ГОДЫ УЧЕБЫ В ГЛАВНОМ ПЕДАГОГИЧЕСКОМ ИНСТИТУТЕ НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫЕ ОТКРЫТИЯ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВ – РУССКИЙ ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ Путь Д.И. Менделеева в науке

Первая работа Д.И. Менделеева по химии была проведена под руководством профессора А.А. Воскресенского в годы обучения на физико-математическом факультете Петербургского Главного педагогического института. В ходе этого эксперимента Д.И. Менделеев осуществил полный химический анализ минералов ортита и пироксена. Обложка первой публикации Д. И. Менделеева «Химический анализ ортита из Финляндии». 1854

Ортит - синоним минерала Алланит. От др.-греч. ρθός - прямой, правильный - из-за таблитчатой формы кристаллов. Относится к группе силикатов. Содержит редкие элементы Церий и Иттрий. Из-за присутствия в некоторых образцах тория бывает слабо радиоактивен. Приблизительный химический состав: (Ca,Ce, La,Y) 2 (Al,Fe) 3 (SiO 4 ) 3 (OH). Правильную формулу оксида иттрия– Y 2 O 3 – первым указал Д.И. Менделеев

Название «Пироксен» произошло от двух греческих слов «Пир» огонь и «Ксенос» чуждый, чужеземец. Первоначально, ошибочно считалось, что вкрапления пироксена в лавах это чужеродные включения, захваченные лавой. Главным мотивом структуры пироксенов являются цепочки [SiO 4 ] 4 тетраэдров. В пироксенах тетраэдры в цепочках поочередно направлены в разные стороны. Химический состав: (Ca,Fe)(Mg,Fe)[Si 2 O 6 ] Характерные примеси: натрий, калий, титан, хром, ванадий.

По окончании института Д.И. Менделеев представил кандидатскую диссертацию «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу». В этой работе он дал такое определение изоморфизма: «Сходство кристаллических форм по причине одинаковости атомного строения и одинаковости объема атомных атмосфер». Но отсюда логически вытекала необходимость исследования объемов атомов и молекул.

Д.И. Менделеев исследовал в этой работе способность некоторых веществ заменять друг друга в кристаллах, не меняя при этом формы кристаллической решетки. В этом явлении изоморфизме, отчетливо прослеживались сходства в поведении различных элементов. Делая сравнение состава ортита с составами других подобных минералов, ученый делает вывод, что такое сопоставление приводит к построению изоморфного ряда. Дмитрий Менделеев, 1855 г.

После окончания института в 1855 году Дмитрий Иванович преподавал естествознание и другие предметы в Ришельевской гимназии в городе Одессе. Здесь же была написана книга «Удельные объёмы», в которой освещались актуальные вопросы химии середины XIX века. Эта работа была представлена в качестве магистерской диссертации весной 1856 года. Весы, сконструированные Д. И. Менделеевым для взвешивания газообразных и твёрдых веществ

В этой работе Дмитрий Иванович высказал мысль о наличии связи молекулярного веса и объёма любого газообразного тела. Учёный вывел формулу для расчёта молекулярного веса газа по его плотности по воздуху. Д.И.Менделеев приходит к выводу, о том, что объём, как и кристаллическая форма, является показателем сходства и различия всех элементов. Это касается также образуемых ими соединений. Он указывает на то, что углубленное изучение объёмов должно привести к классификации минеральных и органических тел.

Осенью 1856 года Дмитрий Иванович защитил ещё одну диссертацию – на право чтения лекций. Тема работы: «Строение кремнезёмных соединений». Здание С.- Петербургского университета. В этом здании учился в Главном педагогическом институте ( ), преподавал ( ) и жил ( ) Д.И. Менделеев.

Собственно с наблюдения над процессом стеклоделия с применением силикатов начался путь Д.И.Менделеева как ученого. Скорее всего, именно этот факт имел главную роль в его выборе. Эта тема в той или иной форме постоянно соприкасается со многими другими его исследованиями. Ученый хорошо понимал прикладное значение силикатных материалов, которые были древнейшими и самыми распространенными в практике. Опыты по изучению стекла помогли Д.И.Менделееву глубже понять все о кремнекислых соединениях и на основе этого увидеть многие важные особенности других химических соединений. Теме стеклоделия, а также химии силикатов и изучению стеклообразного состояния Д.И.Менделеев посвятил около 30 работ.

Следующим этапом становления Д.И. Менделеева как ученого стала его стажировка в Гейдельбергском университете в годах. Прибыв туда, Дмитрий Иванович имел четкий план исследований – теоретическое рассмотрение тесной взаимосвязи физических и химических свойств веществ на основе изучения сил сцепления частиц. Гейдельбергский университет

В основу этих работ были положены экспериментальные данные, полученные в процессе измерений поверхностного натяжения жидкостей при различных температурах. Катетометр и компаратор, сделанные известным французским механиком Саллероном для Д. Менделеева. Пикнометр Д. И. Менделеева

Сам Д.И. Менделеев определял это направление исследований, как «молекулярную механику», ключевыми понятиями которой были масса, объём и сила сцепления частиц. Рабочие тетради ученого показывают, что он последовательно искал аналитическое выражение, которое демонстрировало бы связь состава вещества с этими тремя параметрами. Дифференциальный барометр, сконструированный Д.И. Менделеевым

Однако исчерпывающего решения этой проблемы Д.И. Менделеев не нашел. Существенным итогом работ в Гейдельберге стало открытие «критической температуры». В современной трактовке критическая температура – это такая температура, при которой плотность и давление насыщенного пара становится максимальными, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, становится минимальной. Молодые ученые на стажировке в Гейдельберге. В середине А.П. Бородин и Д.И. Менделеев

При температуре, выше критической температуры газа, его невозможно сконденсировать ни при каком давлении. Эти выводы приобрели большое значение в х годах, когда наукой решалась проблема сжижения веществ, которые обычно находятся в газообразном состоянии. Сосуды Дьюара для хранения жидкого гелия

Вернувшись в Петербург, Менделеев погрузился в активную педагогическую, исследовательскую и литературную работу. По предложению издательства «Общественная польза», он написал учебник по органической химии, ставший первым русским пособием по этой дисциплине.

Приблизительно с 1863 года Дмитрий Иванович перешел от изучения жидкостей к изучению растворов, позволяющих рассмотреть поведение химического соединения в динамике. В результате была разработана химическая теория растворов, главным положением которой стало представление о взаимодействии растворяемого вещества и растворителя. Худ. Н. А. Ярошенко. Д. И. Менделеев

Согласно Д.И. Менделееву, растворы представляют собой жидкие динамические системы, находящиеся в условиях подвижного химического равновесия и диссоциации. Они образованы частицами растворителя, растворенного вещества и теми нестойкими соединениями, которые образуются между компонентами раствора.

Химическая теория растворов затронула такой фундаментальный вопрос, как существование соединений переменного состава – сольватов. В 1865 году по этой теме Д.И. Менделеев защитил докторскую диссертацию.

Кристаллогидраты серной кислоты

Одновременно с изучением газообразного и жидкого состояния вещества Дмитрий Иванович большое внимание уделял и изучению твердых соединений различных химических элементов. В процессе работы над учебником «Основы химии», 17 февраля 1869 года Д.И. Менделееву пришла мысль сравнить несходные по химическим свойствам элементы хлор и калий.

Единственным сходством этих элементов была валентность (атомность), равная I. Сопоставив относительные атомные веса этих элементов, 35,5 для хлора и 39 для калия, ученый обнаружил, что эти величины также близки по значению. Дальнейшее сопоставление атомных весов галогенов и щелочных металлов позволило определить границы периодов. Далее Д.И. Менделеев выписал на карточки атомные веса всех 63 известных тогда элементов, их высших оксидов и гидридов и распределил их в порядке возрастания этого показателя. Выстроилась периодическая зависимость, причем переход от периода к периоду происходил при переходе от галогена к щелочному металлу.

Д.И. Менделеева иногда называют русским Леонардо из-за широты его интересов. 19 октября 1875 года в докладе на заседании физического общества при Петербургском университете Дмитрий Менделеев выдвинул идею аэростата с герметичной гондолой для исследования высотных слоёв атмосферы.

В 1887 г. Д.И. Менделеев совершил подъем на воздушном шаре близ г. Клина. Он поднялся на высоту более 3000 м и пролетел более 100 км. Во время полета Дмитрий Иванович проявил незаурядное мужество, устранив неисправность управления главным клапаном аэростата. За полет на воздушном шаре Д.И. Менделеев был отмечен Международным комитетом по аэронавтике в Париже: ему присуждена медаль французской Академии аэростатической метеорологии. Воздушный шар «Русский», на котором Д.И. Менделеев совершил полет для наблюдения солнечного затмения.

Монография Д. И. Менделеева «О сопротивлении жидкости и о воздухоплавании» (1880 г.) имела большое значение и для кораблестроения. В гг. Д.И. Менделеев самостоятельно разработал проект высокоширотного экспедиционного ледокола. Ледокол конструкции Д.И. Менделеева. Модель выполнена по чертежам, сохранившимся в архиве ученого.

Много внимания уделял Д.И. Менделеев экономике нефтяной промышленности. В частности, он занимался проблемой размещения заводов по переработке нефти, вопросами сбыта сырья, цен на нефть и нефтепродукты. Чаны и мешалки строящегося нефтеперерабатывающего завода. Баку, 1888 г.

Весной и летом 1880 г. Д. И. Менделеев работал на Константиновском нефтеперегонном заводе близ Ярославля. Здесь он не только реализовал ряд своих технических усовершенствований, но и провел новые исследования нефти. Так, Д.И. Менделеев установил оптимальный режим перегонки нефти с получением керосина, смазочных масел и других продуктов. Нефтеперегонный завод в селе Константиновском

Особый раздел научного поиска Д.И. Менделеева составляют его труды по сельскому хозяйству, касающихся самых различных областей: животноводства, молочного хозяйства, агрохимии и агрономии. К проблемам сельского хозяйства он подходил и как ученый-химик, и как экономист, и как агроном, хорошо знакомый с практикой земледелия. Дом в имении Боблово, где Д.И. Менделеев проводил сельскохозяйственные опыты.

Главная палата мер и весов была учреждена в 1893 году в Санкт- Петербурге по инициативе Дмитрия Менделеева. Задачей этой Палаты было «сохранение единообразия, верности и взаимного соответствия мер и весов», как говорилось в Положении о мерах на 1899 год. Ныне Главная палата мер и весов – это Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И. Менделеева. Маятник-диск и маятник-подкова, сконструированные Д.И. Менделеевым Эталонные гири

Создание высокоразвитой отечественной промышленности Менделеев тесно связывал с проблемами народного образования и просвещения. В течение 35 лет он активно работал как педагог в различных средних и высших учебных заведениях: Симферопольской и Одесской гимназиях, а затем в Петербурге во 2-ом Кадетском корпусе, Инженерном училище, Институте инженеров путей сообщения, Технологическом институте, Петербургском университете, на Высших женских курсах. Одно из первых женских высших учебных заведений в России - высшие женские курсы открылись в Санкт-Петербурге в 1878 году. Неофициально курсы получили название «бестужевских», а их слушательниц называли «бестужевками» по фамилии учредителя и первого директора, профессора К.Н. Бестужева- Рюмина.

Это позволило сказать ему в конце жизни: «Лучшее время жизни и главную силу взяло преподавательство». Д.И. Менделеев глубоко верил в преобразующую силу просвещения. «Поднять страну может только самостоятельная подготовка самостоятельных в научном отношении людей, которые могли бы других учить, а без этого никакие дальнейшие планы немыслимы», - писал он. Д.И. Менделеев среди профессоров, преподавателей и студентов физико-математического факультета С.- Петербургского университета.

Основные направления научной работы Д.И. Менделеева 1. Изучение агрегатного состояния веществ, как основного фактора, определяющего специфику механизма реакций. 2. Изучение причин взаимодействия веществ. 3. Изучение зависимости свойств вещества от его состава и строения.