Открытие предсказанных Д.И. Менделеевым химических элементов не заставило себя долго ждать. В 1875 г. был идентифицирован первый из них. В августе этого года французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран в спектре образца сфалерита, доставленного из Пиренеев, обнаружил яркую фиолетовую линию, которую было нельзя отнести ни к одному из известных к тому времени элементов. При проведении повторного спектрального анализа отделенных от сульфида цинка примесей, французский химик обнаружил, что интенсивность фиолетовой линии усилилась. Выполнив надлежащие химические операции, Лекок де Буабодран идентифицировал новый элемент, названный галлием в честь родины ученого.

В конце августа 1875 г. французский ученый прислал в Парижскую академию наук запечатанный конверт на имя Ш.А. Вюрца (см. т. 1, глава 9, п. 9.5). В нем находилось сообщение об открытии нового химического элемента. 20 сентября 1875 г. это известие было опубликовано в «Докладах Парижской академии наук» под заголовком «Химический и спектроскопический характер нового металла галлия, открытого в цинковой обманке из рудника Пьерфит в долине Аржелес (Пиринеи)^{284}.

В конце октября того же года с сообщением Лeкок де Буабодрана ознакомился Д.И. Менделеев. Он сразу же понял, что галлий — это предсказанный им экаалюминий. Уже в ноябре 1875 г. Д.И. Менделеев доложил об этом на заседании PXO. Незамедлительно в «Доклады Парижской академии наук» русский ученый послал заметку «По поводу открытия галлия», которая была опубликована 25 ноября 1875 г. Он сопоставил между собой предсказанные им свойства экаалюминия и свойства галлия, описанные французским химиком. «Свойства экаалюминия, согласно Периодическому закону, должны быть следующие. Его атомный вес Еl — 68; его окись будет иметь формулу El²O³…»^{285}. Д.И. Менделеев подчеркнул, что плотность галлия должна быть равна не 4,7, как установил Лекок де Буабодран, а 5,9.

Спустя год французский химик повторил свои эксперименты: получив достаточно чистый образец нового металла, он вновь измерил его плотность и нашел ее равной 5,94 [по современным данным, p(Ga) = 5,907 г/см³], а атомную массу 69,9 (современное значение A_r(Gd) = 69,723). «Я полагаю, — писал Лекок де Буабодран, что нет необходимости настаивать на исключительной важности подтверждения теоретических взглядов Д. Менделеева относительно плотности нового элемента»^{286}. В третьем издании «Основ химии» (1877 г.) впервые в Периодической системе элементов вместо прежнего «?68» значился «Ga 68». «Признаюсь, — писал Д.И. Менделеев в мае 1880 г., — что я не думал видеть в течение моей жизни такого блистательного доказательства Периодического закона, которое доставило это открытие г. Лекок де Буабодрана»^{287}. Как считают многие историки науки, первым импульсом ко всеобщему признанию Периодического закона послужило именно открытие галлия.

^{Поль Эмиль Лекок де Буабодран (1838–1911)}

^{Лapc Фредерик Нильсон (1840–1899)}

Спустя четыре года шведский химик Лapc Фредерик Нильсон опубликовал статью «О скандии — новом редком металле». Его соотечественник химик и минеролог Пер Теодор Клеве экспериментально доказал, что вновь открытый скандий по своим свойствам соответствует предсказанному Д.И. Менделеевым экабору. 19 августа 1879 г. П.Т. Клеве писал русскому ученому: «Имею честь сообщить Вам, что Ваш элемент экабор выделен. Это — скандий, открытый Нильсоном весной этого года»^{288}. В Периодическую таблицу, содержащуюся в четвертом издании «Основ химии» (1881-1882 гг.), Д.И. Менделеев уверенно поместил скандий как элемент третьей группы, полностью отвечающий экабору по своим физико-химическим свойствам.

В феврале 1886 г. немецкий химик Клеменс Александр Винклер, исследуя состав минерала аргиродита Ag₈GeS₆, открыл в нем новый элемент, который в честь своей родины назвал германием. Концом февраля 1886 г. датируется письмо, которое немецкий ученый отправил в адрес Д.И. Менделеева. В этом сообщении Винклер писал: «…мною обнаружен новый элемент «германий» … здесь мы имеем дело с экасилицием… уведомляю Вас о весьма вероятном новом триумфе Вашего гениального исследования»^{289}. Русский ученый в свое время существенно подробнее, чем для других предсказанных элементов, спрогнозировал свойства экасилиция и его соединений. К открытию этого элемента Д.И. Менделеев проявлял повышенный интерес, поскольку экасилиций занимал особое положение в Периодической системе.

На аналогию германия и экасилиция обратил свое внимание и Лотар Мейер. Сопоставление предсказанных Д.И. Менделеевым количественных химических характеристик экасилиция со свойствами германия поражает своим удивительным совпадением (таблица 2.4).

^{Клеменс Александр Винклер (1838–1904)} 

В статье, посвященной подробному описанию физико-химических свойств германия (экасилиция) К.А. Винклер указывал: «Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов, чем открытие до сих пор предположительного экасилиция; оно составляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой теории, оно знаменует собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания»^{290}. Предвидения Д.И. Менделеева новых химических элементов немецкий ученый сравнивал с предсказанием Дж. К. Адамса и У.Ж. Ж. Леверье существования планеты Нептун, сделанным исключительно на основании расчетов. 

Таблица 2.4.

Сопоставление физико-химических характеристик экасилиция, предсказанного Д.И. Менделевым, и германия, открытого К. Винклером в 1886 г.

(Предсказано Д.И. Менделеевым в 1871 г. … Найдено экспериментами К.А. Винклера в 1886–1887 гг.)

Экасилиций — Es … Германий — Ge

Атомная масса — 72 … Атомная масса — 72,32

Плотность — 5,5 г/см³ … Плотность — 5,47 г/см³

Валентность — 4 … Валентность германия — 4

Плотность высшего оксида EsO₂ — 4,7 … Плотность высшего оксида GeO₂ — 4,703

Температура кипения EsCl₄ — ниже 100 °C … Температура кипения GeCl₄ — 86 °C

Плотность хлорида EsCl₄ — 1,9 г/см³ … Плотность хлорида GeCl₄ — 1,887 г/см³

Металлоорганическое соединение — Es(C₂H₅)₄ … Металлоорганическое соединение — Ge(C₂H₅)₄

Температура кипения Es(C₂H₅)₄ — 160 °C … Температура кипения Ge(C₂H₅)₄ — 160 °C

Плотность Es(C₂H₅)₄ — 0,96 … Плотность Ge(C₂H₅)₄ — чуть легче H₂O

В 1889 г. в пятом издании «Основ химии» великий русский ученый писал: «Я не думал, что доживу до оправдания этого следствия Периодического закона, но действительность ответила иначе. Описаны были три элемента: экабор, экаалюминий и экасилиций, и вот теперь, когда не прошло еще 20 лет с тех пор (1869), я имею величайшую радость видеть их открытыми»^{291}.

Открытия трех элементов, предсказанных русским ученым, даже у самых закоренелых скептиков развеяли последние сомнения в фундаментальной значимости и практической ценности Периодического закона и Периодической таблицы химических элементов. C середины 80-х годов XIX в. Периодический закон получил безусловное признание всего ученого мира и вошел в арсенал науки как один из важнейших законов природы.

Кроме экабора, экаалюминия и экасилиция Д.И. Менделеев в своей системе оставил свободные места для элементов с атомной массой 180 (двициркония — аналога титана и циркония) и 187. В 1923 г. Д. Костер и Г. Хевеши открыли новый элемент — гафний с A_r(Hf) = 178,49, а в 1925 г. был выделен рений с A_r(Re) = 186,207 (В. Ноддак и И. Таке, О. Берг).

В 1871 г. русский ученый писал: «Можно ждать еще основных элементов, принадлежащих к I, II и III группам. Они должны обладать атомным весом около 210–230… Первый будет сходен с цезием, а второй — с барием»^{292}. Аналог цезия — радиоактивный щелочной металл франций — был обнаружен в 1939 г., а элемент, похожий на Ba, — радий — открыли в 1898 г. (см. т. 2, глава 5, п. 5.2.5)[20].