Жизнь и деятельность Д.И. Менделеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Биография Дмитрия Ивановича Менделеева

1.1 Детство

1.2 Юность Дмитрия

1.3 Кандидатская диссертация

1.4 После университета

1.5 Докторская диссертация

2. Открытие периодической системы химических элементов

2.1 Структура периодической системы: периоды, группы, подгруппы

3. Общественная и промышленная деятельность Д.И.Менделеева

4. История открытия периодического закона и периодической системы элементов

5. Последние годы жизни

Заключение

Список литературы

Введение

Жизнь и деятельность великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева всегда будет предметом пристального изучения исследователей. Наследие, завещанное нам этим гигантом научной мысли и научного дела, поистине неисчерпаемо. Родившись в 1834 году и еще на студенческой скамье в 1855 году начав научную работу. Д.И. Менделеев до самой своей смерти (1907 год) плодотворно и напряженно работал над развитием химической науки и заводского дела в России. Он оставил яркий след не только во всех областях химии и ее приложений, но и в целом ряде смежных дисциплин, развитию которых он содействовал своим авторитетом, побуждая к активности и вдохновляя русских ученых. Наиболее крупным свершением научного гения Д.И. Менделеева явилось открытие взаимной связи в мироздании, нашедшее свое выражение в Периодическом законе химических элементов. Этот закон, над которым сам Менделеев работал почти сорок лет, находя все новые и новые подтверждения своему открытию, уточняя и углубляя его, еще при жизни его, а особенно на глазах нашего поколения, после его смерти, превратился в неугасимый маяк, освещавший и освещающий науке новые пути исканий. В настоящее время Периодический закон химических элементов получил значение глубочайшего закона природы.

1. Биография

менделеев химический элемент периодический

Дмитрий Иванович Менделеев(1834-1907)

У священника села Тихомандрица Вышневолоцкого уезда было 4 сына, все они учились в Тверской духовной семинарии, лишь один из них сохранил фамилию отца Соколов. Остальным трем братьям по обычаям тех лет фамилии придумали учителя. Один из братьев получил фамилию Менделеев. «Фамилия Менделеева дана отцу, когда он что-то выменял, как соседний помещик Менделеев менял лошадей, - вспоминает Дмитрий Иванович. - Учитель по созвучию «мену делать» вписал и отца под фамилией Менделеев».

В 1804 году, окончив тверскую духовную семинарию, Иван Павлович Менделеев надумал идти в открытый в Петербурге педагогический институт. Спустя 3 года он был направлен в Тобольск и женился на Марии Дмитриевне Корнильевой, представительнице рода знаменитых купцов, которые в 1789 году, одновременно с Франклином в Америке, открыли первую в Тобольске типографию.

1.1 Детство

При дешевизне сибирской жизни большая семья Менделеевых зажила неплохо. Но в 1834 году Иван Павлович ослеп. В этом же году родился последний ребенок, всеобщий любимец Митенька. (Детей было всего 17, а живокрещеных - 14). Семья сразу лишилась того положения в городе и того уклада домашней жизни, который установился со дня обоснования Менделеевых в Тобольске. С этого момента Марья Дмитриевна убедилась, что единственное ее спасение - маленький стеклянный завод.

В октябре 1847 года Иван Павлович умер. И к концу 1848 года, оставшись с двумя сыновьями и дочерью, она обнаружила, что может оставить Тобольск, когда надо будет везти в университет Пашу и Митю.

Хотя Паша был на 2 года старше, Митя не отставал от него в своем развитии, и родители отправили их в гимназию вместе, но по условиям тех лет принимать дозволялось только с 8 лет, а ему было 7. Поэтому его приняли с условием, чтобы в первом классе Митя пробыл 2 года. Успехом Митя блистал только в первых классах.

Потом учеба перестала его увлекать, и он хорошо шел только по тем предметам, которые ему нравились и легко давались, - математика, физика, история. Но настоящим камнем преткновения для него оказались иностранные языки, - немецкий, и особенно латынь. И если Митя успешно переходил из класса в класс, то это происходило только благодаря совету гимназии.

1.2 Юность Дмитрия

Когда гимназический курс был окончен, Мария Дмитриевна с Лизой и Митей отправились в Москву, твердо решив определить сына в московский университет. Но замыслы Марии Дмитриевны, даже подкрепленные знакомствами и связями брата, не увенчались успехом. По существовавшим тогда правилам, лица, окончившие гимназию, могли поступить только в университет того учебного округа, где находилась гимназия. Весной 1950 г. Мария Дмитриевна привезла Митю в Петербург. В Петербурге действовали те же правила, что и в Москве. Следующим после университета учебным заведением в Петербурге по праву считалась медико-хирургическая академия, но, присутствуя в анатомическом театре на вскрытии, Митя почувствовал себя дурно, и наотрез отказался от медицинской карьеры. И вот тогда Мария Дмитриевна и решилась отдать своего сына в главный педагогический институт. Хотя в этот институт принимались абитуриенты из всех учебных округов, прием производился раз в два года. И как раз в 1950 г. приема не было. Первого мая 1950 г. он подал прошение и выдержал приемные испытания. Это долгожданное событие сняло с Марии Дмитриевны страшное напряжение. Она умерла 20 сентября 1850 года. Менделееву и семерым его товарищем, принятым в неурочный год, было предложено решить, за сколько лет они желают закончить полный курс: за три или за пять. Единственный из всех принятых, Дмитрий решил пройти курс вторично. Если в 1851 году среди 28 своих сверстников по успехам в учебе он был всего лишь 25, то спустя год 7-м.

А в 1853-1854 о нем уже говорили как о самом одаренном студенте. Главного педагогического университета.

Будучи студентом физико-математического факультета, он интересовался и науками, проходимыми и на историко-филологического факультете. В этот период отношение Менделеева к учению начинает заходить за рамки понятия, определяемого словом учение.

Это необузданная работа мозга породила такую нагрузку, какой не мог выдержать неокрепший юношеский организм. В 1851 году он заболел чахоткой и в 1853 слег. Но даже в это время он обратился к институтскому доктору с просьбой дозволить ему держать очередной экзамен. Но вот наконец Менделеев перед Пироговым. Великий врач с неожиданной внимательностью осматривает столь странного здесь пациента и... дарует ему жизнь! Менделеев навсегда запомнил то, что сказал ему Пирогов: «Нате-ка вам, батенька, письмо вашего Здекауэра. Сберегите его, да когда нибудь ему и верните.

И от меня поклон передайте. Вы нас обоих переживете».

Интерес Дмитрия к наукам не остался незамеченным со стороны преподавателей. Все эти очень разные люди с одинаковой готовностью помогали Дмитрию, хотя его трудно было назвать покладистым студентом. Сам Менделеев прекрасно понимал, что без такой поддержки он никогда не смог бы стать тем, кем он стал. В мае 1855 года Менделеев сдавал экзамен.

1.3 Кандидатская диссертация

Д.И.Менделеев окончил Главный Педагогический институт в 1855 г. Кандидатская диссертация "Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу" стала его первой крупной научной работой. Директор института выхлопотал разрешение, чтобы отличнейших выпускников института, в том числе Менделеева, оставить при институте еще на один год для усовершенствования в науках и приготовления к магистерскому экзамену. При беглом взгляде на студенческие работы Менделеева создается впечатление, что это работы юноши увлекающегося, одаренного, но бросающегося из одной крайности в другую.

1.4 После университета

Внимательное изучение показывает, что чрезвычайное разнообразие интересов Менделеева не было случайным, что ни одно из его увлечений не осталось без дальнейшей разработки. К моменту окончания института здоровье Менделеева внушало опасение, и он отказался от предложения директора и решил ехать служить на юг.

В Одессе находится знаменитый Ришельевский лицей и Дмитрий надеялся, что в лицее он найдет возможность приготовиться к задаче экзамена на степень магистра. Но по ошибке министерство предписало Дмитрию Ивановичу ехать в захолустный Симферополь.

Директор главного педагогического института, узнав о бедствиях лучшего его воспитанника, попросил попечителя Одесского учебного округа переместить Дмитрия Ивановича из Симферополя в Одессу, что и было разрешено. Окрыленный Менделеев несется налегке в Одессу. С ним только то, что на нем, да денег немного, но все так хорошо, впереди столько дел заманчивых и интересных, теперь надо спешить, потому что время, потерянное в тягостном ожидании, уже не вернуть. Одесский период сыграл важную роль в жизни Менделеева. . Он получил там место преподавателя естественных наук, у него небольшая лаборатория, первая своя лаборатория, и тут же, под рукой - превосходная библиотека. Здесь, в южном приморском городе, он начинает искать «причину химического сродства» - то, о чем думал уже давно и чему он посвятит всю свою жизнь, здесь окончательно созрела тема его магистерской диссертации, и были проведены первые эксперименты. После того, как в феврале 1856 года в Париже был подписан мирный договор, Дмитрий Иванович узнал, что планируется отправка ряда русских ученых за границу. Менделеев пишет письмо директору педагогического института, в котором решился спросить - не может ли он быть причислен к тем, которые будут отправлены за границу. В ответном письме директор говорит, что его кандидатура уже утверждена, и что институт желает ему всего лучшего. В середине мая 1856 года Менделеев выехал из Одессы в Петербург. Но поездка за границу увы не состоялась.

1.5 Магистерская диссертация

Полгода в Одессе, и вот Менделеев вновь в Петербурге. Приехал он не с пустыми руками: работа, которую он привез - тончайшее и кропотливейшее исследование по удельным объемам. Это фактически его диссертация. Он немедленно подал прошение ректору Петербургского университета о допущении его к сдаче экзамена на степень магистра химии.

Причем из-за стесненности во времени просил проэкзаменовать его в течении двух оставшихся недель мая. Блестяще ответив на вопросы по химии, физике, минералогии и геогнозии, он сдал письменный экзамен по химии, после чего ему был назначен срок защиты магистерской диссертации. За два летних месяца он заканчивает диссертацию «Удельные объемы». В этой работе он сделал важный шаг к будущей системе элементов, поскольку "объем атома" выступал - аналогично кристаллической форме в "Изоморфизме" - в роли критерия сходства и различия элементов и соединений. Она дает ему первую ученую степень магистра. Магистра физики и химии. Менделееву исполнилось тогда всего двадцать два года. Это была его первая большая победа. Но победа, радость которой омрачило горе: умерла Лиза -его любимая сестра, приехавшая вместе с ним из Тобольска. После этой удачной защиты он подает новое прошение. Менделеев желал защищать еще одну диссертацию «Строение кремнеземистых соединений» - на право читать лекции по химии в Петербургском университете. Менделеев поразил всех своих друзей: он защитил вторую диссертацию. Что и говорить - случай необычайнейший! Ученые не без колебаний приняли второй труд Менделеева, хотя это и был серьезный вклад в химию стекловарения. Но уж слишком все это было необычно...

Университет дал молодому магистру много: возможность читать лекции, работать в лаборатории, общаться с первоклассными профессорами. Но не дал денег: за чтение лекций он получал годовое жалование в 300-400 рублей.

А потом молодой Менделеев едет в первую свою командировку - через Варшаву дальше, в знаменитый Гейдельберг, в лабораторию патриарха химиипрофессора Бунзена. За первые три месяца он объехал не меньше десятка университетских городов. Выбор его остановился на Париже и Гейдельберге неслучайно. Было принято решение работать в домашней лаборатории, для этого ему нужно было приобрести хорошие приборы. Заказал весы, насос, манометр, купил редкие препараты, побывал во многих лабораториях Парижа.

Менделеев верил, что дни, проведенные в лаборатории Гейдельбергского университета, рядом с прославленным химиком, будут ему полезны, но он ошибся. Он вернулся в Гейдельберг, где снял крохотную комнатенку под лабораторию, и где его уже ждало обеспокоенное письмо попечителя Петербургского учебного округа - видно, дошли сообщения о выходке с Бунзеном. Менделеев ответил: «Главный предмет моих занятий есть физическая химия».

Вернувшись, Дмитрий, Иванович засел за изучение капиллярности. В своей студенческой работе «Изоморфизм» убедился. что одного изоморфизма недостаточно для полного выявления сходств и различий между элементами. он немедленно делает следующий шаг - приступает к изучению удельных объемов различных веществ. Оказалось изоморфизм никак не связан с удельным объемом. когда речь заходила о сложных веществах. Но вычислив удельные объемы для химических элементов. Менделеев сразу обнаружил у необычайно схожих по химическим свойствам элементов, каковы хлор, бром, йод, близость удельных объемов. Так вдруг обнаружилась связь между химической активностью и «объемом атомов с их атмосферою», а совершенно ясно, что эта «атмосфера» целиком зависит от сил сцепления, о существовании которых он догадался еще до этой работы.

Менделеев решил непосредственными измерениями узнать силы сцепления. В ходе этой титанической работы Менделеев пришел к открытию температуры абсолютного кипения.( В 1884 году во время празднования своего 300-летия Эдинбургский университет, присваивая ему степень почетного доктора прав, в числе его заслуг упомянул и его исследования при температуре абсолютного кипения). 3-го сентября 1860-го года в Карлсрэ съехалось более 140 ученых-химиков в работе конгресса принимал участие и Менделеев

В Петербурге Менделеев вдруг также ощущает и острую радость возвращения. Он понял, что все годы скучал без этого города. Теперь он не один здесь: вернулась сестра Ольга.

2. Открытие периодической системы химических

Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность.

Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.

Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года (14 февраля по старому стилю). Днем раньше Менделеев написал прошение об отпуске на десять дней для обследования артельных сыроварен в Тверской губернии: он получил письмо с рекомендациями по изучению производства сыра от А. И. Ходнева - одного из руководителей Вольного экономического общества.

За завтраком Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства.

Недолго думая, на обратной стороне письма Ходнева он записал символы хлора Cl и калия K с довольно близкими атомными массами, равными соответственно 35,5 и 39 (разница всего в 3,5 единицы). На том же письме Менделеев набросал символы других элементов, отыскивая среди них подобные "парадоксальные" пары: фтор F и натрий Na, бром Br и рубидий Rb, йод I и цезий Cs, для которых различие масс возрастает с 4,0 до 5,0, а потом и до 6,0. Менделеев тогда не мог знать, что "неопределенная зона" между явными неметаллами и металлами содержит элементы - благородные газы, открытие которых в дальнейшем существенно видоизменит Периодическую систему.

После завтрака Менделеев закрылся в своем кабинете. Он достал из конторки пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства.

Через некоторое время домочадцы услышали, как из кабинета стало доноситься: "У-у-у! Рогатая. Ух, какая рогатая! Я те одолею. Убью-у!" Эти возгласы означали, что у Дмитрия Ивановича наступило творческое вдохновение Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов.

Так, вначале он положил карточку с элементом бериллием Be (атомная масса 14) рядом с карточкой элемента алюминия Al (атомная масса 27,4), по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия. Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магнием Mg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be2O3 в BeO (как у оксида магния MgO). Кстати, "исправленное" значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях.

Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств. В течение всего дня Менделеев работал над системой элементов, отрываясь ненадолго, чтобы поиграть с дочерью Ольгой, пообедать и поужинать. Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату "17 февраля 1869 года" (по старому стилю).

Так был открыт Периодический закон, современная формулировка которого такова:

«Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов»

Менделееву тогда было всего 35 лет. Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен.

До отъезда он еще успел передать Н. А. Меншуткину, химику-органику и будущему историку химии, рукопись статьи "Соотношение свойств с атомным весом элементов" - для публикации в Журнале Русского химического общества и для сообщения на предстоящем заседании общества.

Менделееву после открытия Периодического закона предстояло сделать еще многое. Причина периодического изменения свойств элементов оставалась неизвестной, не находила объяснения и сама структура Периодической системы, где свойства повторялись через семь элементов у восьмого. Однако с этих чисел был снят первый покров таинственности: во втором и третьем периодах системы находилось тогда как раз по семь элементов.

Не все элементы Менделеев разместил в порядке возрастания атомных масс; в некоторых случаях он больше руководствовался сходством химических свойств. Так, у кобальта Co атомная масса больше, чем у никеля Ni, у теллура Te она также больше, чем у йода I, но Менделеев разместил их в порядке Co - Ni, Te - I, а не наоборот. Иначе теллур попадал бы в группу галогенов, а йод становился родственником селена Se.

Самое же важное в открытии Периодического закона - предсказание существования еще не открытых химических элементов.

Под алюминием Al Менделеев оставил место для его аналога "экаалюминия", под бором B - для "экабора", а под кремнием Si - для "экасилиция".

Так назвал Менделеев еще не открытые химические элементы. Он даже дал им символы El, Eb и Es.

По поводу элемента "экасилиция" Менделеев писал: "Мне кажется, наиболее интересным из несомненно недостающих металлов будет тот, который принадлежит к IV группе аналогов углерода, а именно, к III ряду. Это будет металл, следующий тотчас же за кремнием, и потому назовем его экасилицием". Действительно, этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным "замком", связывающим два типичных неметалла - углерод C и кремний Si - с двумя типичными металлами - оловом Sn и свинцом Pb.

Не все зарубежные химики сразу оценили значение открытия Менделеева. Уж очень многое оно меняло в мире сложившихся представлений. Так, немецкий физикохимик Вильгельм Оствальд, будущий лауреат Нобелевской премии, утверждал, что открыт не закон, а принцип классификации "чего-то неопределенного". Немецкий химик Роберт Бунзен, открывший в 1861 году два новых щелочных элемента, рубидий Rb и цезий Cs, писал, что Менделеев увлекает химиков "в надуманный мир чистых абстракций".

С каждым годом Периодический закон завоевывал все большее число сторонников, а его открыватель - все большее признание. В лаборатории Менделеева стали появляться высокопоставленные посетители, в том числе даже великий князь Константин Николаевич, управляющий морским ведомством.

Менделеев точно предсказал свойства экаалюминия: его атомную массу, плотность металла, формулу оксида El2O3, хлорида ElCl3, сульфата El2(SO4)3. После открытия галлия эти формулы стали записывать как Ga2O3, GaCl3 и Ga2(SO4)3.

Менделеев предугадал, что это будет очень легкоплавкий металл, и действительно, температура плавления галлия оказалась равной 29,8 оС. По легкоплавкости галлий уступает только ртути Hg и цезию Cs.

В 1886 году профессор Горной академии во Фрейбурге немецкий химик Клеменс Винклер при анализе редкого минерала аргиродита состава Ag8GeS6 обнаружил еще один элемент, предсказанный Менделеевым. Винклер назвал открытый им элемент германием Ge в честь своей родины, но это почему-то вызвало резкие возражения со стороны некоторых химиков. Они стали обвинять Винклера в национализме, в присвоении открытия, которое сделал Менделеев, уже давший элементу имя "экасилиций" и символ Es. Обескураженный Винклер обратился за советом к самому Дмитрию Ивановичу. Тот объяснил, что именно первооткрыватель нового элемента должен дать ему название.

Предугадать существование группы благородных газов Менделеев не мог, и им поначалу не нашлось места в Периодической системе.

Открытие аргона Ar английскими учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в Периодическом законе и Периодической системе элементов. Менделеев вначале посчитал аргон аллотропной модификацией азота и только в 1900 году под давлением непреложных фактов согласился с присутствием в Периодической системе "нулевой" группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытые вслед за аргоном. Теперь эта группа известна под номером VIIIА.

В 1905 году Менделеев написал: "По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели затереть, особенно немцы".

Открытие Периодического закона ускорило развитие химии и открытие новых химических элементов.

2.1 Структура периодической системы: периоды, группы, подгруппы.

Итак, мы выяснили, что периодическая система - это графическое выражение периодического закона.

Каждый элемент занимает определённое место (клетку) в периодической системе и имеет свой порядковый (атомный) номер.

Горизонтальные ряды элементов, в пределах которых свойства элементов изменяются последовательно, Менделеев назвал периодами (начинаются щелочным металлом (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) и заканчиваются благородным газом (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)). Исключения: первый период, который начинается водородом и седьмой период, который является незавершённым. Периоды разделяются на малые и большие. Малые периоды состоят из одного горизонтального ряда. Первый, второй и третий периоды являются малыми, в них находится 2 элемента (1-й период) или 8 элементов (2-й, 3-й периоды). Большие периоды состоят из двух горизонтальных рядов. Четвёртый, пятый и шестой периоды являются большими, в них находятся 18 элементов (4-й, 5-й периоды) или 32 элемента (6-й, 7-й период). Верхние ряды больших периодов называются чётными, нижние ряды - нечётными.

Исключения

В шестом периоде лантаноиды и в седьмом периоде актиноиды располагаются в нижней части периодической системы.В каждом периоде слева направо металлические свойства элементов ослабевают, а неметаллические свойства усиливаются. В чётных рядах больших периодов находятся только металлы. В результате в таблице имеется 7 периодов, 10 рядов и 8 вертикальных столбцов, названных группами - это совокупность элементов, которые имеют одинаковую высшую валентность в оксидах и в других соединениях. Эта валентность равна номеру группы.

В VIII группе только Ru и Os имеют высшую валентность VIII.

Группы - вертикальные последовательности элементов, они нумеруется римской цифрой от I до VIII и русскими буквами А и Б. Каждая группа состоит из двух подгрупп: главной и побочной. Главная подгруппа - А, содержит элементы малых и больших периодов. Побочная подгруппа - В, содержит элементы только больших периодов. В них входят элементы периодов, начиная с четвёртого.

В главных подгруппах сверху вниз металлические свойства усиливаются, а не металлические свойства ослабляются. Все элементы побочных подгрупп являются металлами.

3. Общественная и промышленная деятельность Д.И. Менделеева

Д. И. Менделеев не был узким, кабинетным учёным, не замыкался только в интересовавшие его вопросы науки и промышленности, не отворачивался от интересов окружающей жизни. Как гостеприимный хозяин, увлекательный собеседник, он привлекал к себе людей из разных слоёв общества, легко с ними сближался, но ненавидел "аристократию", так как, по его мнению, она губила Россию. Он был готов принять участие во всяком добром общественном начинании, поддерживать связь со всем русским обществом. Он отзывался в печати на многие выдающиеся явления русской жизни, читал публичные лекции научного содержания и с благотворительной целью, жертвовал свой гонорар в помощь недостаточной учащейся молодёжи. По возвращении из своих частых заграничных поездок он устно или в печати сообщал товарищам по науке, а иногда и широкой публике свои впечатления, последние новости науки и техники, которые видел и слышал в чужих краях. Но, кроме этих мелких общественных выступлений, Дмитрий Иванович не жалел ни времени, ни труда для участия в важных общественных делах. Отмечу три таких дела. Прежде всего - Русское химическое общество, затем - борьба за высшее женское образование и борьба против распространения в русском обществе спиритизма. Выводы по первой главе

Несомненно, Дмитрий Иванович Менделеев был великим учёным и великим человеком. Находясь в трудных жизненных условиях этот разносторонний, целеустремлённый, обладающий быстрым и пытливым умом человек сумел доказать России и всему миру свою гениальность.

4. История открытия периодического закона и периодической системы элементов

Утверждение атомно-молекулярной теории на рубеже XIIX - XIX веков сопровождалось бурным ростом числа известных химических элементов. Только за первое десятилетие 19 века было открыто 14 новых элементов. Рекордсменом среди первооткрывателей оказался английский химик Гемфри Деви , который за один год с помощью электролиза получил 6 новых простых веществ (натрий, калий, магний, кальций, барий, стронций). А к 1830 году число известных элементов достигло 55.

Существование такого количества элементов, разнородных по своим свойствам, озадачивало химиков и требовало упорядочения и систематизации элементов. Многие учёные занимались поисками закономерностей в списке элементов и добивались определённого прогресса. Можно выделить три наиболее значительные работы, которые оспаривали приоритет открытия периодического закона у Д.И. Менделеева.

Менделеев сформулировал периодический закон в виде следующих основных положений:

1. Элементы, расположенные по величине атомного веса, представляют явственную периодичность свойств.

2. Должно ожидать открытия ещё многих неизвестных простых тел, например, сходных с Al и Si элементов с атомным весом 65 - 75.

3. Величина атомного веса элемента иногда может быть исправлена, зная его аналогии.

Некоторые аналогии открываются по величине веса их атома. Первое положение было известно ещё до Менделеева, но именно он придал ему характер всеобщего закона, предсказав на его основе существование ещё не открытых элементов, изменив атомные веса ряда элементов и расположив некоторые элементы в таблице вопреки их атомным весам, но в полном соответствии с их свойствами (главным образом, валентностью). Остальные положения открыты только Менделеевым и являются логическими следствиями из периодического закона. Правильность этих следствий подтверждалась многими опытами в течение последующих двух десятилетий и позволила говорить о периодическом законе как о строгом законе природы.

Используя эти положения, Менделеев составил свой вариант периодической системы элементов. Первый черновой набросок таблицы элементов появился 17 февраля (1 марта по новому стилю) 1869 года.

А 6 марта 1869 года официальное сообщение об открытии Менделеева сделал профессор Меншуткин на заседании Русского химического общества.

В уста учёного вложили такую исповедь: Вижу во сне таблицу, где все элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги - только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка». Как всё просто в легендах! На разработку и поправку ушло более 30 лет жизни учёного.

Процесс открытия периодического закона поучителен и сам Менделеев рассказывал об этом так: «Невольно зародилась мысль о том, что между массой и химическими свойствами необходимо должна быть связь.

А так как масса вещества, хотя и не абсолютная, а лишь относительная, выражается окончательно в виде весов атомов, то надо искать функциональное соответствие между индивидуальными свойствами элементов и их атомными весами. Искать же что - либо, хотя бы грибы или какую-нибудь зависимость, нельзя иначе, как смотря и пробуя.

Вот я и стал подбирать, написав на отдельных карточках элементы с их атомными весами и коренными свойствами, сходные элементы и близкие атомные веса, что быстро и привело к тому заключению, что свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса, причём, сомневаясь во многих неясностях, я ни минуты не сомневался в общности сделанного вывода, так как случайность допустить не возможно».

В самой первой таблицы Менделеева все элементы до кальция включительно - такие же, как и в современной таблице, за исключением благородных газов. Это можно увидеть по фрагменту страницы из статьи Д.И. Менделеева, содержащей периодическую систему элементов.

Если исходить из принципа увеличения атомных весов, то следующими элементами после кальция должны были быть ванадий , хром и титан. Но Менделеев поставил после кальция знак вопроса, а следом поместил титан, изменив его атомный вес с 52 до 50.

Неизвестному элементу, обозначенному знаком вопроса, был приписан атомный вес А = 45, являющийся средним арифметическим между атомными весами кальция и титана. Затем, между цинком и мышьяком Менделеев оставил место сразу для двух ещё не открытых элементов. Кроме того, он поместил теллур перед йодом, хотя последний имеет меньший атомный вес. При таком расположении элементов все горизонтальные ряды в таблице содержали только сходные элементы, и отчётливо проявлялась периодичность изменения свойств элементов. Последующие два года Менделеев значительно усовершенствовал систему элементов. В 1871 году вышло первое издание учебника Дмитрия Ивановича «Основы химии», в котором приведена периодическая система в почти современном виде.

В таблице образовалось 8 групп элементов, номера групп указывают на высшую валентность элементов тех рядов, которые включены в эти группы, и периоды становятся более близкими к современным, разбитые на 12 рядов. Теперь каждый период начинается активным щелочным металлом и заканчивается типичным неметаллом галогеном.Второй вариант системы дал возможность Менделееву предсказать существование не 4, а 12 элементов и, бросая вызов учёному миру, с изумительной точностью описал свойства трёх неизвестных элементов, которые он назвал экабор (эка на санскрите означает «одно и то же»), экаалюминий и экасилиций. (Галлия - древнеримское название Франции). Учёному удалось выделить этот элемент в чистом виде и изучить его свойства. А Менделеев увидел, что свойства галлия совпадают со свойствами предсказанного им экаалюминия, и сообщил Лекок де Буабодрану, что тот неверно измерил плотность галлия, которая должна быть равна 5,9-6,0 г/см3 вместо 4,7 г/см3. И действительно, более аккуратные измерения привели к правильному значению 5,904 г/см3. Окончательного признания периодический закон Д.И. Менделеева добился после 1886 года, когда немецкий химик К. Винклер, анализируя серебряную руду, получил элемент, который он назвал германием. Это оказывается экасицилий.

Периодический закон и периодическая система элементов.

Периодический закон - один из важнейших законов химии. Менделеев считал, что главной характеристикой элемента является его атомная масса. Поэтому он расположил все элементы в один ряд в порядке увеличения их атомной массы.

Если рассмотреть ряд элементов от Li до F, то можно увидеть, что металлические свойства элементов ослабляются, а неметаллические свойства усиливаются. Аналогично изменяются и свойства элементов в ряду от Na до Cl. Следующий знак К, как Li и Na, является типичным металлом.

Высшая валентность элементов увеличивается от I y Li до V y N (кислород и фтор имеют постоянную валентность, соответственно II и I) и от I y Na до VII y Cl. Следующий элемент К, как Li и Na, имеет валентность I. В ряду оксидов от Li2O до N2O5 и гидроксидов от LiОН до HNO3 основные свойства ослабляются, а кислотные свойства усиливаются. Аналогично изменяются свойства оксидов в ряду от Na2O и NaOH до Cl2O7 и HClO4. Оксид калия К2О, как и оксиды лития и натрия Li2O и Na2O, является основным оксидом, а гидроксид калия КОН, как и гидроксиды лития и натрия LiOH и NaOH, является типичным основанием.

Аналогично изменяются формы и свойства неметаллов от CH4 до HF и от SiH4 до HCl.

Такой характер свойств элементов и их соединений, какой наблюдается при увеличении атомной массы элементов, называется периодическим изменением. Свойства всех химических элементов при увеличении атомной массы изменяются периодически.

Это периодическое изменение называется периодической зависимостью свойств элементов и их соединений от величины атомной массы.

Поэтому Д.И. Менделеев сформулировал открытый им закон так:

· Свойства элементов, а так же формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомной массы элементов.

Менделеев расположил периоды элементов друг под другом и в результате составил периодическую систему элементов.

Он говорил, что таблица элементов - плод не только его собственного труда, но и усилий многих химиков, среди которых он особо отмечал «укрепителей периодического закона», открывших предсказанные им элементы.

Для создания современной таблицы потребовалась напряженная многолетняя работа тысяч и тысяч химиков и физиков. Если бы Менделеев был сейчас жив, он, глядя на современную таблицу элементов, вполне мог бы повторить слова английского химика Дж.У.Меллора, автора классической 16-томной энциклопедии по неорганической и теоретической химии. Закончив в 1937, после 15-летней работы, свой труд, он написал с признательностью на титульном листе: «Посвящается рядовым огромной армии химиков. Их имена забыты, их работы остались»...

Периодическая система - это классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона. На октябрь 2009 года известно 117 химических элементов (с порядковыми номерами с 1 по 116 и 118), из них 94 обнаружены в природе (некоторые -- лишь в следовых количествах). Остальные23 получены искусственно в результате ядерных реакций - это процесс превращения атомных ядер, происходящий при их взаимодействии с элементарными частицами, гамма-квантами и друг с другом, обычно приводящий к выделению колоссального количества энергии. Первые 112 элементов имеют постоянные названия, остальные -- временные.

Открытие 112-го элемента (самый тяжелый из официальных) признано Международным союзом теоретической и прикладной химии.

Самый стабильный из известных изотопов данного элемента имеет период полураспада 34 секунды. На начало июня 2009 года носит неофициальное имя унунбий, был впервые синтезирован в феврале 1996 года на ускорителе тяжелых ионов в Институте тяжелых ионов в Дармштадте. Первооткрыватели имеют полгода, чтобы предложить новое официальное название для добавления в таблицу (ими уже предлагались Виксхаузий, Гельмгольций, Венусий, Фриший, Штрассманий и Гейзенбергий). В настоящее время известны трансурановые элементы с номерами 113-116 и 118, полученные в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, однако они официально пока не признаны. Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная) и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды (семейство из 14 химических элементов с порядковыми номерами 58--71, расположенных в VI периоде системы) и актиноиды (семейство радиоактивных химических элементов, состоящее из актиния и 14 подобных ему по своим химическим свойствам) вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток. Короткая форма таблицы, содержащая восемь групп элементов, была официально отменена ИЮПАК в 1989 году. Несмотря на рекомендацию использовать длинную форму, короткая форма продолжила приводиться в большом числе российских справочников и пособий и после этого времени. Из современной иностранной литературы короткая форма исключена полностью, вместо неё используется длинная форма. Такую ситуацию некоторые исследователи связывают, в том числе с кажущейся рациональной компактностью короткой формы таблицы, а также со стереотипностью мышления и невосприятием современной (международной) информации.

В 1969 году Теодор Сиборг предложил расширенную периодическую таблицу элементов. Нильсом Бором разрабатывалась лестничная (пирамидальная) форма периодической системы.

Существует и множество других, редко или вовсе не используемых, но весьма оригинальных, способов графического отображения Периодического закона. Сегодня существуют несколько сот вариантов таблицы, при этом учёные предлагают всё новые варианты.

Периодический закон и его обоснование.

Периодический закон позволил привести в систему и обобщить огромный объем научной информации в химии. Эту функцию закона принято называть интегративной. Особо четко она проявляется в структурировании научного и учебного материала химии.

Академик А. Е. Ферсман говорил, что система объединила всю химию в рамки единой пространственной, хронологической, генетической, энергетической связи.

Интегративная роль Периодического закона проявилась и в том, что некоторые данные об элементах, якобы выпадавшие из общих закономерностей, были проверены и уточнены как самим автором, так и его последователями.