Д.И. Менделеев и значение его деятельности

10

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.

Задачи:

· Изучить литературу по данной теме;

· Краткий обзор основных ярких открытий Д.И.Менделеева.

· Главное открытие - периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.

· Сделать выводы.

Цель: Раскрыть значение деятельности великого ученого Д.И. Менделеева.

1. ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ДМИТРИИ ИВАНОВИЧЕ МЕНДЕЛЕЕВЕ

1.1 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 Менделеев - 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 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.

2. ОТКРЫТИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА

2.1 Неожиданная открытие

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 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 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" (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 ученого

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 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. Краткий справочник школьника, Алтынов П.И., Москва, «Дрофа»

3. Энциклопедический словарь юного химика, Крицман В.А., Станцо В.В., Москва, «Педагогика»