Старейшая настенная таблица Менделеева

Переда вами, вероятно, самая старая из сохранившихся настенных таблиц Менделеева, изданных типографским способом. Она была отпечатана в конце XIX века в Вене и вместе с другими таблицами из этого тиража использовалась в качестве демонстрационного материала для занятий со студентами. Таблица была обнаружена в 2014 году в Сент-Эндрюсском университете и отреставрирована, однако массовый интерес к находке возник только спустя пять лет, когда 2019 год был объявлен годом Периодической таблицы химических элементов.

История находки старейшей аудиторной Периодической системы напоминает сценарий фильма, про который хочется сказать: «Нет, так не бывает, сюжет притянут за уши». В 2014 году сотрудникам химического факультета Сент-Эндрюсского университета (это самый старый шотландский университет и третий в Великобритании) было поручено навести порядок на складе, расположенном под одной из крупных лекционных аудиторий. Распоряжение об уборке появилось после визита пожарной инспекции: по мнению проверяющих, ситуация на складе никоим образом не соответствовала требованиям пожарной безопасности. Дело в том, что с момента постройки нового корпуса университета в 1968 году на складе в случайном порядке копились реактивы, оборудование и принадлежности для лабораторных и демонстрационных экспериментов. Чтобы навести порядок среди всего этого богатства и решиться наконец выкинуть то, что уже точно не будет использоваться, ушло несколько месяцев.

Ближе к окончанию этой эпической уборки участников ждал приятный сюрприз: в глубине склада была найдена стопка наглядных учебных материалов — таблицы и картинки, которые, вероятно, перекочевали на склад из здания, где до 1968 года располагался химический факультет. Среди этих бумаг, некоторые из которых рассыпались от старости, и была обнаружена вышеупомянутая таблица Менделеева.

Реставрация обнаруженной таблицы: сохранившаяся бумага с текстом, отделенная от тканевой основы, замочена в растворе гидрокарбоната магния Mg(HCO₃)₂. Фото с сайта phys.org

Возраст таблицы и плохие условия хранения сделали свое печальное дело: бумага, на которой были отпечатаны символы химических элементов, стала хрупкой и могла рассыпаться от малейшего прикосновения. Этому способствовала тяжелая основа таблицы из льняной ткани, а также то, что таблица была свернута в рулон. Сент-Эндрюсский университет получил на реставрацию таблицы грант от Британского фонда реставрации рукописей. Ее восстановлением занялся известный в Британии реставратор предметов живописи Ричард Хокс.

Сначала реставраторы удалили с поверхности таблицы грязь и пыль, а также те участки бумаги, которые не подлежали восстановлению. Затем бумажный плакат отделили от льняной основы, промыли в деионизированной воде при нейтральных значениях pH. После промывки водой таблицу обработали раствором гидроксида кальция Ca(OH)₂, удалив кислые загрязнения, а затем выдержали в растворе гидрокарбоната магния Mg(HCO₃)₂, бумага при этом адсорбировала ионы магния, нужные для увеличения ее прочности. На завершающем этапе реставрации утраченные участки бумаги были восстановлены с помощью японской бумаги васи (см. Бруссонетия бумажная и Paper mulberry) и крахмальной пасты.

После реставрации таблица заняла почетное место среди раритетных экспонатов библиотеки университета, а ее копию выставили на всеобщее обозрение на химическом факультете Сент-Эндрюсского университета.

Копия реставрированной Периодической системы на стене химического фаультета Сент-Эндрюсского университета. Фото © Алан Эйткен с сайта chemistryworld.com

Таблица подписана по-немецки: если переводить дословно — «Периодическая зависимость элементов Менделеева». Она похожа на вторую версию Периодической системы, предложенную Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1871 году в книге «Основы химии», но не полностью ей идентична. В свою таблицу 1871 года Менделеев внес несколько еще не открытых химических элементов, предсказав их атомные массы и свойства, и в версии самого Дмитрия Ивановича на месте предсказанных элементов стояли только их атомные веса. В Сент-Эндрюсской таблице же два элемента — скандий (Sc) и галлий (Ga) уже отпечатаны как обнаруженные.

Наиболее известна тройка предсказанных и открытых при жизни Менделеева элементов — экабор (скандий, открыт в 1879 году), экаалюминий (галлий, открыт в 1875 году) и экакремний (германий, открыт в 1886 году). Именно после того, как эти элементы были открыты и их свойства практически совпали с менделеевскими предсказаниями, о Периодической системе перестали говорить как просто о способе систематизации химических элементов. Периодический закон был признан фундаментальным естественнонаучным законом. Исполнение предсказаний Менделеева привело к тому, что Дмитрий Иванович перестал быть просто одним из трех систематизаторов химических элементов и создателей таблицы наряду с Юлиусом Лотаром Мейером и Джоном Александром Ньюлендсом. Открытие галлия, скандия и германия превратило Менделеева в создателя основного закона химии и самого известного русского химика во мире.

Таблица Менделеева, в которой были расставлены химические элементы, имела определенные черты, свойственные и для таблицы Ньюлендса, и для таблицы Мейера. Во всех трех таблицах элементы были расположены в порядке увеличения атомной массы, во всех трех таблицах оставались пустые ячейки, зарезервированные под элементы, которые еще не были открыты. Но, в отличие от коллег, Дмитрий Иванович не просто оставил в своей версии таблицы пустые ячейки — он предсказал атомные массы и свойства еще не открытых элементов. И если первое сообщение о периодическом законе было сделано Менделеевым в марте 1869 года, днем его рождения как фундаментального химического закона скорее стоит считать 1875 год, который показал, что определенные экспериментальным путем свойства открытого галлия близки предсказанным с помощью периодического закона свойствам экаалюминия.

В 1882 году Лондонское королевское общество присудило Менделееву и главному его конкуренту в приоритете открытия периодической системы Лотару Мейеру свои высшие награды — золотые медали Дэви — «За открытие периодических соотношений атомных весов». Однако после открытия германия в 1886 году и Ньюлендс, и Мейер всё реже упоминаются в связи с созданием и периодического закона, и его графического отображения — Периодической системы.

В таблице, обнаруженной в Сент-Эндрюсском университете, скандий и галлий уже приведены как открытые, но германий (клетка без символа элемента, но с атомным весом 72, еще пуста). Это позволяет говорить о том, что таблица отпечатана в период с 1879 по 1886 год (между открытием скандия и германия). Заметим, что еще до открытия германия надпись на немецком языке уже однозначно приписывает авторство систематизации Менделееву. Типографские отметки в левой нижней части таблицы — «Verlag v. Lenoir & Forster, Wien», указывают, что таблица была отпечатана в типографии, специализировавшейся на печати научных материалов, работавшей в Вене с 1875-го по 1888 год. К сожалению, точная дата печати таблицы в типографских отметках не указана.

Счет от поставщика научных полиграфических материалов в Бонне, выставленный профессору Сент-Эндрюсского университета Томасу Перди за приобретение и пересылку настенной Периодической системы. Фото с сайта chemistryworld.com

Маленькое расследование позволило сотрудникам Сент-Эндрюсского университета с большой вероятностью предположить, что найденная таблица появилась в их университете в XIX веке благодаря профессору Томасу Перди (Thomas Purdie), работавшему там с 1884-го по 1908 годы. В архивах университета были найдены детали закупки профессором Перди таблицы у поставщика научных материалов в Бонне. Покупка таблицы вместе с почтовой доставкой обошлась университету не очень дорого — в три марки (эта сумма сегодня эквивалентна примерно 1500 рублям). Собственно говоря, ситуация вполне обычная: профессор, начинающий исследовательскую и преподавательскую работу на новом месте, старается обустроить его, приобретая самое новое для своего времени исследовательское оборудование и самые свежие учебно-методические материалы.

С помощью раритетной таблицы Менделеева можно совершить путешествие во времени. Хотя основные ее очертания напоминают классическую короткопериодную версию Периодической системы, она заметно отличается от нее. Во-первых, некоторые атомные массы, приводимые в таблице, отличаются от привычных для нас значений (например, атомная масса 240 для урана, 125 — для теллура). Уточненные значения атомных масс, которые куда ближе к массам, опубликованным в современных таблицах (238,03 для урана и 127,6 для теллура), были получены немного позже — американским химиком Теодором Уильямом Ричардсом, которому присудили в 1914 году Нобелевскую премию по химии именно за «...точное определение атомных масс большого числа химических элементов...».

Во-вторых, в таблице полностью отсутствуют инертные газы, что, впрочем, и неудивительно. Сообщение об открытии первого инертного газа — аргона — было сделано в 1894 году, через восемь лет после открытия германия. Чуть позже были открыты и другие инертные газы, и из-за их инертности (нульвалентности) Менделеев предложил поместить их в нулевую группу Периодической системы, что и было сделано в последнем прижизненном издании «Основ химии». В привычной для нас восьмой группе инертные газы оказались уже после работ Генри Мозли и Нильса Бора, объяснивших причины периодичности свойств химических элементов повторяемостью электронной конфигурации. Отдельные семейства лантаноидов и актиноидов тоже появились уже в ХХ веке, а в обнаруженной таблице известные на то время лантаноиды и актиноиды (в таблице их два — уран и торий) распределены по группам.

Ну и, наконец, «пасхальное яйцо» для самых внимательных. В шестой группе, восьмом ряду Сент-Эндрюсской таблицы помещен символ Di с атомной массой 145. Это не устаревший символ диспрозия, как кто-то мог подумать, а «элемент» дидим (Didymium) — смесь трудноразделяемых элементов неодима и празеодима, которая с 1839-го по 1885 год считалась индивидуальным химическим элементом. То, что «дидим» представляет собой два элемента, австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах показал только в 1885 году. Кстати, это обстоятельство позволяет сузить временной интервал, в который таблица была отпечатана, до периода 1879–1885 годов.

В заключение хотелось бы пожелать коллегам быть внимательнее и осторожнее, наводя порядок в помещениях, где долго копятся предметы, ставшие ненужными. Как показывает пример химиков Сент-Эндрюсского университета, во время такой уборки можно найти настоящий раритет.

Фото с сайта gsy.bailiwickexpress.com.

Аркадий Курамшин