Книга: Мужчины, изменившие мир (изменившие мир)
Назад: Альфред Нобель – изобретатель динамита
Дальше: Джон Дэвисон Рокфеллер – нефтяной магнат

Дмитрий Менделеев – создатель периодической системы

Менделеев известен мировой науке как первооткрыватель одного из основных законов естествознания – периодического закона химических элементов.

Дмитрий Менделеев родился 8 февраля 1834 года в сибирском городе Тобольске. Он был семнадцатым ребенком в семье директора местной гимназии, который в год рождения будущего светила мировой науки ослеп на оба глаза, из-за чего оставил службу и довольствовался скудной пенсией. Материальные заботы о многочисленном семействе полностью легли на плечи матери – Марии Дмитриевны, энергичной и сообразительной женщины, не побоявшейся взять на себя управление стекольной фабрикой своего брата поблизости от Тобольска.

В семилетием возрасте Менделеев поступает в гимназию, где проявляет большой интерес к математике, физике и истории, но по языкам, особенно латыни, часто получает «единицы» и «нули». Но вскоре, после того как в 1848 году сгорел стекольный завод, которым управляла М. Д. Менделеева, семья переезжает в Москву, к брату матери. Тобольская гимназия, где учился Дмитрий Менделеев, выпустившийся в 1849 году, принадлежала Казанскому, а не Московскому округу, поэтому его не приняли в Московский университет. Только после долгих хлопот товарищ отца помог Менделееву поступить в закрытое учебное заведение – Петербургский педагогический институт, на физико-математический факультет (с обязательством по окончании курса прослужить 8 лет там, где будет угодно начальству).

Когда Дмитрию Менделееву было всего 20 лет, вышла его первая печатная работа о составе минералов ортита и пироксена, а в следующем, 1855 году, он окончил институт с золотой медалью. Однако врачи ввиду слабости его здоровья посоветовали ему оставить Петербург, откуда Дмитрий Иванович переселился в Симферополь, а затем в Одессу, устроившись там учителем гимназии. В 1859 году, защитив диссертацию на степень магистра на тему «Об удельных объемах», Менделеев уехал за границу в двухгодичную научную командировку. В Гейдельберге он работал у известнейших физико-химиков того времени – Бунзена и Кирхгофа, и исследовал капиллярность, расширение жидкостей и температуру абсолютного кипения, впервые установив существование критической температуры кипения жидкостей. Там же, за рубежом, Менделеев опубликовал ряд выполненных им лабораторных исследований и познакомился со многими учеными. Возвратившись в Петербург, он погрузился в педагогическую, исследовательскую и литературную деятельность.

В связи с бурными успехами теории электролитической диссоциации Аррениуса и работами Вант-Гоффа взгляды Менделеева на растворы в качестве химических соединений между растворенным веществом и растворителем с изменяющимися соответственно составу свойствами и образованием определенных гидратов оспаривались многими крупными исследователями. Хотя позднейшие работы в этой области подтвердили наблюдения и выводы Менделеева о том, что гидраты существуют не только в твердом состоянии, но и в растворах, доказать свою правоту ему было очень трудно. Развитая и расширенная химическая теория растворов Дмитрия Ивановича Менделеева, согласованная с физическими теориями, известная ныне химикам под названием «сольватной» теории, служит теперь прекрасным дополнением к «физическим» теориям.

Во время работы над теорией растворов Менделеев собрал и привел к одинаковым условиям огромное количество (238 пар веществ!) опытных данных других исследователей. Глубоко рассмотрев и математически обработав их, он вывел ряд формул, выражающих зависимость между удельным весом и составом растворов.

Теоретические труды и собранные Дмитрием Ивановичем данные чрезвычайно пригодились лабораторной и заводской практике. Он вывел известную формулу теплотворной способности топлива.

Десятки крупнейших трудов Д. И. Менделеева были посвящены изучению новых путей развития российской промышленности и сельского хозяйства. Для Дмитрия Ивановича никогда не существовало противопоставления теоретической и прикладной науки, он постоянно заботился об издании различных технических руководств, справочников, энциклопедий, способствующих развитию отечественной промышленности.

Менделеев видел в нефти драгоценное сырье для получения большого количества очень нужных органических продуктов, он автор метафоры: «топить нефтью – топить ассигнациями», выдвинувший задачу использования природных газов.

«Наука и промышленность – вот тут мои мечты!» – писал Менделеев. В 1863 году он приступает к изучению нефтяного дела в Баку, и на протяжении многих лет разрабатывает вопрос о происхождении нефти, в результате чего выдвигает оригинальную теорию неорганического образования нефти через карбиды металлов. Изучая условия добычи и химической переработки нефти, Дмитрий Иванович Менделеев намечает перспективы развития кавказской нефтяной промышленности, страстно пропагандирует необходимость всемерного развития добычи и химической переработки нефти. Именно Менделеев предложил устройство нефтепроводов из Баку к Черному морю, которое было реализовано лишь после его смерти. Для морской и речной транспортировки нефти он предложил применение нефтеналивных судов, позже также вошедших в практику.

Менделеев также основательно изучает каменноугольную промышленность: едет в Донецкий бассейн, предлагает срочно строить новые железные дороги, сделать судоходным Донец, развить в Донецком бассейне железную промышленность. Он издает свои исполненные энтузиазма труды «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца», «Мировое значение каменного угля в Донецком бассейне» и другие, пропагандируя неотложную необходимость энергетического и химического использования углей Донецкого бассейна и многочисленных других месторождений России, в том числе подмосковных, кузнецких, алтайских, якутских, кавказских и других.

В 1863 году Дмитрия Ивановича Менделеева назначают профессором Петербургского практического технологического института, а с 1866 года – Петербургского университета. Там он читает лекции по органической, неорганической и технической химии. Также Дмитрий Иванович преподавал и в других учебных заведениях – в частности, на Владимирских женских курсах, принимал активное участие в организации известных Бестужевских женских курсов.

В 1865 году Менделеев после защиты диссертации на тему «О соединениях спирта с водой» получает степень доктора химии.

1869 год становится судьбоносным в жизни ученого – он открывает периодический закон, выпустив знаменитый труд «Основы химии», выдержавший затем многочисленные переиздания на русском, английском, немецком, французском и других языках.

Этот закон показал, что все химические элементы закономерно связаны между собой, и если их расположить в последовательности возрастания атомного веса каждого, то они периодически, через правильные промежутки, проявляют сходные свойства. Таким образом впервые было доказано, что все многообразие химических элементов и их соединений в природе представляет собой стройную систему, где свойства элементов напрямую зависят от их атомного веса. Уже известные на время работы Д. И. Менделеева 64 химических элемента он расположил в виде таблицы, которая и была названа в честь ее автора – таблицей Менделеева.

Но при выборах в Российскую Академию наук в 1880 году сказалась борьба реакционной, так называемой «немецкой школы» за ведущее место в академии, и Менделеев был забаллотирован, академиком избран посредственный химик Бейльштейн, что вызвало многочисленные протесты со стороны общественных и научных кругов России.

В 1870–1890-х годах Д. И. Менделеев изучает нефтяные, каменноугольные и железные месторождения в России, а также Пенсильванские нефтяные залежи в Америке. Детально изучив сырьевую и топливную базы России, он публикует ряд технико-экономических исследований и статей о необходимости подъема отечественной каменноугольной, нефтяной и металлургической промышленности, а также планирует многочисленные и смелые мероприятия по скорейшей реализации своих проектов.

Заинтересовавшись железорудной промышленностью Урала, он выезжает с магнитологами для сбора материалов о связи между местонахождением железной руды и магнитными аномалиями. Результатом командировки становится отчет «Уральская железная промышленность в 1899 г.», где Менделеев ставит проблему Кузнецкого бассейна и предлагает ряд экономических мероприятий для развития металлургии на востоке. А годом позже он уже выдвигает задачу «прямого получения железа и стали из руды, обходя чугун».

В это же время Менделеев проводит многочисленные исследования по сжимаемости газов и сопротивлению жидкостей, изучает растворы, занимается метеорологией и вопросами воздухоплавания.

Желая исследовать верхние слои атмосферы, в 1887 году Д. И. Менделеев, используя подъем воздушного шара для наблюдения солнечного затмения, поднимается один в небо и полностью выполняет программу исследования. В то время полет на воздушном шаре являлся очень опасным, но Дмитрий Иванович Менделеев проделал его без пилота, в последний момент перед подъемом попросив его остаться на земле – из-за дождя шар намок и не мог поднять двух пассажиров. Но на подобный риск ученый шел и в других случаях, когда дело касалось его любимой науки. За этот полет Д. И. Менделеев удостоился медали Французского общества воздухоплавания.

В том же 1887 году Менделеев впервые выдвинул идею подземной газификации каменного угля.

В 1890 году, после 23 лет преподавательской деятельности, Дмитрий Иванович вследствие конфликта с министром народного просвещения Деляновым, который отказался во время студенческих волнений принять переданную Менделеевым петицию студентов, вынужден был покинуть Петербургский университет.

Однако труды Менделеева получают широкое признание со стороны иностранных научных кругов: его приглашают в Лондон для прочтения Фарадеевской лекции, награждают многочисленными почетными званиями и медалями. Ученый был избран почетным членом Американской, Ирландской и Югославской академий наук, Дублинского королевского общества; действительным членом Лондонского королевского общества, Эдинбургского королевского общества; Римской, Бельгийской, Датской, Чешской, Краковской и других академий наук. Известные иностранные университеты – Кембриджский, Оксфордский, Геттингенский, Принстонский и другие – избирают его почетным доктором. Он становится также почетным членом нескольких десятков других иностранных обществ.

Оставив университет, Дмитрий Иванович уделяет внимание техническим и экономическим вопросам, ведя одновременно научную и большую литературную работу. Он пытается издавать газету под названием «Подъем» для освещения путей культурного и промышленного подъема России, но ему это запрещают. Менделеев активно участвует в издании Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона, редактируя в нем химико-технический и промышленный отделы и выступая в качестве автора ряда статей. В 1898 году его назначают хранителем (управляющим) Главной палаты мер и весов – он с огромным энтузиазмом трудится на этом поприще, впервые организовав в этой сфере большую научно-исследовательскую работу.

В последние годы своей жизни Д. И. Менделеев выпустил «Заветные мысли» и ряд статей, в которых высказался о важнейших проблемах народного хозяйства и культуры. В 1906 году выходит его книга «К познанию России», содержащая многочисленные мысли ученого о путях дальнейшего развития отечественного народного хозяйства. Только в течение трех месяцев эта книга была переиздана несколько раз!

Целеустремленный, инициативный, обладающий огромной трудоспособностью и глубокими знаниями в самых разнообразных областях химии, физики, техники и других наук, человек-энциклопедия, человек-гений полностью отдавал себя служению своей родине и ее народу. В своих многочисленных работах он представлял полную смелых замыслов программу использования природных богатств и индустриализации России, поэтому с полным правом может быть назван отцом химизации ее промышленности и сельского хозяйства.

Менделеев интересовался также агрохимией, применением удобрений, качеством сельскохозяйственной продукции и т. п. Чтобы проводить сельскохозяйственные опыты с удобрениями, он приобрел имение Боблово в Ярославской губернии, где на протяжении нескольких лет изучал эффективность различных видов удобрений и разрабатывал методику полевых опытов (итоги были опубликованы в «Трудах Вольного экономического общества»), пропагандируя на заседаниях и в докладах применение фосфорных, азотных, калийных, известковых и органических удобрений. В этой области учениками и научными сотрудниками Дмитрия Ивановича являлись ставшие потом знаменитыми Тимирязев и Густавсон. О ведении сельского хозяйства в своем имении Боблово сам Менделеев писал: «Введено было многополье, хорошее, даже обильное удобрение, заведены были машины и устроено было правильное скотоводство, чтобы использовать луга и иметь свои удобрения». Старания ученого увенчались успехом: в течение нескольких лет он увеличил урожай ржи почти в 2,5 раза! Профессора Петровской сельскохозяйственной академии привозили студентов смотреть хозяйство Менделеева.

Вместе с тем в многочисленных статьях и высказываниях ученого проходит четкая мысль о взаимной связи и благотворном воздействии друг на друга сельского хозяйства и промышленности, говоря его же словами, «заводские, промышленные предприятия не враги, как хотят утверждать многие, а истинные союзники или родные братья сельскохозяйственной промышленности».

Изучая и решая злободневные промышленные и сельскохозяйственные проблемы, Менделеев широко применял математическую обработку данных и статистические методы, подходя к исследованию вопросов комплексно – с учетом всей совокупности научных, технических, экономических и географических моментов. Именно так подходил он к решению проблем северных морских путей сообщения (путь на Дальний Восток через Ледовитый океан, через Арктику), аэронавигационных сообщений, орошения почв Нижней Волги, поиска «центра поверхности и населенности России», придя к выводу, что «центр населенности двигается в сторону благодатного юга и обильного землей востока».

Ярким примером оригинального и остроумного подхода Менделеева к решению некоторых научных задач является случай с выяснением им состава бездымного пороха. Не являясь специалистом в области взрывчатых веществ, Дмитрий Иванович, тем не менее, не побоялся взяться за эту тему. По поручению Морского министерства он был командирован во Францию с заданием выяснить состав бездымного пороха. Французские власти предоставили ученому возможность ознакомиться с заводом бездымного пороха, но отказались сообщить ему состав. Тогда, узнав, что завод имеет отдельную железнодорожную ветку, Менделеев решил изучить опубликованные статистические отчеты железнодорожных перевозок сырья и продуктов на этот завод и на основе расчетов сделать вывод о составе пороха. Таким образом он определил количество целлюлозы, а также серной и азотной кислот, эфира, необходимое для производства пироколлодия. Возвратившись в Россию, ученый проверил свои расчеты опытами в университетской лаборатории. Полученный продукт успешно выдержал все испытания, и вскоре его стали производить в заводском масштабе.

Ко всему перечисленному необходимо также добавить исследования Менделеева в области методики измерения и взвешивания, его блестящие труды в области взрывчатых веществ, астрономические, кристаллографические и минералогические, математические, педагогические, исторические, социологические и даже искусствоведческие работы. Многообразие интересов гиганта научной мысли подтверждают ряд его устных и печатных выступлений против классицизма в гимназическом образовании, его страстная борьба со спиритизмом, выступления о судебной экспертизе, большой экономический труд «Толковый тариф», критические статьи по поводу картины Куинджи…

Дмитрий Иванович был гениальным лектором – он заражал слушателей своей преданностью науке. Как вспоминали современники Д. И. Менделеева, увлекшись работой, он часто не спал по нескольку ночей подряд и строго осуждал пустую трату времени. Менделеев любил живопись, музыку, увлекался художественной литературой (особенно – приключенческими романами Жюля Верна), а в качестве отдыха занимался физическим трудом – клеил шкатулки, чемоданы, переплетал книги.

2 февраля 1907 года, не дожив всего 6 дней до 73 лет, Дмитрий Иванович Менделеев умер от воспаления легких.

Значение:

• Менделеев оставил после себя огромное литературное наследие: более 430 печатных работ, из которых 40 посвящено химии, 106 – физико-химии, 99 – физике, 22 – геофизике, 99 – технике и промышленности, 36 – экономическим и общественным вопросам и 29 – другим темам. Почти две трети статей и трудов – это оригинальные научные и технические работы и треть – литературные и обзорные работы, учебные пособия.

• Произведя настоящий переворот в науке, периодический закон Менделеева не только установил четкую систему взаимозависимости физических и химических свойств веществ, но дал ученому возможность предсказать открытие ряда новых, ранее неизвестных элементов, предопределив их свойства. В последующие годы исследователи действительно открыли все недостававшие в периодической системе элементы (галлий, скандий, германий и другие), полностью подтвердив предсказания великого ученого.

• Историческое открытие периодического закона позволило Д. И. Менделееву внести очень важные исправления в величины атомного веса и данные о свойствах некоторых элементов, не вызывавшие до этого сомнений. Атомные веса индия, бериллия, титана, церия, урана и платиновых металлов, вычисленные на основе периодического закона химических элементов, оказались правильными, а просчитанные до этого на основе экспериментальных данных признаны неверными.

• Будучи объявлен почти полтора столетия назад, периодический закон был и остается исходной точкой для сотен новых химических и физических исследований в современной науке.

• Принцип периодичности согласно закону Менделеева был перенесен на изучение самых разных природных явлений и свойств, позволяющих более глубоко осветить природу и строение вещества. Поэтому периодический закон, опровергший господствовавшее до него слепое преклонение перед голым опытом, продолжает служить путеводной звездой современных творческих исканий в области химических, физических, геологических, технических и других наук.

• Ученый-энциклопедист внес свой вклад в различные отрасли естествознания.

Что о нем говорили:

«Он неотразимо действовал на всех и привлекал умы и сердца всех, кому с ним приходилось встречаться». (А. А. Байков)

«Закон Менделеева – это один из краеугольных камней всего современного естествознания, это стержень современного учения о веществе – от элементарных частиц до космических тел» (Б. М. Кедров).

«Д. И. Менделеев является одним из величайших ученых в области естествознания, и имя его навсегда сохранится в истории наряду с именами Архимеда, Коперника, Ньютона, Ломоносова, Лавуазье, Фарадея, Дарвина, Павлова и другими столь же великими именами. Многочисленные труды Менделеева относятся к различным отделам науки, и везде он оставил глубокий след, но в области химии гений Менделеева проявился во всей своей полноте и во всем своем величии» (А. А. Байков).

Что он сказал:

«Наука есть достояние общее, а потому справедливость требует не тому отдать наибольшую научную славу, кто первый высказал известную истину, а тому, кто сумел убедить в ней других, показал ее достоверность и сделал ее применимой в науке».

«Сжигать нефть – все равно, что топить печку ассигнациями».

«Нет без явно усиленного трудолюбия ни талантов, ни гениев».

«Настанет, вероятно, со временем даже такая эпоха, что угля из земли вынимать не будут, а там в земле сумеют его превращать в горючие газы и их по трубам будут распределять на далекие расстояния…»

Назад: Альфред Нобель – изобретатель динамита
Дальше: Джон Дэвисон Рокфеллер – нефтяной магнат