Выбирая предмет для своего исследования, Менделеев достигал того, к чему стремился. Он сразу вступил в сражение, происходившее на бранном поле химической теории. Исход этого сражения в глазах современников отнюдь еще не был решен, что и составляло его главную заманчивость для нового бойца.
Сторонники ошибочных взглядов Берцелиуса, искавшего в любом химическом соединении обязательной двойственности, отвечавшей игре скрытых электрических сил, отступали в беспорядке. Но в лагере победителей существовала тоже немалая сумятица. Как уже было сказано, мало кто давал себе труд углубленно анализировать положение, сложившееся на поле боя. И еще меньше было охотников подобрать и обновить оружие, брошенное разгромленным противником, хотя многое в этом вооружении представляло серьезную ценность.
Главной из этих ценностей было признание необходимости найти единую меру химического вещества. Этой мерой и служит атом. Над ее уточнением
й сам Берцелиус и другие исследователи трудились много, упорно и плодотворно до тех пор, пока предвзятые идеи не свернули их с правильного пути.
Новые, более полные и совершенные представления о строении химического начала – элемента – должны были окрепнуть, преодолевая ложные идеи, но одновременно используя здоровое, разумное, материалистическое зерно, которое было добыто предшественниками. Между тем исследователи, неспособные мыслить диалектически, вместе с ошибками склонны были зачеркнуть весь пройденный путь.
Однако сама природа химических превращений, или, как говорят химики, реакций, все время возвращала исследователя к мысли об атоме и его свойствах. Дерево химии разрасталось: все новые и новые вещества, все в новых и новых сочетаниях входили в круг знаний химика. И они совсем не собирались приноравливать свое поведение к тощим схемам теоретиков. Затруднения практиков предупреждали о том, что пренебрежение теорией начинало мстить за себя.
Менделеева, в его студенческой работе, увлекало стремление вложить и свой «пай» в уточнение атомистических представлений. Он с тем большим жаром взялся за предложенное ему Воскресенским исследование случаев замещения одних веществ другими в таких сложных атомных постройках, как кристаллы, что это и был прямой шаг к осуществлению его замыслов: разгадать тайну химических связей между атомами.
Некоторые элементы, при всем своем различии вели себя в кристаллах сходным образом. Им было
присвоено название, по обычаю составленное из двух греческих слов: «isos», что значит «разный», и «morphe» – «вид», «форма», а само явление получило имя «изоморфизм».
Объекты исследования, избранные Менделеевым, были не только поучительны, но и красивы. Кому не приходилось любоваться игрой огней, пусть даже не в драгоценных камнях, а хотя бы в обыкновенных кристаллах каменной соли! Кто не восхищался бесконечным разнообразием узоров в снежинках! Они радуют глаз точностью своих геометрических форм.
Но для исследователя – химика, минералога – кристаллы – это еще «к тому же выразители внутренних качеств вещества, атомов. Атомы группируются в кристалле друг подле друга, подчиняясь силам, между ними возникающим. Всеми своими внешними очертаниями – расположением ребер, углов, граней-кристалл наводит на мысль о какой-то правильной атомной постройке. Каковы законы этой постройки, на каких свойствах атомов они основаны – эти мысли захватывают естествоиспытателя, который держит в руках чудесный камушек, так изобретательно отграненный самой природой. Сама природа отчеканила этот прозрачный ключик к се важнейшей тайне – строению вещества.
Исследователь погружает кристалл одного из изоморфных по отношению друг к другу веществ в насыщенный раствор второго такого же вещества. Исходный, казалось бы чужеродный, кристаллик начинает обрастать с поверхности новыми слоями новых атомов. Это значит, что условия притяжения друг к другу частиц атомной постройки остаются почти неизменными. Частицы второго изоморфа так же ориентируются друг около друга, как и частицы первого. И те и другие выбирают в кристалле одни и те же места, на которых им в одинаковой степени легко удержаться. Они садятся вблизи угла, где уже засевшие в кристалле атомы могут с ними энергичнее взаимодействовать, где большее число связей свободно. От ребра к ребру пролегают стройные цепочки атомов, они ложатся параллельными рядами и образуют новые поверхностные слои и грани.
Менделеев, конечно, не представлял себе этой картины с такой ясностью, с какой она рисуется исследователю в наше время, когда химик и физик пронизали кристалл светом рентгеновских лучей, длина волны которых соизмерима с размерами атома. Они уловили на экране «зайчики» от рентгеновских же лучей, отраженных внутренними атомными слоями кристаллической постройки, измерили эти слои с величайшей точностью. Менделеев изучал лишь основы этого знания. Он с восхищением наблюдал, как изоморфные друг другу вещества выкристаллизовываются из смешанных растворов в виде общих кристаллов. Их количественные отношения непостоянны. Атомы как бы перемешиваются: в постройке может участвовать больше атомов одного из изоморфных веществ или, наоборот, меньше.
Это зависит от того, сколько тех или других веществ будет находиться в растворе. Если смешать растворы калиевых и аммониевых квасцов, то при пересыщении этих растворов не выделяются в отдельности кристаллы квасцов того или другого рода: в каждом отдельном кристалле будет содержаться и калий и аммоний. Изоморфные смешения, то есть взаимные замены близких по свойствам веществ, особенно часто встречаются в минералах.
Известь и магнезия, глинозем и окись железа, магнезия и закиси марганца часто замещают друг друга без перемены кристаллической формы. Попробуйте уяснить хитрую механику этих замен без участия атомов!..
***
В своей студенческой работе Менделееву кое- что удалось добавить к тому, что до него было известно о поведении атомов в кристаллах, составленных из смеси изоморфных веществ. Но для него эта работа была не только пробой сил. Пытливо всматривался он в смутные связи, обозначавшиеся в его опытах между составом и свойствами разнообразных «твердых растворов» изоморфных веществ. Кто мог в то время предвидеть, какое интересное развитие получат эти исследования в его собственных работах о растворах, которые в дальнейшем заложат основу целого направления в русской и мировой химии!
Несколько забегая вперед, следует отметить еще одну важную особенность этой первой научной работы Менделеева. В ней отчетливо проявилось то направление поисков, следуя которому исследователь пришел впоследствии к величайшим открытиям в области химии.
