Малко, но забележително откритие на Менделеев. Дмитрий Менделеев

На 19 октомври 1875 г. в доклад на среща на Физическото общество в Санкт Петербургския университет Дмитрий Менделеев излага идеята за балон с херметизирана гондола за изследване на височинните слоеве на атмосферата. Дмитрий Менделеев беше фантастично ерудиран човек и учен, изследовател в много науки. През живота си Менделеев прави много велики открития. Днес решихме да направим селекция от петте основни постижения на Дмитрий Менделеев.

Създаване на контролиран балон

Дмитрий Менделеев изучава газовете в химията. Менделеев също се интересуваше от проекти на стратосферни балони и балони. Така през 1875 г. той разработва проект на стратосферен балон с обем около 3600 m3 със запечатана гондола, предполагаща възможност за издигане в горните слоеве на атмосферата, а по-късно проектира контролиран балон с двигатели.

Създаване на периодична таблица на химичните елементи

Едно от основните постижения на Дмитрий Иванович Менделеев е създаването на периодична таблица на химичните елементи. Тази таблица е класификация на химичните елементи, която установява зависимостта на различни свойства на елементите от заряда на атомното ядро. Таблицата е графичен израз на периодичния закон, който е установен от самия Менделеев. Известно е също, че периодичната таблица, разработена от Менделеев повече в рамките на химията, е била готова систематизация на видовете атоми за нови клонове на физиката.

Откриване на критична температура

Друго значително постижение на Менделеев е откриването на "абсолютната точка на кипене на течностите", тоест критичната температура. Менделеев открива критичната температура през 1860 г., като създава лаборатория в къщата си, с помощта на която изследва повърхностното напрежение на течности при различни температури. Сама по себе си в термодинамиката "критична температура" означава температурата в критичната точка, тоест при температура над критичната точка газът не може да се кондензира при никакво налягане.

Откриване на общото уравнение на състоянието на идеален газ

Уравнението на състоянието на идеалния газ е формула, която установява връзката между налягане, моларен обем и абсолютна температура на идеален газ. Това уравнение се нарича уравнение на Клайперон-Менделеев, точно защото и двамата учени са допринесли за откриването на уравнението. Ако уравнението на Клапейрон съдържаше неуниверсална газова константа, чиято стойност трябваше да бъде измерена за всеки газ, тогава Менделеев намери коефициента на пропорционалност на това, което той нарече универсална газова константа.

Представяме на вашето внимание следващата статия от нашата поредица „Животът на забележителните умове“.

На следващото заседание на Руското химическо общество, проведено на 6 март 1869 г., Дмитрий Иванович Менделеев не присъства. Неочаквано го извикаха в един от наскоро откритите химически заводи. Затова неговият доклад „Връзката на свойствата с атомното тегло на елементите“ беше прочетен от неговия приятел, първият редактор на списание RHO, Николай Александрович Меншуткин. Събраните учени спокойно изслушаха оратора, потупаха го любезно и бавно се разотидоха. Всичко беше сякаш нищо не се е случило и светът след този репортаж си остана същият, какъвто беше преди него.

Сега дори учениците знаят, че Менделеев е видял своята периодична таблица насън. И не може да се каже, че тази информация не е вярна. Поне самият учен разказа как след три дни мъчителни разсъждения е заспал. И изведнъж: „Ясно виждам маса насън, където елементите са подредени според нуждите. Събудих се, веднага записах на лист и отново заспах. Само на едно място по-късно се оказа необходима корекция. По-късно, когато значението на направеното откритие стана ясно за всички образовани хора, журналистите-сензации се обадиха за него по целия свят. Ето, казват, колко велики теории се получават: човек легна, заспа, видя нещо за себе си и се събуди вече като велик откривател. Накрая, в отговор на поредната молба да разкаже как е възможно да се види такова полезно нещо като „Периодичната таблица“ насън, този път от репортера на „Petersburg Listk“, ученият не издържа, избухна: „ ... Нито стотинка за ред (стандартна вестникарска такса, - В.Ч.)! Не като теб! Мислех за това от може би двадесет и пет години, а вие си мислите: Седях и изведнъж цент за ред, цент за ред и сте готови...!

Тази история за внезапно „сънливо богоявление“ е само една от малкото легенди, които народът, писателите и вестникарските слухове свързват с името на великия учен. Като цяло имаше голяма маса от тях.

Въпреки че Дмитрий Иванович е роден в културно семейство с древни традиции, фамилията му не може да се нарече древна. Неговият дядо, селският енорийски свещеник Павел Максимович, беше Соколов. И само един от четиримата синове, Тимотей, остана в фамилното си име, останалите трима, според обичаите на духовенството от онова време, след като завършиха семинарията, получиха различни фамилни имена. Първият, Александър, по името на селото, където служи баща му, стана Тихомандрицки, вторият, Василий, по името на енорията - Покровски, а третият, Иван, получи името на съседите и редовните енориаши на Соколовите, земевладелците Менделееви.След като завършва богословско училище, Иван отива на светска линия, учи във филологическия отдел на Главния педагогически институт в Санкт Петербург, който по-късно става Държавен университет, след което е назначен за „учител по философия, изобразително изкуство и политическа икономия “ в Тоболск. Вече там той се жени за дъщерята на търговеца Мария Дмитриевна Корнилева, която му ражда 17 деца. Седемнадесетото, "последното дете", на 27 януари 1834 г., току-що стана Дмитрий. Въпреки че, ако броите по различен начин, тогава той беше деветият, тъй като осем умряха в ранна детска възраст.

По това време семейство Менделеев достигна върха на своето икономическо благополучие: Иван Павлович вече беше директор на гимназията в Тоболск и училищата в Тоболска област. Но този просперитет се срина моментално. През същата 1834 г. бащата на Дмитрий ослепява поради катаракта и се пенсионира, чийто размер е изключително малък.

Тук, между другото, предприемаческият нюх на майката на Менделеев, наследен от баща й, беше полезен. Тя премества семейството си в село Аремзянское, където брат й има малък завод за стъкло. Брат му постоянно пребивава в Москва и той поверява управлението на предприятието на Мария. През 1841 г. Митя е изпратен в Тоболската гимназия. Друга известна легенда е свързана с този период, който често се утешава от неудачници. Всички знаят, че Митя Менделеев, в бъдеще - блестящ учен, е оставен в гимназията за втора година. Това беше вярно, само че го оставиха не заради слаб успех, а защото го изпратиха там не на 8 години, както се предполагаше, а на 7. Само с условието да учи в първи клас. за две поредни години.

През 1847 г. Иван Павлович умира и тогава всички грижи за осигуряването на доста голямо семейство падат изцяло върху плещите на Мария Дмитриевна. Тя се опита да даде на всички деца възможно най-доброто образование и когато последното, Дима, завърши гимназията, завърши цялата си „стъкларска работа“, продаде всичко, което беше в Тоболск, и се премести в Санкт Петербург със сина си и най-малкия дъщеря. Където, по нейна настойчива молба, Дмитрий е записан в същия педагогически институт, който е завършил баща му, само във Физико-математическия факултет. Младият студент обаче даде повече предпочитание, както можете да предположите, на химията и минералогията, които се преподаваха от известните професори "дядото на руската химия" Александър Воскресенски и Степан Куторга. Под тяхно ръководство през 1854 г. той публикува първия си сериозен труд, Химичен анализ на ортит от Финландия.

Година по-късно Менделеев завършва института със златен медал, получава званието „старши учител“ и заминава да преподава от студения Петербург в топлата Одеса, където работи една година в Ришельовския лицей. Тук обаче той не преподава толкова много, колкото магистърската си теза на тема „Структурата на силициевите съединения“, която защитава още през 1856 г. Дисертацията беше успешна, според резултатите от защитата Менделеев получи магистърска степен и позицията на частен доцент в университета в Санкт Петербург.

През 1859 г. „за усъвършенстване на науките“ един млад обещаващ химик е изпратен в Хайделберг, Германия, където изучава връзката между химичните и физичните свойства на веществата в продължение на две години. В тази област той успя по-специално да докаже, че има максимална температура, при която всяко вещество може да съществува само в газообразно състояние. Връщайки се в Санкт Петербург, той скоро написа и издаде чудесен учебник по органична химия, който му донесе значителна слава в просветените среди.

През пролетта на 1863 г. той се жени за доведената дъщеря на известния писател, автор на „Гърбушкото конче“ Пьотр Ершов, който между другото му преподава литература в гимназията, Феозва Никитична Лещева. Тя беше с 6 години по-голяма от съпруга си и му роди три деца. В същото време му беше присъдена много прилична награда Демидов за "Органична химия", а малко по-късно той зае длъжността редовен доцент в катедрата по органична химия в Санкт Петербургския университет със солидна оценка заплата от 1200 рубли годишно. В същото време той едновременно получава длъжността професор и - вече като професор - апартамент в института. Така всички материални проблеми, които измъчваха младите семейства, бяха премахнати и ученият можеше да се посвети на химически изследвания с чисто сърце.

Повече от година той изучава сместа алкохол-вода и в крайна сметка стига до извода, че разтворът има най-висока плътност, в която има една C2H5OH за три молекули H2O. През 1865 г. той защитава докторска дисертация на тема „Беседа за съединяването на алкохол с вода“. От него тече органично Друга легенда твърди, че именно Менделеев е изобретил руската водка. Легендата дори гласи, че „в дисертацията си Дмитрий Иванович убедително доказва, че оптималната сила на „животворната вода“ е 38 градуса, които царското правителство закръгли до 40“. Но колкото и да препрочитаме тази дисертация, в нея няма да намерим нито дума за любимата на хората напитка. Всъщност, за удобство при изчисляването на акцизите, налагани за всеки градус, руското правителство определи крепост от 40 градуса през 1843 г., когато Менделеев беше едва на 9 години. А 38 градуса беше долната граница, отвъд която започнаха санкциите за продукти с ниско качество.

Скоро след защитата Менделеев вече е станал обикновен професор в университета. Тогава, докато работеше върху нов учебник по неорганична химия, той се замисли за връзката между атомното тегло на химичните елементи и другите им свойства. За по-голяма яснота той започна отделна карта за всеки елемент, на която въведе кратка информация за него. Ученият носел пакет от тези карти със себе си през цялото време и често ги подреждал, подреждайки ги като хитър пасианс с карти. Който той е разработил до февруари 1869 г.

Да си призная, не се получи съвсем. Някои елементи не отговарят напълно на мястото, където ги е поставил ученият. Освен това в получената таблица имаше три „дупки“. Които Менделеев "напълни" с три измислени елемента - "ека-бор", "ека-силиций" и "ека-алуминий". Всичко това позволи на някои от колегите му да обвинят химика, че жонглира и дърпа науката под своята „нелепа теория“. Създадената от Менделеев "Периодична система" наистина "изстреля" едва през 1875 г., когато френският химик Льокок дьо Боабодран обяви откриването на нов елемент - галий със специфично тегло 4,7. Тогава Менделеев забеляза, че този елемент е почти идеално подходящ за мястото на "ека-алуминия", с единствената разлика, че последният има изчислено тегло около 5,9. Ученият съобщава това на своя френски колега, който провежда по-точни експерименти и установява, че истинското тегло на галия е 5,94. След това имената на двамата химици гръмнаха по целия свят и учените се втурнаха трескаво да прецизират старите данни, които все повече и повече съответстваха на това, което даде таблицата, и да търсят предсказаните елементи. През 1879 г. е открит "ека-бор" - "скандий", а през 1885 г. "ека-силиций" - "германий". Всички тези елементи съвпадаха точно с това, което новата теория предсказа за тях. Което по това време вече беше станало общопризнато.

Но на фона на такъв впечатляващ научен успех личният живот на учения претърпява все по-очевидно фиаско. Отношенията със съпругата му, а преди това бяха маловажни, до края на 1870-те години Дмитрий Иванович беше напълно разстроен. Но върху старата пепел пламна пламъкът на истински любовен огън. Вината за това беше дъщерята на казак от Урюпинск Анна Ивановна Попова, която често беше в къщата. За нейна чест си струва да се каже, че дамата изобщо не се стреми да унищожи клетката на обществото. Веднага щом Анна осъзна колко далеч са стигнали чувствата на Дмитрий, тя се опита да изключи всичко, за което просто напусна Санкт Петербург за Италия. Всичко обаче беше твърде сериозно и след като научи за бягството на любимата си, ученият бързо опакова нещата си и се впусна в преследване. Месец по-късно той върна Анна Ивановна в Санкт Петербург и скоро те създадоха ново семейство. За повече от 20 години брак Анна донесе на съпруга си още четири деца.

Не мислете, че Менделеев се е занимавал само с химия. Напротив, сега е трудно да се намери област, в която той да не се докаже като блестящ специалист. В Императорската академия на науките той беше включен в раздела "физически". Сред руските петролни работници той беше смятан за най-важния специалист, предложил проектите за първите петролопроводи и петролни помпени станции. През 1879 г. той разработва технологични схеми за първия руски завод за производство на моторно масло.

През 1875 г. Менделеев изчислява конструкцията на стратосферен балон с кабина под налягане за издигане в горните слоеве на атмосферата.А през лятото на 1887 г. самият той като аеронавт се издига над облаците в кошница на балон, пълен с водород, за да наблюдава слънчево затъмнение. Това беше истински подвиг, тъй като ученият нямаше опит в аеронавтиката преди това. Професионален пилот Александър Кованко трябваше да управлява балона, но предишния ден валеше, балонът се намокри, натежа и не можеше да вдигне двама души. След това ученият свали Кованко от гондолата, заявявайки, че сам ще се справи с топката. Под негово управление балонът се издига на височина от почти 4 километра и прелита над 100 километра, след което Менделеев извършва напълно успешно кацане. Самият той пише за този случай: „... Значителна роля в моето решение изигра ... съображението, че обикновено навсякъде мислят за нас, професорите и изобщо учените, какво казваме, съветваме, но не не знаем как да овладеем практическите неща, това и ние, като генералите на Щедрин, винаги имаме нужда от селянин, който да върши работата, иначе всичко ще падне от ръцете ни. Исках да покажа, че това мнение, макар и може би вярно в някои други аспекти, е несправедливо към естествените учени, които прекарват целия си живот в лабораторията, на екскурзии и като цяло в изучаване на природата. Със сигурност трябва да можем да овладеем практиката и ми се стори, че е полезно да демонстрираме това по такъв начин, че всеки един ден да знае истината вместо предразсъдъците. Тук за това се представи отлична възможност. За този полет ученият е награден със специален медал от Академията по аеростатична метеорология.

В средата на 1870 г. Дмитрий Менделеев е член на комисията за разглеждане на медиумистичните явления.Сега щеше да се нарече „комисия за борба с псевдонауката“. Заедно с други известни учени той доста успешно разкрива машинациите на различни медиуми.

В края на 1870 г. ученият се интересува от корабостроенетои изготви "експериментален пул за тестване на кораби". И в края на 1890 г. той е включен в комисията за изграждането на първия в света арктически ледоразбивач. Ледоразбивачът "Ермак" е пуснат на вода през 1898 г.

Ставайки през 1892 г. учен-пазител на Главната камара за мерки и теглилки, той проектира свръхпрецизни везни за претегляне на газообразни и твърди вещества. Като забележителен икономист, в края на века той съветва министъра на финансите граф Вит по въпроса за акцизите и новия митнически закон. В трудовете си по демография Менделеев пише: „Висшата цел на политиката се изразява най-ясно в развитието на условията за размножаване на хората“. Между другото, според неговите изчисления, към средата на 20 век населението на Русия трябваше да бъде 800 милиона души.

И накрая, друга разпространена легенда твърди, че Менделеев бил майстор на куфари и обичал да създава няколко нови куфара в свободното си време. И въпреки че от него не ни е останал нито един куфар, тази легенда има някаква основа. Факт е, че в младостта си, във времена, когато работата и парите бяха ограничени, той наистина научи основите на подвързването на книги и картона и често правеше папки и подвързии за собствените си нужди. Той дори по някакъв начин, вече като сериозен учен, направи малка, но здрава картонена пейка, която е оцеляла и до днес. Ученият закупи материали за това в Гостиния двор. Тогава той веднъж чу приглушен диалог зад себе си: „Кой е този почтен джентълмен?“ „Не знаеш ли? Това е известният куфарен майстор Менделеев. Ученият имаше неблагоразумието да разкаже на приятелите си за този анекдот, те разказаха на свои познати, а историята за „великия майстор на куфарите“ в леко видоизменен вид се разходи из страниците на вестниците и из умовете на жители на града.

Но последната легенда - че великият химик не е получил Нобелова награда поради конфликт със семейство Нобел - може да се окаже вярна, въпреки че нямаме документални доказателства за това. Ученият е номиниран за наградата три поредни години - през 1905, 1906 и 1907 г. За първи път той е надминат от немския органичен химик Адолф Байер.

През 1906 г. Нобеловият комитет вече е присъдил Менделеевата награда, но Кралската шведска академия на науките отменя това решение. И тук е много вероятно лобирането на племенника на бездетния Алфред Нобел и неговия основен наследник Емануел, който тогава оглавяваше най-голямата руска петролна корпорация, Партньорството на братята Нобел. Известно е, че Менделеев открито критикува Нобелите и ги обвинява в хищническо отношение към руския петрол. Следователно, чисто теоретично, Емануел, който имаше известна тежест в нобеловите среди, можеше да повлияе на съдбата на наградата. Това обаче изглежда малко вероятно: руският швед Емануел Нобел не беше толкова отмъстителен. И на него не на последно място дължим самото съществуване на наградата. Тъй като завещанието, в което се споменава тя, е съставено от чичото с груби нарушения и е можело да бъде протестирано от Емануил в негова полза. Младият Нобел обаче го признава, което почти поставя семейната компания, в която Алфред притежава една трета от активите, на ръба на разрухата.

Накрая беше взето твърдо решение да се присъди Нобеловата награда на руския химик през 1907 г. Според завещанието обаче можело да бъде дадено само на жив учен. А Дмитрий Иванович Менделеев умира на 20 януари 1907 г.

Днес на негово име са кръстени град, градове, гари, метростанции, вулкан, планински връх, ледник, лунен кратер, астероид; институти, училища, научни и ненаучни организации, дружества, конгреси, списания , фабрики и заводи носят неговото име. А през 1955 г. американски учени включват името му в създадената от него Периодична система. Откритите от тях Алфред Джорсо, Бъруел Харви, Грегъри Шопен и Стенли Томпсън решават да нарекат 101 елемента Менделеев в чест на легендарния руски учен.

Менделеев Дмитрий Иванович е руски учен, брилянтен химик, физик, изследовател в областта на метрологията, хидродинамиката, геологията, дълбок познавач на индустрията, производител на инструменти, икономист, аеронавт, учител, общественик и оригинален мислител.

Детство и младост

Великият учен е роден през 1834 г., на 8 февруари, в Тоболск. Отец Иван Павлович беше директор на окръжните училища и Тоболската гимназия, произхождаше от семейството на свещеник Павел Максимович Соколов, руснак по националност.

Иван промени фамилията си в детството, като беше студент в Тверската семинария. Предполага се, че това е направено в чест на неговия кръстник, земевладелецът Менделеев. По-късно многократно се повдига въпросът за националността на името на учения. Според някои източници тя свидетелства за еврейски корени, според други - за немски. Самият Дмитрий Менделеев каза, че фамилията на Иван е дадена от неговия учител от семинарията. Младият мъж направи успешен обмен и така стана известен сред съучениците си. Според две думи - „да направи промяна“ - Иван Павлович беше включен в тренировъчния лист.

Майка Мария Дмитриевна (родена Корнилева) се занимаваше с отглеждане на деца и домакинство, имаше репутация на интелигентна и умна жена. Дмитрий беше най-младият в семейството, последното от четиринадесет деца (според други източници, последното от седемнадесет деца). На 10-годишна възраст момчето губи баща си, който ослепява и скоро умира.

По време на обучението си в гимназията Дмитрий не показа способностите си, латинският беше най-труден за него. Майка му вдъхна любов към науката, тя също участва във формирането на неговия характер. Мария Дмитриевна заведе сина си да учи в Санкт Петербург.

През 1850 г. в Санкт Петербург младежът постъпва в Главния педагогически институт в катедрата по естествени науки на катедрата по физика и математика. Негови учители са професорите Е. Х. Ленц, А. А. Воскресенски и Н. В. Остроградски.

Докато учи в института (1850-1855), Менделеев проявява изключителни способности. Като студент публикува статия „За изоморфизма“ и редица химични анализи.

Науката

През 1855 г. Дмитрий получава диплома със златен медал и е изпратен в Симферопол. Тук работи като старши учител в гимназията. С избухването на Кримската война Менделеев се премества в Одеса и получава учителска позиция в лицей.

През 1856 г. отново е в Петербург. Учи в университета, защитава дисертация, преподава химия. През есента защитава друга дисертация и е назначен за частен доцент на университета.

През 1859 г. Менделеев е изпратен в командировка в Германия. Работи в университета в Хайделберг, оборудва лабораторията, изследва капилярни течности. Тук той написва статиите „За температурата на абсолютното кипене“ и „За разширяването на течностите“ и открива явлението „критична температура“.

През 1861 г. ученият се завръща в Санкт Петербург. Създава учебника "Органична химия", за който е удостоен с Демидовската награда. През 1864 г. той вече е професор, а две години по-късно ръководи катедрата, преподава и работи върху Основите на химията.

През 1869 г. той представя периодичната система от елементи, на чието усъвършенстване посвещава целия си живот. В таблицата Менделеев представя атомната маса на девет елемента, по-късно добавя групата благороден газ към кода и оставя място за елементи, които все още не са открити. През 90-те години Дмитрий Менделеев допринася за откриването на явлението радиоактивност. Периодичният закон включва доказателства за връзката между свойствата на елементите и техния атомен обем. Сега до всяка таблица с химични елементи има снимка на откривателя.

През 1865–1887 г. той развива хидратната теория на разтворите. През 1872 г. той започва да изучава еластичността на газовете и две години по-късно извежда уравнението на идеалния газ. Сред постиженията на Менделеев от този период е създаването на схема за фракционна дестилация на петролни продукти, използването на резервоари и тръбопроводи. С помощта на Дмитрий Иванович изгарянето на черно злато в пещи напълно спря. Фразата на учения „Да гориш петрол е същото като да топиш печката с банкноти” се е превърнала в афоризъм.

Друга област на дейност на учения са географските изследвания. През 1875 г. Дмитрий Иванович посети Парижкия международен географски конгрес, където представи на съда своето изобретение - диференциален барометър-висотомер. През 1887 г. ученият участва в пътуване с балон до горните слоеве на атмосферата, за да наблюдава пълно слънчево затъмнение.

През 1890 г. кавга с високопоставен служител кара Менделеев да напусне университета. През 1892 г. химик изобретява метод за производство на бездимен барут. Същевременно е назначен за пазител на Депото за образцови мерки и теглилки. Тук той възобновява прототипите на паунда и аршина, занимава се с изчисления чрез сравняване на руски и английски стандарти за мерки.

По инициатива на Менделеев през 1899 г. по избор е въведена метричната система от мерки. През 1905, 1906 и 1907 г. ученият е номиниран за кандидат за Нобелова награда. През 1906 г. Нобеловият комитет присъжда наградата на Менделеев, но Кралската шведска академия на науките не потвърждава това решение.

Менделеев, който е автор на повече от една и половина хиляди произведения, имаше огромен научен авторитет в света. За заслугите си ученият е удостоен с множество научни звания, руски и чуждестранни награди, почетен член на редица научни дружества у нас и в чужбина.

Личен живот

В младостта си с Дмитрий се случи неприятен инцидент. Ухажването на момичето Соня, с което се познаваше от детството, завърши с годеж. Но разглезената красавица не отиде на короната. В навечерието на сватбата, когато подготовката вече беше в разгара си, Сонечка отказа да се ожени. Момичето смяташе, че няма смисъл да променя нещо, ако животът вече е толкова добър.

Дмитрий болезнено преживя раздялата с булката си, но животът продължи както обикновено. От тежки мисли той беше разсеян от пътуване в чужбина, лекции и истински приятели. Възобновяване на отношенията с Феозва Никитичная Лещева, която преди това познаваше, започна да се среща с нея. Момичето беше с 6 години по-голямо от Дмитрий, но изглеждаше младо, така че разликата във възрастта беше незабележима.

През 1862 г. те стават съпруг и съпруга. Първата дъщеря Маша е родена през 1863 г., но е живяла само няколко месеца. През 1865 г. се ражда синът Володя, три години по-късно - дъщерята Оля. Дмитрий Иванович беше привързан към децата, но им отдели малко време, тъй като животът му беше посветен на научна дейност. В брак, сключен на принципа "бъди търпелив, влюби се", той не беше щастлив.

През 1877 г. Дмитрий се запознава с Анна Ивановна Попова, която става за него човек, който може да го подкрепи с умна дума в трудни времена. Момичето се оказа творчески надарен човек: учи пиано в консерваторията, по-късно в Академията по изкуствата.

Дмитрий Иванович беше домакин на младежки "петъци", където се срещна с Анна. „Петъците” се превърнаха в литературно-художествени „среди”, чиито редовни посетители бяха талантливи художници и преподаватели. Сред тях бяха Николай Вагнер, Николай Бекетов и др.

Бракът на Дмитрий и Анна се състоя през 1881 г. Скоро се ражда дъщеря им Люба, синът им Иван се появява през 1883 г., близнаците Василий и Мария - през 1886 г. Във втория брак личният живот на учения се разви щастливо. По-късно поетът става зет на Дмитрий Иванович, след като се жени за дъщерята на учения Любов.

Смърт

В началото на 1907 г. в Камарата на мерките и теглилките се провежда среща между Дмитрий Менделеев и новия министър на промишлеността Дмитрий Философов. След като обиколил отделението, ученият се разболял от настинка, която причинила пневмония. Но дори и много болен, Дмитрий продължи да работи върху ръкописа „Към знанието на Русия“, последните думи, които той написа, бяха фразата:

„В заключение считам за необходимо, поне в най-общи линии, да изразя ...“.

Смъртта настъпи в пет часа сутринта на 2 февруари поради сърдечна недостатъчност. Гробът на Дмитрий Менделеев се намира на Волковското гробище в Санкт Петербург.

Паметта на Дмитрий Менделеев е увековечена с редица паметници, документални филми, книгата „Дмитрий Менделеев. Автор на великия закон.

Много интересни факти от биографията са свързани с името на Дмитрий Менделеев. В допълнение към дейността на учения, Дмитрий Иванович се занимаваше с индустриално разузнаване. През 70-те години петролната индустрия започва да процъфтява в Съединените щати, появяват се технологии, които правят производството на петролни продукти по-евтино. Руските производители започнаха да търпят загуби на международния пазар поради неспособността си да се конкурират по цена.
През 1876 г., по искане на руското Министерство на финансите и Руското техническо общество, които си сътрудничат с военното ведомство, Менделеев заминава в чужбина на изложба на технически иновации. На място химикът научи иновативни принципи за производство на керосин и други петролни продукти. И според поръчаните доклади на железопътните служби на Европа, Дмитрий Иванович се опита да дешифрира метода за производство на бездимен барут, който успя.

Менделеев имаше хоби - правеше куфари. Ученият сам шие дрехите си.
На учения се приписва изобретяването на водката и лунната светлина. Но всъщност Дмитрий Иванович в темата на докторската си дисертация „Разговор за комбинацията на алкохол с вода“ изучава въпроса за намаляване на обема на смесените течности. В работата на учения дори нямаше дума за водка. А стандартът от 40 ° е установен в царска Русия още през 1843 г.
Изобретени херметични отделения за пътници и пилоти.
Има легенда, че откриването на периодичната система на Менделеев се е случило насън, но това е мит, създаден от самия учен.
Сам свиваше цигари, използвайки скъп тютюн. Каза, че никога няма да откаже цигарите.

Открития

Той създава контролиран балон, който се превръща в безценен принос към аеронавтиката.
Той разработи периодична таблица на химичните елементи, която се превърна в графичен израз на закона, установен от Менделеев в хода на работата по Основите на химията.
Създаден пикнометър - устройство, способно да определя плътността на течност.
Открива критичната точка на кипене на течностите.
Той създава уравнението на състоянието на идеален газ, установявайки връзката между абсолютната температура на идеалния газ, налягането и моларния обем.
Той откри Главната камара на мерките и теглилките - централната институция на Министерството на финансите, която отговаряше за контролната част на Руската империя, подчинена на отдела за търговия.

Периодичната система на Дмитрий Иванович Менделеев и нейното значение за естествознанието

Въведение

Откриването от Д. И. Менделеев на закономерностите в структурата на материята се оказа много важен крайъгълен камък в развитието на световната наука и мисъл. Хипотезата, че всички вещества във Вселената се състоят само от няколко десетки химични елемента през 19 век изглеждаше напълно неправдоподобна, но беше доказана от Периодичната таблица на елементите на Менделеев.

Откриването на периодичния закон и разработването на периодичната система на химичните елементи от Д. И. Менделеев е връх в развитието на химията през 19 век. Подредени са огромните познания за свойствата на известните дотогава 63 елемента.

Периодична система от елементи

Д. И. Менделеев смята, че основната характеристика на елементите е тяхното атомно тегло и през 1869 г. той за първи път формулира периодичния закон.

Свойствата на простите тела, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, са в периодична зависимост от големината на атомните тегла на елементите.

Менделеев разделя цялата поредица от елементи, подредени в реда на увеличаване на атомните маси, на периоди, в рамките на които свойствата на елементите се променят последователно, подреждайки периодите по такъв начин, че да подчертават подобни елементи.

Но въпреки голямото значение на такова заключение, периодичният закон и системата на Менделеев представляват само блестящо обобщение на фактите и техният физически смисъл остава неразбираем за дълго време. Едва в резултат на развитието на физиката на 20-ти век - откриването на електрона, радиоактивността, развитието на теорията за структурата на атома - младият, талантлив английски физик Г. Мозелет установява, че големината на зарядите на атомните ядра последователно се увеличава от елемент на елемент с един. С това откритие Мозелет потвърди гениалното предположение на Менделеев, който на три места в периодичната таблица се отдалечи от нарастващата последователност на атомните тегла.

Така че, когато го съставя, Менделеев поставя 27 Co пред 28 Ni, 52 Ti пред 5 J, 18 Ar пред 19 K, въпреки факта, че това противоречи на формулировката на периодичния закон, т.е. подреждането на елементите в ред на нарастване техните атомни тегла.

Според закона на Мослет ядрените заряди от тези елементи съответстват на позицията им в таблицата.

Във връзка с откриването на закона на Мослет, съвременната формулировка на периодичния закон е следната:

свойствата на елементите, както и формите и свойствата на техните съединения се намират в периодична зависимост от заряда на ядрото на техните атоми.

И така, основната характеристика на атома не е атомната маса, а големината на положителния заряд на ядрото. Това е по-общо точно описание на атома, а оттам и на елемента. Всички свойства на елемента и неговото положение в периодичната система зависят от стойността на положителния заряд на атомното ядро. По този начин, поредният номер на химичния елемент съвпада числено с заряда на ядрото на неговия атом. Периодичната система от елементи е графично изображение на периодичния закон и отразява структурата на атомите на елементите.

Теорията за структурата на атома обяснява периодичната промяна на свойствата на елементите. Увеличаването на положителния заряд на атомните ядра от 1 до 110 води до периодично повторение на елементи от структурата на външното енергийно ниво в атомите. И тъй като свойствата на елементите зависят главно от броя на електроните на външното ниво; след това периодично се повтарят. Това е физическият смисъл на периодичния закон.

Като пример, помислете за промяна на свойствата на първия и последния елемент на периодите. Всеки период в периодичната система започва с елементи от атоми, които имат един s-електрон на външното ниво (непълни външни нива) и следователно проявяват сходни свойства - те лесно отдават валентни електрони, което определя техния метален характер. Това са алкални метали - Li, Na, K, Rb, Cs.

Периодът завършва с елементи, чиито атоми на външно ниво съдържат 2 (s 2) електрона (в първия период) или 8 (s 1 p 6) електрони (във всички следващи), тоест имат завършено външно ниво. Това са благородните газове He, Ne, Ar, Kr, Xe, които имат инертни свойства.

Това се дължи на сходството на структурата на външното енергийно ниво, че техните физични и химични свойства са сходни.

Във всеки период, с увеличаване на поредния номер на елементите, металните свойства постепенно отслабват и се увеличават неметалните свойства, периодът завършва с инертен газ. Във всеки период, с увеличаване на поредния номер на елементите, металните свойства постепенно отслабват и се увеличават неметалните свойства, периодът завършва с инертен газ.

В светлината на учението за структурата на атома става ясно разделянето на всички елементи на седем периода, направено от Д. И. Менделеев. Номерът на периода съответства на броя на енергийните нива на атома, тоест позицията на елементите в периодичната система се дължи на структурата на техните атоми. В зависимост от това кое подниво е запълнено с електрони, всички елементи се делят на четири вида.

1. s-елементи. S-поднивото на външното ниво е запълнено (s 1 - s 2). Това включва първите два елемента от всеки период.

2. p-елементи. P-поднивото на външното ниво е запълнено (p 1 - p 6) - Това включва последните шест елемента от всеки период, започвайки с втория.

3. d-елементи. D-поднивото на последното ниво се запълва (d1 - d 10), а на последното (външно) ниво остават 1 или 2 електрона. Те включват елементи от интеркалирани десетилетия (10) от големи периоди, започващи от 4-ти, разположени между s- и p-елементи (те се наричат също преходни елементи).

4. f-елементи. F-поднивото на дълбокото (третата от него извън) ниво е запълнено (f 1 -f 14), докато структурата на външното електронно ниво остава непроменена. Това са лантаниди и актиниди, които са в шести и седми период.

Така броят на елементите в периоди (2-8-18-32) съответства на максималния възможен брой електрони на съответните енергийни нива: на първото - два, на второто - осем, на третото - осемнадесет и на четвъртия - тридесет и два електрона. Разделянето на групите на подгрупи (основни и вторични) се основава на разликата в запълването на енергийните нива с електрони. Основната подгрупа е с- и p-елементи, и второстепенна подгрупа - d-елементи. Всяка група комбинира елементи, чиито атоми имат подобна структура на външно енергийно ниво. В този случай атомите на елементите от основните подгрупи съдържат на външните (последните) нива броя на електроните, равен на номера на групата. Това са така наречените валентни електрони.

В елементите на вторичните подгрупи валентните електрони са не само външните, но и предпоследните (вторите отвън) нива, което е основната разлика в свойствата на елементите на главните и вторичните подгрупи.

От това следва, че номерът на групата, като правило, показва броя на електроните, които могат да участват в образуването на химични връзки. Това е физическото значение на номера на групата.

От гледна точка на теорията за структурата на атома лесно се обяснява увеличаването на металните свойства на елементите от всяка група с увеличаване на заряда на атомното ядро. Сравнявайки, например, разпределението на електроните по нива в атоми 9 F (1s 2 2s 2 2p 5) и 53J (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 Sp 6 3г 10 4s 2 4 Р 6 4 д 10 5s 2 5p 5) може да се отбележи, че те имат 7 електрона на външно ниво, което показва сходството на свойствата. Въпреки това, външните електрони в йодния атом са по-далече от ядрото и следователно се задържат по-малко. Поради тази причина йодните атоми могат да отдават електрони или, с други думи, да проявяват метални свойства, което не е характерно за флуора.

И така, структурата на атомите определя два модела:

а) промяна в свойствата на елементите хоризонтално - в периода отляво надясно металните свойства се отслабват, а неметалните се засилват;

б) промяна в свойствата на елементите по вертикала - в група с увеличаване на поредния номер металните свойства се увеличават, а неметалните отслабват.

По този начин: с увеличаване на заряда на ядрото на атомите на химичните елементи структурата на техните електронни обвивки периодично се променя, което е причината за периодичната промяна на техните свойства.

Структурата на периодичната система на Д. И. Менделеев.

Периодичната система на Д. И. Менделеев е разделена на седем периода - хоризонтални последователности от елементи, подредени във възходящ ред на поредния номер, и осем групи - последователности от елементи с еднаква електронна конфигурация на атоми и сходни химични свойства.

Първите три периода се наричат малки, останалите - големи. Първият период включва два елемента, вторият и третият период - по осем, четвъртият и петият - по осемнадесет, шестият - тридесет и два, седмият (непълен) - двадесет и един елемента.

Всеки период (с изключение на първия) започва с алкален метал и завършва с благороден газ.

Елементите от периоди 2 и 3 се наричат типични.

Малките периоди се състоят от един ред, големите периоди се състоят от два реда: четен (горен) и нечетен (долен). Металите са разположени в равни редове с големи периоди и свойствата на елементите се променят леко отляво надясно. В нечетните редове от големи периоди свойствата на елементите се променят отляво надясно, както при елементите от 2-ри и 3-ти периоди.

В периодичната система за всеки елемент са посочени неговият символ и пореден номер, името на елемента и относителната му атомна маса. Координатите на позицията на елемента в системата са номерът на периода и номерът на групата.

Елементите с поредни номера 58-71, наречени лантаниди, и елементите с номера 90-103 - актиниди - са поставени отделно в долната част на таблицата.

Групите от елементи, обозначени с римски цифри, се разделят на главни и второстепенни подгрупи. Основните подгрупи съдържат 5 елемента (или повече). Вторичните подгрупи включват елементи от периоди, започващи от четвъртия.

Химичните свойства на елементите се определят от структурата на техния атом или по-скоро от структурата на електронната обвивка на атомите. Сравнението на структурата на електронните обвивки с позицията на елементите в периодичната система ни позволява да установим редица важни модели:

1. Номерът на периода е равен на общия брой енергийни нива, запълнени с електрони в атомите на даден елемент.

2. В малки периоди и нечетни серии от големи периоди, с увеличаване на положителния заряд на ядрата, броят на електроните във външното енергийно ниво се увеличава. С това е свързано отслабването на металните и засилването на неметалните свойства на елементите отляво надясно.

Номерът на групата показва броя на електроните, които могат да участват в образуването на химични връзки (валентни електрони).

В подгрупите, с увеличаване на положителния заряд на ядрата на атомите на елементите, техните метални свойства се засилват и неметалните свойства се отслабват.

Историята на създаването на периодичната система

Дмитрий Иванович Менделеев през октомври 1897 г. пише в статията „Периодичен закон на химичните елементи“:

- След откритията на Лавоазие концепцията за химичните елементи и простите тела беше толкова укрепена, че тяхното изучаване стана основа на всички химически идеи и в резултат на това навлезе и в цялата естествена наука. Трябваше да призная, че всички вещества, достъпни за изследване, съдържат много ограничен брой материално разнородни елементи, които не се трансформират един в друг и имат независима тежка същност, и че цялото разнообразие от природни вещества се определя само от комбинацията на тези няколко елементи и разликата или в самите тях, или в относителното им количество., или при едно и също качество и количество на елементите - разликата във взаимното им разположение, съотношение или разпределение. В същото време „прости“ тела трябва да се наричат вещества, съдържащи само един елемент, „сложни“ - два или повече. Но за даден елемент може да има много модификации на прости тела, съответстващи на него, в зависимост от разпределението („структурата“) на неговите части или атоми, т.е. от този вид изомерия, която се нарича "алотропия". Така въглеродът, като елемент, е в състояние на въглища, графит и диамант, които (взети в чиста форма) дават същия въглероден диоксид при изгаряне и в същото количество. Нищо подобно не е известно за самите "елементи". Те не подлежат на модификации и взаимни трансформации и представляват, според съвременните възгледи, неизменната същност на променяща се (химически, физически и механично) субстанция, която е включена както в прости, така и в сложни тела.

Много, в древността и до днес, широко разпространената идея за "единична или първична" материя, от която е съставено цялото разнообразие от вещества, не е потвърдена от опита и всички опити, насочени към това се оказа, че го опровергават. Алхимиците вярваха в превръщането на металите един в друг, доказаха го по различни начини, но при проверка всичко се оказа или измама (особено във връзка с производството на злато от други метали), или грешка и непълнота на експериментални изследвания. Невъзможно е обаче да не се забележи, че ако утре се окаже, че металът А се трансформира изцяло или частично в друг метал В, тогава от това изобщо няма да следва, че простите тела изобщо са способни да се трансформират едно в друго, т.к. , например, от факта, че дълго време урановият оксид се смяташе за просто тяло, но се оказа, че съдържа кислород и истински метален уран - изобщо не трябва да се прави генерален извод, а може да се съди само по-специално за предишни и настоящи степени на запознаване с урана като самостоятелен елемент. От тази гледна точка трябва да се погледне и превръщането на мексиканското сребро частично в злато (май-юни 1897 г.), обявено от Еменс (Стивън - Н. Емеус), ако валидността на наблюденията е оправдана и Аргентаурумът не се окаже да бъде подобно алхимично известие от същия вид, което е било повече от веднъж и също е покрито с тайна и парични интереси. Това, че студът и налягането могат да допринесат за промяна на структурата и свойствата, е известно отдавна, поне следвайки примера на калая на Фрицше, но няма факти, които да предполагат, че тези промени отиват толкова дълбоко и не достигат структурата на частиците, но към това, което сега се счита за атоми и елементи, и следователно трансформацията (макар и постепенно) на среброто в злато, заявена от Emmens, ще остане съмнителна и незначителна дори по отношение на среброто и златото, докато, първо, „тайната“ бъде толкова разкрита, че опит може да бъде възпроизведен от всеки, и второ, докато се установи обратният преход (с нажежаване и намаляване на налягането?) на златото в сребро или докато се установи действителната му невъзможност или трудност. Лесно е да се разбере, че преобразуването на въглена киселина в захар е трудно, въпреки че обратното е лесно, тъй като захарта е безспорно по-сложна от алкохола и въглената киселина. И ми се струва много малко вероятно преходът на среброто в злато, ако обратното - златото няма да се превърне в сребро, защото атомното тегло и плътност на златото е почти два пъти повече от среброто, от което според всичко известно в химията трябва да се заключи, че ако среброто и златото са произлезли от един и същ материал, тогава златото е по-сложно от среброто и трябва да се превръща в сребро по-лесно, отколкото обратното. Затова смятам, че г-н Еменс, за убедителност, трябва не само да разкрие „тайната“, но и да опита и дори да покаже, ако е възможно, превръщането на златото в сребро, особено след като при получаването на друго от скъп метал, 30 пъти по-евтини, паричните интереси очевидно ще бъдат в далечното бъдеще и интересите на истината и истината очевидно ще бъдат на първо място, но сега въпросът изглежда според мен от другата страна.

При такава представа за химичните елементи те се оказват нещо абстрактно, тъй като ние не ги виждаме отделно и не ги познаваме. Едно познание, толкова реалистично като химията, е достигнало до такъв почти идеалистичен възглед чрез съвкупността от всичко, наблюдавано досега, и ако този възглед може да бъде защитен, това е само като въпрос на дълбоко вкоренено убеждение, което досега се е оказало перфектно съгласие с опит и наблюдение. В този смисъл концепцията за химичните елементи има дълбоко реална основа в цялата наука за природата, тъй като например въглеродът никъде, никога, от никого и по никакъв начин не се трансформира в друг елемент, докато едно просто тяло - въглищата се превръща в графит и диамант и може би някой ден ще бъде възможно да се превърне в течно или газообразно вещество, ако е възможно да се намерят условия за опростяване на най-сложните частици от въглища. Основната концепция, с която е възможно да започнем да обясняваме законността на П., се крие именно в фундаменталната разлика между идеите за елементите и за простите тела. Въглеродът е елемент, нещо непроменливо, което се съдържа както във въглищата, така и във въглеродния диоксид или в светлината, както в диаманта, така и в масата на променливи органични вещества, както във варовика, така и в дървото. Това не е конкретно тяло, а тежка (материална) субстанция със сбор от свойства. Точно както във водната пара или в снега няма конкретно тяло - течна вода, но има същото тежко вещество със сумата от свойства, принадлежащи само на него, така и всички въглеродни съдържат материално хомогенен въглерод: не въглища, а въглерод. Простите тела са вещества, съдържащи само един елемент от всякакъв вид и концепцията за тях става прозрачна и ясна само когато се признае засилената идея за атоми и частици или молекули, които изграждат хомогенни вещества; освен това атомът съответства на понятието елемент, а частицата - на просто тяло. Простите тела, както всички природни тела, са съставени от частици: тяхната единствена разлика от сложните тела е, че частиците на сложните тела съдържат разнородни атоми на два или повече елемента, а частиците на простите тела са хомогенни атоми на даден елемент. Всичко, което следва, трябва да се отнася конкретно до елементите, т.е. напр. към въглерод, водород и кислород, като компоненти на захар, дърво, вода, въглища, кислороден газ, озон и др., но не и към прости тела, образувани от елементи. В този случай очевидно възниква въпросът: как може да се намери някаква реална легитимност по отношение на такива теми като елементи, които съществуват само като идеи на съвременните химици, и какво наистина осъществимо може да се очаква като следствие от изследването на някои абстракции? Реалността отговаря на такива въпроси с пълна яснота: абстракциите, ако са верни (съдържат елементи на истина) и съответстват на реалността, могат да послужат като предмет на абсолютно същото изследване като чисто материалната конкретност. Така че химическите елементи, въпреки че са същността на абстракцията, са обект на изследване по абсолютно същия начин като прости или сложни тела, които могат да бъдат нагрявани, претеглени и като цяло подложени на пряко наблюдение. Същността на въпроса тук е, че химичните елементи, въз основа на експериментално изследване на образуваните от тях прости и сложни тела, разкриват своите индивидуални свойства и характеристики, чиято съвкупност е предмет на изследване. Сега се обръщаме към изброяване на някои от характеристиките, принадлежащи на химичните елементи, след което ще покажем на П. законността на химичните елементи.

Свойствата на химичните елементи трябва да се разделят на качествени и количествени, дори първите от тях да подлежат на измерване. Към качествените на първо място принадлежи свойството да образува киселини и основи. Хлорът може да служи като модел на първия, тъй като образува очевидни киселини както с водород, така и с кислород, способни да дават соли с метали и основи, като се започне от прототипа на солите - готварската сол. Натрият от готварска сол NaCl може да служи като модел на елементи, които дават само основи, тъй като не дава киселинни оксиди с кислород, образувайки или основа (натриев оксид), или пероксид, който има характерните черти на типичния водороден пероксид. Всички елементи са повече или по-малко киселинни или основни, с ясни преходи от първите към вторите. Това качествено свойство на елементите е изразено от електрохимиците (с Берцелиус начело) чрез разграничаване на тези, подобни на натрия, въз основа на това, че първите, когато се разлагат от ток, са на анода, а вторите на катода. Същата качествена разлика между елементите се изразява отчасти в разграничението между метали и металоиди, тъй като основните елементи са сред тези, които под формата на прости тела дават истински метали, докато киселинните елементи образуват металоиди под формата на прости тела, които нямат външния вид и механичните свойства на истинските метали. Но във всички тези отношения не само че е невъзможно прякото измерване, което позволява да се установи последователността на прехода от едно свойство към друго, но също така няма резки разлики, така че да има елементи, които са преходни в едно или друго отношение , или тези, които могат да бъдат приписани и на двете. Така че алуминият на външен вид е чист метал, отличен проводник на галв. ток, в единствения си оксид Al 2 O 3 (алуминиев оксид) играе ролята на основен или киселинен, тъй като се свързва с основи (напр. Na 2 O, MgO и др.) и с киселинни оксиди, например, образувайки сярнист алуминиев оксид сол A1 2 (SO 4) 3 \u003d Al 2 O 3 3O 3; и в двата случая има слабо изразени свойства. Сярата, образувайки несъмнен металоид, в много химични отношения е подобна на телура, който според външните качества на простото тяло винаги е бил класифициран като метал. Такива случаи, многобройни, придават на всички качествени характеристики на елементите известна степен на несигурност, въпреки че те служат за улесняване и, така да се каже, съживяване на цялата система на запознаване с елементите, посочвайки в тях признаци на индивидуалност, което прави възможно е да се предскажат все още ненаблюдаваните свойства на прости и сложни тела, образувани от елементи. Тези сложни индивидуални характеристики на елементите дадоха изключителен интерес към откриването на нови елементи, като не позволяваха по никакъв начин да се предвиди сумата от физичните и химичните характеристики, присъщи на веществата, които образуват. Всичко, което можеше да се постигне при изучаването на елементите, беше ограничено до сближаването в една група на най-сходните, което оприличаваше цялото това запознаване със систематиката на растенията или животните, т.е. изследването беше робско, описателно и неспособно да направи каквито и да е прогнози за елементи, които все още не са в ръцете на изследователите. Редица други свойства, които ще наречем количествени, се появяват в подходящ вид за химичните елементи едва от времето на Лоран и Жерар, т.е. от 50-те години на настоящия век, когато способността за взаимна реакция от страна на състава на частиците беше подложена на изследване и обобщение и се затвърди идеята за двуобемните частици, т.е. че в състояние на пара, докато няма разлагане, всички частици (т.е. количества вещества, които влизат в химично взаимодействие помежду си) на всички тела заемат същия обем, какъвто два обема водород заемат при една и съща температура и същото налягане. Без да навлизаме тук в изложението и развитието на принципите, които бяха подсилени от тази вече общоприета идея, достатъчно е да се каже, че с развитието на единната или частична химия през последните 40 или 50 години се появи твърдост, която преди не съществуваше както при определяне на атомните тегла на елементите, така и при определяне на състава на частиците от прости и сложни тела, образувани от тях, и причината за разликата в свойствата и реакциите на обикновения кислород O 2 и озона O 3 стана очевидно, въпреки че и двата съдържат само кислород, както и разликата между нефтен газ (етилен) C 2 H 4 и течен цетен C 16 H 32, въпреки че и двата съдържат 12 тегловни части въглерод към 2 тегловни части водород. В тази значителна ера на химията, за всеки добре изследван елемент, в него се появиха два повече или по-малко точни количествени знака или свойства: теглото на атома и вида (формата) на състава на частиците на съединенията, образувани от него , въпреки че нищо все още не показва нито взаимната връзка на тези знаци, нито тяхната корелация с други, особено качествени свойства на елементите. Теглото на атом, присъщо на даден елемент, т.е. неделимото, най-малкото относително количество от него, което е част от частиците на всички негови съединения, беше особено важно за изучаването на елементите и съставляваше техните индивидуални характеристики, макар и от чисто емпиричен характер, тъй като за да се определи атомното тегло на елемент е необходимо да се знае не само еквивалентният или относителният тегловен състав на някои от неговите съединения с елементи, чието атомно тегло е известно от други дефиниции или условно прието като известно, но и определено (от реакции, плътности на парите и др. .) ) частично тегло и състав на поне едно и за предпочитане много от съединенията, които образува. Този начин на опит е толкова сложен, дълъг и изисква толкова напълно пречистен и внимателно проучен материал от съединенията на даден елемент, че за мнозина, особено за редки в природата елементи, при липса на особено убедителни причини, имаше много съмнения относно истинската стойност на атомното тегло, въпреки че е установен тегловният състав (еквивалент) на някои съединения от тях; например, теглата на уран, ванадий, торий, берилий, церий и др. вече могат да се считат за твърдо установени в началото на 60-те години, особено след като Cannicaro твърдо се установи за много метали, например. Ca, Ba, Zn, Fe, Cu и др. тяхната ясна разлика от K, Na, Ag и др., показваща, че частиците напр. хлоридните съединения на първия от тях съдържат два пъти повече хлор от втория, т.е. че Ca, Ba, Zn и др. дават CaCI 2 , BaCI 2 и т.н., т.е. двуатомни (двуеквивалентни или двувалентни), докато K, Na и др. моноатомен (едноеквивалентен), т.е. форма KCI, NaCI и др. В епоха около средата на настоящия век теглото на атом от елементи вече служи като един от признаците, по които подобни елементи на групи започват да се сравняват.

Друга от най-важните количествени характеристики на елементите е съставът на частиците на образуваните от тях висши съединения. Тук има повече простота и яснота, защото законът на Далтон за множество съотношения (или простотата и целостта на броя на атомите, които изграждат частиците) вече ни кара да чакаме само няколко числа и беше по-лесно да ги разберем. Обобщението се изразява в учението за атомарността на елементите или тяхната валентност. Водородът е моноатомен елемент, тъй като дава една връзка на HX с други едноатомни елементи, чийто представител се счита за хлор, образувайки HCl. Кислородът е двуатомен, защото дава H 2 O или изобщо се свързва с две X, ако под X имаме предвид едноатомни елементи. Така се получават HclO, Cl 2 O и др. В този смисъл азотът се счита за триатомен, тъй като дава NH3, NCl3; въглеродът е четириатомен, защото образува CH 4, CO 2 и т.н. Подобни елементи от една и съща група, напр. халогениди, дават подобни частици от съединения, т.е. имат еднаква атомност. Чрез всичко това изучаването на елементите е напреднало значително. Но имаше много трудности от различен характер. Кислородните съединения представляват особена трудност, като двуатомен елемент, способен да замени и задържи X 2, поради което образуването на Cl 2 O, HClO и др. е напълно разбираемо. съединения с едноатомни елементи. Същият кислород обаче дава не само HClO, но и HClO 2, HClO 3 и HClO 4 (перхлорна киселина), точно както не само H 2 O, но и H 2 O 2 (водороден пероксид). За да го обясним, беше необходимо да се признае, че кислородът, поради своята двуатомност, имайки два афинитета (както се казва), може да се изтръгне във всяка частица и да застане между всеки два атома, влизащи в нея. Имаше много трудности, но ще се спрем на две, според мен, най-важните. Първо, изглежда, че има нещо като граница на O 4 за броя на кислородните атоми, включени в частицата, и тази граница не може да се очаква въз основа на това, което се предполага. В същото време, приближавайки се до лицето, връзките често се получават не по-малко, а по-издръжливи, което вече изобщо не може да се допуска с идеята за изстискани кислородни атоми, тъй като колкото повече от тях се издигат, толкова по-вероятно е трябваше да има крехкост на връзките. Междувременно HClO4 е по-силен от HClO3, последният е по-силен от HClO2 и HClO, докато HCl отново е химически много силно тяло. Аспектът на O 4 е, че водородните съединения с различна атомност:

Hcl, H2S, H3P и H4Si

отговор с по-високи кислородни киселини:

HclO 4, H 2 SO 4, H 3 PO 4 и H 4 SiO 4,

съдържащ четири кислородни атома по равно. Това дори води до неочакваното заключение, че като се имат предвид Н - едно-, и О - двуатомни елементи, способността за свързване с кислорода е обратна, отколкото с водорода, т.е. тъй като елементите увеличават способността си да задържат водородни атоми или увеличават атомарността, способността им да задържат кислород намалява; хлорът, така да се каже, е едноатомен във водорода и седематомен в кислорода, а аналогичният на него фосфор или азот е триатомен в първия смисъл, а във втория - петатомен, което се вижда и в други съединения, например NH4CI, POCI3, PC15 и др. Второ, всичко, което знаем, ясно показва дълбоката разлика в добавянето на кислород (изстискването му, съдейки по концепцията за атомната природа на елементите) в случая, когато се образува водороден прекис, от когато се появява например кислородът. от H 2 SO 4 (сярна киселина) сярна киселина H 2 SO 4, въпреки че H 2 O 2 се различава от H 2 O по същия начин като кислородния атом, както H 2 SO 4 от H 2 SO 3, и въпреки че дезоксидантите в и двата случая превеждат най-високата степен на окисление в най-ниската. Разликата по отношение на реакциите, присъщи на H 2 O 2 и H 2 SO 4, особено се откроява поради причината, че сярната киселина има свой собствен пероксид (надсярна киселина, чийто аналог perchromic беше наскоро проучен от Wiede и съдържа, според неговите данни , H 2 CrO 5 ), който има комбинация от свойства на водороден пероксид. Това означава, че има значителна разлика в начина, по който се добавя кислород в "подобни на сол" оксиди и истински пероксиди и следователно, чрез просто притискане на кислородни атоми между другите, не е достатъчно да се изразят всички случаи на добавяне на кислород, и ако изразено, тогава най-вероятно трябва да се прилага за пероксиди, а не за образуването, така да се каже, на нормални кислородни съединения, приближаващи се до RH n O 4, където n, броят на водородните атоми, не надвишава 4, както и броят на кислородните атоми в киселини, съдържащи един атом от елементите R. Като се има предвид казаното и общо взето предвид чрез R атом на елементите, съвкупността от информация за солеподобните оксиди води до заключението, че броят на независимите форми или типове оксиди е много малък и е ограничен до следните осем:

R2O2 или RO, напр. CaO, FeO.

Тази хармония и простота на формите на окисление изобщо не следва от учението за атомността на елементите в обичайната им форма (когато се определя атомността чрез съединение с Н или Cl) и е въпрос на директно сравнение на самите кислородни съединения. Като цяло доктрината за постоянната и непроменлива атомарност на елементите съдържа трудности и несъвършенства (ненаситени съединения, като CO, свръхнаситени, като JCl 3, комбинирани с вода на кристализация и т.н.), но все още е от голямо значение в две уважение , а именно с него е постигната простота и хармония на изразяване на състава и структурата на сложни органични съединения и по отношение на изразяването на аналогията на свързаните елементи, тъй като атомарността, без значение какво се разглежда (или състава на частици от подобни съединения), в този случай се оказва същото. Така например. халогениди, подобни един на друг по много други начини или метали от дадена група (алкални, например) винаги се оказват с една и съща атомност и образуват цели серии от подобни съединения, така че съществуването на тази характеристика вече е до известна степен показател за аналогия.

За да не усложняваме представянето, ще оставим изброяването на други качествени и количествени свойства на елементите (например изоморфизъм, топлина на свързване, показване, пречупване и т.н.) и директно ще се обърнем към представянето на закона на П., за което ще спрем: 1) върху същността на закона, 2) върху неговата история и приложение към изучаването на химията, 3) върху обосновката му с помощта на новооткрити елементи, 4) върху приложението му за определяне на величината на атомни тегла и 5) поради известна непълнота на съществуващата информация.

Същност на П. законност. Тъй като от всички свойства на химичните елементи тяхното атомно тегло е най-достъпно за числена точност на определяне и за пълна убедителност, най-естествено е теглата на атомите да се поставят като резултат за намиране на законността на химичните елементи, още повече че в тегло (според закона за запазване на масите) имаме работа с неразрушимо и най-важно свойство на всяка материя. Законът винаги е съответствието на променливите, както в алгебрата тяхната функционална зависимост. Следователно, имайки атомно тегло за елементи като една променлива, за да се намери законът на елементите, трябва да се вземат други свойства на елементите като друга променлива и да се търси функционална зависимост. Вземайки много свойства на елементите, напр. тяхната киселинност и основност, способността им да се свързват с водород или кислород, тяхната атомност или състава на съответните им съединения, топлината, отделена при образуването на съответните, напр. хлоридни съединения, дори техните физични свойства под формата на прости или сложни тела с подобен състав и т.н., може да се забележи периодична последователност в зависимост от големината на атомното тегло. За да изясним това, нека първо дадем прост списък на всички сега добре известни дефиниции на атомното тегло на елементите, ръководени от скорошния код, направен от F.W. Clarke („Smithsonian Miscellaneous Collections“, 1075: „A recalculation of the atomic weights“, Washington, 1897, p. 34), тъй като сега трябва да се счита за най-надеждната и съдържаща всички най-добри и най-нови дефиниции. В този случай ние ще приемем, заедно с повечето химици, условното атомно тегло на кислорода равно на 16. Подробно изследване на „вероятните“ грешки показва, че за около половината от дадените резултати грешката на числата е по-малка от 0,1% , но при останалите стига до няколко десети, а при други може би до процент. Всички атомни тегла са изброени по ред на величината.

Заключение

Периодичната система на Дмитрий Иванович Менделеев е от голямо значение за естествознанието и за цялата наука като цяло. Тя доказа, че човек е в състояние да проникне в тайните на молекулярната структура на материята, а по-късно - и в структурата на атомите. Благодарение на успехите на теоретичната химия беше направена цяла революция в индустрията, създадени бяха огромен брой нови материали. Връзката между неорганичната и органичната химия най-накрая беше открита - и едни и същи химични елементи бяха открити в първата и втората.

В средата на XIX век. били известни около 60 химични елемента. Д. И. Менделеев смята, че трябва да има закон, който обединява всички химични елементи. Менделеев смята, че основната характеристика на елемента е неговата атомна маса. Затова той подрежда всички известни елементи в един ред по реда на увеличаване на тяхната атомна маса и формулира закона, както следва:

Свойствата на елементите и техните съединения са в периодична зависимост от стойността на атомната маса на елементите. Съвременната формулировка на периодичния закон гласи следното:

Свойствата на елементите и техните съединения са в периодична зависимост от заряда на ядрото на атома или поредния номер на елемента.

Формулировката на периодичния закон от Д. И. Менделеев и съвременната формулировка не си противоречат, тъй като за повечето елементи с увеличаване на заряда на ядрото се увеличава и относителната атомна маса. Има само няколко изключения от това правило. Например, елемент #18 аргон Ar има по-ниска атомна маса от елемент номер 19 калийК. Теорията на структурата на атома показа, че периодичната система на Д. И. Менделеев е класификация на химичните елементи според електронните структури на техните атоми.

В атомите на елементите от период I (H и He) електроните запълват едно енергийно ниво (K); в атоми на елементи от период II (от Li до Ne), електроните запълват две енергийни нива (K и L); в атомите на елементи от III период (от Na до Ar) - три енергийни нива (K, L и M); в ато max елементи от IV период (от K до Kg) - четири енергийни нива (K, L, M и N). По същия начин в атомите на елементите от V период електроните запълват пет нива и т.н. Броят на запълнените енергийни нива (електронни слоеве) в атомите на всички елементи от даден период е равен на номера на периода. В атомите на всички известни елементи електроните запълват от 1 до 7 енергийни нива, така че периодичната система се състои от седем периода. Всеки период започва с алкален метал (с изключение на първия период), в атомите на който има един s-електрон на външния електронен слой; електронна структура на външния слой - ns 1(l - номер на период). Всеки период завършва с благороден газ. В атомите на всички благородни газове (с изключение на He) на външния електронен слой има два с-и шест p-електрона; електронна структура на външния слой пс 2 pr 6 (n -номер на периода). Осем електрона е максималният брой електрони в най-външния електронен слой на атомите.

Елементите 3 Li, Na, 19 K са в главната подгрупа на група I; техните атоми имат 1 електрон на външния слой. Елементите 4 Be, 12 Mg, 20 Ca са в основната подгрупа на II група; техните атоми имат 2 електрона на външния слой и т.н. Следователно броят на електроните на външния слой на атомите на елементите от основните подгрупи (с изключение на Н и Не) е равен на броя на групата, в която елементите се намират. С увеличаване на поредния номер общият брой на електроните в атомите на елементите последователно се увеличава, а броят на електроните на външния електронен слой се променя периодично. Периодичната промяна на свойствата на химичните елементи и техните съединения с увеличаване на поредния номер се обяснява с факта, че структурата на външния електронен слой в атомите на елементите периодично се повтаря.

-Зарядът на ядрата на атома нараства.

– Броят на електронните слоеве на атомите не се променя.

– Броят на електроните във външния слой на атомите се увеличава от 1 на 8

- Радиусът на атомите намалява

– Силата на връзката на електроните на външния слой с ядрото се увеличава.

– Енергията на йонизация се увеличава.

– Електронният афинитет се увеличава.

– Електроотрицателността се увеличава.

– Металността на елементите е намалена.

– Повишава се неметалността на елементите.

Обмисли, как някои характеристики на елементите в основните подгрупи се променят отгоре надолу:

– Броят на електронните слоеве на атомите се увеличава.

– Броят на електроните във външния слой на атомите е еднакъв.

– Увеличава се радиусът на атомите – Силата на връзката между електроните на външния слой и ядрото намалява.

– Йонизационната енергия намалява – Електронният афинитет намалява.

– Електроотрицателността намалява – Металичността на елементите се увеличава.

– Намалява се неметалността на елементите.

Билет 6.

1. Основните характеристики на атомите: атомни (орбитални, ковалентни), ван дер Ваалсови и йонни радиуси, енергии на йонизация, електронен афинитет, електроотрицателност, относителна електроотрицателност, модели на тяхната промяна.

1. Атомни радиуси- характеристики на атомите, позволяващи приблизително да се оцени междуатомното (междуядреното) разстояние в молекулите и кристалите. Според концепциите на квантовата механика атомите нямат ясни граници, но вероятността да се намери електрон, свързан с дадено ядро на определено разстояние от това ядро, намалява бързо с увеличаване на разстоянието. Следователно на атома се приписва определен радиус, като се приема, че по-голямата част от електронната плътност (90-98%) се съдържа в сферата на този радиус. A.r. - стойностите са много малки, от порядъка на 0,1 nm, но дори малки разлики в размерите им могат да повлияят на структурата на изградените от тях кристали, равновесната конфигурация на молекулите и т.н. Експерименталните данни показват, че при мн случаи най-късото разстояние между два атома е приблизително равно на сумата от съответните A. r. - т.нар. принцип на адитивност . В зависимост от вида на връзката между атомите има метален, йонен, ковалентен и ван дер ваалсов A. p.

метален радиусравно на половината от най-късото разстояние между атомите в кристала. метална конструкция. Стойността му зависи от координатите. K числа (броят на най-близките съседи на атом в структурата). Най-често се срещат структурите на метали с K = 12.

Йонни радиусисе използват за приблизителни оценки на най-късите междуядрени разстояния в йонни кристали, като се приема, че тези разстояния са равни на сумата от съответните йонни атомни радиуси. Йонните радиуси са определени за първи път през 20-те години на миналия век. 20-ти век V. M. Goldshmidt, базиран на рефрактометрия. стойностите на радиусите F - и O 2-.

ковалентен радиусравна на половината от дължината на единична хим. X-X връзки, където X е неметален атом. За халогени, ковалентен A.r. - това е половината от междуядреното разстояние в молекулата X 2, за S и Se - в X 8, за C - в диамантен кристал. С помощта на правилото за адитивност на A.R. се предвиждат дължините на връзките в многоатомните молекули.

Радиуси на Ван дер Ваалсопределят ефективните размери на атомите на благородния газ. Тези радиуси са равни на половината от междуядреното разстояние между най-близките идентични атоми, които не са химически свързани един с друг. комуникация, т.е. принадлежащи към различни молекули. Стойностите на радиусите на Ван дер Ваалс се намират, като се използва принципът на адитивност на A.R., от най-късите контакти на съседни молекули в кристалите. Средно те са ~ 0,08 nm по-големи от ковалентните радиуси. Познаването на радиусите на Ван дер Ваалс дава възможност да се определи конформацията на молекулите и тяхното опаковане в молекулни кристали.

Йонизационна енергия на атом Е азе количеството енергия, необходимо за отделяне на ē от невъзбуден атом. При движение от ляво на дясно по време на периода йонизационната енергия постепенно се увеличава, с увеличаване на серийния номер в групата тя намалява. Алкалните метали имат минимален йонизационен потенциал, благородните газове – максимален. За един и същ атом втората, третата и следващите енергии на йонизация винаги се увеличават, тъй като електронът трябва да се отдели от положително зареден йон.

E афинитет на атом към електрон A e - Е, котка. Ще се открои, когато ē е прикрепено към атом. Халогенните атоми имат най-висок електронен афинитет. Обикновено електронният афинитет към атомите на различни елементи намалява успоредно с увеличаването на тяхната йонизационна енергия.

Електроотрицателност - мярка за способността на атом на даден елемент да привлече електронна плътност върху себе си в сравнение с други елементи в съединението. тя може да бъде представена като половината от сумата на моларните енергии на йонизация и афинитета към електрони: E/O = 1/2 ( даз + Ад). Абсолютните стойности на електроотрицателността на атомите на различни елементи се използват много рядко. По-често се използва относителна електроотрицателност , означен с буквата c . Първоначално тази стойност се определя като съотношението на електроотрицателността на атом на даден елемент към електроотрицателността на литиев атом. Тъй като относителната електроотрицателност зависи предимно от йонизационната енергия на атома (енергията на афинитета на електрона винаги е много по-малка), тогава в системата от химични елементи тя се променя приблизително същата като йонизационната енергия, т.е. нараства диагонално от цезий до флуор.

Изпитен билет номер 7