это азот. Рамзай, обративший внимание на сообщение Гиллебранда, подверг спектроскопическому анализу газы, выделяемые при обработке кислотой минерала клевеита. Он обнаружил, что в газах содержатся азот, аргон, а также неизвестный газ, дающий яркую желтую линию. Не имея в своем распоряжении достаточно хорошего спектроскопа, Рамзай послал пробы нового газа Круксу и Локьеру, которые вскоре идентифицировали газ как гелий. В том же 1895 г. Рамзай выделил гелий из смеси газов; он оказался химически инертным, подобно аргону. Вскоре после этого Локьер, Рунге и Пашен выступили с заявлением, что гелий состоит из смеси двух газов - ортогелий и парагелий; один из них дает желтую линию спектра, другой - зеленую. Этот второй газ они предложили назвать астерием (Asterium) от греч.- звездный. Совместно с Траверсом Рамзай проверил это утверждение и доказал, что оно ошибочно, так как цвет линии гелия зависит от давления газа.
Литий, Lithium, Li (3)
Когда Дэви производил свои знаменитые опыты по электролизу щелочных земель, о существовании лития никто и не подозревал. Литиевая щелочная земля была открыта лишь в 1817 г. талантливым химиком-аналитиком, одним из учеников Берцелиуса Арфведсоном. В 1800 г. бразильский минералог де Андрада Сильва, совершая научное путешествие по Европе, нашел в Швеции два новых минерала, названных им петалитом и сподуменом, причем первый из них через несколько лет был вновь открыт на острове Уте. Арфведсон заинтересовался петалитом, произвел полный его анализ и обнаружил необъяснимую вначале потерю около 4% вещества. Повторяя анализы более тщательно, он установил, что в петалите содержится "огнепостоянная щелочь до сих пор неизвестной природы". Берцелиус предложил назвать ее литионом (Lithion), поскольку эта щелочь, в отличие от кали и натра, впервые была найдена в "царстве минералов" (камней); название это произведено от греч.- камень. Позднее Арфведсон обнаружил литиевую землю, или литину, и в некоторых других минералах, однако его попытки выделить свободный металл не увенчались успехом. Очень небольшое количество металлического лития было получено Дэви и Бранде путем электролиза щелочи. В 1855 г. Бунзен и Маттессен разработали промышленный способ получения металлического лития электролизом хлорида лития. В русской химической литературе начала XIX в. встречаются названия: литион, литин (Двигубский, 1826) и литий (Гесс); литиевую землю (щелочь) называли иногда литина.
Бериллий, Beryllium, Be (4)
Содержащие бериллий минералы (драгоценные камни) - берилл, смарагд, изумруд, аквамарин и др.- известны с глубокой древности. Некоторые из них добывались на Синайском полуострове еще в XVII в. до н. э. В Стокгольмском папирусе (III в.) описываются способы изготовления поддельных камней. Название берилл встречается у греческих и латинских (Beryll) античных писателей и в древнерусских произведениях, например в "Изборнике Святослава" 1073 г., где берилл фигурирует под названием вируллион. Исследование химического состава драгоценных минералов этой группы началось, однако, лишь в конце XVIII в. с наступлением химико-аналитического периода. Первые анализы (Клапрот, Биндгейм и др.) не обнаружили в берилле ничего особенного. В конце XVIII в. известный минералог аббат Гаюи обратил внимание на полное сходство кристаллического строения берилла из Лиможа и смарагда из Перу. Вокелен произвел химический анализ обоих минералов (1797) и обнаружил в обоих новую землю, отличную от алюмины. Получив соли новой земли, он установил, что некоторые из них обладают сладким вкусом, почему и назвал новую землю глюцина (Glucina) от греч. - сладкий. Новый элемент, содержащийся в этой земле, был назван соответственно глюцинием (Glucinium). Это название употреблялось во Франции в XIX в., существовал даже символ - Gl. Клапрот, будучи противником наименования новых элементов по случайным свойствам их соединений, предложил именовать глюциний бериллием (Beryllium), указав, что сладким вкусом обладают соединения и других элементов. Металлический бериллий был впервые получен Велером и Бусси в 1728 г. путем восстановления хлорида бериллия металлическим калием. Отметим здесь выдающиеся исследования русского химика И. В. Авдеева по атомному весу и составу окисла бериллия (1842). Авдеев установил атомный вес бериллия 9,26 (совр. 9,0122), тогда как Берцелиус принимал его равным 13,5, и правильную формулу окисла.
О происхождении названия минерала берилл, от которого образовано слово бериллий, существует несколько версий. А. М. Васильев (по Диргарту) приводит следующее мнение филологов: латинское и греческое названия берилла могут быть сопоставлены с пракритским veluriya и санскритским vaidurya. Последнее является названием некоторого камня и происходит от слова vidura (очень далеко), что, по-видимому, означает какую-то страну или гору. Мюллер предложил другое объяснение: vaidurya произошло от первоначального vaidarya или vaidalya, а последнее от vidala (кошка). Иначе говоря, vaidurya означает приблизительно "кошачий глаз". Рай указывает, что в санскрите топаз, сапфир и коралл считались кошачьим глазом. Третье объяснение дает Липпман, который считает, что слово берилл обозначало какую-то северную страну (откуда поступали драгоценные камни) или народ. В другом месте Липпман отмечает, что Николай Кузанский писал, что немецкое Brille (очки) происходит от варварско-латинского berillus. Наконец, Лемери, объясняя слово берилл (Beryllus), указывает, что Berillus, или Verillus, означает "мужской камень".
В русской химической литературе начала XIX в. глюцина называлась - сладимая земля, сладозем (Севергин, 1815), сладкозем (Захаров, 1810), глуцина, глицина, основание глицинной земли, а элемент именовался глицинием, глицинитом, глицием, сладимцем и пр. Гизе предложил название бериллий (1814). Гесс, однако, придерживался названия глиций; его употреблял в качестве синонима и Менделеев (1-е изд. "Основ химии").
Бор, Borum, В (5)
Природные соединения бора (англ. Boron, франц. Воrе, нем. Bor), главным образом нечистая бура, известны с раннего средневековья. Под названиями тинкал, тинкар или аттинкар (Tinkal, Tinkar, Attinkar) бура ввозилась в Европу из Тибета; она употреблялась для пайки металлов, особенно золота и серебра. В Европе тинкал назывался чаще боракс (Воrax) от арабского слова bauraq и персидского - burah. Иногда боракс, или борако, обозначал различные вещества, например соду (нитрон). Руланд (1612) называет боракс хризоколлой - смолой, способной "склеивать" золото и серебро. Лемери (1698) тоже называет боракс "клеем золота" (Auricolla, Chrisocolla, Gluten auri). Иногда боракс обозначал нечто вроде "узды золота" (capistrum auri). В Александрийской, эллинистической и византийской химической литературе борахи и борахон, а также в арабской (bauraq) обозначали вообще щелочь, например bauraq arman (армянский борак), или соду, позже так стали называть буру.
В 1702 г. Гомберг, прокаливая буру с железным купоросом, получил "соль" (борную кислоту), которую стали называть "успокоительной солью Гомберга" (Sal sedativum Hombergii); эта соль нашла широкое применение в медицине. В 1747 г. Барон синтезировал буру из "успокоительной соли" и натрона (соды). Однако состав буры и "соли" оставался неизвестным до начала XIX в. В "Химической номенклатуре" 1787 г. фигурирует название horacique асid (борная кислота). Лавуазье в "Таблице простых тел" приводит radical boracique. В 1808 г. Гей-Люссаку и Тенару удалось выделить свободный бор из борного ангидрида, нагревая последний с металлическим калием в медной трубке; они предложили назвать элемент бора (Воrа) или бор (Воrе). Дэви, повторивший опыты Гей-Люссака и Тенара, тоже получил свободный бор и назвал его бораций (Boracium). В дальнейшем у англичан это название было сокращено до Boron. В русской литературе слово бура встречается в рецептурных сборниках XVII - XVIII вв. В начале XIX в. русские химики называли бор буротвором (Захаров, 1810), буроном (Страхов,1825), основанием буровой кислоты, бурацином (Севергин, 1815), борием (Двигубский, 1824). Переводчик книги Гизе называл бор бурием (1813). Кроме того, встречаются названия бурит, борон, буронит и др.
Углерод, Carboneum, С (6)
Углерод (англ. Carbon, франц. Carbone, нем. Kohlenstoff) в виде угля, копоти и сажи известен человечеству с незапамятных времен; около 100 тыс. лет назад, когда наши предки овладели огнем, они каждодневно имели дело с углем и сажей. Вероятно, очень рано люди познакомились и с аллотропическими видоизменениями углерода - алмазом и графитом, а также с ископаемым каменным углем. Не удивительно, что горение углеродсодержащих веществ было одним из первых химических процессов, заинтересовавших человека. Так как горящее вещество исчезало, пожираемое огнем, горение рассматривали как процесс разложения вещества, и поэтому уголь (или углерод) не считали элементом. Элементом был огонь - явление, сопровождающее горение; в учениях об элементах древности огонь обычно фигурирует в качестве одного из элементов. На рубеже XVII - XVIII вв. возникла теория флогистона, выдвинутая Бехером и Шталем. Эта теория признавала наличие в каждом горючем теле особого элементарного вещества - невесомого флюида - флогистона, улетучивающегося в процессе горения. Так как при сгорании большого количества угля остается лишь немного золы, флогистики полагали, что уголь - это почти чистый флогистон. Именно этим объясняли, в частности, "флогистирующее" действие угля, - его способность восстанавливать металлы из "известей" и руд. Позднейшие флогистики - Реомюр, Бергман и др. - уже начали понимать, что уголь представляет собой элементарное вещество. Однако впервые таковым "чистый уголь" был признан Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ. В книге Гитона де Морво, Лавуазье, Бертолле и Фуркруа "Метод химической номенклатуры" (1787) появилось название "углерода" (carbone) вместо французского "чистый уголь" (charbone pur). Под этим же названием углерод фигурирует в "Таблице простых тел" в "Элементарном учебнике химии" Лавуазье. В 1791 г. английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокаленным мелом, в результате чего образовывался фосфат кальция и углерод. То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно. Еще в 1751 г. французский король Франц I согласился дать алмаз и рубин для опытов по сжиганию, после чего эти опыты даже вошли в моду. Оказалось, что сгорает лишь алмаз, а рубин (окись алюминия с примесью хрома) выдерживает без повреждения длительное нагревание в фокусе зажигательной линзы. Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины, и пришел к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод. Второй аллотроп углерода - графит - в алхимическом периоде считался видоизмененным свинцовым блеском и назывался plumbago; только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца. Шееле исследовал графит (1779) и, будучи флогистиком, счел его сернистым телом особого рода, особым минеральным углем, содержащим связанную "воздушную кислоту" (СО2) и большое количество флогистона.
Двадцать лет спустя Гитон де Морво путем осторожного нагревания превратил алмаз в графит, а затем в угольную кислоту.
Международное название Carboneum происходит от лат. carbo (уголь). Слово это очень древнего происхождения. Его сопоставляют с cremare - гореть; корень саr, cal, русское гар, гал, гол, санскритское ста означает кипятить, варить. Со словом "carbo" связаны названия углерода и на других европейских языках (carbon, charbone и др.). Немецкое Kohlenstoff происходит от Kohle - уголь (старогерманское kolo, шведское kylla - нагревать). Древнерусское угорати, или угарати (обжигать, опалять) имеет корень гар, или гор, с возможным переходом в гол; уголь по-древнерусски югъль, или угъль, того же происхождения. Слово алмаз (Diamante) происходит от древнегреческого - несокрушимый, непреклонный, твердый, а графит от греческого - пишу.
В начале XIX в. старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом "углетвор" (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 г. Соловьев ввел название углерод.
Азот, Nitrogenium, N (7)
Азот (англ. Nitrogen, франц. Azote, нем. Stickstoff) был открыт почти одновременно несколькими исследователями. Кавендиш получил азот из воздуха (1772), пропуская последний через раскаленный уголь, а затем через раствор щелочи для поглощения углекислоты. Кавендиш не дал специального названия новому газу, упоминая о нем как о мефитическом воздухе (Air mephitic от латинского mephitis - удушливое или вредное испарение земли). Вскоре Пристли установил, что если в воздухе долгое время горит свеча или находится животное (мышь), то такой воздух становится непригодным для дыхания. Официально открытие азота обычно приписывается ученику Блэка - Рутерфорду, опубликовавшему в 1772 г. диссертацию (на степень доктора медицины) - "О фиксируемом воздухе, называемом иначе удушливым", где впервые описаны некоторые химические свойства азота. В эти же годы Шееле получил азот из атмосферного воздуха тем же путем, что и Кавендиш. Он назвал новый газ "испорченным воздухом" (Verdorbene Luft). Поскольку пропускание воздуха через раскаленный уголь рассматривалось химиками-флогистиками как его флогистирование, Пристли (1775) назвал азот флогистированным воздухом (Air phlogisticated). О флогистировании воздуха в своем опыте говорил ранее и Кавендиш. Лавуазье в 1776 - 1777 гг. подробно исследовал состав атмосферного воздуха и установил, что 4/5 его объема состоят из удушливого газа (Аir mofette - атмосферный мофетт, или просто Mofett). Названия азота - флогистированный воздух, мефитический воздух, атмосферный мофетт, испорченный воздух и некоторые другие - употреблялись до признания в европейских странах новой химической номенклатуры, т. е. до выхода в свет известной книги "Метод химической номенклатуры" (1787).
Составители этой книги - члены номенклатурной комиссии Парижской академии наук - Гитон де Морво, Лавуазье, Бертолле и Фуркруа - приняли лишь несколько новых названий простых веществ, в частности, предложенные Лавуазье названия "кислород" и "водород". При выборе нового названия для азота комиссия, исходившая из принципов кислородной теории, оказалась в затруднении. Как известно, Лавуазье предлагал давать простым веществам такие названия, которые отражали бы их основные химические свойства. Соответственно, этому азоту следовало бы дать название "радикал нитрик" или "радикал селитряной кислоты". Такие названия, пишет Лавуазье в своей книге "Начала элементарной химии" (1789), основаны на старых терминах нитр или селитра, принятых в искусствах, в химии и в обществе. Они были бы весьма подходящими, но известно, что азот является также основанием летучей щелочи (аммиака), как это было незадолго до этого установлено Бертолле. Поэтому название радикал, или основание селитряной кислоты, не отражает основных химических свойств азота. Не лучше ли остановиться на слове азот, которое, по мнению членов номенклатурной комиссии, отражает основное свойство элемента - его непригодность для дыхания и жизни. Авторы химической номенклатуры предложили производить слово азот от греческой отрицательной приставки "а" и слова жизнь. Таким образом, название азот, по их мнению, отражало его нежизненность, или безжизненность.
Однако слово азот придумано не Лавуазье и не его коллегами по комиссии. Оно известно с древности и употреблялось философами и алхимиками средневековья для обозначения "первичной материи (основы) металлов", так называемого меркурия философов, или двойного меркурия алхимиков. Слово азот вошло в литературу, вероятно, в первые столетия средневековья, как и многие другие зашифрованные и имевшие мистический смысл названия. Оно встречается в сочинениях многих алхимиков, начиная с Бэкона (ХIII в.) - у Парацельса, Либавия, Валентина и др. Либавий указывает даже, что слово азот (azoth) происходит от старинного испано-арабского слова азок (azoque или azoc), обозначавшего ртуть. Но более вероятно, что эти слова появились в результате искажений переписчиками коренного слова азот (azot или azoth). Теперь происхождение слова азот установлено более точно. Древние философы и алхимики считали "первичную материю металлов" альфой и омегой всего существующего. В свою очередь, это выражение заимствовано из Апокалипсиса - последней книги Библии: "я - альфа и омега, начало и конец, первый и последний". В древности и в средние века христианские философы считали приличным употреблять при написании своих трактатов только три языка, признававшихся "священными", - латинский, греческий и древнееврейский (надпись на кресте при распятии Христа по евангельскому рассказу была сделана на этих трех языках). Для образования слова азот были взяты начальные и конечные буквы алфавитов этих трех языков (а, альфа, алеф и зэт, омега, тов - АААZОТ).
Составители новой химической номенклатуры 1787 г., и прежде всего инициатор ее создания Гитон де Морво, хорошо знали о существовании с древних времен слова азот. Морво отметил в "Методической энциклопедии" (1786) алхимическое значение этого термина. После опубликования "Метода химической номенклатуры" противники кислородной теории - флогистики - выступили с резкой критикой новой номенклатуры. Особенно, как отмечает сам Лавуазье в своем учебнике химии, критиковалось принятие "древних наименований". В частности, Ламетри - издатель журнала "Observations sur la Physique" - оплота противников кислородной теории, указывал на то, что слово азот употреблялось алхимиками в другом смысле.
Несмотря на это, новое название было принято во Франции, а также и в России, заменив собою ранее принятые названия "флогистированный газ", "мофетт", "основание мофетта" и т. д.
Словообразование азот от греческого тоже вызвало справедливые замечания. Д. Н. Прянишников в своей книге "Азот в жизни растений и в земледелии СССР" (1945) совершенно правильно заметил, что словообразование от греческого "вызывает сомнения". Очевидно, эти сомнения имелись и у современников Лавуазье. Сам Лавуазье в своем учебнике химии (1789) употребляет слово азот наряду с названием "радикал нитрик" (radical nitrique).
Интересно отметить, что более поздние авторы, пытаясь, видимо, как-то оправдать неточность, допущенную членами номенклатурной комиссии, производили слово азот от греческого - дающий жизнь, животворный, создав искусственное слово "азотикос", отсутствующее в греческом языке (Диргарт, Реми и др.). Однако этот путь образования слова азот едва ли может быть признан правильным, так как производное слово для названия азот должно было бы звучать "азотикон".
Неудачность названия азот была очевидной для многих современников Лавуазье, вполне сочувствовавших его кислородной теории. Так, Шапталь в своем учебнике химии "Элементы химии" (1790) предложил заменить слово азот словом нитроген (нитрожен) и называл газ, соответственно воззрениям своего времени (каждая молекула газа представлялась окруженной атмосферой теплорода), "газ нитрожен" (Gas nitrogene). Свое предложение Шапталь подробно мотивировал. Одним из доводов послужило указание, что название, означающее безжизненный, могло бы с большими основаниями быть дано другим простым телам (обладающим, например, сильными ядовитыми свойствами). Название нитроген, принятое в Англии и в Америке, стало в дальнейшем основой международного названия элемента (Nitrogenium) и символа азота - N. Во Франции в начале ХIХ в. вместо символа N употребляли символ Az. В 1800 г. один из соавторов химической номенклатуры - Фуркруа предложил еще одно название - алкалиген (алкалижен - alcaligene), исходя из того, что азот является "основанием" летучей щелочи (Alcali volatil) - аммиака. Но это название не было принято химиками. Упомянем, наконец, название азота, которое употребляли химики-флогистики и, в частности, Пристли, в конце ХVIII в. - септон (Septon от французского Septique - гнилостный). Это название предложено, по-видимому, Митчелом - учеником Блэка, впоследствии работавшим в Америке. Дэви отверг это название. В Германии с конца ХVIII в. и до настоящего времени азот называют Stickstoff, что означает "удушливое вещество".
Что касается старых русских названий азота, фигурировавших в разнообразных сочинениях конца XVIII - начала ХIХ в., то они таковы: удушливый гас, нечистый гас; мофетический воздух (все это переводы французского названия Gas mofette), удушливое вещество (перевод немецкого Stickstoff), флогистированный воздух, гас огорюченный, огорюченный воздух (флогистические названия - перевод термина, предложенного Пристли - Рlogisticated air). Употреблялись также названия; испорченный воздух (перевод термина Шееле Verdorbene Luft), селитротвор, селитротворный гас, нитроген (перевод названия, предложенного Шапталем - Nitrogene), алкалиген, щелочетвор (термины Фуркруа, переведенные на русский язык в 1799 и 1812 гг.), септон, гнилотвор (Septon) и др. Наряду с этими многочисленными названиями употреблялись и слова азот и азотический гас, особенно с начала ХIХ в.
В.Севергин в своем "Руководстве к удобнейшему разумению химических книг иностранных" (1815) объясняет слово азот следующим образом: "Azoticum, Azotum, Azotozum - азот, удушливое вещество"; "Azote - Азот, селитротвор"; "селитротворный газ, азотовый газ". Окончательно слово азот вошло в русскую химическую номенклатуру и вытеснило все другие названия после выхода в свет "Оснований чистой химии" Г. Гесса (1831).
Производные названия соединений, содержащих азот, образованы на русском и других языках либо от слова азот (азотная кислота, азосоединения и др.), либо от международного названия нитрогениум (нитраты, нитросоединения и др.). Последний термин происходит от древних названий нитр, нитрум, нитрон, обозначавших обычно селитру, иногда - природную соду. В словаре Руланда (1612) сказано: "Нитрум, борах (baurach), селитра (Sal petrosum), нитрум, у немцев - Salpeter, Веrgsalz - то же, что и Sal реtrae".
 |
Кислород, Oxygenium, O (8)
Открытие кислорода (англ. Oxygen, франц. Oxygene, нем. Sauerstoff) ознаменовало начало современного периода развития химии. С глубокой древности было известно, что для горения необходим воздух, однако многие века процесс горения оставался непонятным. Лишь в XVII в. Майов и Бойль независимо друг от друга высказали мысль, что в воздухе содержится некоторая субстанция, которая поддерживает горение, но эта вполне рациональная гипотеза не получила тогда развития, так как представление о горении, как о процессе соединения горящего тела с некой составной частью воздуха, казалось в то время противоречащим столь очевидному факту, как то, что при горении имеет место разложение горящего тела на элементарные составные части. Именно на этой основе на рубеже XVII в. возникла теория флогистона, созданная Бехером и Шталем. С наступлением химико-аналитического периода развития химии (вторая половина XVIII в.) и возникновением "пневматической химии" - одной из главных ветвей химико-аналитического направления - горение, а также дыхание вновь привлекли к себе внимание исследователей. Открытие различных газов и установление их важной роли в химических процессах явилось одним из главных стимулов для систематических исследований процессов горения веществ, предпринятых Лавуазье. Кислород был открыт в начале 70-х годов XVIII в. Первое сообщение об этом открытии было сделано Пристли на заседании Английского королевского общества в 1775 г. Пристли, нагревая красную окись ртути большим зажигательным стеклом, получил газ, в котором свеча горела более ярко, чем в обычном воздухе, а тлеющая лучина вспыхивала. Пристли определил некоторые свойства нового газа и назвал его дефлогистированным воздухом (daphlogisticated air). Однако двумя годами ранее Пристли (1772) Шееле тоже получал кислород разложением окиси ртути и другими способами. Шееле назвал этот газ огненным воздухом (Feuerluft). Сообщение же о своем открытии Шееле смог сделать лишь в 1777 г. Между тем в 1775 г. Лавуазье выступил перед Парижской академией наук с сообщением, что ему удалось получить "наиболее чистую часть воздуха, который нас окружает", и описал свойства этой части воздуха. Вначале Лавуазье называл этот "воздух" эмпирейным, жизненным (Air empireal, Air vital), основанием жизненного воздуха (Base dе l"air vital). Почти одновременное открытие кислорода несколькими учеными в разных странах вызвало споры о приоритете. Особенно настойчиво признания себя первооткрывателем добивался Пристли. По существу споры эти не окончились до сих пор. Подробное изучение свойств кислорода и его роли в процессах горения и образования окислов привело Лавуазье к неправильному выводу о том, что этот газ представляет собой кислотообразующее начало. В 1779 г. Лавуазье в соответствии с этим выводом ввел для кислорода новое название - кислотообразующий принцип (principe acidifiant ou principe oxygine). Фигурирующее в этом сложном названии слово oxygine Лавуазье произвел от греч. - кислота и "я произвожу".
Фтор, Fluorum, F (9)
Фтор (англ. Fluorine, франц. и нем. Fluor) получен в свободном состоянии в 1886 г., но его соединения были известны давно и широко применялись в металлургии и производстве стекла. Первые упоминания о флюорите (CaF2) под названием плавиковый шпат (Fliisspat) относятся к XVI в. В одном из сочинений, приписываемых легендарному Василию Валентину, упоминаются окрашенные в различные цвета камни - флюссе (Fliisse от лат. fluere - течь, литься), которые применялись в качестве плавней при выплавке металлов. Об этом же пишут Агрикола и Либавиус. Последний вводит особые названия для этого плавня - плавиковый шпат (Flusspat) и минеральный плавик. Многие авторы химико-технических сочинений XVII и XVIII вв. описывают разные виды плавикого шпата. В России эти камни именовались плавик, спалт, спат; Ломоносов относил эти камни к разряду селенитов и называл шпатом или флусом (флус хрустальный). Русские мастера, а также собиратели коллекций минералов (например, в XVIII в. князь П. Ф. Голицын) знали, что некоторые виды шпатов при нагревании (например, в горячей воде) светятся в темноте. Впрочем, еще Лейбниц в своей истории фосфора (1710) упоминает в связи с этим о термофосфоре (Thermophosphorus).
По-видимому, химики и химики-ремесленники познакомились с плавиковой кислотой не позднее XVII в. В 1670 г. нюрнбергский ремесленник Шванхард использовал плавиковый шпат в смеси с серной кислотой для вытравливания узоров на стеклянных бокалах. Однако в то время природа плавикового шпата и плавиковой кислоты была совершенно неизвестна. Полагали, например, что протравливающее действие в процессе Шванхарда оказывает кремневая кислота. Это ошибочное мнение устранил Шееле, доказав, что при взаимодействии плавикового шпата с серной кислотой кремневая кислота получается в результате разъедания стеклянной реторты образующейся плавиковой кислотой. Кроме того, Шееле установил (1771), что плавиковый шпат представляет собой соединение известковой земли с особой кислотой, которая получила название "шведская кислота". Лавуазье признал радикал плавиковой кислоты (radical fluorique) простым телом и включил его в свою таблицу простых тел. В более или менее чистом виде плавиковая кислота была получена в 1809 г. Гей-Люссаком и Тенаром путем перегонки плавикового шпата с серной кислотой в свинцовой или серебряной реторте. При этой операции оба исследователя получили отравление. Истинную природу плавиковой кислоты установил в 1810 г. Ампер. Он отверг мнение Лавуазье о том, что в плавиковой кислоте должен содержаться кислород, и доказал аналогию этой кислоты с хлористоводородной кислотой. О своих выводах Ампер сообщил Дэви, который незадолго до этого установил элементарную природу хлора. Дэви полностью согласился с доводами Ампера и затратил немало усилий на получение свободного фтора электролизом плавиковой кислоты и другими путями. Принимая во внимание сильное разъедающее действие плавиковой кислоты на стекло, а также на растительные и животные ткани, Ампер предложил назвать элемент, содержащийся в ней, фтором (греч. - разрушение, гибель, мор, чума и т. д.). Однако Дэви не принял этого названия и предложил другое - флюорин (Fluorine) по аналогии с тогдашним названием хлора - хлорин (Chlorine), оба названия до сих пор употребляются в английском языке. В русском языке сохранилось название, данное Ампером.
Многочисленные попытки выделить свободный фтор в XIX в. не привели к успешным результатам. Лишь в 1886 г. Муассану удалось сделать это и получить свободный фтор в виде газа желто-зеленого цвета. Так как фтор является необычайно агрессивным газом, Муассану пришлось преодолеть множество затруднений, прежде чем он нашел материал, пригодный для аппаратуры в опытах со фтором. U-образная трубка для электролиза фтористоводородной кислоты при минус 55oС (охлаждаемая жидким хлористым метилом) была сделана из платины с пробками из плавикового шпата. После того, как были исследованы химические и физические свойства свободного фтора, он нашел широкое применение. Сейчас фтор - один из важнейших компонентов синтеза фторорганических веществ широкого ассортимента. В русской литературе начала XIX в. фтор именовался по-разному: основание плавиковой кислоты, флуорин (Двигубский, 1824), плавиковость (Иовский), флюор (Щеглов, 1830), флуор, плавик, плавикотвор. Гесс с 1831 г. ввел в употребление название фтор.
Неон, Neon, Nе (10)
Этот элемент открыт Рамзаем и Траверсом в 1898 г., через несколько дней после открытия криптона. Ученые отобрали первые пузырьки газа, образующегося при испарении жидкого аргона, и установили, что спектр этого газа указывает на присутствие нового элемента. Рамзай так рассказывает о выборе названия для этого элемента:
"Когда мы в первый раз рассматривали его спектр, при этом находился мой 12-летний сын.
- Отец,- сказал он, - как называется этот красивый газ?
- Это еще не решено, - ответил я.
- Он новый? - полюбопытствовал сын.
- Новооткрытый, - возразил я.
- Почему бы в таком случае не назвать его Novum, отец?
- Это не подходит, потому что novum не греческое слово, - ответил я. - Мы назовем его неоном, что по-гречески значит новый.
Вот таким то образом газ получил свое название".
Автор: Фигуровский Н.А.
Химия и Химики № 1 2012
Продолжение следует...
Про гениального русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева всем и каждому известно два удивительных факта: во-первых, ученый придумал свою таблицу периодических элементов во сне и во-вторых, именно ему принадлежит честь открытия знаменитого русского напитка. И то и другое - миф, основанный, однако, не на пустом месте. Никакую водку Дмитрий Иванович не изобретал, хотя и работал над докторской диссертацией «Рассуждение о соединении спирта с водою», где речь шла об исследовании удельного веса растворов отнюдь не водочной концентрации. Что касается периодической таблицы элементов, то в ее создании действительно, имеется много мистического. Но дело тут совсем не в пророческом сновидении: попробуйте 20 лет заниматься исследованиями какого-то значимого и сложного вопроса. Ручаюсь, он начнет преследовать вас в каждом втором сне, а домашние будут зеленеть и лезть на стену при малейшем намеке на предмет ваших мысленных упражнений.
Волшебство гениальности видится здесь в другом: составляя периодическую таблицу, Менделеев расставлял элементы по возрастанию атомного веса. Уже на бериллии стало ясно, что по научным данным того времени таблица не получается. А далее действительно необъяснимо: Менделеев просто изменил атомный вес бериллия и добавил между титаном и кальцием пустую ячейку. Он поступил так чуть ли не с третьей частью таблицы. Вес урана в результате увеличился аж в 4 раза. Эта таблица не только систематизировала химические элементы, но и предсказала появление неизвестных элементов!
На первых порах сама система, внесённые исправления и прогнозы Менделеева были встречены научным сообществом весьма сдержанно. Однако после того, как предсказанные Менделеевым «экаалюминий» (галлий), «экабор» (скандий) и «экасилиций» (германий) были открыты соответственно в 1875, 1879 и 1886 гг., периодический закон получил признание. Сделанные в конце XIX – начале XX вв. открытия инертных газов и радиоактивных элементов не поколебали периодического закона, но лишь укрепили его. Открытие изотопов объяснило некоторые нарушения последовательности расположения элементов в порядке возрастания их атомных весов (т.н. «аномалии»). Создание теории строения атома окончательно подтвердило правильность расположения Менделеевым элементов и позволило разрешить все сомнения о месте лантаноидов в периодической системе.
Процесс заполнения таблицы продолжается и сегодня. Встретить на Земле элемент тяжелее урана (92 порядковый номер в таблице) невозможно – все они радиоактивны, и за последние четыре миллиарда лет существования нашей планеты их ядра распались. Тут на помощь приходят специальные ядерные реакторы и ускорители. Например, один из мощнейших источников энергии - плутоний, элемент с 94 порядковым номером, нарабатывается в ядерном реакторе с помощью облучения урана или трансурановых элементов. Все что тяжелее фермия – 100 порядковый номер - можно получить только на ускорителях, бомбардируя мишени тяжелыми ионами. При слиянии ядер мишени и «снаряда» и возникают ядра нового элемента.
Концепция атома предполагает возможность существования элементов с порядковым номером до 170. Но тут возникает проблема: как только порядковый номер элемента превышает номер урана, время его жизни резко уменьшается. Поскольку трансурановые элементы радиоактивны, они подвержены распаду, причем разным его видам. Например, ядро 100-го элемента в 20 раз менее стабильно, чем ядро урана, а в дальнейшем эта нестабильность только усиливается, потому что вступает в действия другой вид распада – спонтанное деление. Однако в 60-х годах в Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований был проведен ряд экспериментов по изучению свойств деления ядер урана. В результате этих экспериментов была разработана теория, согласно которой ядра некоторых сверхтяжелых элементов могут иметь особую конфигурацию, позволяющую им существовать минуты, часы, дни и месяцы. Возникла гипотеза о существовании некой области стабильных сверхтяжелых ядер, далеких от известных сегодня элементов.
Область получила название «острова стабильности», и после предсказания ее существования, крупнейшие лаборатории США, Франции и Германии начали ряд экспериментов для подтверждения теории. Подтверждением того факта, что область стабильности сверхтяжелых ядер действительно существует, можно считать результаты экспериментов на циклотроне Лаборатории ядерных реакций имени Флерова в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в подмосковной Дубне. Здесь впервые были синтезированы в 2000 году – элемент с атомным номером 114, а в 2004 – с атомным номером 116.
В середине прошлой недели, в Центральном доме ученых в Москве состоялась необычная церемония «крестин»: два новых химических элемента таблицы Менделеева получили свои официальные имена. Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) принял предложения, внесенные первооткрывателями в декабре 2011 года, и присвоил 114-му элементу наименование «флеровий», а 116-му - «ливерморий», закрепил за новыми элементами химическим обозначения Fl и Lv. Флеровий получил свое название в честь Георгия Флерова - советского физика-ядерщика, открывшего в 1940 году совместно с Константином Петржаком новый тип радиоактивных превращений - спонтанное деление ядер урана. Идеи Флерова легли в основу синтеза целого ряда химических элементов, его имя носит Лаборатория ядерных реакций в Дубне. Ливерморий (Livermorium, Lv) назван в честь Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса: ученые этой лаборатории более 20 лет участвуют в экспериментах по синтезу новых элементов, проводимых в Дубне.
Физиками из Объединенного института ядерных исследований в ИЮПАК уже официально подана заявка на признание приоритета по синтезу 113-го, 115-го, 117-го и 118-го элементов - все они были впервые синтезированы в Дубне. По итогам рассмотрения заявок Союз определит приоритет - кто будет считаться первооткрывателем и получит право предложить названия для этих элементов. Однако решения ИЮПАК по этому вопросу может и затянуться. Например, немецкие физики из Гельмгольцевского центра исследований тяжелых ионов (GSI), расположенного в Дармштадте ждали признания успеха синтеза 112-го элемента 14 лет.
Говоря о планах, академик Юрий Цолакович Оганесян, научный руководитель Лаборатории ядерных реакций имени Флерова, сообщил о создании в ближайшие 4-5 лет так называемой «фабрики сверхтяжелых элементов». Чтобы получать их не в штучных количествах, а в сотнях и исследовать их свойства детально. В новой лаборатории, на новом ускорителе, и новой аппаратуре. Глава научной группы рассказал, что в следующем году он и его коллеги будут заниматься синтезом трех новых изотопов 118-го элемента. Он напомнил, что германские ученые уже проводили эксперименты по синтезу 119-го и 120-го элементов, но пока не достигли успеха. По его мнению, проект «фабрики» является более перспективным, чем попытки «в лоб» штурмовать новые вершины.
«Фабрика позволит ответить на вопрос: они похожи на другие элементы физически? Химически? Вписываются ли они в таблицу Менделеева? Это исследования более сложные, чем открытие новых элементов", - сказал Оганесян. «Можно идти дальше, в надежде посмотреть, есть ли новые острова стабильности, но это очень сложно. Можно никуда не бегать, а получить то, что получается в большом количестве, и из детальных свойств предсказать, что будет там дальше»,
В справочной таблице, кроме порядкового номера элементов, их символа, названия и атомного веса, даны еще краткие исторические справки: кто и когда открыл тот или другой элемент. Указанные в таблице даты отвечают преимущественно тем годам, когда элементы были получены в чистом виде, т. е. в металлическом или свободном состоянии, а не в виде химических соединений; приводится также имя ученого, который впервые этого достиг. Дополнительные указания по этим вопросам для некоторых элементов даны в примечаниях к таблице. Введенное в таблице сокращение «Изв. с др.» означает «известны с древнего времени», остальные сокращения понятны.
|
Атомный номер Z |
Название |
Атомный вес A |
Кто открыл |
Год открытия элемента |
|
|
Кавендиш |
|||||
|
Рамзай и Клив |
|||||
|
Арфведсон |
|||||
|
Бериллий |
Велер и Бюсси |
||||
|
Гей-Люссак и Тенар |
|||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
Д. Резерфорд |
|||||
|
Кислород |
Пристли и Шееле |
||||
|
Рамзай и Траверс |
|||||
|
Либих и Бюсси |
|||||
|
Алюминий |
|||||
|
Берцелиус |
|||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
Рэлей и Рамзай |
|||||
|
Деви (Берцелиус) |
|||||
|
Зефштрем |
|||||
|
Марганец |
|||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
Кронстедт |
|||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
Маркграф |
|||||
|
Лекок де Буабодрант |
|||||
|
Германий |
|||||
|
Альберт Великий |
|||||
|
Берцелиус |
|||||
|
Рамзай и Траверс |
|||||
|
Бунзен и Кирхгоф |
|||||
|
Стронций |
|||||
|
Цирконий |
Берцелиус |
||||
|
Молибден |
|||||
|
Технеций |
Перрье и Сегре |
||||
|
Волластон |
|||||
|
Палладий |
Волластон |
||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
Герман и Штромберг |
|||||
|
Рейх и Рихтер |
|||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
В. Валентин |
|||||
|
Рихенштейн |
|||||
|
Рамзай и Траверс |
|||||
|
Бунзен и Кирхгофф |
|||||
|
Мозандер |
|||||
|
Гяльдербранд и Нортон |
|||||
|
Празеодим |
|||||
|
Прометий |
Марянский и Гленденев |
||||
|
Лекок де Буабодран |
|||||
|
Демарсей |
|||||
|
Гадолиний |
Мариньяк и Лекок де Буабодран |
||||
|
Мозандер |
|||||
|
Диспрозий |
Лекок де Буабодран |
||||
|
Мозандер |
|||||
|
Иттербий |
Мариньяк |
||||
|
Костер и Хевеши |
|||||
|
Вольфрам |
Бр. д’Эльюар |
||||
|
Ноддак и Таске |
|||||
|
Платина 9) |
Упом. в XVI в. |
||||
|
Изв. с др. |
|||||
|
Упом. за III в. до н. в. |
|||||
|
Упом. Плинием |
|||||
|
Упом. В. Валентин в XV в. |
|||||
|
Корзон и Мэккензи |
|||||
|
Берцелиус |
|||||
|
Протактиний |
Мейтнер и Ган |
||||
|
Нептуний |
Мэкмиллан и Абельсон |
||||
|
Плутоний |
Сиборг и Мэкмиллан |
||||
|
Америций |
Сиборг и Джемс |
||||
|
Сиборг и Джемс |
|||||
|
Беркелий |
Сиборг и Томпсон |
||||
|
Калифорний |
Сиборг и Томпсон |
||||
|
Эйнштейний |
|||||
|
Менделевий |
Примечания к таблице:
1) Жансен и независимо от него Локьер в 1868 г. обнаружили в спектре солнца неизвестные до того времени линии; этот новый элемент был назван гелием, так как предполагалось, что он находится только на солнце. Через 27 лет Рамзаи и Клив обнаружили те же линии в спектре нового газа, полученного ими при анализе минерала клевеита; название гелий для этого элемента было сохранено.
2) Еще в конце XVIII в. было известно, что при действии серной кислоты на плавиковый шпат выделяется особая кислота, которая разъедает стекло. В 1810 г. Ампер показал, что эта кислота подобна соляной и является соединением с водородом некоторого неизвестного элемента, который он назвал фтором. В чистом виде фтор удалось получить Муассану только в 1886 г.
3) Окись магния была известна давно, ее исследовал Блэк еще в 1775 г. Деви в 1808 г. пытался получить металлический магний, но в чистом виде металл получить ему не удалось.
4) Двуокись титана была получена лабораторным путем еще в конце XVIII в., Берцелиус получал титан, но не вполне чистый. Более чистый металлический титан был получен Грегор, затем Муассаном.
5) Сернистые соединения мышьяка былп известны в древнее время.
6) В начале XIX в. была получена смесь ниобия и тантала, которая рассматривалась как новый элемент; ему было присвоено название колумбий. В Америке и Англии ниобий до сих пор носит название колумбий.
7) В виде окиси церий был получен в 1803 г.
8) Долгое время смесь празеодима и неодима считалась отдельным элементом, который назывался дидием (Di).
9) Как особый металл платина была описана в 1750 г.; до 1810 г. единственным местом добычи платины была Колумбия. Затем платина была найдена в других местах, в том числе на Урале, который до настоящего времени является наиболее богатым источником ее получения.
10) Двуокись урана, полученная впервые еще в 1789 г., была принята вначале за новый элемент. Металлический уран был получен впервые в 1842 г., его радиоактивные свойства были открыты только в 1896 г.
_______________
Источник информации:
КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, - М.: 1960.
Одни из самых популярных химических вопросов: "Сколько сейчас известно химических элементов?", "Сколько существует химических элементов?", "Кто их открыл?"
Эти вопросы не имеют простого и однозначного ответа.
Что значит "известно"? Встречаются в природе? На земле, в воде, в космосе? Получены и изучены их свойства? Свойства чего? Вещества в виде фаз или только на атомно-молекулярном уровне? Имеющиеся современные технологии позволяют обнаруживать и несколько атомов... Но, по отдельному атому свойства вещества не определить.
А что значит "существуют"? В практическом плане это понятно: наличествуют в природе в таком количестве и столько времени, чтобы они и их соединения могли оказывать реальное влияние на природные явления. Или хотя бы можно было изучить их свойства в лаборатории.
Таковых химических элементов в природе выявлено около 88. Почему около? Потому, что среди элементов с порядковым номером менее 92 (до урана) в природе отсутствуют технеций (43) и франций (87). Практически нет астата (85). Нет прометия (61).
С другой стороны, и нептуний (93) и плутоний (94) (нестабильные трансурановые элементы) обнаруживаются в природе там, где встречаются урановые руды.
Все элементы следующие после плутония Pu в периодической системе Д.И.Менделеева в земной коре практически отсутствуют, хотя некоторые из них несомненно образуются в космосе во время взрывов сверхновых звёзд. Но долго они не живут...
Любопытно открытие франция - элемента № 87. Этот элемент "придумал" Д.И.Менделеев, который, на основе созданной им периодической таблицы, предположил, что в группе щелочных металлов не хватает наиболее тяжёлого названного им экацезием.
Сейчас известно, что франция в земной коре присутствует не более 30 грамм. Это радиоактивный элемент и самый долгоживущий его изотоп франций-210 имеет период полураспада 19,3 минуты.
Франций можно считать последним элементом открытым на Земле как содержащимся в природе (Маргарет Пере, ученица Марии Склодовской-Кюри, в 1929 году; официально признан и получил название в 1938 году).
Все последующие элементы были получены через радиоактивный распад химических элементов и с применением ускорителей заряженных частиц.
К настоящему времени ученые синтезировали 26 трансурановых элементов, начиная с нептуния (N=93) и заканчивая элементом с номером N=118 (номер элемента соответствует числу протонов в ядре атома и числу электронов вокруг ядра атома).
Трансурановые химические элементы от 93 до 100 получают в ядерных реакторах, а остальные - в результате ядерных реакций на ускорителях частиц. Технология получения трансурановых элементов на ускорителях принципиально понятна: разгоняют подходящие положительно заряженные остовы ядрер элементов электрическим полем до нужных скоростей и сталкивают их с мишенью, содержащей другие более тяжёлые элементы - происходят процессы слияния и распада атомных ядер различных элементов. Продукты этих процессов анализируют и делают выводы об образовании новых элементов.
Немецкие ученые из Центра по изучению тяжелых ионов Гельмгольца в серии экспериментов 2013-2014 годов планировали получить следующий, 119 элемент таблицы Менделеева, но потерпели неудачу. Они обстреливали ядра берклия (N=97) ядрами титана (N=22), однако анализ данных эксперимента не подтвердил наличия нового элемента.
В настоящее время можно считать идентифицированным существование ста восемнадцати химических элементов. Сообщения об обнаружении 119-го - первого элемента 8 периода - можно пока считать вероятно достоверными.
Были заявления о синтезе элемента унбиквадий (124) и косвенные свидетельства об элементах унбинилий (120) и унбигексий (126), - но эти результаты ещё находятся в стадии подтверждения.
Сейчас, наконец, все, из официально известных и доказанных на сегодня 118 элементов, имеют утвержденные ИЮПАК общепризнанные названия. Не так давно самым тяжёлым из элементов, имеющих официально признанное название, был 116-й элемент, получивший его в мае 2012 года - ливерморий. Тогда же было официально утверждено название 114-го элемента - флеровий.
Сколько химических элементов вообще можно получить? Теоретически предсказывается возможность синтеза элементов с номерами 121-126. Это числа протонов в ядрах элементов. Проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии.
У каждого химического элемента имеется несколько изотопов. Изотопы - это атомы в ядрах которых имеется одинаковое число протонов, но разное количество нейтронов. Мир атомных ядер химических элементов очень разнообразен. Сейчас известно около 3500 ядер, отличающихся друг от друга либо числом протонов, либо числом нейтронов, либо тем и другим. Большинство из них получено искусственным путём. Вопрос очень интересный - сколько у данного элемента может быть изотопов?
Известно 264 ядра атомов, которые стабильны, то есть не испытывают со временем никаких быстрых самопроизвольных превращений. Распадов.
Остальные ядра в количестве 3236 подвержены различным видам радиоактивного распада: альфа-распаду (испускание альфа-частиц - ядер атома гелия); бета-распаду (одновременное испускание электрона и антинейтрино или позитрона и нейтрино, а также поглощение электрона с испусканием нейтрино); гамма-распаду (испускание фотонов - электромагнитных волн высокой энергии).
Из известных химических элементов периодической системы Менделеева, которые встречаются на Земле, только для 75 имеются точно и общепризнанно установленные авторы их открывшие - обнаружившие и строго идентифицированные. Только при этих условиях - обнаружение и идентификация - признаётся факт открытия химического элемента.
В действительном открытии - выделение в чистом виде и изучении свойств - химических элементов, встречающихся в природе, участвовали учёные всего лишь девяти стран: Швеция (22 элемента), Англия (19 элементов), Франция (15 элементов), Германия (12 элементов). На Австрию, Данию, Россию, Швейцарию и Венгрию приходится открытие остальных 7 элементов.
Иногда указывают Испанию (платина) и Финляндию (иттрий - в 1794 году в шведском минерале из Иттербю финский химик Юхан Гадолин обнаружил оксид неизвестного элемента). Но платина, как благородный металл, была известна в самородном виде с древних времён - в чистом виде из руд платина была получена английским химиком У.Волластоном в 1803 году. Этот учёный более известен как открыватель минерала волластонита.
Металлический иттрий впервые получил в 1828 г. немецкий ученый Фридрих Велер.
Рекордсменом среди "охотников" за химическими элементами можно считать шведского химика К. Шееле - он обнаружил и доказал существование 6-ти химических элементов: фтора, хлора, марганца, молибдена, бария, вольфрама.
К достижениям в находках химических элементов этого учёного можно добавить ещё и седьмой элемент - кислород, но честь открытия которого он официально делит с английским учёным Дж. Пристли.
Второе место в открытии новых элементов принадлежит В.Рамзаю -
английскому или, точнее, шотландскому учёному: им открыты аргон, гелий, криптон, неон, ксенон. Кстати, открытие "гелия" очень оригинально. Это первое не "химическое" открытие химического элемента. Сейчас этот метод называется "Абсорбционная спектрофотометрия". Оно приписывается сейчас У.Рамзаю, но было сделано другими учёными. Так часто бывает.
18 августа 1868 года французский учёный Пьер Жансен, при полном солнечном затмении в индийском городе Гунтур, впервые исследовал хромосферу Солнца. Он настроил спектроскоп таким образом, что спектр короны Солнца удалось наблюдать не только при затмении, но и в обычные дни. Он выявил наряду с линиями водорода - синей, зелено-голубой и красной - яркую жёлтую линию, первоначально принятую им за линию натрия. Жансен написал об этом во Французскую академию наук.
Впоследствии было установлено, что эта ярко-жёлтая линия в солнечном спектре не совпадает с линией натрия и не принадлежит ни одному из ранее известных химических элементов.
Через 27 лет после этого первоначального открытия гелий был обнаружен на Земле - в 1895 году шотландский химик Уильям Рамзай, исследуя образец газа, полученного при разложении минерала клевеита, обнаружил в его спектре ту же ярко-жёлтую линию, найденную ранее в солнечном спектре. Образец был направлен для дополнительного исследования известному английскому учёному-спектроскописту Уильяму Круксу, который подтвердил, что наблюдаемая в спектре образца жёлтая линия совпадает с линией D3 гелия.
23 марта 1895 года Рамзай отправил сообщение о своём открытии гелия на Земле в Лондонское королевское общество, а также во Французскую академию через известного химика Марселена Бертло. Так и получилось название этого химического элемента. От древнегреческого наименования солнечного божества - Гелиос. Первое открытие сделанное спектральным методом. Абсорбционная спектроскопия.
Во всех случаях у Рамзая были соавторы: В.Крукс (Англия) - гелий; В. Рэлей (Англия) - аргон; М. Траверс (Англия) - криптон, неон, ксенон.
По 4 элемента обнаружили:
И. Берцелиус (Швеция) - церий, селен, кремний, торий;
Г. Деви (Англия) - калий, кальций, натрий, магний;
П. Лекок де Буабодран (Франция) - галлий, самарий, гадолиний, диспрозий.
На долю России приходится открытие только одного из природных элементов: рутения (44). Название этого элемента происходит от позднелатинского названия России - Ruthenia. Этот элемент открыл профессор Казанского университета Карл Клаус в 1844 году.
Карл-Эрнст Карлович Клаус был русским химиком, автором ряда трудов по химии металлов платиновой группы, первооткрывателем химического элемента рутения. Он родился в 11 (22) января 1796 - 12 (24) марта 1864) в Дерпте, старинном русском городе Юрьеве (ныне Тарту), в семье художника. В 1837 году защитил диссертацию на степень магистра и был назначен адъюнктом по кафедре химии в Казанском университете. С 1839 года стал профессором химии Казанского университета, а с 1852 года – профессором фармации Дерптского университета. В 1861 году стал Членом-корреспондентом Петербургской Академии наук.
То, что большинство известных в природе химических элементов, было открыто учёными Швеции, Англии, Франции и Германии, вполне понятно - в 18-19 веках, когда и были открыты эти элементы, именно в данных странах был наиболее высокий уровень развития химии и химической технологии.
Ещё любопытен вопрос: а женщины-учёные открывали химические элементы?
Да. Но немного. Это Мария Складовская-Кюри, открывшая в 1898 году вместе с мужем П.Кюри полоний (название дано в честь её родины Польши) и радий, Лиза Мейтнер, принимавшая участие в открытии протактиния (1917 год), Ида Ноддак (Такке), обнаружившая в 1925 году совместно с будущим мужем В.Ноддаком рений, и Маргарита Перей, за которой в 1938 году было официально признано открытие элемента франция и она стала первой женщиной, избранной во Французскую академию наук (!!!).
В современной таблице Менделеева имеется несколько элементов, помимо рутения, названия которых связанны с Россией: самарий (63) - от названия минерала самарскита, открытого русским горным инженером В.М.Самарским в Ильменских горах, менделеевий (101); дубний (105). История названия этого элемента любопытна. Впервые этот элемент был получен на ускорителе в Дубне в 1970 году группой Г.Н.Флёрова путём бомбардировки ядер 243Am ионами 22Ne и независимо в Беркли (США) в ядерной реакции 249Cf + 15N = 260Db + 4n.
Советские исследователи предложили назвать новый элемент нильсборием (Ns), в честь великого датского учёного Нильса Бора, американцы - ганием (Ha), в честь Отто Гана, одного из авторов открытия спонтанного деления урана.
Рабочая группа ИЮПАК в 1993 году сделала вывод, что честь открытия элемента 105 должна быть разделена между группами из Дубны и Беркли. Комиссия ИЮПАК в 1994 году предложила название жолиотий (Jl), в честь Жолио-Кюри. До этого элемент официально назывался латинским числительным - уннилпентиумом (Unp), то есть просто 105-м элементом. Символы Ns, На, Jl можно и сейчас видеть в таблицах элементов, изданных в прежние годы. Например, на ЕГЭ по химии 2013 года. Согласно окончательному решению ИЮПАК в 1997 году этот элемент получил название "дубний" - в честь российского центра по исследованиям в области ядерной физики, наукограда Дубны.
В Объединенном институте ядерных исследований Дубны в разное время были впервые синтезированы сверхтяжелые химические элементы с порядковыми номерами 113–118. Элемент под номером 114 был назван "флеровий" - в честь Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н.Флёрова Объединённого института ядерных исследований, где и был синтезирован этот элемент.
За последние 50 лет Периодическая система Д.И. Менделеева пополнилась 17 новыми элементами (102–118), из которых в ОИЯИ синтезировано 9. В том числе в последние 10 лет – 5 наиболее тяжелых (сверхтяжелых) элементов, замыкающих периодическую таблицу…
Впервые 114-й элемент - с "магическим" числом протонов (магические числа - ряд натуральных чётных чисел, соответствующих количеству нуклонов в атомном ядре, при котором становится полностью заполненной какая-либо его оболочка: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 (последнее число - только для нейтронов) - был получен группой физиков под руководством Ю.Ц.Оганесяна в Объединённом институте ядерных исследований (Дубна, Россия) с участием учёных из Ливерморской национальной лаборатории (Ливермор, США; коллаборацией Дубна-Ливермор) в декабре 1998 года путём синтеза изотопов этого элемента посредством реакции слияния ядер кальция с ядрами плутония. Название 114-го элемента было утверждено 30 мая 2012 года: "флеровий" (Flerovium) и символическое обозначение Fl. Тогда же был назван 116 элемент – "ливерморий" (Livermorium) – Lv (кстати, время жизни этого элемента – 50 миллисекунд).
В настоящее время синтез трансурановых элементов в основном проводится в четырех странах: США, России, Германии и Японии. В России новые элементы получают в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, в США - в Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннеси и Национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе, в Германии - в Центре по изучению тяжелых ионов Гельмгольца (он же - Институт тяжелых ионов) в Дармштадте, в Японии - в Институте физико-химических исследований (RIKEN).
За авторство создания 113-го элемента давно шла борьба между Японией и российско-американской группой ученых. Японские ученые во главе с Косукэ Моритой синтезировали 113-й элемент в сентябре 2004 года, разогнав на ускорителе и столкнув цинк-30 и висмут-83. Им удалось зафиксировать три цепочки распада, соответствующие цепочкам рождения 113-го элемента в 2004, 2005 и 2012 годах.
Российские и американские ученые объявили о создании 113-го элемента в процессе синтеза 115-го элемента в Дубне в феврале 2004 года и предложили назвать его беккерелием. По имени выдающегося физика Антуана Анри Беккереляя (фр. Antoine Henri Becquerel; 15 декабря 1852 - 25 августа 1908) - французский физик, лауреат Нобелевской премии по физике и один из первооткрывателей радиоактивности.
Наконец, в начале 2016 года в периодическую таблицу Менделеева официально добавлены названия четырёх новых химических элементов. Элементы с атомными номерами 113, 115, 117 и 118 верифицированы Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC).
Честь открытия 115-го, 117-го и 118-го элементов присуждена команде российских и американских ученых из Объединенного института ядерных исследований в Дубне, Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии и Окриджской национальной лаборатории в Теннесси.
До последнего времени эти элементы (113, 115, 117 и 118) носили не самые звучные названия унунтрий (Uut), унунпентий (Uup), унунсептий (Uus) и унуноктий (Uuo), однако в течение ближайших пяти месяцев первооткрыватели элементов смогут дать им новые, окончательные имена.
Открывателями 113-го элемента официально признаны ученые из японского Института естественных наук (RIKEN). В честь этого элемент рекомендовали назвать "японием". Право придумать названия остальным новым элементам предоставлено первооткрывателям, на что им отводилось пять месяцев, после чего их официально утвердит совет IUPAC.
115-й элемент предложено назвать "московием" в честь Подмосковья!
Свершилось! 8 июня 2016 года Международный союз теоретической и прикладной химии озвучил рекомендованные названия для 113-го, 115-го, 117-го и 118-го элементов таблицы Менделеева. Об этом сообщается на сайте союза.
Один из новых сверхтяжелых элементов таблицы Менделеева за номером 113 официально получил название "нихоний" и символ Nh. Соответствующее объявление сделал японский институт естественных наук "Рикэн", специалисты которого ранее открыли этот элемент.
Слово "нихоний" является производным от местного названия страны - "Нихон".
Международный союз теоретической и прикладной химии утвердил названия новым элементом за номерами 113, 115, 117 и 118 - нихоний(Nh), московий (Mc), тенессин (Ts) и оганессон (Og).
113-й элемент назван в честь Японии, 115-й - в честь Московской области, 117-й - по названию американского штата Теннеси, 118-й - в честь российского ученого академика РАН Юрия Оганесяна.
В 2019 году Россия и весь мир отмечают 150-летие открытия Дмитрием Ивановичем Менделеевым периодической таблицы и закона, послужившего основой современной химии.
В честь юбилея Генеральная ассамблея ООН единогласно приняла решение о проведении Международного года Периодической системы элементов Менделеева.
"Что дальше?" - спрашивает Юрий Оганесян - научный руководитель лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне, где были открыты последние пять элементов периодической таблицы, в том числе и элемент-118, оганесон.
"Понятно, что на этом таблица Менделеева не заканчивается и нужно попробовать получить 119-й и 120-й элементы. Но для этого придется совершить ту же технологическую революцию, которая помогла нам вырваться в лидеры в 1990-е годы, повысить интенсивность пучка частиц на несколько порядков и сделать детекторы настолько же более чувствительными", - подчеркивает физик.
К примеру, сейчас ученые получают один атом флеровия в неделю, обстреливая мишень триллионами частиц в секунду. Более тяжелые элементы (скажем, оганесон) удается синтезировать лишь раз в месяц. Соответственно, работа на нынешних установках потребует астрономически много времени.
Эти трудности российские исследователи рассчитывают преодолеть при помощи циклотрона ДЦ-280, запущенного в декабре прошлого года. Плотность вырабатываемого им пучка частиц в 10-20 раз выше, чем у предшественников, что, как надеются отечественные физики, позволит создать один из двух элементов ближе к концу года.
Первым, скорее всего, синтезируют 120-й элемент, так как калифорниевая мишень, необходимая для этого будет готова в американской Национальной лаборатории в Ок-Ридже. Пробные пуски ДЦ-280, нацеленные на решение этой задачи, пройдут в марте этого года.
Ученые считают, что постройка нового циклотрона и детекторов поможет приблизиться к ответу на еще один фундаментальный вопрос: где перестает действовать периодический закон?"
"Есть ли разница между синтетическим и естественным элементом? Когда мы открываем их и вписываем в таблицу, там ведь не указано, откуда они взялись. Главное, чтобы они подчинялись периодическому закону. Но сейчас об этом, как мне кажется, уже можно говорить в прошедшем времени", - отмечает Оганесян.