10 основных открытий Дмитрия Менделеева

Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) был русским химиком, наиболее известным своим вкладом в периодическую таблицу. Он был первым, кто опубликовал периодическую таблицу, аналогичную той, которой мы пользуемся сегодня, и ему приписывают открытие периодического закона. Что еще более важно, он расставил элементы по их правильным местам в своей периодической таблице, правильно указав, что их атомные веса были измерены неправильно; и блестяще предсказал существование и свойства еще неоткрытых элементов. Именно благодаря гению Менделеева Периодическая таблица была популяризирована в научном сообществе, и поэтому его считают Отцом Периодической таблицы. Среди других достижений Менделеева - важный вклад в определение природы растворов; определение критической температуры газов; работа по преобразованию нефтяной промышленности в России; и внедрение метрической системы  в России. Узнайте больше о работе Дмитрия Менделеева из его 10 основных работ.

1  НАПИСАЛ ИЗВЕСТНЫЙ УЧЕБНИК ПО ХИМИИ

Дмитрий Менделеев был обеспокоен тем, что химия в России отстает от науки в Европе. В 1861 году для решения этой проблемы он опубликовал учебник под названием "Органическая химия", который принес ему престижную премию Домидова и поставил его в авангарде российского химического образования. Менделеев был одним из основателей в 1869 году Русского химического общества. Его известная работа Основы химии (The Principles of Chemistry, 1868-71) была опубликована в двух томах. "Принципы химии" стали окончательным учебником по предмету того времени, выдержали множество изданий и были широко переведены. Позже Менделеев оценил это как один из четырех своих основных вкладов в науку; другими были периодическая таблица, эластичность газов и понимание растворов как ассоциаций.

Периодическая таблица из книги Дмитрия Менделеева "Принципы химии" 1869 года

2  БЫЛ ПЕРВЫМ, КТО ОПУБЛИКОВАЛ ПЕРИОДИЧЕСКУЮ ТАБЛИЦУ, ПОХОЖУЮ НА СОВРЕМЕННУЮ

Хотя ранее было предпринято несколько попыток классифицировать химические элементы, первым, кто расположил элементы в порядке их относительных атомных масс (тогда называемых атомными весами) и обратил внимание на их периодичность, был французский геолог А.Э. Бегье де Шанкуртуа, который сделал это в 1862 году. Однако, поскольку он использовал геологические термины, а его таблица включала ионы и соединения, химики проигнорировали его публикацию. Многие другие химики добились значительного прогресса в составлении периодической таблицы, в первую очередь Джон Ньюлендс. Однако именно Дмитрий Менделеев впервые опубликовал периодическую таблицу, аналогичную современной, которой мы пользуемся сегодня, в 1869 году. Немецкий химик Юлиус Лотар Мейер независимо составил периодическую таблицу, аналогичную Менделеевской, но опубликовал ее годом позже.

 3  НЕЗАВИСИМО ОТКРЫЛ ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН

6 марта 1869 года Дмитрий Менделеев представил Российскому химическому обществу первую периодическую таблицу Менделеева. В своей презентации, озаглавленной Зависимость свойств атомных весов элементов, он описал химические элементы как по атомному весу, так и по валентности. Во время презентации он изложил несколько важных моментов, включая периодический закон, который гласит, что когда элементы упорядочены в соответствии с их атомными весами, определенные свойства элементов периодически повторяются. Периодическая таблица Менделеева упорядочивала все известные элементы в соответствии с их атомными весами и представляла собой наглядное представление периодического закона. Хотя другие ученые, такие как Ньюлендз, также отмечали периодичность элементов, заслуга открытия принадлежит Менделееву и Мейеру. Менделеев пришел к закону независимо от исследований других ученых.

Периодическая таблица Дмитрия Менделеева 1871 года

 4 ПРАВИЛЬНО ПРЕДСКАЗАЛ, ЧТО АТОМНЫЕ ВЕСА НЕКОТОРЫХ ЭЛЕМЕНТОВ БЫЛИ НЕПРАВИЛЬНЫМИ

В отличие от других химиков, Менделеев расставлял элементы периодической системы на их правильные места. В то время атомные веса определялись путем умножения эквивалентного веса на валентность. Иногда они были некорректными из-за неправильной валентности, присвоенной элементу. Например, бериллию была присвоена валентность 3, из-за чего его атомный вес оказался равным 13,8. Однако Менделеев сказал, что валентность равна 2, чтобы поместить его в пространство между Li и B. Аналогичным образом, Менделеев предположил, что атомные веса некоторых элементов были измерены неправильно, и его предсказания вскоре оказались верными! Иногда он ошибался в этом, потому что, хотя он разместил элементы в своей таблице в их правильных положениях, положение элемента в Периодической таблице определяется атомным номером, а не атомным весом; но в большинстве случаев эти два элемента располагаются в одном и том же порядке.

Пробелы, оставленные Дмитрием Менделеевым в его периодической таблице

 5 ПРАВИЛЬНО ПРЕДСКАЗАЛ СУЩЕСТВОВАНИЕ НЕОТКРЫТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Наиболее впечатляющими достижениями Менделеева было то, что он не только оставил пробелы в своей периодической таблице для элементов, которые еще не были открыты, но, что более важно, предсказал свойства некоторых из этих элементов и их соединений.

Три из этих элементов были открыты в течение 15 лет при жизни Менделеева. Он назвал их эка-алюминий, эка-бор и эка-кремний в честь элементов, за которыми они следовали (eka = 1 на санскрите). В 1875 году французский химик Поль-Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий, предсказанный Менделеевым как эка-алюминий; в 1879 году швед Ларс Нильсон идентифицировал скандий, эка-бор Менделеева; а в 1886 году немец Клеменс Винклер открыл германий, эка-кремний Менделеева. После смерти Менделеева его двимарганец (dvi = 2 на санскрите) и эка-марганец, технеций и рений, были открыты в 1926 и 1937 годах соответственно.

Сравнение предсказанных Менделеевым свойств германия с их фактическими значениями

6 МенделеевА СЧИТАЮТ ОТЦОМ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ

Хотя многие другие ученые внесли важный вклад в разработку периодической таблицы, Дмитрий Менделеев был первым химиком, который использовал тенденции в своей периодической таблице для правильного прогнозирования свойств недостающих элементов, таких как галлий и германий; и проигнорировал порядок, предложенный атомными весами того времени, чтобы лучше классифицировать элементы по химическим семействам. Кроме того, по мере того, как его предсказания начали сбываться, все больше и больше людей обращали внимание на его работу, помогающую установить важность Периодической таблицы. Благодаря всем этим достижениям Дмитрия Менделеева называют Отцом Периодической таблицы.

Памятник периодической таблице и Дмитрию Менделееву в Братиславе, Словакия

7  ВНЕС ВАЖНЫЙ ВКЛАД В ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРОДЫ РЕШЕНИЙ

Дмитрий Менделеев посвятил много времени изучению таких “неопределенных” соединений, как растворы. Он рассматривал растворы как жидкие системы в состоянии диссоциации. По его словам, эти системы состоят из молекул растворителя и из продуктов их взаимодействия. Его взгляды на природу растворов и обширные экспериментальные данные, касающиеся их, были представлены в его монографии 1887 года Исследование водных растворов по их удельному весу. В монографии он предвосхищает теорию гидратации ионов. Его идеи относительно химического взаимодействия компонентов раствора внесли значительный вклад в развитие современной теории растворов.

Дмитрий Менделеев в 1897 году

 8  ОПРЕДЕЛИЛ КРИТИЧЕСКУЮ ТЕМПЕРАТУРУ ГАЗОВ

В области физической химии Дмитрий Менделеев исследовал расширение жидкостей под действием тепла. Он разработал формулу для расширения жидкостей при нагревании, которая была похожа на закон Гей-Люссака о равномерности расширения газов. Критическая температура газа - это температура, выше которой он не может быть сжижен при любом давлении. Впервые он был открыт французским физиком Шарлем Каньяром де ла Туром. Менделеев работал в этой области и предвосхитил концепцию критической температуры газов ирландского ученого Томаса Эндрюса, определив критическую температуру вещества как температуру, при которой когезия и теплота испарения становятся равными нулю, а жидкость превращается в пар, независимо от давления и объема.

Диаграмма, представляющая критическую температуру

 9  ВНЕС ВАЖНЫЙ ВКЛАД В НЕФТЯНУЮ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ РОССИИ

Характерной чертой научной карьеры Менделеева было то, что она соответствовала экономическому развитию России. Менделеев особенно интересовался нефтяной, угольной, металлургической и химической промышленностью. Он исследовал состав нефти, выдвинул гипотезу о том, что она образовалась глубоко в недрах земли, и предсказал, что она станет ключевым компонентом мировой экономики. Менделеев помог в создании первого нефтеперерабатывающего завода в России, а также был первым, кто предложил идею использования трубопроводов для транспортировки топлива в 1863 году.

Марка Советского Союза 1969 года в честь Дмитрия Менделеева

10 ЕМУ ПРИПИСЫВАЮТ ВВЕДЕНИЕ МЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В РОССИИ

Менделеев проводил исследования в области метрологии, научного изучения измерений. Он разработал точную теорию весов; сконструировал превосходные балансиры и ограничительное устройство; и предложил высокоточные методы взвешивания. Менделееву принадлежит заслуга введения метрической системы в России. По его настоянию система была сделана необязательной в 1899 году, но только в 1918 году, после его смерти, она стала обязательной. Всероссийский институт метрологии им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ), один из крупнейших мировых центров научной и практической метрологии, носит имя Менделеева. По заказу российского военно-морского флота Менделеев также изобрел бездымный порох под названием пироколлодий, который заменит порох. Однако он не использовался из-за дороговизны производства.