Дмитрий Иванович Менделеев, выдающийся русский химик и ученый, родился 8 февраля 1834 года в сибирском городе Тобольске. Он был 13-м из 17-ти детей!
Его вклад в науку и его значительная роль в истории химии остаются беспрецедентными.
Молодость и образование
Дмитрий Менделеев родился в семье учителей. Его отец, Иван Павлович Менделеев, был директором гимназии.
Мать, Мария Дмитриевна Менделеева, была дочерью священника. Они полностью поддерживали и воспитывали его страсть к науке и образованию.
Значимые достижения или что сделал Менделеев
1. Основы химии
В 1861 году Менделеев опубликовал учебник под названием «Органическая химия». Как преданный учитель, он осознал необходимость всестороннего учебника для своих студентов.
Кроме этого на написание учебника повлияла "стесненность " в средствах. Как он и надеялся, за учебник была присуждена престижная Демидовская премия, которая его сильно выручила.
Это привело к созданию его грандиозного произведения «Основы химии» (1868—1871), которое стало основным учебником по этой теме на то время. Он пережил множество изданий и был широко переведен на другие языки.
2. Периодическая таблица элементов
6 марта 1869 года Менделеев представил первую периодическую таблицу Русскому химическому обществу. Его таблица организовала элементы в соответствии с их атомными весами и раскрыла периодические закономерности в их свойствах. Это прорывное достижение революционизировало область химии. Хотя и другие ученые, такие как Ньюлендс и Мейер, также наблюдали периодичность в элементах, Менделеев независимо от них первым понятно и удобно для применения сформулировали периодический закон.
3. Прогнозы и открытия
Гений Менделеева простирался за рамки организации известных элементов. Он оставил пробелы в своей периодической таблице для неоткрытых элементов и точно предсказал их свойства.
В течение 15 лет после его прогнозов были открыты три элемента: галлий (предсказанный как эка-алюминий), скандий (эка-бор) и германий (эка-кремний). После его смерти в ближайшие годы были открыты и подтверждены еще два элемента — технеций и рений — что подтвердило его предсказания.
4. Вклад в физическую химию
Менделеев также внес значительный вклад в физическую химию. Он определил критическую температуру газов, которая является температурой, выше которой газ не может быть сжижен при любом давлении. Кроме того, он изучал расширение жидкостей при нагреве и разработал формулу, аналогичную закону Гей-Люссака о расширении газов.
5. Изучая поведение газов он обратился к воздухоплаванию
Его интерес к аэронавтике привел его к разработке проектов стратостатов и воздушных шаров.
Менделеева интересовали проекты стратостатов и аэростатов. Так в 1875 году он разработал проект стратостата объёмом около 3600 м3 с герметичной гондолой, подразумевающий возможность подъёма в верхние слои атмосферы, уже позже он спроектировал управляемый аэростат с двигателями.
В возрасте 53 лет он совершил полет на воздушном шаре возле города Клин для наблюдения солнечного затмения. Во время полета показал свою храбрость — на высоте вылез из гондолы, в которой был один, и добрался по веревкам подвесной системы до клапана, где запутался шнур, им управляющий.
6. Российская нефтяная промышленность и метрология
Интересы Менделеева также охватывали нефтяную, угольную, металлургическую и химическую промышленности. Он исследовал состав нефти, предположив ее формирование в глубинах Земли, и предсказал ее важность для мировой экономики.
Менделеев помог в создании первого нефтеперерабатывающего завода в России, а также был первым, кто предложил идею использования цистерн на на железной дороге и трубопроводов для транспортировки топлива в 1863 году.
7. Переход от саженей и аршин к метру
В области метрологии Менделеев проводил исследования в области измерений и внедрил в России метрическую систему. Его точные теории и методы взвешивания внесли значительный вклад в эту область.
По его настоянию система была сделана необязательной в 1899 году, но обязательной стала только в 1918 году, уже после его смерти.
В его честь назван Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д.И. Менделеева (ВНИИМ).
9. Изобретение пороха для флота
По заказу российского военно-морского флота Менделеев также изобрел бездымный порох под названием пироколлодион, призванный заменить порох.
Порох был такого качества, что адмирал Макаров после испытаний говорил:
Стволы орудий после выстрела можно протирать белым носовым платком!
Однако он не использовался из-за дороговизны производства. Точнее из-за интриг промышленников и военных.
8.Наследие и личная жизнь
Несмотря на личные трудности и финансовые проблемы, несгибаемая преданность Менделеева науке позволила ему продолжать исследования и делать революционные открытия.
Он внес значительный вклад в различные научные дисциплины, включая биологию, и даже предсказал существование химических элементов, связанных с живыми организмами.
Самым замечательным достижением Дмитрия Ивановича Менделеева остается его открытие периодического закона и разработка периодической таблицы элементов. Его работа не только классифицировала и систематизировала известные элементы, но и позволила предсказывать свойства еще не открытых элементов.
На протяжении своей жизни Менделеев занимал должности в престижных институтах, таких как Санкт-Петербургский университет и Российская академия наук.
Время и место смерти Менделеева
Дмитрий Иванович Менделеев ушел из жизни 2 февраля 1907 года в городе Санкт-Петербурге. Он скончался в возрасте 72 лет. Смерть Менделеева была огромной потерей для научного сообщества, оставившей пустое место в мире химии. Он сыграл важную роль в развитии научного образования в России в 19 и 20 веке и оставил неизгладимый след в научном сообществе. Однако его наследие и вклад в науку продолжают жить до сегодняшнего дня, даже в 21 веке вдохновляя новое поколение ученых и исследователей.
Байки про Менделеева
1. Хобби Менделеева.
Как и любой человек, Дмитрий Иванович отвлекался от работы, занимаясь своим увлечением — изготовлением чемоданов.
Во времена своей молодости, когда из-за войны в Симферополе была закрыта гимназия, Менделеев начал делать чемоданы. Это занятие его так увлекло, что он делал их на протяжении всей жизни.
Ученый придумал особый клей, который делал изделия крепкими.
Когда в 1895 году он ослеп, то делал чемоданы на ощупь. В Москве очень ценились его изделия. Люди гордились, что покупают чемоданы от «самого чемоданных дел мастера Менделеева».
2. Мифы о Менделееве
Одним из распространенных заблуждений о Дмитрии Ивановиче Менделееве является миф о том, что он изобрел идеальный состав русской водки, содержащий 40% спирта. Давайте рассмотрим этот вопрос более подробно.
В действительности, докторская диссертация Менделеева называлась «О соединении спирта с водой». В течение полутора лет он проводил исследования, стремясь найти как соотносятся при растворении части этих компонентов.
Менделеев и «раствор»
Считается (!) будто:
В результате исследований Менделеев пришел к выводу, что идеальное содержание cпирта в вoдке составляет 40% объемных единиц.
Почему именно 40%
Будто Менделеев выбрал это соотношение, потому что при такой концентрации алкоголя водный раствор обладает максимальной однородностью и при взаимодействии с организмом человека якобы выделяет наибольшее количество теплоты.
Важно отметить, что вoдка — это водно-спиртовый раствор, где этиловый спиpт и вoда смешиваются по весу — 40 к 60 соответственно. Это соотношение было научно обосновано Менделеевым.
Будто Менделеев пришел к выводу, что наиболее оптимальными вкусовыми характеристиками обладает смесь из 60 процентов улучшенной воды и 40 процентов зернового спирта. Таким образом, 40% спиpта было выбрано как оптимальная крепость для водки.
А что в действительности?
Теперь давайте разберемся, почему 40 весовых частей спирта и 60 частей воды эквивалентны градусам 30, а не 40, как могло бы показаться. Это связано с особенностями измерения алкогольной крепости.
Также стоит отметить, что 40% спирта обладает своими химическими и физическими свойствами, которые делают его приемлемым для производства водки. Напитки с крепостью 43-46% воспринимаются вкусовыми рецепторами более благосклонно, так как такая концентрация анестезирует чувствительность и не вызывает раздражения на языке, что часто называют «мягкостью». Не случайно элитные алкогольные напитки, такие как заграничные виски и отечественные коньяки, обычно имеют крепость выше 40%.
Очевидно, что Менделеев не был безграмотным в этом вопросе. Он был выдающимся ученым и своеобразной личностью. Он не изобретал водку, а объяснил, почему спирт, смешиваясь с водой, ведет себя необычно.
Известный эксперимент, при котором литр воды и литр спирта смешиваются и объем полученной водки оказывается меньше двух литров, объясняется тем, что при смешивании образуется гидрат спирта. Молекула гидрата спирта занимает меньший объем, чем молекулы спирта и воды в раздельном состоянии, что приводит к уменьшению объема конечного продукта.
Исследования Менделеева также показали, что существует несколько видов гидратов спирта, каждый из которых обладает своими физическими, химическими и вкусовыми характеристиками.
Почему 40 процентов спирта в воде — выгодно производителям
Таким образом, знаменитая диссертация Менделеева о гидратах спирта не имела непосредственного отношения к исследованию водки.
Он не изобретал водку, а предоставил важные научные данные, которые помогли понять особенности смешивания спирта и воды.
В конечном итоге, 40% спирта было выбрано в качестве эталона для водки не из-за его идеальных вкусовых характеристик, а из-за экономической выгоды и легкости в разбавлении.
С появлением ректификационных колонок процесс получения чистого спирта стал проще, дешевле и доступнее. Однако возник вопрос, как разбавлять этот спирт. Разбавление должно обеспечить правильную крепость продукта и максимальный объем конечного.
40% — это действительно 40 объемных долей. Но… проблема в том, что эти самые объемные доли совсем не то, что кажется.
Объемные доли, это совсем не то, что вы смешиваете, а то, что вы уже смешали!
Если бы получить нужную концентрацию спирта в воде можно было бы простым смешиванием заранее отмеренных компонентов, все бы так и делали, а Менделееву не было бы необходимости вести исследования на эту тему.
Но так — не получается. Не получается — и все тут! По одной простой причине, о которой я упомянул в прошлой колонке. Смесь спирта и воды «усекается», часть ее просто «исчезает».
Ну, смешали вы 40% «объемных» частей спирта и 60% объемных частей воды. Сколько будет спирта в смеси?
40 % по объему?
А вот и нет!
Почему 40 плюс 60 НЕ равно 100?
Потому что объем смеси станет меньше, чем суммарный объем спирта и воды по отдельности. А соотношение компонентов, тех самых «объемных долей», станет другим. Вот такая мистика. Вы, конечно, можете скорректировать состав, добавив воды или спирта до нужной концентрации. Но… при этом часть смеси снова исчезнет, причем процент исчезновения будет уже совсем другим.
Вы можете сотни раз добавлять то спирт, то воду, но все равно не попадете в нужную концентрацию. А даже если и попадете, то случайно.
Запишете, сколько вам пришлось смешать спирта и воды, а в следующий раз, смешав эти количества — снова не попадете.
Потому что даже небольшие флуктуации температуры заметно влияют на размер исчезающей части.
При смешивании спирта и воды смесь меняет свою температуру. Поэтому даже скорость с какой вы вливаете струйку спирта, будет влиять на концентрацию полученного раствора.
Понимаете, почему Менделеев посвятил целую диссертацию такому вроде бы простому делу, как смешивание спирта и воды? И почему эта работа так высоко была оценена в научном мире.
Эти элементы, вероятно, были взяты, как хороший пример (и не дорогой) для экспериментов.
Вывод:
Чтобы получить нужную концентрацию спирта надо не смешивать заранее отмеренные компоненты, а просто приливать спирт к воде, пока плотность раствора не достигнет нужной величины.
Источник параграфа про спирт- здесь.
Миф что таблица Менделеева открыта во сне
Итог
И сейчас вклад Менделеева продолжает вдохновлять ученых и формировать наше понимание природного мира. Его наследие как великого химика и ученого живет, напоминая нам о силе человеческого любопытства и решимости в стремлении к знаниям.
