Деятельность Менделеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Биография Д. И. Менделеева

1.1 Происхождение

1.2 Детство

1.3 Семья и дети

1.4 Хроника творческой жизни

2. Легенда об изобретении водки

3. Периодический закон

4. История открытия периодического закона

4.1 Триады Дёберейнера и первые системы элементов

4.2 «Земная спираль» де Шанкуртуа

4.3 Октавы Ньюлендса

4.4 Таблицы Одлинга и Мейера

5. Открытие Периодического закона

Литература

менделеев периодический водка октава

1. Биография Д. И. Менделеева

1.1 Происхождение

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в Тобольске в семье Ивана Павловича Менделеева (1783--1847), в то время занимавшего должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа, и Марии Дмитриевны Менделеевой (Корнильевой) (1793--1850). Дмитрий был в семье последним, семнадцатым[2] (по другим данным, четырнадцатым[3]) ребёнком. Из семнадцати детей восемь умерли ещё в младенчестве (троим из них родители даже не успели дать имён), а одна из дочерей, Маша, умерла в возрасте 14 лет в середине 1820-х годов в Саратове от чахотки[источник не указан 654 дня]. История сохранила документ о рождении Дмитрия Менделеева -- метрическую книгу духовной консистории за 1834 год, где на пожелтевшей странице в графе о родившихся по тобольской Богоявленской церкви записано: «27 января Тобольской гимназии директора -- надворного советника Ивана Павловича Менделеева от законной его жены Марии Дмитриевны родился сын Дмитрий».

1.2 Детство

Детство Д. И. Менделеева совпало со временем пребывания в Сибири ссыльных декабристов. А. М. Муравьёв, П. Н. Свистунов, М. А. Фонвизин жили в Тобольской губернии. Сестра Дмитрия Ивановича, Ольга, стала женой бывшего члена Южного общества Н. В. Басаргина, и они долгое время жили в Ялуторовске рядом с И. И. Пущиным, вместе с которым они оказывали семье Менделеевых помощь, ставшую насущной после смерти Ивана Павловича.

Также большое влияние на мировоззрение будущего учёного оказал его дядюшка В. Д. Корнильев, у него неоднократно и подолгу во время своего пребывания в Москве жили Менделеевы[4]. Василий Дмитриевич был управляющим у князей Трубецких, что жили на Покровке, как и В. Д. Корнильев; и его дом часто посещали многие представители культурной среды, в числе которых на литературных вечерах или вовсе без всякого повода, запросто бывали литераторы: Ф. Н. Глинка, С. П. Шевырёв, И. И. Дмитриев, М. П. Погодин, Е. А. Баратынский, Н. В. Гоголь, гостем случался и Сергей Львович Пушкин, отец поэта; художники П. А. Федотов, Н. А. Рамазанов; учёные: Н. Ф. Павлов, И. М. Снегирёв, П. Н. Кудрявцев. В 1826 г. Корнильев и его жена, дочь командора Биллингса, принимали у себя на Покровке Александра Пушкина, вернувшегося в Москву из ссылки[10].

Сохранились сведения, говорящие о том, что Д. И. Менделеев однажды видел в доме Корнильевых Н. В. Гоголя.

1.3 Семья и дети

Дмитрий Иванович был женат дважды. В 1862 году он сочетался браком с Феозвой Никитичной Лещевой, уроженкой Тобольска (падчерицей знаменитого автора «Конька-Горбунка» Петра Павловича Ершова). Супруга (Физа, наречённое имя) была старше его на 6 лет. В этом браке родились три ребёнка: дочь Мария (1863) -- она умерла в младенчестве, сын Владимир (1865--1898) и дочь Ольга (1868--1950). В конце 1876 года 42-летний Дмитрий Менделеев знакомится и страстно влюбляется в 16-летнюю Анну Ивановну Попову (1860--1942), дочь донского казака из Урюпинска[11]. Во втором браке у Д. И. Менделеева родилось четверо детей: Любовь (1881--1939), Иван (1883--1936) и близнецы Мария (1886--1952) и Василий (1886--1922)[4][12][13][14]. В начале XXI века из потомков Менделеева был жив лишь Александр Каменский, внук его дочери Марии[15]; он умер от последствий алкоголизма, не оставив потомков[16][17].

Д. И. Менделеев был тестем русского поэта Александра Блока, женатого на его дочери Любови.

Д. И. Менделеев доводился дядей русским учёным Михаилу Яковлевичу (профессор-гигиенист) и Фёдору Яковлевичу (профессор-физик) Капустиным, которые были сыновьями его старшей сестры Екатерины Ивановны Менделеевой (Капустиной)[18].

О японской внучке Дмитрия Ивановича -- в статье, посвящённой творчеству Б. Н. Ржонсницкого.

1.4 Хроника творческой жизни

1841--1859

1841 -- поступил в тобольскую гимназию.

1855 -- с золотой медалью окончил отделение естественных наук физико-математического факультета Главного педагогического института в Санкт-Петербурге.

1855 -- старший учитель естественных наук Симферопольской мужской гимназии. По просьбе петербургского врача Н. Ф. Здекауэра в середине сентября Дмитрия Менделеева осмотрел Н. И. Пирогов, констатировавший удовлетворительное состояние пациента: «Вы нас обоих переживёте»[19].

1855--1856 -- старший учитель в гимназических классах при Ришельевском лицее в Одессе.

1856 -- блестяще защитил диссертацию «на право чтения лекций» -- «Строение кремнезёмных соединений» (оппоненты А. А. Воскресенский и М. В. Скобликов), с успехом прочёл вступительную лекцию «Строение силикатных соединений»; в конце января отдельным изданием в Петербурге вышла в свет кандидатская диссертация Д. И. Менделеева «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу»[20]; 10 октября присвоена учёная степень магистра химии.

1857 -- 9 января утверждён в звании приват-доцента Императорского Санкт-Петербургского университета по кафедре химии.

1857--1890 -- преподавал в Императорском Санкт-Петербургском университете (с 1865 года -- профессор химической технологии, с 1867 -- профессор общей химии) -- во 2-м кадетском корпусе читает лекции по химии; одновременно в 1863--1872 годах -- профессор Санкт-Петербургского технологического института, в 1863--1872 годах руководил химической лабораторией института, также одновременно преподавал в Николаевских инженерных академии и училище; -- в Институте Корпуса инженеров путей сообщения.

1859--1861 -- находился в научной командировке в Германии

2. Легенда об изобретении водки

Дмитрий Менделеев в 1865 году защитил докторскую диссертацию на тему «Рассуждение о соединении спирта с водою»,[87]нисколько с водкой не связанную. Менделеев, вопреки сложившейся легенде, водку не изобретал; она существовала задолго до него.

На этикетке «Русского стандарта» написано, что данная водка «соответствует стандарту русской водки высшего качества, утверждённому царской правительственной комиссией во главе с Д. И. Менделеевым в 1894 году». С именем Менделеева связывают выбор для водки крепости в 40°. Согласно информации Музея водки в Санкт-Петербурге, Менделеев считал идеальной крепостью водки 38°, но это число было округлено до 40, для упрощения расчёта налога на алкоголь.

Однако в трудах Менделеева отыскать обоснование этого выбора не удаётся. Диссертация Менделеева, посвящённая свойствам смесей спирта и воды, никак не выделяет 40° или 38°. Более того, диссертация Менделеева была посвящена области высоких концентраций спирта -- от 70°. «Царская правительственная комиссия» никак не могла установить данный стандарт водки уже хотя бы потому, что эта организация -- Комиссия для изыскания способов к упорядочению производства и торгового обращения напитков, содержащих в себе алкоголь, -- была образована по предложению С. Ю. Витте только в 1895 году. Причём Менделеев выступал на её заседаниях в самом конце года и только по вопросу об акцизах.

1894 год изготовители «Русского стандарта» могли получить по работе историка Вильяма Похлёбкина, который написал, что «спустя 30 лет после написания диссертации… соглашается войти в комиссию», -- прибавив эти метафорические 30 лет к 1864 году.

Директор музея Д. И. Менделеева доктор химических наук Игорь Дмитриев по поводу 40-градусной водки сказал следующее:

Её изобрело русское правительство в то время, когда Менделееву было 9 лет от роду. В те времена акциз брали с градуса, его надо было измерять, а шкала измерений была неточной. Кроме того, оказывалось, что на пути от производителя к потребителям (розничная торговля) водка имела свойство снижать градусы. Тогда правительство издало указ, по которому водка должна была поступать к потребителю исключительно 40-градусной, минимум -- 38-градусной. В противном случае участникам процесса грозила уголовная ответственность.

3. Периодический закон

Закончив 17 февраля (1 марта) 1869 года работу над «Опытом системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», Д. И. Менделеев открыл один из фундаментальных законов природы -- периодический закон химических элементов[30].

6 марта (18 марта) 1869 года знаменитый доклад Д. И. Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов» был прочтён Н. А. Меншуткиным на заседании Русского химического общества[31] и вскоре опубликован в «Журнале Русского химического общества»[32]. В том же году это сообщение на немецком языке появилось в журнале «Zeitschrift fьr Chemie», а в 1871 году в журнале «Annalen der Chemie» была осуществлена развёрнутая публикация Д. И. Менделеева, посвящённая его открытию -- «Die periodische Gesetzmдssigkeit der Elemente» (Периодическая закономерность химических элементов).

Отдельные учёные в ряде стран, особенно в Германии, соавтором открытия считают Лотара Мейера. Существенное различие этих систем заключается в том, что таблица Л. Мейера -- это один из вариантов классификации известных к тому времени химических элементов; выявленная Д. И. Менделеевым периодичность -- это система, которая дала понимание закономерности, позволившей определить место в ней элементов, неизвестных в то время, предсказать не только существование, но и дать их характеристики[4][33].

Не давая представления о строении атома, периодический закон, тем не менее, вплотную подводит к этой проблеме, и решение её было найдено несомненно благодаря ему -- именно этой системой руководствовались исследователи, указывая факторы, выявленные им с интересовавшими их другими физическими характеристиками. В 1984 году академик В. И. Спицын пишет: «…Первые представления о строении атомов и природе химической валентности, разработанные в начале нашего столетия, основывались на закономерностях свойств элементов, установленных с помощью периодического закона»[34].

Немецкий учёный, главный редактор фундаментального пособия «Анорганикум» -- объединённого курса неорганической, физической и аналитической химии, выдержавшего более десяти изданий, академик Л. Кольдиц так истолковывает особенности открытия Д. И. Менделеева, сопоставляя в высшей степени убедительные результаты его труда с работами других исследователей, искавших подобные закономерности[35]:

Никто из учёных, занимавшихся до Менделеева или одновременно с ним исследованиями соотношений между атомными весами и свойствами элементов, не смог сформулировать эту закономерность так ясно, как это сделал он. В частности, это относится к Дж. Ньюлендсу и Л. Мейеру. Предсказание ещё неизвестных элементов, их свойств и свойств их соединений является исключительно заслугой Д. И. Менделеева. …Наилучшим образом он смог применить свой метод горизонтальной, вертикальной и диагональной интерполяции в открытой им периодической системе для предсказания свойств…

Развивая в 1869--1871 годах идеи периодичности, Д. И. Менделеев ввёл понятие о месте элемента в периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов. На этой основе, в частности, опираясь на результаты изучения последовательности изменения стеклообразующих оксидов, исправил значения атомных масс 9 элементов (бериллия, индия, урана и др.). В статье, датированной 29 ноября (11 декабря) 1870 года предсказал существование, вычислил атомные массы и описал свойства трёх ещё не открытых тогда элементов -- «экаалюминия» (открыт в 1875 году и назван галлием), «экабора» (открыт в 1879 году и назван скандием) и «экасилиция» (открыт в 1885 году и назван германием)[36]. Затем предсказал существование ещё восьми элементов, в том числе «двителлура» -- полония (открыт в 1898 году), «экаиода» -- астата (открыт в 1942--1943 годах), «экамарганца» -- технеция (открыт в 1937 году), «двимарганца» -- рения (открыт в 1925 году), «экацезия» -- франция (открыт в 1939 году).

В 1900 году Дмитрий Иванович Менделеев и Уильям Рамзай пришли к выводу о необходимости включения в периодическую систему элементов особой, нулевой группы благородных газов.

4. История открытия периодического закона

Поиски основы естественной классификации и систематизации химических элементов начались задолго до открытия Периодического закона. Трудности, с которыми сталкивались естествоиспытатели, которые первыми работали в этой области, были вызваны недостаточностью экспериментальных данных: в начале XIX века число известных химических элементов было мало, а принятые значения атомных масс многих элементов неверны.

4.1 Триады Дёберейнера и первые системы элементов

В 1829 году немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер предпринял первую значимую попытку систематизации элементов[3]. Он заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы, которые он назвал триадами:

Сущность предложенного закона триад Дёберейнера состояла в том, что атомная масса среднего элемента триады была близка к полусумме (среднему арифметическому) атомных масс двух крайних элементов триады. Несмотря на то, что триады Дёберейнера в какой-то мере являются прообразами менделеевских групп, эти представления в целом ещё слишком несовершенны. Отсутствие магния в едином семействе кальция, стронция и бария или кислорода в семействе серы, селена и теллура является результатом искусственного ограничения совокупностей сходных элементов лишь тройственными союзами. Очень показательна в этом смысле неудача Дёберейнера выделить триаду из четырёх близких по своим свойствам элементов: P, As, Sb, Bi. Дёберейнер отчётливо видел глубокие аналогии в химических свойствах фосфора и мышьяка, сурьмы и висмута, но, заранее ограничив себя поисками триад, он не смог найти верного решения. Спустя полвека Лотар Майер скажет, что если бы Дёберейнер хоть ненадолго отвлекся от своих триад, то он сразу же увидел бы сходство всех этих четырёх элементов одновременно.

Хотя разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру, естественно, не удалось, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений. Все дальнейшие попытки систематизации основывались на размещении элементов в соответствии с их атомными массами.

Идеи Дёберейнера были развиты другим немецким химиком Леопольдом Гмелином, который показал, что взаимосвязь между свойствами элементов и их атомными массами значительно сложнее, нежели триады. В 1843 году Гмелин опубликовал таблицу, в которой химически сходные элементы были расставлены по группам в порядке возрастания соединительных (эквивалентных) весов. Элементы составляли триады, а также тетрады и пентады (группы из четырёх и пяти элементов), причём электроотрицательность элементов в таблице плавно изменялась сверху вниз.

В 1850-х годах Макс фон Петтенкофер и Жан Дюма предложили «дифференциальные системы», направленные на выявление общих закономерностей в изменении атомного веса элементов, которые детально разработали немецкие химики Адольф Штреккер и Густав Чермак.

В начале 60-х годов XIX века появилось сразу несколько работ, которые непосредственно предшествовали Периодическому закону.

4.2 «Земная спираль» де Шанкуртуа

Александр де Шанкуртуа располагал все известные в то время химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс и полученный ряд наносил на поверхность цилиндра по линии, исходящей из его основания под углом 45° к плоскости основания («земная спираль» (vis tellurique))[4]. При развертывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами. Так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Недостатком спирали де Шанкуртуа было то обстоятельство, что на одной линии с близкими по своей химической природе элементами оказывались при этом и элементы совсем иного химического поведения. В группу щелочных металлов попадал марганец, в группу кислорода и серы -- ничего общего с ними не имеющий титан.

4.3 Октавы Ньюлендса

Таблица Ньюлендса (1866)

Вскоре после спирали де Шанкуртуа английский учёный Джон Ньюлендс сделал попытку сопоставить химические свойства элементов с их атомными массами[5]. Расположив элементы в порядке возрастания их атомных масс, Ньюлендс заметил, что сходство в свойствах проявляется между каждым восьмым элементом. Найденную закономерность Ньюлендс назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы. В своей таблице он располагал химические элементы в вертикальные группы по семь элементов в каждой и при этом обнаружил, что (при небольшом изменении порядка некоторых элементов) сходные по химическим свойствам элементы оказываются на одной горизонтальной линии.

Закон октав Ньюлендса

Джон Ньюлендс, безусловно, первым дал ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, присвоил химическим элементам соответствующий порядковый номер и заметил систематическое соотношение между этим порядком и физико-химическими свойствами элементов. Он писал, что в такой последовательности повторяются свойства элементов, эквивалентные веса (массы) которых отличаются на 7 единиц, или на значение, кратное 7, то есть как будто бы восьмой по порядку элемент повторяет свойства первого, как в музыке восьмая нота повторяет первую. Ньюлендс пытался придать этой зависимости, действительно имеющей место для лёгких элементов, всеобщий характер. В его таблице в горизонтальных рядах располагались сходные элементы, однако в том же ряду часто оказывались и элементы совершенно отличные по свойствам. Кроме того, в некоторых ячейках Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента; наконец, таблица не содержала свободных мест; в итоге закон октав был принят чрезвычайно скептически.

4.4 Таблицы Одлинга и Мейера

В 1864 году Уильям Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, не сопроводив её, однако, какими-либо комментариями.

В том же 1864 году появилась первая таблица немецкого химика Лотара Мейера; в неё были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям[6]. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное (аналогичное триадам Дёберейнера) изменение атомной массы в рядах сходных элементов.

В 1870 году вышла работа Мейера, содержащая новую таблицу под названием «Природа элементов как функция их атомного веса», состоявшая из девяти вертикальных столбцов. Сходные элементы располагались в горизонтальных рядах таблицы; некоторые ячейки Мейер оставил незаполненными. Таблица сопровождалась графиком зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид, прекрасно иллюстрирующий термин «периодичность», уже предложенный к тому времени Менделеевым.

5. Открытие Периодического закона

В марте 1869 года на заседании Русского химического общества было зачитано сообщение русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева об открытии им Периодического закона химических элементов[7]. В том же году вышло первое издание менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица. В ноябре1870 года он доложил РХО статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов», в которой Менделеев впервые употребил термин «периодический закон» и указал на существование нескольких не открытых ещё элементов.

В 1871 году в итоговой статье «Периодическая законность химических элементов» Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса»[8]. Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим (т. н. короткопериодный вариант).

В отличие от своих предшественников, Менделеев не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных масс, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. На основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, он взял на себя смелость изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства не открытых ещё элементов. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа) (т. н. «правило звезды»).

Д. И. Менделеев на протяжении многих лет боролся за признание Периодического закона; его идеи получили признание только после того, как были открыты предсказанные Менделеевым элементы: экаалюминий, экабор и экасилиций, соответственно галлий (Поль Лекок де Буабодран, 1875), скандий (Ларс Нильсон, 1879) и германий (Клеменс Винклер, 1886). С середины 1880-х годов Периодический закон был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии.

Литература

1. Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева / Авторы: Р. Б. Добротин, Н. Г. Карпило, Л. С. Керова, Д. Н. Трифонов; Отв. ред. А. В. Сторонкин; Рецензенты: Р. Г. Гребенщиков, В. И. Кузнецов, Ю. Б. Соловьёв; Академия наук СССР. Секция химико-технологических и биологических наук. -- Л.: Наука, 1984. -- 532 с. -- 2300 экз.

2. Макареня А. А., Нутрихин А. И. Менделеев в Петербурге. -- Л.: Лениздат, 1982.

3. Меньшиков М. О. Памяти Д. И. Менделеева // Национальная Империя: Сборник статей / М. О. Меньшиков / Составление, вступ. статья, послесловие М. Б. Смолина; Православный центр имперских политических исследований.. -- М.: Имперская традиция, 2004. -- С. 108--111. -- 512 с. -- 3000 экз. -- ISBN 5-89097-052-6.

4. Образцов П. А. Азбука шамбалоидов: Мулдашев и все-все-все. -- М.: Яуза, Пресском, 2005. -- 288 с. -- (АнтиМулдашев). -- 9000 экз. -- ISBN 5-98083-038-3.

5. Нутрихин А. И. Мальчик из Тобольска. Повесть о детстве Д. И. Менделеева/ 2017

6. Слетов П. В., «Менделеев», 1933. -- 184 с. (Жизнь замечательных людей)

7. Чугаев Л. А. Дмитрий Иванович Менделеев. Биография русского гения // Экология и жизнь. -- 2009. -- № 1.

8. Храмов Ю. А. Менделеев Дмитрий Иванович // Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. -- Изд. 2-е, испр. и дополн. -- М.: Наука, 1983. -- С. 184. -- 400 с. -- 200 000 экз. (в пер.)

9. Д. И. Менделеев (некролог) // Сибирская торговая газета. № 22. 28 января 1907 года. Тюмень.

Ссылки

10. Менделеев Д. И. Периодический закон (DjVu). Т. 1. // Собрание сочинений в 3 томах -- М.: Издательство Академии наук СССР -- На сайте Руниверс

Размещено на Allbest.ru