Тысяча первый попаданец. Часть вторая

Глава четырнадцатая. Легендарный автор знаменитой таблицы

Семнадцатого апреля Петербург был огорошен газетными сообщениями о внезапной отставке царского любимца Плеве с поста министра внутренних дел. Причина отставки называлась "по состоянию здоровья", но ей никто не верил. В связи с этим распространилось много спекуляций, как печатных, так и устных, в которые тоже не верили. Преемником Плеве царь назначил жандарма фон Валя, отчего Сергей Юльевич слегка позеленел.

Вторая новость была замечена сначала немногими (хотя дело касалось убийства), но постепенно волна от нее расходилась все больше и захватывала судьбы уже многих людей. В рощице на Крестовском острове был найден повешенным некто Фишелевич, причем висел он на осине, а на груди его была приколота бумага с надписью: "Я полицейский агент и провокатор". Волна же последствий распространилась в связи с тем, что скоро выяснилась его принадлежность к партии эсеров и партийное имя "Азеф". И этот Азеф был член ЦК партии и руководитель боевиков-террористов. Сколько грязи вылилось в адрес эсеров, сколько членов этой недавно образованной партии вышло из ее рядов!

"Эге, – сказал сам себе Карцев, прочтя заметку об убийстве, помещенную в "подвал" газеты "Новое время". – Зубатовсработал оперативно. И ловко свалил убийство на эсеров. Что-то произойдет с отцом Гапоном?"

Вчера он был на Крестовском острове, правда, в другом его конце, у футболистов, с которыми вновь славно провел вечер. И хоть вернулся на Гороховую довольно поздно, застал в квартире полную идиллию: голову и руку прикрытой одеялом Наденьки на голом торсе Сергея Городецкого. "А плакал-то, плакал… – усмехнулась душа Карцева и устроилась в излюбленном кресле – ожидать неизменного отбытия мадмуазель Плец с провожатым в родительские хоромы.

Сегодня же Карцев направлялся на перекресток Загородного и Забалканского (Московского) проспектов, в Главную палату мер и весов, да вот затормозил у стенда с газетой. Почитал еще немножко, не нашел более ничего особо примечательного и полетел далеес трепетом в "душе" (душа в душе, ха!) – на встречу с директором этой палаты, Дмитрием Ивановичем Менделеевым.

Тут надо сделать отступление. Карцев Сергей Андреевич был и в 21 веке большой авантюрист и выдумщик. Много его выдумок касалось, естественно, геологических тем, и коллеги со скрипом, но признавали, что в них есть рациональное зерно. И потому позволяли эти выдумки вставлять в отчеты и статьи. Ему того, однако, было мало, и он то и дело толкался в смежные области, а то и дальние: к нефтяникам, геохимикам, планетологам, физикам, социологам… Вот через геохимию он и вышел на таблицу Менделеева.

Все мы с детства, со школьных лет к ней привыкли. Привыкли и к утверждению, что периодическую систему элементов создал великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Но когда самые любопытные добирались до опубликованной при жизни Менделеева таблицы, то оказывались в сильном недоумении: эта таблица во многом не совпадала с заученной с детства системой. Знающие люди им потом поясняли, что таблица Менделеева была уже при Советской власти доработана его учениками – вот и стало ее не узнать.

Дальше – больше. За рубежами нашей страны химики, оказывается, тоже не дремали и настырно дорабатывали классификацию элементов. И доработались до того, что отбросили прочь одну из основных идей Менделеева: про объединение вертикальных подгрупп элементов в группы на основе одинаковых валентностей. Которое сводило вместе такие вроде бы разные подгруппы как щелочных и благородных металлов. И которое как раз объясняло геологу, почему золото, серебро и медь пространственно и генетически обычно соседствуют с калий- и натрийсодержащими породами.

Но… факт остается фактом: международный союз химиков (IUPAC) счел нужным признать (в 1986 г) истинной только так называемую длиннопериодную форму ПСЭ, основу которой заложил швейцарский химик Вебер в 1905 г. В итоге в Европе, уже не таясь, называют периодическую систему элементов системой Вебера. А что же Менделеев? Ну, что, был такой, предлагал что-то неудобоваримое – наряду с Ньюлендсом, Майером, Шанкуртуа и другими.

Впрочем, пытливые умы этой формой не удовлетворились и стали предлагать свои, зачастую экстравагантные (например, в форме слона!) – и производят в год по 10–15 новых вариантов (смотрите TheInternetDatabaseofPeriodicTables). Конечно, почти все эти варианты: перепеванье перепетого, но есть и некоторые подвижки по сравнению с системой IUPAC (например, в положении гелия, лютеция и лоуренсия).

Подсказку же всем строителям ПСЭ давно дали знаменитые физики: Бор, Паули, Хунд и другие. Они ввели понятие семейств элементов (s, p, d, f, g), объяснив их существование наличием нескольких типов электронных орбиталей, и показали, что особенности каждого элемента обусловлены взаимным расположением электронов его атомов на этихорбиталях, записанное в виде индивидуальной электронной формулы.

А что же Карцев? Он-то что предложил? Да самое простое: ввел понятие определяющего фрагмента этой формулы, куда и попадает тот единственный дополнительный электрон, который отличает, скажем, цинк от предшествующей ему меди. В s- семействе таких фрагментов всего 2 (s1 и s2), в р- семействе – 6 (р1…р6), в d-семействе – 10, а в f-семействе – 14 (g-семейство спрогнозировал, кажется, Паули и совершенно правильно сделал, а определяющих фрагментов в нем будет 18 – но открытие этих элементов впереди). В рядуd-семейства цинк является последним (в пределах 4 периода) и потому его определяющим фрагментом является d10, а у меди он будет, соответственно, d9. И так по всем семействам, с повторением в новом периоде. Сочетание же горизонтальных рядов семейств и периодов с вертикальными столбцами определяющих фрагментов дают матричную таблицу элементов, которую как чашу Грааля долго искали многие химики, да так и не нашли.

В этой таблице s-семейство (с подгруппами водород-литий-натрий-калий-рубидий-цезий-франций и гелий-бериллий-магний-кальций-стронций-барий-радий) занимает по праву центральное положение (группы 9 и 10), исходя из фундаментального свойства Вселенной – симметрии. В этих же группах вместе с s-элементами будет находиться по одной подгруппе из других семейств, чей определяющий фрагмент содержит цифру 9 и 10 соответственно. Например, в 9 группе с подгруппами водорода-франция и меди-золота-рентгения должна ассоциировать подгруппа тербия-берклия (f9) и прогнозируемая подгруппа g9. Подгруппы же редкоземельно-радиоактивных элементов с определяющими фрагментами f11 – f14 могут ассоциировать только с прогнозируемыми подгруппами g11 – g14. Совсем одинокими будут подгруппы g15 – g18. Всего в этой таблице фигурирует 218 элементов. Поразительно, что большинство ассоциаций подгрупп Дмитрий Иванович предугадал (сплоховав лишь с редкоземельными и радиоактивными элементами).

Симметричный вариант короткопериодной формы периодической системы

Периоды Группа 1

Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 5 Группа 6 Группа 7 Группа 8 Группа 9 Группа 10 Группа 11 Группа 12 Группа 13 Группа 14 Гр.

15 Гр.

16 Гр.

17 Гр.

18

g1 f1 d1 p1 g2 f2 d2 p2 g3 f3 d3 p3 g4 f4 d4 p4 g5 f5 d5 p5 g6 f6 d6 p6 g7 f7 d7 g8 f8 d8 g9 f9 d9 s1 g10 f10 d10 s2 g11 f11 g12 f12 g13 f13 g14 f14 g15 g16 g17 g18

I 1

H 2

He

II 3

Li 4

Be

5

B 6

C 7

N 8

O 9

F 10

Ne

III 11

Na 12

Mg

13

Al 14

Si 15

P 16

S 17

Cl 18

Ar

IV 19

K 20

Ca

21

Sc 22

Ti 23

V 24

Cr 25

Mn 26

Fe 27

Co 28

Ni 29

Cu 30

Zn

31

Ga 32

Ge 33

As 34

Se 35

Br 36

Kr

V 37

Rb 38

Sr

39

Y 40

Zr 41

Nb 42

Mo 43

Tc 44

Ru 45

Rh 46

Pd 47

Ag 48

Cd

49

In 50

Sn 51

Sb 52

Te 53

I 54

Xe

VI 55

Cs 56

Ba

57

La 58

Ce 59

Pr 60

Nd 61

Pm 62

Sm 63

Eu 64

Gd 65

Tb 66

Dy 67

Ho 68

Er 69

Tm 70

Yb

71

Lu 72

Hf 73

Ta 74

W 75

Re 76

Os 77

Ir 78

Pt 79

Au 80

Hg

81

Tl 82

Pb 83

Bi 84

Po 85

At 86

Rn

VII 87

Fr 88

Ra

89

Ac 90

Th 91

Pa 92

U 93

Np 94

Pu 95

Am 96

Cm 97

Bk 98

Cf 99

Es 100

Fm 101

Md 102

No

103

Lr 104

Rf 105

Db 106

Sg 107

Bh 108

Hs 109

Mt 110

Ds 111

Rg 112

113 114 115 116 117 118

VIII 119

120

121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138

139 140

141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

153 154 155 156 157 158 159 160 161 162

163 164 165 166 167 168

IX 169 170

171 172 173 174 175 176 177 178 179 180

181 182 183 184 185 186 187 188

189 190 191 192 193 194 195 196 197 198

199 200 201 202

203 204 205 206 207 208 209 210 211 212

213 214 215 216 217 218

Вот эту таблицу Карцев и вознамерился показать Менделееву как продукт 21 века, хотя его все же одолевали сомнения: нужен ли этот новодел находящемуся в апогее славы химику, да и смогут ли они говорить на одном языке, в химических терминах? Ведь он-то ни разу не химик… Поколебался, поколебался, но все же полетел.

Великий человек сидел в своем кабинете, за столом и писал в толстой тетради, ненадолго прерываясь и задумываясь. Дух Карцева поинтересовался текстом и отлетел: как и предполагалось, Менделеев излагал на бумаге "Заветные мысли".

"Вот же разбросанный был какой, похлеще меня, – усмехнулся дух. – А главное, все свои исследования и мысли тотчас публиковал. Хотя в эти годы не публиковался только ленивый. Попробуй сейчас прорвись на страницы известного журнала, хоть научного, хоть около того… Ну, что, жаль мешать полету мысли, но у меня времени не так много, надо подселяться".

Подселялся Карцев в этот раз с особенной деликатностью: вдруг пожилой мозг ученого не выдержит дополнительной нагрузки? Но ничего, сдюжил и даже не проявил беспокойства.

"Добрый день, Дмитрий Иванович. Прошу не волноваться, я всего лишь гость из будущего. Явился проинформировать Вас о наших временах. Интересуетесь?"

– Гость? Я не вижу никакого гостя…

"Перенос тела в прошлое пока нами не освоен, но подселять сознание в мозг любого жившего ранее человека научились. Так что я у Вас в голове. Разговаривать лучше мысленно".

"Вот это да-а! Наука достигла таких высот? А из какого Вы года?"

"Из 2015 – го. Хотите для убедительности посмотреть ряд кинематографических зарисовок из этого года?"

"Конечно! Показывайте…"

Минут через десять Карцев прекратил трансляцию клипов, преимущественно позитивных.

"Как у вас красиво живут люди… Или это только слой избранных?"

"Вы же видели улицы городов, заполненные людьми и машинами… Так живут многие, хотя есть и бедные и убогие. Есть и олигархи, существующие в своем, почти замкнутом мирке, где дефицитны, пожалуй, только желания".

"А что же императоры, короли и прочая знать? Они остались?"

"Кое-где есть, но роль их декоративна. На жизненно важные решения они не влияют".

"Я так и думал. Как хорошо. Значит, у вас велика роль ученых?"

"Ученых и технологов. Правда, большинство их живет в странах Европы, Америки и Азии. Они и двигают прогресс человечества".

"А как же ученые России? Ведь даже сейчас их у нас немало…"

"Наши ученые предпочитают уезжать за рубеж. И становятся там иногда Нобелевскими лауреатами".

"Так что, эта премия существует больше ста лет?"

"Да и является в научном мире самой престижной. Жаль, что ее не было в70-80 годах 19 века – Вы были бы на нее первым претендентом за открытие периодического закона подобия химических элементов. Впрочем, из числа русских ученых Ваше имя в мире наиболее известно".

"Очень польщен, очень. Но неужели за сто лет в России не было достойных ученых?"

"Были, конечно, и немало. Только Вас цитируют больше всех".

"Вот странно…Таблица эта в своей нижней части мне не очень нравится, да и не заполнена она еще. Вот недавно Рамзай нашел несколько элементарных инертных газов, которые составили группу с нулевой валентностью".

"Подолью немного дегтя: в настоящее время международный союз химиков ею пользоваться не рекомендует, предпочтя таблицу Вебера. Знаете такого?"

"Это химик из Цюриха? Он тоже создал таблицу элементов?"

"Опубликует в 1905 г. Вашей группировки по валентности в ней нет, подгруппы собраны в 5 групп подобия. Могу нарисовать. Только для этого Вы должны доверить мне управление своим телом…"

Два выдумщика рисовали таблицы до обеда. Потом после обеда… Закончился рабочий день, но неуемный Дмитрий Иванович никак не мог расстаться с таким занимательным гостем.

"Так Вы говорите, атомы делимы и состоят из тяжелых положительно заряженных ядер и совсем легких электронов с отрицательным зарядом? И количество электронов в атомах каждого элемента строго соответствует его номеру в периодической системе?"

"Именно так. Но это еще не все. Электроны вращаются вокруг ядер по специфическим орбитам. Физики выделили 4 типа орбит (хотя назвали их орбиталями) и разделили, соответственно, известные элементы на 4 семейства. Я впрочем, думаю, что существует всего 2 типа орбит: сферическая и синусоидальная. Рассказать почему?"

"Я Вас очень внимательно слушаю".

"Сферическая орбита наиболее естественна. Самая простая у атома водорода, вокруг ядра которого (называется протон) вращается по кругу один электрон. Вот только расстояния в микромире очень маленькие, а скорость у электрона очень большая и на каждом витке траектория его орбиты чуть смещается в сторону. В итоге мы имеем что-то вроде известного фехтовального фокуса: когда рапирист выскакивает под дождь, но так быстро вращает кончик рапиры, что успевает сбить все капли над головой. Так и здесь: единственный электрон, очень быстро вращаясь, образует подобие сферы вокруг ядра и довольно плотной. Допускаете?"

"Убедительно. Но почему отрицательно заряженный электрон не притягивается положительно заряженным ядром и не падает на него?"

"Тайна сия великая есть. На самом деле объяснение физиками дано, но я его не помню".

"Хорошо, дальше".

" Дальше идет атом гелия. У него два электрона, которые находятся на той же круговой орбите и друг другу не мешают. Образуется тоже сфера и еще плотнее. Как Вы думаете, где они находятся по отношению друг к другу?"

"Дайте подумать… В противофазе?"

"И я так думаю, хотя физики про это как-то темнят. Но вот дальше идет литий, а у него уже три электрона и разместить их в абсолютном равновесии на одной круговой орбите сложновато. Физик Паули сформулировал и доказал принцип, по которому на любой орбитали может быть не более 2 электронов. Как же, Вы думаете, извернулась природа? Создала вторую сферическую орбиталь, вокруг первой, и поместила туда третий электрон".

"А откуда эти электроны берутся?"

"В результате процессов распада внутри ядер. Там кроме заряженных тяжелых частиц есть незаряженные (называются нейтроны), они в определенных условиях распадаются на протон и электрон, этот электрон оттуда вылетает и попадает на орбиту".

"Но как он может попасть в случае с литием на внешнюю орбиту, через плотную, Вы говорите, внутреннюю сферу?"

"Вероятно, попадает не он. Вылетевший выбивает один электрон с внутренней орбиты и устраивается на его место, а выбитый вынужден пребывать на внешней".

"Ладно, можно принять".

"Ну, с бериллием, думаю все ясно, у него тоже две сферических орбитали, но уже полностью заполненные 4 электронами. Дальше интересный случай с бором…"

"Пять электронов и две плотные сферические орбитали? Куда же пятому деваться?"

"Во-от! При вылете из ядра электрон выбьетиз внутренней сферы один электрон и тот попадет в пространство между двумя отрицательно заряженными сферами – имея и сам отрицательный заряд. Каким будет его поведение?"

"Гм… Пожалуй, он будет скакать между ними как мячик".

"И я так думаю! Только ему еще и вращаться надо вокруг ядра, значит, его орбиталь будет похожа на синусоиду. А учитывая "эффект фехтовальщика" она уподобится сферической, но с характерными "впуками" и "выпуками".

"Я даже зрительно ее представил".

"Так, углерод пропускаем, в его синусоиде только второй электрон добавится, а вот у азота между теми же сферами появится вторая синусоидальная орбиталь. Только, я думаю, обе они должны повернуться между собой на 90 градусов. И соответственно, на 45 градусов (влево и вправо) к поверхностям сфер. Согласны?"

"Уже не так представимо, но по логике согласен".

" Тогда пропустим и кислород, а у фтора и неона должна появиться третья синусоидальная орбиталь – и все они тогда взаимно развернутся на 60 градусов".

"А к ограничивающим сферам на 30?"

"Две крайние – да. На этом пространственные возможности первого межсферного пространства будут исчерпаны – чем и завершится второй цикл подобия элементов. Но начнется третий цикл или, как принято говорить, период. С чего, как Вы думаете?"

"Даже не знаю… Может, с формирования третьей сферы?"

"В точку, Дмитрий Иванович! Быстро Вы электронно-протонно-нейтронную теорию атома осваиваете. Даже не верится, что еще с утра были сторонником неделимости атома…"

"Против будущего знания трудно спорить. Да и не хочется уже".

"Значит, натрий и магний будут получать электроны на внешнюю, третью орбиталь. А вот следующие 6 элементов, с алюминия по аргон, будут заполнять синусоидальные орбитали, по образцу и подобию бора-неона. Так завершится третий период. А дальше?"

"Знаю: снова внешняя сферическая орбиталь, четвертая, поскольку на очереди калий и кальций".

"Точно так. Сложности начнутся дальше. Вроде бы ничто не мешает электронам заполнять этоновое пустое пространство между третьей и четвертой сферами… Но между второй и третьей еще вполне много места – диаметр третьей сферы ведь значительно больше чем второй. Поэтому туда-то электроны и пойдут, образуя точно такие же синусоидальные орбитали, но с меньшими углами между ними – только и всего. Наши же умники каких только вычурных орбиталей не понарисовали в учебниках – зачем?

"Не плодите излишеств" – завещал мудрый Оккам еще в средние века".

"Опять в точку, Дмитрий Иванович. В общем, систему заполнения орбиталей Вы, вроде бы, поняли? А с ней и причину периодичности свойств элементов: заполнилось плотно пространство между сферами – конец периоду, есть еще место – появляется новое семейство элементов и до предела уплотняет его".

"Что ж, Сергей Андреевич, я очень полезно для себя провел с Вами время, хотя порядком подустал. Обещайте, что еще не раз у меня появитесь – я очень жаден на все новое, а у Вас целый будущий мир в голове. Да и о теперешних проблемах России мы толком не поговорили. Я ведь пишу сейчас книгу под названием "Заветные мысли", а теперь хочу ее с Вашей помощью изрядно подкорректировать, Придете?"

"Непременно, Дмитрий Иванович. Я сегодня впервые говорил без скидок на ваше время"