165764 (Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907 гг)), страница 4

В 900-х годах растет число событий, которые стали для Менделеева причиной тяжелых переживаний: смерть брата Павла, сына Владимира, внука Мити. Но, как вспоминают близкие Д.И. Менделеева, наиболее тяжело он переживал поражение России в русско-японской войне. Когда пришло известие о гибели русской эскадры у Цусимы, Менделеев сказал, что этого могло не случиться, если бы для эскадры был проложен путь по северным морям. Защита престижа Родины была глубоким мотивом многих его работ.

В 1906 г. Д.И. Менделеев начал большую работу над книгой «К познанию России», которую он выполнял, пользуясь обширными статистическими сведениями о развитии России в сравнении с другими странами. Очень интересны выполненные Менделеевым определения центра поверхности и центра народонаселения России, проведенные им с сыном Иваном - студентом математического факультета университета. Центр поверхности России, по расчетам ученого, находится на Крайнем Севере, между великими сибирскими реками Обью и Енисеем, рассчитанный им на основании переписи населения России в 1897 г., находился тогда примерно около Тамбова. Однако центр населенности в связи с развитием производительных сил и освоением новых земель непрерывно перемещается. Д.И. Менделеев предсказал, что центр населенности через несколько десятилетий действительно имеет место в наши дни.

В четверг, 11 января 1907 г. Палату мер и весов посетил министр торговли и промышленности Д.А. Философов. Дмитрий Иванович очень долго водил министра по лабораториям и простудился на сквозняке в вестибюле здания Палаты. Сразу в постель не лег, в результате развилось сильное двустороннее воспаление легких. Принятые врачами меры оказались безрезультатными. Приехавший в понедельник поздно вечером профессор Яновский нашел у Дмитрия Ивановича крупозное воспаление легких.

«В пятницу 19 января, в последний день своей жизни, Дмитрий Иванович почти все время был в забытьи, дышал очень тяжело и сильно страдал, когда приходил в себя. Но все просил, чтобы ему читали вслух. Ему читали в этот день «Путешествие к Северному полюсу» Жюля Верна. Если замолкали, когда он впадал в забытье, то, приходя в себя, он говорил:

-Что же вы не читаете, я слушаю…

Он не прощался ни с кем и ничего не говорил о смерти, хотя вообще он не боялся ее и в последние годы часто писал и говорил о конце и делал посмертные распоряжения своей жене и детям. А может быть, он и знал, что умирает, но не хотел тревожить и волновать заранее семью, которую любил горячо и нежно».

В 5 ч. 20 мин. 20 января 1907 г. Дмитрий Иванович Менделеев скончался. Похоронен он на Волковском кладбище в Петербурге, недалеко от могил своей матери и сына Владимира.

В 1911 г. инициативе передовых русских ученых был организован Музей Д.И. Менделеева, куда вдова вскоре перевезла библиотеку и личные вещи ученого.

Педагог и физикохимик Д.И. Менделеев открыл периодический закон, сформулировал химическую теорию растворов, вывел формулу для взаимосвязи основных параметров, характеризующих поведение газов, открыл температуру абсолютного кипения жидкостей.

В своих самостоятельных трудах, таких как кандидатская (так называли тогда студенческую выпускную работу), магистерская диссертация, статьи о взаимосвязи физических и химических явлений, об изучении сцепления молекул и о поднятии жидкостей в капиллярных трубках, Менделеев формулирует программу своих физико-химических исследований. Он считал необходимым изучать такие явления и свойства – изоморфизм, плотность жидкостей, коэффициент сжатия, - которые позволяли бы количественно оценить изменения, происходящие при химическом превращении, как бы заглянуть в невидимый мир взаимодействия атомов.

В 1853-1861 гг. Менделееву удалось выяснить внутреннюю механику частиц (или молекул). В ходе выполнения работ Менделеев овладел экспериментальными методами изучения веществ: их приготовлением, очисткой, подготовкой измерительных приборов и химической посуды к проведению эксперимента, познакомился с математическими методами обработки результатов.

Разрабатывая вопросы классификации соединений, Д.И. Менделеев подошел к решению более общего вопроса – к классификации элементов. Оба эти понятия – химическое соединение и химический элемент – определили особенности разработки Менделеевым естественной системы элементов. Соотношение между индивидуальными характеристиками атома и более общими характеристиками – свойствами класса соединений – вот что находится в центре внимания Д.И. Менделеева. На долю Менделеева выпала задача разработать классификацию элементов на основе всей совокупности сведений о составе, свойствах, а иногда – и строении соединений. Анализ формировавшихся и развивавшихся понятий ему приходилось вести с учетом специфики двух основных областей химии – органической и неорганической. С рассмотрения некоторых свойств и явлений, получивших широкое развитие в этих областях изоморфизма и удельных объемов – началась научная деятельность Д.И. Менделеева. Первыми элементами, выделяющимися среди других своей индивидуальностью, на которые он обратил главное внимание, были кремний и углерод.

Один из важнейших вопросов, которым занимался Менделеев в 50-60-е годы, был вопрос о неопределенных соединениях, о том, какие элементы способны их образовать, кроме кремния Ими оказались, в первую очередь, бор и фосфор.

Рассматривая научную деятельность Д.И. Менделеева 1854-1868 гг., можно сделать следующие выводы об основных чертах и особенностях его научного творчества, что, в свою очередь, позволяет понять, почему именно Менделееву принадлежит такая роль в развитии общей и неорганической химии второй половины XIX в. Эти особенности таковы: 1. рассмотрение взаимосвязи всех существующих понятий и выявление главнейших из них; 2. всесторонний историко-химический и логический анализ учения о химическом соединении; 3. стремление к сопоставлению различных свойств элементов, в особенности количественно измеримых.

Поиски классификации

Менделеевское учение о формах соединений является дальнейшим развитием представления о типах соединений, так как признает равноправие всех составных частей вещества при химических реакциях, индивидуальность соединения. Говоря о целостности соединения, Менделеев подчеркивал, что атомы или их комплексы имеют способность удерживать друг друга и замещать друг друга.

В трудах Д. И. Менделеева особое место отведено рассмотрению реакций замещения (или обмена). В основу классификации Менделеевым положено равенство или различие обменов начальных и конечных веществ. Впоследствии, наряду с изучением объемов реагирующих веществ (газы), Менделеев принимал во внимание изменение тепловых эффектов реакций, сжатие при образовании растворов, изменение объемов при образовании оксидов и хлоридов металлов, теплоемкость и т.п.

Любая классификация простых и сложных веществ оказывалась относительной. Для того чтобы установить связь между ними, надо было подняться на более высокую ступень абстракции. Таким абстрактным понятием являлось понятие «химический элемент».

Приведем определения понятий «химическое соединение» (1864) и «химический элемент» (1869), которые принадлежат Д.И. Менделееву: «Химическим соединением вообще называют такое соединение двух или более тел, продукт которого представляется нам однородным, однообразным во всех своих мельчайших частицах». «Элементы суть материальные составные части простых и химически сложных тел, которые обуславливают их физическое и химическое отношение».

Вклад Д.И. Менделеева в учение о химическом соединении определялся, с одной стороны, физико-химическим подходом к рассмотрению свойств соединений, а с другой стороны, методологическим анализом всей совокупности сложившихся понятий. Сочетание двух этих факторов, опытом работы в различных областях химии, ранней научной самостоятельностью, наконец, педагогическими целями отличался Д.И. Менделеев от многих своих современников. Открытие периодического закона и естественной системы как комплексной проблемы оказалось не случайным в творческой биографии ученого.

Изучение особенностей изменения свойств соединений в зависимости от состава и агрегатного состояния, в конечном счете, и привело Менделеева к открытию общей систематики элементов. Центральными понятиями этого учения явились понятия о периодичности изменения свойств элементов и о «месте элемента» в системе, свидетельствующие о своеобразии отражения закона в форме системы. Важными категориями, характеризующими взаимоотношения разнообразных свойств элементов, являются здесь категории общего (единого), специфического (особенного) и индивидуального (единичного).

Под общими свойствами понимаются свойства, прежде всего относящиеся к понятию «элемент» и являющиеся конкретными едиными характеристиками атома как целого. Такие свойства Д.И. Менделеев называл «коренными», и первым из них он считал атомный вес (атомную массу) элемента. Закон периодичности можно формулировать следующим образом: свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от их атомного веса.

Представление о трех типах свойств, их взаимосвязи между собой и путях отыскания закономерностей общего характера и индивидуальных проявлений лежит в основе учения о периодичности, развитого Д.И. Менделеевым во второй половине XIX в.

Само изучение взаимосвязи свойств с составом заставило Менделеева анализировать сначала свойства отдельных элементов (что проявилось в изучении изоморфизма, удельных объемов, в сопоставлении свойств углерода и кремния), затем естественных групп (атомные массы и химические свойства) и всех классов соединений (совокупность физико-химических свойств), включая простые вещества.

Еще до Менделеева было сделано немало попыток разработать классификацию элементов, каждая из них, однако, еще не давала ключа к открытию систематики элементов, но анализ совокупности подобных работ дал Менделееву возможность по-новому рассмотреть вопрос о типах аналогии в химии. Важно заметить, что Менделеев не ограничивался изучением разностей атомных масс или рассмотрением характера изменения других измеримых свойств всех элементов, в том числе редких. Он стремился охватить всю совокупность свойств элементов и понять причины многообразия возможных их классификаций по составу, свойствам, агрегатному состоянию.

Одна из задач науки – систематизация материала. Так родилось представление о различных классах простых и сложных веществ.

Простые вещества делили на основании физических свойств, например их электрической проводимости, на металлы и неметаллы. Сложные вещества можно было классифицировать по составу: бинарные соединения, оксиды, хлориды и более сложные или, как говорили в старину, соединения второго порядка, например хлорид аммония NH4CI. Химики классифицировали соединения и по свойствам, прежде всего таким, как кислотные и основные. Другим критерием разделения были окислительные и восстановительные свойства. Когда удалось определить строение соединений, стали пользоваться и такой информацией: предельные углеводороды С – С, непредельные =С=С= и т.д.

Итак, простые вещества и сложные вещества изучали в соответствии с принятыми в науке классификациями: во-первых – по физическим свойствам, во-вторых – по химическим свойствам.

Понять научный подвиг Менделеева мы можем в том случае, если раскроем объяснительную и предсказательные функции периодического закона.

Что же был призван объяснить периодический закон? Прежде всего – характер взаимосвязей между элементами. Они угадывались уже до Менделеева. Еще лет за сорок до открытия периодического закона ученые, в частности Деберейнер, отмечали сходство химических свойств некоторых элементов.

Знания о внутреннем строении химических соединений (химической связи) и свойствах атомов химикам середины XIX в. приходилось получать косвенным путем: изучая химические реакции, сопоставляя свойства аналогичных элементов и сходных по составу соединений. Этот путь познания внутреннего на основе изучения внешнего был громоздким, длинным и извилистым. Под давлением новых фактов погибла не одна из ранее высказанных гипотез, не одно остроумное предположение.

Встала задача объединить все элементы воедино одной классификацией. Нужна была идея, которая легла бы в ее основу. Предшественники Менделеева пытались найти эту идею, располагая элементы в виде различных таблиц. Д.И. Менделеев понял: нужно пересмотреть всю систему химических понятий. Он на первых порах выступил как реформатор, Проведя историко-логический анализ, он разработал иерархию химических понятий.

Менделеев понял и в лекциях по теоретической химии 1864 г. ясно заявил, что, во-первых, химическая активность не является свойством элемента, а зависит от многих причин: степени насыщения, партнера, условий взаимодействия, т.е. от «состояния атома». Во-вторых, Менделеев понял, что химические свойства зависят от физического состояния атома: чем выше степень окисления, тем более атом теряет свою индивидуальность и приобретает черты, делающие его сходным с атомами других элементов.

И вот финал. Формируется иерархия понятий. Центральным понятием является понятие «химический элемент». Закон взаимосвязи элементов – особый закон. Он охватывает две идеи: повторение и развитие. Менделеев понял, что нужно одной идеей – периодической повторяемости свойств у высших форм соединений – объединить элементы, составляющие те две совокупности сходных элементов, о которых говорил еще Дюма. Тогда в периодической системе оказались в единстве выраженными две идеи: горизонтального и вертикального сходства, которые на разных участках системы, чередуясь, выражены в разной мере. Каждый ряд, как и группа, имеет свои особенности. Их изучение и составляет предмет неорганической химии.