Прекрасно образованные светские люди вечерами в доме Менделеевых вели философские разговоры, обсуждали политические новости и спорили о самых различных проблемах бытия. Дмитрий Иванович Менделеев родился (27 января) 8 февраля 1834 года в селе Верхние Аремзяны недалеко от Тобольска, в семье директора гимназии и попечителя училищ. Проект посвящен биографии и научным открытиям выдающегося русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. Самым распространенным заблуждением в истории открытия таблицы Менделеева является то, что ученый увидел ее во сне.
Периодический закон Менделеева, суть и история открытия
Каждый химический элемент определяется количеством протонов, которые он содержит. Создайте атом с большим количеством протонов, чем когда-либо прежде, и вы получите совершенно новый элемент. Каждый элемент имеет различные подвиды, известные как изотопы, различающиеся по количеству нейтронов в ядре. Разные изотопы элемента могут иметь совершенно разные периоды полураспада — то есть период времени, в течение которого половина атомов в образце распадается на более мелкие элементы. Периодическая таблица Менделеева, представленная Российскому химическому сообществу 6 марта 1869 года, содержала только 63 элемента. Поначалу ученые дополняли ее, выделяя элементы из природных материалов: например, изучая минералы и разделяя их на составные части. Но было очевидно, что это рано или поздно закончится. Все элементы за пределами урана элемент 92 должны быть созданы искусственно — они не существуют в значительных количествах в природе. Ученые открывают элементы за пределами урана, бомбардируя атомы нейтронами или маленькими атомными ядрами, или же просеивая «ядерные обломки» в результате испытаний термоядерного оружия. Но, чтобы сделать самые тяжелые элементы, исследователи используют новый подход — грубую силу: бомбардируют тяжелыми атомами цель — диск, который состоит из атомов другого элемента. И, если ученым повезет, атомы в пучке и мишени сливаются, создавая новый атом с более тяжелым ядром, который, возможно, содержит больше протонов, чем любой другой известный.
Исследователи используют эту стратегию для поиска элементов 119 и 120. Ученые хотят создать такие невиданные ранее атомы, чтобы проверить, как далеко заходит периодическая таблица, удовлетворить любопытство о силах, которые удерживают атомы вместе, и понять, какая странная химия может происходить с этими экстремально тяжелыми атомами. Такой процесс объединения двух легких элементов в новый, более тяжелый, происходит только на узкоспециализированных объектах в нескольких точках земного шара, включая лаборатории в России и Японии. Исследователи тщательно выбирают структуру пучка и цели в надежде создать атом желаемого элемента. Так были созданы четыре новейших элемента: нихоний элемент 113 , московий 115 , теннесин 117 и оганесон 118. Текущий вид таблицы Менделеева. Синим показаны сверхтяжелые элементы, красным — те, которые сейчас активно ищут.
Также он настаивал на использовании в производстве исключительно российского сырья. Главным же итогом работы Дмитрия Менделеева в этой сфере стала разработка им в 1892 году нового пироколлодийного пороха, отличавшегося своей бездымностью. Военные специалисты высоко оценили качество этого взрывчатого вещества. Особенностью пироколлодийного пороха был его состав, в который входила подверженная растворимости нитроклетчатка. Готовя к производству новых порох, Менделеев хотел наделить его стабилизированным газообразованием. Для этого при изготовлении взрывчатого вещества были использованы дополнительные реагенты, в том числе всяческие присадки. Экономика На первый взгляд, открытия Менделеева в биологии или метрологии вовсе не связаны с его образом прославленного химика. Однако еще более отдаленными от этой науки были исследования ученого, посвященные экономике. В них Дмитрий Иванович подробно рассматривал направления развития хозяйства своей страны. Еще в 1867 году он вступил в первое отечественное объединение предпринимателей — Общество для содействия русской промышленности и торговли. Менделеев видел будущее экономики в развитии независимых артелей и общин. Этот прогресс подразумевал конкретные реформы. Например, ученый предлагал сделать общину не просто сельскохозяйственной, а занятой фабрично-заводской деятельностью в зимний период, когда пустуют поля. Дмитрий Иванович выступал против перепродаж и любых форм спекуляции. В 1891 году он участвовал в разработке нового Таможенного тарифа. Протекционизм и демография Менделеев, открытия в области химии которого затмевают его успехи в гуманитарных науках, все свои экономические исследования вел с вполне практичной целью помощи России. В этой связи ученый был последовательным протекционистом что, например, отразилось в его работах в отрасли пороходелия и его же письмах к царю Николаю II. Менделеев изучал экономику неразрывно от демографии. Незадолго до смерти он в одной из своих работ отметил, что в 2050 году население России составит 800 миллионов человек. Прогноз ученого стал утопией после двух мировых и Гражданской войны, репрессий и других катаклизмов, обрушившихся на страну в XX столетии. Опровержение спиритизма Во второй половине XIX века Россию, как и весь остальной мир, охватила мода на мистицизм. Эзотерикой увлекались представители высшего света, богема и простые городские жители. Меж тем открытия Менделеева в химии, список которых состоит из множества пунктов, заслоняют его длительную борьбу с популярным тогда спиритизмом. Ученый разоблачал приемы медиумов вместе с соратниками из Русского физического общества. С помощью ряда экспериментов с манометрическими и пирамидальными столиками, а также другими инструментами гипнотизеров Менделеев пришел к выводу, что спиритизм и похожие практики — лишь суеверие, на котором наживаются спекулянты и мошенники.
Занимаясь изучением химических процессов, он ввел в науку понятие анализа состава тел и прославился своими взглядами на строение вещества. Как-то охарактеризовать невидимые атомы предложил английский естествоиспытатель Джон Дальтон. Изучая составы химических соединений, он установил: Два элемента могут соединяться друг с другом в строго определенных соотношениях соотношение малых целых чисел и обобщил результаты своих исследований, сформулировав закон кратных отношений — важнейшее открытие в химии. Дальтон исследовал многие распространенные бинарные соединения гидриды и оксиды и сгруппировал первую таблицу относительных атомных весов. В попытке точно определить элементный состав различных соединений ученый провел не менее 2000 анализов и в итоге получил новую таблицу относительных атомных весов. К слову, во времена Берцелиуса было открыто уже 54 элемента. Метод, как их упорядочить и систематизировать, обнаружил Иоганн Деберейнер, объединивший элементы в группы. Он наблюдал за изменением их химических свойств и поведением атомного веса. Но впервые расположил их в порядке возрастания Джон Ньюлендс. Он придумал вертикальные столбцы и вставил по семь элементов в каждый. Также ученый определил, что похожие элементы часто попадают в одни и те же горизонтальные ряды. Позже немец Лотар Майер опубликовал научный труд, в котором рассматривал объемы, занимаемые весовыми количествами элемента, численно равными их атомным весам. Он первым предложил термин «периодичность». И наконец, фундаментальный вклад в развитие науки — создание периодической системы химических элементов и формулировка Периодического закона Менделеева. К этой задаче российский ученый подошел вплотную: в 1867-1868 годах он подготовил первое издание учебника «Основы химии», где обобщал все химические свойства всех известных тогда элементов. Спустя три года Менделеев предложил новый вариант Периодической системы, уже в известном нам виде. Особенностью этого исследования было то, что в этой системе ученый предугадал открытие новых элементов. По мнению Менделеева, в одном столбце должны находиться элементы с одинаковой валентностью, поэтому он решил в своей таблице оставить пустые клетки, при этом тщательно изучая динамику возрастания атомных весов.
Винклер назвал новый элемент германием, в честь своей родины. Вступив в переписку с Менделеевым, он признался: «Едва ли можно найти иное более поразительное доказательство справедливости учения о периодичности, как во вновь открытом элементе. Это не просто подтверждение смелой теории, здесь мы видим очевидное расширение химического кругозора, мощный шаг в области познания». Портрет Д. Менделеева, 1878 г. Это был поистине триумф правдивости и предсказательной силы Периодического закона Менделеева, выраженного в виде его гениальной таблицы. Эффект был настолько силён, что Дмитрий Иванович включил присланные ему портреты Лекока де Буабодрана галлий , Нильсона скандий и Винклера германий в общую рамку, написав на ней «Укрепители периодического закона». Таким образом, после открытия германия в 1886 году Периодический закон Менделеева был окончательно признан в качестве одной из теоретических основ химии.
Топ-5 открытий российской нaуки 2023 годa, которые могут изменить мир
По высказыванию Д. Менделеева, «…в этих трудах видны некоторые зародыши Периодического закона». Теперь несколько примеров того, как связана Периодическая система с геологией и, прежде всего, с науками о веществе земных оболочек. Всем понятно, что минералогия, постоянно обогащая представления о минералах и соответственно о химических элементах, содержащихся в их составе, способствовала созданию Периодической системы. Сама же система сразу указала на ряд узких мест в научных представлениях о химических элементах.
Одним из первых результатов её использования был пересмотр атомных весов урана и редкоземельных элементов, а также их перевод из двухвалентных аналогов кальция в группу трёхвалентных элементов. В наши дни значение этой коррекции становится всё более очевидным. Потребление редкоземельных элементов только в России составляет более двух тысяч тонн в год. Периодическая таблица строилась не только на основе атомных весов.
В ней также были учтены и свойства химических элементов. Благодаря этому Менделеев смог предсказать экаалюминий галлий и экасилиций германий. Оба элемента были вскоре открыты — в 1876 и 1886 годах соответственно. Они также очень важны в полупроводниковых технологиях, в связи с чем потребность в них весьма велика.
Наконец, следует упомянуть, что ещё при жизни Менделеева было открыто семейство благородных газов. Это открытие отчётливо позволило отойти от аналогии периодов с музыкальными октавами и указало на выделение в таблице октетов химических элементов с повторением близких свойств на девятом элементе. Стоит добавить, что помимо использования этих элементов в технике они рассматриваются как важнейшие компоненты глубинных оболочек газовых гигантов. Дополнения в таблицу связаны не только с открытиями новых химических элементов.
Нужно отметить, что в Периодической таблице не всегда положение элемента, определяемое его атомным весом, полностью соответствовало его химическим свойствам, которым Менделеев отдавал предпочтение. Так возник вопрос: есть ли у элемента более фундаментальное свойство, чем его атомный вес? В 1913 году, через шесть лет после кончины Дмитрия Ивановича Менделеева, молодой английский физик Генри Мозли ввёл представление об атомном номере элемента — положительном заряде атомного ядра. Выполненные Мозли расчёты атомных спектров в дальнейшем привели к открытию четырёх до этого неизвестных элементов: гафния, рения, технеция и прометия.
Модель электронного строения атомов способствовала пониманию особенностей их поведения в геохимических процессах. В частности, когда немецкий минералог Гуго Штрунц открыл в 1958 году первый галлиевый минерал галлит CuGaS2, все стали думать, что галлий следует искать в широко известном халькопирите CuFeS2, поскольку оба минерала имеют однотипную структуру. Но это было абсолютно безуспешно. Причина состоит в том, что у железа в халькопирите и у галлия в галлите разные внешние электронные оболочки.
У галлия они содержат 18 электронов, а у железа — только 13. Этот пример показывает, что Периодическая система позволяет многое понять в науке о рудных минералах. Большая роль менделеевской системы в минералогии была сразу оценена молодым профессором МГУ Владимиром Ивановичем Вернадским, построившим в конце ХIХ века таблицу изоморфно замещающихся элементов — так называемые ряды Вернадского. Радиусы атомов тогда ещё не были известны, и замещения рассматривались лишь внутри вертикальных рядов или групп Периодической системы.
Поэтому ряды Вернадского не встретили признания у минералогов и геохимиков, а вместе с этим уходила на второй план и сама Периодическая система. Положение коренным образом изменилось после того, как Виктор Гольдшмидт в 1926 году сформулировал правило для изоморфных замещений. Поэтому в середине 40-х годов прошлого века прозвучали призывы Александра Николаевича Заварицкого и Анатолия Георгиевича Бетехтина не забывать о Периодической системе при рассмотрении не только изоморфных замещений, но и геохимических процессов. Сама же Периодическая система теперь, кроме атомного веса и порядкового номера элемента, дополнялась значением его ионного радиуса.
Таким образом, в Периодической таблице выявились диагональные ряды, соответствующие допустимым изоморфным замещениям. Этому диагональному закону большое внимание уделял Александр Евгеньевич Ферсман. Стало понятно, почему натрий и кальций замещают друг друга в любых пропорциях в полевых шпатах — главных породообразующих минералах земной коры. Далее на диагонали расположен иттрий, а с ним и вся группа редких земель.
В целом результаты этих работ расширили представления о периодическом изменении новых, ранее неизвестных свойств химических элементов — ионных радиусов, потенциала ионизации и других понятий энергетической кристаллохимии. Факты из жизни Менделеева говорят о том, что он был весьма разносторонним человеком, которого очень многое восхищало и интересовало. Одним из необычных его увлечений было изготовление чемоданов. Его изделия отличались высоким качеством и добротностью.
Секрет заключался в особом рецепте приготовления клеевой смеси, который учёный изобрёл сам. Все купцы Москвы и Петербурга стремились заполучить чемоданы «от самого Менделеева». В последние годы жизни Менделеев много сделал для открытия первого университета в Сибири, в Томске, содействовал открытию в Киеве Политехнического института. В 1866 году он стал одним из создателей первого в Российской империи химического общества.
В 1890 году Менделеев был вынужден покинуть Петербургский университет из-за своей поддержки студенческого движения, связанного с недовольством условиями жизни и учёбы, а также из-за разногласий с министром народного просвещения. В 1892 году министр финансов С. Витте предложил Менделееву стать хранителем Депо образцовых мер и весов, которое в 1893-м по инициативе Дмитрия Ивановича было преобразовано в Главную палату мер и весов. Он считал необходимым введение в России метрической системы мер, которая по его настоянию в 1899 году в принципе была принята.
Он первым предложил термин «периодичность». И наконец, фундаментальный вклад в развитие науки — создание периодической системы химических элементов и формулировка Периодического закона Менделеева. К этой задаче российский ученый подошел вплотную: в 1867-1868 годах он подготовил первое издание учебника «Основы химии», где обобщал все химические свойства всех известных тогда элементов. Спустя три года Менделеев предложил новый вариант Периодической системы, уже в известном нам виде. Особенностью этого исследования было то, что в этой системе ученый предугадал открытие новых элементов.
По мнению Менделеева, в одном столбце должны находиться элементы с одинаковой валентностью, поэтому он решил в своей таблице оставить пустые клетки, при этом тщательно изучая динамику возрастания атомных весов. Потом он соотносил это с валентностями в типических соединениях и химическими свойствами элементов. Интересный факт: сперва коллеги Менделеева с недоверием отнеслись к его теории о недостающих элементах, но в течение 15 лет новые элементы — галлий, скандий и германий — были открыты, их свойства в точности отвечали признакам, описанным Менделеевым. После этого сомнений в значимости Периодической системы у скептиков не осталось. Легенды и мифы о Менделееве Миф 1.
Таблица Менделеева ученому приснилась Историю о том, что Периодическая система элементов привиделась химику во сне, слышал чуть ли не каждый изучающий химию школьник. Эта легенда появилась благодаря товарищу Менделеева Александру Иностранцеву, русскому геологу и профессору Петербургского университета. Сам Менделеев такого не подтверждал: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг... Миф 2. Изобретение 40-градусной водки Есть мнение, что Дмитрий Иванович Менделеев изобрел традиционную русскую водку.
Слухи породила его революционная научная работа на тему «Рассуждение о соединении спирта с водою», и строго говоря, к алкогольному напитку эта работа имела весьма косвенное отношение — ученый в своей диссертации заложил основы гидратной теории растворов спирта с водой при различных температурах. Миф 3. Чемоданных дел мастер Еще один интересный миф говорит о том, что Менделеев изготавливал чемоданы и торговал ими в Гостином дворе в Санкт-Петербурге.
Потеря единственного кормильца стала большой трагедией для огромной семьи.
Несмотря на горе, Мария Дмитриевна продолжала твердой рукой вести хозяйство и воспитывать детей. Эта женщина с сильным характером оказывала большое влияние на своего младшего сына. Еще до кончины отца семье Менделеевых пришлось переехать в село Аремзянское, где у брата Марии Дмитриевны, который жил в Москве, был небольшой стекольный заводик. Энергичная женщина стала управляющей этого предприятия.
Небольшой пенсии супруга и жалования, которое получала Мария Дмитриевна, было достаточно для содержания огромного семейства. Когда младший Менделеев стал гимназистом, Мария Дмитриевна выслушивала немало претензий от педагогов по поводу отсутствия способностей к учебе у ее сына. Он не проявлял интереса ни к одному из предметов, особенно тяжело давалась мальчику латынь. Зато ему нравилось наблюдать за стекольным заводом.
Здесь подросток получал первые впечатления от организации работ на промышленном предприятии. Внимательная, умная мать сделала вывод, что в ее семье растет будущий предприниматель, и решила развивать способности сына в этом направлении. Когда мальчику было 14 лет, на стекольном заводе случился пожар, спасти предприятие не удалось. Семья потеряла большую часть своих доходов.
После долгих раздумий Мария Дмитриевна приняла решение переехать в Москву, чтобы устроить младшего сына в университет. Два года ушло на завершение всех дел в Сибири, после мать уехала в столицу с двумя младшими детьми — Лизой и Дмитрием. Это произошло в 1850 году, Дмитрий поступил учиться на отделение естественных наук физмата Главного пединститута. Через несколько месяцев после этого события Мария Дмитриевна скончалась.
Преподавателями Менделеева были знаменитые профессора Н. Остроградский, Э. Ленц, А. На протяжении пяти лет своей студенческой жизни молодой человек полностью раскрыл свои незаурядные способности.
Уже в это время он активно занимается научной работой, становится автором опубликованной статьи «Об изоморфизме». Научная деятельность По окончанию института способному выпускнику был вручен диплом с золотой медалью и направление на службу в Симферополь. Дмитрий Иванович занял должность старшего учителя местной гимназии. Когда началась Крымская война, учитель перебрался на новое место жительства.
Теперь он работает преподавателем лицея в Одессе, и мечтает о продолжении учебы в университете. Карьера лицейского преподавателя была недолгой, уже через год Дмитрий становится студентом Петербургского университета. Он защитил диссертацию, стал работать в должности преподавателя химии. После защиты следующей диссертации молодого ученого назначили приват-доцентом университета.
Менделееву было 25 лет, когда его откомандировали в Германию. Здесь он работает в Гейдельбергском университете, занимается обустройством лаборатории, исследованием капиллярных жидкостей. Ученый проводит много опытов, на основании практических исследований пишет научные труды — «О расширении жидкостей», «О температуре абсолютного кипения». В этот же период ему удалось открыть явление, названное «критической температурой».
Стажировка в Германии продолжалась в течение двух лет, затем ученый вернулся в родной университет. Он работает над созданием учебника, который получит название «Органическая химия». За работу над учебным пособием его наградили Демидовской премией.
Вокруг них кружатся огромные стаи электронов, некоторые из которых движутся со скоростью, близкой к скорости света. Такие экстремальные условия могут иметь серьезные последствия — например, они могут спутать привычный порядок периодической таблицы, в которой элементы в каждом столбце являются близкими родственниками, которые ведут себя схожим образом. Владислав Щеглов осматривает емкости с берклием после их доставки в Россию. Ученые продолжают открывать эти сверхтяжелые элементы в поисках того, что поэтично назвали «островом стабильности». Ожидается, что атомы с определенным количеством протонов и нейтронов будут жить дольше, чем их соседи, и сохраняться, возможно, часами, а не долями секунды. Такой остров даст ученым достаточно времени, чтобы более внимательно изучить эти элементы и понять их свойства.
Первые проблески этого загадочного острова были обнаружены, но не ясно, как высадиться на его берегах. Движущей силой всех этих усилий является любопытство — как элементы действуют на границах периодической таблицы? Каждый химический элемент определяется количеством протонов, которые он содержит. Создайте атом с большим количеством протонов, чем когда-либо прежде, и вы получите совершенно новый элемент. Каждый элемент имеет различные подвиды, известные как изотопы, различающиеся по количеству нейтронов в ядре. Разные изотопы элемента могут иметь совершенно разные периоды полураспада — то есть период времени, в течение которого половина атомов в образце распадается на более мелкие элементы. Периодическая таблица Менделеева, представленная Российскому химическому сообществу 6 марта 1869 года, содержала только 63 элемента. Поначалу ученые дополняли ее, выделяя элементы из природных материалов: например, изучая минералы и разделяя их на составные части. Но было очевидно, что это рано или поздно закончится.
Все элементы за пределами урана элемент 92 должны быть созданы искусственно — они не существуют в значительных количествах в природе. Ученые открывают элементы за пределами урана, бомбардируя атомы нейтронами или маленькими атомными ядрами, или же просеивая «ядерные обломки» в результате испытаний термоядерного оружия. Но, чтобы сделать самые тяжелые элементы, исследователи используют новый подход — грубую силу: бомбардируют тяжелыми атомами цель — диск, который состоит из атомов другого элемента.
В этом году исполнилось 150 лет с даты открытия таблицы Менделеева
Так были увековечены заслуги Менделеева — создателя периодической системы, позволившей предсказать свойства неизвестных элементов и создать предпосылки для открытия трансурановых элементов, к которым принадлежит Менделей. Смотрите онлайн видео «Упорядочить хаос изобретения и открытия Менделеева» на канале «Минобрнауки России» в хорошем качестве, опубликованное 30 октября 2021 г. 15:00 длительностью 00:19:50 на видеохостинге RUTUBE. С самого начала Менделеев отчётливо сознавал, что для его открытия необходимо международное признание. Ранние открытия Менделеева были связаны с еще одной химической и одновременно физической темой – исследованием газов.
Дмитрий Иванович Менделеев: гений, прославивший науку во всех концах Земли
Прекрасно образованные светские люди вечерами в доме Менделеевых вели философские разговоры, обсуждали политические новости и спорили о самых различных проблемах бытия. Существование элемента за пятнадцать лет до его открытия расчетами предсказал Дмитрий Иванович Менделеев. Открытие Менделеева отличало то, что основ для классификации элементов у него была не одна, а две – атомная масса и химическое сходство.
Менделееву и не снилось: системе химических элементов 150 лет
Генеральная Ассамблея ООН объявила 2019 год Международным годом Периодической таблицы химических элементов – Самые лучшие и интересные новости по теме: Периодическая таблица, менделеев, приоритеты на развлекательном портале Если ты не знаешь, что сделал для мировой науки Дмитрий Иванович Менделеев, то кандидат химических наук Андрей Дорохов расскажет, как Менделеев систематизиро. Если ты не знаешь, что сделал для мировой науки Дмитрий Иванович Менделеев, то кандидат химических наук Андрей Дорохов расскажет, как Менделеев систематизиро. Проект посвящен биографии и научным открытиям выдающегося русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. Дмитрий Иванович Менделеев (27 января (8 февраля) 1834, Тобольск — 20 января (2 февраля) 1907, Санкт-Петербург) — выдающийся русский химик, наиболее известное его открытие — периодический закон химических элементов.