по химии
На тему: “Дмитрий Иванович Менделеев”.
Выполнил:
Проверила:
г. Лысково 2001 г.
Биография.
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) - великий русский ученый-энциклопедист, химик, физик, технолог, геолог и даже метеоролог. Менделеев обладал удивительно ясным химическим мышлением, он всегда ясно представлял конечные цели своей творческой работы: предвидение и пользу. Он писал: "Ближайший предмет химии составляет изучение однородных веществ, из сложения которых составлены все тела мира, превращений их друг в друга и явлений, сопровождающих такие превращения".
Русский ученый, член - кореспондент Петербургской АН (с 1876 г.). Родился в Тобольске. Окончил Главный педагогический институт в Петербурге (1855 г.). В 1855-1856 гг. - учитель гимназии при Ришельевском лицее в Одессе. В 1857-1890 гг. преподавал в Петербургском университете (с 1865 г. - профессор), одновременно в 1863-1872 гг. - профессор Петербургского технологического института. В 1859-1861 гг. находился в научной командировке в Гейдельберге. В 1890 г. покинул университет из-за конфликта с министром просвещения, который во время студенческих волнений отказался принять от Менделеева петицию студентов. С 1892 г. - ученый-хранитель Депо образцовых гирь и весов, которое в 1893 г. по его инициативе было преобразовано в Главную палату мер и весов (с 1893 г. - управляющий).
Научные работы относятся преимущественно к той дисциплине, которую называют общей химией, а также к физике, химической технологии, экономике, сельскому хозяйству, метрологии, географии, метеорологии.
Исследовал (1854-1856 гг.) явления изоморфизма, раскрывающие отношения между кристаллической формой и химическим составом соединений, а также зависимость свойств элементов от величины их атомных объемов. Открыл (1860 г.) "температуру абсолютного кипения жидкостей", или критическую.
Автор первого русского учебника "Органическая химия" (1861 г.). Работая над трудом "Основы химии", открыл (февраль 1869 г.) один из фундаментальных законов природы - Периодический закон химических элементов.
Развил (1869-1871 гг.) идеи периодичности, ввел понятие о месте элемента в Периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов. На этой основе исправил значения атомных масс многих элементов (бериллия, индия, урана и др.). Предсказал (1870 г.) существование, вычислил атомные массы и описал свойства трех еще не открытых элементов - "экаалюминия" (открыт в 1875 г. и назван галлием), "экабора" (открыт в 1879 г. и назван скандием) и "экасилиция" (открыт в 1885 г. и назван германием). Затем предсказал существование еще восьми элементов, в том числе "двителлура" - полония (открыт в 1898 г.), "экаиода" - астата (открыт в 1942-1943 гг.), "двимарганца" - технеция (открыт в 1937 г.), "экацезия" - Франция (открыт в 1939 г.). В 1900 г. Менделеев и У. Рамзай пришли к выводу о необходимости включения в Периодическую систему элементов особой, нулевой группы благородных газов. Помимо выявившейся необходимости исправления атомных масс элементов, уточнения формул оксидов и валентности элементов в соединениях, Периодический закон направил дальнейшие работы химиков и физиков на изучение строения атомов, установление причин периодичности и физического смысла закона.
Менделеев систематически занимался изучением растворов и изоморфных смесей. Сконструировал (1859 г.) пикнометр - прибор для определения плотности жидкости. Создал (1865-1887 гг.) гидратную теорию растворов. Развил идеи о существовании соединений переменного состава.Исследуя газы, нашел (1874 г.) общее уравнение состояния идеального газа, включающее как частность зависимость состояния газа от температуры, обнаруженную (1834 г.) физиком Б. П. Э. Клапейроном (уравнение Клапейрона-Менделеева).
Выдвинул (1877 г.) гипотезу происхождения нефти из карбидов тяжелых металлов; предложил принцип дробной перегонки при переработке нефтей.
Выдвинул (1880 г.) идею подземной газификации углей. Занимался вопросами химизации сельского хозяйства. Совместно с И. М. Чельцовым принимал участие (1890-1892 гг.) в разработке бездымного пороха. Создал физическую теорию весов, разработал конструкции коромысла, точнейшие методы взвешивания.
Член многих академий наук и научных обществ. Один из основателей Русского физико-химического общества (1868 г.). В его честь назван элемент № 101 - менделевий.
АН СССР учредила (1962 г.) премию и Золотую медаль им. Д. И. Менделеева за лучшие работы по химии и химической технологии.
Менделеев и Периодический закон.
За четыре года до открытия Периодического закона Д.И. Менделеев, наконец, обрел спокойствие в семейных делах и уверенность в своих действиях. В 1865 году он купил имение Боблово недалеко от Клина и получил возможность заниматься агрохимией, которой тогда увлекался, и отдыхать там с семьей каждое лето.
В 1867 году Менделеев стал заведовать кафедрой общей и неорганической химии физико-математического факультета Петербургского университета, а в конце года ему предоставили долгожданную университетскую квартиру. В мае 1868 года у Менделеевых родилась любимая дочь Ольга.
Жизнь не всегда была благосклонна к Менделееву: были в ней и разрыв с невестой, и недоброжелательность коллег, неудачный брак и затем развод... Два года (1880 и 1881) были очень тяжелыми в жизни Менделеева. В декабре 1880 года Петербургская академия наук отказала ему в избрании академиком: "за" проголосовало девять, а "против" - десять академиков. Особенно неблаговидную роль при этом сыграл секретарь академии некто Веселовский. Он откровенно заявил: "Мы не хотим университетских. Если они и лучше нас, то нам все-таки их не нужно".
В 1881 году с большим трудом был расторгнут брак Менделеева с первой женой, совершенно не понимавшей мужа и упрекавшей его в отсутствии внимания.
"Мастер чемоданных дел"
Любимым занятием на досуге у Менделеева в течение многих лет было изготовление чемоданов и рамок для портретов. Припасы для этих работ он закупал в Гостином дворе. Однажды, выбирая нужный товар, Менделеев услыхал за спиной вопрос одного из покупателей:
- "Таких людей знать надо, - с уважением в голосе ответил приказчик. - Это мастер чемоданных дел Менделеев".
В 1895 году Менделеев ослеп, но продолжал руководить Палатой мер и весов. Деловые бумаги ему зачитывали вслух, распоряжения он диктовал секретарю, а дома вслепую продолжал клеить чемоданы. Профессор И. В. Костенич за две операции удалил катаракту, и вскоре зрение вернулось…
Но вернемся к 1867 году.
Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник "Основы химии" и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность.
Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.
Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года (14 февраля по старому стилю). Днем раньше Менделеев написал прошение об отпуске на десять дней для обследования артельных сыроварен в Тверской губернии: он получил письмо с рекомендациями по изучению производства сыра от А. И. Ходнева - одного из руководителей Вольного экономического общества.
В Петербурге в этот день было пасмурно и морозно. Под ветром поскрипывали деревья в университетском саду, куда выходили окна квартиры Менделеева. Еще в постели Дмитрий Иванович выпил кружку теплого молока, затем встал, умылся и пошел завтракать. Настроение у него было чудесное.
Неожиданная мысль
За завтраком Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства.
Недолго думая, на обратной стороне письма Ходнева он записал символы хлора Cl и калия K с довольно близкими атомными массами, равными соответственно 35,5 и 39 (разница всего в 3,5 единицы). На том же письме Менделеев набросал символы других элементов, отыскивая среди них подобные "парадоксальные" пары: фтор F и натрий Na, бром Br и рубидий Rb, иод I и цезий Cs, для которых различие масс возрастает с 4,0 до 5,0, а потом и до 6,0. Менделеев тогда не мог знать, что "неопределенная зона" между явными неметаллами и металлами содержит элементы - благородные газы, открытие которых в дальнейшем существенно видоизменит Периодическую систему.
После завтрака Менделеев закрылся в своем кабинете. Он достал из конторки пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства.
Через некоторое время домочадцы услышали, как из кабинета стало доноситься: "У-у-у! Рогатая. Ух, какая рогатая! Я те одолею. Убью-у!" Эти возгласы означали, что у Дмитрия Ивановича наступило творческое вдохновение.
Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов.
Так, вначале он положил карточку с элементом бериллием Be (атомная масса 14) рядом с карточкой элемента алюминия Al (атомная масса 27,4), по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия. Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магнием Mg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be2O3 в BeO (как у оксида магния MgO). Кстати, "исправленное" значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях.
Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств.
В течение всего дня Менделеев работал над системой элементов, отрываясь ненадолго, чтобы поиграть с дочерью Ольгой, пообедать и поужинать.
Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату "17 февраля 1869 года" (это по старому стилю).
Так был открыт Периодический закон, современная формулировка которого такова:
Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов.
Менделееву тогда было всего 35 лет.
Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен.
До отъезда он еще успел передать Н. А. Меншуткину, химику-органику и будущему историку химии, рукопись статьи "Соотношение свойств с атомным весом элементов" - для публикации в Журнале Русского химического общества и для сообщения на предстоящем заседании общества.
18 марта 1869 года Меншуткин, который был в то время делопроизводителем общества, сделал от имени Менделеева небольшой доклад о Периодическом законе. Доклад сначала не привлек особого внимания химиков, и Президент русского химического общества, академик Николай Зинин (1812-1880) заявил, что Менделеев делает не то, чем следует заниматься настоящему исследователю. Правда, через два года, прочтя статью Дмитрия Ивановича "Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов", Зинин изменил свое мнение и написал Менделееву: "Очень, очень хорошо, премного отличных сближений, даже весело читать, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов. Искренне Вам преданный и глубоко Вас уважающий Н. Зинин".
Так что же такое периодичность?
Это повторяемость химических свойств простых веществ и их соединений при изменении порядкового номера элемента Z и появление у ряда свойств максимумов и минимумов, в зависимости от значения порядкового (атомного) номера элемента.
Например, что позволяет объединить в одну группу все щелочные элементы?
Прежде всего, повторяемость через некоторые интервалы значений Z электронной конфигурации. Атомы всех щелочных элементов имеют на внешней атомной орбитали всего один электрон, и поэтому в своих соединениях проявляют одну и ту же степень окисления, равную +I. Формулы их соединений однотипны: у хлоридов MCl, у карбонатов - М2СO3, у ацетатов - Ch4COOM и так далее (здесь буквой M обозначен щелочной элемент).
Менделееву после открытия Периодического закона предстояло сделать еще многое. Причина периодического изменения свойств элементов оставалась неизвестной, не находила объяснения и сама структура Периодической системы, где свойства повторялись через семь элементов у восьмого. Однако с этих чисел был снят первый покров таинственности: во втором и третьем периодах системы находилось тогда как раз по семь элементов.
Не все элементы Менделеев разместил в порядке возрастания атомных масс; в некоторых случаях он больше руководствовался сходством химических свойств. Так, у кобальта Co атомная масса больше, чем у никеля Ni, у теллура Te она также больше, чем у иода I, но Менделеев разместил их в порядке Co - Ni, Te - I, а не наоборот. Иначе теллур попадал бы в группу галогенов, а иод становился родственником селена Se.
Самое же важное в открытии Периодического закона - предсказание существования еще не открытых химических элементов. Под алюминием Al Менделеев оставил место для его аналога "экаалюминия", под бором B - для "экабора", а под кремнием Si - для "экасилиция". Так назвал Менделеев еще не открытые химические элементы. Он даже дал им символы El, Eb и Es.
По поводу элемента "экасилиция" Менделеев писал: "Мне кажется, наиболее интересным из несомненно недостающих металлов будет тот, который принадлежит к IV группе аналогов углерода, а именно, к III ряду. Это будет металл, следующий тотчас же за кремнием, и потому назовем его экасилицием". Действительно, этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным "замкОм", связывающим два типичных неметалла - углерод C и кремний Si - с двумя типичными металлами - оловом Sn и свинцом Pb.
Не все зарубежные химики сразу оценили значение открытия Менделеева. Уж очень многое оно меняло в мире сложившихся представлений. Так, немецкий физикохимик Вильгельм Оствальд, будущий лауреат Нобелевской премии, утверждал, что открыт не закон, а принцип классификации "чего-то неопределенного". Немецкий химик Роберт Бунзен, открывший в 1861 году два новых щелочных элемента, рубидий Rb и цезий Cs, писал, что Менделеев увлекает химиков "в надуманный мир чистых абстракций".
Профессор Лейпцигского университета Герман Кольбе в 1870 году назвал открытие Менделеева "спекулятивным". Кольбе отличался грубостью и неприятием новых теоретических воззрений в химии. В частности, он был противником теории строения органических соединений и в свое время резко обрушился на статью Якоба Вант-Гоффа "Химия в пространстве". Позднее Вант-Гофф за свои исследования стал первым Нобелевским лауреатом. А ведь Кольбе предлагал таких исследователей, как Вант-Гофф, "исключить из рядов настоящих ученых и зачислить их в лагерь спиритов"!
С каждым годом Периодический закон завоевывал все большее число сторонников, а его открыватель - все большее признание. В лаборатории Менделеева стали появляться высокопоставленные посетители, в том числе даже великий князь Константин Николаевич, управляющий морским ведомством.
Триумф
Наконец, пришло время триумфа. В 1875 году французский химик Поль-Эмиль Лекок де Буабодран открыл в минерале вюртците - сульфиде цинка ZnS - предсказанный Менделеевым "экаалюминий" и назвал его в честь своей родины галлием Ga (латинское название Франции - "Галлия"). Он писал: "Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов господина Менделеева".
Заметим, что в названии элемента есть намек и на имя самого Буабодрана. Латинское слово "галлус" означает петух, а по-французски петух - "ле кок". Это слово есть и в имени первооткрывателя. Что имел в виду Лекок де Буабодран, когда давал название элементу - себя или свою страну - этого, видимо, уже никогда не выяснить.
Менделеев точно предсказал свойства экаалюминия: его атомную массу, плотность металла, формулу оксида El2O3, хлорида ElCl3, сульфата El2(SO4)3. После открытия галлия эти формулы стали записывать как Ga2O3, GaCl3 и Ga2(SO4)3. Менделеев предугадал, что это будет очень легкоплавкий металл, и действительно, температура плавления галлия оказалась равной 29,8 оС. По легкоплавкости галлий уступает только ртути Hg и цезию Cs.
В 1879 году шведский химик Ларс Нильсон открыл скандий, предсказанный Менделеевым как экабор Eb. Нильсон писал: "Не остается никакого сомнения, что в скандии открыт экабор... Так подтверждаются нагляднейшим образом соображения русского химика, которые не только дали возможность предсказать существование скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства". Скандий получил название в честь родины Нильсона Скандинавии, а открыл он его в сложном минерале гадолините, имеющем состав Be2(Y,Sc)2FeO2(SiO4)2.
В 1886 году профессор Горной академии во Фрайбурге немецкий химик Клеменс Винклер при анализе редкого минерала аргиродита состава Ag8GeS6 обнаружил еще один элемент, предсказанный Менделеевым. Винклер назвал открытый им элемент германием Ge в честь своей родины, но это почему-то вызвало резкие возражения со стороны некоторых химиков. Они стали обвинять Винклера в национализме, в присвоении открытия, которое сделал Менделеев, уже давший элементу имя "экасилиций" и символ Es. Обескураженный Винклер обратился за советом к самому Дмитрию Ивановичу. Тот объяснил, что именно первооткрыватель нового элемента должен дать ему название.
Предугадать существование группы благородных газов Менделеев не мог, и им поначалу не нашлось места в Периодической системе.
Открытие аргона Ar английскими учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в Периодическом законе и Периодической системе элементов. Менделеев вначале посчитал аргон аллотропной модификацией азота и только в 1900 году под давлением непреложных фактов согласился с присутствием в Периодической системе "нулевой" группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытые вслед за аргоном. Теперь эта группа известна под номером VIIIА.
В 1905 году Менделеев написал: "По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели затереть, особенно немцы".
Открытие Периодического закона ускорило развитие химии и открытие новых химических элементов.
ref.repetiruem.ru
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
Новохоперского муниципального района Воронежской области
«Бороздиновская средняя общеобразовательная школа»
Турнир юных физиков
Д. И. Менделеев
(к 180-летию со дня рождения).
Подготовила: ученица 9 класса
Локтева Татьяна
Руководитель:
Набатова Людмила Владимировна
учитель физики
2012/2013 учебный год
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ.2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.2.1. Детство и юность.2.2. Учеба в гимназии и университете.2.3. Работа в университете, защита диссертации.2.4. Работа в Германии.2.5. Год 1860. Конгресс химиков.2.6. Издание учебника "Органическая химия".2.7. Открытие периодического закона.2.8. Другие направления в науке.2.9. Последние годы жизни.3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. ВВЕДЕНИЕ.
Если задать вопрос прохожему на улице: «Кто такой Д.И.Менделеев?». Многие ответят, что это знаменитый учёный, который сформулировал Периодический закон и на основе его открыл Периодическую систему. «Но разве это все его заслуги? - спросила я себя, - неужели он больше ничем не запомнился?» Вот главная причина, которая побудила меня написать реферат об этом величайшем учёном.
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Детство и юность.
27 января(8 февраля)1834 г. в Тобольске, в семье директора гимназии Ивана Павловича Менделеева родился будущий учёный. Дмитрий был в семье последним, семнадцатым 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.
Дед его по отцовской линии, Павел Максимович Соколов (1751-1808), был священником села Тихомандрицы Вышневолоцкого уезда Тверской губернии, находившегося в двух километрах от северной оконечности озера Удомля. Только один из четырёх его сыновей, Тимофей, сохранил фамилию отца. Как было принято в то время в среде духовенства, по окончании семинарии трём сыновьям П. М. Соколова были даны разные фамилии: Александру — Тихомандрицкий (по названию села), Василию — Покровский (по приходу, в котором служил Павел Максимович), а Иван, отец Дмитрия Ивановича, в виде прозвания получил фамилию соседних помещиков Менделеевых (сам Дмитрий Иванович так толковал её происхождение: «…дана отцу, когда он что-то выменял, как соседний помещик Менделеев менял лошадей»).
Окончив в 1804 году духовное училище, отец Дмитрия Ивановича Иван Павлович Менделеев поступил на филологическое отделение Главного педагогического института. Окончив его в числе лучших студентов в 1807 году, Иван Павлович был определён «учителем философии, изящных искусств и политической экономии» в Тобольск, где в1809 году женился на Марии Дмитриевне Корнильевой. В декабре 1818 года он был назначен директором училищ Тамбовской губернии. С лета 1823-го по ноябрь 1827-го года семья Менделеевых жила в Саратове, а в дальнейшем — возвратилась в Тобольск, где Иван Павлович получил место директора Тобольской классической гимназии. Его незаурядные свойства ума, высокая культура и творческое начало определяли педагогические принципы, которыми он руководствовался в преподавании своих предметов. В год рождения Дмитрия Иван Павлович ослеп, что вынудило его выйти на пенсию. Для удаления катаракты он в сопровождении дочери Екатерины отправился в Москву, где в результате удачной операции доктора Брассе ему было возвращено зрение. Но вернуться к прежней работе он уже не мог, и семья жила на его небольшую пенсию.
Мать Д. И. Менделеева происходила из старинного рода сибирских купцов и промышленников. Эта умная и энергичная женщина сыграла особую роль в жизни семьи. Не имея никакого образования, она прошла самостоятельно курс гимназии со своими братьями. Вследствие сложившегося из-за болезни Ивана Павловича стеснённого материального положения Менделеевы переехали в село Аремзянское, где находилась небольшая стекольная фабрика брата Марии Дмитриевны Василия Дмитриевича Корнильева, жившего в Москве. М. Д. Менделеева получила право на управление фабрикой и после кончины И. П. Менделеева в 1847 году большая семья жила на средства, получаемые от неё. Дмитрий Иванович вспоминал: «Там, на стекольном заводе, управляемом моей матушкой, получились первые мои впечатления от природы, от людей, от промышленных дел». Заметив особые способности младшего сына, она сумела найти в себе силы навсегда покинуть родную Сибирь, выехав из Тобольска, чтобы дать Дмитрию возможность получить высшее образование. В год окончания сыном гимназии Мария Дмитриевна ликвидировала все дела в Сибири и с Дмитрием и младшей дочерью Елизаветой выехала в Москву, чтобы определить юношу в университет.
Семья Менделеевых входила в немногочисленное культурное общество Тобольска, душой которого были ссыльные декабристы. Многие из них – Фонвизин, Свистунов, Муравьев, Анненковы – были друзьями дома Менделеевых.
2.2. Учеба в гимназии и университете.
В 1841г. Дмитрий Менделеев поступил в Тобольскую гимназию, где уже учились его старшие братья.
Лишь немногие педагоги оставили о себе добрую память. Но настоящей любовью гимназистов пользовался учитель словесности, а потом инспектор Петр Павлович Ершов – автор сказочного конька-горбунка. Семьи Ершовых и Менделеевых жили в большой дружбе. П.П.Ершов высоко ценил своего учителя И.П.Менделеева и его педагогические принципы. Дмитрий Иванович через всю свою жизнь пронёс тёплые воспоминания о П.П.Ершове. В личной библиотеке Д.И.Менделеева были разные издания «Конька-горбунка», он любил, когда дети читали ему эту прекрасную сказку, а сам всегда с большой теплотой рассказывал о её авторе. Осенью 1850 г. Д.И.Менделеев был зачислен в Главный Педагогический институт Петербурга на естественно-математический факультет. Будущему учёному повезло: в институте работал блестящий профессорский состав: химию читал Воскресенский, математику – Остроградский, физику – Ленц, астрономию – Савич. В 1855 г., закончив институт и получив прекрасную подготовку по физике, математике и химии, Менделеев был назначен старшим учителем естественных наук в Симферополе.
2.3. Работа в университете, защита диссертации.
В 1856 г. Дмитрий Иванович защитил магистерскую диссертацию «Об удельных объёмах» и начал читать курсы теоретической и органической химии в Петербургском университете.
2.4. Работа в Германии.
В апреле 1859 г. университет командировал магистра Менделеева за границу с "научной целью". Когда ему предложили Париж или Гейдельберг, он по совету друзей выбрал германский городок Гейдельберг, курортное место с прекрасным климатом, где можно было поправить здоровье. При Гейдельбергском университете в известной всей Европе химической лаборатории, в то время работали солидные ученые, в том числе выдающийся химик Европы Роберт Вильгельм Бунзен. Талантливый немецкий ученый мило принял Дмитрия Менделеева и нашел ему место в своей лаборатории. Работать у него считалось большой честью. В лаборатории работало множество приезжих молодых ученых, не хватало оборудования, точных приборов и чистых материалов, от такой работы у Дмитрия стало закладывать грудь. Получив разрешение от хозяина квартиры, Менделеев взялся за устройство собственной лаборатории. Провел газ, купил химическую посуду. Затем отправился в Париж, где за месяц у лучших мастеров добыл прекрасный инструмент. Работа увлекла Дмитрия. Он понял, что скрытая теплота испарения воды при нуле равна 606 калориям, а при ста градусах Цельсия -–536 калорий. Если теплота эта уменьшается и далее, то при некоторой температуре она станет равной нулю, то есть для дальнейшего испарения не нужны никакие тепловые усилия, и вода при этой температуре, совершенно не имея сцепления, мгновенно превращается в пар. И ее не остановит никакое повышение давления, как это бывает при других температурах. Это и есть температура абсолютного кипения, не зависящая от давления.
Первое серьезное открытие, общий вывод, явившийся достойным завершением гейдельбергских исследований!
Вот нелепость судьбы – открытие затем не оценят в полной мере, даже выскажут некоторое сомнение в целесообразности работы молодого ученого за границей!А этого открытия между тем было достаточно, чтобы имя Менделеева осталось в молекулярной физике.
Через 10 лет, в 1869 году, другой ученый – Эндрюс – работал над сгущением углекислого газа и вторично открыл закономерность впервые обнаруженную Менделеевым. С тех пор она называется критической температурой.Работа в маленькой домашней лаборатории шла успешно. Жизнь в Гейдельберге, в противоположность Петербургу, обходилась намного дешевле. Поэтому Дмитрий не торопился уезжать и пробовал продлить командировку, чтобы завершить некоторые исследования. Однако из университета пришел отказ. Университетские преподаватели, не до конца поняв значение работ молодого ученого для будущего науки, дали им не ту оценку, на которую Дмитрий рассчитывал. Кроме того, нужда заставила искать работу. Но вакансий ему никто не предложил. Дмитрий получает для чтения лекций часы в Инженерном училище, где преподает физику. Химию, вместо отказавшегося Воскресенского, он читает на первом курсе Института инженеров путей сообщения. Химию и физическую географию – во втором кадетском корпусе. Наконец перед началом учебного года он получает возможность читать органическую химию в Петербургском университете. В мае 1865 г. в Москве шла усиленная подготовка к пятой всеобщей мануфактурной выставке. Россия, поздно снявшая с себя путы крепостного права, быстрым ходом пошла по капиталистическому пути. Тут и там появлялись все новые частные заводы, фабрики, мануфактуры, промыслы, рудники. Для наблюдения за этим важным в экономической жизни событием от Петербургского университета командировали в Москву Менделеева. Вместе с ним ехал его товарищ по главному педагогическому институту Николай Павлович Ильин. По дороге Дмитрий Менделеев узнал, что под Москвой, в Клинском уезде, продается прекрасная усадьба Боблово.
Менделеев и Ильин приобрели Боблово в складчину, уплатив часть денег из своих первых сбережений и договорившись об уплате остальных денег в рассрочку. Любимое Боблово! Молчаливый помощник в трудах и свидетель сбывшихся и не сбывшихся мечтаний, сопереживатель радостей и утешитель в минуты несчастий!2.5. Год 1860. Конгресс химиков.
К 1860 году мировая химия подошла с немалыми заслугами перед обществом. Она открыла десятки новых, неизвестных ранее элементов, открыла новые свойства элементов и их соединений, научила общество использовать их на практике, предложив создание новых заводов и производств.
Беда была в том, что во всех странах царила неразбериха и чересполосица в химических теориях, понятиях, в обозначениях элементов и соединений не было единой точки зрения валентности отдельных химических элементов. Все это не могло не заботить передовых ученых.
Немецкий ученый Август Кекуле выдвинул интересную инициативу: созвать международный конгресс химиков, на котором точно установить химические понятия и ввести однообразие химических формул.
Конгресс состоялся в германском городке Карлсруэ в сентябре 1860 года. Здесь собралось около 150 химиков многих стран, среди них крупные ученые.Двадцатилетний доцент Дмитрий Менделеев активно участвовал в конгрессе и даже был избран вместе с Зининым и Шишковым в комитет по выработке главных идей конгресса.
Собрание химиков решило остановиться на разрешении двух проблем: о различии частицы атома и эквивалента о величинах атомного веса.Конгресс принял несколько постановлений:
- предлагается принять различие понятий о частице и атоме, считая частицею количество тела, вступающее в реакцию и определяющее физические свойства, и считая атомом наименьшее количество тел, заключающееся в частицах;
- предлагается понятие об эквивалентности считать эмпирическим, не зависящим от понятий об атомах и частицах;
- под частицей подразумевается молекула, под эквивалентом – равнозначное количество массы вещества, вступающее в реакции или замещаемое при соединении с другим веществом.
Фактически, конгресс заложил основу науке, которую мы называем современной химией. Конгресс дал Менделееву уверенность для будущей работы.
Возвратившись в Петербург в 1861 г., Дмитрий Иванович продолжает читать лекции в университете, в кадетском корпусе, в корпусе инженеров путей сообщения, в Инженерном училище. В 1863 г. его избирают профессором Петербургского университета, в 1864 г. – профессором технологического института.
В своей научной работе Д.И.Менделеев руководствовался принципом единства физических и химических явлений, считая, что они представляют собой только различные проявления каких-то основных свойств веществ. Эту мысль он формулирует в качестве одного из основных положений своей докторской диссертации « О соединении спирта с водой». В 1865 г. Менделеев защитил докторскую диссертацию, в которой была впервые создана теория гидратных растворов.
2.6. Издание учебника "Органическая химия".
Перемещение на университетскую кафедру химии заставило Менделеева больше внимания уделить вопросам педагогики. Между тем его друзья – Флоринский, Бородин и другие – неоднократно просили его начать создание фундаментального учебника по общей химии. В 1867 г. Менделеев приступил к написанию учебника. Работа над ним велась параллельно с чтением лекций. Весной была закончена работа над первым выпуском книги. В создавшемся учебнике Менделееву требовалось описать 63 известных к тому времени химических элемента. Необходимо было обдумать порядок, в котором следовало давать выкладки по каждому из них. Первый выпуск начинался общими вопросами и продолжался материалами о первых элементах – водороде, кислороде, азоте. Летом, находясь в Боблове, Менделеев составил план следующего выпуска. В него должно было входить продолжение материалов об азоте и описание углерода, чем заканчивалось рассмотрение органогенов – элементов, необходимых для жизни на земле. Далее должны были войти описания четырех галоидов (галогенов) – хлора, фтора, брома и йода, а вслед за ними – натрия, лития, калия, рубидия и цезия. Первая часть учебника должна была содержать тринадцать элементов. Вскоре Менделеев перестроил план и, готовя второй выпуск, отказался от мысли давать в нем щелочные металлы. Он решил начать ими вторую часть, т.е. третий выпуск книги. Это сыграло значительную роль в истории будущего великого открытия.6 ноября 1868 года было первое заседание создаваемого Русского химического общества. Его деятельность совпала с великим открытием, сделанным одним из его членов-учредителей – открытием закона периодичности элементов. Весь период написания "Основ химии" был завершающим этапом в открытии великого закона природы. Закончить работу над вторым выпуском "Основ химии" удалось к концу 1868 года, ученый взялся за написание второй части книги. К середине февраля он закончил две главы нового выпуска, а третью главу написал вчерне. Эти главы он посвятил щелочным металлам и теплоемкости. В дальнейшем, написание "Основ химии" продолжалось уже как создание методического руководства к уяснению химической науки с позиции открытого закона. При жизни Дмитрия Ивановича вышло восемь изданий этой великой книги.Содержание "Основ химии" по простоте и ясности изложения было доступно и понятно не только студенту, но и гимназисту, и человеку средней руки, из любознательности взявшего в руки учебник.2.7. Открытие периодического закона.
Но вершиной научного творчества Менделеева является его периодический закон. Открытие этого закона не было случайным в научном творчестве Дмитрия Ивановича – ведь это чёткое выражение единства физических и химических свойств. В качестве основного признака, который был взят Менделеевым при отыскании закономерности в распределении элементов, явился атомный вес. К моменту открытия периодического закона были известны 63 химических элемента, для многих из которых атомные веса были определены или неточно, или даже совсем неверно. Для получения периодической системы элементов их надо было расположить по мере возрастания атомного веса в несколько рядов так, чтобы элементы, обладающие аналогичными свойствами, находились бы в одних и тех же вертикальных столбцах. И если вспомнить, что к тому времени не было известно общее число элементов, не были открыты многие элементы с промежуточными атомными весами, не были открыты инертные газы, то задача представлялась исключительно сложно.
Д.И.Менделееву с поразительной точностью удалось разместить известные элементы, с глубокой проницательностью оставить свободные места между некоторыми из них, настаивать на исправлении значения атомных весов ряда известных и вновь открываемых элементов. Этот закон был опубликован в 1869 г. Менделеев считал, что периодический закон является не только средством систематизации громадного экспериментального материала, но и орудием для предсказания новых химических элементов и их свойств. И он не ошибся: в 1875 г. был открыт галлий (экаалюминий), в 1879 – скандий (экабор), в 1886 – германий (экасилиций). И все эти элементы точно соответствовали по своим свойствам предсказанным Менделеевым. Это был великий триумф. Вот как об этом писал сам Д.И.Менделеев: «Писавши в 1871 г. статью о приложении периодического закона к определению свойств ещё неоткрытых элементов, я не думал, что доживу до оправдания этого следствия периодического закона, но действительность ответила иначе. Описаны были мною три элемента: экабор, экаалюминий и экасилиций, и не прошло 20 лет, как я имел уже величайшую радость видеть все три открытыми и получившими свои имена…: галия, скандия, германия». Кроме этих элементов, он также 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 в1939 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.
Победное шествие этого фундаментального закона всего естествознания продолжается и по сей день. Современная физика обосновала этот закон, и основным критерием для классификации стал заряд ядра, определяющий порядковый номер элемента в таблице Менделеева. Открытие периодического закона позволяет нам считать Д.И.Менделеева крупнейшим русским физиком.
2.8.Другие направления в науке
Много ценных мыслей высказал Д.И.Менделеев по разработке природных богатств своей Родины. Две его книги «Нефтяная промышленность с североамериканском штате Пенсильвания и на Кавказе» (1877), «Бакинское нефтяное дело» (1886) и более 20 статей, посвященных нефти, содержали ценные предложения о новых методах нефтедобычи и нефтепереработки. Ему принадлежат идеи использования нефтепроводов, нефтеналивных судов и др. И сегодня, когда Тюменская земля превращается в крупнейший топливно-энергетический район нашей страны, когда вблизи Тобольска возводятся корпуса нефтехимического гиганта, когда «чёрное золото» и «голубое топливо» по нефте- и газопроводам направляется в различные уголки нашей Родины, мечты великого учёного становятся явью.
Знакомясь с каменноугольной промышленностью в 80-х годах XIX в., Д.И.Менделеев выдвинул задачу подземной газификации каменного угля для устранения тяжёлого труда шахтёров и сокращения транспортных расходов. Эту задачу В.И.Ленин назвал «великой задачей современной техники». Много ценных предложений сделал Д.И.Менделеев для развития железорудной и лесной промышленности Урала и Сибири. Он настаивал на быстрейшем транспортном освоении Сибири, считая строительство железной дороги до Тобольска неотложной задачей. Много практических рекомендаций оставил Д.И.Менделеев и по вопросам развития сельского хозяйства, ратуя за тесную связь его с промышленностью и перевод на индустриальную основу. Изучая основы воздухоплавания, он в 1887 г. поднялся с немалым риском для жизни на воздушном шаре в верхние слои атмосферы. А его труд «О сопротивлении жидкостей и воздухоплавание», по словам Н.Е.Жуковского – отца русской авиации, мог служить руководством для лиц, занимающихся кораблестроением, воздухоплаванием и баллистикой.
Д.И.Менделеев был человеком передовых взглядов. В 1892 г. он, профессор Петербургского университета, решительно поддержал требования студентов по демократизации вузов. На этой основе у Дмитрия Ивановича произошёл конфликт с министром просвещения, и он в знак протеста подал в отставку и ушёл из университета. С 1893 г. Д.И.Менделеев возглавил Главную палату мер и весов России. Придавая громадное значение точности измерений, он много сделал в этом направлении. За 14 лет управления Главной палатой Дмитрий Иванович создал в ней хорошую лабораторию метрологии, дал решение ряда метрологических задач, основал журнал «Временник Главной палаты мер и весов».
2.9. Последние годы жизни.
В 1905 г. передовая общественность России широко отметила 50-летие научной и педагогической деятельности Д.И.Менделеева. С разных концов страны учёному шли приветственные письма и телеграммы. Весь мир давно признал громадные научные заслуги Менделеева. Достаточно сказать, что он был избран членом Лондонской, Римской, Бельгийской, Парижской, Берлинской и Бостонской академий, он состоял членом более чем 50 научных обществ России, Западной Европы и Америки. Только Петербургская академия наук, по указке царя, отказалась избрать всемирно известного учёного в свои ряды из-за его передовых взглядов.
Д.И.Менделеев умер 1907 г. Мировая наука и наша Родина свято хранит память о Дмитрии Ивановиче Менделееве. Его имя носят десятки учебных заведений, заводов, научных обществ. Светлая память о выдающемся земляке живёт и в молодеющем Тобольске, где на одной из площадей стоит памятник великому учёному, есть в городе сквер и улица Менделеева. А в год празднования 100-летия периодического закона Тобольскому педагогическому институту присвоено имя Д.И.Менделеева. Это прекрасный памятник учёному на родине за его большие заботы о народном образовании.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
При работе с рефератом я многое узнала о жизни Д.И.Менделеева и поняла, какую неоценимую пользу он принес Отечеству! Теперь, когда я знаю это, мне не будет стыдно, когда кто-то спросит меня о нём. Я с уверенностью отвечу, что Менделеев – это автор первого русского учебника «Органическая химия», создатель периодического закона и системы элементов, один из основателей Русского физико-химического общества и многое другое. Менделеев – это физик, химик, деятель сельского хозяйства и агроном, инженер, изобретатель, конструктор, строитель, архитектор, издатель, литератор, педагог, искусствовед, публицист…Все это – один человек!
4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Ю. И. Соловьев, Д. Н. Трифонов, А. Н. Шамин «История химии», Москва,
Просвещение, 1978 год.2. В. И. Стариков «Д. И. Менделеев», Свердловск, "Средне -Уральское книжное
издательство", 1984 год.3. Н. Л. Глинка «Общая химия», Ленинград, «Химия» Ленинградское отделение, 1979
год.4. Ф. М. Дягилев «Из истории физики и жизни её творцов», Москва, Просвещение,
1986 год.5. Химия, Справочник школьника, Москва, 1995 год.
nsportal.ru
Министерство высшего образования РФ ЯГТУ Кафедра отечественной истории Реферат на тему: Д. И. Менделеев и значение его деятельности Выполнил: Гунин Лев, Студент гр. ПГС-12 Проверил: Крутецкий В.Ю. Ярославль 2006
bukvasha.ru
МЕНДЕЛЕЕВ Дмитрий Иванович
Родился 27 января 1834 г., Тобольск. Химик.
Умер 20 января 1907 г., С.-Петербург.
Член-корреспондент по разряду физических наук (химия)
Физико-математического отделения с 3 декабря 1876 г.
Основные этапы жизни
Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) — великий русский ученый-энциклопедист, химик, физик, технолог, геолог и даже метеоролог. Менделеев обладал удивительно ясным химическим мышлением, он всегда ясно представлял конечные цели своей творческой работы: предвидение и пользу. Он писал: «Ближайший предмет химии составляет изучение однородных веществ, из сложения которых составлены все тела мира, превращений их друг в друга и явлений, сопровождающих такие превращения».
Он родился в 1834 году в Тобольске и был последним, семнадцатым по счету ребенком в семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны. Ко времени его рождения в семье Менделеевых из детей осталось в живых два брата и пять сестер. Девять детей умерли еще в младенческом возрасте, а троим из них родители даже не успели дать имена.
Осенью 1841 года Дмитрий Менделеев со старшим братом поступил в тобольскую гимназию. Он был принят в первый класс с условием, что пробудет в нём 2 года, до наступления восьмилетнего возраста.
Весной 1849 года Менделеев закончил гимназию и отправился с матерью в Москву — поступать в Казанский Университет. В зачислении ему отказали.
В педагогическом институте Петербурга набор студентов происходил раз в два года, и осенью 1850 года приёма не было. Мать Менделеева подала ходатайство в министерство с просьбой сделать исключение для её сына. Менделеева приняли. Он был зачислен на физико-математический факультет.
Учеба Дмитрия Менделеева в Петербурге в педагогическом институте вначале давалась нелегко. Ему пришлось догонять своих сокурсников и самостоятельно изучать материал, который его коллеги прошли в первый год. Огромное умственное напряжение негативно отразилось на его здоровье. Продолжительные пребывания в больнице и постоянное нездоровье помешали Менделееву догнать своих сокурсников. На первом курсе он умудрился по всем предметам, кроме математики, получить неудовлетворительные оценки. Ему пришлось повторить первые два года обучения. Но на старших курсах дело пошло по-другому — среднегодовой балл Менделеева был равен четырем с половиной (из пяти возможных). Вскоре преподаватели отметили его исключительные способности. В студенческие годы Менделеев начал писать краткие обзоры успехов науки, за которые получал небольшие гонорары — единственные его доходы.
А. А. Воскресенский и профессор минералогии С. С. Куторга предложили Менделееву разработать метод анализа минералов ортита и пироксена. Результаты своей работы он изложил в статье «Химический анализ ортита из Финляндии», опубликованной в 1854 году. Это был первый труд Менделеева, в тот год закончившего институт.
В мае 1855 года Учёный совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью.
В Одессе Менделеева назначили преподавателем математики, физики и естественных наук в гимназию при Ришельевском лицее. Много времени он отдавал работе над диссертацией магистра.
За четыре года до открытия Периодического закона Д.И. Менделеев, наконец, обрел спокойствие в семейных делах и уверенность в своих действиях. В 1865 году он купил имение Боблово недалеко от Клина и получил возможность заниматься агрохимией, которой тогда увлекался, и отдыхать там с семьей каждое лето.
В 1867 году Менделеев стал заведовать кафедрой общей и неорганической химии физико-математического факультета Петербургского университета, а в конце года ему предоставили долгожданную университетскую квартиру. В мае 1868 года у Менделеевых родилась любимая дочь Ольга...
Жизнь не всегда была благосклонна к Менделееву: были в ней и разрыв с невестой, и недоброжелательность коллег, неудачный брак и затем развод… Два года (1880 и 1881) были очень тяжелыми в жизни Менделеева. В декабре 1880 года Петербургская академия наук отказала ему в избрании академиком: «за» проголосовало девять, а «против» — десять академиков. Особенно неблаговидную роль при этом сыграл секретарь академии некто Веселовский. Он откровенно заявил: «Мы не хотим университетских. Если они и лучше нас, то нам все-таки их не нужно».
В 1881 году с большим трудом был расторгнут брак Менделеева с первой женой, совершенно не понимавшей мужа и упрекавшей его в отсутствии внимания.
Я не буду останавливаться на научной деятельности Д. И. Менделеева, так как всем известен его неоценимый вклад в области химии. Рассмотрим несколько другие стороны его жизни. Вот несколько таких эпизодов.
При подготовке данной работы были использованы материалы с сайта www.studentu.ru
www.ronl.ru
Министерство высшего образования РФ ЯГТУ
Кафедра отечественной истории
Реферат на тему:
Д. И. Менделеев и значение его деятельности
Выполнил: Гунин Лев,
Студент гр. ПГС-12
Проверил:
Крутецкий В.Ю.
Ярославль 2006
Содержание
Введение 3
Глава I. Исторические сведения о Д.И. Менделееве 4
1.1. Биографические сведения 4
1.2. «Мастер чемоданных дел» 8
1.3. Общественная и промышленная деятельность
Д. И. Менделеева 8
Глава II. Открытие ПСХЭ 10
2.1 Неожиданная мысль 10
2.2. Триумф 15
Заключение 18
Список использованной литературы 19
Введение
Свой реферат я хотел бы начать с причин, которые подтолкнули меня к его написанию.
Во-первых, до написания этой работы я знал о Дмитрии Ивановиче только то, что он был Великим русским Учёным, что величайшим его открытием – периодическим законом и ПСХЭ (периодической системой химических элементов) пользуются во всём мире. Это меня заинтересовало и подтолкнуло к созданию данной работы.
Во-вторых, это был один из тех самых Русских учёных, которые «перевернули мир» (по моему мнению), и это само собой стоит изучения.
В своей работе я решил исследовать (в двух главах) биографию Менделеева, значение его деятельности и обстоятельства открытия периодического закона.
Глава I.
Исторические сведения о Дмитрии Ивановиче
Биографические сведения
Дмитрий Иванович Менделеев (27.01.1834 — 20.01.1907) — великий русский ученый-энциклопедист, химик, физик, технолог, геолог и даже метеоролог. Менделеев обладал удивительно ясным химическим мышлением, он всегда ясно представлял конечные цели своей творческой работы: предвидение и пользу. Он писал: «Ближайший предмет химии составляет изучение однородных веществ, из сложения которых составлены все тела мира, превращений их друг в друга и явлений, сопровождающих такие превращения».
Он родился в 1834 году в Тобольске и был последним, семнадцатым по счету ребенком в семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны. Ко времени его рождения в семье Менделеевых из детей осталось в живых два брата и пять сестер. Девять детей умерли еще в младенческом возрасте, а троим из них родители даже не успели дать имена.
Осенью 1841 года Дмитрий Менделеев со старшим братом поступил в Тобольскую гимназию. Он был принят в первый класс с условием, что пробудет в нём 2 года, до наступления восьмилетнего возраста.
Весной 1849 года Менделеев окончил гимназию и отправился с матерью в Москву — поступать в Казанский Университет. В зачислении ему отказали.
В педагогическом институте Петербурга набор студентов происходил раз в два года, и осенью 1850 года приёма не было. Мать Менделеева подала ходатайство в министерство с просьбой сделать исключение для её сына. Менделеева приняли. Он был зачислен на физико-математический факультет.
Учеба Дмитрия Менделеева в Петербурге в педагогическом институте вначале давалась нелегко. Ему пришлось догонять своих сокурсников и самостоятельно изучать материал, который его коллеги прошли в первый год. Огромное умственное напряжение негативно отразилось на его здоровье. Продолжительные пребывания в больнице и постоянное нездоровье помешали Менделееву догнать своих сокурсников. На первом курсе он умудрился по всем предметам, кроме математики, получить неудовлетворительные оценки. Ему пришлось повторить первые два года обучения. Но на старших курсах дело пошло по-другому — среднегодовой балл Менделеева был равен четырем с половиной (из пяти возможных). Вскоре преподаватели отметили его исключительные способности. В студенческие годы Менделеев начал писать краткие обзоры успехов науки, за которые получал небольшие гонорары — единственные его доходы.
А. А. Воскресенский и профессор минералогии С. С. Куторга предложили Менделееву разработать метод анализа минералов ортита и пироксена. Результаты своей работы он изложил в статье «Химический анализ ортита из Финляндии», опубликованной в 1854 году. Это был первый труд Менделеева, в тот год закончившего институт.
В мае 1855 года Учёный совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью.
В 1856 защитил в Петербургском университете магистерскую диссертацию «Удельные объемы», а вслед за ней диссертацию на звание приват-доцента «О строении кремнеземистых соединений». В 1857 Менделеев был утвержден доцентом Петербургского университета, где читал курс органической химии. В 1859 командирован за границу. В Гейдельберге, устроив в своей квартире лабораторию, Менделеев провел ряд важных исследований в области физической химии, в частности открыл существование критической температуры. Менделеев принял деятельное участие в работах международного съезда химиков в Карлеруэ (1860), на котором была установлена единая система атомных весов и химических формул. По возвращении в 1861 в Россию продолжал чтение лекций в университете; в этом же году опубликовал труд «Органическая химия», явившийся первым русским учебником органической химии. За этот учебник Менделеев был удостоен Петербургской академией наук Демидовской премии. В 1864 он был избран профессором Петербургского практического технологического института по кафедре химии. В 1865 защитил диссертацию на степень доктора химии «Рассуждение о соединении спирта с водою», а в конце этого же года был утвержден ординарным профессором Петербургского университета по кафедре технической химии, а в 1867 занял кафедру неорганической (общей) химии. В 1868 Менделеев приступил к работе над «Основами химии», а так же в мае этого года у Менделеевых родилась дочь Ольга. Работая над Основами, Менделеев открыл периодический закон химических элементов. В этот период Петербургский университет становится центром химической науки в России. При активном участии Менделеева в университет были приглашены А. М. Бутлеров — на кафедру органической химии и Н. А. Меншуткин — на кафедру технической химии. При деятельном участии Менделеева было создано (1868) русское химическое общество (ныне Всесоюзное химическое общество имени Д. И. Менделеева). Русские ученые Н. Н. Зинин, А. Менделеев Бутлеров и другие в 1874 предложили кандидатуру Менделеева в адъюнкты Петербургской академии наук по химии, но это представление было отклонено реакционным большинством Академии. В 1876 он был избран членом-корреспондентом Академии наук. В 1880 виднейшие русские ученые выдвинули Менделеева в члены Петербургской академии наук, но его кандидатура была отвергнута. Это вызвало резкий протест передовой общественности страны. Пять русских университетов избрали Менделеева своим почетным членом; Кембриджский, Оксфордский и другие старейшие университеты Европы присвоили ему почетные ученые степени; он был избран членом Лондонского королевского общества, Римской и Парижской, Берлинской и других академий, также почетным членом многих научных обществ России, Западной Европы и Америки.
В 1881 году с большим трудом был расторгнут брак Менделеева с первой женой, совершенно не понимавшей мужа и упрекавшей его в отсутствии внимания.
В 1890 Менделеев был вынужден покинуть Петербургский университет вследствие конфликта с министром народного просвещения И. Д. Деляновым, отказавшимся во время студенческих волнений принять переданную Менделеевым петицию студентов. С 1892 Менделеев был ученым хранителем Депо образцовых гирь и весов, которое по его инициативе было преобразовано в 1893 в Главную палату мер и весов (ныне Всесоюзный институт метрологии имени Д. И. Менделеева).
Менделеев вел активную борьбу против идеализма в естествознании. В конце 1890-х — начале 1900-х гг. Менделеев выступал против энергетизма — одной из разновидностей философского идеализма. Воинствующий материализм Менделеева ярко проявился и в его борьбе против спиритизма. По инициативе Менделеева в 1875 была создана специальная комиссия, которая разоблачила антинаучную сущность спиритизма и тем самым противодействовала его распространению в России. Умер Менделеев в Петербурге, похоронен на Волковском кладбище.
1.2. «Мастер чемоданных дел»
Любимым занятием на досуге у Менделеева в течение многих лет было изготовление чемоданов и рамок для портретов. Припасы для этих работ он закупал в Гостином дворе. Однажды, выбирая нужный товар, Менделеев услыхал за спиной вопрос одного из покупателей:
— »Кто этот почтенный господин?"
— «Таких людей знать надо, — с уважением в голосе ответил приказчик. — Это мастер чемоданных дел Менделеев».
В 1895 году Менделеев ослеп, но продолжал руководить Палатой мер и весов. Деловые бумаги ему зачитывали вслух, распоряжения он диктовал секретарю, а дома вслепую продолжал клеить чемоданы. Профессор И. В. Костенич за две операции удалил катаракту, и вскоре зрение вернулось…
1.3. Общественная и промышленная деятельность
--PAGE_BREAK--Д. И. Менделеева
Д. И. Менделеев не был узким, кабинетным учёным, не замыкался только в интересовавшие его вопросы науки и промышленности, не отворачивался от интересов окружающей жизни. Как гостеприимный хозяин, увлекательный собеседник, он привлекал к себе людей из разных слоёв общества, легко с ними сближался, но ненавидел «аристократию», так как, по его мнению, она губила Россию. Он был готов принять участие во всяком добром общественном начинании, поддерживать связь со всем русским обществом. Он отзывался в печати на многие выдающиеся явления русской жизни, читал публичные лекции научного содержания и с благотворительной целью, жертвовал свой гонорар в помощь недостаточной учащейся молодёжи. По возвращении из своих частых заграничных поездок он устно или в печати сообщал товарищам по науке, а иногда и широкой публике свои впечатления, последние новости науки и техники, которые видел и слышал в чужих краях. Но, кроме этих мелких общественных выступлений, Дмитрий Иванович не жалел ни времени, ни труда для участия в важных общественных делах. Отмечу три таких дела. Прежде всего — Русское химическое общество, затем — борьба за высшее женское образование и борьба против распространения в русском обществе спиритизма.
Глава II. Открытие ПСХЭ
2.1. Неожиданная мысль
Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник «Основы химии» и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность.
Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.
Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года (14 февраля по старому стилю). Днем раньше Менделеев написал прошение об отпуске на десять дней для обследования артельных сыроварен в Тверской губернии: он получил письмо с рекомендациями по изучению производства сыра от А. И. Ходнева — одного из руководителей Вольного экономического общества.
В Петербурге в этот день было пасмурно и морозно. Под ветром поскрипывали деревья в университетском саду, куда выходили окна квартиры Менделеева. Еще в постели Дмитрий Иванович выпил кружку теплого молока, затем встал, умылся и пошел завтракать. Настроение у него было чудесное.
За завтраком Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомные массы различных химических элементов и их химические свойства.
Недолго думая, на обратной стороне письма Ходнева он записал символы хлораCl и калияK с довольно близкими атомными массами, равными соответственно 35,5 и 39 (разница всего в 3,5 единицы). На том же письме Менделеев набросал символы других элементов, отыскивая среди них подобные «парадоксальные» пары: фторF и натрийNa, бромBr и рубидийRb, йодI и цезийCs, для которых различие масс возрастает с 4,0 до 5,0, а потом и до 6,0. Менделеев тогда не мог знать, что «неопределенная зона» между явными неметаллами и металлами содержит элементы — благородные газы, открытие которых в дальнейшем существенно видоизменит Периодическую систему.
После завтрака Менделеев закрылся в своем кабинете. Он достал из конторки пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства.
Через некоторое время домочадцы услышали, как из кабинета стало доноситься: «У-у-у! Рогатая. Ух, какая рогатая! Я те одолею. Убью-у!» Эти возгласы означали, что у Дмитрия Ивановича наступило творческое вдохновение.
Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов.
Так, вначале он положил карточку с элементом бериллиемBe (атомная масса 14) рядом с карточкой элемента алюминияAl (атомная масса 27,4), по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия. Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магниемMg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be2O3в BeO (как у оксида магния MgO). Кстати, «исправленное» значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях.
Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств.
В течение всего дня Менделеев работал над системой элементов, отрываясь ненадолго, чтобы поиграть с дочерью Ольгой, пообедать и поужинать.
Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату «17 февраля 1869 года» (по старому стилю).
Так был открыт Периодический закон, современная формулировка которого такова:
«Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов»
Менделееву тогда было всего 35 лет.
Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен.
До отъезда он еще успел передать Н. А. Меншуткину, химику-органику и будущему историку химии, рукопись статьи «Соотношение свойств с атомным весом элементов» — для публикации в Журнале Русского химического общества и для сообщения на предстоящем заседании общества.
18 марта 1869 года Меншуткин, который был в то время делопроизводителем общества, сделал от имени Менделеева небольшой доклад о Периодическом законе. Доклад сначала не привлек особого внимания химиков, и Президент русского химического общества, академик Николай Зинин (1812-1880) заявил, что Менделеев делает не то, чем следует заниматься настоящему исследователю. Правда, через два года, прочтя статью Дмитрия Ивановича «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов», Зинин изменил свое мнение и написал Менделееву: «Очень, очень хорошо, премного отличных сближений, даже весело читать, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов. Искренне Вам преданный и глубоко Вас уважающий Н. Зинин».
Менделееву после открытия Периодического закона предстояло сделать еще многое. Причина периодического изменения свойств элементов оставалась неизвестной, не находила объяснения и сама структура Периодической системы, где свойства повторялись через семь элементов у восьмого. Однако с этих чисел был снят первый покров таинственности: во втором и третьем периодах системы находилось тогда как раз по семь элементов.
Не все элементы Менделеев разместил в порядке возрастания атомных масс; в некоторых случаях он больше руководствовался сходством химических свойств. Так, у кобальта Co атомная масса больше, чем у никеля Ni, у теллура Te она также больше, чем у йода I, но Менделеев разместил их в порядке Co — Ni, Te — I, а не наоборот. Иначе теллур попадал бы в группу галогенов, а йод становился родственником селена Se.
Самое же важное в открытии Периодического закона — предсказание существования еще не открытых химических элементов. Под алюминием Al Менделеев оставил место для его аналога "экаалюминия", под бором B — для "экабора", а под кремнием Si — для "экасилиция". Так назвал Менделеев еще не открытые химические элементы. Он даже дал им символы El, Eb и Es.
По поводу элемента «экасилиция» Менделеев писал: «Мне кажется, наиболее интересным из несомненно недостающих металлов будет тот, который принадлежит к IV группе аналогов углерода, а именно, к III ряду. Это будет металл, следующий тотчас же за кремнием, и потому назовем его экасилицием». Действительно, этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным «замком», связывающим два типичных неметалла — углерод C и кремний Si — с двумя типичными металлами — оловом Sn и свинцом Pb.
Не все зарубежные химики сразу оценили значение открытия Менделеева. Уж очень многое оно меняло в мире сложившихся представлений. Так, немецкий физикохимик Вильгельм Оствальд, будущий лауреат Нобелевской премии, утверждал, что открыт не закон, а принцип классификации «чего-то неопределенного». Немецкий химик Роберт Бунзен, открывший в 1861 году два новых щелочных элемента, рубидий Rb и цезий Cs, писал, что Менделеев увлекает химиков «в надуманный мир чистых абстракций».
Профессор Лейпцигского университета Герман Кольбе в 1870 году назвал открытие Менделеева «спекулятивным». Кольбе отличался грубостью и неприятием новых теоретических воззрений в химии. В частности, он был противником теории строения органических соединений и в свое время резко обрушился на статью Якоба Вант Гоффа «Химия в пространстве». Позднее Вант Гофф за свои исследования стал первым Нобелевским лауреатом. А ведь Кольбе предлагал таких исследователей, как Вант Гофф, «исключить из рядов настоящих ученых и зачислить их в лагерь спиритов»!
С каждым годом Периодический закон завоевывал все большее число сторонников, а его открыватель — все большее признание. В лаборатории Менделеева стали появляться высокопоставленные посетители, в том числе даже великий князь Константин Николаевич, управляющий морским ведомством.
2.2. Триумф
Наконец, пришло время триумфа. В 1875 году французский химик Поль-Эмиль Лекок де Буабодран открыл в минерале вюртците — сульфиде цинка ZnS — предсказанный Менделеевым "экаалюминий" и назвал его в честь своей родины галлием Ga (латинское название Франции — «Галлия»). Он писал: «Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов господина Менделеева».
продолжение --PAGE_BREAK--Заметим, что в названии элемента есть намек и на имя самого Буабодрана. Латинское слово «галлус» означает петух, а по-французски петух — «ле кок». Это слово есть и в имени первооткрывателя. Что имел в виду Лекок де Буабодран, когда давал название элементу — себя или свою страну — этого, видимо, уже никогда не выяснить.
Менделеев точно предсказал свойства экаалюминия: его атомную массу, плотность металла, формулу оксида El2O3, хлорида ElCl3, сульфата El2(SO4)3. После открытия галлия эти формулы стали записывать как Ga2O3, GaCl3 и Ga2(SO4)3. Менделеев предугадал, что это будет очень легкоплавкий металл, и действительно, температура плавления галлия оказалась равной 29,8 оС. По легкоплавкости галлий уступает только ртути Hg и цезию Cs.
В 1879 году шведский химик Ларс Нильсон открыл скандий, предсказанный Менделеевым как экабор Eb. Нильсон писал: «Не остается никакого сомнения, что в скандии открыт экабор… Так подтверждаются нагляднейшим образом соображения русского химика, которые не только дали возможность предсказать существование скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства». Скандий получил название в честь родины Нильсона Скандинавии, а открыл он его в сложном минерале гадолините, имеющем состав Be2(Y,Sc)2FeO2(SiO4)2.
В 1886 году профессор Горной академии во Фрейбурге немецкий химик Клеменс Винклер при анализе редкого минерала аргиродита состава Ag8GeS6 обнаружил еще один элемент, предсказанный Менделеевым. Винклер назвал открытый им элемент германием Ge в честь своей родины, но это почему-то вызвало резкие возражения со стороны некоторых химиков. Они стали обвинять Винклера в национализме, в присвоении открытия, которое сделал Менделеев, уже давший элементу имя "экасилиций" и символ Es. Обескураженный Винклер обратился за советом к самому Дмитрию Ивановичу. Тот объяснил, что именно первооткрыватель нового элемента должен дать ему название.
Предугадать существование группы благородных газов Менделеев не мог, и им поначалу не нашлось места в Периодической системе.
Открытие аргона Ar английскими учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в Периодическом законе и Периодической системе элементов. Менделеев вначале посчитал аргон аллотропной модификацией азота и только в 1900 году под давлением непреложных фактов согласился с присутствием в Периодической системе «нулевой» группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытые вслед за аргоном. Теперь эта группа известна под номером VIIIА.
В 1905 году Менделеев написал: «По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели затереть, особенно немцы».
Открытие Периодического закона ускорило развитие химии и открытие новых химических элементов.
Заключение
Несомненно, Дмитрий Иванович Менделеев был великим учёным и великим человеком. Находясь в трудных жизненных условиях этот разносторонний, целеустремлённый, обладающий быстрым и пытливым умом человек сумел доказать России и всему миру свою гениальность.
Дмитрий Иванович Менделеев прошёл трудный путь к признанию и славе. Но, пройдя через «всё и вся», периодический закон стал великим детищем учёного. Открытие закона ускорило развитие химии и открытие новых химических элементов. И в этом колоссальное его значение.
Недаром говорят, что достижения человека во многом отражают его самого, Дмитрий Иванович стал тому очевидным примером.
Список использованной литературы
1)Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2001
2)Энциклопедический словарь юного химика, Крицман В.А., Станцо В.В., Москва, «Педагогика»
3)Краткий справочник школьника, Алтынов П.И., Москва, «Дрофа»
www.ronl.ru
Дмитрий Иванович Менделеев (27.01 [8.02] 1834 - 20.01 [2.02] 1907) - великий русский ученый; открыл периодический закон химических элементов, являющийся естественно-научной основой современного учения о веществе. Родился в г. Тобольске, где его отец был директором гимназии. По окончании гимназии (1849) поступил в 1850 на естественное отделение физико-математич. факультета Главного педагога ин-та в Петербурге, где изучал химию у известного русского химика А. А. Воскресенского.
В 1855 окончил институт с золотой медалью. В 1856 защитил в Петербургском ун-те магистерскую диссертацию “Удельные объемы” , а вслед за ней диссертацию на звание приват-доцента "О строении кремнеземнистых соединений” (там же) . В 1857 Менделеев был утвержден доцентом Петербургского ун-та, где читал курс органич. химии. В 1859 командирован за границу. В Гейдельберге, устроив в своей квартире лабораторию, Менделеев провел ряд важных исследо-ваний в области физической химии, в частности открыл существование критической температуры. Менделеев принял деятельное участие в работах международного съезда химиков в Карлеруэ (1860) , на котором была установлена единая система атомных весов и химических формул. По возвращении в 1861 в Россию продолжал чтение лекций в университете; в этом же году опубликовал труд “Органическая химия” , явившийся первым русским учебником органической химии. За этот учебник Менделеев был удостоен Петербургской академией наук Демидовской премии. В 1864 он был избран профессором Петербургского практического технологического ин-та по кафедре химии. В 1865 защитил диссертацию на степень доктора химии “Рассуждение о соединении спирта с водою” , а в конце этого же года был утвержден ординарным профессором Петербургского ун-та, по кафедра технической химии;в 1867 занял кафедру неорганической (общей) химии. В 1868 Менделеев приступил к работе над “Основами химии” . Работая над этим курсом, он открыл периодический закон химич. элементов. В этот период Петербургский ун-т становится центром химич. науки в России. При активном участии Менделеев в университет были приглашены А. М. Бутлеров - на кафедру органич. химии и Н. А. Меншуткин - на кафедру технич. химии. При деятельном участии Менделеев было создано (1868) русское химическое общество (ныне Всесоюзное химическое общество имени Д. И. Менделеева) . русские ученые Н. Н. Зинин, А. Менделеев Бутлеров и другие в 1874 предложили кандидатуру Менделеев в адъюнкты Петербургской академии наук по химии, но это представление было отклонено реакционным большинством Академии. В 1876 он был избран членом-корреспондентом Академии наук. В 1880 виднейшие русские ученые выдвинули Менделеев в члены Петербургской академии наук, но его кандидатура была отвергнута. Это вызвало резкий протест передовой общественности страны. Пять русских университетов избрали Менделеев своим почетным членом; Кембриджский, Оксфордский и другие старейшие университеты Европы присвоили ему почетные ученые степени; он был избран членом Лондонского королевского общества, Римской и Парижской, Берлинской и других академий, также почетным членом многих научных обществ России, Западной Европы и Америки.
В 1890 Менделеев был вынужден покинуть Петербургский ун-т вследствие конфликта с министром народного просвещения И. Д. Деляновым, отказавшимся во время студенческих волнений принять переданную Менделеевым петицию студентов. С 1892 Менделеев был ученым хранителем Депо образцовых гирь и весов, которое по его инициативе было преобразовано в 1893 в Главную палату мер и весов (ныне Всесоюзный институт метрологии им. Д. И. Менделеева) .
Менделеев вел активную борьбу против идеализма в естествознании. В конце 1890-х - начале 1900-х гг. Менделеев выступал против энергетизма - одной из разновидностей философского идеализма. Воинствующий материализм Менделеев ярко проявился и в его борьбе против спиритизма. По инициативе Менделеев в 1875 была создана специальная комиссия, к-рая разоблачила антинаучную сущность спиритизма и тем самым противодействовала его распространению в России. Умер Менделеев в Петербурге, похоронен на Волковом кладбище.
Научная деятельность . Научную работу Менделеев начал вести, еще будучи студентом. Менделеев. В 1854 он последавал химич. состав нек-рых минералов. Тогда же приступил к изучению отношений между кристаллич. формой и химич. составом различных веществ, в частности к изучению изоморфизма, что составило содержание его студенческой работы “Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу” . Эта работа положила начало ряду исследований Менделеев, посвященных изучению взаимоотношений “естественных групп элементов” . Дальнейшим шагом в этом направлении была его магистерская диссертация “Удельные объемы” (1856) . Менделеев нашел, что химич. активность элементов зависит от величины их атомных объемов; это открыло новый путь для нахождения естественной классификации элементов.
Величайшей заслугой Менделеев было открытие периодич. закона химич. элементов. Первый вариант таблицы элементов, выражавшей периодич. закон, Менделеев опубликовал в виде отдельного листка под названием “Опыт системы элементов, основан- ной на их атомном весе и химическом сходстве” и разослал этот листок в марте 1869 многим русским и иностранным химикам. Сообщение об открытом Менделеев соотношении между свойствами элементов и их атомными весами было сделано 6(18) марта 1869 на заседании Русского химич. общества (Н. А. Меншуткиным от имени Менделеева) и опубликовано в “Журнале Русского химич. общества” (“Соотношение свойств с атомным весом элементов” ) . Летом 1871 Менделеев подытожил свои многочисленные исследования, связанные с установлением периодич. закона, в труде “Периодическая законность для химических элементов” . В классическом труде “Основы химии” , выдержавшем при жизни Менделеев 8 изданий на русском языке и несколько изданий на иностранных языках, Менделеев впервые изложил неорганич. химию на основе периодич. закона.
Все ученые, пытавшиеся до Менделеев классифицировать элементы, ограничивались тем, что объединяли в группы сходные по химич. свойствам элементы, но не находили внутренней связи между этими “естественными” , как тогда говорили, их группами. Менделеев, убежденный в существовании объективного закона, которому подчиняются все многообразные по свойствам элементы, пошел принципиально отличным путем.
Будучи стихийным материалистом, он искал в качестве характеристики элементов нечто материальное, отражающее все многообразие их свойств. Взяв в качестве такой характеристики атомный вес элементов, Менделеев сопоставил известные в то время группы по величине атомного веса их членов. Написав группу галогенов (F = 19, С1 = 35,5, Вг = 80, J = 127) под группой щелочных металлов (Li =7, Na = 23, К = 39, КЬ = 85, Cs = 133) и расположив под ними другие группы сходных элементов (в порядке возрастания величины их атомных весов) , Менделеев установил, что члены этих естественные групп образуют общий закономерный ряд элементов; при этом химич. свойства элементов, составляющих такой ряд, периодически повторяются. Разместив по значению атомных весов все известные в то время 63 элемента в общую “периодическую систему” , Менделеев обнаружил, что установленные ранее естественные группы органически вошли в эту систему, утратив прежнюю искусственную разобщенность. Позднее Менделеев так формулировал открытый им периодич. закон: “свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов” .
При построении периодич. системы элементов, Менделеев преодолел большие трудности, т. к, многие элементы еще не были открыты, а из 63 известных к тому времени элементов у девяти были неправильно определены значения атомных весов. Создавая таблицу, Менделеев исправил атомный вес бериллия, поставив бериллий не в одной группе с алюминием, как это обычно делали химики, а в одной группе с магниок (как это сделал в 1842 русский химик Иван Васильевич Авдеев (1818-65) ]. В 1870-71 Менделеев изменил значения атомных весов индия, урана, тория, церия и других элементов, руководствуясь их свойствами и уточненным местом в периодич. системе. На основании периодич. закона он поместил теллур перед подом и кобальт перед никелем, хотя величины атомных весов этих элементов требовали обратного расположения.
Опираясь на закон периодичности и практически применяя закон диалектики о переходе количественных изменений в качественные, Менделеев указал уже в 1869 на существование четырех еще не открытых элементов. Впервые в истории химии было предсказано существование новых элементов и даже ориентировочно определены их атомные веса. В 1870-71 в работах “Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов” он развил эту мысль наиболее подробно, предсказав свойства трех из них, названных им экабором, экасилицием и экаалюминием. В 1875 французский химик П. Лепок де Буабодран открыл элемент галлий, тождественный с экаалюминием; в 1879 шведский химик Л. Нильсон нашел элемент скандий, полностью соответствующий описанному Менделеев экабору; в 1886 немецкий химик К. Винклер открыл элемент германий, соответствующий экасилицию. Оправдались и сделанные предвидения Менделеев: открыты тримарганец -нынешний ревай, двицезий - франций, двибарий - радий и др.
Уже в начале своей научной деятельности Менделеев интересовался т. н. неопределенными химич. соединениями, к к-рым он относил растворы, сплавы, изоморфные смеси, стекла, шлаки и др. Вопрос о природе растворов был позднее разработан им в диссертации “Рассуждение о соединении спирта с водою” и в капитальной монографии “Исследование водных растворов по удельному весу” . В противовес господствовавшим в то время представлениям растворах, как о механич. смесях, Менделеев создал химическую, или, как он ее называл, “гидратную” , теорию водных растворов. Исследуя сжатие (изменение объёма) водно-спиртовых растворов в зависимости от их состава, он объяснил это сжатие химич. содействием спирта с водой. На обширном фактическом материале Менделеев подтвердил сделанный им замечательный вывод о том, что свойства растворов при непрерывном изменении состава изменяются скачками. Дальнейшее изучение обнаруженных Менделеев “особенностей точек” на диаграммах состав-свойство растворов привело Н. С. Куримова к созданию учения сингулярных точках химич. диаграмм. Гидратная теория Менделеева явилась одной из основ современной теорий растворов. Изучая явления вязкости, теплового расширения и капиллярности жидкостей, Менделеев открыл существование абсолютной температуры кипения. Эти исследования впервые опубликованы в работе “Частичное сцепление некоторых жидких органических соединений и развиты в статье “О расширении жидкостей от нагревания выше температуры кипения” . Это открытие опровергло метафизич. представление о “постоянных (т.е. якобы не подвергающихся сжижению) газах. Занимаясь исследованием газов, Менделеев в 1874 вывел общее уравнение состояния газов. Он указал, что при малых давлениях закон Бойдя - Мариотта неточно раздает состояние газов, и определил поправку, учитывающую эту неточность связи с работами по газам. Менделеев провел исследования в области метеорологии и воздухоплавания. Им был создан чувствительный дифференциальный барометр, пригодный для практич. нивелирования. В августе 1887 Менделеев без пилота совершил полет на воздушном шаре для наблюдения солнечного затмения и изучения высоких слоев атмосферы. Менделееву принадлежит ряд важнейших работ в области метеорологии. Им создана современная физич. теория весов, разработаны наилучшие конструкции коромысла и арретира, предложены точнейшие приемы взвешивания.
В своей научной деятельности Менделеев проводил линию материализма, признавая первичность материи, объективность и познаваемость законов при роды, возможность использования природы в интересах человека. Менделеев писал: и... люди, постепенно изучая вещество, им овладевают, точнее и точнее де лают в отношении к нему предсказания, оправдываемые действительностью, шире и чаще пользуются им для своих потребностей, и нет повода видеть где-либо грань познанию и обладанию веществом” . Эту же линию материализма Менделеев про водил и в тех работах, где он пытался, выходя за рамки химии и физики, освещать специально философские, гносеологич. вопросы. Однако, не будучи специалистом-философом, он делал иногда словесные уступки агностицизму и дуализму, которые сам же опровергал как в своих высказываниях, так и своими научными открытиями. Свое материалистическое мировоззрение сам Менделеев называл “реализмом” , стремясь этим отличить его от вульгарного (“унитарного” , или “утилитарного” , по выражению Менделеев) материализма. Материализм Менделеев не был метафизическим и механистическим. Менделеев признавал неразрывность материи и движения: “... без самобытного движения немыслима ни одна малейшая доля вещества” ; видел качественные различия между формами движения, возражал против сведения химизма к механич. движению, против отрицания химич. индивидуальности элементов, против сведения их к первоматерии, в связи с чем он отрицал гипотезу Праута. Менделеев в своих научных открытиях и особенно в открытии периодич. закона на деле применял диалектич. метод познания явлений природы.
Работы Менделеев по развитию производительных сил России. Передовой общественный деятель своего времени, Менделеев горячо боролся за развитие производительных сил России, ее экономическую и культурную независимость. Его интересы в различных областях науки, техники, промышленности, сельского хозяйства и транспорта были чрезвычайно широки и многообразны.
Менделеев многого ожидал от капиталистич. прогресса, началом к-рого ознаменовались в России 60-е гг. 19 в., и с этим прогрессом он связывал развитие отечественных производительных сил. В многочисленных работах, посвященных вопросам промышленности, Менделеев развивал идею широкого использования отечественных полезных ископаемых и создания в России химич. производств. Он призывал русских капиталистов развивать новые отрасли промышленности, обосновывая в ряде своих работ и выступлений выгоды той или иной отрасли. Придавая большое значение средствам экономич. политики, содействующим ускоренному капиталистич. развитию страны, в частности протекционизму, Менделеев принял деятельное участие в разработке таможенного тарифа 1891.
В более чем 400 печатных работах, составляющих научное наследие Менделеев, отражена его постоянная борьба за развитие отечественной промышленности, его всесторонняя деятельность как педагога и про пропагандиста науки. На протяжении всей научной деятельности Менделеев писал статьи и руководства по самым различным технич. вопросам. Он совершил много поездок по России, Европе и Америке для осмотра крупных заводов и промышленных выставок, для ознакомления с месторождениями полезных ископаемых, для изучения вопросов технологии и т.п. Постоянной его заботой являлось издание различного рода справочников и энциклопедий. Важнейшей чертой его научного творчества была теснейшая связь теории с практикой, с производством.
Творческая мысль великого русского ученого проникала во все основные отрасли производства. Особенно большое внимание Менделеев уделял таким отраслям промышленности, как нефтяная, угольная, металлургическая, химическая и др. Начиная с 1860-хгг. в течение всей жизни он был тесно связан с нефтяной промышленностью Кавказа и несколько раз посещал Бакинские нефтепромыслы. На основании собственных исследований Менделеев предложил принцип непрерывной дробной перегонки нефти и был инициатором ее разностороннего химич. использования. В 1877 он выдвинул свою гипотезу происхождения нефти из карбидов тяжелых металлов.
По поручению министерства государственных имуществ Менделеев в 1888 обследовал Донецкую область для определения возможностей развития там каменноугольной пром-сти. В отчете об этой поездке, яазванном им “Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца” , он подробно раскрыл перспективы освоения богатств Донецкого бассейна. В этой же работе он впервые выдвинул идею подземной газификации углей, далеко выходившую за пределы практич. возможностей того времени. “... Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, - писал Менделеев, - что угля из земли вынимать не будут, а там в земле его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния” . К идее подземной газификации углей Менделеев не однократно возвращался: в 1899, наблюдая во время поездки на Урал подземные пожары в Кизеловеком районе, Менделеев сделал ряд практич. выводов о возможности управления процессом горения угольного пласта.
Проблему разработки многочисленных угольных месторождений России Менделеев связывал с развитием отечественной металлургии и в первую очередь её развитием производства чугуна, железа, стали и меди, обращая особое внимание на использование бедных руд. Он отмечал также необходимость раз работки богатых месторождений хромовых и марганцовых руд на Урале и Кавказе.
Важное место в трудах Менделеев отведено развитию химич. пром-сти России, первоочередными задачами к-рой он считал расширение производства соды, серной кислоты, искусственных минеральных удобрений и др. на базе отечественных месторождений полезных ископаемых, химич. переработку нефти и каменного угля. Менделеев на много лет вперед наметил широкую программу освоения огромных природных богатств страны и применения химии в различных отраслях хозяйства.
Менделеев является одним из основоположников сменной агрохимии, провозвестником идеи химизации сельского хозяйства. Его первые работы в это области тесно связаны с деятельностью Вольного экономического общества. До сих представляют интерес высказывания Менделеев по вопросам батей почвы, травосеяния, лесонасаждения, и гл. обр. по вопросам применения этих удобрений, химиз. переработки с. -х. сырья и многим другим. Менделеев выступал как ярый противни рока тогда распространенных “теории” по возврата и “теории” убывающего плодородия, на к-рые опирались сторонники мальтузиа: Менделеев утверждал, что возможно многократное понимание плодородия земли. В 1866 он предложил работать научные основы отечественной агро на базе использования достижений химии и физики. Инициатива Менделеев была поддержана, и ему удалось поставить и провести в 1867-69 полевые опыты по изучению влияния глубины вспашки, и действия удобрений в Смоленской, Петербургской, Московской и Симбирской губерниях. В 1890-91 Менделеев разработал способ нового вида бездымного пороха, названного пироколлодийным.
Серьезное внимание обращал Менделеев на вопрос просвещения, с распространением которого он связывал осуществление своих мечтаний о рациональном использовании природных богатств страны.
Вклад Д. И. Менделеева в науку и производство был столь огромен, что и по сей день работают специальные комиссии по изучению его научного наследия.
ref.repetiruem.ru
Муниципальное Общеобразовательное Учреждение
лицей №3
Д. И. Менделеев
творческая мини исследовательская работа по истории культуры во второй половине XIX века
Выполнил: Калиниченко И.А.,
ученик 9 «Б»
Проверила: Шишарина Н.В.,
учитель истории
2003
Введение 3
Глава I. Исторические сведения о Д.И. Менделееве 4
1.1. Биографические сведения 4
1.2. «Мастер чемоданных дел» 8
1.3. Общественная и промышленная деятельность
Д. И. Менделеева 8
Выводы по первой главе 9
Глава II. Открытие ПСХЭ 9
2.1 Неожиданная мысль 9
2.2. Триумф 14
Выводы по второй главе 16
Заключение 17
Список использованной литературы 18
Приложение 19
Свою мини творческую работу я хотел бы начать с причин, которые подтолкнули меня к её написанию.
Во-первых, до написания этой работы я знал о Дмитрии Ивановиче только то, что он был Великим русским Учёным, что величайшим его открытием – периодическим законом и ПСХЭ (периодической системой химических элементов) пользуются во всём мире. Это меня заинтересовало и подтолкнуло к созданию данной работы
Во-вторых, это был один из тех самых Русских учёных, которые «перевернули мир» (по моему мнению), и это само собой стоит (пускай такой скромного и поверхностного) изучения.
В своей работе (недаром она творческая) я решил сравнить (в двух главах) биографию Менделеева и обстоятельства открытия периодического закона. Получилось действительно мини.
Глава I.
Исторические сведения о Дмитрии Ивановиче
Дмитрий Иванович Менделеев (27.01.1834 — 20.01.1907) — великий русский ученый-энциклопедист, химик, физик, технолог, геолог и даже метеоролог. Менделеев обладал удивительно ясным химическим мышлением, он всегда ясно представлял конечные цели своей творческой работы: предвидение и пользу. Он писал: «Ближайший предмет химии составляет изучение однородных веществ, из сложения которых составлены все тела мира, превращений их друг в друга и явлений, сопровождающих такие превращения».
Он родился в 1834 году в Тобольске и был последним, семнадцатым по счету ребенком в семье директора Тобольской гимназии Ивана Павловича Менделеева и его жены Марии Дмитриевны. Ко времени его рождения в семье Менделеевых из детей осталось в живых два брата и пять сестер. Девять детей умерли еще в младенческом возрасте, а троим из них родители даже не успели дать имена.
Осенью 1841 года Дмитрий Менделеев со старшим братом поступил в Тобольскую гимназию. Он был принят в первый класс с условием, что пробудет в нём 2 года, до наступления восьмилетнего возраста.
Весной 1849 года Менделеев окончил гимназию и отправился с матерью в Москву — поступать в Казанский Университет. В зачислении ему отказали.
В педагогическом институте Петербурга набор студентов происходил раз в два года, и осенью 1850 года приёма не было. Мать Менделеева подала ходатайство в министерство с просьбой сделать исключение для её сына. Менделеева приняли. Он был зачислен на физико-математический факультет.
Учеба Дмитрия Менделеева в Петербурге в педагогическом институте вначале давалась нелегко. Ему пришлось догонять своих сокурсников и самостоятельно изучать материал, который его коллеги прошли в первый год. Огромное умственное напряжение негативно отразилось на его здоровье. Продолжительные пребывания в больнице и постоянное нездоровье помешали Менделееву догнать своих сокурсников. На первом курсе он умудрился по всем предметам, кроме математики, получить неудовлетворительные оценки. Ему пришлось повторить первые два года обучения. Но на старших курсах дело пошло по-другому — среднегодовой балл Менделеева был равен четырем с половиной (из пяти возможных). Вскоре преподаватели отметили его исключительные способности. В студенческие годы Менделеев начал писать краткие обзоры успехов науки, за которые получал небольшие гонорары — единственные его доходы.
А. А. Воскресенский и профессор минералогии С. С. Куторга предложили Менделееву разработать метод анализа минералов ортита и пироксена. Результаты своей работы он изложил в статье «Химический анализ ортита из Финляндии», опубликованной в 1854 году. Это был первый труд Менделеева, в тот год закончившего институт.
В мае 1855 года Учёный совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью.
В 1856 защитил в Петербургском университете магистерскую диссертацию «Удельные объемы», а вслед за ней диссертацию на звание приват-доцента «О строении кремнеземистых соединений». В 1857 Менделеев был утвержден доцентом Петербургского университета, где читал курс органической химии. В 1859 командирован за границу. В Гейдельберге, устроив в своей квартире лабораторию, Менделеев провел ряд важных исследований в области физической химии, в частности открыл существование критической температуры. Менделеев принял деятельное участие в работах международного съезда химиков в Карлеруэ (1860), на котором была установлена единая система атомных весов и химических формул. По возвращении в 1861 в Россию продолжал чтение лекций в университете; в этом же году опубликовал труд «Органическая химия», явившийся первым русским учебником органической химии. За этот учебник Менделеев был удостоен Петербургской академией наук Демидовской премии. В 1864 он был избран профессором Петербургского практического технологического института по кафедре химии. В 1865 защитил диссертацию на степень доктора химии «Рассуждение о соединении спирта с водою», а в конце этого же года был утвержден ординарным профессором Петербургского университета по кафедре технической химии, а в 1867 занял кафедру неорганической (общей) химии. В 1868 Менделеев приступил к работе над «Основами химии», а так же в мае этого года у Менделеевых родилась дочь Ольга. Работая над Основами, Менделеев открыл периодический закон химических элементов. В этот период Петербургский университет становится центром химической науки в России. При активном участии Менделеева в университет были приглашены А. М. Бутлеров — на кафедру органической химии и Н. А. Меншуткин — на кафедру технической химии. При деятельном участии Менделеева было создано (1868) русское химическое общество (ныне Всесоюзное химическое общество имени Д. И. Менделеева). Русские ученые Н. Н. Зинин, А. Менделеев Бутлеров и другие в 1874 предложили кандидатуру Менделеева в адъюнкты Петербургской академии наук по химии, но это представление было отклонено реакционным большинством Академии. В 1876 он был избран членом-корреспондентом Академии наук. В 1880 виднейшие русские ученые выдвинули Менделеева в члены Петербургской академии наук, но его кандидатура была отвергнута. Это вызвало резкий протест передовой общественности страны. Пять русских университетов избрали Менделеева своим почетным членом; Кембриджский, Оксфордский и другие старейшие университеты Европы присвоили ему почетные ученые степени; он был избран членом Лондонского королевского общества, Римской и Парижской, Берлинской и других академий, также почетным членом многих научных обществ России, Западной Европы и Америки.
В 1881 году с большим трудом был расторгнут брак Менделеева с первой женой, совершенно не понимавшей мужа и упрекавшей его в отсутствии внимания.
В 1890 Менделеев был вынужден покинуть Петербургский университет вследствие конфликта с министром народного просвещения И. Д. Деляновым, отказавшимся во время студенческих волнений принять переданную Менделеевым петицию студентов. С 1892 Менделеев был ученым хранителем Депо образцовых гирь и весов, которое по его инициативе было преобразовано в 1893 в Главную палату мер и весов (ныне Всесоюзный институт метрологии имени Д. И. Менделеева).
Менделеев вел активную борьбу против идеализма в естествознании. В конце 1890-х — начале 1900-х гг. Менделеев выступал против энергетизма — одной из разновидностей философского идеализма. Воинствующий материализм Менделеева ярко проявился и в его борьбе против спиритизма. По инициативе Менделеева в 1875 была создана специальная комиссия, которая разоблачила антинаучную сущность спиритизма и тем самым противодействовала его распространению в России. Умер Менделеев в Петербурге, похоронен на Волковском кладбище.
Любимым занятием на досуге у Менделеева в течение многих лет было изготовление чемоданов и рамок для портретов. Припасы для этих работ он закупал в Гостином дворе. Однажды, выбирая нужный товар, Менделеев услыхал за спиной вопрос одного из покупателей:
— »Кто этот почтенный господин?"
— «Таких людей знать надо, — с уважением в голосе ответил приказчик. — Это мастер чемоданных дел Менделеев».
В 1895 году Менделеев ослеп, но продолжал руководить Палатой мер и весов. Деловые бумаги ему зачитывали вслух, распоряжения он диктовал секретарю, а дома вслепую продолжал клеить чемоданы. Профессор И. В. Костенич за две операции удалил катаракту, и вскоре зрение вернулось…
Д. И. Менделеев не был узким, кабинетным учёным, не замыкался только в интересовавшие его вопросы науки и промышленности, не отворачивался от интересов окружающей жизни. Как гостеприимный хозяин, увлекательный собеседник, он привлекал к себе людей из разных слоёв общества, легко с ними сближался, но ненавидел «аристократию», так как, по его мнению, она губила Россию. Он был готов принять участие во всяком добром общественном начинании, поддерживать связь со всем русским обществом. Он отзывался в печати на многие выдающиеся явления русской жизни, читал публичные лекции научного содержания и с благотворительной целью, жертвовал свой гонорар в помощь недостаточной учащейся молодёжи. По возвращении из своих частых заграничных поездок он устно или в печати сообщал товарищам по науке, а иногда и широкой публике свои впечатления, последние новости науки и техники, которые видел и слышал в чужих краях. Но, кроме этих мелких общественных выступлений, Дмитрий Иванович не жалел ни времени, ни труда для участия в важных общественных делах. Отмечу три таких дела. Прежде всего — Русское химическое общество, затем — борьба за высшее женское образование и борьба против распространения в русском обществе спиритизма.
Несомненно, Дмитрий Иванович Менделеев был великим учёным и великим человеком. Находясь в трудных жизненных условиях этот разносторонний, целеустремлённый, обладающий быстрым и пытливым умом человек сумел доказать России и всему миру свою гениальность.
Глава II. Открытие ПСХЭ
Зимой 1867-68 года Менделеев начал писать учебник «Основы химии» и сразу столкнулся с трудностями систематизации фактического материала. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он постепенно пришел к выводу, что свойства простых веществ (а это есть форма существования химических элементов в свободном состоянии) и атомные массы элементов связывает некая закономерность.
Менделеев многого не знал о попытках его предшественников расположить химические элементы по возрастанию их атомных масс и о возникающих при этом казусах. Например, он не имел почти никакой информации о работах Шанкуртуа, Ньюлендса и Мейера.
Решающий этап его раздумий наступил 1 марта 1869 года (14 февраля по старому стилю). Днем раньше Менделеев написал прошение об отпуске на десять дней для обследования артельных сыроварен в Тверской губернии: он получил письмо с рекомендациями по изучению производства сыра от А. И. Ходнева — одного из руководителей Вольного экономического общества.
В Петербурге в этот день было пасмурно и морозно. Под ветром поскрипывали деревья в университетском саду, куда выходили окна квартиры Менделеева. Еще в постели Дмитрий Иванович выпил кружку теплого молока, затем встал, умылся и пошел завтракать. Настроение у него было чудесное.
За завтраком Менделееву пришла неожиданная мысль: сопоставить близкие атомныемассы различных химических элементов и их химические свойства.
Недолго думая, на обратной стороне письма Ходнева он записал символы хлора Cl и калия K с довольно близкими атомными массами, равными соответственно 35,5 и 39 (разница всего в 3,5 единицы). На том же письме Менделеев набросал символы других элементов, отыскивая среди них подобные «парадоксальные» пары: фтор F и натрий Na, бром Br и рубидий Rb, йод I и цезий Cs, для которых различие масс возрастает с 4,0 до 5,0, а потом и до 6,0. Менделеев тогда не мог знать, что «неопределенная зона» между явными неметаллами и металлами содержит элементы — благородные газы, открытие которых в дальнейшем существенно видоизменит Периодическую систему.
После завтрака Менделеев закрылся в своем кабинете. Он достал из конторки пачку визитных карточек и стал на их обратной стороне писать символы элементов и их главные химические свойства.
Через некоторое время домочадцы услышали, как из кабинета стало доноситься: «У-у-у! Рогатая. Ух, какая рогатая! Я те одолею. Убью-у!» Эти возгласы означали, что у Дмитрия Ивановича наступило творческое вдохновение.
Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного и того же элемента. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов.
Так, вначале он положил карточку с элементом бериллием Be (атомная масса 14) рядом с карточкой элемента алюминия Al (атомная масса 27,4), по тогдашней традиции приняв бериллий за аналог алюминия. Однако затем, сопоставив химические свойства, он поместил бериллий над магнием Mg. Усомнившись в общепринятом тогда значении атомной массы бериллия, он изменил ее на 9,4, а формулу оксида бериллия переделал из Be2 O3 в BeO (как у оксида магния MgO). Кстати, «исправленное» значение атомной массы бериллия подтвердилось только через десять лет. Так же смело действовал он и в других случаях.
Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств.
В течение всего дня Менделеев работал над системой элементов, отрываясь ненадолго, чтобы поиграть с дочерью Ольгой, пообедать и поужинать.
Вечером 1 марта 1869 года он набело переписал составленную им таблицу и под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» послал ее в типографию, сделав пометки для наборщиков и поставив дату «17 февраля 1869 года» (по старому стилю).
Так был открыт Периодический закон, современная формулировка которого такова:
«Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов»
Менделееву тогда было всего 35 лет.
Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен.
До отъезда он еще успел передать Н. А. Меншуткину, химику-органику и будущему историку химии, рукопись статьи «Соотношение свойств с атомным весом элементов» — для публикации в Журнале Русского химического общества и для сообщения на предстоящем заседании общества.
18 марта 1869 года Меншуткин, который был в то время делопроизводителем общества, сделал от имени Менделеева небольшой доклад о Периодическом законе. Доклад сначала не привлек особого внимания химиков, и Президент русского химического общества, академик Николай Зинин (1812-1880) заявил, что Менделеев делает не то, чем следует заниматься настоящему исследователю. Правда, через два года, прочтя статью Дмитрия Ивановича «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов», Зинин изменил свое мнение и написал Менделееву: «Очень, очень хорошо, премного отличных сближений, даже весело читать, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов. Искренне Вам преданный и глубоко Вас уважающий Н. Зинин».
Менделееву после открытия Периодического закона предстояло сделать еще многое. Причина периодического изменения свойств элементов оставалась неизвестной, не находила объяснения и сама структура Периодической системы, где свойства повторялись через семь элементов у восьмого. Однако с этих чисел был снят первый покров таинственности: во втором и третьем периодах системы находилось тогда как раз по семь элементов.
Не все элементы Менделеев разместил в порядке возрастания атомных масс; в некоторых случаях он больше руководствовался сходством химических свойств. Так, у кобальта Co атомная масса больше, чем у никеля Ni, у теллура Te она также больше, чем у йода I, но Менделеев разместил их в порядке Co — Ni, Te — I, а не наоборот. Иначе теллур попадал бы в группу галогенов, а йод становился родственником селена Se.
Самое же важное в открытии Периодического закона — предсказание существования еще не открытых химических элементов. Под алюминием Al Менделеев оставил место для его аналога "экаалюминия ", под бором B — для "экабора ", а под кремнием Si — для "экасилиция ". Так назвал Менделеев еще не открытые химические элементы. Он даже дал им символы El, Eb и Es.
По поводу элемента «экасилиция» Менделеев писал: «Мне кажется, наиболее интересным из несомненно недостающих металлов будет тот, который принадлежит к IV группе аналогов углерода, а именно, к III ряду. Это будет металл, следующий тотчас же за кремнием, и потому назовем его экасилицием». Действительно, этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным «замком», связывающим два типичных неметалла — углерод C и кремний Si — с двумя типичными металлами — оловом Sn и свинцом Pb.
Не все зарубежные химики сразу оценили значение открытия Менделеева. Уж очень многое оно меняло в мире сложившихся представлений. Так, немецкий физикохимик Вильгельм Оствальд, будущий лауреат Нобелевской премии, утверждал, что открыт не закон, а принцип классификации «чего-то неопределенного». Немецкий химик Роберт Бунзен, открывший в 1861 году два новых щелочных элемента, рубидий Rb и цезий Cs, писал, что Менделеев увлекает химиков «в надуманный мир чистых абстракций».
Профессор Лейпцигского университета Герман Кольбе в 1870 году назвал открытие Менделеева «спекулятивным». Кольбе отличался грубостью и неприятием новых теоретических воззрений в химии. В частности, он был противником теории строения органических соединений и в свое время резко обрушился на статью Якоба Вант Гоффа «Химия в пространстве». Позднее Вант Гофф за свои исследования стал первым Нобелевским лауреатом. А ведь Кольбе предлагал таких исследователей, как Вант Гофф, «исключить из рядов настоящих ученых и зачислить их в лагерь спиритов»!
С каждым годом Периодический закон завоевывал все большее число сторонников, а его открыватель — все большее признание. В лаборатории Менделеева стали появляться высокопоставленные посетители, в том числе даже великий князь Константин Николаевич, управляющий морским ведомством.
Наконец, пришло время триумфа. В 1875 году французский химик Поль-Эмиль Лекок де Буабодран открыл в минерале вюртците — сульфиде цинка ZnS — предсказанный Менделеевым "экаалюминий " и назвал его в честь своей родины галлием Ga (латинское название Франции — «Галлия»). Он писал: «Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов господина Менделеева».
Заметим, что в названии элемента есть намек и на имя самого Буабодрана. Латинское слово «галлус» означает петух, а по-французски петух — «ле кок». Это слово есть и в имени первооткрывателя. Что имел в виду Лекок де Буабодран, когда давал название элементу — себя или свою страну — этого, видимо, уже никогда не выяснить.
Менделеев точно предсказал свойства экаалюминия: его атомную массу, плотность металла, формулу оксида El2 O3, хлорида ElCl3, сульфата El2 (SO4 )3. После открытия галлия эти формулы стали записывать как Ga2 O3, GaCl3 и Ga2 (SO4 )3. Менделеев предугадал, что это будет очень легкоплавкий металл, и действительно, температура плавления галлия оказалась равной 29,8 о С. По легкоплавкости галлий уступает только ртути Hg и цезию Cs.
В 1879 году шведский химик Ларс Нильсон открыл скандий, предсказанный Менделеевым как экабор Eb. Нильсон писал: «Не остается никакого сомнения, что в скандии открыт экабор… Так подтверждаются нагляднейшим образом соображения русского химика, которые не только дали возможность предсказать существование скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства». Скандий получил название в честь родины Нильсона Скандинавии, а открыл он его в сложном минерале гадолините, имеющем состав Be2 (Y,Sc)2 FeO2 (SiO4 )2 .
В 1886 году профессор Горной академии во Фрейбурге немецкий химик Клеменс Винклер при анализе редкого минерала аргиродита состава Ag8 GeS6 обнаружил еще один элемент, предсказанный Менделеевым. Винклер назвал открытый им элемент германием Ge в честь своей родины, но это почему-то вызвало резкие возражения со стороны некоторых химиков. Они стали обвинять Винклера в национализме, в присвоении открытия, которое сделал Менделеев, уже давший элементу имя "экасилиций " и символ Es. Обескураженный Винклер обратился за советом к самому Дмитрию Ивановичу. Тот объяснил, что именно первооткрыватель нового элемента должен дать ему название.
Предугадать существование группы благородных газов Менделеев не мог, и им поначалу не нашлось места в Периодической системе.
Открытие аргона Ar английскими учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в Периодическом законе и Периодической системе элементов. Менделеев вначале посчитал аргон аллотропной модификацией азота и только в 1900 году под давлением непреложных фактов согласился с присутствием в Периодической системе «нулевой» группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытые вслед за аргоном. Теперь эта группа известна под номером VIIIА.
В 1905 году Менделеев написал: «По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели затереть, особенно немцы».
Открытие Периодического закона ускорило развитие химии и открытие новых химических элементов.
Я думаю, что открытие ПСХЭ (несомненно поворотный момент в истории химии) Дмитрием Ивановичем Менделеевым, как и все великие открытия (моё мнение), было совершено в прекрасном настроении, при поддержке семьи (вспомните, ведь в год, когда Менделеев начал работать над ПСХЭ, родилась его дочь – Ольга), друзей (его приняли на многие кафедры знаменитых университетов).
Как и свой закон, Дмитрий Иванович Менделеев прошёл трудный путь к признанию и славе. Но, пройдя через «всё и вся», периодический закон стал великим детищем великого учёного. И недаром говорят, что достижения человека во многом отражают его самого, Дмитрий Иванович стал тому очевидным примером.
Internet, www.rambler.ru, Д.И. Менделеев
Internet, www .yandex.ru, Д.И. Менделеев
Internet, www.aport.ru, Д.И. Менделеев
Энциклопедический словарь Брокгауза и Эфрона.
Энциклопедический словарь юного химика, Крицман В.А., Станцо В.В., Москва, «Педагогика»
Советский энциклопедический словарь, Прохоров А.М., Москва, «Советская энциклопедия»
Краткий справочник школьника, Алтынов П.И., Москва, «Дрофа»
Периодическая законность химических элементов. — После открытий Лавуазье понятие о химических элементах и простых телах так укрепилось, что их изучение положено в основу всех химических представлений, а вследствие того взошло и во все естествознание. Пришлось признать, что все вещества, доступные исследованию, содержат очень ограниченное число материально разнородных элементов, друг в друга не превращающихся и обладающих самостоятельною весомою сущностью и что все разнообразие веществ природы определяется лишь сочетанием этих немногих элементов и различием или их самих, или их относительного количества, или при одинаковости качества и количества элементов — различием их взаимного положения, соотношения или распределения. «Простыми» телами должно при этом назвать вещества, содержания лишь один какой-либо элемент, «сложными» — два или более. Но для данного элемента могут существовать многие видоизменения простых тел, ему отвечающих, зависящие от распределения («строения») его частей или атомов, т.е. от того вида изомерии, который называется «аллотропией». Так углерод, как элемент, является в состоянии угля, графита и алмаза, которые (взятые в чистом виде) дают при сжигании один и тот же углекислый газ и в том же количестве. Для самих же «элементов» ничего подобного не известно. Они видоизменениям и взаимным превращениям не подвергаются и представляют, по современным воззрениям, неизменную сущность изменяющегося (химически, физически и механически) вещества, входящую как в простые, так и в сложные тела.
Весьма, в древности и до ныне, распространенное представление о «единой или первичной» материи, из которой слагается все разнообразие веществ, опытом не подтверждено, и все попытки, к сему направленные, оказались его опровергающими. Алхимики верили в превращение металлов друг в друга, доказывали это разными способами, но при поверке все оказалось или обманом (особенно в отношении к производству золота из других металлов), или ошибкой и неполнотой опытного исследования. Однако, нельзя не заметить, что если бы завтра оказалось, что металл А превращается целиком или отчасти в другой металл В, то из этого вовсе не будет еще следовать, что простые тела способны друг в друга превращаться вообще, как, например, из того, что долгое время закись урана считали за простое тело, а она оказалась содержащей кислород и действительный металлический уран — вовсе не следует делать никакого общего заключения, а можно только в частности судить о бывшей и современной степенях знакомства с ураном, как самостоятельным элементом. С этой точки зрения должно взглянуть и на оповещенное Емменсом (Stephen — Н. Emmeus) превращение мексиканского серебра отчасти в золото (май—июнь 1897 г.), если справедливость наблюдений оправдается и Argentaurum не окажется подобным алхимистическим оповещением подобного же рода, не раз бывшим и также прикрывавшемся покровом секрета и денежного интереса. Что холод и давление могут содействовать перемене строения и свойств — давно известно, хотя бы по примеру олова Фрицше, но нет фактов, позволяющих предполагать, что изменения эти идут столь глубоко и доходят не до строения частиц, а до того, что ныне считается атомами и элементами, а потому утверждаемое Емменсом превращение (хотя бы и постепенно) серебра в золото будет оставаться сомнительным и мaлозначущим даже в отношении к серебру и золоту, пока, во-первых, «секрет» не будет на столько раскрыт, что опыт может быть всеми воспроизведен, и во-вторых, пока обратный переход (при накаливании и уменьшении давления?) золота в серебро не будет установлен, или пока не будет установлена фактическая его невозможность или трудность. Легко понять, что переход спирта углекислоты в сахар труден, хотя обратный идет легко, потому что сахар бесспорно сложнее спирта и углекислоты. И мне кажется очень мало вероятным переход серебра в золото, если обратно — золото не будет переходить в серебро, потому что атомный вес и плотность золота чуть не в два раза более, чем серебра, из чего должно, по всему известному в химии, заключить, что если серебро и золото произошли из одного материала, то золото сложнее серебра и должно превращаться в серебро легче, чем обратно. Поэтому я думаю, что г. Емменсу для убедительности не только следовало бы раскрыть «секрет», но и попробовать, да и показать, если можно, превращение золота в серебро, тем более, что при получении из дорогого металла другого, в 30 раз более дешевого, денежные интересы будут, очевидно, на далеком плане, а интересы правды и истины окажутся явно на первом, теперь же дело представляется, на мой взгляд, с обратной стороны.
Д. Менделеев (окт. 1897).
При таком представлении о химических элементах — они оказываются чем-то отвлеченным, так как в отдельности мы их не видим и не знаем. К такому почти идеалистическому представлению столь реалистическое знание, как химия, пришло по совокупности всего доныне наблюденного, и если это представление можно отстаивать, то лишь как предмет глубоко укоренившегося убеждения, доныне оказавшегося совершенно согласным с опытом и наблюдением. В этом смысле понятие о химических элементах имеет глубоко реальное основание во всей науке о природе, так как, например, углерод нигде, никогда, никем и нисколько не превращен в какой-либо другой элемент, тогда как простое тело — уголь превращено в графит и алмаз и, быть может, когда-нибудь можно будет превратить его и в вещество жидкое или газообразное, если удастся найти условия упрощения сложнейших частиц угля. Главное понятие, с которым возможно приступить к объяснению П. законности, состоит именно в коренном различии представлений об элементах и о простых телах. Углерод — элемент, нечто неизменное, содержащееся, как в угле, так и в углекислом газе или в светильном, как в алмазе, так и в массе изменчивых органических веществ, как в известняке, так и в дереве. Это — не конкретное тело, а весомое (материальное) вещество с суммой свойств. Как в парах воды или в снеге нет конкретного тела — жидкой воды, а есть то же весомое вещество с суммой ему одному принадлежащих свойств, так во всем углеродистом содержится материально-однородный углерод: не уголь, а именно углерод. Простые тела суть вещества, содержащие только один какой-либо элемент, и понятие о них становится прозрачно-ясным только тогда, когда признается укрепившееся представление об атомах и частицах или молекулах, из которых слагаются однородные вещества; причем понятию об элементе отвечает атом, а простому телу — частица. Простые тела, как и все тела природы, составлены из частиц: вся их разница от сложных тел состоит лишь в том, что частицы сложных тел содержат разнородные атомы двух или многих элементов, а частицы простых тел — однородные атомы данного элемента. Все, что излагается далее, должно относить именно к элементам, т.е. напр. к углероду, водороду и кислороду, как составным частям сахара, дерева, воды, угля, кислородного газа, озона и т.п., но не простым телам, элементами образуемыми. При этом, очевидно, является вопрос: как же можно находить какую-либо реальную законность в отношении к таким предметам, как элементы, существующие лишь как представления современных химиков, и что же реально осуществимое можно ожидать, как следствие из расследования каких-то отвлеченностей? Действительность отвечает на подобные вопросы с полною ясностью: отвлечения, если они правдивы (содержат элементы истины) и соответствуют реальности, могут служить предметом точно такого же исследования, как и чисто материальные конкретности. Так химические элементы, хотя суть отвлеченности, подлежат расследованию совершенно такому же, как простые или сложные тела, которые можно накалить, взвесить и вообще подвергать прямому наблюдению. Сущность дела здесь в том, что у химических элементов, на основании опытного исследования простых и сложных тел, ими образуемых, открываются свои индивидуальные свойства и признаки, совокупность которых и составляет предмет исследования. Мы и обратимся теперь к перечислению некоторых из особенностей, принадлежащих химическим элементам, чтобы затем показать П. законность химических элементов.
Свойства химических элементов должно разделить на качественные и количественные, хотя бы первые из них и сами по себе подлежали измерению. К числу качественных прежде всего принадлежит свойство образовать кислоты и основания. Хлор может служить образцом первых, так как и с водородом, и кислородом образует явные кислоты, способные с металлами и основаниями давать соли, начиная с первообраза солей — поваренной соли. Натрий же поваренной соли NaCl может служить образцом элементов, дающих только основания, так как кислотных окислов с кислородом он не дает, образуя или основание (окись натрия), или перекись, обладающую характерными признаками типической перекиси водорода. Все элементы суть более или менее кислотные или основные, с явными переходами от первых ко вторым. Это качественное свойство элементов электрохимики (с Берцелиусом во главе) выразили, отличив сходных с натрием, на основании того, что первые при разложении током являются на аноде, а вторые на катоде. Тоже качественное различие элементов выражается отчасти и в различении металлов и металлоидов, так как основные элементы относятся к числу таких, которые в виде простых тел дают настоящие металлы, а кислотные элементы образуют в виде простых тел металлоиды, не имеющие вида и механических свойств настоящих металлов. Но во всех этих отношениях не только невозможно прямое измерение, позволяющее устанавливать последовательность перехода от одних свойств к другим, но и нет резких различий, так что есть элементы в том или ином отношении переходные или такие, которые можно отнести и в тот, и в другой разряд. Так алюминий, по внешнему виду явный металл, отлично проводящий гальв. ток, в своем единственном окисле Аl2O3 (глинозем) играет роль то основную, то кислотную, так как соединяется и с основаниями (напр. Na2O, MgO и др.), и с кислотными окислами, например образуя серноглиноземную соль A12(SO4)3=Al2O33O3; и в том, и в другом случае он обладает слабо выраженными свойствами. Сера, образуя несомненный металлоид, во множестве химических отношений сходна с теллуром, который по внешним качествам простого тела всегда относился к металлам. Такие случаи, очень многочисленные, придают всем качественным признакам элементов некоторую степень шаткости, хотя и служат к облегчению и, так сказать, оживлению всей системы знакомства с элементами, указывая в них признаки индивидуальности, позволяющей предугадывать еще не наблюденные свойства простых и сложных тел, образующихся из элементов. Эти сложные индивидуальные особенности элементов придавали чрезвычайный интерес открытию новых элементов, не позволяя никоим образом сколько-нибудь предвидеть сумму физических и химических признаков, свойственных веществам, ими образуемым. Все, чего можно было достигать при изучении элементов, ограничивалось сближением в одну группу наиболее сходных, что уподобляло все это знакомство с систематикою растений или животных, т.е. изучение было рабским, описательным и не позволяющим делать какие-либо предсказания по отношению к элементам, еще не бывшим в руках исследователей. Ряд иных свойств, которые мы назовем количественными, выступил в надлежащем виде для химических элементов только со времени Лорана и Жерара, т.е. с 50-х годов текущего столетия, когда была подвергнута исследованию и обобщению способность взаимного реагирования со стороны состава частиц и укрепилось представление о двуобъемных частицах, т.е. о том, что в парообразном состоянии, пока нет разложения, всякие частицы (т.е. количества веществ, вступающие в химическое взаимодействие между собою) всех тел занимают такой же объем, какой занимают два объема водорода при той же температуре и том же давлении. Не входя здесь в изложение и развитие начал, укрепившихся при этом, ныне общепринятом представлении, достаточно сказать, что с развитием унитарной или частичной химии в последние 40 или 50 лет получилась твердость, прежде не существовавшая, как в определении атомных весов элементов, так и в определении состава частиц простых и сложных тел, ими образуемых, и стала очевидною причина различия свойств и реакций обыкновенного кислорода О2 и озона O3, хотя оба содержат только кислород, как и разность маслородного газа (этилена) C2h5 от жидкого цетена С16Н32, хотя оба содержат на 12 весовых частей углерода по 2 весовых части водорода. В эту многознаменательную эпоху химии выступило в ней для каждого хорошо обследованного элемента два более или менее точных количественных признака или свойства: вес атома и тип (форма) состава частиц соединений, им образуемых, хотя ничто не указывало еще ни на взаимную связь этих признаков, ни на соотношение их с другими, особенно качественными, свойствами элементов. Вес атома, свойственный элементу, т.е. неделимое, наименьшее относительное количество его, входящее в состав частиц всех его соединений, особенно был важен для изучения элементов и составлял их индивидуальную характеристику, пока чисто эмпирического свойства, так как для определения атомного веса элемента надобно узнать не только эквивалент или относительный весовой состав некоторых его соединений с элементами, вес атома которых известен из иных определений, или условно принят известным, но и определить (по реакциям, плотностям паров и т.п.) частичный вес и состав хоть одного, а лучше многих из соединений, им образуемых. Этот путь опыта столь сложен, длинен и требует такого совершенно очищенного и тщательно изученного материла из числа соединений элемента, что для многих, особенно для редких в природе элементов, при отсутствии особо понудительных причин, оставалось много сомнений относительно истинной величины атомного веса, хотя весовой состав (эквивалент) некоторых соединений их и был установлен; таковы, напр., были уран, ванадий, торий, бериллий, церий и др. При чисто эмпирическом значении веса атома не было и особого интереса углубляться в этот предмет для элементов, редко подвергаемых исследованию, тем не менее для большой массы обыкновеннейших элементов величины атомных весов можно было уже в начале 60-х годов считать твердо установленными, особенно после того, как Канницаро твердо установил для многих металлов, напр. Са, Ва, Zn, Fe, Сu и т.п. явное их отличие от К, Na, Ag и т.п., показав, что частицы напр. хлористых соединений первых из них содержат вдвое более хлора, чем вторых, т.е. что Са, Ва, Zn и т.д. дают CaCI2, BaCI2 и т.д., т.е. двуатомны (двуэквивалентны или двувалентны), тогда как K, Na и т.п. одноатомны (одноаквивалентны), т.е. образуют KCI, NaCI и т.п. В эпоху около середины текущего столетия вес атома элементов послужил уже одним из признаков, по которым стали сличать сходственные элементы групп.
Другой из важнейших количественных признаков элементов представляет состав частиц высших соединений, им образуемых. Здесь более простоты и ясности, потому что Дальтонов закон кратных отношений (или простоты и цельности числа атомов, входящих в состав частиц) уже заставляет ждать только немногих чисел и разобраться в них было легче. Обобщение выразилось в учении об атомности элементов или их валентности. Водород есть элемент одноатомный, ибо дает по одному соединению HX с другими одноатомными же элементами, представителем которых считался хлор, образуя НСl. Кислород двуатомен, потому что дает h3O или соединяется вообще с двумя X, если под Х подразумевать одноатомные элементы. Так получают НСlO, Сl2О и т.д. В этом смысле азот считается трехатомным, так как дает Nh4, NCl3; углерод четырехатомным, потому что образует СН4, СО2 и т.д. Сходные элементы одной группы, напр. галоиды, дают и сходные частицы соединений, т.е. имеют одну и ту же атомность. Через все это изучение элементов очень сильно двинулось вперед. Но было немало трудностей разного рода. Особую трудность представили соединения кислорода, как элемента двуатомного, способного замещать и удерживать X2, в силу чего совершенно понятно образование Cl2O, HClO и т.п. соединений с одноатомными элементами. Однако, тот же кислород дает не только НСlO, но и HClO2, НСlO3 и НСlO4 (хлорная кислота), точно также как не только h3O, но и h3O2 (перекись водорода). Для объяснения пришлось признать, что кислород, в силу своей двуатомности, обладая двумя сродствами (как говорят), способен втиснуться в каждую частицу и встать между всякими двумя атомами, в нее входящими. Трудностей при этом получилось много, но остановимся на двух, по-моему, важнейших. Во-первых, оказалась как бы грань О4 для числа кислородных атомов, входящих в частицу, а этой грани нельзя ждать на основании допущенного. При том, приближаясь к грани, получались часто соединения не менее, а более прочные, чего уже вовсе нельзя допустить при представлении о втиснутых атомах кислорода, так как чем более их взойдет, тем вероятнее было иметь непрочность связей. А между тем НСlO4 прочнее НСlO3, эта последняя прочнее НСlO2 и НСlO, тогда как НСl опять тело химически очень прочное. Грань же О4 выступает в том, что водородным соединениям разной атомности:
НСl, h3S, Н3Р и h5Si
отвечают высшие кислородные кислоты:
НСlO4, h3SO4, Н3РО4 и h5SiO4,
в которых одинаково содержатся четыре атома кислорода. Из этого даже выходит тот неожиданный вывод, что считая Н — одно-, а О — двуатомными элементами, по кислороду способность к соединению выходит обратная, чем по водороду, т.е. по мере того как у элементов увеличивается свойство удерживать атомы водорода или возрастать в атомности, уменьшается способность удерживать кислород; хлор, так сказать, одноатомен по водороду и семиатомен по кислороду, а фосфор или аналогический с ним азот трехатомен в первом смысле, а во втором — пятиатомен, что видно и по другим соединениям, например Nh5CI, POCl3, РСl5 и т.п. Во-вторых, все, что знаем, явно указывает на глубочайшее различие в присоединении кислорода (втискивании его, судя по представлению об атомности элементов) в том случае, когда образуется перекись водорода, от того, когда происходит напр. из h3SO4 (сернистая кисл.) серная кислота h3SO4, хотя h3O2 отличается от Н2O точно также атомом кислорода, как h3SO4 от h3SO3, и хотя раскислители в обоих случаях переводят высшую степень окисления в низшую. Разность в отношении к реакциям, свойственным h3O2 и h3SO4, особенно выступает по той причине, что серной кислоте отвечает своя перекись (надсерная кислота, аналог которой надхромовая недавно изучена Wiede и содержит, по его данным, h3CrO5), обладающая совокупностью свойств перекиси водорода. Значит, есть существенная разность в способе присоединения кислорода в «солеобразных» окислах и настоящих перекисях и, значит, простым втискиванием атомов кислорода между другими выражать все случаи присоединения кислорода недостаточно, а если выражать, то скорее всего это следует применять к перекисям, а не к образованию, так сказать, нормальных соединений кислорода, приближающихся к RHnО4, где n, число атомов водорода, не бывает более 4, как и число атомов кислорода в кислотах, содержащих один атом элементов R. Приняв сказанное во внимание и означая вообще через R атом элементов, вся совокупность сведений о солеобразных окислах приводится к тому выводу, что число самостоятельных форм или видов окислов очень не велико и ограничивается следующими восемью:
R2O, напр. K2O, Ag2O.
R2O2 или RO, напр. CaO, FeO.
R2O3, напр. Al2O3, N2O3.
R2O4 или RO2, напр. CO2, SiO2.
R2O5, напр. N2O5, P2O5.
R2O6 или RO3, напр. SO3, CrO3.
R2O7, напр. Cl2O7, Mn2O7.
R2O8 или RO4, напр. OsO4, RuO4.
Эта стройность и простота форм окисления вовсе не вытекает из учения об атомности элементов в его обычной форме (при определении атомности по соединению с Н или Сl) и есть дело прямого сличения кислородных соединений самих по себе. Вообще учение о постоянной и неизменной атомности элементов заключает в себе трудности и несовершенства (не насыщенные соединения, подобные СО, пересыщенные, подобные JCl3, соед. с кристаллизационною водою и т.п.), но оно в двух отношениях имеет и поныне важное значение, а именно с ним достигнута простота и стройность выражения состава и строения сложных органических соединений, и в отношении к выражению аналогии сродственных элементов, так как атомность, по чему бы ее не считали (или состав частиц сходственных соединений), в таком случае оказывается одинаковою. Так напр. сходные между собою во многом ином галоиды или же металлы данной группы (щелочные, напр.) оказываются всегда обладающими одинаковою атомностью и образующими целые ряды сходных соединений, так что существование этого признака есть уже до некоторой степени указатель аналогии.
Чтобы не усложнять изложения, мы оставим перечисление других качественных и количественных свойств элементов (напр. изоморфизма, теплот соед., показ, преломления и т.п.) и прямо обратимся к изложению П. закона, для чего остановимся: 1) на сущности закона, 2) на его истории и приложении к изучению химии, 3) на его оправдании при помощи вновь открытых элементов, 4) на приложении его к определению величины атомных весов и 5) на некоторой неполноте существующих сведений.
Сущность П. законности. Так как из всех свойств химических элементов атомный их вес наиболее доступен для численной точности определения и для полной убедительности, то исходом для нахождения законности химических элементов всего естественнее положить веса атомов, тем более, что в весе (по закону сохранения масс) мы имеем дело с неуничтожаемым и важнейшим свойством всякой материи. Закон есть всегда соответствие переменных, как в алгебре функциональная их зависимость. Следовательно, имея для элементов атомный вес как одну переменную, для отыскания закона элементов следует брать иные свойства элементов, как другую переменную величину, и искать функциональной зависимости. Взяв многие свойства элементов, напр. их кислотность и основность, их способность соединяться с водородом или кислородом, их атомность или состав их соответственных соединений, теплоту, выделяемую при образовании соответственных, напр. хлористых соединений, даже их физические свойства в виде простых или сложных тел сходного состава и т.п., можно подметить периодическую последовательность в зависимости от величины атомного веса. Для того, чтобы это выяснить, приведем сперва простой список всех, хорошо ныне известных определений атомного веса элементов, руководясь недавним сводом, сделанным F.W. Clarke («Smithsonian Miscellaneous Collections», 1075: «A recalculation of the atomic weights», Вашингтон, 1897, стр. 34), так как его ныне должно считать наиболее достоверным и содержащим все лучшие и новейшие определения. При этом примем, вместе с большинством химиков, условно атомный вес кислорода равным 16. Подробное исследование «вероятных» погрешностей показывает, что примерно для половины приведенных результатов погрешность чисел менее 0,1%, но для остальных она доходит до нескольких десятых, а для иных, быть может, и до процентов. Все атомные веса приведены по порядку их величины.
РядыO=16Атомный вес
1ВодородН1,008
ЛитийLi7,03
2Берилий, Gl илиBe9,08
БорB10,95
УглеродC12,01
Азот, Az илиN14,04
КислородO16
ФторF19,06
3НатрийNa23,05
МагнийMg24,28
АлюминийAl27,11
КремнийSi28,40
ФосфорP31,02
СераS32,07
ХлорCl35,45
4КалийK39,11
КальцийCa40,07
СкандийSc44,12
ТитанTi48,15
ВанадийV51,38
ХромCr52,14
МарганецMn54,99
ЖелезоFe56,02
КобальтCo58,93
НикельNi58,69
5МедьCu63,60
ЦинкZn65,41
ГаллийGa69,91
ГерманийGe72,48
МышьякAs75,01
СеленSe79,02
БромBr79,95
6РубидийRb85,43
СтронцийSr87,61
ИттрийY89,02
ЦирконийZr90,40
Ниобий, Cb илиNb93,73
МолибденMo95,99
РутенийRu101,68
РодийRh203,01
ПалладийPd106,36
7СереброAg107,92
КадмийCd111,95
ИндийIn113,85
ОловоSn119,05
СурьмаSb120,43
ТеллурTe127,49
ЙодJ126,85
часть 8 рядаЦезийCs132,89
БарийBa137,43
ЛантанLa138,64
ЦерийCe140,20
часть 10 рядаИттербийYb173,19
ТанталTa182,84
ВольфрамW184,83
ОсмийOs190,99
ИридийIr193,12
ПлатинаPt194,89
часть 11 рядаЗолотоAu197,23
РтутьHg200,00
ТаллийTl204,15
СвинецPb206,92
ВисмутBi208,11
часть 12 рядаТорийTh332,63
УранU239,59
В этом сопоставлении уже намечена П. законность и она выражена в рядах, каждый из которых содержит до некоторой степени явное периодическое повторение одних и тех же количественных и качественных свойств элементов, особенно примечаемое тогда, когда взять целые периоды (большие), содержащие один четный ряд и следующий за ним нечетный. Так, ряд 2-ой начинается Li — металлом щелочным и в соединении с рядом 3-м образует период, кончающийся галоидом С1 с явно кислотными свойствами представителя металлоидов. Точно также в следующем большом периоде, содержащем 4-ый и 5-ый ряды, началом служит щелочной металл К, а концом галоид Вr; в периоде, содержащем 6 и 7 ряды, опять в начале щелочной металл Rb, а в конце галоид йод. Следующий период, начинаясь опять явно щелочно-металлическим цезием, очевидно не полон, а в следующих периодах известны лишь некоторые средние элементы, но ни начальные щелочные металлы, ни конечные галоиды неизвестны. Если взять один из полных периодов, напр. (4 и 5 ряды), начинающийся калием и кончающийся бромом: то можно здесь подметить прежде всего содержание двух рядов с возрастающею, судя по кислородным соединениям, атомностью входящих элементов. При том это возрастание, по отношению к кислороду, идет в каждом ряде совершенно последовательно для высших солеобразных окислов.
В первых группах — основания, в последних кислоты, в середине промежуточные по характеру, слабоосновные и слабокислотные окислы, примером которых лучше всего могут служить ZnO и TiО2. Важнее всего обратить внимание на повторение свойств в рядах и периодах и на существование в более полных из периодов между четным рядом и следующим нечетным 3-х элементов, относимых к VIII группе. Таковы Fe, Со и Ni между 4 и 5 рядом. Ru, Rh и Pd между 6 и 7 рядами и Os, lr и Pt между 10 и 11 рядами.
Начиная с водорода, первые с наименьшим атомным весом элементы до Na представляют не мало своих особенностей, как примечено давно во всех подобных рядах и сложных тел. Напр., первые члены ряда предельных спиртов СnН2n+2O будут, при n=0 и n=1, вода h3O и древесный спирт СН4O и в них известно много особенностей. Эти легчайшие элементы, от Н до Na, называются типическими, ибо в них выражены, как в образцах и в наиболее ясной форме, все виды и свойства, но и со своими особенностями. Взяв затем остальные элементы, мы видим, что в одной строке, то есть на одном месте в периоде, встречаются ближайшие, давно установленные аналоги. напр. К, Rb и Cs; Ca, Sr и Ва; Сu, Ag и Au; P, As и Sb; S, Se и Те; Cl, Вr и J. Следовательно, П. законность показывает связь, существующую между ближайшими аналогами, сближает их и вызывает признание не подмечавшихся аналогий, примером которых могут служить аналогии: Hg с Мg, Zn и Cd, V с Nb и Та, Се с Zr и Ti, Pt и Pd с Ni, Pb с Sn и т.п.
В каждом большом периоде между начальным четным и конечным нечетным рядами помещаются элементы VIII группы, где известно 9 элементов: Fe, Со и Ni, Ru, Rh и Pd, и Os, lr и Pt, которые характеризуются особою совокупностью самобытных свойств, для чего достаточно упомянуть, напр., о соединениях Ni и Pt с окисью углерода, о столь характерных двойных синеродистых металлах, как те, которые содержат Fe, Pt и т.п., а особенно о том, что только для элементов этой группы, а именно Os и Ru, известны окислы состава OsO4. Притом элементы эти во всех отношениях представляют свойства переходные от последних членов четных рядов к первым членам нечетных, напр. Fe, Со и Ni представляют переход от Cr и Mn к Сu и Zn. Таким образом сопоставление элементов по величине их атомного веса раскрывает или показывает главнейшие их взаимные качественные отношения и аналогии и в то же время отвечает изменению в них способности к соединениям, что видно не только по правильности в составе окислов, но и во множестве других случаев. Напр., по отношению к водороду только в типических элементах 2-го ряда и только в последних группах нечетных рядов существует способность образовать летучие и газообразные соединения. В том же ряде понятий уясняется и образование предельного насыщения кислородом O4. В самом деле, если С дает СО2, то ее высший гидрат (ортоугольная кислота) и должен иметь состав С(НО)4=Сh5O4 а хлор, если дает Cl2O7 и HCl, как видно по его месту в периодической системе элементов, то и гидрат высшего окисла будет ClO3(OH)=СlНО4: тоже и для элементов V и VI групп. Такого же рода простота и правильность открываются и для чисто физических свойств и отношений, отвечающих аналогическим соединениям или состояниям элементов. Так, напр., удельные веса (а след. и удельные объемы или частные от деления веса атома на уд. вес) в твердом и жидком виде (не говоря уже о газообразном, потому что он прямо зависит от атомного веса и числа атомов в частице) как для самих простых тел, так и для их аналогических соединений в данном ряде последовательно изменяются по мере изменения атомного веса или при переходе от одной группы к другой, т.е. по мере постепенного возрастания ат. веса здесь уд. вес явно, но постепенно уменьшается, а уд. объем увеличивается. При переходе же от конечного галоида к начальному (для следующего периода) щелочному металлу (здесь от J к Cs) сразу совершается скачек, а именно напр. для Cs уд. вес 2,37, уд. объем 56, т.е. слишком вдвое, чем для йода. Наибольшая плотность и наименьший уд. объем отвечают в периодах элементам VIII группы (Ni, Ru, Os), а между типическими элементами, образующими как бы свой особый период, среднему из элементов бору (уд. вес 2,5, уд. объем 4,4). Подобная же этой волнообразная (периодическая), если можно так выразиться, зависимость, отвечающая П. законности, замечается и для иных свойств, напр. для темп. плавления простых тел. для темп. кипения соответствующих ( напр. металлоорганических) соединений, для уд. их веса и т.п. физических свойств, прямо определяемых наблюдением и не содержащих уже в себе — как атомность — никаких отвлеченных представлений. Входить здесь в подробности всех этих отношений мне кажется неуместным.
Всю совокупность соотношений, замечаемых при подобных сличениях. можно формулировать в следующем положении: химические и физические свойства соединений, образуемых элементами, находятся в периодической зависимости от величины атомного веса элементов. Это и составляет сущность П. законности. Нельзя при этом не остановить внимания на том, что возрастание атомного веса состоит в увеличении массы, а при увеличении массы во всех обычных случаях идет все время последовательное изменение (напр. возрастает, при прочих равных обстоятельствах, притяжение, объем и т.п.) в определенную сторону, здесь же это замечается только до известного предела (напр. до перехода от одного периода к другому или до VIII группы в периоде и т.п.), после которого или совершается обратное изменение, или начинается повторение прежнего, как в пиле повторяются зубья и имеются высшие и низшие точки. Эта сторона дела придает П. законности общий своеобразный интерес новизны и заставляет думать, что замеченная законность может послужить к объяснению природы химических элементов, которые поныне составляют последнюю грань постижения химических превращений.
История и приложение П. законности. Первые, но слабо обработанные замечания о связи между величиною ат. веса элементов и свойствами их соединений явились при изучении ат. весов, напр. у Дюма, Гладстона, Кремерса, Петтенкофера, Ленсена, Л. Мейера и др., заметивших правильность изменения ат. веса в группах сходственных элементов. Первые попытки расположить все элементы в ряды по величине их ат. веса встречаются у Шанкуртуа (vis tellurique) и Ньюландса (Lav of octavos), но хотя при этом и было подмечено совпадение с известными до тех пор аналогиями, но взаимное соответствие и последовательность групп не служили предметом наблюдения, носившего характер отрывочной неполноты, и все изложение, как всякие первые попытки, было лишено такого значения, чтобы обратить на себя внимание. Только в 1869 г. Д. Менделеев, не имея в виду сопоставлений Шанкуртуа и Ньюландса, а вновь подметив общность соотношения и периодичность зависимости свойств элементов от их веса атомов, в Рус. Химич. Общ. точно формулировал П. закон, вывел много новых из него следствий и показал такую важность предмета, что к нему обратились многие, а затем полнее развил П. законность как в своем сочинении «Основы химии», так и в статьях, помещенных в «Liebig's Anualen» и в «Журнале Рус. Хим. Общества» (1871), где с определенностью вывел необходимость изменить ат. веса Се, U, Be, In, Y и др., исправить определения ат. веса Ti, Os, Ir, Pt, Au и др. и ждать совершенно определенной совокупности свойств от неоткрытых еще элементов, из числа которых особенно остановился на свойствах тогда неизвестных, а ныне уже полученных аналогов — бора (описанного под названием экабора, а ныне названного скандием), алюминия (ныне называемого галлием) и кремния (ныне германия). То, что касается церия, Менделеев сам проверил, определив его теплоемкость, а затем подтвердил Браунер в Праге. Роско в Англии, Циммерман в Германии и др. оправдали требуемое П. законностью и указанное Менделеевым удвоение принятого прежде ат. веса урана. Торпе в Лондоне оправдал требуемый П. законностью ат. вес титана, а исследования Зейберта, Крюсса, Маллета и др. подтвердили то соображение, вытекавшее из П. законности, что величина ат. веса в ряде Os, Ir, Pt, и Au должна идти возрастая, тогда как прежние данные показывали обратное. Особенное же внимание привлекли к себе исследования, касающиеся величины ат. веса бериллия, и оправдание П. законности свойствами новооткрытых элементов, о чем говорится далее (III и IV). Вместе с тем стали прилагать П. законность к изучению разных свойств простых и сложных тел (от изоморфизма до парамагнитности и теплот соединения) и везде находили оправдание общих начал, законом установленных, т.е. свойства стояли в П. зависимости от ат. веса элементов, что и повело к общему признанию П. законности, чему много содействовали труды и статьи особенно Роско, Браунера, Торпе, Лаури, Пиччини и К. Винклера, причем исходом признания и оправдания П. законности считалась обыкновенно статья Менделеева, помещенная в «Liebig's Annalen», Supplementband, VIII, 1871 г., хотя на русском языке все основное, вышеизложенное и явилось ранее, а именно в 1869 и 1870 гг. Вообще П. законность, как и всякий иной закон природы, получает вес, значение и силу не с момента его появления и формулирования, а от того только, что его проверка и оправдание придает новый интерес науке, что он дает возможность видеть то, что помимо его остается неизвестным, не отыскиваемым и неожиданным и только тогда, когда ожидаемое по закону оправдывается в действительности, что и случилось с П. законностью, как показано далее несколько подробнее в двух примерах.
Оправдание П. законности новооткрытыми элементами. До П. законности ничто, кроме прямого опыта, не указывало вперед на необходимость существования каких-либо еще неизвестных элементов, ни тем более — на свойства неизвестных элементов и их соединений. Это было прямым эмпиризмом, как видно, напр., из того, что Rb, Cs. Тl и In, открытые с помощью спектральных исследований, оказались со свойствами совершенно не ожидавшимися и заставившими изменить многие из предвзятых мнений, ранее господствовавших, напр. когда тяжелый (удельный вес 11,8), как свинец (уд. вес 11,3), таллий оказался дающим в воде растворимую закись Тl2O, гидрат которой ТlНО многим напоминает щелочи. С П. законностью дело сильно изменилось, так как, во-первых, в системе элементов оказались сразу такие промежутки между известными элементами, заполнения которых должно было ждать при помощи вновь открываемых элементов, а во-вторых — и это всего важнее — для этих неизвестных элементов, судя по их месту в системе, должно было ждать не только определенных атомных весов и данных окислов и др. соединений, но и совершенно ясно предвидимых свойств для множества их соединений. Свойства эти легко выводить на основании П. законности для неизвестных элементов, если они окружены уже известными. Так, в 1869 г., когда был установлен П. закон, не было известно элемента, ныне называемого германием, в IV группе 5-го ряда. Его место пустовало также, как и место рядом с ним в III группе. Не видя и ничего не испытывая в лаборатории, можно таким образом иметь полное понятие о свойствах таких элементов, которых еще никто не имел под руками, и в 1871 г. этим способом были указаны в подробностях свойства трех элементов, которые все затем были открыты и ныне известны под именами: 1) галлия Ga, открытого во Франции в 1875 г. Лекок-де-Буабодраном в цинковой обманке из Пиеррефита и тожественного с ожидавшимся экаалюминием: 2) скандия Sc, открытого Нильсоном в Швеции в 1879 г. между церитовыми металлами и оказавшегося равным предугаданному экабору; 3) германия Ge, извлеченного 1886 г. К. Винклером во Фрейберге, в Германии, из саксонского минерала аргиродита и оказавшегося в точности воспроизводящим предвиденный экасилиций. Во всех трех случаях предвиденные по П. закону свойства совершенно подтвердились и этим путем П. законность в сравнительно краткое время совершенно оправдалась. Здесь нельзя не указать на то, что для неизвестных элементов, вблизи или, так сказать, вокруг которых нет известных, нельзя бывает так подробно предвидеть свойства, как это оказалось возможным для Ge, Ga и Sc. Можно, напр., сказать, что при открытии галоида Х с атомным весом большим, чем йод, он все же будет образовать КХ, КХО3 и т.п., что его водородное соединение HХ будет газообразной, очень непрочной кислотою, что атомный вес будет или около 170 или около 215, но ни для галоида из 9-го ряда, ни для галоида из 11-го ряда нельзя уже предвидеть многие подробности свойств, так как тут близко нет хорошо известных элементов. Далее можно думать, что в том первом ряде, где ныне известен лишь водород, будут открыты свои элементы, также как в VIII группе между F и Na, но здесь не только край системы, но и типические элементы, а потому можно ждать своеобразия и особенностей. Быть может, недавно (1895) открытые гелий и аргон (Релей и Рамзай) отвечают указанным местам, но так как до сих пор не удалось ввести ни один из них в соединения, то всякие суждения о их отношении к другим элементам ныне должно считать преждевременными, тем более, что и вес атома их нельзя считать совершенно уверенно установленным.
Приложение П. законности к определению величины атомного веса. Аналитические исследования состава соединений данного элемента Z могут дать только эквивалент его в различных формах или степенях его окисления или вообще соединения, но ничего не могут дать по отношению к величине атомного веса, т.е. наименьшего числа эквивалентов, входящих в частицы элемента. Особенно ясно это, когда Z дает не одну, а несколько степеней окисления или форм соединения с О, С1 и др. Так железо дает с 16 весовыми частями кислорода или закись, содержащую 56 вес. частей железа, или окись с 37,33 част. железа, или ангидрид железной кислоты с 18,67 железа, а потому сравнительно с 1 вес. частью водорода (судя по составу воды) эквивалент железа в первом случае 28, во втором 18,67, в третьем 9,33. Сколько же эквивалентов разного рода содержится в атоме железа? Ответ дают: изоморфизм, плотность паров, теплоемкость и аналогии, что здесь не уместно рассматривать и что приводить для железа, напр., к тому, что за его атомный вес необходимо признать 56, т.е. два эквивалента первого рода, 3 — второго и 6 эквивалентов третьего рода. Когда открывается новый элемент — эквивалент узнается сравнительно легко, дело же определения веса атома, как очень трудное и требующее многих сведений, решается часто наугад по случайным наблюденным сходствам, а потому к эпохе появления П. законности еще много элементов, эквиваленты которых были более или менее хорошо известны, имели очень сомнительные атомные веса. Сюда относились в 1869 г. не только столь редкие элементы как La, Di; Y и их спутники, но и Be, In, Се, Th, V, Nb и U, для которых состав, свойства, реакции и формы соединений были, однако, хорошо известны, но не давали категорических данных для определения числа эквивалентов, содержащихся в атоме. П. законность оказалась здесь, очевидно, полезною и стала важным новым руководительным началом, потому что периодичности подлежат не эквиваленты, а веса атомов. Чтобы видеть в чем здесь дело, остановимся на двух крайних примерах, а именно вкратце над ураном и несколько подробнее над бериллием, для которых (как для Се, Y, In, La и др.) вес атома установлен благодаря П. законности. Уран дает две главные степени окисления: низшую — закись (ныне UO2) и высшую — окись (ныне UO3), в первой эквивалент (по водороду)=60, во второй=40. По закону кратных отношений и по сущности дела очевидно, что в атоме урана будет содержаться целое число эквивалентов. то есть U=n60=m40. Очевидно, что m=n11/2 и что приняв n=2, получим m=3, т.е. m и n тогда будут, как и следует, целыми числами. При этом простейшем допущении вес атома уранае120, формула закиси UO, окиси U2O3. Так это все и принимала, вслед за Пелиго, до П. законности. Но ныне, при П. законности, признать этого нельзя, потому что тогда урану нет подходящего места между элементами, так как у Sb ат. вес немного более 120, а у Sn немного менее и, судя по месту в системе, элемент с ат. весом около 120 должен давать высший солеобразный окисел состава RO2 или R2O5, т.е. с высшим чем у урана содержанием кислорода или с меньшим эквивалентом. Из равенства U=n.60=m.40 следует, что n должно быть четным числом, если m и n суть целые числа, и после невозможности признания n=2, проще всего было принять n=4, так как тогда закись будет UO2 окись UO3 и U=240, признать же n=6 и m=9 — невероятно, потому что тогда закись получит состав UO3, окись U2O9 (при U=360), а этот последний состав для солеобразных окислов, R2O5, совершенно невероятен и по П. законности существовать не может. Признав же n=4, т.е. U=240 и придав поэтому высшей окиси состав UO3, тотчас находим для U место в системе, в VI группе, аналогично с хромом, дающим СrO3 молибденом, образующим MoO3, и вольфрамом, высший окисел которого WO3. Тогда уран становится в 12-й ряд вслед за торием из IV группы с ат. весом 232. Эта уверенность подтверждена затем Роско, Циммерманом и др. при помощи определений теплоемкости, плотности пара и аналогий разного рода, которые здесь не место подробнее излагать. Ныне общепринят именно этот атомный вес U=240, установленный (мною в 1871 г.) по П. законности. Быстро приняты были и другие, вызванные П. законностью, перемены в весе атомов нек. др. элементов, но долго и с разных сторон не признавался для бериллия (или глиция) требуемый П. законностью вес атома Be=9, дающий ему при эквиваленте 4,5 место во 2 ряде и U группе, особенно по той причине, что у единственной солеобразной окиси бериллия есть много несомненных пунктов сходства с глиноземом, что и заставляло приписывать окиси Be состав глиноземный, т.е. Ве2O3, т.е. считать атом содержащим 3 эквивалента и равным Be=13,5. Масса работ была сделана для оправдания этого последнего веса атома бериллия, который тогда не находил вовсе места в периодической системе. Интерес к делу возрос именно из-за его связи с П. законностью. Считалось всеми в эпоху начала 80-х годов, что если будет доказана формула Ве2O3 и придется признать Be=13,5 — П. закон надо будет оставить, как недостаточный (ибо законы природы, в отличие от грамматических правил, исключений не допускают и ими опровергаются), если же оправдается формула ВеО и Be=9, надо будет признать общность П. закона. Здесь следует, однако, указать на то, что Авдеев еще в 1819 г., то есть задолго до П. законности, исследуя окись бериллия, счел ее аналогом магнезии MgO и придал ей состав ВеО, требуемый П. законностью. Значит, были и ранее основания к этому допущению, так что все дело было очень спорным. Наиболее горячее участие в защите формулы Вe2O3 долго (в начале 80-х годов) принимали упсальские ученые Нильсон и Петерсон, но они же затем определили при высотой темп. плотность паров хлористого бериллия и тем оправдали формулу Авдеева и П. законности, что и признали открыто и что представляет один из поучительных примеров разрешения научного недоразумения при твердом стремлении к достижению истины. Дело тут вот в чем. Если окись бериллия есть Ве2O3 и вес атома Ве=13,5, то хлористый бериллий должен представлять в парах (без разложения) частицу ВеСl3 или ее полимер, т.е. вес частицы тогда будет около 119,5 или 120 или в целое число раз более (напр. Be2Cl6, как у аналогов нередко бывает), след. по водороду плотность паров хлористого бериллия будет тогда =60 или n60 (так как плотность пара по водороду = половине частичного веса, считая атом водорода за 1 или кислорода за 16). Если же окись бериллия имеет состав магнезиальный ВеО и Be=9, то частица хлористого бериллия ВеСl2 будет весить около 79 или 80 и плотность пара будет около 40 (или n40). Опыт Нильсона и Петерсона оправдал это последнее число. Humpidge тогда же (1884) подтвердил его. Этим подтвердилось предположение Авдеева и вновь оправдалась П. законность. Но нельзя не указать здесь на то, что и после 80-х годов у очевидно неверной гипотезы об атомном весе бериллия и о сходстве состава его окиси с составом Al2O3 осталось некоторое число упорных приверженцев, следующих за оставленным, между которыми за последнее время особо выступил в Париже Вырубов, который (в 1896 г.) не раз говорил против всей П. законности и, исследуя кремневольфрамовые соли, пришел к заключению, что бериллий совершенно аналогичен в них с трехэквивалентными (Ве=13,5), а не двуэквивалентными (Be=9) металлами. Вследствие подобных сомнений, вновь высказанных, А. Rosenheim and P. Woge в 1897 г. («Zeitschr. f. Anorganische Chemie», стр. 283) очень подробно вновь исследовали многие (молибденовые, сернистые, щавелевые и др.) двойные соли бериллия и применили бекмановский способ (по температ. кипения растворов) к определению частичного веса хлористого бериллия, причем пришли вновь к категорическому выводу, что «согласно с П. законностью бериллий есть элемент двуэквивалентный». Для понимания П. закона очень важно обратить внимание на то, что он не был признан сразу всеми, имел много противников и лишь постепенно выступал, как истинный, по мере накопления фактов и по мере оправдания следствий, из него вытекающих. Здесь виден пример того, с какими трудами добываются новые истины и как в науке обеспечивается их утверждение.
Дальнейшие исследования по П. законности. Хотя все вышеуказанное и многое еще мною не приведенное ясно оправдывает П. законность и не позволяет сомневаться в том, что сравнительно недавно открытый закон этот уже имеет немаловажное значение для основных химических представлений, и хотя и не подлежит сомнению, что дальнейшая разработка П. законности будет совершаться, тем не менее считаю не излишним указать на некоторые из общих и частных вопросов, тесно связанных с П. законностью и требующих по его смыслу опытного разрешения. Между частными вопросами мне кажутся особо интересными вопросы об атомном весе Со, Ni, Те и J с одной стороны, а с другой о перекисях. Есть много оснований полагать, что между столь близкими элементами, как Со и Ni, первый из них ближе к железу, а второй к меди, т.е. по величине ат. веса ставить ряд по возрастающим весам: Fe, Со, Ni, Сu, как это и принято выше. А между тем большинство данных, существующих доныне, говорит за то, что ат. вес Со более, чем Ni, а потому желательно, чтобы новые, возможно точные определения решили этот предмет окончательно при помощи опытов сравнительных и параллельных для Ni и Со. Если же окажется и при этом, что Со весит более Ni, т.е. что надо писать ряд: Fe, Ni, Со, Сu, то желательно дальнейшее исследование аналогий Со и Ni с Rh и Pd, с Ir и Pt, для чего особенно важны сложные двойные соли и соединения подобные Ni(CO)4. Что же касается ат. весов Те и J, то по всему смыслу П. законности должно думать, что ат. вес йода более теллура, но так как определения Браунера, всегда защищавшего и подтверждавшего П. законность, дают Те=127,5, а опред. Стаса — J=126,85, т.е. противное требованию П. закон., то прежде чем вновь перерешать трудный вопрос о чистоте Те или искать в нем более тяжелых подмесей (как думает Браунер), мне кажется, следует вновь определить, после всевозможного очищения йода, величину его эквивалента, так как, несмотря на предосторожности, принятые столь сильным исследователем, каков был Стас, все же можно еще думать, что в его йоде могла оставаться подмесь хлора и брома, которые должны уменьшать вес атома йода. С своей стороны, я не придаю большого веса и настоятельности вопросу об атомных весах Со, Ni, Те и J по той причине, что здесь идет дело лишь о малых разностях и частностях, изучение которых представляет глубокие практические трудности, чему придет свое время в будущем. Притом, если и окажется, что Со тяжелее Ni, придется лишь усовершенствовать одну частность П. закона, и его судьба не связана с этою переменою. Гораздо важнее отношение йода к теллуру, и здесь нужнее новые точные исследования, особенно же над атомн. весом йода.
Сложнее и много поучительнее вопрос о перекисях в его связи с П. законностью. При начале распространения понятий, сюда относящихся, число истинных перекисей, обладающих характерными реакциями перекиси водорода и связанных с нею взаимными переходами, было сравнительно невелико, и все известные (напр. NaO, КО2, BaO2, AgO и т.п.) относились к настоящим металлам, кислот не дающим. Поэтому могло казаться, что общий тип окисления, по мере увеличения кислорода, будет такой: недокиси, основные окиси, перекиси и кислотные ангидриды, т.е. что перекиси составляют переход от основных окислов к кислотным. Это предубеждение совершенно пропало в последнее время, когда стали известны надсерная кислота S2h3O8 ей отвечающий ангидрид S2O7 и ей соответствующие многие иные кислоты (надазотная, надхромовая, надтитановая, надугольная и т.п.), все обладающие реакциями h3O2, из нее часто происходящие и в нее нередко переходящие. Эти открытия наделали много переполоха в представлениях многих химиков, не видевших, следуя за понятиями Берцелиуса, глубокой разницы между так наз. перекисью марганца и типическою перекисью бария. При этом посыпались, даже со стороны просвещеннейших химиков, нарекания на П. законность. Говорили напр. так: П. законность требует для серы, как элемента из VI группы, высшего окисла состава SO3, а оказывается, что она дает сверх того S2O7, как элементы VII группы, что нарушает стройность соответствий П. законности. На это прежде всего следует заметить, что считать настоящие перекиси, подобные ВаO2 или S2O7, стоящими в том же отношении к элементам, в каком стоят «солеобразные» окислы, нет никакого основания, что при самом установлении П. законности было видно и указано (1869—1871 гг.), потому, например, что и тогда была известна перекись натрия NaO, представляющая состав окислов элементов II группы, натрий же по всем своим отношениям, равно как и по составу своей «высшей солеобразной» окиси Na2O, несомненно, есть металл I группы, как барий II группы, хотя дает перекись ВаO2 такого же состава, как у высших солеобразных окислов IV группы. Мало того, П. законность, выставив вышеприведенное естественное соображение, давала возможность ждать и для всех элементов, как для Н, Na и Ва, своих перекисей, содержащих более кислорода, чем у высших, настоящих солеобразных окислов, кислотного ли или основного характера, но отвечающих по типу, по реакциям и по превращениям воде, тогда как настоящие перекиси отвечают типу, реакциям и превращениям (особенно же легкому выделению части кислорода) перекиси водорода. И эта сторона дела оправдалась, потому что вслед за надсерною кислотою исследования показали образование перекисных степеней окисления для множества разнообразных элементов. Упомянем, для примера о перекисях: углерода С2O5, хрома Cr2O7 или CrO4 (Wiede, 1897), олова SnO3 (Спринг, 1889), титана TiO3 (Пиччини, Веллер), молибдена Мо2О7, вольфрама W2O7, урана UO4 и др. Здесь и является вопрос о системе перекисных форм окисления и на основании общности П. законности можно ждать, что и в перекисях по группам и рядам элементов откроется П. правильность, что, по мнению моему, представляет одну из весьма интересных тем для дальнейших опытных исследований. Таким образом «перекиси», в истинном смысле понимаемые (тогда МnO2 и PbO2 — уже не суть перекиси, а их представители суть: h3O2, NaO и S2O7), не только не колеблют П. закона, но его оправдывают, показывая, что истинные перекиси всегда содержат более кислорода, чем «высшие солеобразные окислы», как в h3O2 более, чем в Н2O, и по реакциям отвечают h3O2, если высшие солеобразные окислы отвечают Н2O.
Но не эти и многие другие частные вопросы особенно важны для определения дальнейшей роли П. закона в химии, а многие общие, законом этим возбуждаемые. Среди них, я думаю, важнее всех нахождение точного соответствия между числами, выражающими атомные веса элементов, местом их в системе и специальными (индивидуальными) свойствами элементов, так как при всем параллелизме свойств элементов в величине их атомных весов нет однообразия в отношениях ни арифметических, ни геометрических. Так, напр., взяв лишь O=16; С=12,01; F=19,06; S=32,07; Si=28,40; Cl=35,45, получаем арифметические разности: Si—C=l6,39; S—O=16,()7 и Cl—F=16,39 не тожественные, причем нельзя думать, что S=32,39, как можно бы полагать, если бы допустить равенство разностей. Точно также разности между членами больших периодов, напр. Rb—К, Мо—Cr, Ru—Fe, Sb—As, J—Вr и т.п. то близки между собою, то представляют небольшие, но несомненные уклонения в разные стороны. В геометрических отношениях как аналогов разных периодов, так и членов рядов представляются подобного же рода не обобщенные неравенства, причину которых, мне кажется, можно будет со временем (когда более точно будет известно большее, чем ныне, число атомных весов и будет известна возможная погрешность в их определении) сопоставить, а затем закономерно связать, с индивидуальными особенностями элементов. Уже многие исследователи, особенно же Ридберг, Базаров, Гаугтон, Чичерин, Флавицкий, Милльс и др., старались с разных сторон подойти к точному выражены П. законности, но до сих пор предмет этот не поддавался точным и общим выводам, хотя обещает очень много не только для увеличения степени точности сведений об атомных весах, но и для постижения как причины П. законности так и самой природы элементов. При этом считаю необходимым обратить внимание на то, часто из виду упускаемое, обстоятельство, что выражением П. закона не могут служить обычные «сплошные» функции, напр. от синусов, потому что элементы более всего характеризуются «разрывами», как видно напр. из того, что между К=39 и Са=40 нельзя мыслить — без нарушения законов Дальтона (целых кратных отношении в числе атомов, напр. КСl и СаСl2) — беспредельного числа промежутков, как нет между 1 и 2 ни одного промежуточного целого числа. Поэтому мне кажется, что для П. закона можно искать или геометрического выражения в точках пересечения двух «сплошных» кривых или аналитического выражения в «теории чисел». Попытки же выразить его «сплошными» кривыми, что делалось доныне, едва ли обещают успех, так как природе элементов, очевидно, мало соответствуют. Отсутствие до сих пор строго аналитического выражения для П. закона, по моему мнению, определяется тем, что он относится к области еще очень новой для математической обработки. Что же касается до отсутствия какого-либо объяснения сущности рассматриваемого закона, то причину тому должно искать прежде всего в отсутствии точного для него выражения. Он рисуется ныне в виде новой, отчасти только раскрытой, глубокой тайны природы, в которой нам дана возможность постигать законы, но очень мало возможности постигать истинную причину этих законов. Так, закон тяготения известен уже два столетия, но все попытки его объяснения — доныне мало удачны. Эти тайны природы составляют высший интерес точных наук, кладут на них особый отпечаток и делают изучение естествознания — в отличие от классического приема знаний — залогом умения сочетать и подчинять реально понятное с идеально вечным и общим, а потому и кажущимся непонятным. Словом, широкая приложимость П. закона, при отсутствии понимания его причины — есть один из указателей того, что он очень нов и глубоко проникает в природу химических явлений, и я, как русский, горжусь тем, что участвовал в его установлении.
Д. Менделеев.
www.ronl.ru
