Согласно широко распространенному утверждению, берущему начало в исследованиях Б.М. Кедрова, отправной точкой работы Менделеева, приведшей его к созданию "Опыта", стало сопоставление калия и хлора, т. е. двух полярно противоположных по своим свойствам элементов (щелочного металла и галогена), что и было зафиксировано на обороте письма Ходнева (D1). Однако сопоставлять галогены и щелочные металлы Менделеев начал гораздо раньше, по крайней мере, в процессе написания первой части "Основ" , хотя проблески интереса к проблеме соотнесенности различных естественных групп можно приметить и в его более ранних работах и набросках.

Небольшой неозаглавленный раздел, в оглавлении поименованный как "План последующего изложения" и помещенный Менделеевым между девятнадцатой и двадцатой главой второго выпуска стал своеобразным водоразделом, поделившим текст "Основ" в концептуальном отношении на две части. В главах, ему предшествующих, Менделеев, рассмотрев некоторые общие законы и понятия химии, подробно описал физические и химические свойства водорода (гл. 5), кислорода и оксидов (гл. 6-7), азота (гл. 11), и углерода (гл. 15), т. е. химию элементов-органогенов, а также химию соединений, качественный элементный состав которых представляет собой все десять различных К описанию структуры первой части 1-го издания 'Основ' попарных комбинаций названных четырех элементов - аммиака, оксидов азота, соединений углерода с водородом, углеазотистых соединений и т. д. "Выгодно с них (т. е. с органогенов) начать изложение основных данных и выводов химии, - пояснял Менделеев свой замысел, - не только потому, что они и многие их соединения ближе всего знакомы каждому, не только оттого, что они и соединения их участвуют почти во всех хорошо изученных химических превращениях …, но еще и потому, что взаимные их соединения могут служить типом для всех других химический соединений, т. е. представляют такие атомные отношения, в каких и подобных которым соединяются и другие элементы между собою.

...Значит, элементы можно различать по подобию их с Н, О, N, С и, сообразно этому сходству, предугадать если не свойства (например, кислотность и щелочность), то по крайней мере состав хотя бы некоторых из их соединений". Таким образом, структура изложения была подчинена логике теории типов, которые, в свою очередь, понимались как типы по замещению.

Однако, чтобы охватить химию всех известных тогда элементов, а тем более, чтобы предугадывать если не свойства, то по крайней мере состав характерных соединений еще неизвестных элементов, упомянутых четырех типов было явно недостаточно, ибо в "природе элементов больше разнообразия, чем в четырех" названных выше. Так, многие элементы "дают соединения, сходные, например, и с соединениями кислорода и с соединениями азота и углерода. Такова, например, сера. Она образует не только … соединения, показывающие сходство с кислородом, но также и соединение SO₂, сходное с СО₂ не только по составу, но и по характеру".

Иными словами, сера оказалась как бы переходным элементом между кислородом и углеродом, а кислород, по аналогичным основаниям, можно было считать элементом, переходным от серы к углероду. В то же время хлор, как я уже отмечал, Менделеев считал элементом переходным от Br и J к кислороду, а фтор - переходным от хлора к кислороду и т. д. Наличие подобных взаимопересекающихся кругов переходности, обусловленных относительностью самого понятия "переходный элемент", а также тем, что "соединения разных элементов представляют многие взаимные и разнородные сходства", свидетельствовало о невозможности ограничить межэлементные аналогии узкими рамками какой бы то ни было группы.

Из относительности свойств элементов и их соединений вытекала относительность таксономических критериев, вызванная тем, что "химическое сходство элементов не идет в одну сторону". "Поэтому сравнивать каждый элемент с одним из рассмотренных нами (т. е. с H, C, N или О) не всегда возможно, а иногда и бесполезно. Изучение химических соединений должно состоять не в одном указании их количественного, даже частичного, состава, оно требует определения химического их характера. …Строго говоря, каждый элемент обладает самостоятельными свойствами, но у некоторых из них есть несколько общих признаков с теми, которые уже рассмотрены нами".

Таким образом, Менделеев начал сопоставлять естественные группы элементов не с их, как он позже выразился, "простого арифметического сближения", т. е. не путем, как думал Кедров, "сближения групп несходных элементов вплотную по величине атомных весов их членов", но с глубокого осмысления химических - фактологических и понятийных - аспектов проблемы рациональной классификации элементов. В том-то и дело, что такие естественные группы, как, например, галогены и халькогены, не были, на взгляд Менделеева, абсолютно несходными. Даже сопоставляя галогены и щелочные металлы, он рассматривал как "степень /их/ качественного химического различия", так и "степень /их/ количественного сходства". Сблизить же "сходные элементы различных групп" можно было, только сближая группы по величине атомных весов входящих в них элементов.

Но сколь бы глубоко не осознавал Менделеев сложность межэлементных отношений, для продолжения работы над "Основами" ему необходимо было дать очень конкретный ответ на очень конкретный вопрос: "Химию каких элементов следует излагать далее и на какие принципы при этом опираться?" Менделеев, "за недостатком лучшего начала", решает описать "сперва элементы, наиболее сходные с водородом, потом с кислородом, азотом и углеродом". Но какие элементы наиболее сходны с водородом и о каком сходстве - качественном или количественном par excellence - должна идти речь?

Дмитрий Иванович рассуждал так: "Водород образует частицу Н2; следовательно, такие одноатомные элементы R и M, как водород Н, образуют соединения HR, HM и RM. Самый лучший пример тому представляет хлористый натрий NaCl …, потому что и хлор, и натрий в своих соединениях ближе всего напоминают водород по частичному составу и даже во многих отношениях и по химическому характеру.

При этом Н2О - окисел безразличный, HClO - кислота, а HNaO - щелочь, тем не менее в общем характере соединений Н, Na и Cl есть много сходного".

Вот, собственно, с чего и началось (по крайней мере, если судить по тексту "Основ") сближение галогенов и щелочных металлов. Менделеев делает интересный ход: он не просто предполагает изложить сперва химию галогенов, а затем щелочных металлов, следуя схеме:

но начинает фактически с введения нового типа - NaCl, соединения, служащего "в науке прототипом солей как особого класса химических соединений". Иными словами, он обращается к веществу, в котором самой Природой сопоставлены в их, так сказать, прямом соотнесении, два во многих отношениях прямо противоположных по физическому и химическому характеру элемента, т. е. повторяет прием, аналогичный применявшемуся им при выявлении кристаллических тел, обладающих "полным изоморфизмом". Именно с целью демонстрации подобного "предельного" (т. е. доведенного до образования прочного химического соединения) примера соотнесения самой Природой противоположных ("предельных") по своему характеру элементов, Менделееву и понадобилось вводить новый химический тип, ибо с чисто формальной точки зрения ему вполне бы хватило трех типов Жерара с добавлением к ним предложенного Кекуле и Одлингом типа метана. При этом, если раньше, в главах 5-19, он сначала излагал химию типических элементов-органогенов, а затем переходил к описанию их взаимных соединений, то теперь изложение планировалось вести в ином порядке: сначала рассмотреть типологическое соединение (NaCl), потом HCl как пример типичной кислоты, связанной с типичной солью по замещению, и, наконец, химию галогенов и щелочных металлов:

Но что излагать дальше? Вопрос даже не в том, к каким именно элементам логично было бы обратиться. Здесь у Менделеева сомнений практически не было, ибо поскольку "натрий есть представитель химического характера … металлов, составляющих большинство простых тел", то вторую часть "Основ" естественнее всего было посвятить металлам, выстраивая их в порядке нарастания атомности ("за недостатком лучшего начала"). А далее перейти к неметаллам, выстраивая их по тому же принципу. Тогда структура последних глав первой части и вся вторая часть "Основ" могли быть подчинены такой (или примерно такой) схеме:

Но именно такая схема (или подобная ей) и не устраивала Менделеева, в частности, по причине его скептического отношения к теории атомности и осознания им условности деления простых тел на металлы и неметаллы. Схемы такого рода не отвечали ни его методологическим принципам , ни его таксономическому идеалу естественной системы (о котором речь пойдет в следующем разделе), ни, наконец, его химическим взглядам. "Предприняв составление руководства …, названного 'Основы химии', - писал он вскоре после создания "Опыта", - я должен был остановиться на какой-нибудь системе простых тел, чтобы в распределении их не руководствоваться случайными, как бы инстинктивными побуждениями, а каким-либо определенно-точным началом".

Для такой постановки вопроса у Менделеева были все основания, поскольку к концу 1868 г. он уже ясно понимал, что:

1) искомая им естественная классификация должна быть непременно классификацией химических элементов в том широком, абстрактном понимании этого термина, к которому он пришел, по-видимому, еще до написания "Основ";

2) "величина атомного веса, по самому существу предмета, есть данное, относящееся не к самому состоянию отдельного простого тела, а к той материальной части, которая обща и свободному простому телу, и всем его соединениям", т. е. является измеримым свойством химического элемента;

3) "мера сходства двух элементов определяется сравнением свойств соответственных их соединений", тогда как "атомные веса показывают, что в ряду сходственных щелочных металлов, как и в ряду галоидов, можно расположить элементы по величине атомного веса, чтобы судить об относительных свойствах сходственных соединений тел этой группы"

4) известные группы элементов-аналогов не являются замкнутыми совокупностями, но определенным образом связаны между собой благодаря переходному характеру отдельных входящих в них, по преимуществу легких, элементов, играющих роль своеобразных "мостиков" между группами.

Таким образом, направление и характер поисков Менделеевым "определенно-точного начала" химии в известной мере были предопределены, хотя сами по себе указанные обстоятельства, разумеется, еще не гарантировали успеха в решении таксономической задачи.

Л. Грэхем, во многом следуя Кедрову, так излагает последовательность работы Менделеева над текстом "Основ": "В декабре 1868 г. он (Менделеев) закончил последние главы первой части своего учебника, которые были посвящены галогенам. … . Закончив с галогенами, Менделеев начал размышлять, какую группу элементов рассмотреть следующей по порядку в начале второй части своей книги. Он решил начать с таких металлов, как калий, натрий и литий. Затем возник вопрос, какое семейство металлов должно следовать за щелочными металлами. Логичными кандидатами выглядели щелочно-земельные металлы, такие как кальций, магний, стронций и барий. …Таким образом, Менделеев в своей схеме следовал бы принципу возрастания валентности. В этот момент, однако, возникла серьезная проблема с металлами, чья валентность оставалась неопределенной, как, например, у меди или ртути. В одних соединениях эти элементы проявляли валентность один, а в других - два. Когда их следует рассматривать, до или после щелочно-земельных металлов? Менделеев решил поставить переходные металлы типа меди и ртути до щелочно-земельных металлов, и первый вариант новых глав его учебника отразил этот подход.

До сих пор Менделеев руководствовался в своей работе принципами валентности и сходства химических свойств, а не возрастания атомных весов. Это были наиболее подходящие принципы для автора учебника, стремящегося уложить большой объем информации в довольно простую схему. Они совсем не были похожи на принципы, которыми руководствовался бы человек, поставивший себе цель доказать, что периодичность есть функция атомного веса".

В этих замечаниях не учтены по меньшей мере два обстоятельства. Первое - это некоторые особенности аргументации Кедрова, на работы которого опирался Л. Грэхем. Бонифатий Михайлович приводит следующую расшифровку соответствующего фрагмента первоначального наброска "наиболее раннего плана" "Основ":

(в квадратных скобках стоит зачеркнутый символ серы или, возможно, Менделеев начал записывать символ стронция)

Совершенно очевидно, что медь и ртуть уже в самом раннем варианте плана "Основ" оказывались после щелочно-земельных металлов. По поводу же серебра Кедров замечает: "Затем, возможно уже во второй половине 1868 г., Дм. Ив. произвел новые изменения, перестановки и дополнения …. Прежде всего Ag (одноатомный элемент) был вычеркнут из ряда одноатомных (щелочных) металлов, поставлен в один ряд с двуатомными металлами …. Однако вследствие такой перестановки первоначальный принцип распределения элементов по атомности оказался частично нарушенным". Кроме того, между барием и свинцом Менделеев поместил Zn. В итоге обсуждаемый фрагмент плана первой части его учебника принял вид:

Однако нет никаких оснований считать, что Ag было переставлено к меди и ртути не сразу же при составлении плана, а много позднее. Но в любом случае, заканчивая в декабре 1868 г. первую часть "Основ", Менделеев твердо знал, что ему писать после глав, посвященных химии щелочных металлов. План 'Основ' начала 1869 г. Во всех других сохранившихся планах учебника нет даже намека на изложение свойств Cu, Ag и Hg после Na, K, Cs и Li.

Теперь - о втором обстоятельстве, не учтенном Л. Грэхемом. Хотя Менделеев в процессе написания "Основ" (речь, разумеется, идет о тексте первого издания) действительно не руководствовался принципом возрастания атомных весов как общим началом, из этого не следует, что он не руководствовался им вообще. Уже в последних главах первой части своего учебника он обсуждает зависимость свойств элементов от величин их атомных весов. Именно синтез двух концепций:

1) зависимости свойств элементов данной естественной группы от их атомных весов, подмеченной, кстати, не только Менделеевым;

2) межгрупповой переходности, стал толчком к поискам русским ученым распределения всех известных в то время химических элементов по их атомным весам.

Таким образом, работая над "Основами", Менделеев решал не только методическую задачу - "уложить большой объем информации в довольно простую схему", - но и научную: поиск рациональной системы межэлементных отношений.