В этом мире нет ничего, что я боялся бы сказать.
Дмитрий Иванович Менделеев был русским химиком и изобретателем. Он больше всего известен формулировкой Периодического закона и созданием дальновидной версии периодической таблицы элементов. Он использовал Периодический закон не только для исправления тогда принятых свойств некоторых известных элементов, таких как валентность и атомный вес урана, но и для предсказания свойств восьми элементов, которые еще предстояло открыть.
Ранняя жизнь
Менделеев родился в деревне Верхние Аремзяни, неподалеку от Тобольска в Сибири, в семье Ивана Павловича Менделеева 1783–1847 и Марии Дмитриевны Менделеевой урождённой Корнилиевой 1793–1850. Иван работал директором школы и учителем изобразительного искусства, политики и философии в гимназиях Тамбова и Саратова. Отец Ивана, Павел Максимович Соколов, был священником Русской православной церкви из Тверской области. В соответствии с традицией того времени, детям священников при поступлении в духовную семинарию давались новые фамилии, и Иван получил фамилию Менделеев в честь местного землевладельца.
Мария Корнилиева происходила из известной тобольской купеческой семьи, основателей первой сибирской типографии, которые возводили свою родословную к Якову Корнилиеву, человеку XVII века из посада, ставшему богатым купцом. В 1889 году местный библиотекарь опубликовал статью в тобольской газете, в которой утверждал, что Яков был крещёным телеутом, этническим меньшинством, известным в то время как «белые калмыки». Поскольку источники не были приведены и никаких задокументированных фактов жизни Якова никогда не выявлено, биографы обычно рассматривают это как миф. В 1908 году, вскоре после смерти Менделеева, одна из его племянниц опубликовала книгу «Семейные хроники. Воспоминания о Д. И. Менделееве», в которой она рассказала о «семейной легенде» о дедушке Марии, который женился на «красавице киргизке или татарке, которую он так сильно любил, что когда она умерла, он тоже умер от горя». Однако это противоречит задокументированным семейным хроникам, и ни одна из этих легенд не поддерживается автобиографией самого Менделеева, мемуарами его дочери или его жены. Тем не менее некоторые западные учёные продолжают ссылаться на предполагаемое «монгольское», «татарское», «тартарское» или просто «азиатское» происхождение Менделеева как на факт.
Менделеев воспитывался как православный христианин, его мать поощряла его «терпеливо искать божественную и научную истину». Его сын позже сообщил ей, что он отошёл от Церкви и принял форму «романтизированного деизма».
Менделеев был самым младшим из 17 братьев и сестёр, из которых «только 14 остались в живых для крещения» по словам брата Менделеева Павла, что означает, что остальные умерли вскоре после рождения. Точное число братьев и сестёр Менделеева различается в разных источниках и остаётся предметом исторических споров. К сожалению для финансового благополучия семьи, его отец ослеп и потерял должность учителя. Его мать была вынуждена работать и возобновила заброшенный семейный стеклодельческий завод. В возрасте 13 лет, после смерти отца и уничтожения пожаром завода его матери, Менделеев поступил в гимназию в Тобольске.
В 1849 году его мать взяла Менделеева с собой через всю Россию из Сибири в Москву с целью поступить в Московский университет. Московский университет его не принял. Мать и сын продолжили путь в Санкт-Петербург, в альма-матер отца. Теперь уже бедная семья Менделеевых переехала в Санкт-Петербург, где он поступил в Главный педагогический институт в 1850 году. После окончания он заболел туберкулёзом, что заставило его переехать на Крымский полуостров на северном побережье Чёрного моря в 1855 году. Там он стал учителем естественных наук в 1-й Симферопольской гимназии. В 1857 году он вернулся в Санкт-Петербург с полностью восстановленным здоровьем.
С 1859 по 1861 год он работал над капиллярностью жидкостей и функционированием спектроскопа в Гейдельберге. Позже, в 1861 году, он опубликовал учебник под названием «Органическая химия». Это принесло ему премию Демидова Петербургской академии наук.
4 апреля 1862 года он помолвился с Феозвой Никитичной Лещевой, и они поженились 27 апреля 1862 года в церкви Николаевского инженерного института в Санкт-Петербурге, где он преподавал.
Менделеев стал профессором Санкт-Петербургского технологического института и Санкт-Петербургского государственного университета в 1864 и 1865 годах соответственно. В 1865 году он получил степень доктора наук за диссертацию «О соединениях воды со спиртом». Он получил должность в 1867 году в Санкт-Петербургском университете и начал преподавать неорганическую химию, заняв место Воскресенского на этой должности; к 1871 году он превратил Санкт-Петербург в признанный во всём мире центр химических исследований.
Периодическая таблица
В 1863 году было известно 56 элементов, и новые элементы открывались примерно один в год. Другие учёные ранее выявили периодичность элементов. John Newlands описал закон октав, отмечая их периодичность в соответствии с относительным атомным весом в 1864 году, опубликовав его в 1865 году. Его предложение определило потенциал новых элементов, таких как германий. Концепция была раскритикована, и его новшество не признавалось Обществом химиков до 1887 года. Ещё одним человеком, который предложил периодическую таблицу, был Lothar Meyer, опубликовавший статью в 1864 году, описывавшую 28 элементов, классифицированных по их валентности, но без предсказаний новых элементов.
Став учителем в 1867 году, Менделеев написал определяющий учебник своего времени: «Основы химии» два тома, 1868–1870. Он был написан, когда он готовил учебник к своему курсу. Именно тогда он сделал своё наиболее важное открытие. Пока он пытался классифицировать элементы в соответствии с их химическими свойствами, он заметил закономерности, которые привели его к постулированию своей периодической таблицы; он утверждал, что представил себе полное расположение элементов во сне:
Мне снилась таблица, где все элементы встали на свои места так, как требовалось. Проснувшись, я сразу же записал её на листок бумаги, только в одном месте позже показалась необходима исправление.
Не зная о проводившихся в 1860-х годах работах по периодическим таблицам, он составил следующую таблицу:
Cl 35.5 K 39 Ca 40
Br 80 Rb 85 Sr 88
I 127 Cs 133 Ba 137
Добавляя дополнительные элементы в соответствии с этой схемой, Менделеев разработал расширенную версию периодической таблицы. 6 марта 1869 года он сделал формальную презентацию Российскому химическому обществу под названием «Зависимость между свойствами атомных весов элементов», которая описывала элементы как по атомному весу (теперь называемому относительной атомной массе), так и по валентности. Эта презентация указывала на то, что
- Элементы, если расположены в соответствии с их атомным весом, демонстрируют явную периодичность свойств.
- Элементы, которые схожи по своим химическим свойствам, либо имеют схожие атомные веса, например, Pt, Ir, Os, либо имеют атомные веса, увеличивающиеся регулярно, например, K, Rb, Cs.
- Расположение элементов в группах элементов в порядке их атомных весов соответствует их так называемым валентностям, а также, в некоторой степени, их отличительным химическим свойствам; как это очевидно, в частности, в ряду Li, Be, B, C, N, O и F.
- Элементы, которые наиболее широко распространены, имеют малые атомные веса.
- Величина атомного веса определяет характер элемента, так же как величина молекулы определяет характер соединения.
- Мы должны ожидать открытия многих ещё неизвестных элементов – например, двух элементов, аналогичных алюминию и кремнию, атомные веса которых находились бы между 65 и 75.
- Атомный вес элемента иногда может быть уточнен благодаря знанию атомных весов соседних с ним элементов. Таким образом, атомный вес теллура должен находиться между 123 и 126 и не может быть 128. Атомный вес теллура составляет 127,6, и Менделеев был неправ в своём предположении, что атомный вес должен увеличиваться с позицией внутри периода.
- Некоторые характерные свойства элементов могут быть предсказаны на основе их атомных весов.
Менделеев опубликовал свою периодическую таблицу всех известных элементов и предсказал несколько новых элементов для заполнения таблицы в журнале на русском языке. Всего несколько месяцев спустя Meyer опубликовал практически идентичную таблицу в немецкоязычном журнале. Менделеев имеет то отличие, что точно предсказал свойства того, что он называл экасилицием, экаалюминием и экабором – германием, галлием и скандием соответственно.
Менделеев также предложил изменения в свойствах некоторых известных элементов. До его работы считалось, что уран имеет валентность 3 и атомный вес около 120. Менделеев понял, что эти значения не соответствовали его периодической таблице, и удвоил оба показателя: валентность 6 и атомный вес 240 – близко к современному значению 238.
Для его предсказанных восьми элементов он использовал санскритские префиксы эка, дви и три (один, два, три) в их названиях. Менделеев поставил под сомнение некоторые тогда принятые атомные веса – они могли быть измерены только с относительно низкой точностью в то время, указывая, что они не соответствовали тем, которые предполагал его Периодический закон. Он отметил, что теллур имеет более высокий атомный вес, чем йод, но он разместил их в правильном порядке, неправильно предсказав, что тогдашние принятые атомные веса были неверны. Он был озадачен тем, где разместить известные лантаниды, и предсказал существование ещё одного ряда таблицы – актинидов, которые были одними из самых тяжёлых по атомному весу. Некоторые люди критиковали Менделеева за предсказание существования большего количества элементов, но он оказался прав, когда галлий и германий были открыты в 1875 и 1886 годах соответственно, идеально вписываясь в два недостающих места.
Используя санскритские префиксы для названия «недостающих» элементов, Менделеев, возможно, записал свой долг перед санскритскими грамматистами древней Индии, которые создали изощённые теории языка на основе открытия двумерных схем речевых звуков – наиболее ярко это проявилось в Śivasūtras в санскритской грамматике Pāṇini. Менделеев был другом и коллегой санскритолога Otto von Böhtlingk, который в то время готовил второе издание своей книги о Pāṇini, и Менделеев хотел почтить Pāṇini своей номенклатурой.
Оригинальный черновик, сделанный Менделеевым, был найден годы спустя и опубликован под названием «Предварительная система элементов».
Дмитрий Менделеев часто называют отцом периодической таблицы. Он называл свою таблицу или матрицу «периодической системой».
Поздняя жизнь
В 1876 году он стал одержим Анной Ивановной Поповой и начал ухаживать за ней; в 1881 году он ей предложился и пригрозил самоубийством, если она откажет. Его развод с Лещевой был оформлен через месяц после того, как он женился на Поповой 2 апреля в начале 1882 года. Даже после развода Менделеев технически был двоеженцем; Русская православная церковь требовала как минимум семи лет перед законным повторным браком. Его развод и окружающие его споры способствовали его неудаче при попытке поступления в Российскую академию наук, несмотря на его международную известность на то время. Его дочь от второго брака, Любовь, стала женой знаменитого русского поэта Alexander Blok. Его другие дети были сын Владимир – мореход, он участвовал в известном путешествии на Восток Nicholas II, и дочь Ольга от его первого брака с Феозвой, а также сын Иван и близнецы от Анны.
Хотя Менделеев был широко почитаем научными организациями по всей Европе, включая медаль Дэви от Королевского общества Лондона в 1882 году, которое позже также наградило его медалью Коплея в 1905 году, он ушёл в отставку с Санкт-Петербургского университета 17 августа 1890 года. Он был избран иностранным членом Королевского общества ForMemRS в 1892 году, а в 1893 году он был назначен директором Бюро мер и весов, должность которую он занимал до своей смерти.
Менделеев также исследовал состав нефти и помог основать первый нефтеперерабатывающий завод в России. Он признал важность нефти как сырья для нефтехимии. Ему приписывают высказывание, что сжигание нефти как топлива «было бы равносильно разведению огня в кухонной плите банкнотами».
В 1905 году Менделеев был избран членом Королевской шведской академии наук. В следующем году Нобелевский комитет по химии рекомендовал Шведской академии присудить Нобелевскую премию по химии за 1906 год Менделееву за открытие периодической системы. Отделение химии Шведской академии поддержало эту рекомендацию. Академия должна была одобрить выбор комитета, как она делала почти во всех случаях. Неожиданно на полном заседании Академии несогласный член Нобелевского комитета, Peter Klason, предложил кандидатуру Henri Moissan, которого он предпочитал. Svante Arrhenius, хотя и не был членом Нобелевского комитета по химии, имел большое влияние в Академии и также выступал против признания Менделеева, утверждая, что периодическая система была слишком старой, чтобы признать её открытие в 1906 году. По словам современников, Arrhenius мотивировался затаённой обидой на Менделеева за его критику теории диссоциации Arrhenius. После горячих дебатов большинство Академии
