учёный-энцеклопедист: химик, физик, экономист, геолог, педагог и т.д. Биография, вклад в развитие науки.
О химии и химиках
Менделеев присутствует и слушает доклад итальянского химика Станислао Канниццаро, который предлагает единый метод для установления атомных весов. Благодаря этому химия — и органическая тоже — становится более точной и простой. Дмитрий Менделеев — самые актуальные и последние новости сегодня. Будьте в курсе главных свежих новостных событий дня и последнего часа, фото и видео репортажей на сайте Аргументы и Факты. Периодическая система химических элементов (таблица Менделеева) – лишь одно из открытий великого русского ученого, отметил в эфире радио Sputnik историк Юрий Никифоров. Дмитрий Менделеев был семнадцатым ребенком в семье Ивана Павловича Менделеева, который занимал должность директора Тобольской гимназии. Дмитрий Менделеев известен всему миру как автор периодического закона и знаменитой таблицы химических элементов.
Великий ученый Дмитрий Менделеев
К слову, в вопросах брака Менделеев был не менее изобретателен, чем в области научных изысканий. великий русский ученый-энциклопедист, химик, физик, технолог, геолог и даже метеоролог. учителю, Доклад про Дмитрия Ивановича Менделеева. Менделеев выступал горячим сторонником протекционизма и хозяйственной самостоятельности России.
Неизвестный Менделеев: сыровар, шпион и соперник Нобеля
Менделеев ищет не формальные количественные закономерности в объёмах, а старается установить связь между количественными соотношениями объёмов и совокупностью качественных характеристик вещества. Таким образом он приходит к выводу, что объём, подобно кристаллической форме, является критерием сходства и различия элементов и образуемых ими соединений, и делает шаг в направлении создания системы элементов, прямо указывая на то, что изучение объёмов «может служить на пользу естественной классификации минеральных и органических тел». Особый интерес представляет часть, именуемая «О составе кремнезёмных соединений». С исключительной глубиной и обстоятельностью Д.
Менделеевым впервые изложен взгляд на природу силикатов как соединений, подобных сплавам оксидных систем. Учёным установлена связь между силикатами как соединениями типа MeO x SiO x и «неопределёнными» соединениями других типов, в частности, растворами, что выразилось правильной трактовкой стеклообразного состояния [13]. Именно с наблюдения процессов стеклоделия начался путь Д.
Менделеева в науке. Возможно, именно этот факт сыграл определяющую роль в его выборе, во всяком случае, данная тема, непосредственно связанная с химией силикатов, в той или иной форме закономерно соприкасается со многими другими его изысканиями [62]. Место силикатов в природе лаконично, но с исчерпывающей ясностью определено Д.
Менделеевым [64] : Как органическая материя обуславливается присутствием углерода и им изобилует, так и минеральное царство изобилует кремнезёмистыми соединениями [65]. Эта фраза указывает и на понимание учёным первостепенного утилитарного значения силикатных материалов, древнейших и самых распространённых в практике, и на сложность химии силикатов; поэтому интерес учёного к данному классу веществ, помимо известного практического значения, был связан с развитием важнейшего понятия химии — химическое соединение, с созданием систематики соединений, с решением вопроса о соотношении понятий: химическое соединение определённое и неопределённое — раствор. Чтобы осознать важность и научное значения самой постановки вопроса, актуальность его и по прошествии более чем столетия, достаточно привести слова одного из специалистов в области химии силикатов, академика Михаила Михайловича Шульца , сказанные им на XIII Менделеевском съезде , прошедшем в дни 150-летнего юбилея Д.
Изучение стекла помогло Д. Менделееву глубже понять природу кремнекислых соединений и на этом своеобразном веществе увидеть некоторые важные особенности химического соединения вообще [62]. Темам стеклоделия, химии силикатов и стеклообразного состояния Д.
Менделеевым посвящено около 30 работ. Опыт химической концепции мирового эфира. Нью-Йорк — Лондон — Бомбей.
Попытка химического понимания мирового эфира. Менделеева связана, прежде всего, с поиском учёным физических причин периодичности. Так как свойства элементов находились в периодической зависимости от атомных весов, массы, исследователь мыслил возможность пролить свет на эту проблему, выясняя причины сил тяготения и посредством изучения свойств передающей их среды.
Концепция « мирового эфира » имела в XIX веке большое влияние на возможное решение данной проблемы. Предполагалось, что «эфир», заполняющий межпланетное пространство, является средой, передающей свет, тепло и гравитацию. Исследование сильно разреженных газов представлялось возможным средством к доказательству существования названной субстанции, когда свойства «обычного» вещества уже не способны бы были скрывать свойства «эфира».
Одна из гипотез Д. Менделеева сводилась к тому, что специфическим состоянием газов воздуха при большом разрежении и мог оказаться «эфир» или некий газ с очень малым весом. Менделеевым написано на оттиске из «Основ химии», на периодической системе 1871 года: «Легче всех эфир, в миллионы раз»; а в рабочей тетради 1874 года учёный выражает ещё более ясно ход мысли: «При нулевом давлении у воздуха есть некоторая плотность, это и есть эфир!
Тем не менее, среди его публикаций этого времени таких определённых соображений не высказано Д. В контексте предположений, связанных с поведением сильно разреженного газа инертного — «наилегчайшего химического элемента» в космическом пространстве, Д. Менделеев опирается на сведения, полученные астрономом А.
Белопольским : «Инспектор Главной Палаты мер и весов , обязательно снабдил меня следующими результатами новейших исследований, в том числе и г. А далее он прямо ссылается на эти данные в своих выводах [66] [67]. При всей гипотетической направленности исходных предпосылок этих исследований, основным и наиболее важным результатом в области физики, полученным благодаря им Д.
Менделеевым, явился вывод уравнения идеального газа, содержащего универсальную газовую постоянную. Также очень важным, но несколько преждевременным, было предложенное Д. Менделеевым введение термодинамической шкалы температур.
Учёным также было избрано правильное направление для описания свойств реальных газов. Вириальные разложения , использованные им, соответствуют первым приближениям в известных сейчас уравнениях для реальных газов. В разделе, имеющем отношение к исследованиям газов и жидкостей, Д.
Менделеевым сделано 54 работы [13]. Учение о растворах[ править править код ] В 1905 году Д. Тут моё богатство.
Оно не отнято у кого-нибудь, а произведено мною…» Николай Александрович Ярошенко.
Вот что писал по этому поводу его бывший учитель Бунзен: «Да оставьте Вы меня в покое с этими догадками! Такие правильности Вы найдете и между числами биржевого листка». В 1955 году заслуги Менделеева были увековечены: сто первый открытый химический элемент называется «Менделевий». Таблица постоянно обновляется. Сегодня в ней уже 118 элементов. Сырный бизнес Интересно, что эпохальный доклад об открытии периодического закона Менделеев делал не сам, а поручил своему коллеге.
Чем же таким важным был занят профессор в то время? А он, представьте себе, ставил опыты с молочными продуктами: готовил масло и делал сыр из молока от коровы по кличке Нянька. Дело было в первом фермерском хозяйстве России. Дмитрий Иванович видел у сырного бизнеса большие перспективы и к делу подошел, густо замешав новое увлечение на научной основе. Ученый обратил внимание, что по сравнению с Европой, почти во всех крестьянских хозяйствах России не налажена переработка молока. В поездках по селам Менделеев пришел к выводу: если семьи объединятся в кооперацию, выгода будет втрое больше. В одной из деревень неподалеку от Боблово Менделеев открыл школу молочного хозяйства, при которой действовала собственная сыроварня.
Сам Дмитрий Иванович даже изобрел собственный уникальный рецепт сыра. Ученый умел хранить секреты. И чьим достоянием стал тот продукт — история умалчивает. Упоминания о нем нигде не встречается. Сыр «по-менделеевски» — продукт эксклюзивный, он не пошел «в серию». У профессора была иная задача — распространить идеи нового промысла и внедрить особые технологии. Как сказали бы современные предприниматели — масштабировать бизнес.
Многое из задуманного удалось осуществить. К 1913 году страна производила около 100 сортов продукта, часть — на экспорт в Европу. Отборный камамбер, гауда, честер — русские сыровары отправляли за границу по 20 000 тонн эксклюзивной продукции в год. На большом воздушном шаре В 1887 году известный русский художник Илья Репин, приехав в Боблово в гости к Менделееву, застал своего друга и всю его семью в страшной суете. Оказывается, следующим утром Дмитрий Иванович собрался в рискованное путешествие на воздушном шаре, чтобы наблюдать солнечное затмение. Пропустить такое событие Репин не мог и вызвался лететь вместе с ним — чтобы делать наброски «с натуры». Но утром выяснилось: из-за погодных условий аэростат сможет поднять в воздух только одного.
Это было рискованное мероприятие. И Менделеев рискнул. Шар с ученым в корзине стремительно поднимался и вскоре скрылся из виду в низкой облачности. В этот момент началось затмение. Во время полета аэростат преодолел расстояние около 100 километров и приземлился в имении Салтыкова-Щедрина. Менделеев сядет на поезд и доберется до Москвы, где его встретят журналисты. Но это будет позже.
А в тот момент, когда шар пропал из виду, многим стало страшно за жизнь великого химика. И не зря! Из-за намокшей оболочки шар смог подняться на высоту два с половиной километра. Корзину начало сильно крутить воздушными потоками.
Различные энциклопедии дают краткие сведения о жизни и деятельности великого русского ученого, но одно перечисление проблем, которыми занимался Д. Менделеев занимает довольно много места. Вот основные научные интересы его: — Величайшей заслугой было открытие в 1869 году Периодического закона химических элементов, одного из основных законов естествознания, и создание на его основе периодической системы элементов. Современная формулировка периодического закона звучит так: свойства элементов проявляющиеся в простых веществах и соединениях находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов.
На основе периодического закона Д.
В 1890 г. В 1892 г. В 1899 г.
В 1954 г. Анны II и I степени, Св. Менделеева своим почетным членом.
День рождения Менделеева: 10 главных открытий ученого
Высшее образование Менделеев получил на отделении естественных наук физико-математического факультета Главного педагогического института в Петербурге, курс которого окончил в 1855 г. с золотой медалью. В марте 1869 года Д.И. Менделеевым был подготовлен доклад «Соотношение свойств с атомным весом элементов», посвященный периодической закономерности химических элементов. биография и история жизни русского ученого-энциклопедиста.
Не создатель водки: 10 фактов из жизни русского ученого Дмитрия Менделеева
1907) - великий русский ученый; открыл периодический закон химических элементов, являющийся естественно-научной основой современного учения о веществе. При написании учебника Менделеев не пересказывал иные учебные пособия и не следовал каким-либо учебным курсам, потому что таковых на тот момент попросту не существовало. Потому что в вашей картинки уже название в заголовке таблицы пахнет манипуляциями альтернативщиков на тему понимания "эфира" Менделеевым. 4. С именем Менделеева связывают выбор для водки крепости в 40°. Согласно информации петербургского "Музея Водки" Менделеев считал идеальной крепость 38°, но это число было округлено до 40, для упрощения расчёта налога на алкоголь. И во время встречи, на которой Менделеев хотел обсудить нефтяные вопросы, Вышнеградский предложил ему заняться разбором материалов, подготовленных для предстоящего пересмотра общего таможенного тарифа, с тем чтобы к январю 1890 года представить «соображения и. Работа Менделеева отличалась от трудов его предшественников тем, что он взял две основы для классификации химических элементов — атомную массу и химическое сходство.
20 интересных фактов из жизни Дмитрия Менделеева
Менделеев занимался изучением сопротивления среды, им была высказана мысль о постройке опытового бассейна для испытания судов. Эта идея была реализовано только в 1893 году, когда по просьбе управляющего морским министерством Н. Чихачёвым учёный составил записку «О бассейне для испытания судовых моделей» и «Проект положения о бассейне. Занимаясь изучением растворов, Д. Менделеев проявил большой интерес к результатам исследований плотности морской воды, которые были получены адмиралом С. Макаровым в кругосветном плавании на корвете «Витязь» в 1887—1889 годах. Эти ценнейшие данные ученый включил в сводную таблицу величин плотности воды при разных температурах, которую он опубликовал в своей статье «Изменение плотности воды при нагревании». Продолжая взаимодействия с С. Макаровым, начатые при разработке порохов для морской артиллерии, Менделеев включается в организацию ледокольной экспедиции в Северный Ледовитый океан: «Ваша мысль блистательна, — пишет он С.
Макарову, — и рано или поздно неизбежно выполнится и разовьётся в дело большого значения не только научно-географическое, но и в живую практику». Успешная экспедиция давала бы решение многим важнейшим экономическим проблемам: связь Берингова пролива с другими русскими морями положила бы начало освоению Северного морского пути, что делало доступными районы Сибири и Крайнего севера. Осенью 1897 года правительство принимает решение о финансировании постройки ледокола. Менделеев был включён в состав комиссии проекта. Ледокол был заложен в Ньюкасле на стапелях английской фирмы Armstrong Whitworth в декабре. Это было первое в мире судно арктического класса, способное форсировать тяжелые льды. Кораблю было присвоено имя «Ермак». В 1901—1902 годах Менделеев создал проект арктического экспедиционного ледокола и разработал высокоширотный «промышленный» морской путь, подразумевавший прохождение судов вблизи Северного полюса.
Ледокол «Ермак», в проектировании которого непосредственное участие принимал Д. Менделеев Полет на воздушном шаре Менделеев интересовался разными науки. В конце 1880-х он увлекся воздухоплаванием. В небольшом имении великого русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева Боблове, в 18 верстах от Клина, где он отдыхал и проводил сельскохозяйственные опыты, тоже готовились в «домашних» условиях наблюдать редкое небесное явление. Когда до наступления затмения оставалось немногим более недели, из Петербурга в Боблово пришла телеграмма. В ней Императорское Русское техническое общество извещало ученого о том, что в Твери будет снаряжен воздушный шар. Совет Общества, говорилось в телеграмме, считает своим долгом заявить об этом, чтобы он, Менделеев, в случае желания «мог лично воспользоваться поднятием шара для научных наблюдений». Пристрастие Менделеева к воздухоплаванию, его труды в этой области были широко известны.
Менделеев охотно дал согласие на участие в полете. В Клин спешно был направлен воздушный шар «Русский» под командованием опытного аэронавта, поручика Александра Кованько. Намеченный полет с участием Менделеева получил широкую огласку и вызвал большой интерес. В поездах, уходивших 6 августа из Москвы, трудно было найти свободное место. Это был профессор». В корзину пристроили барограф, два барометра, бинокли, спектроскоп, электрический фонарь и сигнальную трубу. С шара предполагалось зарисовать корону солнца, проследить движение тени и провести спектральный анализ. В 6 часов 25 минут Д.
Менделев и А. Кованько сели в корзину, но намокший шар не поднялся. Александр Матвеевич Кованько уступил просьбам Д. Менделеева и предоставил ему самому провести полёт. Все вдруг увидели, как Менделеев что-то сказал Кованько, как тот выпрыгнул из корзины, и шар медленно, слишком медленно пошел вверх. За борт полетел табурет и доска, служившая столиком. Опустившись на дно корзины, Менделеев обеими руками начал выкидывать песок, балласт. Это было нелегко.
Песок отсырел и превратился в плотный комок. А следовало торопиться, чтобы не опоздать: полные затмения Солнца, как известно, длятся всего несколько минут. Неожиданный полет Менделеева в одиночку, исчезновение шара в облаках и вдруг нахлынувший мрак, по словам Гиляровского, «удручающе подействовало на всех». Тревога еще более усилилась, когда в Клину была получена посланная кем-то невразумительная телеграмма: «Шар видели — Менделеева нет». Между тем, полет прошел и завершился вполне успешно. Аэростат поднялся на высоту более трех километров, вышел за облака, и Менделеев успел ряд наблюдений, хотя погода помешала достичь основных целей исследователя. Воздушный шар «Русский», на котором Д. Менделеев 7 августа 1887 г.
Перед спуском ученому пришлось проявить не только бесстрашие, но и незаурядную ловкость. Веревка, идущая от газового клапана, запуталась в снастях аэростата. Тогда Менделеев взобрался на борт корзины и, повиснув над бездной, распутал злосчастную веревку.
Сам Дмитрий Иванович его с негодованием отвергал, и даже обижался, когда его спрашивали, правда ли это. Его до глубины души возмущало то, что плод многолетней работы, по мнению окружающих, мог достаться ему так легко. Над своей таблицей он действительно работал годами, и даже оставил в ней места для элементов, которые на тот момент ещё не были открыты. Позднее другие учёные действительно их получили — Менделеев был прав, он вычислил даже атомный вес элементов, о существовании которых лишь догадывался.
Участники Первой мировой войны 1914-1918 годов Бездымный порох По сравнению с обыкновенным порохом бездымный обладает рядом преимуществ — он лучше сгорает и меньше пачкает ствол. В ту эпоху в Российской империи технологии производства бездымного пороха были неизвестны, и его приходилось втридорога закупать за рубежом. Одним из важнейших открытий Менделеева стала именно эта технология, причём он раскрыл её секрет очень оригинальным образом. Дмитрий Иванович просто изучил таможенные накладные стран, занимавшихся производством бездымного пороха, и установил список веществ, из которых его изготавливают, а об остальном он попросту догадался благодаря своим знаниям. Конечно, не всё было так просто, ему потребовалось множество экспериментов, чтобы добиться желаемого, но в конце концов результат был достигнут. Пороходелием Дмитрий Менделеев был изобретён на протяжении нескольких лет, и посвятил этой теме 68 научных работ. Читайте также: Метеорологические исследования Воздушный шар, на котором совершил свой исторический полёт Дмитрий Менделеев Дмитрий Иванович всегда говорил, что учёный-естествоиспытатель должен не только заниматься сухой теорией, но и самолично подавать пример, иначе грош ему цена.
Подтверждая собственные слова, он поднялся в небо на воздушном шаре экспериментальной конструкции, который тогда ещё был диковинкой, и в ходе этого полёта провёл множество замеров температуры воздуха на различной высоте, придя к выводам о зависимости температуры от высоты над уровнем моря.
Вот основные научные интересы его: — Величайшей заслугой было открытие в 1869 году Периодического закона химических элементов, одного из основных законов естествознания, и создание на его основе периодической системы элементов. Современная формулировка периодического закона звучит так: свойства элементов проявляющиеся в простых веществах и соединениях находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов.
На основе периодического закона Д. Менделеев исправил атомные веса некоторых, уже открытых, элементов и предсказал открытие и свойства ряда новых галлий, скандий, германий. Отметим, что имеющее важнейшее промышленное значение сжижение газов осуществимо только при его охлаждении ниже критической температуры.
Сколько плодотворных идей и конкретных дел осуществил ученый в своей стране! Он был одним из создателей Русского химического общества, принимал участие в работе Русского технического и Вольного экономического обществ. Но все эти годы ученый не был одинок. У него было немало единомышленников, друзей и просто попутчиков на этом тернистом пути, который прошел он — разночинец, передовой ученый-материалист, сторонник широкого развития образования профессионального и общего среднего, такой человек не мог не стать идейным вождем молодежи, духовным отцом передовой части русской интеллигенции.
Биография Д. Менделеева Дмитрий Менделеев родился 8 февраля 1834 года в Тобольске в семье директора гимназии и попечителя народных училищ Тобольской губернии Ивана Павловича Менделеева и Марии Дмитриевны Менделеевой, урожденной Корнильевой. Воспитывала его мать, поскольку отец будущего химика ослеп вскоре после рождения своего сына. Осенью 1841 года Митя поступил в Тобольскую гимназию.
В Педагогическом институте преподавали в то время выдающиеся русские ученые — математик Остроградский, физик Ленц, химик Воскресенский и другие. Воскресенский и профессор минералогии Куторга предложили Менделееву разработать метод анализа минералов артрита и пироксена, доставляемых из Финляндии. В мае 1855 года Ученый совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью. Много времени он отдавал работе над магистрской диссертацией, в которой рассматривал проблему «удельных объемов» с точки зрения унитарной теории Жерара, полностью отбросив дуалистическую теорию Берцелиуса.
Эта работа показала удивительную способность Менделеева к обобщению и его широкие познания в химии. Осенью Менделеев блестяще защитил диссертацию, с успехом прочел вступительную лекцию «Строение силикатных соединений» и в начале 1857 года стал приват-доцентом при Петербургском университете. В конце февраля 1861 года Менделеев приехал в Петербург. Он решается написать учебник органической химии.
Вышедший вскоре в свет учебник, а также перевод «Химической технологии» Вагнера принесли Менделееву большую известность. Одновременно с этой должностью Менделеев получил место профессора в Петербургском технологическом институте. Менделеев приступил к работе над докторской диссертацией. Исследования продолжались почти год.
Проследив изменение удельного веса в зависимости от процентного содержания спирта в воде, Менделеев установил, что самую большую плотность имеет раствор, в котором соотношение между молекулами спирта и воды составляет один к трем. Впоследствии это открытие стало основной гидратной теории растворов. Защита диссертации состоялась 31 января 1865 года. Через два месяца Менделеев был назначен экстраординарным профессором по кафедре технической химии Петербургского университета, а в декабре — ординарным профессором.
В то время возникла острая необходимость создать новый учебник по неорганической химии, который бы отражал современный уровень развития химической науки. Эта идея захватила Менделеева. Менделеев тщательно изучил описание свойств элементов и их соединений. Но в каком порядке их проводить?
Никакой системы расположения элементов не существовало. Тогда ученый сделал картонные карточки. На каждую карточку он заносил названия элемента, его атомный вес, формулы соединений и основные свойства. Постепенно корзина наполнялась карточками, содержащими сведения обо всех известных к этому времени элементах.
И все равно долгое время ничего не получалось. Говорят, что периодическую таблицу элементов ученый увидел во сне, оставалось ее лишь записать и обосновать. Любопытно, что вначале русские химики не поняли, о каком великом открытии идет речь. Зато значение таблицы осознавал сам Дмитрий Иванович.
С того дня, когда за простыми рядами символов химических элементов Менделеев увидел проявление закона природы, другие вопросы отошли на задний план. Взяв за основу периодический закон, Менделеев изменил, атомные веса этих элементов и поставил их в один ряд со сходными по свойствам элементами. В это же время Менделеев глубоко заинтересовался еще одним вопросом — состоянием газов при очень высоком давлении. Повторное доказательство предсказаний Менделеева вызвало настоящий триумф.
Вскоре стали поступать сообщения об избрании Менделеева почетным членом различных европейских университетов и академий. Круг интересов Менделеева был очень широк. Классическими являются и его работы по химии растворов. Кроме того, он много занимался исследованиями нефти и вплотную подошел к открытию ее сложного состава.
Во время полного солнечного затмения 1887 года Менделеев должен был вместе с воздухоплавателем подняться на воздушном шаре. Однако перед стартом начался дождь, намокший шар не мог подняться с двумя пассажирами. Тогда Менделеев высадил летчика и полетел один. Рассказывают и то, что на досуге он делал великолепные чемоданы.
Зная об обширных познаниях Менделеева во многих областях науки, видные государственные деятели нередко обращались к нему за советом и помощью. В 1892 году министр финансов Витте предложил Дмитрию Ивановичу должность ученого хранителя Палаты мер и весов, и Менделеев согласился. Несмотря на преклонный возраст, он начал активную и разностороннюю работу в этой новой области. Здесь ученый также сделал несколько открытий.
В частности, он разработал точнейшие эталоны веса. Дмитрий Иванович работал до последнего дня. Он скончался утром 20 января 1907 года. После смерти Менделеева его имя было присвоено Русскому химическому обществу, и ежегодно 27 января, в день рождения ученого, в Петербурге происходит торжественное заседание, на котором представляют авторов лучших работ по химии и награждают их медалью имени Д.
Эта награда считается одной из самых престижных в мировой химии. Автобиография великого русского ученого подтверждает, что Д. Менделеев всю свою жизнь был великим тружеником. Его упорная деятельность привела к множеству блестящих научных открытий в области химии, физики и даже таможенного дела.
Но всегда следует помнить, что триумфальный периодический закон Менделеева — это результат огромного труда, глубоких раздумий и постоянного поиска. Вклад Д. Менделеева в области химии Не раз указывал Д. Менделеев на роль динамических представлений в развитии химической науки.
Уже в самом начале своей научной деятельности он правильно осознал место химической динамики в системе химических наук и роль изучения реакционной способности химических соединений в решении главной задачи химии. Главное открытие ученого — Периодический закон химических элементов — не имеет равных в истории. Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в одно целое все химические элементы. Закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие знаний о строении атома, о природе вещества.
Написанный им учебник «Основы химии» представлял собой первое стройное изложение неорганической химии и был переиздан 13 раз. В своем дневнике Дмитрий Иванович так охарактеризовал свои основные научные достижения: «всего более четыре предмета составили мое имя: периодический закон, исследования упругости газов, понимание растворов как ассоциаций и «Основы химии». Тут все мое богатство. Оно не отнято у кого-нибудь, а произведено мною, это мои дети и ими, увы, дорожу сильно, столько же, как детками».
Периодическая система химических элементов Исследуя изменение химических свойств элементов в зависимости от величины их относительной атомной массы атомного веса , Д. Менделеев в 1869 г. Физическая основа периодического закона была установлена в 1922 г. Поскольку химические свойства обусловлены строением электронных оболочек атома, периодическая система Менделеева — это естественная классификация элементов по электронным структурам их атомов.
Простейшая основа такой классификации — число электронов в нейтральном атоме, которое равно заряду ядра. Но при образовании химической связи электроны могут перераспределяться между атомами, а заряд ядра остается неизменным, поэтому современная формулировка периодического закона гласит: «Свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов». Это обстоятельство отражено в периодической системе в виде горизонтальных и вертикальных рядов — периодов и групп. Период — горизонтальный ряд, имеющий одинаковое число электронных слоев, номер периода совпадает со значением главного квантового числа n внешнего уровня слоя ; таких периодов в периодической системе семь.
Второй и последующие периоды начинаются щелочным элементом ns1 и заканчивается благородным газом ns2np6. По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные — А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные — B-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III B, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов 4f- и 5f-семейства. Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы.
В главных подгруппах валентные электроны электроны, способные образовывать химические связи расположены на s- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных — на s-орбиталях внешнего и d-орбиталяхпредвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются n — 2 f- n — 1 d- и ns-электроны. Сходство элементов внутри каждой группы — наиболее важная закономерность в периодической системе. Следует, кроме того, отметить такую закономерность, как диагональное сходство у пар элементов Li и Mg, Be и Al, B и Si и др.
Эта закономерность обусловлена тенденцией смены свойств по вертикали в группах и их изменением по горизонтали в периодах. Все сказанное выше подтверждает, что структура электронной оболочки атомов элемента изменяется периодически с ростом порядкового номера элемента. С другой стороны, свойства определяются строением электронной оболочки и, следовательно, находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома. Далее рассматриваются некоторые периодические свойства элементов.
Элементы называются соответственно s- и p-элементами. Пока они вакантны, и третий период, как и второй, содержит восемь p-элементов элементов от Na до Ar. Следующие за аргоном калий и кальций имеют на внешнем уровне 4s-электроны четвертый период. Появление 4s-электронов при наличии свободных 3d-орбиталей обусловлено экранированием ядра плотным 3s23p6-электронным слоем.
В связи с отталкиванием от этого слоя внешних электронов для калия и кальция реализуются [Ar]4s1- и [Ar]4s2-состояния. Сходство K и Ca с Na и Mg соответственно, кроме чисто «химического» обоснования, подтверждается также электронными спектрами. При дальнейшем увеличении заряда у следующего за кальцием скандия 3d-состояние становится энергетически более выгодным, чем 4p, поэтому и заселяется 3d-орбиталь см. Из анализа зависимости энергии электрона от порядкового номера элемента В.
При равенстве сумм сначала заполняется уровень с меньшим n и большим l, а потом с большим n и меньшим l. Приведенные рассуждения подтверждаются экспериментальными данными об изменении энергии s-, p-, d- и f-орбиталей в зависимости от порядкового номера элемента. Как следует из рис. Характер этого различия таков, что кривые, выражающие изменение энергии, пересекаются.
Поэтому в четвертом периоде в ряду от Sc до Zn все десять 3d-элементов — металлы с низшей степенью окисления, как правило, 2, за счет внешних 4s-электронов. Общая электронная формула этих элементов — 3d1—104s1—2. Для хрома и меди наблюдается проскок или провал электрона на d-уровень: Cr — 3d54s1, Cu — 3d104s1. Такой проскок с ns- на n — 1 d-уровень наблюдается также у Mo, Ag, Au, Pt и у других элементов и объясняется близостью энергий ns- и n — 1 d-уровней и стабильностью наполовину и полностью заполненных уровней.
Образование катионов d-элементов связано с потерей, прежде всего внесших ns- и только затем n — 1 d-электронов. Дальше в четвертом периоде после десяти d-элементов появляются p-элементы от Ga 4s24p1 до Kr 4s24p6. Пятый период повторяет четвертый — в нем также 18 элементов, и 4d-элементы, как и 3d образуют вставную декаду 4d 1—105s 0—2. В шестом периоде после лантана 5d16s2 — аналога скандия и иттрия следуют 14 4f-элементов — лантаноидов.
Свойства этих элементов очень близки, поскольку идет заполнение глубоколежащего n — 2 f-подуровня. Общая формула лантаноидов 4f 2—145d 0—16s 2.