Аналіз творчої діяльності Д. Менделєєва

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Життя і діяльність Д. І. Менделєєва

експериментальний хімік молекулярний теорія

Дмитро Іванович Менделєєв народився 27 січня 1834 р. в Тобольську. Його батько після закінчення в Петербурзі педагогічного інституту викладав словесність у гімназіях Пензи, Тамбова й Саратова. Переїхавши до Сибіру, він познайомився з дочкою колись багатого купця Корнільева Марією Дмитрівною. Корнільєви відіграли важливу роль у культурному житті Сибіру, заснували друкарню, видавали журнал. У їхньому домі була одна з найкращих бібліотек того часу.

Коли Д. І. Менделєєв був ще дитиною, його батько, Іван Павлович, осліп і змушений був вийти на - пенсію. Опинившись у скрутному матеріальному становищі й маючи велику родину, Марія Дмитрівна переїхала в село Аремзянка, де був покинутий скляний заводик, що належав її братові В. Д. Корнільєву, який переїхав до Москви і служив управителем у маєтку князів Трубецьких.

Тобольськ був неофіційною столицею Сибірського краю. Місто в минулому мало важливе значення як торговельний і культурний центр. Пам'ять про Єрмака, розповіді засланих туди декабристів -- учасників повстання на Сенатській площі в Петербурзі у 1825 p., розповіді вчителя Тобольської гімназії П. П. Єршова, автора казки «Горбоконик», про зустрічі з О. С. Пушкіним -- усе це збуджувало уяву жителів міста, захоплювало своєю незвичайністю, широтою, різноманітністю подій. Не дивно, що дитячі ігри в родині Менделєєвих були пов'язані з подорожами, походами за Тобол, захопленням історичними описами.

У гімназії Д. І. Менделєєв захопився історією, географією, російською літературою, пізніше математикою і фізикою. Дмитро любив розв'язувати головоломки, задачі, а вдома грався у «вчителя», причому старшим братам і сестрам нерідко доводилось скрутно, бо задовольнити суворого екзаменатора могли тільки швидкість мислення, невідомі йому факти або доречно сказані афоризми. У домі панувала трудова й доброзичлива обстановка, у чому головна роль належала Марії Дмитрівні.

У 1847 р. батько помер, а в 1849 р. Дмитро закінчив гімназію, старші брати й сестри уже знайшли своє місце в житті,-- ніщо не затримувало більше Марію Дмитрівну в Тобольську; вона поставила перед собою мету дати наймолодшому синові добру освіту й вирушила з дітьми Дмитриком і Лізою, а також вірним слугою Яковом у Москву до В. Д. Корнільєва.

Не знайшовши підтримки у брата, Марія Дмитрівна поїхала до Петербурга, тут в університеті працював товариш її чоловіка, професор математики Чижов. Він дістав дозвіл Дмитрові Менделєєву, як синові вчителя, вступити до Головного педагогічного институту в неприйомний рік.

Навчаючись у цьому інституті Дмитро Іванович Менделєєв з 1850 по 1855 p., Дмитро Іванович обрав хімію своїм фахом.

Майбутній учитель гімназії слухав лекції видатних учених свого часу: фізику читав академік Е.Х.Ленц, математику -- академік М. В. Остроградський, зоологію -- академік Ф. Ф. Бранд. Особливо зацікавився Д. І. Менделєєв хімією, яку читав О. А. Воскресенський, мінералогією і ботанікою. Уже бувши студентом, Д. І. Менделєєв зібрав гербарій, брав участь в описанні фауни Петербурзької губернії, зробив аналіз мінералів піроксену й ортиту, привезених С. С. Куторгою з мінералогічних експедицій, виконав перші хімічні експерименти в лабораторіях інституту й Академії наук, переглянув велику кількість наукових статей і монографій, готуючи «пробні лекції» з педагогіки, зоології, хімії й мінералогії. Завершив Д. І. Менделєєв своє навчання в інституті подачею двох кандидатських дисертацій (так називалися тоді дипломні роботи): одна була присвячена описові гризунів Петербурзької губернії, друга -- вивченню взаємозв'язку кристалічних форм і сполук з їхнім складом та деякими властивостями атомів, з яких побудовані ці сполуки.

Д. І. Менделєєв закінчив інститут із золотою медаллю й дістав звання старшого вчителя. А тим часом його життя в столиці не було легким: незабаром після переїзду до Петербурга померла його мати, він сам багато хворів. Перший рік по закінченні інституту Д. І. Менделєєв працював у гімназіях Сімферополя й Одеси. Однак після захисту магістерської дисертації на початку осені 1856 р. його перевели на службу в Петербурзький університет, а в 1859 р. послали в закордонне відрядження для «підготовки до професорського звання».

2. Роль Д. І. Менделєєва в науковій діяльності

У записці, надісланій у 1860 р. до університету, 26-річний учений писав: «Головний предмет моїх занять є фізична хімія. Ще Ньютон був переконаний, що причина хімічних реакцій полягає в простому молекулярному притяганні, яке зумовлює зчеплення і подібне до явищ механіки.

Блиск суто хімічних відкриттів зробив сучасну хімію цілком спеціальною наукою, відірвавши її від фізики і механіки, але, безперечно, має настати час, коли хімічна спорідненість розглядатиметься як механічне явище, подібно до того, як настав уже для нас час вважати світло і теплоту подібними явищами. Я вибрав своїм фахом ті питання, розв'язання яких може наблизити цей час».

Уже перші серйозні експериментальні дослідження в цій галузі привели Д. І. Менделєєва до великого відкриття. Вивчаючи явища капілярності, він виявив, що за певних умов будь-яка рідина переходить у пару. Ця загальна властивість рідин дістала назву критичної температури (Д. І. Менделєєв назвав її температурою абсолютного кипіння рідин). Про цю роботу вчений пізніше згадував так: «Відряджений за кордон у 1859 p., я займався в своїй лабораторії в Гейдельберзі майже виключно капілярністю, сподіваючись знайти у ній ключ до розв'язання багатьох фізико-хімічних задач. Частково розчарувавшись, потім я зовсім покинув цей важкий предмет, в якому, проте, думав самостійно».

Вивчення капілярності (сил зчеплення) різних рідин потребувало чистих речовин, добре БІД каліброваних капілярів і точних приладів, які Д. І. Менделєєв придбавав у найкращих майстрів і фабрикантів того часу.

Незабаром Д. І. Менделєєв вивчив стиснення, яке відбувається під час утворення розчинів рідин, зміну густини спиртоводних розчинів при зміні концентрації. Остання робота стала його докторською дисертацією.

У 60-х роках минулого століття Д. І. Менделєєв читав лекції в інституті з теоретичної, органічної, аналітичної й технічної хімії. До цих курсів він вніс фізико-хімічний зміст. «Органічна хімія» стала першим оригінальним підручником, який був написаний російським ученим у тій галузі хімії, предмет якої дослідники визначили ще в перші десятиріччя XIX ст.

Після створення атомно-молекулярної теорії вчення про склад органічних сполук дістало логічний розвиток. Багато питань хімічної динаміки також розвивались на базі органічної хімії. Це пояснювалось тим, що, по-перше, органічні сполуки не тільки в газоподібному, а й у рідкому і в твердому стані мали, як правило, молекулярну будову (далеко складніше розшифрувати будову солей, силікатів -- мінералів, металів і сплавів); по-друге, генетичні зв'язки між різними класами органічних сполук удавалось визначити зі значно більшою логічною стрункістю, ніж при розгляді сполук інших елементів.

Нарешті, в органічній хімії почалось вивчення адитивних фізико-хімічних властивостей речовин (найвідоміші з них питомі об'єми і теплоти реакції), які давали змогу створювати класифікацію сполук та їхніх реакцій.

Ще в 1862 р. Д. І. Менделєєв у курсі теоретичної хімії пробував намітити систематику елементів, спираючись на аналіз відомих на той час сполук їх із киснем, фтором і хлором. Уперше прочитавши в 1867-1868 pp. курс лекцій з неорганічної хімії, Д. І. Менделєєв побачив потребу видання вітчизняного підручника хімії. Під час роботи над другим випуском «Основ хімії» Д. І. Менделєєв відкрив закон хімічної періодичності.

У лекціях, читаних у Петербурзькому університеті, Д. І. Менделєєв приділив значну увагу порівнянню атомних мас, розглядові типів аналогій між елементами, порівнянню форм і класів сполук елементів природних груп. 4 Не визначені сполуки є сполуками за подібністю (розчини, сплави, ізоморфні суміші утворюються переважно подібними тілами), а справжні хімічні сполуки є сполуками за відмінністю -- сполучення тіл з далекими властивостями».

Велику роль у відкритті періодичного закону відіграли Хімічний конгрес у Карлсруе (1860) і особливо виступ італійського хіміка Станіслав Канніццаро про визначення атомних мас елементів. Важливого значення Д. І. Менделєєв надавав також роботам французького хіміка Ж. Б. Дюма, який висунув ідею про два типи подібності між елементами (елемент-аналогія по горизонтальних і вертикальних колонках системи), а також розглянув зміни атомних мас у природних групах елементів. Особливе місце в історії відкриття періодичного закону посідають також дослідження англійських учених А. Франкланда (поняття про валентність), У. Одлінга (поняття про природні групи) і Г. Роско (вивчення подібності елементів, що належать до різних природних груп, наприклад подібність фосфору і ванадію, сірки і хрому).

Визначення періодичної залежності між властивостями елементів та атомними масами їх, передбачення властивостей ще не відкритих елементів на основі періодичної системи стало науковим подвигом Д. І. Менделєєва. Він заклав основи вчення про періодичність. Одне з його положень полягає у вивченні взаємозв'язку між властивостями сполук, їхнім складом і будовою. Важливу роль у розкритті цього взаємозв'язку відіграли сучасні уявлення про будову атомів і молекул, про структуру кристалів. Інший бік вчення пов'язаний з формою вираження періодичного закону, розглядом взаємозв'язку індивідуальних, специфічних і спільних властивостей елементів.

Д. І. Менделєєв застосовував нову систему понять (місце елемента в системі, залежність властивостей від маси) до розгляду «границь перебігу», швидкості хімічних реакцій, до вивчення розчинності речовин у воді, до властивостей газів. Учений розумів, що фізичний «стан» частинок (молекул) змінюється залежно від агрегатного стану. Особливого значення він надавав вивченню газоподібних речовин, бо бачив у цьому великий теоретичний (вивчення будови матерії) і практичний (повітроплавання, метеорологія) зміст. Про ці роботи він пізніше згадував: «Усього тільки чотири предмети створили мені ім'я: періодичний закон, пружність газів, розуміння розчинів як асоціацій і «Основи хімії».

Значення підручника «Основи хімії» для розвитку хімії і розв'язання найважливіших філософських проблем природознавства важко переоцінити. Це вісім видань у Росії, кілька видань англійською, французькою і німецькою мовами, широке листування з багатьма видатними вченими з окремих питань, порушених на сторінках підручника, позитивні рецензії й відгуки колег - ось підсумок більш як 35-річної роботи над цією фундаментальною працею із загальної хімії.

Учений завжди надавав значення точності вимірювання. Він сконструював чимало приладів і пристроїв, які дають змогу визначати різні фізико-хімічні величини: масу, густину, поверхневий натяг, довжину, час та ін. Недивно, що Д. І. Менделєєв протягом майже 15 років свого життя (1892-1907) очолював метрологічну установу Росії, «Головну палату мір і ваги», яку сам і створив.

Видатний радянський фізик, колишній президент Академії наук СРСР С. І. Вавилов у своїй доповіді «Фізика в науковій творчості Д. І. Менделєєва» підкреслював: «Будучи за своєю освітою фактично хіміком і працюючи на хімічному матеріалі, Менделєєв завжди підходив до предмета з широкої фізичної точки зору, розглядаючи хімічні процеси і стани як ще не розв'язану задачу фізики. У галузі хімії Менделєєв був фізиком і, навпаки, у фізиці цікавився особливо (можна, мабуть, навіть сказати виключно) хімічною проблемою».

Це можна підтвердити багатьма прикладами. Найяскравіший із них -- ставлення Д. І. Менделєєва до відкриття явища радіоактивності.

Естафету захоплення проблемами фізичної хімії Д. І. Менделєєв прийняв від першого російського хіміка М. В. Ломоносова. Потім цю естафету підхопили Д. П. Коновалов, М. С. Курнаков, І. О. Каблуков, В. О. Кістяківський, Л. В. Писаржевський та інші російські фізико-хіміки кінця ХТХ -- початку XX ст. їхні учні академіки О. О. Байков, І. В. Гребеншиков, М. М. Семенов, О. Є. Фаворський, О. Є. Ферман, В. Г. Хлопін, О. М. Теренін зуміли продовжити цей науковий напрям і застосувати його для розв'язання грандіозних завдань індустріалізації країни й хімізації народного господарства. Розробка фізико-хімічних основ металургії, виробництво алюмінію, оптичного скла, каучуку, вивчення ланцюгових реакцій, одержання радіоактивних елементів, пошуки корисних копалин стали можливими завдяки теоретичним працям Д. І. Менделєєва.

Размещено на Allbest.ru