Лотар Мейер: другой человек, открывший периодический закон

В 1869 году Дмитрий Менделеев опубликовал свою периодическую таблицу. Месяцы спустя Лотар Мейер опубликовал свою собственную — к которой он пришел независимо, основываясь на физических измерениях, но, к сожалению, слишком поздно. Мейер без жалоб признал приоритет русского ученого, и в 1882 году Лондонское королевское общество разделило между ними медаль Дэви. История оказалась менее беспристрастной, чем Королевское общество, но у периодического закона было два первооткрывателя, и одним из них был немецкий врач, пришедший в химию через медицину.

Сын врача

Мейер родился 19 августа 1830 года в Фареле, в герцогстве Ольденбург, в семье врача Фридриха Августа Мейера и Анны Бирманн. Он получил образование в Старой гимназии в Ольденбурге, а затем, как и ожидалось от сына врача, занялся медициной.

Его обучение напоминает тур по немецкой науке XIX века в ее расцвете. С 1851 года в Цюрихском университете он изучал медицину у великого физиолога Карла Людвига. С 1853 года в Вюрцбурге он изучал патологию у Рудольфа Вирхова, основателя клеточной патологии. В Гейдельберге он работал под руководством Роберта Бунзена, который занимал кафедру химии — именно Бунзен перенаправил его. В 1858 году Мейер получил докторскую степень по химии в Университете Бреслау, защитив диссертацию о влиянии оксида углерода на кровь. Не удовлетворившись этим, он отправился в Кёнигсберг изучать математическую физику у Франца Эрнста Неймана, среди его учителей был и Густав Кирхгоф.

Это сочетание — ключ ко всему, что он сделал позже. Мейер был врачом, обученным физиологии, патологии, химии и математической физике, и он подходил к элементам как физик: ища величины, которые можно измерить и нанести на график.

Кислород и гемоглобин

Медицинское образование сразу принесло плоды. Мейер распознал, что кислород соединяется с гемоглобином в крови — это прозрение превратило дыхание из смутного жизненного процесса в специфическое химическое соединение газа и вещества в крови. Это остается одним из краеугольных камней физиологической химии, и это была работа человека, которому еще не было тридцати.

Книга 1864 года

В 1859 году, после хабилитации, Мейер стал приват-доцентом физики и химии в Бреслау. Пять лет спустя он опубликовал Die modernen Theorien der Chemie («Современные теории химии»), книгу, которая создала ему репутацию и содержала раннюю версию периодической таблицы: двадцать восемь элементов, организованных в шесть семейств в соответствии с валентностью.

Значение этого трудно переоценить издалека. В 1864 году химия обладала длинным списком элементов и не имела общепринятого принципа их организации. Таблица Мейера была первой подлинной попыткой систематически отсортировать элементы по важному свойству и доказать, что эта сортировка раскрывает нечто реальное о материи.

Атомные объемы

Его самый оригинальный вклад был графическим. Мейер построил линейный график атомного объема как функции атомного веса, и полученная кривая поднималась и опускалась серией пиков и впадин. Здесь, нарисованная на одном листе, была периодичность элементов — не утвержденная, не выведенная из химической аналогии, а видимая. Это превратило периодический закон из схемы классификации в физический факт, требующий объяснения, и никто, увидев эту кривую, не мог легко списать закономерность на совпадение.

Мейер продолжал пересматривать свою работу. Таблица 1864 года была расположена горизонтально; дальнейшая версия 1870 года была организована вертикально, причем каждая серия должным образом завершалась элементом группы щелочноземельных металлов.

Опережен на несколько месяцев

К тому времени, когда появилась эта более полная версия, Менделеев уже опубликовал свою. Оба человека работали совершенно независимо и пришли по существу к одному и тому же закону, и Мейер признал приоритет Менделеева.

Однако между ними была реальная разница, и она объясняет разницу в их славе. Менделеев превратил свою таблицу в инструмент предсказаний, подчеркивая еще не открытые элементы и описывая свойства, которыми они должны обладать. Мейер этого не делал. Он не настаивал на предсказаниях неизвестных элементов и не детализировал их вероятные характеристики; он установил закономерность и довольствовался тем, что оставил ее как закономерность. Предсказание — это то, что делает научный закон знаменитым, и именно по этой причине имя Менделеева стоит на законе.

Королевское общество, по крайней мере, оценило работу, а не шоуменство. В 1882 году оно присудило медаль Дэви совместно Мейеру и Менделееву в знак признания их работы над периодическим законом.

Бензол и кафедры

Карьера Мейера неуклонно шла вверх: должность в Лесной академии Эберсвальде в 1866 году, профессура в Политехникуме Карлсруэ в 1868 году, а в 1876 году — кафедра химии в Тюбингенском университете, которую он занимал до конца жизни. В 1866 году он женился на Йоханне Фолькман.

Он также внес второй структурный вклад, который часто упускают из виду. В 1872 году Мейер первым предположил, что шесть атомов углерода бензольного кольца соединены друг с другом только одинарными связями, при этом четвертая валентность каждого атома углерода направлена внутрь, к центру кольца. Это было предложение, которое перенесло оставшуюся связывающую способность кольца от фиксированных связей между конкретными атомами к структуре в целом — способ мышления об ароматических молекулах, который пережил конкретную модель.

Тюбинген, 1895

Лотар Мейер скончался в Тюбингене 11 апреля 1895 года после инсульта в возрасте шестидесяти четырех лет. В 1983 году недавно идентифицированный минерал был назван лотармейеритом в знак признания его работы над периодическим законом — скромный памятник человеку, который увидел ту же великую закономерность, что и Менделеев, нарисовал ее более красиво и сказал об этом вслух на несколько месяцев позже.