Опираясь на критерий аналогии в химических свойствах простых веществ и соединений, а также уточненные значения атомных масс элементов, классифицировать их стремились многие ученые. Однако добиться существенных результатов в этих изысканиях удалось далеко не всем.
Среди исследований подобного рода особо следует отметить работы Александра Эмиля Бегуйе де Шанкуртуа и Джона Александра Ньюлендса.
Профессор Парижской высшей горной школы А.Э. де Шанкуртуа в своей книге «Земная спираль» («Vis tellurique») значительно развил периодическую классификацию, группируя элементы в порядке увеличения их атомных масс по спирали, и расположил их на так называемом «винтовом» графике.
Французский ученый располагал все известные в то время химические элементы в единой последовательности по мере возрастания их атомных масс и полученный ряд наносил на поверхность цилиндра по линии, исходящей из окружности под углом 45° к плоскости основания.
Образующаяся поверхность цилиндра была разделена автором на 16 частей [Ar(O) = 16], т. е. на фрагменты, составляющие 22,5°. Атомные массы элементов были отложены на винтовой линии в соответствующем масштабе (за 1 была принята масса водорода, равная 1/16 атомной массы кислорода). При этом проявилась строгая тенденция: при развертывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами. Так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Однако де Шанкуртуа не смог теоретически объяснить свое построение. Это явилось основной причиной того, что его работа осталась практически незамеченной.
Выдающийся русский химик Л.А. Чугаев писал о графике Шанкуртуа: «При таком расположении сходные элементы часто, но не всегда, попадают на одну и ту же образующую цилиндра (из числа 16 «главных» образующих, проведенных через деления окружности), а атомные веса могут быть приближенно выражены формулой: A = n + 16m, где m — целое число. Так, например, в группе O = 16; S = 16 + 16 x 1 = 32; Se = 16 + 16 x 4 = 80; Те = 16 + 16 x 7 = 128. Таким образом, ясно выступает периодическое чередование свойств… Ясно, что в этой системе заключается уже зародыш Периодического закона. Но система Шанкуртуа дает обширный простор произволу»{216}.
Недостатком спирали французского ученого было то, что на одной линии с близкими по своей химической природе элементами оказывались также и элементы с совсем иными свойствами. В группу щелочных металлов попадал марганец, а в группу кислорода и серы — ничего общего с ними не имеющий титан.
Установив некоторые соотношения между атомными массами, элементов и их физико-химическими свойствами, Шанкуртуа не смог, тем не менее, на основе своей «винтовой линии» подняться до закономерного обобщения — открытия Периодического закона. Несмотря на это, некоторые историки науки приписывают французскому ученому не только роль предшественника открытия Периодического закона, но и роль его соавтора{217}. Однако следует подчеркнуть, что, руководствуясь «винтовой линией», оказалось невозможным рассчитать атомные массы неизвестных к тому времени элементов, существование которых уже можно было предположить.
В 1863 г. в журнале Лондонского химического общества «Chemical News» появилось сообщение 25-летнего Дж. А. Ньюлендса о соотношении между эквивалентными массами элементов и их физико-химическими свойствами{218}.
Английский ученый заметил, что, располагая элементы в порядке возрастания их эквивалентной или атомной массы, можно составить группы из семи элементов. При этом восьмой элемент обладает свойствами, аналогичными первому элементу в предшествующей группе. Ньюлендс связал такой порядок в расположении элементов с музыкальными октавами и определил его как «закон октав»{219}. В своей таблице, опубликованной в 1865 г., английский ученый расположил химические элементы в вертикальные группы по семь элементов в каждой и при этом обнаружил, что (при небольшом изменении порядка некоторых элементов) сходные по химическим свойствам элементы оказываются на одной горизонтальной линии. В таблице Ньюлендса все элементы пронумерованы, причем в некоторых случаях под одним и тем же номером находилось по два элемента. По мнению автора, такие элементы обладали тождественными эквивалентными массами. Такая нумерация была использована Ньюлендсом, чтобы наглядно продемонстрировать, что через каждые семь элементов физико-химические свойства закономерно повторяются. Английский ученый писал: «Разность в номерах наименьшего члена группы и следующего за ним равна семи; иначе говоря, восьмой элемент, начиная с данного элемента, является своего рода повторением первого, подобно восьмой ноте октавы в музыке…». Например, элемент Na (порядковый номер 9) сходен по своим химическим свойствам с Li (порядковый номер 2).