Дмитро́ Іва́нович Менделє́єв (; , Тобольськ — , Санкт-Петербург) — російський хімік, один з авторів періодичної таблиці хімічних елементів. У 1882 році Лондонське королівське товариство присудило золоті медалі Деві з формулюванням «За відкриття періодичних співвідношень атомних ваг» спільно Менделєєву й німецькому хіміку Лотару Юліусу Маєру.

Життєпис

Дмитро Іванович Менделєєв народився 8 лютого 1834 року в Тобольську, був сімнадцятою та останньою дитиною в сім'ї Івана Павловича Менделєєва, директора місцевої гімназії. Дід Д. І. Менделєєва по батькові був священиком і носив прізвище Соколов, а прізвище «Менделєєв» — за прізвиськом, за звичаями того часу, отримав батько Менделєєва в духовному училищі. Мати Менделєєва походила зі старовинного, проте збіднілого купецького роду. У 1834 році батько Менделєєва осліпнув і незабаром втратив роботу (помер у 1847 році) і вся турбота про родину перейшла до матері Менделєєва, Марії Дмитрівні, (народженої Корнільєвої). Вона управляла невеликим скляним заводом, що давав (разом із мізерною пенсією), більш ніж скромні прибутки для існування, піклувалась про дітей, яким дала добру на той час освіту.

З 1850 року Дмитро Менделєєв навчався на фізико-математичному факультеті Петербурзького педагогічного інституту, у 1855 році закінчив його із золотою медаллю. Відтак його направили учителем гімназії спочатку до Сімферополя, а потім до Одеси, де він працював у Рішельєвському ліцеї. У 1856 році Дмитро Менделєєв вирушив до Петербургу й захистив магістерську дисертацію за темою «Про питомі об'єми», після чого на початку 1857 року його прийняли приват-доцентом на кафедру хімії Петербурзького університету. У 1859—1861 роках перебував у науковому відрядженні в Німеччині, у Гейдельберзькому університеті. У 1860 році Менделєєв взяв участь у роботі першого міжнародного хімічного конгресу в Карлсруе.

У 1861 році Менделєєв написав перший у Російській імперії підручник з органічної хімії. Навесні 1862 року підручник визнали гідним повної Демидівської премії. У 1863 році він отримав місце професора в Петербурзькому технологічному інституті, а в 1866-му — у Петербурзькому університеті, де читав лекції з органічної, неорганічної й технічної хімії. У 1865 році Менделєєв захистив докторську дисертацію за темою «Про сполуки спирту з водою».

У 1867 році Менделєєв перейшов у Петербурзький університет на посаду професора хімії й повинен був читати лекції з неорганічної хімії. Однак, на його думку, ні в Росії, ні за кордоном не було курсу загальної хімії, який можна було б рекомендувати студентам. Дмитро Іванович вирішив написати його сам. Ця праця одержала назву «Основи хімії», і виходила протягом декількох років окремими випусками.

Працюючи над другим випуском, Менделєєв зіштовхнувся зі складнощами, пов'язаними з послідовністю викладу матеріалу. Спочатку він хотів згрупувати всі описані ним елементи за валентностями, але потім обрав інший метод і об'єднав їх в окремі групи, виходячи з подібності властивостей і атомної ваги. На той час вже були спроби скласти таблиці елементів. У 1843 році свою таблицю опублікував німецький хімік Леопольд Ґмелін, у 1857-му англійський хімік запропонував свою. Однак зв'язок груп елементів між собою залишався незрозумілим. Менделєєву вдалося знайти його, розташувавши всі елементи в порядку зростання їхньої атомної маси.

Написавши на окремих картках назви елементів із позначенням їхньої атомної маси й корінних властивостей, Менделєєв став розкладати їх у різноманітних комбінаціях, переставляючи й змінюючи місцями. Справа ускладнювалася тим, що чимало елементів тоді ще не були відкриті, а атомна маса уже відомих визначена з великими похибками. Однак Дмитро Іванович незабаром виявив закономірність. У лютому 1869 року Менделєєв розіслав російським і закордонним хімікам працю «Спроба системи елементів, заснована на їхній атомній вазі і хімічній подібності».

Перший варіант періодичної таблиці досить сильно відрізнявся від звичної таблиці Менделєєва. Кілька елементів, як потім виявилося, були в цьому першому варіантові розміщені не за своїми місцями. Однак, зіставляючи властивості елементів, що потрапили у вертикальні стовпчики, можна було ясно бачити, що вони періодично змінюються у міру зростання атомної маси. Незбіжність у своєму періодичному ряді Менделєєв пояснив тим, що науці відомі ще не всі хімічні елементи.

Він залишив у таблиці чотири незаповнені клітинки, але спрогнозував їхню атомну масу і хімічну подібність. Він також виправив неточно визначені атомні маси елементів. Перший варіант таблиці Дмитро Іванович згодом відкорегував. Поряд із головними груповими елементами Менделєєв став виділяти підгрупи. Він виправив атомну вагу одинадцяти елементів і змінив місце розташування двадцятьох. У 1871 році періодична таблиця набула цілком сучасного вигляду. Однак у той час ніхто з відомих європейських хіміків не оцінив важливості зробленого Менделєєвим відкриття.

Ставлення до періодичного закону змінилося лише в 1875 році, коли був відкритий елемент галій, властивості якого збігалися з прогнозами Менделєєва. Новим тріумфом Менделєєва стало відкриття в 1879 році скандію, а в 1886-му — германію, властивості яких також відповідали описам Менделєєва.

У наступні роки з-під пера Менделєєва вийшло ще кілька основних праць із різних розділів хімії. Його повна наукова і літературна спадщина величезна і містить 431 роботу. Праці Менделєєва здобули широке міжнародне визнання. Він був обраний членом багатьох академій наук, іноземних наукових товариств. Однак Російська академія наук на виборах 1880 року забалотувала його через внутрішні суперечки між «російською» та «німецькою партіями», які тоді існували в РАН.

Пішовши в 1890 році у відставку, Менделєєв брав активну участь у виданні Енциклопедичного словника Брокгауза й Ефрона, був консультантом у пороховій лабораторії при Морському міністерстві. Провівши необхідні дослідження, усього за три роки він розробив ефективний склад бездимного пороху. У 1893 році Менделєєв був призначений хранителем (керівником) Головної палати мір і ваг.

Помер Дмитро Іванович Менделєєв у лютому 1907 року в Петербурзі від запалення легень.

Науковий внесок

Дмитро Іванович Менделєєв — автор фундаментальних досліджень із хімії, фізики, метрології, метеорології, економіки, автор основних праць із повітроплавання, сільського господарства, хімічної технології, народної освіти та інших робіт, тісно пов'язаних із потребами розвитку продуктивних сил Російської імперії.

У 1854—1856 роках Дмитро Менделєєв досліджував явища ізоморфізму, що розкривають відносини між формою кристалів та хімічним складом сполук, а також залежність властивостей елементів від величини їхніх атомних мас. У 1860 році він відкрив «температуру абсолютного кипіння рідин», або критичну температуру. Але 16 грудня 1860 року він писав із Гейдельберга попечителеві Санкт-Петербурзького навчального округу І. Д. Делянову:…Головним предметом моїх занять є фізична хімія.У 1859 році він сконструював пікнометр — прилад для визначення густини рідини. У 1865—1887 роках Менделєєв створив гідратну теорію розчинів, розвинув ідеї про існування сполук змінного складу.

Досліджуючи гази, Менделєєв у 1874 році знайшов загальне рівняння стану ідеального газу, що включає як частковість залежність стану газу від температури, яку в 1834 році відкрив фізик Поль Еміль Клапейрон (рівняння Клапейрона — Менделєєва).

У 1877 році Менделєєв висунув гіпотезу походження нафти з карбідів важких металів, яка, утім, на сьогодні більшістю вчених не приймається; запропонував принцип дробової перегонки при переробці нафти. У 1880 році він висунув ідею підземної газифікації вугілля. Також Менделєєв займався питаннями хімізації сільського господарства, пропагував використання мінеральних добрив, зрошення посушливих земель. У 1890—1892 роках спільно з І. М. Чельцовим брав участь у розробці бездимного пороху.

Дмитро Іванович Менделєєв є автором низки робіт із метрології: він створив точну теорію ваг, розробив найкращі конструкції коромисла й аретира, запропонував найточніші прийоми зважування.

Свого часу інтереси Менделєєва були близькі до мінералогії, його колекція мінералів дбайливо зберігається і зараз у Музеї кафедри мінералогії Санкт-Петербурзького університету, а друза гірського кришталю з його столу є одним із найкращих експонатів у вітрині кварцу. Малюнок цієї друзи він помістив у перше видання «Загальної хімії» (1903). Студентська робота Дмитра Менделєєва була присвячена ізоморфізму в мінералах.

Періодичний закон

Працюючи над працею «Основи хімії», Дмитро Іванович Менделєєв відкрив у лютому 1869 року один із фундаментальних законів природи — періодичний закон хімічних елементів.

6 березня 1869 року знамениту доповідь Менделєєва «Співвідношення властивостей з атомною масою елементів» прочитав М. О. Меншуткін на засіданні Російського хімічного товариства. Того ж року це повідомлення німецькою мовою з'явилося в журналі «Zeitschrift für Chemie», а в 1871 році в журналі «Annalen der Chemie» була здійснена розгорнута публікація Д. І. Менделєєва, присвячена його відкриттю — «» (Періодична закономірність хімічних елементів).

Окремі вчені в низці країн, особливо в Німеччині, співавтором відкриття вважають Лотара Маєра. Істотна відмінність цих систем полягає в тому, що таблиця Лотара Маєра — це один із варіантів класифікації відомих на той час хімічних елементів; виявлена Дмитром Менделєєвим періодичність — це система, яка розкрила закономірність, що дала змогу визначити місце в ній елементів, невідомих у той час, і не тільки передбачити їх існування, а й дати їхні характеристики.

Розвиваючи в 1869—1871 роках ідеї періодичності, Дмитро Іванович Менделєєв увів поняття про місце елемента в періодичній системі як сукупності його властивостей у зіставленні з властивостями інших елементів. На цій основі, зокрема, спираючись на результати вивчення послідовності зміни склоутворювальних оксидів, він виправив значення атомних мас дев'яти елементів (берилію, індію, урану та ін.). У 1870 році він передбачив існування, обчислив атомні маси й описав властивості трьох ще не відкритих тоді елементів — «екаалюмінію» (відкритий у 1875 році, отримав назву галій), «екабору» (1879, скандій) і «екасіліцію» (1885, германій). Потім пророкував існування ще восьми елементів, у тому числі «двітеллура» — (1898, полоній), «екайоду» (1942—1943, астат), «екамарганцю» (1937, технецій), «двімарганцю» (1925, реній), «екацезію» (1939, францій).

Дослідження газів

Ця тема в наукової діяльності Д. І. Менделєєва пов'язана передусім із пошуком фізичних причин періодичності. Оскільки властивості елементів перебували в періодичній залежності від атомних ваг, маси, дослідник шукав можливість пролити світло на цю проблему, з'ясовуючи причини сил тяжіння і за допомогою вивчення властивостей їхнього передавального середовища.

Концепція «світового ефіру» мала в XIX столітті великий вплив на можливе вирішення цієї проблеми. Передбачалося, що «ефір», що заповнює міжпланетний простір, є середовищем, що передає світло, тепло і гравітацію. Дослідження сильно розріджених газів уявлялося можливим засобом доведення існування названої субстанції, коли властивості «звичайної» речовини вже не здатні були б приховувати властивості «ефіру».

Одна з гіпотез Д. І. Менделєєва зводилася до того, що специфічним станом газів повітря при великому розрідженні і міг виявитися «ефір» або якийсь газ із дуже малою вагою. Дмитро Менделєєв написав на відбитку з «Основ хімії», на періодичній системі 1871 року: «Легше всіх ефір, у мільйони разів», а в робочому зошиті 1874 року він висловлюється ще більш ясно: «При нульовому тиску у повітря є деяка щільність, це і є ефір!». Проте серед його публікацій цього часу таких певних міркувань не висловленоД. І. Менделєєв. Спроба хімічного розуміння світового ефіру. 1902..