Дмитрий Иванович Менделеев

3  Н. А. Фигуровский

В эту таблицу были включены также 28 химических элементов, открытых после Д. И. Менделеева, и внесены некоторые уточнения атомных весов. Теперь известно 96 элементов (элементы: нептуний, плутоний, америций и кюри в таблице не указаны). В каждой вертикальная группе таблицы расположены сходные между собой элементы в порядке возрастания их атомного веса; атомный вес указан под символом элемента, порядковый номер - над его названием. Периодический закон не только установил чёткую систему взаимозависимости физических и химических свойств веществ⁴, но и дал Д. И. Менделееву возможность предсказать открытие ряда новых, до того времени неизвестных, элементов, предопределив их свойства. В течение ряда последующих лет исследователи открыли все недостававшие в периодической системе элементы (галлий, скандий, германий и другие), полностью подтвердив предсказания Д. И. Менделеева.На основании периодического закона Д. И. Менделеев внёс ряд исправлений в величины атомного веса и данные о свойствах некоторых элементов, которые до этого не вызывали сомнений. Вычисленные на основе закона Менделеева атомные веса индия, бериллия, титана, церия, урана и платиновых металлов оказались правильными, а полученные до этого экспериментальные данные оказались неверными. Предсказание новых элементов и исправление атомных весов известных ранее элементов на основании периодического закона были подлинным триумфом Д. И. Менделеева. Периодический закон послужил и продолжает служить путеводной звездой творческих исканий в области химических, физических, геологических, технических и других наук. Принцип периодичности после формулировки закона Менделеева был перенесён на изучение разнообразных природных явлений и свойств, которые могли бы более глубоко осветить природу и строение вещества. Открытием периодического закона Д. И. Менделеев опроверг господствовавшее до него слепое преклонение перед голым опытом, эмпирикой, исправил и, где нужно, отступил от экспериментальных данных, подвергнув глубокой критике прежние формально-логические системы. Периодический закон, как общий закон природы, глубоко диалектичен. Энгельс в "Диалектике природы" писал, что "Менделеев, применяя бессознательно гегелевский закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверрье, вычислившего орбиту ещё неизвестной планеты Нептуна". Эта оценка открытия Д. И. Менделеева теперь, после его 75-летней проверки и развития, должна быть значительно усилена. Открытие Леверрье дало науке и человечеству гораздо меньше, чем великое открытие Д. И. Менделеева, значение которого с каждым годом всё усиливается. 
 
 
 
 
 

⁴Цитировано по русскому подлиннику статьи, которая храниться в бумагах Д.И.Менделеева в архиве музея. Впервые русский текст статьи был опубликован в 1950г..

     2.2 Периодическая система  химических элементов  и строение атома

Таблица Периодической системы химических элементов графически отображает Периодический  закон. Каждое число в ней характеризует  какую-либо особенность в строении атомов: Порядковый (атомный) номер  химического элемента указывает  на заряд его атомного ядра, то есть на число протонов, содержащихся в  нем, а так как атом электронейтрален, то и на число электронов, находящихся  вокруг атомного ядра. Номер периода  соответствует числу энергетических уровней (электронных слоев) в атомах элементов данного периода.Номер  группы соответствует числу электронов на внешнем уровне для элементов  главных подгрупп и максимальному  числу валентных электронов для  побочных подгрупп. В свете строения атома можно объяснить причины  изменения свойств химических элементов  и образованных ими веществ. В  периоде с увеличением зарядов  атомных ядер элементов (слева направо) металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. В группах (главная подгруппа) с  увеличением зарядов атомных  ядер элементов (сверху вниз) металлические  свойства усиливаются, а неметаллические  ослабевают. Природа каждого химического  элемента, то есть определенные, присущие только ему свойства атомов, простых  веществ, соединений, зависит прежде всего от заряда ядра его атомов. Заряд обусловливает и строение электронной оболочки атома. Но величины зарядов ядер атомов химических элементов  в Периодической системе Д.И. Менделеева изменяются монотонно, поэтому прямой причиной периодического изменения  свойств элементов это явление  быть не может. Оказывается, причина  периодичности – изменение строения внешних электронных слоев атома. Таким образом, из вышесказанного можно  сделать вывод: свойства химических элементов и образованных ими  веществ находятся в периодической  зависимости от строения внешних  электронных слоев. И были открыты изотопы – разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разные массовые числа. Очевидно, что ядра изотопов одного химического элемента имеют одинаковое число протонов, но различаются числом содержащихся в них нейтронов. Изотопы известны для всех химических элементов. В природе большинство их существует в виде смеси изотопов. Относительная атомная масса элемента равна среднему значению относительных атомных масс всех его природных изотопов с учетом их распространенности. В таблице Периодической системы под символами химических элементов приведены средние значения их относительных атомных масс. Наличие изотопов доказывает, что свойства химических элементов определяются не столько их атомной массой, как предполагал Д.И. Менделеев, сколько зарядом атомных ядер. Этим и объясняется положение в Периодической системе нескольких пар элементов, размещенных с нарушением принципа возрастания относительных атомных масс. В том-то и гениальность, проявление научной интуиции великого русского химика, что он в этих случаях предпочел расположить элементы по сходству в свойствах, предугадал истинный порядок размещения химических элементов по возрастанию зарядов их атомных ядер, хотя о строении их атома ничего не знал.Открытие изотопов позволило дать другое, современное определение Периодического закона: «Свойства химических элементов и образуемых ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер». 

                             2.3 Работы Д.И Менделеева

     К числу своих крупнейших работ  сам Д. И. Менделеев относил ещё "Исследование упругости газов" и "Понимание растворов, как ассоциаций". Приступив к изучению свойств  газов, он обнаружил несовершенство применявшихся до него методов исследования, разработал несколько новых приборов, смело перешёл к изучению разреженных  газов в более высоких слоях  атмосферы и внёс много нового в метеорологию. Убедившись в том, что высокие слои атмосферы являются "великой лабораторией погоды", Д. И. Менделеев изучил теоретические  основы воздухоплавания и, как упоминалось  выше, поднялся в 1887 г. на аэростате  для исследования верхних слоёв  атмосферы. За совершение этого полёта Д. И. Менделеев удостоился медали Французского общества воздухоплавания. Ближайший  сотрудник Д. И. Менделеева, позднее  академик, Д. П. Коновалов писал: "В  области воздухоплавания Менделеев  провёл большую теоретическую работу, в которой также ищет прежде всего "основы". Его труд "О сопротивлении  жидкостей и воздухоплавание" (1882), по мнению знаменитого русского учёного, отца русской авиации профессора Н. Е. Жуковского, является "капитально по сопротивлению жидкостей, которая  и теперь (1909 г.) может служить  основным руководством для лиц, занимающихся кораблестроением. Д.И. Менделеев выполнял оригинальные работы в области органических соединений. Так, в 1861 г. появилась его статья «О пределах органических соединений», а в 1862 г. он издал работу по вопросам технологии органических соединений – «Оптическая сахарометрия». В 1861 г. публикуется докторская диссертация Д.И. Менделеева «О соединении спирта с водой», которая явилась оригинальным исследованием не только в области органической, но и физической химии. В области органической химии Д.И. Менделеев работал не меньше 10 лет (в начале своей научной д Работая над теорией растворов, Д. И. Менделеев собрал и привёл к одинаковым условиям громадное количество (238 пар веществ!) опытных данных других исследователей, полученных в самых различных Теоретические работы и собранные Д. И. Менделеевым данные оказали неоценимую услугу лабораторной и заводской практике. Он предложил известную формулу теплотворной способности топлива, которая ныне вошла в учебники. Эта формула даёт возможность вычислять теплотворную способность по анализу водорода, кислорода и азота в топливе. Работая над теорией растворов, Д. И. Менделеев собрал и привёл к одинаковым условиям громадное количество (238 пар веществ!) опытных данных других исследователей, полученных в самых различных условиях. Он глубоко прокритиковал и математически обработал их, вывел ряд формул, выражающих зависимость между удельным весом и составом растворов. С большим интересом ученый также изучал эфирные масла, исследуя степень насыщенности их водородом. Менделеев посвящает много внимания нефтяной промышленности; так еще в 1863 году он первым выдвинул идею использовать трубопровод при перекачке нефти и нефтепродуктов. Разработка этой идеи имела огромное значение для российской промышленности, в которой стала стремительно развиваться нефтяная отрасль. В 1876 году Менделеев по поручению правительства едет в Америку для ознакомления с постановкой там нефтяного дела, неоднократно посещает с той же целью кавказские месторождения; ведет ряд любопытных работ по исследованию нефти. В 1877 году Менделеев выдвинул гипотезу происхождения нефти из карбидов тяжелых металлов, которая, правда, на сегодня большинством ученых не принимается. В 1880-1885 годах, занимаясь проблемами переработки нефти, он предложил принцип ее дробной перегонки. 

     ⁵В 1854г. Е.Раммельсберг показал,что при кристаллизации из смешанных растворов железного и цинкового купороса выделяются кристаллы,характерные для сульфата железа 

                                        ГЛАВА3

                 Исследование по теории растворов

    Д.И.Менделеев за работой в своеь кабинете в Главной палате мер и весов. 
 

                    3.1  Гидратная теория растворов

Работы  Д.И. Менделеева по органической химии  представляют большой интерес и  в свое время сыграли определенную роль в развитии как теории, так  и практики исследований органических соединений. Ученый рассматривал растворы как неустойчивые химические соединения постоянного состава, находящиеся  в состоянии частичной диссоциации. Этими исследованиями было положено начало создания химической теории растворов  в противовес физическим теориям, хотя Д.И. Менделеев учитывал и физические факторы в процессе растворения. Но все же он процесс растворения  рассматривал прежде всего как химический процесс. Работы Д.И. Менделеева по растворам охватывают период почти в полстолетия. В этих исследованиях ученый выдвигает идею о химическом характере растворения. При этом отмечает, что в растворе образуется соединение между растворяемым веществом и растворителем. Состав этих веществ зависит от изменения температуры и концентрации. Такие соединения он назвал гидратами в случаях водных растворителей, а в более общей форме – сольватами. С работой о растворах тесно связано и другое открытие Д.И. Менделеева – критическая температура. Известно было, что, повышая давление и понижая температуру, можно приводить некоторые газы в жидкое состояние. В семидесятых годах Д.И.Менделеев открыл, что для каждого газа имеется предел – критическая температура, выше которой газ не может быть сжижен. Он назвал эту критическую температуру абсолютной температурой кипения.Сам ученый считал свои исследования в данной области одними из наиболее значимых.

6 Н.  А. Фигуровский 

                                                    ГЛАВА 4

                 Последние годы  Д.И.Менделеева

     Д.И.Менделеев за  игрой в шахматы  с художником А.И.Куинджи.

                      4.1 Смерть Д.И.Менделеева

Последние годы жизни Менделеева текли в  привычном проторенном русле. Занимался  делами канцелярии Главной Палаты мер  и весов, участвовал в международных  выставках и юбилеях Академии наук, спустя месяц после заграничной  поездки, в 1903 году экзаменует первых выпускников  Киевского политехнического института, как председатель экзаменационной  комиссии. В эти годы он хоть и  постарел и болел,  но оставался  по-прежнему бодр и поражал редкой в его возрасте подвижностью. В 1903 году ему была сделана операция по

удалению  катаракты, но зрение позднее все  равно ослабло. Свои статьи и записки  Менделеев диктовал своим сотрудникам, они производили для него сложные  громоздкие расчеты и вычерчивали  нужные схемы, таблицы и графики. Работал над книгой «К познанию России», о важнейших событиях 1906 года. Как  человек, много работавший всю жизнь, Менделеев не боялся смерти, бестрепетно  ждал ее приближения, спокойно писал  и говорил о близкой кончине, делал посмертные распоряжения. Умер он 20 января 1907  года.  Многотысячная

толпа пришла попрощаться с великим  ученым, после того как все разошлись, на месте похорон осталось небольшое  возвышение, утопавшее в цветах и  венках. Рядом,  прислоненная к стенке склепа, гордо возвышаясь над цветами, стояла картонная таблица с периодической  системой. На полированном граните  навсегда

остались  только три слова, не нуждающиеся  в дополнительных пояснениях:

Сколько  химиков до него пыталось привести в систему все многообразие элементов,  которые  создали  удивительный  мир  вокруг человека и которые  составляют самое его существо...

Сколько  людей  поставили  ради  этого  на  карту  свою жизнь. Многие

понимали,  чувствовали,  что  должна  быть  такая система - закон природы, стремились  открыть  его - и напрасно. Он построил ее один – периодическую систему  элементов. Систему элементов Д. И. Менделеева. Это  был  могучий  человек,  потому  что сделанное им под силу только гиганту. Благодаря своему невероятной силы  таланту,  благодаря  крепости духа, благодаря уверенности в том, что дело его необходимо.

В январе 1907 года Д.И. Менделеев сильно простудился, показывая Палату мер и весов  новому министру промышленности и торговли Философову. Сначала был поставлен  диагноз сухой плеврит, затем  врач Яновский нашел у Дмитрия  Ивановича воспаление легких. В  5 часов великий российский ученый скончался в Петербурге. Он был  похоронен рядом со своим сыном  на Литераторских мостках на Волковском кладбище. Он купил для себя это  место вскоре после смерти сына, Владимира Дмитриевича (1865-1898), оно  находилось близ могилы матери Д.И. Менделеева - Марии Дмитриевны (1793-1850). Похороны ученого 24 января, принятые на счет государства, были настоящим национальным трауром, и напомнили современникам прощание сТургеневым. Более чем десятитысячная процессия протянулась от убранных траурными флагами Технологического института и Палаты мер и весов. Менделеева провожали люди, принадлежавшие к разным слоям общества, люди разных процессий и политических взглядов, объединенные уважением и скорбью. До кладбища гроб ученого несли на руках студенты и гимназисты, чередуясь через короткие промежутки. Большая толпа молодежи шла буквально рядом с гробом, дожидаясь чести нести прах великого русского ученого.