Дмитрий Иванович Менделеев

Дмитрий Иванович Менделеев (1834 - 1907)

Наш рассказ необходимо начать с одного из наиболее важных открытий — периодического закона химических элементов. Этот один из фундаментальных законов природы открыл Дмитрий Иванович Менделеев в 1869 году. Таких законов не много. К ним относятся закон всемирного тяготения и законы движения, открытые Ньютоном, закон сохранения материи и энергии, открытый М. В. Ломоносовым и А. Лавуазье. Имя Д. И. Менделеева можно поставить рядом с именами этих гигантов науки.

Созданная Д. И. Менделеевым на основе периодического закона периодическая система химических элементов играет роль путеводной звезды в развитии химии, физики, да и всего естествознания.

Итак, наш первый рассказ — о жизни, научной и практической деятельности Д. И. Менделеева.

Дмитрий Иванович Менделеев — гениальный русский химик, физик и естествоиспытатель. Родился 27 января 1834 года в Тобольске семнадцатым, и последним, ребенком в семье Ивана Павловича Менделеева, директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. В том же году отец Д. И. Менделеева ослеп и вскоре лишился места. Все заботы о семье перешли тогда к матери Д. И. Менделеева, Марии Дмитриевне, женщине выдающегося ума и энергии. Младший сын Дмитрий с детства обращал на себя внимание своими необыкновенными способностями. Для того чтобы облегчить их развитие, мать поместила его сначала в Тобольскую гимназию, затем в Главный педагогический институт в Петербурге.

В гимназии Д. И. Менделеев учился неважно. Ему не нравилось «латинское» образование классической гимназии. Отвращение к классической школе осталось у него на всю жизнь. Охотно занимался он только математикой и физикой.

В Главном педагогическом институте Д. И. Менделеев учился у выдающихся учителей, умевших вызвать глубокий интерес к науке. Это были лучшие научные силы того времени, академики и профессора Петербургского университета, такие, как математик М. В. Остроградский, физик Э. X. Ленц, химик А. А. Воскресенский.

По окончании института Д. И. Менделеев из-за ухудшения здоровья работал учителем гимназии сначала в Симферополе, а затем в Одессе. Пребывание на юге поправило его здоровье, и в 1856 году он возвратился в Санкт-Петербург.

Двадцати трех лет от роду Д. И. Менделеев защитил диссертацию на степень магистра химии и стал доцентом Петербургского университета, где читал сначала неорганическую, а затем органическую химию. В 1859 году Д. И. Менделеев был отправлен на два года в командировку за границу. Он поехал в Гейдельберг (Германия), где работал в лабораториях известных ученых Бунзена и Кирхгофа, а также в созданной им собственной частной лаборатории. В 1861 году Д. И. Менделеев возвращается в Санкт-Петербург, где снова читает лекции по органической химии в университете и издает первый в России учебник органической химии. Уже в этом своем труде под названием «Органическая химия» Д. И. Менделеев делает попытки создать систему химических элементов. Он пишет, что молекулы органических веществ подобны зданию. В 1864 году Д. И. Менделеев был избран профессором Петербургского технологического института. В 1865 году он защитил диссертацию на степень доктора химии. Диссертация Д. И. Менделеева «О соединении спирта с водою» породила множество слухов. Он будто бы нашел секрет приготовления русской водки, который впоследствии широко использовали спиртозаводчики России. Что ж, возможно, доля правды в этом есть, и все же не судьба русской водки волновала тогда ученого, а особенности растворения веществ в жидкостях. Исследование этой проблемы стало для Д. И. Менделеева еще одной ступенькой на пути создания периодической системы элементов. В 1867 году Д. И. Менделеев получил в университете кафедру неорганической (общей) химии. Д. И. Менделеев занимал эту кафедру в течение 23 лет. Именно в этот период он открывает периодический закон (1869) и выпускает «Основы химии» (1869—1871).

В 1869 году возникла необходимость создать новый учебник по неорганической химии, который отражал бы передовые для того времени достижения химической науки, и описание химических элементов.

Работая над этим учебником, Дмитрий Иванович Менделеев сделал картонные карточки, на каждую из которых занес название химического элемента, его атомный вес, формулы соединений и основные свойства. А дальше ученый стал располагать эти карточки в виде таблицы в соответствии с их атомным весом и свойствами. 17 февраля 1869 года он сделал первый набросок этой таблицы. В ней он расположил химические элементы в порядке возрастания их атомного веса.

Однако Д. И. Менделеев не просто расположил элементы в ряд по возрастанию атомного веса. Главная особенность его таблицы в том, что в вертикальных рядах размещены химически сходные элементы: литий и натрий, бериллий и магний, фтор и хлор, кислород и сера. При таком расположении ясно проявилась периодичность свойств у химических элементов. Так было сделано величайшее открытие эпохи. Однако, как это случается, современники ученого далеко не сразу поняли глубину и важность прорыва в науке, сделанного Д. И. Менделеевым. К величайшей досаде Д. И. Менделеева, его коллеги-ученые долго воспринимали периодическую систему элементов лишь как удобное учебное пособие для студентов. Даже авторитетные деятели науки никак не откликнулись на статью Д. И. Менделеева, где он писал, что «система элементов имеет значение не только педагогическое, не только облегчает изучение разнообразных фактов, приводя их в порядок и связь, но имеет и чисто научное значение, открывая аналоги и указывая на новые пути для изучения элементов». Кроме того, Д. И. Менделеев оставил в таблице пустые места, например, рядом с кальцием. Он дерзнул, не проводя исследований, изменить атомный вес титана с 52 на 48. Позднее предположение Д. И. Менделеева подтвердилось. Ко времени появления периодического закона было открыто и изучено около 60 химических элементов, а свыше 30 было еще неизвестно. Об их существовании тогда даже не догадывались. Измеряли атомный вес достаточно грубо и не для всех элементов точно.

Говорят, что периодическую систему Д. И. Менделеев увидел во сне и что осталось только записать ее и обосновать. Такая легенда не лишена оснований. Ведь подобные озарения приходят только людям, целиком погруженным в решение какой-нибудь задачи. Даже когда им кажется, что они думают о другом, в подсознании продолжается работа над решением занимающей их проблемы. Поэтому внезапное озарение может прийти в самый неожиданный момент: во время сна, на прогулке, при чтении книги, в театре, на художественной выставке. Так случилось и с Д. И. Менделеевым.

1 марта 1869 года Дмитрий Иванович разослал многим русским и зарубежным ученым листок с первым вариантом периодической системы — «Опыт системы элементов». А первое сообщение об этом великом открытии было сделано 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества. В 1869 году Д. И. Менделееву исполнилось всего 35 лет.

На основе периодического закона Д. И. Менделеев изменил атомные веса некоторых элементов и расположил их в один ряд со сходными по свойствам элементами. Д. И. Менделеев был уверен, что каждое место в его таблице соответствует определенному химическому элементу, который обязательно должен существовать в природе. Так он предсказал элементы, которые должны занимать пустые места в таблице и которые он назвал экабором, экаалюминием и экасилицием.

Менее чем через шесть лет предсказания Д. И. Менделеева подтвердились. Жизнь продолжала проверять менделеевский закон на прочность. Французский ученый Лекок де Буабодран выделил новый элемент с атомным весом 4,7 и в честь Франции назвал его галлием. Однако вскоре он получил письмо от Д. И. Менделеева, в котором он на основе своей таблицы предсказал, что атомный вес галлия должен быть не 4,7, а 5,9. При более тщательной проверке правота Д. И. Менделеева была подтверждена. Еще через четыре года, в 1879 году, был открыт элемент скандий, а в 1886 году — элемент германий, которые при проверке их свойств оказались предсказанными Д. И. Менделеевым экабором и экасилицием. Существование в природе более 10 новых элементов предсказал Д. И. Менделеев, для 10 элементов он назвал правильные атомные веса. Все дальнейшие поиски новых элементов осуществлялись с помощью периодического закона. Вот каким могучим научным орудием исследования он оказался!

Все химические и физические свойства вещества определяются строением атомов. Периодический закон Д. И. Менделеева выражает закон строения атомов и поэтому является всеобщим законом природы. Последующее развитие атомной физики, открытие строения атомов позволили раскрыть причины периодичности в свойствах химических элементов, открытой Д. И. Менделеевым.

Маленькое отступление. Что такое патриот? Это человек, любящий свою родину, страну, где он родился. А что такое любить родину? Это значит не только говорить об этом, но своей работой, всей своей жизнью способствовать благу и процветанию своей родины. Так вот, Дмитрий Иванович Менделеев является классическим примером патриота России.

Помимо чистой химии, вообще чистой науки, Д. И. Менделеева всегда интересовала и область химии прикладной, химической промышленности. Когда в России только начиналось развитие промышленности, он призывал правительство развивать химическую промышленность.

Наряду со своей теоретической деятельностью Д. И. Менделеев уделяет много внимания развитию отечественной нефтяной промышленности. В 1876 году по поручению правительства Д. И. Менделеев предпринимает путешествие в Америку для ознакомления с постановкой нефтяного дела. Он неоднократно посещает наши кавказские нефтяные месторождения; ведет ряд работ по исследованию нефти. Д. И. Менделеев предложил свою оригинальную теорию неорганического образования нефти. Он прекрасно понимал широкие перспективы получения из ценнейшего сырья — нефти — самых различных материалов. Ему принадлежат известные слова, актуальные и сегодня: «Топить нефтью? Что ж, можно топить и ассигнациями...»

Круг интересов Д. И. Менделеева был необычайно широк. Он интересовался вопросами воздухоплавания и метеорологии. Во время полного солнечного затмения он решил вместе с пилотом-воздухоплавателем подняться на воздушном шаре. Однако перед самым стартом начался дождь, и намокший шар не мог подняться с двумя пассажирами. Тогда Дмитрий Иванович высадил пилота А. М. Кованько и полетел один.

Полет прошел успешно. Шар поднялся на высоту более трех километров, пробил облака, и Д. И. Менделеев успел понаблюдать за полной фазой затмения. Перед спуском Дмитрию Ивановичу пришлось проявить не только бесстрашие, но и ловкость. Запуталась веревка, идущая от газового клапана. Д. И. Менделеев взобрался на борт корзины и так, вися над пропастью, распутал клапанную веревку. Шар благополучно опустился в Калязинском уезде Тверской губернии.

Весть о необычайно смелом полете русского профессора вскоре облетела весь мир. «За проявленное мужество при полете для наблюдения солнечного затмения» Французская академия метеорологического воздухоплавания присудила Д. И. Менделееву диплом, украшенный девизом братьев Монгольфье: «Так идут к звездам».

В 1888 году он изучает экономическое состояние Донецкого каменноугольного района, выясняет огромное его значение для России и предлагает ряд мер для его рационального использования. После посещения многих месторождений каменного угля в России Д. И. Менделеев выдвинул идею подземной газификации. Он писал: «Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что уголь из земли вынимать не будут, а там, в земле, его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния».

В 1890 году Д. И. Менделеев покинул Петербургский университет в знак протеста против политики царского правительства в области просвещения, и в частности против действий министра просвещения графа Делянова.

Оторванный от науки, Д. И. Менделеев занимается решением практических задач. При его деятельном участии в 1890 году создается проект нового таможенного тарифа, а в 1891 году выходит в свет замечательная книга «Толковый тариф», в которой дан глубоко продуманный обзор нужд отечественной промышленности и очерчены ее перспективы. Морское и военное министерства поручают Д. И. Менделееву (1891) разработку вопроса о бездымном порохе и посылают его во Францию.

Там Д. И. Менделеева ознакомили с заводом бездымного пороха, но его химический состав сообщить отказались. Тогда Дмитрий Иванович подробно изучил все опубликованные статистические отчеты железнодорожных перевозок сырья и продуктов на этот завод по специальной железнодорожной ветке. Из них он узнал, сколько целлюлозы, серной и азотной кислоты туда поступает. По этим данным он вычислил предполагаемый состав бездымного пороха. Таким образом, Д. И. Менделеев показал классический пример промышленного шпионажа. Он никого не завербовал, ничего не украл, но остроумно использовал косвенные данные для решения задачи о химическом составе бездымного пороха.

После возвращения из заграничной командировки в 1892 году Д. И. Менделеев немедленно приступает к практическим экспериментам с порохом. Предложенный им пироколлодий оказался превосходным типом бездымного пороха, универсальным и легко приспособляемым ко всякому огнестрельному оружию. Вскоре пироколлодий стали сразу производить в России в промышленном масштабе.

В 1893 году Д. И. Менделеев был назначен управляющим только что преобразованной по его же указаниям Главной палаты мер и весов и на этом посту оставался до конца своей жизни. В Главной палате Д. И. Менделеев организует ряд работ по развитию системы мер и выработке приемов точного взвешивания. Общее число книг, брошюр, статей и заметок, напечатанных Д. И. Менделеевым, превышает 350; из них 2/3 приходится на оригинальные работы по химии, физике и техническим вопросам.

В 1899 году Д. И. Менделеев был командирован на уральские заводы; результатом этой поездки явилась обширная и содержательная книга о состоянии уральской промышленности.

В 1901 году Дмитрий Иванович первым предложил использовать Северный морской путь через Северный Ледовитый океан. Он представил царскому министру С. Ю. Витте докладную записку: «Об исследовании Северного полярного океана». В ней он писал, что «победа над его льдами составляет один из экономических вопросов будущности северо-востока Европейской России и почти всей Сибири, так как лес, хлеб и другие тяжелые сырые материалы отдаленных стран могут находить выгодные пути сбыта у себя в стране и во всем мире только по морю...».

Д. И. Менделеев всегда горячо сочувствовал высшему женскому образованию и был (с 60-х гг.) профессором Владимирских, потом Бестужевских женских курсов в Петербурге.

Как учитель Д. И. Менделеев не создал и не оставил после себя школы. Но целые поколения русских химиков могут считаться его учениками.

Величайшие заслуги Д. И. Менделеева перед наукой получили признание со стороны всего ученого мира. Он был членом почти всех академий и почетным членом около 100 научных обществ. Только в Российской академии наук на выборах Д. И. Менделеев не прошел. Это вызвало негодование в широких кругах русского общества. Несколько лет спустя Д. И. Менделееву вновь предложили избираться в академию, но он снял свою кандидатуру. В 1904 году, в день 70-летнего юбилея Дмитрия Ивановича, академия одна из первых приветствовала его через своего представителя. Особенным почетом имя его пользовалось в Англии, куда он был приглашен для чтения «фарадеевской лекции», названной так в честь великого ученого Фарадея. Лекция была прочитана блестяще, и Д. И. Менделееву были вручены медали Дэви, Фарадея и Копилса. Это честь, выпадающая на долю лишь немногих ученых.

Д. И. Менделеев скончался 20 января 1907 года от воспаления легких. Похороны великого ученого и патриота России стали настоящим национальным трауром.

Итак, открытие Д. И. Менделеевым периодического закона является наивысшим достижением естественных наук второй половины XIX века. За 38 лет существования менделеевского закона было открыто еще 23 химических элемента. И все они нашли свое место в таблице. Элемент, открытый в 1958 году, назвали менделевием.