Вступление

1. Биография

2. Открытие периодического закона и его роль

2.1 Предпосылки

2.2 Открытие периодического закона

2.3 Периодический закон и строение атома

2.4 Периодическая система химических элементов и строение атома

2.5 Роль открытия

3. Работы в области органической химии

4. Изучение природных богатств страны

5. Гидратная теория растворов

6. Ученый – борец за передовую науку

Заключение

Список использованных источников

Вступление

Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева – основа современной химии. Да и остальные открытия ученого по сей день не потеряли своего значения.

Дмитрий Иванович Менделеев – один из самых выдающихся ученых. Его исследования, открытия, изыскания оказали огромное влияние на развитие многих наук (химии, в частности) и образования. Д.И. Менделеев обладал всеми качествами талантливого ученого: даром научного предвидения, научной интуицией, умением обобщать, анализировать, делать верные выводы, постоянным стремлением к познанию неведомого. И что самое главное: ученый не считал науку обособленной. Д.И. Менделеев полагал, что научные открытия, в первую очередь, должны иметь практическое значение.

Именем ученого названы города, заводы, учебные заведения, научно-исследовательские институты. В честь Д.И. Менделеева в России утверждена золотая медаль – она присуждается за выдающиеся работы по химии. Имя ученого присвоено Российскому химическому обществу. Даже элементу с порядковым номером 101 было дано название менделевий, в честь Дмитрия Ивановича.

Научное и педагогическое наследие Д.И. Менделеева огромно – полное собрание сочинений составляет 25 томов! Круг интересов ученого был весьма разнообразен, его интересовали порой совершенно противоположные отрасли знания.

Человек, считающий себя образованным, просто обязан знать, какой ценный вклад внес в российскую (да и в мировую) науку такой редчайший гений, как Д.И. Менделеев.

1. Биография

«Д.И. Менделеев был великий, гениальный человек и, как большинство великих людей, великий труженик. А трудился он, действительно, не жалея себя».

В. И. Тищенко. Воспоминания о Д.И. Менделееве. «Природа», № 3, 127–136 (1937).

Д.И. Менделеев принадлежал к поколению деятелей передовой русской науки и культуры второй половины XIX столетия, к поколению, которое выросло под идейным влиянием русских революционных демократов. Это был период активной борьбы передовых людей общества за развитие национальной экономики, науки и культуры, за просвещение народа и улучшение его благосостояния.

Современники Д.И. Менделеева и его друзья – русские ученые, инженеры, писатели, композиторы и художники – дали высокие образцы научного, технического и художественного творчества, продемонстрировав перед всем миром величие и силу русского народа. Среди них имя Д.И. Менделеева занимает одно из самых видных мест.

Д.И. Менделеев – великий русский гений – сочетал мощь и глубину теоретического мышления с большим размахом практической деятельности. Научная деятельность его охватывает многочисленные отрасли знания. Из 431 опубликованной работы, исключая статьи и заметки в периодической прессе, 40 посвящено химии, 106 физикохимии, 99 физике, 22 географии, 99 технике и промышленности, 36 экономическим и общественным вопросам и 29 другим темам. Приблизительно две трети трудов и статей Д.И. Менделеева посвящены научным и техническим вопросам и одна треть учебным пособиям, литературным и обзорным работам. Главнейшей заслугой Д.И. Менделеева было открытие периодического закона и создание периодической системы химических элементов, которые обессмертили его имя в мировой науке. Этот закон и периодическая система – основа всего дальнейшего развития учения об атомах и элементах, они являются фундаментом химии и физики наших дней.

Д.И. Менделеев родился 8 февраля (27 января ст. ст.) 1834 г. в глухом сибирском городе Тобольске – месте ссылки жертв царского террора. Здесь отбывали ссылку декабристы и другие передовые люди России, которые оказывали прогрессивно-демократическое влияние на общественность города. Это не могло не сказаться и на формировании взглядов Д.И. Менделеева, детство которого прошло в родном городе. Он был семнадцатым ребенком в семье директора Тобольской гимназии И. П. Менделеева. Своим воспитанием и образованием Д.И. Менделеев целиком обязан матери Марии Дмитриевне (урожд. Корнильевой), на плечи которой со времени смерти отца (он ослеп и вскоре умер в 1847 г.) легла вся забота о благополучии и воспитании детей.

Начальное образование Д.И. Менделеев получил в Тобольской гимназии, которую окончил в возрасте 15 лет.

Желая, чтобы сын учился в одном из столичных учебных заведений, мать Д.И. Менделеева с помощью друзей покойного отца устроила сына в Главный педагогический институт Петербурга, на физико-математический факультет. Уже в студенческие годы Д.И. Менделеев проявил исключительные способности, трудолюбие и настойчивость в достижении поставленной цели. Выполненные им курсовые работы были серьезными исследованиями, и одну из них опубликовали.

По окончании института в 1855 г. по совету врачей в связи с плохим состоянием здоровья Д.И. Менделеев был направлен в Симферопольскую гимназию, где пробыл недолго, так как перешел на работу в Одесскую гимназию. Здесь наряду с педагогической деятельностью он подготовился к экзаменам на ученую степень магистра и написал магистерскую диссертацию – «Удельные объемы». В октябре 1856 г. он успешно защитил ее в Петербургском университете, а через несколько недель – вторую диссертацию на право чтения лекций, что дало ему возможность перейти на работу в Петербургский университет. В 1857 г. в возрасте 23 лет Д.И. Менделеев получил доцентский курс «Теоретическая и историческая часть химии», а с осени 1857 г. приступил к чтению курса органической химии. Таким образом, после двух лет пребывания в университете Д.И. Менделееву поручают чтение самостоятельного курса. В 1859 г. Петербургский университет предоставляет ему, как одному из выдающихся преподавателей, заграничную командировку «для усовершенствования в науках».

После краткого путешествия по Европе Д.И. Менделеев выбрал для работы небольшой немецкий город Гейдельберг, где трудился известный химик Р. В. Бунзен.

На свои скромные командировочные суммы он устроил в своей квартире небольшую лабораторию, где провел в течение двух лет кропотливое исследование по определению поверхностного натяжения жидкостей при различных температурах. Здесь ему удалось сделать крупное открытие – установить существование «температуры абсолютного кипения», которая 10 лет спустя была вновь открыта англичанином Т. Эндрюсом и названа им «критической температурой».

Работая в Гейдельберге, Д.И. Менделеев возглавил кружок из молодых русских ученых, также приехавших за границу «для совершенствования в науках». В кружок входили такие выдающиеся впоследствии ученые, как А.П. Бородин, И.М. Сеченов, А.С. Фаминцын, А.М. Бутлеров, А.О. Ковалевский, и др. Кружок, возглавляемый Д.И. Менделеевым, сыграл большую роль в развитии у его участников научной смелости, новаторства, стремления работать на благо народа, для процветания Родины.

По возвращении в Петербург Д.И. Менделеев полностью отдается научной, педагогической и общественной деятельности. В 1863 г. он получил место профессора Петербургского технологического института, а в 1866 г. – Петербургского университета, где читал лекции по органической, неорганической и технической химии. Кроме того, он состоял преподавателем Владимирских женских курсов и принимал активное участие в организации Бестужевских женских курсов. В 1865 г. Д.И. Менделеев защитил докторскую диссертацию на тему «О соединениях спирта с водой».

Многочисленные труды Д.И. Менделеева и его гениальное и бессмертное открытие периодического закона, получили широкое признание со стороны ученых всего мира. Его приглашают в Лондон для прочтения фарадеевской лекции. Он избирается почетным членом Американской, Ирландской и Югославской Академии наук, а также Дублинского королевского общества, действительным членом Лондонского и Эдинбургского королевского общества, Римской, Бельгийской, Датской, Чешской, Краковской и других Академий наук; почетным доктором Кембриджского, Оксфордского, Геттингенского и других университетов; почетным членом нескольких десятков иностранных обществ.

Однако вследствие борьбы реакционной, так называемой «немецкой школы» за ведущее место в Академии наук Д.И. Менделеев в 1880 г. был забаллотирован при избрании академиков Российской Академии. Этот возмутительный факт вызвал многочисленные протесты общественных и научных кругов России, но из-за засилья иностранцев в Академии наук и поддержки их со стороны правительственных кругов эта вопиющая несправедливость не была исправлена.

2. Открытие периодического закона и его роль

2.1 Предпосылки

Конечно, начиная рассказывать об открытиях гениального ученого, нельзя не осветить главное открытие Д.И. Менделеева – Периодический закон.

Ко времени открытия Периодического закона было известно 63 химических элемента, описаны состав и свойства их многочисленных химических соединений.

Многие ученые пытались классифицировать химические элементы. Одним из них был выдающийся шведский химик Й. Я. Берцелиус. Он разделил все элементы на металлы и неметаллы на основе различий в свойствах образованных ими простых веществ и соединений. Он определил, что металлам соответствуют основные оксиды и основания, а неметаллам – кислотные оксиды и кислоты. Но групп было всего две, они были велики и включали значительно отличающиеся друг от друга элементы. Наличие амфотерных оксидов и гидроксидов у некоторых металлов вносило путаницу. Классификация была неудачной.

Многие ученые предполагали периодичность свойств элементов и зависимость их от атомных масс, но грамотную и систематическую классификацию предложить не смогли.

Очередной предпосылкой открытия Периодического закона послужили решения международного съезда химиков в г. Карлсруэ в 1860 г., когда окончательно утвердилось атомно-молекулярное учение, были приняты первые единые определения понятий молекулы и атома, а также атомного веса, который теперь называется относительной атомной массой. Именно это понятие как неизменную характеристику атомов химических элементов Д.И. Менделеев положил в основу своей классификации. Предшественники ученого сравнивали между собой только сходные элементы, а поэтому не смогли открыть Периодический закон.

Рассмотренные выше предпосылки можно назвать объективными, то есть не зависящими от личности ученого, так как они были обусловлены историческим развитием химии как науки.

Но без личностных качеств великого химика, которые составляют последнюю, субъективную предпосылку открытия Периодического закона, вряд ли он бы открыт в 1869 г. Энциклопедичность знаний, научная интуиция, умение обобщать, постоянное стремление к познанию неведомого, дар научного предвидения Д.И. Менделеева сыграли свою немалую роль в открытии Периодического закона.

2.2 Открытие периодического закона

В основу своей работы по классификации химических элементов Д.И. Менделеев положил два их основных и постоянных признака: величину атомной массы и свойства. Он выписал на карточки все известные сведения об открытых и изученных в то время химических элементах и их соединениях. Сопоставляя эти сведения, ученый составил естественные группы сходных по свойствам элементов, сравнение которых между собой показало, что даже элементы несходных групп имеют объединяющие их признаки. Например, близки по значениям атомные массы фтора и натрия, хлора и калия (инертные газы еще не были известны), следовательно, щелочные металлы и галогены можно поставить рядом, выстраивая химические элементы в порядке возрастания атомных масс. Так Д.И. Менделеев объединил естественные группы химических элементов в единую систему. При этом он обнаружил, что свойства элементов изменяются в пределах определенных их совокупностей линейно (монотонно возрастают или убывают), а затем повторяются периодически, то есть через определенное число элементов встречаются сходные. Ученый выделил периоды, в которых свойства химических элементов и образованных ими веществ закономерно изменяются.

На основании этих наблюдений Д.И. Менделеев сформулировал Периодический закон, который в соответствии с принятой в настоящее время терминологией звучит так: «Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс».

Периодический закон и Периодическая система богаты периодическими закономерностями: кроме упоминаемой горизонтальной (по периодам) периодичности есть также периодичность вертикальная (по группам) и диагональная. Именно учет всех видов периодичности позволил Д.И. Менделееву не только предсказать, описать свойства веществ, образованных еще не открытыми химическими элементами, но и указать путь их открытия, природные источники (руды и соединения), из которых могли быть получены соответствующие простые вещества.

2.3 Периодический закон и строение атома

Формулировка закона, данная Д.И. Менделеевым, не могла быть точной и полной с современной точки зрения, так как она соответствовала состоянию науки на тот период времени, когда не было известно строение атома. Поэтому новые научные открытия вступили с ней в противоречие.

Так, были открыты изотопы – разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа. Очевидно, что ядра изотопов одного химического элемента имеют одинаковое число протонов, но различаются числом содержащихся в них нейтронов.

Изотопы известны для всех химических элементов. В природе большинство их существует в виде смеси изотопов. Относительная атомная масса элемента равна среднему значению относительных атомных масс всех его природных изотопов с учетом их распространенности. В таблице Периодической системы под символами химических элементов приведены средние значения их относительных атомных масс.

Наличие изотопов доказывает, что свойства химических элементов определяются не столько их атомной массой, как предполагал Д.И. Менделеев, сколько зарядом атомных ядер. Этим и объясняется положение в Периодической системе нескольких пар элементов, размещенных с нарушением принципа возрастания относительных атомных масс. В том-то и гениальность, проявление научной интуиции великого русского химика, что он в этих случаях предпочел расположить элементы по сходству в свойствах, предугадал истинный порядок размещения химических элементов по возрастанию зарядов их атомных ядер, хотя о строении их атома ничего не знал.

Открытие изотопов позволило дать другое, современное определение Периодического закона: «Свойства химических элементов и образуемых ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер».

2.4 Периодическая система химических элементов и строение атома

Таблица Периодической системы химических элементов графически отображает Периодический закон. Каждое число в ней характеризует какую-либо особенность в строении атомов:

а) Порядковый (атомный) номер химического элемента указывает на заряд его атомного ядра, то есть на число протонов, содержащихся в нем, а так как атом электронейтрален, то и на число электронов, находящихся вокруг атомного ядра;

б) Номер периода соответствует числу энергетических уровней (электронных слоев) в атомах элементов данного периода;

в) Номер группы соответствует числу электронов на внешнем уровне для элементов главных подгрупп и максимальному числу валентных электронов для побочных подгрупп.

В свете строения атома можно объяснить причины изменения свойств химических элементов и образованных ими веществ. В периоде с увеличением зарядов атомных ядер элементов (слева направо) металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. В группах (главная подгруппа) с увеличением зарядов атомных ядер элементов (сверху вниз) металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.

Природа каждого химического элемента, то есть определенные, присущие только ему свойства атомов, простых веществ, соединений, зависит прежде всего от заряда ядра его атомов. Заряд обусловливает и строение электронной оболочки атома. Но величины зарядов ядер атомов химических элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева изменяются монотонно, поэтому прямой причиной периодического изменения свойств элементов это явление быть не может. Оказывается, причина периодичности – изменение строения внешних электронных слоев атома.

Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод: свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от строения внешних электронных слоев атомов.

2.5 Роль открытия

Д.И. Менделеев писал: «До периодического закона элементы представляли лишь отрывочные случайные явления природы; не было повода ждать каких-либо новых, а вновь находимые были полной неожиданной новинкой. Периодическая закономерность первая дала возможность видеть не открытые еще элементы в такой дали, до которой невооруженное этой закономерностью зрение до тех пор не достигало».

С открытием Периодического закона химия перестала быть описательной наукой – она получила инструмент научного предвидения. Этот закон и его графическое отображение – таблица периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева – выполнили все три важнейшие функции теоретического знания: обобщающую, объясняющую и прогностическую. На их основе ученые:

а) Систематизировали и обобщили все сведения о химических элементах и образуемых ими веществах;

б) Дали обоснование различным видам периодической зависимости, существующим в мире химических элементов, объяснив их на основе строения атомов элементов.

На основе закона и таблицы Д.И. Менделеева были предсказаны и открыты благородные газы. И сейчас этот закон служит путеводной звездой для открытия или искусственного создания новых химических элементов.

Открытие Периодического закона и создание таблицы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеевым стимулировало поиск причин взаимосвязи элементов, способствовало выявлению сложной структуры атома и развитию учения о строении атома. Это учение, в свою очередь, позволило вскрыть физический смысл Периодического закона и объяснить расположение элементов в Периодической системе. Оно привело к открытию атомной энергии и использованию ее для нужд человечества.

Таким образом, Периодический закон и система открыли новую эру в химии и физике, явились исходным пунктом для новых изысканий и открытий. Также периодический закон сыграл большое значение и как основной закон природы в развитии материалистической философии.

3. Работы в области органической химии

Д.И. Менделеев относится к числу выдающихся химиков-органиков второй половины XIX столетия. Работая над учебным курсом органической химии, он обнаружил отсутствие в русской литературе учебника по этому предмету. К этому периоду относится создание Д.И. Менделеевым учебника по органической химии. В учебнике, получившем широкое признание на родине и за рубежом, современная наука дана с учетом работ русских ученых. Книга была удостоена Демидовской премии. К. А. Тимирязев так отзывается о ней: «Его превосходный по ясности и простоте изложения учебник, «Органическая химия», не имел себе подобного в европейской литературе, и, кто знает, насколько именно эта книга способствовала тому, что в этом, главным образом, направлении двинулось вперед ближайшее поколение молодых русских химиков».

Д.И. Менделеев выполняет оригинальные работы в области органических соединений. Так, в 1861 г. появилась его статья «О пределах органических соединений», а в 1862 г. он издал работу по вопросам технологии органических соединений – «Оптическая сахарометрия».

В 1861 г. публикуется докторская диссертация Д.И. Менделеева «О соединении спирта с водой», которая явилась оригинальным исследованием не только в области органической, но и физической химии.

В области органической химии Д.И. Менделеев работал не меньше 10 лет (в начале своей научной деятельности). Это были исследования по получению олефинов.

Д.И. Менделеев занимался также изомерами бензола. Эта проблема, при полной неизвестности ароматического кольца, в то время была чрезвычайно трудной. Исследуя каменноугольное масло, ему удалось выделить большую порцию жидкости, кипевшей от 95 до 98 °С , но при многократно повторяемой перегонке оказалось, что она содержит только смесь бензола и толуола. На основании этих опытов Д.И. Менделеев выразил сомнение в существовании пара- бензола.

Работая с глицерином, ученый находит, что безводный чистый глицерин имеет плотность 1,262, почти нерастворим в эфире и перегоняется при 290 С. Д.И. Менделеев указывает, что общим свойством спиртов является то, что они при действии муравьинокислых солей, вероятно, будут превращаться в углеводороды. Изучая простые эфиры, Д.И. Менделеев интересуется химической прочностью их молекул, для этого нагревает эфиры с водой в запаянных трубках до 160 °С, и приходит к заключению, что смесь чистого эфира с водой не превращается в спирт даже при нагревании. Он указывает также, что при расщеплении сложных эфиров образуются различные кислоты.

С большим интересом ученый также изучал эфирные масла, исследуя степень насыщенности их водородом.

4. Изучение природных богатств страны

Исследования Д.И. Менделеева по органической химии связаны с его работами в области нефтяной, химической и угольной промышленности. Он изучал элементарные анализы различных видов топлива и разрабатывал научно обоснованные методы расчета состава и количества продуктов горения и определения теплотворной способности различных топлив. Эти работы оказали огромное влияние на изучение процессов горения не только в России, но и за рубежом.

Д.И. Менделеев развитие каменноугольной промышленности неразрывно связывал с металлургией, он считал, что железное дело должно быть во главе металлургии, так как без него немыслимы фабрики, земледелие и общее развитие.

Д.И. Менделеев считал, что человек должен активно вмешиваться в химический режим почвы. Он приобрел под Москвой небольшое имение, в котором вел многопольное хозяйство с рациональным внесением минеральных удобрений. Изучать его опыт приезжали профессора из Сельскохозяйственной академии.

Однако наибольшее внимание ученый уделял нефти, занимающей первое место среди природных богатств России. Исследованиями нефти интересовались многие ученые и инженеры-современники Д.И. Менделеева. Например, известны труды В. В. Марковникова и В. Н. Оглобина по определению состава нефтей, в результате которых был открыт новый тип углеводородов – нафтеновых или полиметиленовых. Но работы Д.И. Менделеева отличались от работ предшественников и современников широтой взглядов и целеустремленностью. Он связывал научные исследования с развитием нефтяной промышленности, изучал Бакинские нефтяные промыслы, работу первых нефтеперерабатывающих заводов и методы добычи и переработки нефти. Вскоре ученый разрабатывает способ непрерывной перегонки нефти, который был принят промышленностью.

Д.И. Менделеев впервые высказал идею о происхождении нефти: нефть образовалась не из остатков органических веществ, а является продуктом взаимодействия водяных паров, проникших внутрь земли, с высоко нагретыми карбидами металлов. Правда, в настоящее время эта теория большинством ученых не признается. В своих работах Д.И. Менделеев обращает внимание на огромное значение строительства нефтепроводов, которые могут перестроить экономику нефтяной промышленности, а также на географию их размещения и техническое оснащение.

Интересуясь промышленными и экономическими вопросами, Д.И. Менделеев одновременно занимался научными исследованиями нефти. Он проводит эксперименты по определению коэффициентов теплового расширения нефти, масел и выполняет интересные с теоретической и практической стороны работы по очистке нефтяных продуктов химическими реагентами.

5. Гидратная теория растворов

Работы Д.И. Менделеева по органической химии представляют большой интерес и в свое время сыграли определенную роль в развитии как теории, так и практики исследований органических соединений.

При тщательном изучении свойств водных растворов серной кислоты, водных растворов спиртов и других систем Д.И. Менделеев впервые установил значение химического взаимодействия между молекулами компонентов в растворах.

Ученый рассматривал растворы как неустойчивые химические соединения постоянного состава, находящиеся в состоянии частичной диссоциации. Этими исследованиями было положено начало создания химической теории растворов в противовес физическим теориям, хотя Д.И. Менделеев учитывал и физические факторы в процессе растворения. Но все же он процесс растворения рассматривал прежде всего как химический процесс.

Работы Д.И. Менделеева по растворам охватывают период почти в полстолетия. В этих исследованиях ученый выдвигает идею о химическом характере растворения. При этом отмечает, что в растворе образуется соединение между растворяемым веществом и растворителем. Состав этих веществ зависит от изменения температуры и концентрации. Такие соединения он назвал гидратами в случаях водных растворителей, а в более общей форме – сольватами.

Все последующее развитие теории электролитической диссоциации показало, что эта теория может развиваться только на основе гидратной теории Д.И. Менделеева.

С работой о растворах тесно связано и другое открытие Д.И. Менделеева – критическая температура. Известно было, что, повышая давление и понижая температуру, можно приводить некоторые газы в жидкое состояние. В семидесятых годах Д.И.Менделеев открыл, что для каждого газа имеется предел – критическая температура, выше которой газ не может быть сжижен. Он назвал эту критическую температуру абсолютной температурой кипения.

Сам ученый считал свои исследования в данной области одними из наиболее значимых.

6. Ученый – борец за передовую науку

По своим философским воззрениям Д.И. Менделеев был убежденным сторонником материализма. Он верил в безграничную силу человеческого разума и безграничность познания природы. Ученый, как и М. В.Ломоносов, отстаивал передовую, материалистическую науку, ее широкое распространение в народе, боролся против агностицизма, отрицавшего возможность познания человеком материального мира и законов его развития, доказывая, что для человеческого познания в природе не существует непознаваемых вещей. Теория, эксперимент и практика дают возможность людям проникнуть в «самую сущность вещей».

Задачей естествознания он считал борьбу со всеми формами проявления идеализма, мистикой, мракобесием и религиозными суевериями. Ученый прекрасно понимал, какой вред приносят передовой науке религиозные суеверия.

Как ученый и гражданин Д.И. Менделеев понимал, что в подъеме культурной жизни народа решающую роль призвано сыграть образование. Педагогическая деятельность Д.И. Менделеева не ограничивается преподаванием химических дисциплин в университете (1857 – 1890), Технологическом институте (1864 – 1872) и других учебных заведениях. Он принимал активное участие в обсуждении вопросов среднего, технического и высшего образования. А также таких проблем, как подготовка учительских кадров (проект училища наставников).

Самого Д.И. Менделеева как преподавателя студенты уважали, хотя и признавали, что экзаменует тот строго. Слушать лекции ученого ходили не только студенты физико-математического факультета, но и других; аудитории были переполнены.

В 1890 г. Д.И. Менделеев с пониманием отнесся к требованиям революционно настроенных студентов и передал их петицию министру народного просвещения, после чего вынужден был оставить университет, кафедру и лабораторию, которыми руководил более 20 лет.

Д.И. Менделеев верил в могущество науки, в победу всего прогрессивного. Он был революционером в науке. Борясь за экономическую и культурную независимость родины, он принимал активное участие в изучении природных богатств страны, способствовал развитию различных отраслей отечественной промышленности. С этой деятельностью связаны его большие работы в области метрологии (науки об измерениях).

Помимо всего этого, русский гений был истинным ценителем прекрасного. Как вспоминает его дочь О.Д. Менделеева-Трирогова, он «любил читать Жюль Верна, А. Дюма. Часто читал нам, детям, русские былины и А.С. Пушкина». У Д.И. Менделеева были оригиналы картин Шишкина, Репина, Крамского, Куинджи и др. Его жена А.И. Менделеева вспоминает: «Дмитрий Иванович всегда был как будто в состоянии душевного горения. Я не видела у него никогда ни одного момента апатии. Это был постоянный поток мыслей, чувств, побуждений, который крушил на своем пути все препятствия». Также из воспоминаний родных известно, что у Д.И. Менделеева было своеобразное хобби: он любил клеить чемоданы, столики, рамки и дарить их родным и друзьям.

Последние пятнадцать лет своей жизни Д.И. Менделеев работал в Главной палате мер и весов. Здесь им было выполнено большое число научных исследований по метрологии, в частности усовершенствование весов, определение плотности воды и воздуха, опыты по определению ускорения сил тяжести, составлены таблицы плотностей спиртоводных растворов. Работы по метрологии, начатые Д.И. Менделеевым, успешно продолжались советскими учеными. Имя великого русского ученого Д.И. Менделеева золотыми буквами вписано в историю науки. Русский народ высоко чтит память славного сына нашей страны. Его имя присвоено многим учебным заведениям, промышленным предприятиям и научным обществам.

Заключение

Дмитрий Иванович Менделеев – великий русский ученый, один из основоположников современной химии. Создатель естественной классификации химических элементов – Периодической системы элементов, явившейся выражением Периодического закона химических элементов. Создал фундаментальный труд – учебник «Основы химии», в котором впервые вся неорганическая химия изложена на основе Периодического закона. К числу крупнейших работ Д.И. Менделеева относятся исследования в области физико-химической природы растворов, состояния газов, теплотворной способности топлива. В своих трудах много внимания он уделял развитию отечественной промышленности, химизации сельского хозяйства. Ученый проводил исследования в области химической технологии, физики, метрологии, воздухоплавания, сельского хозяйства, экономики, просвещения, а также в других областях науки и техники, тесно связанных с потребностями развития производительных сил России.

Д.И. Менделеев явился организатором и первым директором Главной палаты мер и весов, в которой проработал последние годы жизни.

За выдающиеся заслуги в науке Д.И. Менделеев был избран почетным членом многих зарубежных академий наук, был почетным доктором ряда университетов и почетным членом многочисленных научных обществ.

Список использованных источников

1. Балезин, С.А. Выдающиеся русские ученые-химики/ С.А. Балезин, С.Д. Бесков. – 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1972.

2. Габриелян, О.С. Химия: Учеб. для общеобразоват. учр.: 11 кл./ О.С. Габриелян, Г.Г. Лысова. – 2-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2002.

3. Гузей, Л.С. Химия: Учеб. для общеобразоват. учр.: 8 кл./ Л.С. Гузей, В.В. Сорокин, Р.П. Суровцева. – М.: Дрофа, 1995.

4. Д.И. Менделеев в воспоминаниях современников/ Сост. А.А. Макареня, И. Н. Филимонова. – М.: Атомиздат, 1969.

5. Книга для чтения по неорганической химии: Ч. 1.: Пособие для уч-ся/ Сост. В.А. Крицман. – 2-е изд., доп. – М.: Просвещение, 1983.

6. Сомин, Л.Е. Увлекательная химия: Пособие для учителей: Из опыта работы/ Л. Е. Сомин. – М.: Просвещение, 1978.

Менделеев Дмитрий Иванович, биография и личность которого, хотя бы в самых общих чертах, знакомы каждому нашему соотечественнику, является одним из самых видных деятелей науки в русской истории. Именно о жизнеописании этого ученого пойдет речь в настоящей статье.

Дмитрия Ивановича: ранние годы

Будущий создатель таблицы химических элементов родился в феврале 1834 г. Ему

довелось появиться на свет в семье директора престижной гимназии из города Тобольска. Кроме нашего героя, родители будущего химика имели еще семнадцать детей. Впрочем, восемь из них умерли еще в раннем возрасте. Свое обучение Дима начал в гимназии родного города. После ее окончания он поступает в Петербургский университет на физико-математический факультет. В двадцать один год молодой человек оканчивает университет, будучи награжденным за успехи в учебе.

Биография Менделеева: начало карьеры

После окончания обучения Менделеев не сразу начал плотно заниматься изучением химии. Некоторое время молодой человек пытается проявить себя в литературном деле. Собственно, этому способствовала сама золотая эпоха русской поэзии, в которую ему довелось жить. Параллельно он занимался частным преподаванием. Но вскоре из-за проблем с собственным здоровьем Дмитрию Ивановичу пришлось переехать в Одессу. В этом южном городе он устраивается преподавателем в гимназию, содержащуюся при Ришельевском лицее.

Однако уже спустя год Менделеев возвращается в столицу, где защищает диссертацию магистра, которая дала ему право читать курс органической химии в Alma mater. В 1859 году молодой ученый был отправлен на двухлетнюю стажировку в немецкий город Гейдельберг. Уже по возвращении в Россию Дмитрий Иванович пишет первый в учебник по органической химии.

Биография Менделеева: расцвет деятельности и признание

Достаточно молодой на тот момент ученый в 1865 году защищает В этой работе были уже тогда заложены основы нового подхода к изучению органических растворов. После защиты он занимает должность профессора Петербургского университета. Параллельно читает лекции и в ряде других столичных вузов. В том же 1865 году Менделеев приобрел имение в небольшом поселении Боблово, расположенном в Московской губернии. Там он с большим энтузиазмом берется за проведение исследований в области агрохимии и сельского хозяйства.

В 1869 году Дмитрий Иванович совершает то самое научное открытие, благодаря которому он сегодня известен в России и в остальном мире - он впервые сумел сформулировать и упорядочить периодическую таблицу химических элементов. Спустя два года, в 1871-м, из-под пера ученого выходит впоследствии ставшая классической монография «Основы химии». В последующие годы Дмитрий Иванович занимается преподаванием и научными изысканиями, коими столь богата его биография. Менделеева в 1880 г. выдвигали в академики, однако кандидатура так и не прошла. Это событие вызвало бурное негодование в обществе. Научную кафедру университета, где трудился более тридцати лет, Дмитрий Иванович покидает в 1890 году в знак протест против массовых притеснений прав и свобод студентов.

Дмитрий Менделеев. Биография: последние годы

На закате жизни всеми признанный ученый работал некоторое время на должности консультанта в Морском министерстве. Позднее он даже стал организатором первой в истории России палаты мер и весов, а также ее первым директором. Именно здесь он трудился до самой своей смерти. Известного русского ученого не стало 2 февраля 1907 года.

Ученый, геолог, нефтяник, педагог, приборостроитель, метеоролог и воздухоплаватель Менделеев Дмитрий Иванович оставил глубокий след в науке не только нашего государства, но и всего мира. Все его научные исследования и достижения изложены в 25 томах!

Созданная им «Периодическая система химических элементов» установила зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра и была принята во всем мире. Это было одним из величайших открытий в химии всех времен и народов.

Краткая биография

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января 1834 года в городе Тобольске Российской империи. Он был 17-м и самым младшим ребенком в семье.

Его отец – Иван Павлович Менделеев , директор Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. Его мать – Мария Дмитриевна Менделеева (Корнильева) , происходила из давнего сибирского рода купцов и промышленников.

Характер и нравы Дмитрия Ивановича

У Менделеева был непростой характер: он никому не давал спуску, прямо указывая на ошибки. Однако ему самому не нравилось, если кто-то указывал на его ошибки. Он сочетал в себе качества великого ученого-мыслителя и простого мастерового человека.

У него было хобби - делал чемоданы, переплетал книги . Он был патриотом своей страны, отдавал все силы на укрепление промышленности России, стремился освободить ее от экономической и научной зависимости Запада. Но не всегда находил в этом поддержку у своих коллег.

Первый интерес к науке

Интерес к науке у юноши проявился во время занятий на физико-математическом факультете Главного педагогического института в Петербурге, куда он поступил в 1851 году и который закончил с золотой медалью. Став доцентом, он как перспективный преподаватель получил право на двухгодичную стажировку за границей. Он отправился в Германию, в университет Гейдельберга, в котором трудились известные ученые того времени — Бунзен, Кирхгоф, Копп .

В 1892 году министр финансов С. Ю. Витте предложил ему должность Ученого хранителя Главной палаты мер и весов. Менделеев согласился, и благодаря его деятельности в 1899 году в России был принят Закон о мерах и весах , который установил основные единицы измерений - фунт и аршин.

Ему также принадлежит изобретение бездымного пороха, но российское правительство не успело его запатентовать, и право на изобретение «уплыло» за океан.

Плодотворный период

После возвращения в Петербург Менделеев читал в университете лекции по органической химии и на их основе выпустил учебник «Органическая химия» . В 1864 году его избрали профессором Петербургского технологического института, где через год он защитил знаменитую диссертацию «О соединениях спирта с водой» , стал доктором химии.

Наступил самый плодотворный период в жизни ученого. Расположив химические элементы в порядке возрастания их атомного веса, Менделеев заметил закономерность изменений и их свойств.

Всемирное признание

В 1887 году в Клину он решил подняться в воздух на воздушном шаре, чтобы наблюдать солнечное затмение. Он пролетел до Тверской губернии, где и приземлился. Этот полет широко обсуждался учеными в России и за границей. Французская академия метеорологического воздухоплавания присудила Менделееву диплом «За проявленное мужество при полете» .

Иностранные ученые высоко ценили вклад Менделеева в науку и трижды выдвигали его на Нобелевскую премию (в 1905,1906 и 1907 гг). В 1907 году было предложено «поделить» Нобелевскую премию между итальянцем С. Канниццаро и Д. И. Менделеевым.

Однако 20 января 1907 года русский ученый умер от воспаления легких. Дмитрий Иванович Менделеев похоронен на Волковском кладбище Санкт-Петербурга на «Литераторских мостках».

🙂 Здравствуйте, дорогие читатели! В статье «Дмитрий Иванович Менделеев: биография, открытия» — о научной деятельности известного русского учёного, химика, физика, метролога, экономиста, технолога, геолога, метеоролога, нефтяника, педагога, воздухоплавателя, приборостроителя. Годы жизни: 1834-1907.

Для многих Менделеев — автор периодической системы химических элементов. И только. А ведь он был поистине универсальным ученым в различных областях науки. Дмитрий Иванович изобрел бездымный порох, нефтепроводы и нефтеналивные суда. Он спроектировал ледокол.

Его идеи привели к изобретению бактериальных удобрений, беспилотных аэростатов для изучения погоды, холодильников. Кажется, ученый родился с неким знанием тайных законов, ведущих к успеху в любой сфере деятельности.

Биография Дмитрия Ивановича Менделеева

Дмитрий родился в Тобольске в семье Ивана Павловича Менделеева, директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа и Марии Дмитриевны Менделеевой. Митя был в семье последним, семнадцатым ребенком.

Вскоре отец потерял зрение и лишился дожности. Семья оказалась в страшной нищете. Мария Дмитриевна занялась обеспечением семьи: за несколько лет подняла убыточный стекольный завод, церковь и приходскую школу. Все ее дети получили хорошее образование.

Довольно посредственно учась в гимназии, Митя вдруг стал одним из первых в институте. У него не было нелюбимых предметов. Он окончил Петербургский главный педагогический институт с золотой медалью.

Дмитрий Менделеев, 1855 г.

Спустя год после окончания института, он защитил сразу две диссертации. Одна дала ему звание магистра химии, другая — право преподавать в Петербургском университете, что он и делал 33 года. Казалось, что он знал обо всем на свете. Ни один вопрос не мог застать его врасплох.

Ни одно из студенческих увлечений Дмитрия не было случайным и не осталось брошенным. Он наметил темы, которые вырабатывал на протяжении жизни. Это были абсолютно разные области: воспитание детей, состояние железных дорог и лесов, полеты на воздушных шарах.

Объем его работ в экономике, промышленности и технике в три раза больше, чем в химии. Разрабатывая периодический закон, он не разбрасывался, хотя все время натыкался на важные открытия, которые мгновенно принесли бы ему славу и деньги. Он щедро делился находками с коллегами, своей же теме посвящал все силы.

Случайностей не бывает

По окончании института выпускник мечтал о распределении в Одессу в один из лучших лицеев. Ему дали это место, но делопроизводитель перепутал бумаги и послал Дмитрия в захолустный тогда Симферополь. Ошибку чиновника никак нельзя было поправить, но она оказалась благом.

В студенческие годы Менделеев страдал сильным кровохарканьем. Он думал, что умирает от чахотки, которая уже отправила на тот свет его отца и сестер. Но юношу убивала не болезнь, а страх смерти.

В Крыму находился гениальный хирург Пирогов. Он вернул химика к жизни, поставив ему правильный диагноз — неопасный дефект сердечного клапана. Видимо, только за этим и отправило его в Симферополь провидение.

Вместо положенных восьми лет Дмитрий Иванович пробыл в Крыму очень недолго. Скоро открылась вакансия в Одессе, и желанное для него назначение состоялось. Таких удивительных зигзагов судьбы у ученого было немало. Мать Менделеева чувствовала, что ее последний семнадцатый ребенок — особенный, и делала для него все, что могла.

Затем институтское начальство оказывало ему всяческую протекцию, устраивало заграничные командировки. Люди считали за честь поддерживать его во всем.

Менделеев женился вторично. Будучи 43-летним, полюбил 17-летнюю подругу своей племянницы. Церковь разрешила ему развод с первой женой. Когда любимая забеременела, ученый нашел священника, который пожертвовал своим саном, чтобы обвенчать пару.

Во втором браке у Д. И. Менделеева родилось четверо детей. Дмитрий Иванович был тестем русского поэта , женатого на его дочери Любови.

Гениального ученого нельзя было признать хорошим оратором. Он читал лекции коряво, то плаксиво, то скороговоркой, любил старомодные обороты. Часто придумывал слова, такие как «солнцы», «дны». Тем не менее профессор собирал огромные аудитории. Слушать его было интересно, мысли его завораживали и воодушевляли.

Менделееву была небезразлична его репутация человека, умеющего многое делать своими руками. Он в одиночку пустился в опасный полет на воздушном шаре. Он хотел описать солнечное затмение и доказать, что профессора — вовсе не рассеянные и криворукие создания, а люди бесстрашные, ловкие и спортивные.

О водке

Благодаря периодическому закону, были открыты неизвестные элементы и синтезированы новые. В диссертации «О соединении спирта с водой» Менделеев сделал вывод о том, при каких условиях происходит наибольшее сжатие смеси, интересный только химикам.

Однако заодно ученый изобрел… классическую русскую водку, принесшую славу Отечеству и доход казне.

В этом видео дополнительная информация «Дмитрий Иванович Менделеев: биография, открытия»

😉 Друзья, если вы считаете статью «Дмитрий Иванович Менделеев: биография, открытия» интересной, поделитесь в социальных сетях.

Введение

Дмитрий Иванович Менделеев: вклад в развитие химии

Русский гений химии

1 Открытие Периодического закона

2 Значение Периодического закона для химии и естествознания

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Дмитрий Иванович Менделеев - русский химик, открывший периодический закон химических элементов, педагог и общественный деятель, один из величайших ученых земной цивилизации. Согласно опросам авторитетных зарубежных специалистов, самым замечательным ученым XIX века был признан Д.И. Менделеев. Слава его всемирна.

Когда мы говорим о Менделееве то, прежде всего, думаем об открытом им Периодическом законе химических элементов, одном из основополагающих устоев естествознания, и созданной на его основе Периодической системе элементов.

Было ли это гениальным озарением или, что, видимо, точнее, реальным завершением долгой мыслительной работы не суть важно, но именно фундаментальный Периодический закон лег в основу современного учения о строении вещества.

И этим все сказано. Существует химия до Менделеева и современная химия. Так же как существует додарвиновская биология и современная наука о живом веществе.

Но, думая и говоря о гении Менделеева, конечно, невозможно остановиться только на этом его великом открытии, хотя его одного было бы более чем достаточно, чтобы имя ученого обрело бессмертие. Но у Менделеева были и «Толковый тариф», и классические «Основы химии», и «Органическая химия». Данная тема была актуальна в свое время, актуальной остается и сегодня.

Цель работы: изучить вклад Д.И. Менделеева в развитие химии.

В соответствии с целью решим следующие задачи:

дадим краткую биографию Д.И. Менделеева;

рассмотрим основные труды в области химии;

охарактеризуем главное его открытие:

Периодический закон химических элементов.

Работа состоит их введения, глав основной части, заключения и списка литературы.

менделеев периодический закон химия

1. Дмитрий Иванович Менделеев: вклад в развитие химии

Дмитрий Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в Тобольске в семье директора гимназии и попечителя народных училищ Тобольской губернии Ивана Павловича Менделеева и Марии Дмитриевны Менделеевой, урождённой Корнильевой. Воспитывала его мать, поскольку отец будущего химика ослеп вскоре после рождения своего сына. Очень много внимания она уделяла младшему сыну, в котором смогла разглядеть его необыкновенные способности.

Осенью 1841 года Митя поступил в Тобольскую гимназию. Он был принят в первый класс с условием, что останется там два года, пока ему не исполнится восемь лет. Однако учился Менделеев неважно. Не все предметы ему были по душе. Охотно он занимался только математикой и физикой. Отвращение к классической школе осталось у него на всю жизнь.

Благоприятную почву для развития своих способностей Менделеев нашел только в Главном педагогическом институте в Петербурге. Здесь он встретил выдающихся учителей, умевших заронить в души своих слушателей глубокий интерес к науке. Самая обстановка института, при всей строгости режима закрытого учебного заведения, благодаря малому числу студентов, крайне заботливому к ним отношению и тесной связи их с профессорами давала широкую возможность для развития индивидуальных склонностей.

Как уже было отмечено, высшее образование он получил в Петербурге в Главном педагогическом институте, на физико-математическом факультете, где математику преподавал Остроградский, физику - Ленц, педагогику - Вышнеградский, впоследствии министр финансов России, химию - Воскресенский, «дедушка русских химиков». Его учениками были также Бекетов, Соколов, Меншуткин и многие другие ученые.

Студенческие исследования Менделеева относились к аналитической химии. Воскресенский и профессор минералогии Куторга предложили Менделееву разработать метод анализа минералов ортита и пироксена, доставляемых из Финляндии. Результаты своей работы он изложил в статье «Химический анализ ортита из Финляндии», опубликованной в 1854 году. Это был первый научный труд Менделеева, на следующий год заканчивающего институт.

Впоследствии он фактически не занимался химическим анализом, но всегда рассматривал его как весьма важный инструмент для уточнения различных результатов исследований. Между тем именно анализы ортита и пироксена стали стимулом к выбору темы его дипломной работы (диссертации): «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу». Она начиналась такими словами: «Законы минералогии, как и других естественных наук, относятся к трем категориям, определяющим предметы видимого мира, - к форме, содержанию и свойствам. Законы форм подчиняются кристаллографии, законы свойств и содержания управляются законами физики и химии».

Понятие изоморфизма играло здесь существенную роль. Это явление уже несколько десятилетий изучалось западноевропейскими учеными. В России же Менделеев по существу был первым в данной области. Составленный им подробный обзор фактических данных и наблюдений и сформулированные на его основе выводы сделали бы честь любому ученому, специально занимавшемуся проблемами изоморфизма.

Как вспоминал Менделеев впоследствии, «составление этой диссертации вовлекло меня в изучение более всего химических отношений. Этим она определила многое». Позже он назовет исследование изоморфизма одной из «предтеч», способствовавших открытию Периодического закона.

В мае 1855 года Учёный совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью.

В педагогическом институте режим больше походил на казарменные порядки. Даже отлучиться в город студенты могли лишь на непродолжительное время, получив разрешение. Менделееву пришлось догонять своих сокурсников и самостоятельно изучать материал, который его коллеги прошли в первый год. Такая нагрузка сказалась на его здоровье. Врачи рекомендовали ему сменить нездоровый петербургский климат и уехать на юг.

В Одессе Менделеева назначили преподавателем математики, физики и естественных наук в гимназию при Ришельевском лицее. Много времени он отдавал работе над магистерской диссертацией, в которой рассматривал проблему «удельных объёмов» с точки зрения унитарной теории Жерара, полностью отбросив дуалистическую теорию Берцелиуса. Эта работа показала удивительную способность Менделеева к обобщению и его широкие познания в химии. Осенью Менделеев блестяще защитил диссертацию, с успехом прочёл вступительную лекцию «Строение силикатных соединений».

Через год в Петербургском университете он получил звание магистра химии и стал Доцентом. Дмитрий начал читать курс лекций по органической химии. Его талант преподавателя и ученого получил высокую оценку руководства, и в 1859 году его послали в двухгодичную научную командировку в Германию. Если многие другие его соотечественники-химики направлялись за рубеж в основном «для совершенствования образования», не имея собственных программ исследований, то Менделеев имел четко разработанную программу.

Он поехал в Гейдельберг, куда привлекали его имена Бунзена, Кирхгофа и Коппа, и там работал в организованной им самим лаборатории, преимущественно исследуя явления капиллярности и поверхностного натяжения жидкостей. И добился неплохих результатов, сделал значительное экспериментальное открытие: установил существование «температуры абсолютного кипения» (критической температуры), при достижении которой в определенных условиях жидкость мгновенно превращается в пар. Это имело практическое значение для сжижения газов.

В гейдельбергской лаборатории Менделеев работал, прежде всего, как экспериментатор-физик, а не химик. В конце своего пребывания в Гейдельберге Менделеев записал: «Главный предмет моих занятий есть физическая химия. Еще Ньютон был убежден, что причина химических реакций лежит в простом молекулярном притяжении, обусловливающем сцепление и подобном явлениям механики.

Блеск чисто химических открытий сделал современную химию совершенно специальною наукою, оторвав ее от физики и механики, но, несомненно, должно настать время, когда химическое сродство будет рассматриваться как механическое явление... Я выбрал своею специальностью те вопросы, решение которых может приблизить это время». Этот рукописный документ сохранился в архиве Менделеева, в нем он, по существу, высказал свои «заветные мысли» относительно направлений познания глубинной сущности химических явлений.

В 1861 г. Менделеев возвращается в Санкт-Петербург, где возобновляет чтение лекций по органической химии в университете и публикует работы, целиком посвященные органической химии. Одна из них, сугубо теоретическая, называется «Опыт теории пределов органических соединений». В ней он развивает оригинальные представления о предельных их формах в отдельных гомологических рядах.

Приступив к чтению курса в Петербургском университете, Менделеев, не найдя ни одного пособия, которое он мог рекомендовать студентам, в 1861 году Менделеев издает учебное пособие - «Органическую химию», удостоенную Санкт-Петербургской академией наук Демидовской премии.

«Блестящие лекции Д.И. Менделеева в Петербургском университете, - вспоминал В.И. Вернадский, - остаются незабываемыми... Химический элемент являлся в них не абстрактным, выделенным из космоса объектом, а представлялся облаченным плотью и кровью, составной неотделимой частью единого целого - планеты в космосе... Сколько в это время рождалось мыслей и заключений, нередко шедших совсем не туда, куда вела логическая мысль лектора, действовавшего на нас всей своей личностью и своим ярким, красочным обликом». Не случайно, Вернадский стал одним из основоположников новой науки геохимии и разработал геохимическое учение о биосфере, области жизни.

Таким образом, Менделеев оказывается одним из первых теоретиков в области органической химии в России.

В 1864-м Менделеева избрали профессором химии Технологического института. А в следующем году он защитил докторскую диссертацию «О соединении спирта с водой» на степень доктора химии. Еще через два года он уже возглавил кафедру неорганической химии университета, которую и занимал в течение 23 лет. Здесь Дмитрий Иванович приступает к написанию своего великого труда - «Основы химии».

Вот какую оценку дал этому труду А.Ле Шателье: «Все учебники химии второй половины XIX века построены по одному образцу, но заслуживает быт отмеченной лишь единственная попытка действительно отойти от классических традиций - это попытка Менделеева; его руководство по химии задумано по совершенно особому плану». По богатству и смелости научной мысли, оригинальности освещения материала, влиянию на развитие и преподавание химии этот учебник не имел равного в мировой химическое литературе.

Эта фундаментальная работа, получившая название «Основы химии», выходила в течение нескольких лет отдельными выпусками. Первый выпуск, содержащий введение, рассмотрение общих вопросов химии, описание свойств водорода, кислорода и азота, был закончен сравнительно быстро - он появился уже летом 1868 г.

Но, работая над вторым выпуском, Менделеев столкнулся с большими затруднениями, связанными с систематизацией и последовательностью изложения материала, описывающего химические элементы. Менделеев тщательно изучил описание свойств элементов и их соединений. Но в каком порядке их проводить? Никакой системы расположения элементов не существовало. Размышление над этим вопросом вплотную подвело Менделеева к главному открытию его жизни, которое было названо Периодическая система Менделеева.

Идеи Периодического закона, окончательно сформировавшиеся во время работы над учебником, определили структуру «Основ химии» (последний выпуск курса с приложенной к нему Периодической таблицей вышел в 1871 г.) и придали этому труду поразительную стройность и фундаментальность.

Весь накопленный к этому времени огромный фактический материал по самым разным отраслям химии был впервые изложен здесь в виде стройной научной системы. «Основы химии» выдержали восемь изданий и были переведены на основные европейские языки.

Работая над изданием «Основ», Менделеев активно занимался исследованиями в области неорганической химии. В частности, он хотел найти предсказанные им элементы в природных минералах, а также внести ясность в проблему «Редких земель», чрезвычайно сходных по свойствам и плохо «укладывавшимися» в таблицу. Однако подобные исследования вряд ли были по силам одному ученому. Менделеев не мог зря тратить время, и в конце 1871 г. он обращается к совершенно новой тематике - исследованию газов.

Особенностью творческого метода Менделеева было полное «погружение» в интересующую его тему, когда в течение некоторого времени работа велась непрерывно, нередко почти круглосуточно. В результате внушительные по объему научные труды создавались им в поразительно короткие сроки.

Морское и военное министерства поручают Менделееву (1891 г.) разработку вопроса о бездымном порохе, и он блестящим образом выполняет эту задачу. Предложенный им «пироколлодий» оказался превосходным типом бездымного пороха, притом универсальным и легко приспособляемым ко всякому огнестрельному оружию.

Еще в 1859 г. 25-летний ученый публикует в «Вестнике промышленности» статью «О происхождении и уничтожении дыма». Менделеев рассчитывает теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания топлива, анализирует состав топлива различных сортов, процесс горения. Особо подчеркивает вредное влияние содержащихся в углях серы и азота.

В 1903 году Менделеев выходит его статья: «Попытка химического понимания мирового эфира», в которой он высказывает предположение, что эфир - особый химический элемент с весьма малым атомным весом, относящийся к нулевой группе периодической системы.

Кроме того, Менделеев много занимался исследованиями нефти и вплотную подошёл к открытию её сложного состава, разработал новую технологию переработки нефти. Занимался химизацией сельского хозяйства, создал прибор (пикнометр) для определения плотности жидкости.

2. Русский гений химии

1 Открытие Периодического закона

Открытие Менделеевым периодического закона датируется 17 февраля (1 марта) 1869 года, когда он составил таблицу, озаглавленную «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве».

Вначале сама система, внесенные исправления и прогнозы Менделеева были встречены сдержанно, русские химики не поняли, о каком великом открытии идёт речь. Только после открытия предсказанных элементов (галлий, германий, скандий) периодический закон стал получать признание. Зато значение таблицы осознал сам Дмитрий Иванович. С того дня, когда за простыми рядами символов химических элементов Менделеев увидел проявление закона природы, другие вопросы отошли на задний план. Распределение элементов в таблице казалось ему несовершенным. По его мнению, атомные веса во многих случаях были определены неточно и поэтому некоторые элементы не попадали на места, соответствующие их свойствам. Взяв за основу периодический закон, Менделеев изменил атомные веса этих элементов и поставил их в один ряд со сходными по свойствам элементами.

Дмитрий Иванович Менделеев составил несколько вариантов периодической системы и на ее основе исправил атомные веса некоторых известных элементов. Менделеев высказал предположение о существовании целого ряда неизвестных на тот момент элементов. Его идеи подтвердились, о чем имеются документально зафиксированные свидетельства. Великий ученый смог безошибочно предсказать химические свойства галлия, скандия и германия.

Первый вариант Периодической таблицы элементов был опубликован Д.И. Менделеевым задолго до того, как было изучено строение атома. В это время Менделеев преподавал химию в Петербургском университете. Готовясь к лекциям, собирая материал для своего учебника «Основы химии», Д.И. Менделеев раздумывал над тем, как систематизировать материал таким образом, чтобы сведения о химических свойствах элементов не выглядели набором разрозненных фактов.

Сначала Дмитрий Иванович Менделеев хотел сгруппировать все описываемые им элементы по валентностям, но потом выбрал другой метод и объединил их в отдельные группы, исходя из сходства свойств и атомного веса.

Менделеев, будучи химиком, за основу своей системы взял химические свойства элементов, решив расположить химически похожие элементы друг под другом, при этом соблюдая принцип возрастания атомных весов. Ничего не вышло! Тогда ученый просто взял и произвольно изменил атомные веса нескольких элементов (например, он присвоил урану атомный вес 240 вместо принятого 60, т. е. увеличил в четыре раза!), переставил местами кобальт и никель, теллур и йод, поставил три пустые карточки, предсказав существование трех неизвестных элементов. Опубликовав в 1869 г. первый вариант своей таблицы, он открыл закон, что «свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Ориентиром в этой работе Д.И. Менделееву послужили атомные массы (атомные веса) элементов. После Всемирного конгресса химиков в 1860 году, в работе которого участвовал и Д.И. Менделеев, проблема правильного определения атомных весов была постоянно в центре внимания многих ведущих химиков мира. Располагая элементы в порядке возрастания их атомных весов, Д.И. Менделеев обнаружил фундаментальный закон природы, который теперь известен как Периодический закон:

«Свойства элементов периодически изменяются в соответствии с их атомным весом».

Приведенная формулировка нисколько не противоречит современной, в которой понятие «атомный вес» заменено понятием «заряд ядра».

Несмотря на всю огромную значимость такого открытия, периодический закон и система Менделеева представляли лишь гениальное эмпирическое обобщение фактов, а их физический смысл долгое время оставался непонятным. Причина этого заключалась в том, что в XIX в. совершенно отсутствовали какие-либо представления о сложности строения атома. Сегодня мы знаем, что атомная масса сосредоточена в основном в ядре атома. Ядро состоит из протонов и нейтронов. С увеличением числа протонов, определяющих заряд ядра, растет и число нейтронов в ядрах, а значит и масса атомов элементов. Данные о строении ядра и о распределении электронов в атомах позволяют рассмотреть периодический закон и периодическую систему элементов с фундаментальных физических позиций. На базе современных представлений периодический закон формулируется так:

«Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера)».

Это было самое главное в открытии Менделеева, позволявшее связать воедино все казавшиеся до этого разрозненными группы элементов. Неожиданные сбои в этом периодическом ряду Менделеев совершенно правильно объяснил тем, что науке известны еще не все химические элементы.

В своей таблице он оставил незаполненные клеточки, однако предсказал атомный вес и химические свойства предполагаемых элементов. Он также поправил ряд неточно определенных атомных масс элементов, и дальнейшие исследования полностью подтвердили его правоту.

Пока не проставлены атомные номера, будущие группы элементов расположены горизонтально (а будущие периоды - вертикально), еще не открыты инертные газы, встречаются незнакомые символы элементов, многие атомные массы заметно отличаются от современных.

Однако нам важно видеть, что уже в первый вариант Периодической таблицы Д.И. Менделеев включал больше элементов, чем их было открыто на тот момент! Он оставил свободными 4 клеточки своей таблицы для еще неизвестных элементов и даже смог правильно оценить их атомный вес. Атомные единицы массы (а.е.м.) тогда еще не были приняты и атомные веса элементов измеряли в «паях», близких по значению к массе атома водорода.

Рисунок 1 - Первый вариант Периодической таблицы, опубликованный в 1869 году

На рисунок 1 мы видим предсказанные Д.И. Менделеевым и действительно открытые впоследствии элементы. Во всех предыдущих попытках определить взаимосвязь между элементами другие исследователи стремились создать законченную картину, в которой не было места еще не открытым элементам. Наоборот, Д.И. Менделеев считал важнейшей частью своей Периодической таблицы те ее клеточки, которые оставались пока пустыми (знаки вопроса на рис.1). Это давало возможность предсказать существование еще неизвестных элементов.

Уже в 1869 г. Менделеев поместил галогены и щелочные металлы не в центре таблицы, как раньше, а по ее краям (как это делается теперь). В следующие годы Менделеев исправил атомные веса одиннадцати элементов и изменил местоположение двадцати. В итоге в 1871 г. появилась статья «Периодическая законность для химических элементов», в которой периодическая таблица приняла вполне современный вид.

Достойно восхищения, что свое открытие Д.И. Менделеев сделал в то время, когда атомные веса многих элементов были определены весьма приблизительно, а самих элементов было известно всего 63 - то есть чуть больше половины известных нам сегодня.

Глубокое знание химических свойств различных элементов позволило Менделееву не только указать на еще не открытые элементы, но и предсказать их свойства! Посмотрите, как точно предсказал Д.И. Менделеев свойства элемента, названного им «эка-силицием» (на рис.1 это элемент германий). Спустя 16 лет предсказание Д.И. Менделеева блестяще подтвердилось.

Таблица 1 - Сопоставление свойств, предсказанных Д.И. Менделеевым для еще не открытого элемента «эка-силиция» со свойствами элемента германия (Ge)

В современной Периодической таблице германий занимает место «эка-силиция». Точно так же при жизни Д.И. Менделеева блестяще подтвердились свойства «эка-алюминия» (элемент галлий Ga) и «эка-бора» (элемент скандий Sc).

После этого ученым всего мира стало ясно, что Периодическая таблица Д.И. Менделеева не просто систематизирует элементы, а является графическим выражением фундаментального закона природы - Периодического закона.

До конца жизни он продолжал развивать и совершенствовать учение о периодичности. Открытия в 1890-х явления радиоактивности и благородных газов поставили периодическую систему перед серьезными трудностями. Проблема размещения в таблице гелия, аргона и их аналогов успешно разрешилась лишь в 1900 г.: они были помещены в самостоятельную нулевую группу. Дальнейшие открытия помогли связать со структурой системы обилие радиоэлементов.

Сам Менделеев считал главным изъяном Периодического закона и периодической системы отсутствие их строгого физического объяснения. Оно было невозможно, пока не была разработана модель атома. Однако он твердо верил, что «по видимости, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает» (запись в дневнике от 10 июля 1905 г.), и XX столетие дало множество подтверждений этой уверенности Менделеева.

2 Значение Периодического закона для химии и естествознания

Периодическая система Д.И. Менделеева стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения. Благодаря ей сложилось современное понятие о химическом элементе, были уточнены представления о простых веществах и соединениях.

Этот закон обладал предсказательной силой. Он позволил вести целенаправленный поиск новых, еще не открытых элементов. Атомные веса многих элементов, определенные до этого недостаточно точно, подверглись проверке и уточнению именно потому, что их ошибочные значения вступали в противоречие с Периодическим законом.

Прогнозирующая роль периодической системы, показанная Менделеевым, в XX веке проявилась в оценке химических свойств трансурановых элементов.

Принципиальная новизна Периодического закона, открытого и сформулированного Д.И. Менделеевым, заключалась в следующем:

Устанавливалась связь между НЕСХОДНЫМИ по своим свойствам элементами. Эта связь заключается в том, что свойства элементов плавно и примерно одинаково изменяются с возрастанием их атомного веса, а затем эти изменения ПЕРИОДИЧЕСКИ ПОВТОРЯЮТСЯ.

В тех случаях, когда создавалось впечатление, что в последовательности изменения свойств элементов не хватает какого-нибудь звена, в Периодической таблице предусматривались ПРОБЕЛЫ, которые надо было заполнить еще не открытыми элементами. Мало того, Периодический закон позволял ПРЕДСКАЗЫВАТЬ свойства этих элементов.

С момента появления Периодического закона химия перестала быть описательной наукой. Как образно заметил известный русский химик Н.Д. Зелинский, Периодический закон явился «открытием взаимной связи всех атомов в мироздании».

Дальнейшие открытия в химии и физике многократно подтвердили фундаментальный смысл Периодического закона. Были открыты инертные газы, которые великолепно вписались в Периодическую систему - особенно наглядно это показывает длинная форма таблицы. Порядковый номер элемента оказался равным заряду ядра атома этого элемента. Многие неизвестные ранее элементы были открыты благодаря целенаправленному поиску именно тех свойств, которые предсказывались по Периодической таблице.

Периодическая система Менделеева явилась своего рода путеводной картой при изучении неорганической химии и исследовательской работе в этой области.

Появление периодической системы открыло новую, подлинно научную эру в истории химии и ряде смежных наук - взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

В истории развития науки известно много крупных открытий. Но немногие из них можно сопоставить с тем, что сделал Менделеев. Периодический закон химических элементов стал естественнонаучной основой учения о веществе, о его строении и эволюции в природе.

Американские ученые (Г. Сиборг и др.), синтезировавшие в 1955 году элемент № 101, дали ему название Менделевий «… в знак признания приоритета великого русского химика, который первым использовал периодическую систему элементов. Для предсказания химических свойств тогда еще не открытых элементов». Этот принцип был ключом при открытии почти всех трансурановых элементов.

В 1964 году имя Менделеева занесено на Доску Почета науки Бриджпортского университета (США) в число имен величайших ученых мира.

Заключение

Дмитрий Иванович Менделеев - один из крупнейших химиков мира, родился в 1834 году в Тобольске и был семнадцатым ребенком в семье.

В гимназии охотно занимался только математикой и физикой. Благоприятную почву для развития своих способностей Менделеев нашел в Главном Педагогическом институте, который закончил с золотой медалью. 23 лет от роду он делается доцентом Петербургского университета, где читает сначала теоретическую, потом органическую химию. В 1864 г. Менделеев избран профессором Петербургского технологического института. В 1865 г. он защитил диссертацию «О соединениях спирта с водой» на степень доктора химии, а в 1867 г. получил в университете кафедру неорганической (общей) химии, которую и занимал в течение 23 лет.

Научная деятельность его обширна и многогранна. Среди печатных работ ученого - фундаментальные труды по химии, химической технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, сельскому хозяйству, экономике: общее число книг, брошюр, статей и заметок, напечатанных Менделеевым, превышает 400.

При таком широком размахе мысли и разносторонней деятельности Менделеева все, что выходило из-под его пера, было в то же время глубоко продумано и тщательно проработано. Целые поколения русских химиков могут считаться его учениками, изучавших химию по его «Основам химии».

Главный его труд - периодический закон Менделеева. По мере открытия новых химических элементов всё острее ощущалась необходимость их систематизации. В 1869 Д.И. Менделеев обнаружил их взаимную связь: он создал периодическую систему элементов и открыл лежащий в её основе закон. Это открытие явилось теоретическим синтезом всего предшествующего развития химии. В дальнейшем периодический закон лег в основу развития химии и всего учения о веществе. Таким образом, Д.И. Менделеев - уникальная, многогранная, самобытная личность, сочетающая в себе огромные природные дарования, оригинальное мышление, титаническое трудолюбие, результатом которых явились его многочисленные труды.

Список используемой литературы

1. Дмитрий Иванович Менделеев. Биография русского гения [Электронный ресурс] // Экология и жизнь. - 2009. - №1. - Режим доступа: http://elementy.ru/lib/430731.

2. Каланов В. Дмитрий Иванович Менделеев - великий учёный и патриот России [Электронный ресурс] / В. Каланов // Знание-сила. - 2010. - Режим доступа: http://znaniya-sila.narod.ru/people/011_01.htm.

Евдокимов, Ю. К истории периодического закона / Ю. Евдокимов // Наука и жизнь. - 2009. - №5. - С.12-15.

Макареня, А.А. Д.И. Менделеев / А.А. Макареня, Ю.В. Рысев. - М.: Просвещение, 1983. - 128 с.

Самин, Д.К. 100 великих ученых / Д.К. Самин. - М.: Вече, 2001. - С.299-304 с.