Довольно острая дискуссия развернулась вокруг представлений о структуре седьмого периода. Так как второй и третий и соответственно четвертый и пятый периоды в системе были построены аналогично, то можно было предположить, что в структурном отношении седьмой период мог бы быть подобен шестому и включать в себя семейство из четырнадцати 5,/олементов, подобно семейству 4/-элементов в шестом. Однако решить вопрос о том, при каком значении Z в атоме должен появиться первый 5/электрон, оказалось непросто. Весь опыт химии свидетельствовал, что после актиния (Z — =89), аналогичного лантану (Z—57), последующие элементы (торий, протактиний и уран) не обнаруживают определенных черт сходства с церием, празеодимом и неодимом, а гораздо более похожи на элементы из предшествующих периодов. Именно так полагал и Н. Бор, относя торий, протактиний и уран к 6</-элементам, а второе редкоземельное семейство, по мнению Н. Бора, должно появиться после урана.
В 20-х годах физики-теоретики пытались рассчитать значение Z, отвечающее появлению первого 5/электрона. Большинство химиков придерживалось боровской точки зрения.
Существенным моментом для выяснения важной детали структуры периодической системы явилось открытие гафния (Z=»72). Долгое время оставалось неясным, какими химическими свойствами должен обладать элемент с этим порядковым номером: будет ли он последним редкоземельным элементом или же аналогом циркония, т.е. 5^-элементом.
Французский ученый Ж. Урбэн, еще в 1911 г. заявивший об открытии нового редкоземельного элемента кельтия, считал, что именно он и должен занять клетку N? 72. Точку зрения Ж. Урбэна о «редкоземельном» характере кельтия опроверг в 1914 г. Г. Мозли, а в 1921 г. Н. Бор на основании своей теории строения атомов сделал определенный вывод, что семейство «редких земель» завершается на лютеции (Z=71), т. е. элемент № 72 должен был уже являться аналогом циркония.
Следуя теоретическим рекомендациям Н. Бора, датский спектроскопист Д. Костер и венгерский радиохимик Г. Хевеши предприняли поиски нового элемента в циркониевых рудах, что и увенчалось успехом. Выводы же Ж. Урбэна оказались ошибочными.
Так окончательно определились границы редкоземельного семейства —от лантана до лютеция. Открытие гафния явилось важнейшим практическим аргументом в пользу разрабатывавшейся теории периодической системы.
В 1925 г. норвежский геохимик В. Гольшмидт ввел термин «лантаноиды» для обозначения четырнадцати 4/-элементов от церия до лютеция. Кроме того, он развил представление о так называемом лантаноидном сжатии (явлении, характеризующем специфический характер изменения ионных радиусов лантаноидов по мере роста Z). Это позволило объяснить нюансы химического поведения элементов шестого периода.
Наряду с гафнием в 20-х годах был открыт еще один химический элемент—рений (Z—75). По сложившимся представлениям, он был обнаружен в 1925 г. немецкими учеными В. Ноддаком, И. Такке (Ноддак) и О. Бергом. Однако современные историко-научные исследования1 показали, что достоверное открытие рения в 1925 г. не имело места, а должно быть отнесено к концу 1927 —началу 1928 г. Рений оказался последним из открытых стабильных элементов земной коры. Таким образом, к концу 20-х годов оставались ненайденными лишь элементы с Z, равными 43, 61, 85 и 87, хотя в литературе нередко появлялись сообщения о якобы состоявшихся открытиях.
Говоря о появлении новых теоретических аспектов учения о периодичности, следует остановиться на работах русского ученого Е. В. Б про на, который в 1915 г. ввел представление о вторичной периодичности. Основываясь на теории Р. Абегга о нормальных валентностях и контрвалентностях элементов, он показал, что некоторые свойства элементов данной подгруппы представляют периодическую функцию от их атомной массы. Например, в подгруппе галогенов свойства последних изменяются не монотонно, а периодически; в частности, это находит выражение в числе и устойчивости оксидов. Е. В. Бирон доказал проявление вторичной периодичности у щелочных металлов, благородных газов, неметаллов V и VI групп и элементов подгруппы цинка.
|