Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева) — это графическое представление одного из самых фундаментальных законов естествознания. Он определяет закономерные изменения свойств атомов разных элементов в зависимости от заряда их ядра и, как следствие, электронного «населения» окрестностей атомного ядра.
В эти дни таблица Менделеева отмечает свой 155-й день рождения: согласно «летописи» открытия периодического закона, 1 марта 1869 года (по новому стилю) Менделеев завершил первый целостный вариант таблицы, 18 марта об этом было доложено на заседании Русского химического общества, а 26-27 марта появился первый напечатанный вариант таблицы. Эта задача приурочена к полукруглому юбилею и посвящена любопытной истории наименования одного из элементов.
Открывая новые элементы, ученые вольны называть их по своему усмотрению — как, скажем, астрономы и биологи называют звезды или новые виды. К чести химиков, отметим, что никто не поместил в таблицу собственное имя. Зато в честь коллег-химиков и просто великих ученых первооткрыватели назвали множество элементов. Это и гадолиний (химический символ Gd), получивший название по имени жившего в XVIII–XIX веках финского химика Юхана Гадолина, и уютно разместившиеся рядышком среди семейства актиноидов эйнштейний (Es), фермий (Fm), менделевий (Md) и нобелий (No). Люди, в честь которых они были названы, едва ли нуждаются в представлении. Это всего лишь несколько примеров «персональных» элементов.
Некоторые элементы названы по их примечательным свойствам, некоторые — в честь персонажей мифов и легенд, а некоторые — в честь тел солнечной системы, причем не только планет, но и Солнца (гелий, He) или астероидов (палладий, Pd). География — еще один популярный источник названий элементов: в таблицу Менделеева перекочевали многие топонимы — целые части света (европий, Eu), регионы (скандий, Sc), отдельные страны и города. Нетрудно, к примеру, угадать происхождение названий московия (Mc), дубния (Db), германия (Ge) или франция (Fr).
Иногда разгадать происхождение названия элемента посложнее. Например, если химики предпочли латинские названия стран. Так случилось с полонием (Polonia — латинское название Польши), рутением (Ruthenia — латинское название Руси) и галлием Ga, названным в честь исторической области Галлия, которая сейчас примерно соответствует той же Франции.
Но есть в периодической таблице один элемент, название которого буквально «кричит» о географическом происхождении, хотя на самом деле оно напрямую с географией не связано. Попробуйте догадаться, что это за элемент, название которого невозможно уверенно связать ни с одним топонимом.
Загаданный элемент вполне мог быть назван в честь кого-то (или чего-то) другого, чье название созвучно настоящему топониму или произошло от него.
Название пришло к этому элементу по цепочке: он был назван в честь кого-то/чего-то еще, чье название, в свою очередь, — производное от другого имени собственного. Однако четко проследить связь ни одного звена этой цепочки с географией нельзя.
Название загаданного элемента произошло от названия минерала, в котором он был впервые обнаружен. У него тоже «ложно-географическое» название.
В XIX веке в России жил некто Василий Евграфович, человек серьезный и видный: генерал-лейтенант, горный инженер и начальник штаба Корпуса горных инженеров в 1845–1861 годах. По долгу службы Василий Евграфович как мог способствовал научным изысканиям и однажды предоставил любопытный минерал красивого бархатисто-черного цвета (ранее известный как уранотантал или иттроильменит) немецкому химику Генриху Розе для изучения. Образец был найден в Ильменских горах близ города Миасс — отсюда возникло одно из двух его упомянутых названий. Немец подверг минерал тщательному анализу и уточнил его состав, который оказался довольно сложным: (Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16. Тем самым Розе «закрыл» и уранотантал, и иттроильменит, поскольку прежние описания приводили ошибочный состав элементов и их пропорции. Встал вопрос о новом названии — благодарный ученый в 1847 году решил использовать фамилию своего помощника из далекой России, того самого Василия Евграфовича. Большая честь для человека, который сам непосредственно не занимался наукой! Однако на этом наша история не заканчивается, а делает крутой поворот.
События перемещаются во Францию и переносятся вперед во времени — на целых 30 лет. В Европе тогда происходил настоящий бум открытий новых химических элементов. Одним из рекордсменов среди «охотников на элементы», поучаствовавший в пополнении списка сразу несколькими элементами, был француз Поль Эмиль Лекок де Буабодран. В 1875 году он уже прославился благодаря открытию галлия. Химика, кстати, заподозрили в честолюбивых мотивах: якобы название это происходит от gallus, что на латыни означает «петух». То же означает и «Le Coq» (то есть его фамилия) на французском. Впрочем, Лекок де Буабодран обвинения отрицал и подчеркивал, что назвал галлий именно в честь римского наименования Франции.
В 1879 году Лекок де Буабодран был занят изучением элементного состава упомянутого минерала с помощью спектроскопии, популярного метода среди «охотников на элементы»: поскольку у каждого химического элемента уникальный набор спектральных линий, новые элементы можно «ловить» по неизвестным спектральным сигнатурам. И действительно, в спектре минерала ученый заметил уникальные и ранее не известные полосы. Это означало, что в таблице Менделеева (которая незадолго до того появилась благодаря усилиям Дмитрия Ивановича) произошло пополнение.
К сожалению, Василий Евграфович не дожил до триумфа своей славы: он скончался в 1870 году в Санкт-Петербурге в возрасте 66 лет. Уже после своей кончины он стал первым в истории реальным человеком, в честь которого был назван химический элемент. До того такой чести удостаивались только древние боги и легендарные герои...
Образец упомянутого металла в чистом виде. Фото с сайта ru.wikipedia.org
Итак, мир узнал о существовании нового элемента с порядковым номером 62. Им оказался серебристый металл из группы редкоземельных, относящийся к семейству лантаноидов. Металл имеет плотность около 7,5 г/см³, плавится при температуре 1076,85°C и, будучи уже расплавлен, кипит при 1790,85°C. По распространенности в земной коре он занимает солидное 40 место, превосходя, например, олово. Он также представляет собой ценное сырье для производства высокотехнологичных материалов и энергетики.
Загадочный элемент называется самарий (химический символ Sm), упомянутый минерал — это самарскит, а горный инженер Василий Евграфович носил фамилию Самарский (точнее, двойную фамилию Самарский-Быховец). Как мы видим, казалось бы «очевидно» объясняющая этимологию этого названия Самара ни при чем. Можно предположить, что род Самарских, к которому относился Василий Евграфович, действительно происходил из Самары или когда-то имел к древнему городу на Волге иное отношение, но подтверждений этому не имеется.
Итак, самарий не был назван в честь Самары. Зато этот элемент оказался в центре увлекательной истории, которая объединила в себе судьбы очень непохожих людей из разных стран. Кстати, других хорошим кандидатом на роль разгадки является индий, вот только тут фамилии и названные по ним минералы ни причем. Элемент получил такое название, потому что у него есть яркая спектральная линия цвета индиго — красителя, который исходно поставляли именно из Индии, откуда и взялось его название. Так что связь с географией вполне прослеживается.
В таблице Менделеева имеется и множество по-настоящему «географических» названий, многие из которых тоже вполне примечательны. Давайте рассмотрим несколько примеров.
Часто такие имена элементов отражают их «место рождения» — локации, где они были найдены или созданы впервые. Таких особенно много среди открытых недавно химических элементов: для «открытия», их приходится синтезировать искусственно с помощью очень сложного и дорогого оборудования. Успешно заниматься такой «охотой на элементы» могут лишь немногие научно-исследовательские учреждения — они-то и придумывают им названия.
Один из самых плодотворных коллективов работает в подмосковной Дубне — это Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ). Там было получено множество элементов, в том числе дубний (Db) и московий (Mc). Заокеанские коллеги советских и российских физиков аналогичным образом назвали берклий (Bk) и калифорний (Cf), впервые полученные в Национальной лаборатории им. Лоуренса (Беркли, Калифорния). Теннессин (Ts) — самый «свежий» из открытых на сегодняшний день элемент, — получил свое имя в честь штата Теннесси и находящихся там университетов и Национальной лаборатории Ок-Ридж.
Огромная таблица Менделеева в Дубне — подарок ОИЯИ городу. Элементы, в открытии которых участвовали ученые института, отмечены белой каймой. Фото с сайта jinr.ru
Все эти «географические» названия элементов легко читаются. В то же время другие таят в себе загадку на уровне перевода — чтобы ее отгадать, достаточно знать древние языки. Так, гафний (Hf) назван в честь столицы Дании (Hafnia — латинское название Копенгагена), где он и был открыт. Та же история с лютецием (Lu): первооткрыватель Жорж Урбэн дал ему название, производное от «Париж» на латинском (Lutetia Parisiorum). Заметим, насколько латинские названия этих городов не похожи на английские или русские. В то же время в названии гольмия (Ho) прообраз худо-бедно угадывается — это Стокгольм, старинное латинское название которого — Holmia. То же — в случае с одним из «новых» элементов, нихонием (Nh), имя которого происходит от одного из вариантов самоназвания Японии — Нихон (буквально «Страна восходящего солнца»).
Табличка ассоциации ASM International у входа в шахту Иттербю. Фото с сайта en.wikipedia.org
Но рекордсменом в своеобразном «соревновании» городов и стран по числу названных в их честь элементов стал отнюдь не престижный исследовательский центр. Их (по крайней мере пока, ведь охота на элементы продолжается) обгоняет Иттербю (Ytterby). Это небольшая деревня в коммуне Ваксхольм на острове Ресарё (Швеция), где сейчас живет всего несколько тысяч человек. Дело в том, что неподалеку от Иттербю есть шахта, созданная на месте обнаружения необычно тяжелого минерала гадолинита в 1787 году. Разумеется, минерал назван в честь упомянутого Юхана Гадолина.
Тщательное изучение гадолинита привело к открытию одного за другим (хотя и с большими перерывами во времени) семи химических элементов. Четыре из них названы в честь Иттербю: это иттрий (Y), эрбий (Er), тербий (Tb) и иттербий (Yb). Первые три названия — это разобранное на части слово «Иттербю», четвертое — производное от топонима целиком.
Как же были названы остальные три элемента из семи, которые удалось открыть благодаря той шахте? Это уже знакомые нам гадолиний (Gd), названный в честь Стокгольма гольмий (Ho) и, наконец, тулий (Tm). «Тулий?» — можем удивиться мы в этом месте. Неужели там же обнаружили элемент, названный в честь российского города, которые славится самоварами и пряниками? Отнюдь нет, это еще одна ложная ассоциация, как и с самарием. Происхождение названия тулия вроде бы географическое, но скорее всего всё же мифологическое.
Элемент получил имя легендарного острова Туле, в греческой мифологии — северного предела Ойкумены. Нечто вроде «островной» Гипербореи. В средние века Туле отождествляли с Исландией, считали частью Британии, Скандинавии или ассоциировали с какими-то другими далекими северными островами. Выходит, Туле — как источник имени тулия — одновременно находится и нигде, и много где. Ситуация тем более запутанная, ведь древний мифологический топоним породил ряд более поздних и вполне реальных. Так, Туле (Thule) — это бывшее название города Каанаак на севере Гренландии и расположенный неподалеку залив, известный также как Залив Северной звезды (North Star bay). Над одним из островов Северного Канадского архипелага возвышается гора Туле. Наконец, острова Туле есть и на далеком юге — так назван один из Южных Сандвичевых островов и самостоятельная группа мелких островов Антарктики.
Образец упомянутого минерала со свежим блестящим сколом. Фото с сайта en.wikipedia.org