Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева на основе представлений о строении атома

                                       «Земная спираль» Шанкуртуа  

Как химик Шанкуртуа  известен тем, что в 1862 предложил  систематизацию химических элементов, основанную на закономерном изменении  атомных масс — т.н. «земную спираль» (vis tellurique) или «цилиндр Бегуйе». Систематизация Шанкуртуа представляла собой развитие дифференциальных систем Жана Дюма и  Макса фон Петтенкофера, пытавшихся найти у элементов соотношения, подобные тем, что обнаруживаются в  гомологических рядах органических соединений, и отметивших, что атомные  веса некоторых элементов отличаются друг от друга на величину, кратную  восьми. Шанкуртуа нанёс на боковую  поверхность цилиндра, размеченную  на 16 частей, линию под углом 45°, на которой поместил точки, соответствующие  атомным массам элементов. Таким  образом, элементы, атомные веса которых  отличались на 16, или на число, кратное 16, располагались на одной вертикальной линии. При этом точки, отвечающие сходным  по свойствам элементам, часто оказываются  на одной вертикальной линии. Систематизация Шанкуртуа явилась существенным шагом вперёд по сравнению с существовавшими  тогда системами, однако его работа поначалу осталась практически незамеченной; интерес к ней возник только после  открытия Д.И.Менделеевым периодического закона. Претензии Шанкуртуа на приоритет  открытия закона трудно считать обоснованными, однако нельзя не признать, что Шанкуртуа  был одним из первых учёных, отметивших периодичность свойств элементов; его винтовой график действительно  фиксирует закономерные отношения  между атомными массами элементов

                    Триады Доберейнера. в 1816–1829 он установил, что для триад сходных элементов, таких, как Cl, Br, I и Ca, Sr, Ba, атомные массы и величины некоторых физических свойств находятся в арифметической прогрессии и для каждого второго элемента свойство можно предсказать как среднее между свойствами двух крайних. Существование такой прямой взаимосвязи для всех элементов казалось вероятным, но количественная оценка была невозможна из-за путаницы между атомными и эквивалентными весами до тех пор, пока С.Канниццаро в 1858 не пересмотрел величины атомных весов.

Октавы  Ньюлендса. Дж.Ньюлендс в 1864, анализируя все известные триады и расширяя по возможности их в семейства по 4–5 элементов, получил общую таблицу, что позволило ему предположить существование одного или двух неоткрытых элементов. Затем он перестроил классификацию элементов в порядке увеличения атомного веса и обнаружил периодическую повторяемость свойств у каждого восьмого элемента. К сожалению, Ньюлендс не оставил свободные места в таблице для неоткрытых элементов, а его предложение назвать новую таблицу законом октав встретило холодный прием.

В 1864 г. Мейер опубликовал в своей книге «Новейшие теории химии и их значение для химической статики» таблицу, в которую были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в этой таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах подобных элементов (соотношения атомных масс и валентностей ещё 22 элементов рассматривались в другой таблице).

Таблица Мейера 1864 г. (фрагмент)

 Объединённая  таблица, подготовленная им в  1868 г. для второго издания своей  книги, была опубликована лишь  в 1895 г.; в ней 52 элемента размещались  в 15 столбцах. Следующую таблицу  Мейер предложил в вышедшей  в 1870 г. статье, содержавшая также   график зависимости  атомного  объёма  элемента от атомного  веса, имеющий характерный пилообразный  вид. Таблица "Природа элементов  как функция их атомного веса" состояла из девяти вертикальных  столбцов, сходные элементы располагались  в горизонтальных рядах; некоторые  ячейки таблицы Мейер оставил  незаполненными. 

Таблица Мейера 1870 г.