Франкленд изучал соединения металлов с органическими радикалами — частями органических молекул, способными вести себя в реакциях подобно атомам. И обнаружил, что натрий может присоединять к себе только один радикал. А цинк — два радикала. Алюминий — три. По этому признаку, по числу присоединяемых радикалов или атомов, все сорта атомов как бы подразделялись на семь групп. И тут родство некоторых элементов, заметное и раньше, выступило еще явственней.
Щелочные металлы — натрий, калий и литий — оказались одновалентными. Они могли присоединить к себе только по одному атому. А галогены — фтор, хлор и бром — были семивалентными.
Когда лавина элементов стала нарастать и возникла насущная необходимость разобраться в родственных отношениях всех элементов, многие ученые предприняли попытки построить единую систему элементов, положив и основу ее какое-нибудь свойство.
Например, металличность. Скажем, брали один на наиболее активных металлов — литий, натрий пли калин — и ставили его первым, а последним ставили какой-нибудь безусловный неметалл, например, фтор.
Но так систему построить не удавалось. Мышьяк, бор, титан, ванадии и множество других моментов оказывались какими-то промежуточными: в одних случаях они вели себя, как металлы, в иных — как неметаллы.
Пытались взять за основу отношение элемента к кислороду и водороду. Тут все было хорошо, пока речь шла об элементах со сравнительно небольшим атомным весом. А дальше начиналась путаница. Например, фтор с кислородом никак не желал соединяться, но похожий на него йод делал это довольно легко.
Ничего не получалось и с валентностью. Одинаковая валентность была у таких равных элементов, как калий, который сам собой загорается в воздухе, и золото, отличающееся замечательной стойкостью.
Итак, попытки расположить в одном строю все элементы в зависимости от присущих им химических свойств успехом не увенчались.
Но привели к успеху и первые попытки расставить все элементы по порядку их атомных весов. Что это получалась за шеренга! Как забор из неподобранных по размеру палок — одна длинная, другая короткая, одна толстая, другая тонкая. Рядом оказывались, например, кислород, который поддерживает горение, азот, который не поддерживает горения, и углерод, который сам горит. Такой порядок был хуже любого беспорядка.
С чего начал Менделеев, стало понятным только после того, как в руки Кедрова попало письмо, на обороте которого беглым быстрым почерком Дмитрия Ивановича было набросано несколько химических символов, а выше всех, явно написанные первыми, один под другим стояли "Cl и "К".
Хлор и калий. Соседи по весовому строю: атом хлора в тридцать пять раз тяжелей атома водорода, атом калия — в тридцать девять. И — полная противоположность по химическим свойствам. Самые близкие и одновременно самые далекие.
Такого сопоставления не делал никто. Это было одно из самых неровных мест строя. Это был узел.
Люди обычные ищут обходных путей, пытаются строить, пусть шаткие, но все же мостки через пропасти и рвы, ищут пути полегче. Люди необычные идут прямо, пропасти и рвы преодолевают прыжком, в жизни берутся за самое трудное.
По преданию, оракул обещал владычество над Азией тому, кто развяжет узел на колеснице, пожертвованной в храм фригийским царем Гордием. И вот будто бы узнал об этом Александр Македонский, вошел в храм, обнажил меч и разрубил гордиев узел.
Менделеев тоже ухватился за узел, чтобы его разрубить.
В тот день Менделеев очень спешил. На десять дней, начиная с 17 февраля, получил он испрошенный в университете отпуск. Он должен был ехать в Новгородскую губернию, а затем в Тверскую губернию, а затем в Москву. Кроме обследования сыроварен, порученного ему Вольным экономическим обществом, он хотел еще заехать в Боблово, повидать свое семейство.
Он только что получил почту и, завтракая, читал напутственное письмо секретаря общества.
Но, читая, он не переставал думать о своем. О неуловимой системе изменения свойств элементов.
Он думал о ней уже много лет. Но сейчас система эта была нужна ему, как никогда. Надо продолжать "Основы химии". Он рассказал уже о щелочных элементах — о литии, натрии, калии. О чем писать дальше? О щелочноземельных, самых близких к щелочным, — магнии, кальции, барии, стронции? А потом — о цинке, кадмии? Или о меди, серебре? Нет, лучше все-таки о цинке и кадмии, они двухвалентны, так же, как магний, как все щелочноземельные. Но тогда почему одновалентные, подобно литию и кадмию, медь и серебро должны пропускать вперед двухвалентные элементы?
Где логика? Нет логики!
Верней, она есть, есть в точной последовательности атомных весов. Правда, эта логика физическая, и она пока не считается с логикой химических свойств.
Конечно, похожее сразу бросается в глаза. Кто не знает, что щелочноземельные элементы напоминают щелочные? А ведь они и по атомным весам следуют один за другим. Близки, очень близки! Натрий 23, магний 24. Калий 39, кальций 40.
Но ведь не везде так. Значит, закон совпадения — изменяющийся закон?
А что, если зайти с другого конца? Поискать среди близких по атомным весам не те, которые химически близки, а как раз наоборот?
Мысль была так парадоксальна, что Менделеев схватил карандаш и на первом подвернувшемся клочке бумаги — на обороте только что полученного письма — записал: "Cl. А под символом хлора: "К". Поднялся и с письмом в руке стремительно прошел в кабинет — благо он был рядом.
Он набросал на том же обороте письма несколько цифр, потом схватил листок чистой бумаги и стал покрывать его символами и взятыми на память цифрами атомных весов.
Но переставлять элементы с места на место на листке бумаги было неудобно.
Менделеев обвел взглядом кабинет, и взгляд его остановился на колоде карт — он любил раскладывать пасьянсы, когда отдыхал.
Вот что ему нужно — карты. Не такие, конечно, а с символами элементов. Чтобы их можно было разложить на столе и перекладывать с места на место.
Менделеев достал из ящика конторки пачку недавно отпечатанных визитных карточек, отсчитал семьдесят штук, остальные отправил обратно в ящик, а выложенные перевернул чистой стороной вверх.
Потом взял первый выпуск "Основ химии", открыл на страничке со списком простых тел и начал проставлять атомные веса элементов. И переносить их на карточки.
И вот уже первая карточка становится водородом, вторая — литием, третья — бором…
Колода готова. Осталось только взять из стопки на столе еще один лист чистой бумаги, чтобы записывать, как ложатся карты.
О поездке уже не могло быть и речи.
Менделеев разделил все карточки на четыре кучки. В первую он собрал группы элементов, сходство которых не вызывало у него никаких сомнений, а свойства были хорошо известны — и атомный вес, и валентность, и характер сродства с другими элементами. Таких карточек набралось двадцать семь штук: щелочные металлы — литий, натрий, калий, рубидий, цезий; галогены — фтор, хлор, бром, йод; затем кислород и во многом схожие с ним сера, селен, теллур; затем сходные по многим признакам азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут; еще семейство — углерод, кремний, олово; еще похожие — магний, цинк, кадмий; наконец, явно близкие — медь, серебро, ртуть. К последней группе можно было бы добавить еще и золото. Но уж очень оно походило на платину и атомный вес почти такой же: золото — 197, платина — 194.
Вместе с золотом, платиной и совсем уже близкими к платине палладием, родием, рутением, иридием и осмием он отложил карточки некоторых, недостаточно изученных тяжелых элементов.