Энциклопедия Брокгауза и Ефрона - элементы (химические)

Громадное разнообразие явлений и веществ природы, при её изучении, мысль человеческая всегда стремилась упростить при помощи допущения если не полного единства основных Э. (Демокрит, Эпикур), то, по крайней мере, при помощи небольшого числа Э., образующих все разнообразие веществ. В древности нередко доходили даже до того, что ради подобного стремления перемешивали в одно целое явления с веществами: так, между пресловутыми элементами древности, представляющими вещества, содержались такие Э., каковы земля, вода и воздух, т. е. тела твердые, жидкие и газообразные вещества; считали Э. и огонь, который, по существу, можно было бы относить к воздуху и который, скорей, дóлжно признавать явлением, совершающимся с воздухообразным веществом. Первая древняя концепция о 4 элементах представляется весьма несовершенной уже по одному тому, что вода может переходить, с одной стороны, в твердый лед, составляющий в полярных странах прямо землю или почву, а с другой стороны, легко переходит в невидимый упругий пар, т. е. становится подобной воздуху, и этот переход может быть обратным, что нарушает самое существо представлений о коренном различии 4-х указанных Э. природы. Известно, что алхимики и последователи учения о флогистоне постепенно, с одной стороны, увеличивали число признаваемых элементов природы, а с другой стороны, стремились уменьшить это число, как видно из попыток признать за философским камнем свойство превращать всякие вещества друг в друга. Когда Лавуазье в последней половине XVIII столетия доказал закон вечности вещества, он вместе с тем должен был признать и существование многих Э., друг в друга не превращающихся, но могущих между собой сочетаться в разных пропорциях для образования множества видимых веществ. Такие сравнительно немногие Э., друг в друга не превращающиеся, он назвал простыми телами, представителями которых служили, с одной стороны, общеизвестные металлы, а с другой — такие им признанные за простые тела газы, как кислород, водород и азот. Хотя во времена Лавуазье понятие о химических Э. и простых телах в некотором смысле отождествлялось, но явное усовершенствование всей концепции резко выразилось в строгом различении веществ от явлений, им свойственных, с ними совершающихся и им принадлежащих: огонь уже нельзя было ставить в одну категорию с водой и воздухом, и для понимания явлений стало неизбежным признавать виды движений, определяющих сущность явлений. Такое мировоззрение, строго различающее вещества от явлений, проводится и во всем современном естествознании, хотя при динамическом представлении о природе вещества можно было бы допустить смешение явлений и веществ в одну категорию основных понятий природы. Общеизвестно, что даже до наших дней с некоторыми видоизменениями проникли подобные динамические представления в современную науку, напр., в пресловутом учении об энергетике, определяющей всю видимую природу, а еще резче в спиритических представлениях. Однако твердость господствующего представления о глубоком различии веществ и явлений вытекает из такой совокупности современных сведений, что она не может нисколько поколебаться возвратом небольшой доли ученых к древнему динамизму, стремившемуся и вещество представить, как известную форму явлений, а потому поныне должно признавать вещества (массы) и явления (движения) совершенно отдельными, самостоятельными категориями, как пространство и время, до понимания сущности которых мысль наша еще не может достигать, но без признания которых не может обходиться. Мы еще далеко не понимаем причины тяготения, а при помощи его понимается множество явлений; еще и поныне совершенно не ясно, действует ли тяготение при помощи промежуточной среды, или само по себе составляет основную силу, влияющую на расстояниях. Успехи в понимании природы зависят, таким образом, вовсе не от сведения к окончательному пониманию "начала всех начал", а от сведения великого разнообразия ощущаемых веществ и явлений к небольшому количеству признанных, хотя бы друг с другом ничем не связанных, основных понятий, к каким и должно причислить признаваемые Э. Вещество признается при этом проще всего результатом сочетаний вещественных же Э., а явления — как результат движений, свойственных этим Э. или их совокупности. Под этим углом зрения создалось представление не только о различии явлений от веществ, но и различение простых тел от Э., так как понятие о простом теле отвечает представлению о невозможности превращения некоторых тел в какие-либо другие, понятие же об Э. определяется требованием уменьшения числа веществ, объясняющих все их разнообразие. В статьях "Периодическая законность" и "Вещество" не только рассмотрено понятие об атомах, но и в достаточной мере освещено различие между понятиями о простых телах в химическом смысле и элементах, а потому, не возвращаясь к этим предметам, ограничимся рассмотрением Э., признаваемых современной химией.ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ

С исторической точки зрения, небесполезно отличить при этом от общеизвестных и совершенно несомненных химических Э. так назыв. "редкие" Э., представителями которых должно считать сверх церия, лантана, иттрия и тория, обладающих несомненной самостоятельностью, еще и ряд таких Э., как диципий, европий, иттербий и т. п., самобытность которых еще нельзя считать вполне установленной, а потому лучше об них в настоящее время умолчать, заметив при этом, что название редких Э., укоренившееся за названными Э., еще в большей мере можно было бы приписывать таким Э., как аргон, гелий, радий и т. п., из числа вновь открытых простых тел, так как эти последние, сравнительно с вышеуказанными, представляют действительно редкости природы, т. е. встречаются в чрезвычайно малых количествах. Как действительно редки аргон, радий, цезий и т. п., так и те цератовые и гадолинитовые — элементы, которые обыкновенно носят название "редких", открыты и признаны самостоятельными гораздо позднее обычных металлических и неметаллических Э. уже по той причине, что или материалы, служащие для извлечения, встречаются лишь в немногих местностях, или отделение и очищение — по малости содержания — представляет большие трудности для установления самобытных свойств, отличающих каждый Э. от всех других. Не входя во все исторические подробности, сюда относящиеся, мы должны, однако, коснуться редких Э. по трем причинам: во-первых, потому, что об этих Э. или не говорено, или говорено мало в предшествующих томах Энц. Слов.; во-вторых, потому, что они значительно дополняют общие сведения о периодической законности Э., и, в-третьих, еще потому, что сведения, до них относящиеся, могут, по нашему мнению, содействовать выяснению отношений между веществами и явлениями природы, так как для понимания множества явлений природы необходимо прибегнуть к представлению о так называемом мировом или световом эфире, который должно считать во всяком случае веществом весомым, а потому долженствующим занять свое место в системе Э, и в некотором отношении напоминающим свойства гелия, аргона и т. п. Э. Понятие о световом или всемирном эфире предложено первоначально исключительно для объяснений световых явлений, которые, как известно, понимаются с большей простотой как результаты колебаний светового эфира. Впоследствии, однако, тем же эфиром, распространенным во всем пространстве вселенной, стали объяснять не только электрические явления, но и самое тяготение; на основании этого световому эфиру должно приписать великое значение в природе, а так как его нельзя не признать веществом весомым, то к нему должны относиться все те понятия, которые прилагаются вообще к веществу и в том числе к его химическим отношениям. А так как вещество это в то же время дóлжно признать не только распространенным всюду в небесном пространстве (для понимания прохождения света от звезд), но и проникающим сквозь все другие вещества, и в то же время веществу эфира дóлжно приписать отсутствие способности к химическому реагированию и вообще к какому-нибудь чисто химическому сгущению, то упомянутые выше гелий и аргон именно и характеризующиеся таким же свойством, т. е. отсутствием реагирования с другими веществами, представляют в этом последнем отношении некоторое подобие эфира [Об этом подобии между аргоном, гелием и веществом миров. эфира я особо писал в статье под названием „Попытка химического понимания мирового эфира" в журнале „Вестник и библиотека самообразования ", в первых 4 №№ 1903 г. Статья эта переведена на немецкий язык в журнале „Prometeus" 1903 г. г. Tshulok и на английский язык г. Каменским под названием „A chemical Conception of the ether"" (Longmans, Green and Co, Лондон, 1904). Считаю не излишним заметить, что немецкий перевод полон, а в английском переводе издателями упущены вступительные общефилософские понятия об основном различии веществ (массы), сил (энергии) и духа. Такое упущение лишает всю статью того реального значения, которое я хотел ей придать, стараясь ввести эфир в систему Э.]. Радий же в своих соединениях обладает способностью испускать едва видимый свет, действующий, однако, вполне явственно на фотографические пластинки, и в то же время способен содействовать разряду электричества и даже заражает этой способностью все вещества, с ним соприкасающиеся, на основании чего он и был открыт супругами Кюри в той урановой смоляной руде, для которой Г. Беккерелем и была открыта так назыв. радиоактивность, зависящая несомненно от присутствия в этой руде радия. Не входя в подробности, сюда относящиеся замечу только, что весовое количество радия в упомянутой урановой руде до того ничтожно мало (миллиграммы на целую тонну руды), что этот Э., в самостоятельности которого ныне едва ли можно сомневаться, представляет действительно величайшую редкость в природе. [Некоторые подробности, относящиеся до радиоактивных веществ и до самого радия, желающие могут найти в седьмом издании (1903 г.) моего сочинения „Основы химии", стр. 675. После того времени, когда публиковано упомянутое издание, явилось еще несколько новейших исследований о радии, но они лишь немного дополнили прежде бывшие известными. Если что можно считать новым, то это относится к выделению гелия (Рамзай) и к спектру того же Э. (Гюйгенс) в свете, испускаемом радием, но в этом нельзя, по моему мнению, видеть чего-либо столь важного как то полагают некоторые лица, мало ознакомленные с предметом, так как гелий можно представить поглощенным (окклюзированным) соединением радия и ничто не дает повода думать о превращении радия в гелий.] Затем укажу на то, что, несмотря на это ничтожное содержание радия, г-же Кюри удалось получить его соединение, определить его сходство с барием и найти атомный вес близким к 224, что и позволяет дополнить этим Э. период систему Э. (см.), помещая радий во II гр. в 12 ряд, где находятся торий и уран, руды которых и отличаются радиоактивностью. [Некоторые позднейшие исследования дают повод думать, что атомный вес радия несколько более найденного г-жей Кюри, но достоверность такого заключения мне кажется еще сомнительной для перемены прежнего заключения сделанного г-жей Кюри.] Что касается до аргона и сходных с ним гелия, неона, криптона и ксенона, то эти простые газы, открытые преимущественно Рамзаем, выдаются из всех известных Э. той исключительной особенностью, что до сих пор, несмотря на разнообразнейшие попытки, не удалось ввести их в какие-либо соединения с другими Э. или между собой, что выделяет их из ряда всех прочих известных Э. и заставляет дополнить периодическую систему особой, нулевой группой, предшествующей I, представителями которой должно считать водород, литий, натрий и т. д. [Сведения о свойствах и получении этих газообразных Э. из воздуха и других источников изложены в седьмом изд. „Основы химии", стр. 183, и я считаю неуместным останавливаться здесь над подробностями, к ним относящимися.] Такое помещение названных Э. в новую группу вполне соответствует тому атомному весу, который находится для этих газов на основании их плотности, признавая в частицах этих газов содержание одного атома; так, гелий дóлжно поместить перед литием, аргон перед калием, как видно из таблицы, где помещен и радий. В вышеследующей таблице в нулевой группе выше гелия помещены неизвестные Э. у и х по двум причинам: во-первых, потому, что в солнечной короне выше области свечения водорода замечен элемент, обладающий самостоятельным спектром, а потому названный коронием, и хотя он еще неизвестен (гелий также был первоначально характеризован Круксом по самостоятельности его спектра), но ему должно приписать плотность, а потому и атомный вес, меньший, чем для водорода (короний обозначен в таблице через у); а во-вторых, потому, что нет основания думать, что система Э. ограничивается в сторону легчайших Э. водородом. Помещением Э. у и х; в группе нулевой заставляет думать, что Э., отвечающие указанным местам системы, будут в высокой мере лишены способности к химическому реагированию, что отличает, как упомянуто уже выше, и гелий, аргон и их аналогов. Такое же свойство должно приписать и веществу мирового эфира, который, сверх того, должен обладать ничтожно малой плотностью, а потому и большей скоростью движения его частиц, чтобы иметь возможность вырываться из сферы притяжения не только земной атмосферы, но и атмосфер нашего солнца и других солнц, обладающих большей массой, чем солнечная. Исследование двойных звезд показывает, что масса известных звезд или не превосходит солнечную, или более её до 32 раз, а потому должно допустить, приписав веществу эфира свойства газов, на основании кинетической их теория, что плотность эфира гораздо менее водорода, и чтобы эфир мог вырываться из сферы притяжения звезд, в 50 раз превосходящих по массе солнце, он должен обладать, уподобляясь аргону и гелию, атомным весом не более 0,000000000053 (а плотностью по водороду — вдвое более, как доказывается в выше цитированной моей статье "О мировом эфире"). Уже одна ничтожная малость этой величины достаточна для понимания как того, что нет близкой надежды уединить вещество светового эфира, так и того, что он проницает все вещества и только в некоторой мере сжимается или собирается около весомых веществ, более или менее физико-механически сгущаясь в наибольшей мере при таких громадных массах, как солнечная или звездная [Примечательно то обстоятельство, что все накаленные, самосветящиеся небесные тела оказываются по своей массе громадными сравнительно с более холодными землей или луной и, быть может, это связано со всеобщим распространением эфира и с его сгущением около громадных масс солнца и звезд. Примечательно также, что атомные массы радия, как тория и урана; очень велики по отношению к другим элементам.].

Предшествующие соображения, касающиеся мирового эфира, связаны выше с понятием о периодической законности Э., главным образом, по той причине, что такие неожиданные открытия, как радия и аналогов аргона, оказались в полном согласия с периодичностью химических Э., и это согласие придает некоторую реальность самому представлению о мировом эфире, который необходимо принять по целой совокупности сведений о веществах и явлениях природы; но я при этом не упущу заметить, что понятие о химических Э. теснейшим образом связано с общепринятыми учениями Галилея и Ньютона о массе и весомости вещества и с учением Лавуазье о вечности вещества, представление же об эфире вызывается исключительно изучением явлений и потребностью свести их к простейшим представлениям. В числе этих последних долгое время удерживалось представление о существовании невесомых веществ (например, флогистона, световой материи, вещества положительного и отрицательного электричеств, теплорода и т. п.), но мало-помалу оно исчезало и ныне можно с уверенностью утверждать, что световой эфир, если он реален, весом, хотя и не взвешиваем, подобно тому, как нельзя взвешивать воздух среди воздуха или воду в воде. Изъять же из пространства эфир доныне нельзя, потому что эфир везде и все проницает по громадной легкости и быстроте движения (проницаемости своих частиц). Поэтому доныне такие понятия, как о мировом эфире, остаются абстрактными или умственной концепцией, подобной той, которая ведет и к самому учению о немногих самостоятельных химических Э., из коих слагаются все вещества природы. Отсюда следует тот вывод, противоречащий широко распространенной ошибке, что естествознание в своих коренных основах составляет область, проникнутую идеализмом, хотя в своих исходных точках характеризуется кажущимся, всеобъемлющим материализмом. По этой причине, а также потому, что непонятное всегда останется, хотя многое и поймется, я полагаю, что повторяющияся нападки на признание многих химических Э. (вместо единой материи) нельзя считать чем-либо иным, как повторением попыток отыскать "начало всех начал".

Д. Менделеев.

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. — С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон

1890—1907