С течением времени число металлов росло. К XVIII столетию их уже набралось 24. К середине XVIII в. назрела необходимость как-то систематизировать накопленные знания о химических веществах вообще и о металлах в частности. К этому времени возникло представление о химических элементах как последних продуктах действительного разложения тел.

Портрет А. Л. Лавуазье

Портрет А. Л. Лавуазье
работы литографа
Delpech, Francois Seraphin (1778-1825)

Большая заслуга в утверждении принципиально нового для того времени подхода к простым веществам принадлежит французскому ученому А. Лавуазье (1743—1794). Он считал элементами простые вещества, не разложимые химическим анализом и при химических реакциях дающие продукты большей массы, чем исходные.


В своей книге "Элементарный курс химии", написанной в 1789 г. и явившейся, по существу, первым современным курсом химии, А. Лавуазье приводит первую классификацию простых тел, группируя их в четыре больших класса.

Лаборатория А. Лавуазье

Лаборатория А. Лавуазье

Первый класс — это простые вещества — элементы; свет, теплород, кислород, азот и водород; второй класс — элементы неметаллы; третий — простые металлические вещества и, наконец, четвертый — землистые вещества (отсюда впоследствии и название щелочноземельные), способные давать соли: известь, магнезия, барит, глинозем, кремнезем.

А. Л. Лавуазье

Портрет А. Л. Лавуазье с женой
(Метрополитен-музей, США)

Раздел, посвященный металлам, охарактеризован так: "Простые вещества металлические, окисляющиеся и дающие кислоты: сурьма, серебро, мышьяк, висмут, кобальт, медь, олово, железо, марганец, ртуть, молибден, никель, золото, платина, свинец, вольфрам, цинк" К Разделение сводилось к образованию групп по сходству определенных качеств, исходя из химического поведения.


Такой же принцип был использован при более поздних попытках систематизации. Они в 1869 г. привели к открытию, определившему развитие химии на долгое время.

Дмитрий Иванович Менделеев

Дмитрий Иванович Менделеев
(1834 - 1907 гг.)

1 марта 1869 г. русский химик Дмитрий Иванович Менделеев сформулировал один из фундаментальных законов природы — периодический закон. Ко времени открытия периодического закона металлы составляли большинство (48 из 63) известных элементов. Это превосходство сохраняется и поныне: большинство из 105 известных элементов относится к металлам. Назревала необходимость обнаружения фундаментального признака, позволяющего сравнивать все элементы и создающего основу для сопоставления металлических и неметаллических качеств.

Самым важным среди сформулированных принципов, был принцип аналогии атомов, т. е. сходства элементов в пределах ряда и группы. Атомная масса элемента должна быть довольно близка к среднему арифметическому из четырех его соседей. Это позволило не только исправить неточные массы известных атомов, но и предсказывать основную характеристику еще не открытых. При размещении элементов в системе Д. И. Менделеев руководствовался не только правилом постепенного нарастания атомной массы, но и принципом периодичности химических свойств. В качестве критерия он рассматривал формы высших кислородных и водородных соединений элементов.


Не имея представления об электроне и его значении для свойств атома, почти за тридцать лет до открытия (1897) этой элементарной частицы, Д. И, Менделеев по положению элемента в периодической системе мог сказать, металл это или неметалл, перечислить важнейшие его свойства и даже химическую активность.

Д.И. Менделеев

Д.И. Менделеев русский химик

Так, еще в 1871 г. он охарактеризовал свойства актиния, первые ощутимые образцы которого (всего несколько миллиграммов) получены лишь в 1955 г. По его убеждению, в десятом ряду третьей группы периодической системы должен стоять элемент, имеющий высшую степень окисления ( + 3), обладающий свойствами металла, образующий оксид Мe2О3 и имеющий среднюю химическую активность по сравнению с другими металлами. Никто еще не знал, что, для того чтобы обнаружить существование ряда элементов, потребуется сначала убедиться в способности некоторых атомов распадаться без всяких видимых причин. Ведь при этом меняется основное свойство атома — его масса.

Периодический закон как бы раскрыл глаза исследователям, сделал их усилия более целенаправленными. Благодаря периодическому закону стало возможно не только классифицировать уже известные элементы, но и предсказать свойства тех, которые не были еще открыты.

История цивилизации насчитывает примерно шесть тысячелетий, а периодический закон появился на самом последнем отрезке пути, по которому прошло развитие человеческого общества. До этого времени химикам приходилось действовать как бы на ощупь. После установления периодического закона они знали, что искать.

Постепенное закономерное изменение свойств по периодам и совпадение основных характеристик по группам позволяло заранее определить металлический или неметаллический характер недостающего звена периодической системы. Близость свойств элемента к окружающим его в системе Менделеева вселяла уверенность в том, что он может быть найден там, где встречаются его соседи по таблице. А подчиненность периодическому закону свойств химических соединений делала эти поиски еще более осмысленными. Минералы и руды, содержащие сходные по свойствам элементы, могли оказаться хранителями нового "кирпичика" мироздания. И действительно, после открытия Менделеева стали вскоре появляться сообщения о новых, ранее неизвестных элементах.