— 1862. Ранний период научной деятельности

1856 — 1862. Ранний период научной деятельности

В январе 1859 года Менделеев получил разрешение на заграничную командировку «для усовершенствования в науках». Он отправился в Германию, в Гейдельберг с собственной хорошо разработанной оригинальной программой научных исследований связи физических и химических свойств веществ. Особенно ученого занимал в это время вопрос о силах сцепления частиц. Изучал Менделеев это явление путем измерения поверхностного натяжения жидкостей при различных температурах. При этом ему удалось установить, что жидкость переходит в пар при определенной температуре, которую он назвал «абсолютной температурой кипения». Это было первое крупное научное открытие Менделеева. Позже, после исследований других ученых, для этого явления был установлен термин «критическая температура», но приоритет Менделеева в данном случае остается несомненным и общепризнанным и сегодня.

Пикнометр конструкции Д.И. Менделеева

Молодые ученые. В середине А.П. Бородин и Д.И. Менделеев

Медаль Демидовской премии

Д. И. Менделеев исследовал (в 1854—1856 годах) явления изоморфизма, раскрывающие отношения между кристаллической формой и химическим составом соединений, а также зависимость свойств элементов от величины их атомных объёмов.

Занимаясь вопросами воздухоплавания, Д. И Менделеев, во-первых, продолжает свои исследования в области газов и метеорологии, во-вторых — развивает темы своих работ, вступающих в соприкосновение с темами сопротивления среды и кораблестроения.

В 1875 году он разработал проект стратостата объёмом около 3600 м³ с герметической гондолой, подразумевающий возможность подъёма в верхние слои атмосферы (первый такой полёт в стратосферу осуществлён был О. Пикаром только в 1924 году). Д. И. Менделеев также спроектировал управляемый аэростат с двигателями. В 1878 году учёный, находясь во Франции, совершил подъём на привязном аэростате А. Жиффара (на фр. — Henri Giffard). Великий ученый-энциклопедист, химик, физико-химик, физик, метролог, экономист, технолог, геолог, метеоролог, педагог, воздухоплаватель, уже при жизни пользовался мировой славой. Менделеев оставил после себя более 500 трудов, фундаментальных исследований по различным областям науки. Он всегда был увлечен разнообразными идеями и настойчиво претворял их в жизнь, мог одновременно работать в нескольких направлениях, всюду успевал, быстро, иногда почти в невероятно короткие сроки создавал крупные монографии или решал важные научные проблемы. Он организовал Палату мер и весов и стал ее первым директором, был профессором университета и действительным статским советником, ушел из университета в знак протеста, был избран членом 90 иностранных академий наук и забаллотирован при выборах в русскую. Академики сочли его труды недостаточно фундаментальными, слишком близкими к практическим нуждам. В качестве хобби Дмитрий Иванович делал чемоданы и сам себе шил одежду, считая готовую неудобной. Самым вредным человеческим качеством считал скромность, умело выбивал деньги из правительства для своей лаборатории и наблюдал солнечное затмение с воздушного шара. Он придумал теорию неорганического происхождения нефти и гидридов металлов - после почти столетнего пренебрежения к ней сейчас возвращаются геологи и химики. Периодическую систему он создал в 35 лет. Как учитель, Менделеев не создал и не оставил после себя школы, подобно А.М. Бутлерову; но целые поколения русских химиков могут считаться его учениками. Лекции Менделеева не отличались внешним блеском, но были увлекательны, и слушать его собирался весь университет. Он был знаком почти со всеми выдающимися художниками и писателями своего времени. Его единственная дочь Люба была женой А.Блока. У Менделеева почти не было друзей, со многими он открыто враждовал. Его главный оппонент, Лев Толстой, писал: "У него есть много интересных материалов, но выводы ужасающе глупы". Почти то же писал о Толстом и сам Менделеев: "Он гениален, но глуп".

Периодический закон

Д. И. Менделеев. Первый рукописный вариант периодического закона. 18 февраля 1869 года

Работая над трудом «Основы химии», Д. И. Менделеев открыл в феврале 1869 года один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов. Не давая представления о строении атома, периодический закон, тем не менее, вплотную подводит к этой проблеме, и решение её было найдено несомненно благодаря ему — именно этой системой руководствовались исследователи, увязывая факторы, выявленные им с интересовавшими их другими физическими характеристиками. В 1984 году академик В. И. Спицын пишет: «…Первые представления о строении атомов и природе химической валентности, разработанные в начале нашего столетия, основывались на закономерностях свойств элементов, установленных с помощью периодического закона».

Развивая в 1869—1871 годах идеи периодичности, Д. И. Менделеев ввёл понятие о месте элемента в Периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов. На этой основе, в частности, опираясь на результаты изучения последовательности изменения стеклообразующих оксидов, исправил значения атомных масс 9 элементов (бериллия, индия, урана и др.). Предсказал в 1870 году существование, вычислил атомные массы и описал свойства трёх ещё не открытых тогда элементов — «экаалюминия» (открыт в 1875 году и назван галлием), «экабора» (открыт в 1879 году и назван скандием) и «экасилиция» (открыт в 1885 году и назван германием). Затем предсказал существование ещё восьми элементов, в том числе «двителлура» — полония (открыт в 1898 году), «экаиода» — астата (открыт в 1942—1943 годах), «двимарганца» — технеция (открыт в 1937 году), «экацезия» — франция (открыт в 1939 году).

В 1900 году Дмитрий Иванович Менделеев и Уильям Рамзай пришли к выводу о необходимости включения в Периодическую систему элементов особой, нулевой группы благородных газов.

Кораблестроение. Освоение Крайнего Севера

Когда в конце 1870-х годов Д. И. Менделеев занимался изучением сопротивления среды, им была высказана мысль о постройке опытового бассейна для испытания судов. Но только в 1893 году по просьбе управляющего морским министерством Н. М. Чихачёва учёный составляет записку «О бассейне для испытания судовых моделей» и «Проект положения о бассейне», где трактует перспективу создания бассейна как часть научно-технической программы, подразумевающей не только решение задач судостроения военно-технического и торгового профиля, но и дающей возможность осуществления научных исследований.

Занимаясь изучением растворов, Д. И. Менделеев в конце 1880-х — начале 1890-х годов проявляет большой интерес к результатам исследований плотности морской воды, которые были получены С. О. Макаровым в кругосветном плавании на корвете «Витязь» в 1887—1889 годах. Эти ценнейшие данные чрезвычайно высоко оценивал Д. И. Менделеев, включивший их в сводную таблицу величин плотности воды при разных температурах, которую он приводит в своей статье «Изменение плотности воды при нагревании».

Продолжая взаимодействия с С. О. Макаровым, начатые при разработке порохов для морской артиллерии, Д. И. Менделеев включается в организацию ледокольной экспедиции в Северный Ледовит 1898 году Д. И. Менделеев и С. О. Макаров обратились к С. Ю. Витте с докладной запиской «Об исследовании Северного Полярного океана во время пробного плавания ледокола „Ермак“», излагавшей программу экспедиции, планировавшейся к проведению летом 1899 года, в осуществление астрономических, магнитных, метеорологических, гидрологических, химических и биологических исследований.

Модель строящегося ледокола в опытовом судостроительном бассейне Морского министерства была подвергнута испытаниям, включавшем помимо определения скорости и мощности гидродинамическую оценку винтов и исследование остойчивости, сопротивления нагрузкам поперечной качке, для ослабления воздействий которой было внесено ценное техническое усовершенствование, предложенное Д. И. Менделеевым, и впервые применённое в новом корабле.

В 1901—1902 годах Д. И. Менделеев создал проект арктического экспедиционного ледокола. Учёным разработан высокоширотный «промышленный» морской путь, подразумевавший прохождение судов вблизи Северного полюса.

Легенда об изобретении водки

На этикетке «Русского стандарта» написано, что данная водка «соответствует стандарту русской водки высшего качества, утверждённому царской правительственной комиссией во главе с Д. И. Менделеевым в 1894 году». С именем Менделеева связывают выбор для водки крепости в 40°. Согласно информации «Музея Водки» в Санкт-Петербурге, Менделеев считал идеальной крепостью водки 38°, но это число было округлено до 40, для упрощения расчёта налога на алкоголь. Однако в трудах ученого отыскать обоснование этого выбора не удаётся. Его диссертация, посвящённая свойствам смесей спирта и воды, никак не выделяет 40° или 38°. В последующие 20 лет Менделеев вообще не занимался растворами и только в 1884 году, в разгар исследований по нефти, он вновь возвращается к проблеме гидратной теории.

Список литературы:

1. Д. И. Менделеев. Собрание сочинений. Том IX. Пороха. Л. — М.: Издательство АН СССР. 1954

2. Менделеев Д. И. Уральская железная промышленность в 1899 г. — Сочинения. Л.; М. 1949. Т. 12

3. Менделеев Д. И. Сочинения. М.; Л.: АН СССР. 1952. Т. 25

4. Сторонкин А. В., Добротин Р. Б. Краткий очерк учения Д. И. Менделеева о растворах. — Вестник ЛГУ № 2. 1955. С. 157—171

5. Семишин В. И. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. М.: Химия. 1972

6. Спицын В. И. Периодический закон Д. И. Менделеева с точки зрения современных представлений о веществе — Д. И. Менделеев. 150 лет со дня рождения. 1834—1984. М.: Наука

7. Барзаковский В. П., Добротин Р. Б. Труды Д. И. Менделеева в области химии силикатов и стеклообразного состояния. М.; Л.: АН СССР. 1960