Как были открыты химические элементы

Общепринятые даты и авторы открытий химических элементов

Название элемента Дата открытия Кем открыт элемент Водород 1766 Г. Кавендиш Гелий 1868 Н. Локьер, Ж. Жансен Литий 1817 И. Арфведсон Бериллий 1798 Л. Воклен Бор 1808 Ж. Гей-Люссак, Л. Тенар Углерод Известен в древности Азот 1772 Д. Резерфорд Кислород 1774 Д. Пристли, К. Шееле Фтор 1771 К. Шееле Неон 1898 В. Рамзай, М. Траверс Натрий 1807 Г. Дэви Магний 1808 Г. Дэви Алюминий 1825 X. Эрстед Кремний 1823 И. Берцелиус Фосфор 1669 Г. Брандт Сера Известна в древности Хлор 1774 К. Шееле Аргон 1894 В. Рамзай, В. Рэлей Калий 1807 Г. Дэви Кальций 1808 Г. Дэви Скандий 1879 Л. Нильсон Титан 1795 М. Клапрот Ванадий 1830 А. Сефстрем Хром 1797 Л. Воклен Марганец 1774 К. Шееле Железо Известно в древности Кобальт 1735 В. Брандт Никель 1751 А. Кронштедт Медь Известна в древности Цинк Получен в средние века Галлий 1875 П. Лекок де Буабодран Германий 1886 К. Винклер Мышьяк Получен в средние века Селен 1817 И. Берцелиус Бром 1826 А. Баляр Криптон 1898 В. Рамзай, М. Траверс Рубидий 1861 Р. Бунзен, Г. Кирхгоф Стронций 1790 А. Крауфорд Иттрий 1794 Ю. Гадолин Цирконий 1789 М. Клапрот Ниобий 1801 Ч. Хэтчет Молибден 1778 К. Шееле Технеций 1937 К. Перье, Э. Сегре Рутений 1844 К. К. Клаус Родий 1804 В. Волластон Палладий 1803 В. Волластон Серебро Известно в древности Кадмий 1817 I К. Штромейер Индий 1863 Ф. Рейх Олово Известно в древности Сурьма Получена в средние века Теллур 1782 Ф. Мюллер фон Рейхенштейн Иод 1811 Б. Куртуа Ксенон 1898 В. Рамзай, М. Траверс Цезий 1861 Р. Бунзен, Г. Кирхгоф Барий 1774 К. Шееле, Г. Ган Лантан 1839 К. Мосандер Церий 1803 И. Берцелиус, В. Хизингер, М. Клапрот Празеодим 1885 К. Ауэр фон Вельсбах Неодим 1885 К. Ауэр фон Вельсбах Прометий 1945 Д. Маринский, Л. Гленденин, Ч. Кориэлл Самарий 1879 П. Лекок де Буабодран Европий 1901 Э. Демарсе Гадолиний 1886 П. Лекок де Буабодран Тербий 1843 К. Мосандер Диспрозий 1886 П. Лекок де Буабодран Гольмий 1879 П. Клеве Эрбий 1843 К. Мосандер Тулий 1879 П. Клеве Иттербий 1878 Ш. Мариньяк Лютеций 1907 Ж. Урбэн Гафний 1923 Д. Хевеши, Д. Костер Тантал 1802 А. Экеберг Вольфрам 1781 К. Шееле Рений 1925 В. Ноддак, И. Такке, О. Берг Осмий 1804 С. Теннант Иридий 1804 С. Теннант Платина 1748 Золото Известно в древности Ртуть Известна в древности Таллий 1861 В. Крукс Свинец Известен в древности Висмут Получен в средние века Полоний 1898 П. и М. Кюри Астат 1940 Дж. Корсон, К. Маккензи, Э. Сегре Радон 1899 Э. Резерфорд, Р. Оуэнс Франций 1939 М. Перей Радий 1898 П. и М. Кюри Актиний 1899 А. Дебьерн Торий 1828 И. Берцелиус Протактиний 1918 О. Ган, Л. Мейтнер, Ф. Содди, А. Крэнстон Уран 1789 М. Клапрот Нептуний 1940 Е. Макмиллан, П. Абельсон Плутоний 1940 Г. Сиборг с сотр. Америций 1945 Г. Сиборг с сотр. Кюрий 1944 Г. Сиборг и др. Берклий 1950 Г. Сиборг и др. Калифорний 1950 Г. Сиборг и др. Эйнштейний 1952 А. Гиорсо, Г. Сиборг и др. Фермий 1952 А. Гиорсо, Г. Сиборг и др. Менделевий 1955 Г. Сиборг и др. 102 1963–1966 Г. Н. Флеров и др. Лоуренсий 1961 А. Гиорсо и др. Курчатовий 1964 Г. Н. Флеров и др. Нильсборий 1970 Г. Н. Флеров и др. 106 1974 Ю. Ц. Оганесян и др. 107 1976 Ю. Ц. Оганесян и др.

А в итоге получается, что клетки современной периодической системы были заполнены усилиями примерно 100 человек.

Среди них есть и свои рекордсмены. Опять же если говорить сначала об элементах, обнаруженных в природе, то первенство здесь принадлежит шведскому химику К. Шееле. На его счету шесть элементов: фтор, хлор, марганец, молибден, барий и вольфрам, и сюда же можно добавить седьмой — кислород, честь открытия которого К. Шееле делит с Дж. Пристли.

Серебряная медаль в деле открытия новых элементов принадлежит В. Рамзаю, открывшему аргон, гелий, криптон, неон и ксенон; правда, во всех случаях у него были соавторы: В. Крукс (гелий), В. Рэлей (аргон), М. Траверс (криптон, неон и ксенон). По четыре элемента обнаружили в природе И. Берцелиус (церий, селен, кремний и торий), Г. Дэви (калий, кальций, натрий и магний), П. Лекок де Буабодран (галлий, самарий, гадолиний и диспрозий). По три элемента открыли М. Клапрот (титан, цирконий и уран) и К. Мосандер (лантан, тербий и эрбий). Наконец, несколько исследователей подарили знанию по два новых элемента: Л. Воклен (бериллий и хром), У. Волластон (родий и палладий), Р. Бунзен и Г. Кирхгоф (рубидий и цезий), К. Ауэр фон Вельсбах (празеодим и неодим), П. Клеве (гольмий и тулий) и С. Теннант (осмий и иридий). Это несколько идеализированная картина. Читая в книге рассказы об открытиях тех или иных элементов, вы не раз сталкивались с такой ситуацией, когда не так-то просто с определенностью назвать автора открытия.

Что касается природных радиоактивных элементов, то здесь первенство остается за М. и П. Кюри, выделившими из урановых минералов полоний и радий. В открытии восьми трансурановых элементов принимал участие Г. Сиборг (с плутония по менделевий); для достоверного синтеза элементов с Z, равным 102–107, решающую роль сыграли работы Г. Н. Флерова, возглавляющего большую группу исследователей в Дубне.

А вот как распределились открытия химических элементов по странам.

Максимум приходится на Швецию: 23 химических элемента было обнаружено учеными этого государства. Сюда относятся (в хронологическом порядке): кобальт (1735), никель (1751), фтор (1771), хлор (1774), марганец (1774), барий (1774), молибден (1778), вольфрам (1781), иттрий (1794), тантал (1802), церий (1803), литий (1817), селен (1817), кремний (1823), торий (1828), ванадий (1830), лантан (1839), тербий (1843), эрбий (1843), скандий (1879), гольмий (1879) и тулий (1879). В данном перечне много редких и редкоземельных элементов, и это не случайно. В Швеции в XVIII в. была сильно развита металлургическая промышленность, а это требовало поисков новых месторождений железных руд. Попутно, а часто и независимо, обнаруживались новые минералы, содержащие, как оказывалось, неизвестные ранее элементы. Кроме того, химико-аналитический метод исследования стоял в Швеции на высоком уровне. Это опять было связано с необходимостью анализа большого количества минералов и руд. Не случайность, а практические потребности сделали Швецию первой страной по числу открытых ее учеными химических элементов.

Второй стала Англия. Английские ученые в обшей сложности обнаружили 20 элементов: водород (1766), азот (1772), кислород (1774), стронций (1787), ниобий (1801), палладий (1803), родий (1804), осмий (1804), иридий (1804), натрий, калий (1807), магний, кальций (1808), таллий (1861), аргон (1894), гелий (1895), неон (1898), криптон, ксенон (1898), радон (1900). На примере Англии отчетливо видна связь между открытиями элементов и общей направленностью научных исследований. В Англии, на родине пневматической химии, были обнаружены разновидности воздуха, оказавшиеся впоследствии элементарными газами атмосферы — водородом, азотом и кислородом. Спустя сто с лишним лет в Англии же сложилась благоприятная ситуация для открытия благородных газов (в данном случае выдающуюся роль сыграла личность конкретного ученого — В. Рамзая). В начале XIX в. больших успехов достигла в стране электрохимия, и это способствовало удачной работе Г. Дэви. Он получил в свободном виде натрий, калий, магний и кальций. Открытие четырех платиновых металлов связано с прогрессом исследований сырой платины в Англии.

Третье место занимает Франция. Ученые этой страны открыли 15 элементов: хром (1797), бериллий (1798), бор (1808), иод (1811), бром (1826), галлий (1875), самарий (1879), гадолиний (1886), диспрозий (1886), радий (1898), актиний (1899), европий (1901), лютеций (1907), франций (1939). Неудивительно, что радиоактивные элементы Ро, Ra, Ас были открыты французскими учеными. Это произошло в русле пионерских работ по изучению явления радиоактивности. Великолепный мастер спектрального анализа П. Лекок де Буабодран с помощью этого метода констатировал существование четырех новых элементов: галлия и трех редких земель — самария, гадолиния и диспрозия. Обнаружение хрома и бериллия было делом рук Л. Воклена — настолько искусного химика-аналитика, что было бы несправедливо, если бы он не подарил миру ни одного нового химического элемента.

Статистика открытий элементов на четвертое место ставит Германию (10 элементов): цирконий (1789), уран (1789), титан (1795), кадмий (1817), цезий (1860), рубидий (1861), индий (1863), германий (1886), протактиний (1918), рений (1925). Три фактора сыграли роль в этих открытиях: блестящее мастерство химика-аналитика М. Клапрота (Ti, Zr и U); разработка метода спектрального анализа (Cs, Rb и In); широкое развитие рентгеноспектральных исследований (Re).

Три элемента — теллур (1782), празеодим (1885), неодим (1885) — были открыты в Австрии, два — в Дании: алюминий (1825) и гафний (1923). Один элемент — рутений — был открыт в России в 1844 г. Однако нужно сказать, что русские химики, получив известия об открытии многих новых элементов, выделяли их из природного сырья и изучали их свойства (платиновые металлы, хром, стронций). Отечественные химики по разным причинам не внесли большого вклада в открытие химических элементов, существующих в природе. При этом нельзя забывать, что естественная классификация элементов, их периодическая система была разработана нашим соотечественником Д. И. Менделеевым, а это было делом гораздо более сложным, чем открытие нескольких новых элементов.

Нет ничего удивительного в том, что подавляющее большинство элементов, существующих в природе, было обнаружено учеными четырех стран: Англии, Германии, Франции и Швеции, где химические исследования находились на очень высоком уровне. Там были получены многие важные научные результаты, способствовавшие открытию новых химических элементов.

О том, как распределяются открытия в области синтезированных элементов, мы уже говорили (на с. 215). Здесь отметим, что наиболее сложные синтезы трансурановых элементов с Z, равным 102–107, впервые достоверно осуществлены в Советском Союзе.

Интересен и такой вопрос: какими темпами шло обнаружение новых химических элементов в разные периоды времени? Для удобства возьмем временной интервал с 1750 (примерная дата начала химико-аналитических исследований) по 1925 г. (открытие последнего стабильного элемента — рения) и разобьем его на периоды по 25 лет каждый. Пользуясь данными из сводной хронологической таблицы, составим таблицу (табл. 5), отражающую темпы обнаружения новых элементов.

Таблица 5