Текст книги "Самые знаменитые ученые России"

Автор книги: Геннадий Прашкевич

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 39 страниц) [доступный отрывок для чтения: 14 страниц]

Дмитрий Иванович Менделеев

Великий русский химик, открыватель периодического закона химических элементов.

Родился 27 января 1834 года в Сибири, в Тобольске.

Отец Менделеева был директором гимназии, но, потеряв зрение, рано вышел в отставку. В гимназии Менделеев особыми способностями не отличался и годы учебы вспоминал без всякого удовольствия. Зато навсегда запомнилось ему время, проведенное с матерью на стекольном заводе в селе Аремзянке, который принадлежал ее брату. Там Менделеев впервые увидел, как рабочие засыпают в стеклоплавильные горшки песок, известняк и селитру, а затем, набрав в железную трубку расплавленную массу, выдувают из жидкого стекла бутылки и банки.

Решив дать сыну приличное образование, мать Менделеева повезла его в Москву. Но поступить в университет Менделеев не смог. Как лицо, окончившее гимназию Казанского учебного округа, он имел право поступать только в Казанский университет. Не желая смириться с этим, мать повезла его в столицу.

В Петербурге Менделеев собрался поступать в Медико-хирургическую академию, но работа с анатомическими препаратами оказалась для него совершенно непереносимой. Тогда, по совету матери, он поступил на естественное отделение физико-математического факультета Главного педагогического института, который когда-то заканчивал его отец. Институт этот находился рядом с Петербургским университетом (в здании Двенадцати коллегий) и значительная часть профессуры института и университета была общей. Химию, например, и там и там читал А. А. Воскресенский, физику – Э. Х. Ленц, математику – Н. В. Остроградский. При этом педагогический институт считался закрытым заведением, в его стенах царила строжайшая дисциплина. Даже на прогулки разрешалось выходить только в сопровождении студентов старшего курса или преподавателей. Уже в шесть с половиной часов утра студенты должны были находиться в классах для самостоятельных занятий; с небольшими перерывами они занимались до позднего вечера.

Научную работу Менделеев начал еще студентом.

В 1854 году, под руководством профессора С. С. Куторги, он приступил к изучению связей между кристаллической формой и химическим составом различных веществ, в частности к изучению изоморфизма, что составило содержание его работы «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу».

Окончив институт, Менделеев, как государственный стипендиат, был назначен старшим учителем гимназии в Симферополь, однако, из-за начавшейся Крымской войны гимназия в Симферополе закрылась. Некоторое время Менделеев преподавал в одной из Одесских гимназий, затем вернулся в Петербург. В 1856 году он защитил магистерскую диссертацию «Удельные объемы». А с 1857 года он начал преподавать в Петербургском университете.

В те годы учебника химии, который отвечал бы всем необходимым требованиям, не было. Готовясь к лекциям, Менделеев тщательно выписывал на специальные карточки свойства отдельных химических веществ, в том числе простых, которых тогда насчитывалось около шестидесяти. Это, вероятно, и стало первым подходом к стержневому признаку будущей системы. Распределив все известные к тому времени элементы в порядке возрастания их атомных весов, Менделеев обнаружил некую закономерную повторяемость физических и химических свойств элементов.

В 1859 году Менделеев был командирован за границу.

В Гейдельберге он работал в лабораториях Бунзена и Кирхгофа, а в 1860 году принял участие в знаменитом Международном конгрессе химиков в Карлсруэ. На конгрессе он услышал доклад итальянца Канниццаро, посвященный интерпретации известной молекулярной теории Авогадро. Возможно, именно этот доклад вновь заставил Менделеева вернуться к мысли о некоей связи между свойствами простых тел и атомными весами.

Из Парижа, где работали тогда такие крупные химики, как Дюма (родной брат знаменитого романиста), Варц, физик Беккерель, Менделеев вернулся в Гейдельберг. Несмотря на широкое общение с коллегами и веселые поездки с друзьями в Швейцарию и Италию, Менделеев провел в Гейдельберге важные исследования в области физической химии. В частности, он открыл существование критической температуры.

По возвращении в Россию Менделеев продолжил чтение лекций в Петербургском университете, закончил и опубликовал первый русский учебник органической химии. Кстати, эта его работа была удостоена Демидовской премии.

В 1864 году Менделеева избрали профессором Петербургского практического технологического института по кафедре химии, а в следующем году он защитил докторскую диссертацию «Рассуждение о соединении спирта с водою». Защита позволила Менделееву получить место ординарного профессора Петербургского университета по кафедре технической химии. В 1868 году он приступил к работе над «Основами химии», что привело его к открытию периодического закона химических элементов.

Первый вариант периодической таблицы Менделеев напечатал в виде отдельного листка под названием «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Этот листок в марте 1869 года Менделеев разослал многим русским и иностранным химикам. Что же касается специального сообщения об открытом Менделеевым соотношении между свойствами элементов и их атомными весами, то оно было сделано 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества профессором Н. А. Меншуткиным, – от имени Менделеева, который в тот день был болен. Профессор Меншуткин показал собравшимся членам Русского химического общества таблицу, на которой, сразу под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомных весе и химическом сходстве», столбиками располагались названия химических элементов и их химические веса. Судя по сохранившимся воспоминаниям, больше всего поразило присутствующих то сообщение, что теперь «…должно ожидать открытия еще многих неизвестных простых тел».

Летом 1871 года Менделеев подытожил исследования, связанные с установлением периодического закона, в труде «Периодическая законность для химических элементов».

До Менделеева ученые, занимавшиеся химической классификацией, обычно ограничивались тем, что объединяли в определенные группы сходные по химическим свойствам элементы, не указывая при этом никаких внутренних связей между группами. Менделеев, твердо убежденный в существовании некоего объективного закона, которому подчиняются все многообразные по свойствам элементы, пошел другим путем. Он начал искать в качестве характеристики элементов нечто материальное, отражающее все многообразие их свойств. Счастливо взяв в качестве такой характеристики атомный вес, Менделеев сопоставил известные в то время группы элементов по величине атомного веса и их членов. Написав группу галогенов под группой щелочных металлов и расположив под ними другие группы сходных элементов в порядке возрастания величины их атомных весов, Менделеев установил, что члены этих естественных групп образуют общий закономерный ряд. При этом химические свойства элементов, составляющих ряд, периодически повторяются.

При построении периодической системы элементов Менделееву пришлось преодолеть немалые трудности, так как некоторые элементы были в то время еще не открыты, а у некоторых были неправильно определены атомные веса. Например, Менделеев исправил атомный вес бериллия, поставив его не в одной группе с алюминием, как это делалось раньше, а в одной группе с магнием. Также он изменил значение атомных весов индия, тория, урана, церия и других элементов, руководствуясь свойствами этих элементов и их уточненным местом в периодической системе. Опираясь на выведенные им закономерности, Менделеев поместил теллур перед йодом, а кобальт перед никелем, хотя величины атомных весов этих элементов требовали, казалось, обратного расположения. И, в довершение к уже указанному, Менделеев указал на существование четырех еще не открытых элементов. Впервые в истории химии было предсказано существование неизвестных элементов и даже ориентировочно определены их атомные веса. В работах «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов» и «Периодическая законность для химических элементов» Менделеев назвал предсказанным им элементы экабором, экасилицием и экаалюминием.

Правота научных предсказаний Менделеева скоро была подтверждена.

В 1875 году французский химик П. Лекок де Буабодран открыл элемент галлий, тождественный с экаалюминием. В 1879 году шведский химик Л. Нильсон нашел элемент скандий, полностью соответствующий описанному Менделеевым экабору. В 1886 году немецкий химик К. Винклер открыл германий, соответствующий экасилицию.

Впоследствии оправдались и другие важные предвидения Менделеева: были открыты указанные им тримарганец – рений, двицезий – франций, двибарий – радий и другие, а чуть позже установлено, что порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева действительно имеет вполне реальный физический смысл и соответствует заряду атомного ядра и равному ему числу электронов в оболочке нейтрального атома.

Всю жизнь Менделеева чрезвычайно занимал вопрос: почему, собственно, периодическая система должна начинаться с водорода? Что мешает существованию неких элементов с атомным весом, меньше единицы?

Не имея возможности объяснить это, Менделеев в 1905 году в качестве «начального» элемента назвал мировой эфир. Он даже поместил его в нулевую группу над гелием и рассчитал атомный вес – 0,000001! Инертный газ со столь малым атомным весом должен был иметь, по мнению Менделеева, замечательное свойство всепроникаемости, а его упругие колебания вполне могли объяснить световые явления.

Менделеев ошибся, но это ничуть не умаляет его огромных заслуг перед наукой.

В 1876 году Менделеева избрали членом-корреспондентом Петербургской академии наук. А в 1880 году, после смерти академика Н. Н. Зинина, известные ученые Н. И. Кокшаров, Ф. В. Овсянников, П. Л. Чебышев и А. М. Бутлеров внесли предложение избрать Менделеева в экстраординарные академики. В поданной ими служебной записке были отмечены огромные заслуги ученого в области чистой и прикладной химии, а также указано на широкое признание его научных заслуг за границей. Однако кандидатура Менделеева встретила в Академии резкую оппозицию. В результате голосования создатель периодического закона химических элементов не получил большинства голосов (из 19 голосов только 9 избирательных). Вместо Менделеева в Академию был избран вполне посредственный химик Бейльштейн.

Возмущенный Бутлеров опубликовал в газете «Русь» статью под красноречивым названием: «Русская или только Императорская Академия наук в Санкт-Петербурге?» Несколько позже, говоря о выдвинутом в Академию астрономе Пулковской обсерватории О. А. Баклунде, даже не знавшем русского языка, Бутлеров изумленно восклицал: «…Руководствуясь своими, уже выраженными перед Академией убеждениями, я во всяком случае не мог оставить без сопротивления попытку ввести в Академию молодого шведа, не говорящего по-русски и не обладающего русскою ученою степенью, тогда как имена заслуженных русских ученых Ковальского, Бредихина остались даже не названными в представлении. После забаллотирования профессора Менделеева, представление г. Баклунда являлось прямым неудобопереносимым оскорблением достоинства русской науки. Естественным следствием незнания русского языка не будет ли то, что знакомясь по преимуществу с сочинениями на нерусском языке – естественно сближаясь скорее с учеными нерусского происхождения, такой академик по необходимости видит чужестранное ближе и в более ярком освещении, чем наше отечественное, мало доступное ему по языку. Считая вследствие того нерусское более крупным, он является его естественным покровителем и проводником в среду Академии…»

Отмечая заслуги Менделеева, пять русских университетов выбрали его своим почетным членом. Кембриджский, Оксфордский и другие старейшие университеты Европы присвоили ему почетные ученые степени. Открыватель периодической системы был избран членом Лондонского королевского общества, Римской, Парижской, Берлинской, Американской, Бельгийской, Краковской и многих других академий. Более ста тридцати дипломов и почетных званий получил Менделеев от русских и зарубежных научных обществ и заведений, вот только российским академиком не был избран.

Вот одно из писем, какие в те дни во множестве получал Менделеев.

«Милостивый государь Дмитрий Иванович!

Ряд принадлежащих Вам исследований, отличающихся глубиною и оригинальностью основной мысли, с давних пор уже обратили на себя внимание русских ученых и заставили признать Вас одним из наиболее выдающихся научных деятелей России. Ваши «Основы химии» стали настольной книгой всякого русского химика, и русская наука гордится трактатом, не имеющим себе равного даже в богатой западной литературе. Наряду с многочисленными сочинениями, долголетняя и плодотворная профессорская Ваша деятельность, а также участие в исследовании минеральных богатств России делают Ваше имя одним из самых почтенных в истории русского просвещения. В последние годы Ваш закон периодичности химических элементов, столь блистательно оправданный открытием предсказанных Вами металлов, напоминающих открытие Нептуна, доставил Вам почетное место в кругу ученых всего мира. «Это, – по выражению Вюрца, – могучий синтез, который отныне необходимо иметь в виду всякий раз, когда желаем взглянуть на предмет химии с высоты и в целом его объеме». Дальнейшая экспериментальная разработка «закона Менделеева», без сомнения, еще более покажет, как широко он обнимает свойства вещества, и окончательно упрочит за Вами славу первоклассного ученого мыслителя. Между тем мы узнаем, что находящаяся в Санкт-Петербурге Академия наук при недавно происходивших выборах не приняла Вас в число своих действительных членов. Для людей, следивших за действиями учреждения, которое по своему уставу должно быть «первенствующим ученым сословием» в России, такое известие не было вполне неожиданным. История многих академических выборов с очевидностью показала, что в среде этого учреждения голос людей науки подавляется противодействием темных сил, которые ревниво затворяют двери Академии перед русскими талантами. Много раз слышали и читали мы о таких прискорбных явлениях в академической среде и говорили про себя – до каких же пор? Но пора сказать прямое слово, пора назвать недостойное недостойным. Во имя науки, во имя народного чувства, во имя справедливости мы считаем своим долгом выразить наше осуждение действию, несовместному с достоинством ученой корпорации и оскорбительному для русского общества. Такое действо вызовет, без сомнения, строгий приговор и за пределами России – везде, где уважается наука.

Примите уверение в глубоком уважении и преданности, с которым остаемся Ваши искренние почитатели профессора физико-математического факультета Московского университета:

А. Давидов, Федор Бредихин, Анатолий Богданов, Федор Слудский, Николай Бугаев, Василий Цингер, Сергей Усов, Яков Борзенков, Михаил Толстопятов, Вл. Марковников, Александр Столетов, Николай Лясковский, К. Тимирязев, И. Архипов».

Случившееся, впрочем, нисколько не повлияло на характер Менделеева.

Будучи человеком живым и любопытным, в 1887 году во время солнечного затмения Менделеев с исследовательскими целями совершил подъем на воздушном шаре. Поднимался он один, так как шар намок от дождя. Песок в мешках так отсырел, что Менделееву пришлось выбрасывать его руками. Только на высоте более семисот метров густая облачность осталась внизу и Менделеев увидел Солнце, закрытое Луной. Стояли густые пепельные сумерки, но звезд не было видно, отметил в отчете Менделеев. Поднявшись на высоту в четыре с половиной километра, шар из Клина, где начинался подъем, был унесен ветром в Тверскую губернию. За этот полет Менделеев был удостоен медали Французского общества воздухоплавания.

В 1890 году Менделеев покинул Петербургский университет из-за конфликта с И. Д. Деляновым, министром народного просвещения, отказавшимся принять петицию студентов, переданную ему через Менделеева. «По приказанию Министра Народного Просвещения, – гласила резолюция, наложенная Деляновым, – прилагаемая бумага возвращается Дейст. Стат. Сов. Профессору Менделееву, так как ни министр и никто из состоящих на службе Его Императорского Величества лиц не имеет права принимать подобные бумаги».

В 1892 году Менделеев получил место хранителя в Депо образцовых гирь и весов, через год преобразованное в Главную палату мер и весов. Занимая это место, Менделеев являлся фактически правительственным советником по науке; в этом качестве он получил возможность разрабатывать полномасштабную программу экономического развития империи.

С самого начала своей научной деятельности Менделеев интенсивно интересовался так называемыми неопределенными химическими соединениями, к которым тогда относили растворы, сплавы, изоморфные смеси, стекла и шлаки. Вопрос о природе растворов был разработан Менделеевым в работе «Рассуждение о соединении спирта с водою» и в капитальной монографии «Исследование водных растворов по удельному весу». В противовес господствовавшим в то время представлениям о растворах, как о механических смесях, Менделеев создал химическую, или, как он ее называл, «гидратную» теорию водных растворов. Исследуя сжатие (изменение объема) водно-спиртовых растворов в зависимости от их состава, он объяснил это сжатие химическим взаимодействием спирта с водой. На обширном фактическом материале Менделеев подтвердил сделанный им замечательный вывод о том, что свойства растворов при непрерывном изменении состава изменяются скачками. Впоследствии изучение обнаруженных Менделеевым «особых точек» на диаграммах «состав – свойство» растворов привело академика Н. С. Курнакова к созданию учения о сингулярных точках химических диаграмм.

Менделеев создал современную физическую теорию весов и разработал наилучшие конструкции коромысла и арретира. Он первый установил влияние изменения внутреннего трения среды на колебания весов. При непосредственном участии и под руководством Менделеева в течение шести лет в Главной палате мер и весов были возобновлены прототипы русских мер и весов (массы и длины) – фунта и аршина, проведена огромная работа по сравнению русских эталонов с английскими и метрическими.

Будучи глубоко убежден, что любой работой надо заниматься тщательно и постоянно, Менделеев ни в чем не выносил небрежности и легкомыслия. При этом он любил веселье, общество, знал и чувствовал музыку и литературу. В пятьдесят лет он не испугался общественной молвы, женившись на семнадцатилетней татарской девушке.

Менделеев много ездил по миру и по России, видел массу промышленных предприятий. На протяжении многих лет он разрабатывал вопрос о происхождении нефти и даже предложил свою оригинальную теорию неорганического образования нефти через карбиды металлов. В годы, когда Россия только начинала свою промышленность, он говорил русским промышленникам: развивайте, развивайте химическую промышленность! Кстати, это Менделееву принадлежат известные слова: «Топить нефтью? Что ж, можно топить и ассигнациями…»

Посетив многие каменноугольные месторождения России, Менделеев выдвинул идею подземной газификации, которая, по его мнению, должна была сменить прежние невыгодные методы использования ископаемого горючего. В отчете о поездке, совершенной по Донецкой области, он прямо писал: «Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, а там в земле его сумеют превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния».

В начале 90-х годов Менделеев разработал способ получения нового вида бездымного пороха, названного им пироколлодийным. Не являясь специалистом в области взрывчатых веществ, он, тем не менее, смело взялся за решение столь сложной задачи. По поручению Морского министерства он был командирован во Францию. Французские власти позволили Менделееву ознакомиться с заводом бездымного пороха, но, разумеется, категорически отказались сообщить химический состав пороха. Узнав, что к заводу подведена специальная железнодорожная ветка, Менделеев не поленился тщательно изучить все опубликованные статистические отчеты железнодорожных перевозок сырья и продуктов на завод. Полученные сведения о количестве доставленной на завод целлюлозы и серной и азотной кислот помогли Менделееву сделать верные выводы о предполагаемом составе бездымного пороха, который и стал вскоре производиться в России сразу в промышленном масштабе.

Историю с порохом можно считать одной из первых российских акций удачного промышленного шпионажа.

В 1901 году Менделеев выдвинул предположение, что в центральной части полярного бассейна может быть много открытой воды, никогда не замерзающей, а значит, воспользовавшись ледоколом, можно пройти прямо к Северному полюсу. Менделеев даже представил министру С. Ю. Витте докладную записку: «Об исследовании Северного полярного океана», в которой писал:

«Желать истинной, то есть с помощью кораблей, победы над полярными льдами Россия должна еще в большей мере, чем какое-либо другое государство, потому что ни одно не владеет столь большим протяжением берегов в Ледовитом океане, и здесь в него вливаются громадные реки, омывающие наибольшую часть империи, мало могущую развиваться не столько по условиям климата, сколько по причине отсутствия торговых выходов через Ледовитый океан. Победа над его льдами составляет один из экономических вопросов будущности северо-востока Европейской России и почти всей Сибири, так как лес, хлеб и другие тяжелые сырые материалы отдаленных стран могут находить выгодные пути сбыта у себя в стране и во всем мире только по морю. Но и помимо большого экономического значения военно-морская оборона страны должна много выиграть, когда можно будет – без Суэцкого или иных каналов теплых стран – около собственных своих берегов переводить военные суда или хотя бы часть их из Атлантического океана в Великий и обратно, ибо Россия там и тут должна держать сильный флот для защиты своих жизненных интересов…»

В декабре 1906 года Главную палату мер и весов посетил известный правительственный министр Философов. Провожая его из здания в здание, Менделеев небрежно накинул на плечи пальто и простудился.

20 января 1907 года он умер от воспаления легких.

Похоронен в Петербурге на Волковом кладбище.