Гений химии: Дмитрий Менделеев и его наследие

Краткая биография

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в городе Тобольске в семье директора гимназии. Дмитрий был последним, семнадцатым ребенком. Из всех детей восемь умерли еще в младенчестве. Первое образование получил в Тобольской гимназии, а после смерти отца семья перебралась сначала в Москву, а затем — в Санкт-Петербург. В 1850 году Дмитрий стал студентом физико-математического факультета Главного педагогического института, который окончил с золотой медалью и званием «старший учитель». По настоянию врачей уехал в Одессу, где преподавал математику, физику и естественные науки в гимназии при Ришельевском лицее, параллельно работал над магистерской диссертацией, которую блестяще защитил в 1856-м, в следующем году стал приват-доцентом при Санкт-Петербургском университете. В 1859-м был командирован за границу, где организовал собственную лабораторию и проводил исследования. Через два года после возвращения на родину решил написать учебник по органической химии, который впоследствии принес известность. В 1864-м Менделеев стал доцентом Санкт-Петербургского университета и профессором Санкт-Петербургского технологического института, приступил к написанию докторской диссертации, посвященной растворам спирта в воде. В 1866-м начал работать над учебником по неорганической химии. Попытки систематизировать элементы привели к открытию периодического закона. В 1876 году отправился в командировку в американский штат Пенсильвания для изучения местных нефтяных месторождений. Последующие работы в этой области имели большое значение для российской нефтяной промышленности. В 1890-м завершил карьеру преподавателя, но остался верен науке. Так, из-под его пера вышел труд «Толковый тариф 1890 года», ставший на долгие годы основой русской таможенной политики. На должности ученого-хранителя Главной палаты мер и весов Менделеев разработал точнейшие эталоны веса. Скончался Дмитрий Иванович 20 января (2 февраля) 1907 года.

Дмитрий Иванович Менделеев

На протяжении истории развития химической науки сделано немало открытий, однако немногие из них можно сопоставить с достижениями русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. Со времени открытия периодического закона прошло достаточно времени, однако даже сегодня никто не может однозначно утверждать, что все содержание таблицы элементов осознано до конца.

Поделиться ссылкой

Год открытия химических элементов и ученые их открывшие (4 часть):

91	Протактиний	Pa	1913 г.	Дмитрий Иванович Менделеев, Россия, 1871 г. (предсказание), Казимир Фаянс и Освальд Гельмут Гёринг, Германия, 1913 г.
92	Уран	U	1789 г.	Мартин Генрих Клапрот, Германия, 1789 г.
93	Нептуний	Np	1940 г.	Эдвин Маттисон Макмиллан и Филипп Хауге Абельсон, США, 1940 г.
94	Плутоний	Pu	1940 г.	Гленн Теодор Сиборг, Артур Валь, Джозеф Уильям Кеннеди и Эдвин Маттисон Макмиллан, США, май 1940 г.
95	Америций	Am	1944 г.	Гленн Теодор Сиборг, Ральф Артур Джеймс, Альберт Гиорсо, Леон О. Морган, США, 1944 г.
96	Кюрий	Cm	1944 г.	Гленн Теодор Сиборг, Ральф Артур Джеймс, Альберт Гиорсо, США, 1944 г.
97	Берклий	Bk	1949 г.	Гленн Теодор Сиборг, Альберт Гиорсо, Стэнли Джеральд Томпсон (Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли), США, 1949 г.
98	Калифорний	Cf	1950 г.	Гленн Теодор Сиборг, Альберт Гиорсо, К. Стрит, Стэнли Джеральд Томпсон,  (Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли), США, 1950 г.
99	Эйнштейний	Es	1952 г.	Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли, США, 1952 г.
100	Фермий	Fm	1952 г.	Альберт Гиорсо (Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли), США, 1952 г.
101	Менделевий	Md	1955 г.	Альберт Гиорсо, Гленн Теодор Сиборг, Грегори Роберт Чоппин, Бернард Г. Харви, Стэнли Джеральд Томпсон (Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли), США, 1955 г.
102	Нобелий	No	1963 г.	Группа учёных под руководством Г.Н. Флёрова  (Объединённый институт ядерных исследований), СССР, 9 июля 1963 г.
103	Лоуренсий	Lr	1961 г.	Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли, США, 14 февраля 1961 г., группа учёных под руководством Г.Н. Флёрова  (Объединённый институт ядерных исследований), СССР, 20 апреля 1965 г.
104	Резерфордий (Курчатовий)	Rf	1964 г.	группа учёных под руководством Г.Н. Флёрова  (Объединённый институт ядерных исследований), СССР, 1964 г.
105	Дубний (Нильсборий)	Db	1970 г.	группа учёных под руководством Г.Н. Флёрова  (Объединённый институт ядерных исследований), СССР, и Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли, США, 1970 г.
106	Сиборгий	Sg	1974 г.	Национальная лаборатория им. Лоуренса в Беркли, США, и группа учёных под руководством Г.Н. Флёрова и Ю.Г. Оганесяна (Объединённый институт ядерных исследований), СССР, 1974 г.
107	Борий	Bh	1981 г.	Центр по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца, Германия, 1981 г.
108	Хассий	Hs	1984 г.	Центр по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца, Германия, 1984 г.
109	Мейтнерий	Mt	1982 г.	Центр по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца, Германия, 1982 г.
110	Дармштадтий	Ds	1994 г.	Центр по изучению тяжёлых ионов имени Гельмгольца, Германия, 1994 г.

Коэффициент востребованности
863

Открытие периодического закона

В 1865 году автор знаменитого учебника по органической химии пришел к заключению, что возникла острая необходимость создать новый учебник, но уже по неорганической химии. В нем Менделеев планировал отразить современный уровень развития науки. К этой идее он подошел со всей ответственностью — вместе с материалом стал одновременно собирать и анализировать данные о химических элементах. Нужно сказать, что сегодня эта задача не составила бы большого труда, но в то время, когда не существовало никакой системы расположения элементов, это была работа не из легких. Все элементы и их соединения представляли собой своеобразный «темный лес», в котором не составляло труда заблудиться. Ученый решил сделать картонные карточки и написать на каждой название элемента, его атомную массу, формулы соединений и основные свойства. Но без строгой систематизации в итоге получился своеобразный каталог известных к тому времени элементов, в котором мог разобраться лишь его создатель.

Набросок периодической системы элементов

По легенде, которая более похожа на правду,

периодическую таблицу элементов, которая позволила превратить весь собранный материал в стройную базу данных, Менделеев увидел во сне.

Ему приснилось, в каком порядке необходимо расположить имеющиеся у него карточки согласно фундаментальному закону природы. На тот момент ученый был весьма близок к открытию таблицы, ведь он годами пытался систематизировать данные, так что рано или поздно это должно было случиться. Мозг химика и днем, и ночью работал в одном направлении. Поэтому озарение скорее закономерно, чем случайно. С того дня, когда за простыми рядами символов химических элементов Менделеев увидел проявление закона природы, его уже не занимали другие вопросы: все отошло на задний план.

Д. И. Менделеев также создавал приборы, которые использовал в своих
исследованиях. Вот только некоторые из них: пикнометр для определения
плотности жидких веществ, весы для взвешивания твердых и газообразных веществ,
дифференциальный барометр

1 марта 1869 года, закончив рукопись учебника, в котором находилась таблица элементов, Менделеев сдал его в печать и сразу же уехал в командировку. Этот день считается датой открытия периодического закона химических элементов. Однако именно тогда ученый лишь завершил разработку таблицы, которая на самом деле была прообразом той периодической системы, о которой мы знаем со школьной скамьи.

Об открытии закона сообщил друг Менделеева профессор химии Меншуткин. Это произошло 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества. Интересен тот факт, что русские химики вначале даже не поняли, о чем идет речь и какое великое достижение имеется в виду. Однако для дальнейшего развития таблицы и закона было достаточно того, что значение этого открытия осознал сам Дмитрий Иванович.

Таких листов Менделеев исписал многие тысячи

Термин «периодический закон» Менделеев впервые употребил в 1870-м, а спустя год дал окончательную формулировку.

Закон звучал так: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Существует и альтернативная формулировка: «Измеримые физические и химические свойства элементов и их соединений стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов». Графическим выражением данного закона является разработанная Менделеевым таблица элементов, которая вскоре стала также называться периодической. Вот так обосновывает ее название сам ученый: «Было бы правильнее назвать мою систему периодической, поскольку она вытекает из периодического закона, что естественно». На склоне лет ученый так оценит свое открытие: «Это лучший свод моих взглядов и соображений о периодичности элементов… Это главная причина моей научной известности, потому что многое оправдалось гораздо позднее».

Георгий Николаевич Антонов

Хотелось бы воскресить в памяти химиков ещё одно имя русского учёного, который внёс очень ценный вклад в изучение изотопов в связи со своими фундаментальными исследованиями по радиоактивности в дореволюционной России. Речь идёт о Георгии Николаевиче Антонове, который пять лет (1910- 1914) подробно изучал радиоактивный распад самого радия и урана, некоторое время, сотрудничая с Э. Резерфордом в Манчестере. Правила сдвига при альфа и бета-распаде в значительной степени выводились с использованием тонких экспериментальных данных Антонова. В 1911 -1913 гг. Антонов опубликовал очень важные работы, в которых сообщалось об открытии им нового радиоактивного элемента урана-игрек. Когда радиоактивные элементы были размещены в последнем десятом ряде периодической системы, UY Антонова, как элемент, имеющий заряд ядра 90, попал в одну клетку с торием. Сводку своих ценных экспериментальных исследований Антонов дал в своей диссертации на учёную степень магистра химии. Позже Антонов переключился на изучение поверхностных явлений.

Таким образом, при изучении одной из основных проблем химической науки – вопроса о выявлении элементарных начал – русские химики, благодаря выдающимся аналитическим работам К. Клауса, непревзойдённым обобщениям и гениальным предвидениям Д. Менделеева и тонким радиохимическим исследованиям Г. Антонова, ещё в дореволюционной России выдвинулись на самое передовое место в мировой науке. Особенно велики заслуги бессмертного Менделеева, который учение об элементах превратил в подлинную научную систему и, благодаря своей диалектико-материалистической методологии, смог исправить ошибки своих предшественников, предсказать большое количество новых химических начал и правильно предначертать дальнейшее развитие учения об элементах.

Слово «элемент» использовали еще философы античности – понятие можно найти в трудах Цицерона, Горация, Овидия, оно означало часть чего-то целого. Древние ученые предполагали, что окружающий мир состоит из набора элементов, но до открытия настоящих химических законов было еще далеко. Лишь в XVII веке впервые слово «элемент» было в современном значении, хотя первые химические элементы еще не были открыты. Но ученые уже осознали тот факт, что новые материалы получаются посредством изменения набора элементов, которые их составляют. Старая идея элементов-принципов, которая состоит в утверждении, что получить новое вещество можно, добавляя или отнимая определенные качества (твердость, сухость, текучесть), стала отходить на второй план – так на смену алхимии пришла .

Одним из первых термин «химический элемент» в близком к современному значении употребил и химик Роберт Бойль, который назвал так неразложимые на другие части корпускулы, которые составляют все тела. Он считал, что элементы разными по форме, массе и размеру.

В 1789 году химик Лавуазье в одном из своих трудов привел первый список химических элементов, хотя точное определение этому понятию еще не было дано. Он выделил самые простые, с его точки зрения, тела, которые нельзя разложить на другие части. Часть действительно соответствовала химическим элементам – сера, кислород, азот, фосфор, уголь, но в этот список входили также свет и так называемый теплород, источник тепловых явлений.

В 1803 году Джон Дальтон первым ввел понятие «химический элемент». Он распространил идею, что все атомы определенного элемента одинаковы по своим характеристикам. Простые вещества, как считал Дальтон, состоят из атомов одного вида, а сложные из нескольких видов. Он же первым указал на то, что атомный вес во многом определяет свойства элементов.

В 1860 году были даны первые точные определения атома и молекулы, что завершило становление понятия «химический элемент». Сегодня под этим термином понимают комплекс атомов с одинаковым зарядом ядра и одинаковым количеством протонов. Существуют химические элементы в виде простых или одноэлементных веществ.