В нашей Вселенной мы учимся понимать, почему каждый элемент уникален и что именно отличает его от соединений. И снова пальма первенства принадлежит грекам, в частности Демокриту, предположившему, что материя состоит из мельчайших невидимых частиц, которые он назвал атомами, то есть «неделимыми». Неясно, верил ли хоть кто-нибудь в Древней Греции, в том числе сам Демокрит, в эту теорию или она была им создана в качестве разминки для ума. Но Бойль воскресил античную идею, предположив, что каждому элементу соответствует свой собственный тип атома, а их сочетания формируют соединения. Таким образом, кислород состоит из одних только атомов кислорода и из ничего больше, водород – лишь из атомов водорода, а вот вода состоит не из атомов воды, но из атомов водорода и кислорода.
В 1807 году было сделано открытие, имевшее первостепенное значение для развития как химии, так и физики. Англичанин Джон Дальтон нашел способ построить в определенный порядок различные атомы, образующие химические элементы, и использовать кое-что из этого порядка для соединений. Еще его предшественники заметили, что когда химические элементы формируют соединения, это всегда происходит в четких пропорциях. Так, некоторое количество кислорода и известное количество водорода дают определенное количество воды, при этом соотношение кислорода и водорода будет всегда одинаковым. Более того, эти пропорции идеально сочетаются между собой, если сравнивать разные химические соединения с участием водорода или кислорода.
Дальтон сообразил, что все это приобретает смысл в одном-единственном случае: если все атомы имеют фиксированную массу, причем атом кислорода должен быть тяжелее атома водорода в 16 раз. Конечно, атомы слишком малы, чтобы можно было их просто взвесить, однако косвенные доказательства этой теории были убедительными и исчерпывающими. Таким образом возникло учение об атомных весах, давшее химикам возможность построить список химических элементов, расположив их в порядке возрастания массы.
Список этот начинался так (в скобках приведены современные значения атомных весов): водород (1,00794), гелий (4,00260), литий (6,941), бериллий (9,01218), бор (10,82), углерод (12,011), азот (14,0067), кислород (15,9994), фтор (18,998403), неон (20,179), натрий (22,98977). Поражает тот факт, что атомные веса почти всегда близки по своим значениям целым числам. Первым огорчительным исключением стал хлор, чья атомная масса составляет 35,453. Выглядело это довольно загадочно, что послужило отличным поводом для поиска других моделей и соотнесения их с атомными весами. Но проще сказать, чем сделать: список элементов первоначально был беспорядочным, они были расставлены почти наобум. Ртуть, единственный в списке химический элемент, остающийся жидким при комнатной температуре, – является металлом. Позже был обнаружен еще один жидкий элемент –