Список этот начинался так (в скобках приведены современные значения атомных весов): водород (1,00794), гелий (4,00260), литий (6,941), бериллий (9,01218), бор (10,82), углерод (12,011), азот (14,0067), кислород (15,9994), фтор (18,998403), неон (20,179), натрий (22,98977). Поражает тот факт, что атомные веса почти всегда близки по своим значениям целым числам. Первым огорчительным исключением стал хлор, чья атомная масса составляет 35,453. Выглядело это довольно загадочно, что послужило отличным поводом для поиска других моделей и соотнесения их с атомными весами. Но проще сказать, чем сделать: список элементов первоначально был беспорядочным, они были расставлены почти наобум. Ртуть, единственный в списке химический элемент, остающийся жидким при комнатной температуре, – является металлом. Позже был обнаружен еще один жидкий элемент – бром. Там было несколько твердых металлов (железо, медь, серебро, золото, цинк, олово), причем сильно отличающихся друг от друга; сера и углерод – тоже твердые, металлами не являются; а многие из элементов были газами. Короче говоря, таблица Дальтона оказалась настолько сумбурной, что ученых, осмелившихся высказать дерзкое предположение, что за этим сумбуром скрывается определенный порядок, поднимали на смех. Среди таких отметились Иоганн Дебирейнер, Александр‑Эмиль Бегуйе и Джон Ньюлендс.
Заслуга составления правильной в своей основе схемы принадлежит Дмитрию Менделееву, который в 1869 году завершил первую из длинной цепи «периодических таблиц». Она содержала 63 известных к тому времени химических элемента, расставленных в порядке их атомных весов, причем были оставлены пробелы, которые, по его мнению, должны были занять неизвестные на тот момент элементы. Таблица была «периодической» в том смысле, что свойства элементов начинали повторяться через определенное количество шагов, обычно – восемь.
Согласно идее Менделеева, химические элементы образуют родственные группы, члены которых разделены вышеупомянутыми периодами, при этом в каждой такой группе присутствует систематическое сходство физических и химических свойств. И действительно, они варьируются до того систематически, что если просмотреть все группы, станут заметны пусть и не абсолютные, но очевидные численные закономерности. А если предположить, что кое-какие элементы еще не открыты и не вписаны на свои места, то система становится совершенно отчетливой. В качестве бонуса прилагается возможность предсказывать свойства неизвестных пока элементов на основе этого «фамильного сходства». Если предсказание сбудется, после обнаружения недостающего элемента – бинго! Время от времени в таблицу Менделеева вносят небольшие уточнения, однако главный принцип составления остается неизменным. Именно ее мы сейчас и называем Периодической таблицей химических элементов.
Теперь-то мы знаем, что в основе периодической структуры таблицы Менделеева лежит прочное основание: атомы вовсе не являются неделимыми, как думали Демокрит с Бойлем. Другое дело, что разделить их химическим способом, то есть устроив некую реакцию в пробирке, – нельзя. Тем не менее вы можете расщепить атомы с помощью аппаратуры скорее физической, нежели химической. Ядерная реакция требует гораздо более высоких затрат энергии в пересчете на один атом, чем нужно для химической реакции. Именно поэтому средневековым алхимикам так и не удалось превратить свинец в золото. Сегодня это сделать можно, однако подобная технология окажется слишком дорогой, а количество полученного золота – микроскопическим. В общем, все выйдет как у алхимиков Плоского мира, с великим трудом научившихся превращать золото в меньшее количество золота.
Благодаря усилиям физиков мы знаем, что атомы состоят из других, еще более мелких частичек. Некоторое время назад считали, что частиц этих – три: нейтрон, протон и электрон. Нейтрон и протон имеют примерно одинаковую массу, а электрон по сравнению с ними – гораздо меньшую. Протон заряжен позитивно, электрон – прямо противоположно протону, то есть негативно, а нейтрон вообще не имеет электрического заряда. Атомы не несут заряда, поскольку количество протонов и электронов в них одинаково, в то время как количество нейтронов не определено. Вы можете довольно точно вычислить атомные веса, просто сложив количество протонов и нейтронов. Например, в атоме кислорода содержится по восьми штук тех и других, следовательно, его атомный вес – 16.
По человеческим меркам, даже и сами-то атомы невероятно малы (диаметр атома свинца – примерно одна стомиллионная дюйма, или одна двухсотпятидесятимиллионая сантиметра), что же говорить о частицах, их составляющих. Сталкивая атомы друг с другом, физики обнаружили, что те ведут себя так, как будто протоны и нейтроны располагаются на небольшом участке в центре, а электроны рассеяны в окрестностях этого ядра и занимают сравнительно большую область. Одно время атом даже рисовали в виде крошечной Солнечной системы, где роль Солнца играло ядро, а в роли вращающихся вокруг него планет выступали электроны. Тем не менее эта модель оказалась не слишком удачной, поскольку электрон – это движущийся заряд и, согласно классической физике, должен излучать радиацию, а исходя из предложенной модели все электроны в атоме потеряют всю свою энергию и упадут на ядро в течение доли секунды. Согласно физике, развившейся со времени эпохальных открытий Исаака Ньютона, атом, устроенный подобно Солнечной системе, невозможен. И тем не менее этот миф, эти «враки детям» автоматически всплывают в голове, и так просто их не искоренить по той причине, что они содержат убойное количество нарративиума.