Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева на основе представлений о строении атома.
1. формулировка периодического закона
Д. И. Менделеева в свете теории строения атома.
Открытие периодического закона и разработка периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым явились вершиной развития химии в XIX веке. Обширная сумма знаний о свойствах 63 элементов, известных к тому времени, была приведена в стройный порядок.
Д. И. Менделеев считал, что основной характеристикой элементов являются их атомные веса, и в 1869 г. впервые сформулировал периодический закон.
Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.
Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, Менделеев разбил на периоды, внутри которых свойства элементов изменяются последовательно, разместив периоды так, чтобы выделить сходные элементы.
Однако, несмотря на огромную значимость такого вывода, периодический закон и система Менделеева представляли лишь гениальное обобщение фактов, а их физический смысл долгое время оставался непонятным. Лишь в результате развития физики XX века - открытия электрона, радиоактивности, разработки теории строения атома - молодой, талантливый английский физик Г. Мозле установил, что величина зарядов ядер атомов последовательно возрастает от элемента к элементу на единицу. Этим открытием Мозле подтвердил гениальную догадку Менделеева, который втрех местах периодической таблицы отошел от возрастающей последовательности атомных весов.
Так, при ее составлении Менделеев поставил 27 Со перед 28 Ni, 52 Ti перед 5 J, 18 Аг перед 19 К, несмотря на то, что это противоречило формулировке периодического закона, то есть расположению элементов в порядке увеличения их атомных весов.
Согласно закону Мозле заряды ядер данных элементов соответствовали положению их в таблице.
В связи с открытием закона Мозле современная формулировка периодического закона следующая:
свойство элементов, а так же формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.
Связь периодического закона и периодической системы со строением атомов.
Итак, главной характеристикой атома является не атомная масса, а величина положительного заряда ядра. Это более общая точная характеристика атома, а значит, и элемента. От величины положительного заряда ядра атома зависят все свойства Элемента и его положение в периодической системе. Таким образом, порядковый номер химического элемента численно совпадает с зарядом ядра его атома. Периодическая система элементов является графическим изображением периодического закона и отражает строение атомов элементов.
Теория строения атома объясняет периодическое изменение свойств элементов. Возрастание положительного заряда атомных ядер от 1-до 110 приводит к периодическому повторению у атомов элементов строения внешнего энергетического уровня. А поскольку от числа электронов на внешнем уровне в основном зависят свойства элементов; то и они периодически повторяются. В этом физический смысл периодического закона.
В качестве примера рассмотрим изменение свойств у первых и последних элементов периодов. Каждый период в периодической системе начинается элементами атомы, которых на внешнем уровне имеют один s-электрон (незавершенные внешние уровни) и потому проявляют сходные свойства - легко отдают валентные электроны, что обуславливает их металлический характер. Это щелочные металлы - Li, Na, К, Rb, Cs.
Заканчивается период элементами, атомы которых на внешнем уровне содержат 2 (s 2) электрона (в первом периоде) или 8 (s 1 p 6) электронов (во всех последующих), то есть имеют завершенный внешний уровень. Это благородные газы Не, Ne, Ar, Kr, Xe, имеющие инертные свойства.
Именно вследствие сходства строения внешнего энергетического уровня похожи их физические и химические свойства.
В каждом периоде с возрастанием порядкового номера элементов металлические свойства постепенно ослабевают и возрастают неметаллические, заканчивается период инертным газом. В каждом периоде с возрастанием порядкового номера элементов металлические свойства постепенно ослабевают и возрастают неметаллические, заканчивается период инертным газом.
В свете учения о строении атома становится понятным разделение всех элементов на семь периодов, сделанное Д. И. Менделеевым. Номер периода соответствует числу энергетических уровней атома, то есть положение элементов в периодической системе обусловлено строением их атомов. В зависимости от того, какой подуровень заполняется электронами, все элементы делят на четыре типа.
1. s-элементы. Заполняется s-подуровень внешнего уровня (s 1 - s 2). Сюда относятся первые два элемента каждого периода.
2. р-элементы. Заполняется р-подуровень внешнего уровня (р 1 -- p 6)- Сюда относятся последние шесть элементов каждого периода, начиная со второго.
3. d-элементы. Заполняется d-подуровень последнего уровня (d1 - d 10), а на последнем (внешнем) уровне остается 1 или 2 электрона. К ним относятся элементы вставных декад (10) больших периодов, начиная с 4-го, расположенные между s- и p-элементами (их также называют переходными элементами).
4. f-элементы. Заполняется f-подуровень глубинного (треть его снаружи) уровня (f 1 -f 14), а строение внешнего электронного уровня остается неизменным. Это лантаноиды и актиноиды, находящиеся в шестом и седьмом периодах.
Таким образом, число элементов в периодах (2-8-18-32) соответствует максимально возможному числу электронов на соответствующих энергетических уровнях: на первом - два, на втором - восемь, на третьем - восемнадцать, а на четвертом - тридцать два электрона. Деление групп на подгруппы (главную и побочную) основано на различии в заполнении электронами энергетических уровней. Главную подгруппу составляют s - и p-элементы, а побочную подгруппу - d-элементы. В каждой группе объединены элементы, атомы которых имеют сходное строение внешнего энергетического уровня. При этом атомы элементов главных подгрупп содержат на внешних (последних) уровнях число электронов, равное номеру группы. Это так называемые - валентные электроны.
У элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних (вторых снаружи) уровней, в чем и состоит основное различие в свойствах элементов главных и побочных подгрупп.
Отсюда следует, что номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом заключается физический смысл номера группы.
С позиций теории строения атома легко объясняется возрастание металлических свойств элементов в каждой группе с ростом заряда ядра атома. Сравнивая, например, распределение электронов по уровням в атомах 9 F (1s 2 2s 2 2р 5) и 53J (1s 2 2s 2 2р 6 3s 2 Зр 6 3d 10 4s 2 4р 6 4 d 10 5s 2 5p 5) можно отметить, что у них по 7 электронов на внешнем уровне, что указывает на сходство свойств. Однако внешние электроны в атоме йода находятся дальше от ядра и поэтому слабее удерживаются. По этой причине атомы йода могут отдавать электроны или, иными словами, проявлять металлические свойства, что нехарактерно для фтора.
Итак, строение атомов обуславливает две закономерности:
а) изменение свойств элементов по горизонтали - в периоде слева направо ослабляются металлические и усиливаются неметаллические свойства;
б) изменение свойств элементов по вертикали - в группе с ростом порядкового номера усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические.
Таким образом: по мере возрастания заряда ядра атомов химических элементов периодически изменяется строение их электронных оболочек, что является причиной периодического изменения их свойств.
3. Структура периодической Системы Д. И. Менделеева.
Периодическая система Д. И. Менделеева подразделяется на семь периодов – горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера, и восемь групп – последовательностей элементов обладающих однотипной электронной конфигурацией атомов и сходными химическими свойствами.
Первые три периода называются малыми, остальные – большими. Первый период включает два элемента, второй и третий периоды – по восемь, четвёртый и пятый – по восемнадцать, шестой – тридцать два, седьмой (незавершённый) – двадцать один элемент.
Каждый период (исключая первый) начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом.
Элементы 2 и 3 периодов называются типическими.
Малые периоды состоят из одного ряда, большие – из двух рядов: чётного (верхнего) и нечётного (нижнего). В чётных рядах больших периодов расположены металлы, и свойства элементов слева направо изменяются слабо. В нечётных рядах больших периодов свойства элементов изменяются слева направо, как у элементов 2 и 3 периодов.
В периодической системе для каждого элемента указывается его символ и порядковый номер, название элемента и его относительная атомная масса. Координатами положения элемента в системе является номер периода и номер группы.
Элементы с порядковыми номерами 58-71, именуемыми лантаноидами, и элементы с номерами 90-103 - актиноиды – помещаются отдельно внизу таблицы.
Группы элементов, обозначаемые римскими цифрами, делятся на главные и побочные подгруппы. Главные подгруппы содержат 5 элементов (или более). В побочные подгруппы входят элементы периодов, начиная с четвёртого.
Химические свойства элементов обуславливаются строением их атома, а точнее строением электронной оболочки атомов. Сопоставление строения электронных оболочек с положением элементов в периодической системе позволяет установить ряд важных закономерностей:
1. Номер периода равен общему числу энергетических уровней, заполняемых электронами, у атомов данного элемента.
2. В малых периодах и нечётных рядах больших периодов с ростом положительного заряда ядер возрастает число электронов на внешнем энергетическом уровне. С этим связано ослабление металлических и усиление неметаллических свойств элементов слева направо.
Номер группы, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей (валентных электронов).
В подгруппах с ростом положительного заряда ядер атомов элементов усиливаются их металлические и ослабляются неметаллические свойства.
Еще из раздела Химия:
- Реферат: Ионные реакции в растворах. Солевой эффект (в ТАК)
- Реферат: Самоорганизация ион-проводящих структур при протекании электрохимических процессов на фазовых переходах, включающих серосодержащие компоненты
31 января 1865 года Менделеев защитил диссертацию на тему соединения спирта с водой. С тех пор его считают «отцом» русской водки. Но это не так — научная работа учёного не имела никакого отношения к спиртным напиткам
2014-01-31 08:36
Чего только ни рассказывают о великом русском учёном Дмитрии Ивановиче Менделееве: и то, что свою знаменитую таблицу он впервые увидел во сне, и то, что именно он сделал водку крепостью в 40 градусов. Но всё это, оказывается, не более чем мифы.
Миф первый. Крепость Менделеева
Многие думают, что именно Дмитрий Иванович установил стандарт русской водки в 40 градусов. Будто бы в его докторской диссертации «Рассуждение о соединении спирта с водою» говорилось о том, что подобное соотношение наименее вредит человеческому здоровью. На стенде в Музее водки в Санкт-Петербурге говорится о том, что Менделеев считал идеальной крепостью водки 38 градусов, но это число было округлено до 40, для упрощения расчёта налога на алкоголь. Более того, этот миф вовсю используется в рекламных целях — так, например, на этикетках иногда пишут, что данная водка соответствует стандарту русской водки высшего качества, утверждённому царской правительственной комиссией во главе с Д.И. Менделеевым в 1894 году. Однако всё это самый настоящий… миф.
Во-первых, в диссертации Менделеева нет ни слова о работе со спиртовым раствором сорокаградусной концентрации, учёный исследовал области более высоких концентраций спирта — от 70 градусов и выше. Более того, из опубликованных работ Дмитрия Ивановича нет ни одной, касающейся именно того, как оптимально нужно разводить спирт при изготовлении водки. Во-вторых, «сорокаградусный стандарт» был установлен в России в 1843 году, когда Менделееву было всего… девять лет, и сделало это тогдашнее правительство без участия каких-либо учёных и акцизных комиссий.
А установлен этот стандарт был вот почему: в те времена акциз на алкогольную продукцию брали с каждого градуса. Следовательно, крепость напитка в каждом случае нужно было индивидуально измерять, а шкала измерений была крайне неточной. Кроме того, оказывалось, что на пути от производителя к потребителям при розничной торговле водка имела свойство снижать градусы: спекулянты просто разбавляли её, а продавали по цене неразбавленной.
Чтобы пресечь это, а также затем, чтобы облегчить процедуру взимания акцизов, правительство издало указ, по которому водка должна была поступать к потребителю исключительно 40-градусной. В противном случае участникам процесса грозила уголовная ответственность.
Ну а что касается той самой комиссии, которая во главе с Менделеевым утвердила «нужную крепость», то в реальности она была образована по предложению С.Ю. Витте не в 1894-м, а в 1895 году. Причём Менделеев выступал на её заседаниях в самом конце года, и только по вопросу об акцизах, и не сказал ни слова о «сорокаградусном стандарте». 1894 год попал на этикетку, видимо, из статьи историка Вильяма Похлёбкина, который написал, что «спустя 30 лет после написания диссертации великий химик соглашается войти в комиссию» . Пиарщики прибавили к году написания диссертации 30 лет, и получился 1894 год.
Миф второй. Таблица во сне
С таблицей Менделеева в жизни сталкивался каждый, хотя бы на школьных занятиях. И почти каждый помнит про то, что гениальный отечественный учёный сначала увидел таблицу во сне, а потом нарисовал наяву.
Полная версия данной истории выглядит так. В начале 1869 года Дмитрий Иванович был близок к тому, чтобы открыть один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов. Однако на последнем этапе работы дело у него совсем разладилось — не удавалось разместить известные химические элементы так, чтобы они отобразили изменение их свойств в связи с возрастанием атомного веса.
Измученный учёный в какой-то момент уснул прямо за рабочим столом и… увидел во сне ту самую таблицу, которую он не мог составить наяву. Проснувшись, Менделеев быстро начертил её, потом проанализировал эту схему и понял — это именно то, что он пытался составить в течение трёх дней.
Данную историю можно прочитать во многих справочниках и журналах, в том числе и тех, что посвящены истории науки, а также услышать от школьных и институтских преподавателей химии. И многие не подозревают, что это всего лишь красивая сказка. Сам Менделеев никогда не упоминал о подобном сновидении ни в своём дневнике, ни в письмах друзьям. Существует, правда, сообщение его приятеля, известного геолога, профессора Петербургского университета Александра Иностранцева о том, что как-то раз Дмитрий Иванович рассказал ему следующее: «Ясно вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги и заснул опять. Только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка» . Интересно, что Иностранцев частенько потом приводил этот рассказ своим студентам как пример «психического воздействия усиленной работы мозга на ум человека». Видимо, первым распространителем этого мифа являлся именно Александр Александрович, а также его студенты.
Однако вот что интересно — сам Менделеев никогда не подтверждал подобного при общении с представителями прессы и другими учёными. Более того, некоторые его высказывания напрямую опровергают гипотезу о том, что таблица была создана одномоментно. Например, на вопрос репортёра «Петербургского листка» о том, как родилась мысль о периодической системе, он отвечал: «…Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может, двадцать пять лет думал, а вы полагаете: сидел, и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку, и готово…!»
Коллеги же Дмитрия Ивановича вспоминали, что великий учёный постоянно работал над таблицей в течение нескольких лет, и что имелось несколько её вариантов. Кстати, Менделеев продолжал корректировать её и после выхода работы о периодическом законе. Кроме того, Менделеев не был первым, кто предложил подобную таблицу. В 1864 году немецкий учёный Юлиус Лотар Мейер опубликовал свою таблицу, содержавшую 28 элементов, размещённых в шесть столбцов, согласно их валентностям.
Получается, и 40-градусную водку Менделеев не изобретал, и таблицу во сне не видел. Всё это лишь мифы, которые почти всегда сопровождают исследования гениальных учёных, каким, несомненно, был Дмитрий Менделеев.
О заслугах Дмитрия Ивановича Менделеева (1834-1907) перед наукой, отечественной промышленностью написано очень много. Его имя навеки вошло в историю благодаря открытию периодического закона химических элементов. Однако перу этого энциклопедиста и общественного деятеля принадлежат труды (общим числом свыше 500) не только по химии, но и по метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике, народному просвещению и пр. Дмитрий Иванович гордился тем, что служил России на трёх поприщах. Первым он считал научную деятельность, вторым - педагогическую, а третьим - «службу, по мере сил и возможности, на пользу роста русской промышленности».
Один из крупнейших учёных современности, создатель «физической экономики» (то есть экономической науки о реальном производстве) американец Линдон Ларуш считает идеи Менделеева основополагающими, хотя на Западе они всячески дискредитируются (даже периодический закон Менделеева именуется просто «таблицей элементов» без указания имени её создателя).
Схема различных направлений деятельности Д. И. МенделееваНадо иметь в виду условия, в каких Менделееву приходилось отстаивать свои взгляды. Главными производителями зерна, идущего на экспорт, были помещики. Они полагали, что нашей стране, располагающей огромными территориями под вспашку, самой судьбой предназначено быть кормилицей Европы, где население густое, а земли мало. Мол, следует прилагать усилия для расширения экспорта сельскохозяйственной продукции, необходимые же промышленные изделия можно будет на полученную валюту закупать за границей (за исключением того, что совершенно необходимо для оснащения вооружённых сил). Поэтому идеи Менделеева, выступавшего горячим поборником индустриального развития России, причём с опорой на самые широкие слои народа, встречали резкое противодействие, и не только со стороны крупных землевладельцев. Учёный ратовал за становление всего народно-хозяйственного комплекса, необходимого современному могучему государству, неустанно подчёркивал: надо говорить не просто о развитии промышленности, а о том, «будет она национальной или иностранной». Неудивительно поэтому, что идейными противниками Менделеева были прежде всего главы могущественных кланов Нобелей, Ротшильдов и Рокфеллеров, их российские агенты влияния, прозападная интеллигенция, включая «сливки» учёного мира, завидовавшие титану науки. Само собой, не в восторге от столь смелых предложений были иные отечественные предприниматели, руководствовавшиеся своекорыстными интересами, и коррумпированные чиновники.
В 1860 году Менделеев тщательно обследовал бакинские промыслы и установки по переработке нефти, но не ограничился этим, а наметил целую программу повышения эффективности отрасли. Среди прочего он предложил построить трубопровод Баку - Батуми и перегонные заводы на Черноморском побережье с тем, чтобы не только избавить Россию от импорта американского керосина, но и самим экспортировать нефтепродукты в Европу.
Менделеев выступил против системы откупов, поскольку откупщики более всех противились глубокой переработке. Позднее (в 1876 году) он побывал в США и, познакомившись с практикой нефтедобычи в Пенсильвании, пришёл к выводу, что в России её можно поставить не хуже, а лучше. Перспективы отрасли в будущем учёный определил так: «Мы могли бы залить нефтью весь свет». Министр финансов Михаил Рейтерн назвал этот прогноз «профессорскими мечтаниями». Однако прав оказался учёный, а не чиновник. Именно труды Менделеева дали мощный толчок развитию теории и практики, рациональной постановке всего нефтяного дела в стране.
Ручная добыча нефти на Бакинских промыслах (XIX в.)Учёный считал варварством, что сырьё, из которого можно получать столько ценнейших продуктов, сжигается в печах. На весь мир прозвучала фраза: «Нефть - не топливо, топить можно и ассигнациями».
Менделеев видел пороки тогдашней практики индустриализации страны. Так, широкое строительство железных дорог развернули без создания должной металлургической базы. Рельсы и подвижной состав пришлось покупать за золото на Западе. «Если бы вместе с постройкой дорог были приняты для водворения железного производства должные меры… Россия давно бы продавала за границу массу товаров этого рода и народ пользовался бы дешёвейшими металлическими орудиями», - с горечью отмечал учёный. Он приходит к выводу: промышленность Германии отчасти построена на наши деньги, да и впоследствии более половины российских заводов принадлежали иностранцам, что, по его мнению, было опасным и в мирное, и особенно в военное время.
Менделеев просчитал, во что обходится снабжение Петербурга и Москвы польским (из Силезии) и импортным английским углем, и определил, при каких условиях донецкий антрацит окажется конкурентоспособным. Он разработал предложения по изменению таможенных тарифов, обосновал необходимость постройки специальной углевозной железной дороги (Москва - Донбасс, была построена в 1930-е. - М. А.), проведения шлюзования и дноуглубительных работ на Донце и Дону, развития портов на побережьях Азовского и Чёрного морей. При проведении намеченных им мероприятий Россия могла бы не только отказаться от импорта угля, но и сама экспортировать его сначала в Средиземноморье, а затем и в страны Балтики. Причём эта задача рассматривалась как не только экономическая, но и политическая, как вопрос престижа нашей страны. По мнению Менделеева, народы средиземноморских и балтийских стран, видя, что Россия поставляет хороший уголь, убедились бы в том, что она в состоянии производить и экспортировать и другие товары высокого качества.
Не ограничившись изучением Донбасса, Менделеев обратил внимание общественности и промышленных кругов на месторождения на востоке. Он первым поставил вопрос о принципиально новых методах добычи и использования угля, в частности, на возможность его подземной газификации. Менделеев считал экономию топлива очень важной задачей. Он уже тогда писал о необходимости использования альтернативных источников энергии: солнца, ветра, морских приливов, внутреннего тепла Земли, разности температур слоёв воды в океане.
В то время сами промышленники, а экономисты тем более, считали нормальным такое развитие, когда сначала создаётся лёгкая индустрия, не требующая больших инвестиций. Её продукция - товары широкого потребления - расходится быстро, следовательно, вложенный капитал скоро окупается. И лишь когда благодаря лёгкой промышленности будут накоплены солидные средства, появится возможность строить металлургические и машиностроительные заводы. Менделеев решительно выступил против такой постановки вопроса, при которой, по его мнению, Россия обрекалась на положение сырьевого придатка Запада. Нет, необходимо начать индустриализацию именно с создания тяжёлой промышленности, и притом на основе самой передовой технологии, с задачей (как она была сформулирована уже после революции) «догнать и перегнать», а точнее, «обойти, не догоняя» наиболее развитые в этом отношении страны. Менделеев предвидел, что соревноваться России придётся не с какой-нибудь европейской державой, а с США. Чтобы страна через 20 лет стала самой богатой и сильной в мире, нужно было вкладывать в развитие промышленности по 700 миллионов рублей ежегодно, вдвое больше достигнутого тогда уровня. При этом нельзя основывать промышленный потенциал страны только на заводах центра и немногих других очагов индустрии в Европейской части страны - необходим мощный сдвиг промышленности на Восток, в Сибирь, выход к берегам Тихого океана, на Сахалин.В 1899 году Менделеев в сопровождении специалистов по разным отраслям горного дела едет на Урал. Эта поездка не просто помогла решить задачу подъёма промышленности в регионе, но дала учёному ещё один повод увериться в будущем России. Ближайшие перспективы развития чёрной металлургии Урала Менделеев определил так: только на древесном угле можно производить 300 миллионов пудов в год. А чтобы снизить себестоимость металла, нужно строить заводы с новой технологией, опирающейся «преимущественно на самостоятельную научную разработку, а не на подражание образцам». Предприятия надо обеспечивать новыми кадрами. Возникает необходимость создания на Урале «специального высшего политехникума» с преподаванием в нём преимущественно металлургических наук.
Большой резонанс вызвала работа Менделеева «Толковый тариф», которую современники назвали «библией русского протекционизма». Учёный предложил устанавливать пошлины на ввозимые и вывозимые товары с учётом их влияния на развитие производительных сил России, содействия росту валового продукта или противодействия этому. Если, например, какой-то импортный товар вообще не поступит в нашу страну, но разовьётся его отечественное производство, то таможенного дохода не будет, зато казна получит гораздо больше в виде налогов от российских предприятий. Утверждённые Александром III, эти предложения сыграли важную роль в защите молодой российской промышленности от недобросовестной иностранной конкуренции, когда иноземный капитал прибегал к продаже нам товаров по демпинговым ценам для завоевания рынка, а после достижения этой цели взвинчивал их выше мировых.
Чтобы легче было одолеть многочисленные препятствия, стоящие на пути индустриализации России, в особенности порождённые несогласованностью интересов казны и частных собственников, Менделеев предложил создать принципиально новый орган государственного управления экономикой - Министерство промышленности. Оно представляло бы собой не обычное звено бюрократического аппарата, а сочетало правительственные и общественные начала и потому находило решения, чтобы «промышленное дело велось в общем интересе государства, капиталистов, рабочих и потребителей... чтобы произволу административных лиц не было места... чтобы не могла привиться у нас... (как это сделалось в Западной Европе) язва вражды между интересами знания, капитала и работы». Менделеев предлагает также создать несколько русских банков для поощрения наиболее важных для страны отраслей промышленности, шире практиковать образование товариществ и пр. Стоя за эволюцию и неизменно подчёркивая свою лояльность самодержавию, Менделеев призывал царя и правительство ломать «узкие и своекорыстные» интересы заводчиков, противящихся подлинной рационализации производства, выражал надежду на то, что в недалёкой перспективе запасы полезных ископаемых перейдут в общенародную, государственную собственность, не будет сверхбогатых людей и бедноты.
Медаль Г. Колпи, которой Д. И. Менделеева наградило Лондонское королевское общество в 1905 годуИдея о необходимости гармоничного сочетания крупных и мелких предприятий, нашедшая широкое признание на Западе только в третьей четверти ХХ века, Менделеевым была высказана более ста лет назад. Его часто считали мечтателем, кабинетным мыслителем, каким и полагается быть профессору. А он выдвигал один практичный проект за другим, и по прошествии времени сам учёный или его последователи могли с удовлетворением отметить: Менделеев не ошибся.
К проектам переустройства общественных отношений Менделеев подходил с теми же строгими мерками научности и практичности. По его мнению, есть три способа борьбы с жадным на большие прибыли капитализмом, «и все они, более или менее, имеют уже приложение в практике... Эти три способа назовём: складочными капиталами, государственно-монопольными предприятиями и артельно-кооперативными... В идеале можно себе представить заводы и фабрики основанными на складочные капиталы, поступившие от самих же работников и потребителей, действующих на тех же или на других фабриках и заводах» (так называемые народные предприятия, ныне широко распространены на Западе. - М.А.)
Удивительно перекликается с нашим днём и такое предложение Менделеева: передавать убыточные предприятия «с надлежащим контролем артельно-кооперативному хозяйству, а не закрывать их, как делается в Западной Европе, обрекая трудящихся на безработицу». Но делать это надо «открыто и по соревнованию».
Столь же современным выглядит предложение об участии рабочих в прибылях. Менделеев любил предприимчивых людей, связывая с ними главную надежду на прорыв России в будущее, а идеал видел в таком предприятии, где хозяин был участником во всех сторонах его деятельности, знал каждого работника и все были бы заинтересованы в общих итогах.
Напоминая имена отечественных учёных, инженеров и изобретателей, совершивших открытия мирового значения и создавших совершенные образцы техники, Менделеев высказывает уверенность, что наступит такой этап, «при котором свои Ползуновы, Петровы, Шиллинги, Яблочковы, Лодыгины не будут пропадать, а станут во главе русского и всемирного промышленного успеха». И потомки увидят Нижегородскую ярмарку как Всемирную выставку, которая покажет всей планете силу нашего гения. Для этого нужно открыть русским людям из всех классов и сословий дорогу к вершинам образованности. И Менделеев пишет популярные работы по экономике, разрабатывает проект принципиально нового учебного заведения, составляет смету расходов на его строительство и содержание.
Менделееву принадлежит пророческое предсказание пути будущего развития экономической науки. Он одним из первых осознал, что в производстве важны не только стоимостные, денежные, но и натуральные показатели (например, в сельском хозяйстве надо поддерживать оптимальное соотношение площадей пашни, лугов и лесных насаждений, а также поголовья скота и продуктивности кормовых угодий), «а потому только та политическая экономия, которая изойдёт из естествознания, может надеяться охватить разбираемый ею предмет с должной полнотой и понять, как творятся ценности и отчего образуются или исчезают народные богатства». При таком подходе политическую экономию уже не удастся сводить к набору комбинаций из трёх букв (c+v+m - формула стоимости у Маркса), а придётся прибегать к конкретному анализу ситуаций, для чего потребуются экономисты совсем иного склада, чем подвизавшиеся на этом поприще тогда (и, увы, сегодня); нужны будут люди, понимающие главные проблемы народной жизни и способные правильно их решать.
Следует отметить, что Менделеев понимал промышленность не только в узком смысле, как производство благ и услуг, но и в широком, включая снабжение, сбыт, торговлю, транспорт. Учёный думал над тем, как создать народное хозяйство, которое обеспечит не только благосостояние, но и нравственное здоровье общества. Он обращал внимание на различие между работой и трудом, который сознателен и духовен, поэтому ему принадлежит будущее.
Менделеев победил всех своих гонителей и исказителей. Его вклад в наше национальное самосознание был настолько велик, что уже вскоре после смерти этого великого учёного высказанные им мысли как бы носились в воздухе. Когда с установлением советской власти в стране появились плановая система ведения хозяйства и программа ГОЭЛРО, началась индустриализация, это не было плагиатом. Идеи Менделеева воспринимались передовыми деятелями Отечества как нечто само собой разумеющееся.
_____
Наша справка: Вопросам экономики посвящены работы Менделеева объёмом примерно 200 печатных листов. Это десятая часть всех опубликованных трудов учёного.
Д.И. Менделеев о народном образовании
Он постоянно проводил мысль, что школа - это громадная сила, определяющая судьбы народов и государств, считал, что без расширения народного просвещения невозможно и само развитие России.
В статьях и речах о состоянии и развитии образования в России Д. И. Менделеев высказывал следующие принципиальные соображения: народное образование есть долг государства перед низшими классами. Между тем, в стране нет даже элементарной общеобразовательной подготовки большинства детского населения, особенно в деревнях. Должен быть разработан общегосударственный план развития сети школ и надо иметь особый денежный фонд для реализации этого плана; основополагающими принципами организации народного образования являются его всеобщность, обязательность и бесплатность.
Менделеев был стихийным материалистом, революционером в науке, боролся со схоластикой, метафизикой, невежеством и называл себя реалистом. Дмитрий Иванович считал, что в основу образования надо положить «жизненный реализм» вместо классицизма, был поборником расширения курса естественных наук за счет древних языков. По его мнению, основу общего образования должны составлять русский язык, математика и естествознание. Д. И. Менделеев доказывал, что учить надо не для личных, а для общественных целей. Он постоянно повторял: «Посев научный взойдет для жатвы народной».
Еще в 1871 году Д. И. Менделеев писал, что учебные заведения могут приносить наибольшую пользу только при условии непрерывности обучения: «Под этим я подразумеваю возможность для талантливых учеников низших училищ беспрепятственного перехода в высшие заведения». Им сформулированы два принципа непрерывности в обучении и воспитании: во-первых, самостоятельность и стабильность содержания образования на каждом этапе; во-вторых, тесная взаимосвязь начального, среднего и высшего образования.
Д. И. Менделеев настаивал на введении обязательного начального обучения и государственного финансирования образования. Мог ли он предположить, что в наши дни будет обязательным среднее образование.
Д. И. Менделеев считал, что образование должно быть доступным для всех сословий.
Д.И. Менделеев о средней общеобразовательной школе
Д.И. Менделеев полагал, что главная задача среднего образования - это развитие личности учеников, сознательного отношения к окружающему, трудолюбия, наблюдательности, способности к обсуждению важных вопросов. Он был сторонником строго продуманного плана обучения в средней школе и требовал определенной системы занятий, постоянного расписания.
Ученый добивался изгнания из средней школы всех проявлений формализма, зубрежки, мертвых языков (латыни и греческого), включения в программу жизненно необходимых предметов. Менделеев считал, что преподавание должно быть основано на изучении окружающей действительности путем опыта, наблюдения, анализа и обобщения, т. е. он ратовал за активизацию процесса обучения. Д. И. Менделеев подчеркивал, что рассуждения без опытной проверки всегда приводят к самообману и иллюзиям, к расхождению слова и дела, к карьеристскому эгоизму, который государству вовсе не нужен и массу людей доводит до мечтательности и бездеятельности, а порой и до разочарования и отчаяния.
Интересно отношение Дмитрия Ивановича к экзаменам в средней школе. В статье «Экзамены» он писал «… устные, массовые экзамены при обучении следует уничтожить, а на вступительные следует смотреть только, как на неизбежную необходимость, определяемую отношением спроса к предложению».
«…экзамены, особенно устные, всегда более или менее - лотерея…пора с этим покончить»
Особенно возмущала Менделеева оценка работы учителей по результатам экзаменов их учащихся. Он подчеркивал, что проверка учителей, конечно необходима, но ее, прежде всего, следует проводить при выборе учителей. Проверять учителей надо не на экзаменах, а во время преподавания.
Д. И. Менделеев, высоко оценивая труд учителя, предъявлял к нему самые серьезные требования. Он считал, что кандидату на должность учителя необходимо иметь основательные знания по методике преподавания химии, предлагал учредить в каждом университете кафедру педагогике. Теперь в каждом учебном заведении имеется методическая комиссия по химии. «Истинное дело учителя, - писал Менделеев, - делается исключительно нервами … одними сухими рассуждениями - даже при полной добросовестности - ничего не поделаешь в обучении, доброго слова не оставишь, нужна работа нервов…»
Дмитрий Иванович называл учителей светильниками и просветителями, настаивал, чтобы они следили за наукой, непосредственно занимались ею,
т. к. только тот учитель может плодотворно влиять на своих учеников, пополнять их знания, который сам силен в науке.
Особенно подчеркивал Д. И. Менделеев воспитательную роль учителя, что он должен знать каждого ученика, его способности, наклонности и характер, чтобы всесторонне развить имеющиеся задатки. В личной жизни учитель должен быть примером для учащихся. Доверие к учителю составляет основу всякого образования.
«Часто важна не сама истина, а ее освещение и сила аргументации, в ее пользу развитой. Важно и то, что делится своими мыслями гениальный ученый, подсказавший всему миру, что он способен творить великое, отыскивать ключ к сокровенным тайнам природы. В этом случае позиция Менделеева, пожалуй, напоминает ту, которую занимают великие художники Шекспир или Толстой. Истины, приводимые в их творениях, стары как мир, но на вечные времена останутся юными те художественные образы, в которые эти истины облечены».
Л. А. Чугаев
«Гениальный химик, первоклассный физик, плодотворный исследователь в области гидродинамики, метеорологии, геологии, в различных отделах химической технологии и других сопредельных с химией и физикой дисциплинах, глубокий знаток химической промышленности и промышленности вообще, особенно русской, оригинальный мыслитель в области учения о народном хозяйстве, государственный ум, которому, к сожалению, не суждено было стать государственным человеком, но который видел и понимал задачи и будущность России лучше представителей нашей официальной власти». Такую оценку Менделееву дает Лев Александрович Чугаев.
Родился Дмитрий Менделеев 27 января (8 февраля) 1834 г. в Тобольске, семнадцатым и последним ребенком в семье Ивана Павловича Менделеева, в то время занимавшего должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. В том же году отец Менделеева ослеп и вскоре лишился места (умер в 1847 г.). Вся забота о семье перешла тогда к матери Менделеева, Марии Дмитриевне, урожденной Корнильевой, женщине выдающегося ума и энергии. Она успевала одновременно и управлять небольшим стеклянный заводом, доставлявшим (вместе со скудной пенсией) более чем скромные средства к существованию, и заботиться о детях, которым дала прекрасное по тому времени образование. Очень много внимания она уделяла младшему сыну, в котором смогла разглядеть его необыкновенные способности. Однако в тобольской гимназии Менделеев учился неважно. Не все предметы ему были по душе. Охотно он занимался только математикой и физикой. Отвращение к классической школе осталось у него на всю жизнь.
Умерла Мария Дмитриевна Менделеева в 1850 г. Дмитрий Иванович Менделеев сохранил до конца своих дней благодарную о ней память. Вот что он писал много лет спустя, посвящая памяти матери свое сочинение «Исследование водных растворов по удельному весу»: «Это исследование посвящается памяти матери ее последышем. Она могла его возрастить только своим трудом, ведя заводское дело; воспитывала примером, исправляла любовью и, чтобы отдать науке, вывезла из Сибири, тратя последние средства и силы. Умирая, завещала: избегать латинского самообольщения, настаивать в труде, а не в словах, и терпеливо искать божескую или научную правду, ибо понимала, сколь часто диалектика обманывает, сколь многое еще должно узнать, и как при помощи науки, без насилия, любовно, но твердо устраняются предрассудки и ошибки, а достигаются: охрана добытой истины, свобода дальнейшего развития, общее благо и внутреннее благополучие. Заветы матери считает священными Д. Менделеев».
Благоприятную почву для развития своих способностей Менделеев нашел только в Главном педагогическом институте в Петербурге. Здесь он встретил выдающихся учителей, умевших заронить в души своих слушателей глубокий интерес к науке. В числе их были лучшие научные силы того времени, академики и профессора Петербургского университета. Самая обстановка института, при всей строгости режима закрытого учебного заведения, благодаря малому числу студентов, крайне заботливому к ним отношению и тесной связи их с профессорами давала широкую возможность для развития индивидуальных склонностей.
Студенческие исследования Менделеева относились к аналитической химии: изучение состава минералов ортита и пироксена. Впоследствии он фактически не занимался химическим анализом, но всегда рассматривал его как весьма важный инструмент для уточнения различных результатов исследований. Между тем именно анализы ортита и пироксена стали стимулом к выбору темы его дипломной работы (диссертации): «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу». Она начиналась такими словами: «Законы минералогии, как и других естественных наук, относятся к трем категориям, определяющим предметы видимого мира, — к форме, содержанию и свойствам. Законы форм подчиняются кристаллографии, законы свойств и содержания управляются законами физики и химии».
Понятие изоморфизма играло здесь существенную роль. Это явление уже несколько десятилетий изучалось западноевропейскими учеными. В России же Менделеев по существу был первым в данной области. Составленный им подробный обзор фактических данных и наблюдений и сформулированные на его основе выводы сделали бы честь любому ученому, специально занимавшемуся проблемами изоморфизма. Как вспоминал Менделеев впоследствии, «составление этой диссертации вовлекло меня в изучение более всего химических отношений. Этим она определила многое». Позже он назовет исследование изоморфизма одной из «предтеч», способствовавших открытию Периодического закона.
По окончании курса в институте Менделеев работал учителем сначала в Симферополе, затем в Одессе, где он пользовался советами Пирогова. В 1856 г. он возвратился в Санкт-Петербург, где защитил диссертацию на степень магистра химии «Об удельных объемах». 23 лет от роду он становится доцентом Петербургского университета, где читает сначала теоретическую, потом органическую химию.
В 1859 г. Менделеев был отправлен в двухгодичную командировку за границу. Если многие другие его соотечественники-химики направлялись за рубеж в основном «для совершенствования образования», не имея собственных программ исследований, то Менделеев, в отличие от них, имел четко разработанную программу. Он поехал в Гейдельберг, куда привлекали его имена Бунзена, Кирхгофа и Коппа, и там работал в организованной им самим лаборатории, преимущественно исследуя явления капиллярности и поверхностного натяжения жидкостей, а часы досуга проводил в кругу молодых русских ученых: С П. Боткина, И. М. Сеченова, И. А. Вышнеградского, А. П. Бородина и др.
В Гейдельберге Менделеев сделал значительное экспериментальное открытие: установил существование «температуры абсолютного кипения» (критической температуры), при достижении которой в определенных условиях жидкость мгновенно превращается в пар. Вскоре аналогичное наблюдение сделал ирландский химик Т. Эндрьюс. Менделеев работал в гейдельбергской лаборатории прежде всего как экспериментатор-физик, а не химик. Ему не удалось решить поставленную задачу — установить «истинную меру для сцепления жидкостей и найти ее зависимость от веса частиц». Точнее, он не успел этого сделать — истек срок его командировки.
В конце своего пребывания в Гейдельберге Менделеев записал: «Главный предмет моих занятий есть физическая химия. Еще Ньютон был убежден, что причина химических реакций лежит в простом молекулярном притяжении, обусловливающем сцепление и подобном явлениям механики. Блеск чисто химических открытий сделал современную химию совершенно специальною наукою, оторвав ее от физики и механики, но, несомненно, должно настать время, когда химическое сродство будет рассматриваться как механическое явление... Я выбрал своею специальностью те вопросы, решение которых может приблизить это время».
Этот рукописный документ сохранился в архиве Менделеева, в нем он, по существу, высказал свои «заветные мысли» относительно направлений познания глубинной сущности химических явлений.
В 1861 г. Менделеев возвращается в Санкт-Петербург, где возобновляет чтение лекций по органической химии в университете и публикует работы, целиком посвященные органической химии. Одна из них, сугубо теоретическая, называется «Опыт теории пределов органических соединений». В ней он развивает оригинальные представления о предельных их формах в отдельных гомологических рядах. Таким образом Менделеев оказывается одним из первых теоретиков в области органической химии в России. Он выпускает замечательный по тому времени учебник «Органическая химия» — первый отечественный учебник, в котором идеей, объединяющей всю совокупность органических соединений, является теория пределов, оригинально и всесторонне развитая. Первое издание быстро разошлось, и в следующем году ученик был переиздан. За свой труд ученый удостаивается Демидовской премии — высшей научной награды России того времени. Спустя некоторое время так охарактеризует его А. М. Бутлеров: «Это единственный и превосходный оригинальный русский труд по органической химии, лишь потому неизвестный в Западной Европе, что ему еще не нашелся переводчик».
Тем не менее органическая химия не стала сколько-либо приметной сферой деятельности Менделеева. В 1863 г. физико-математический факультет Петербургского университета избирает его профессором на кафедру технологии, но из-за отсутствия у него степени магистра технологии его утверждают в должности только в 1865 г. До этого, в 1864 г., Менделеев был избран также профессором Петербургского технологического института.
В 1865 г. он защитил диссертацию «О соединениях спирта с водой» на степень доктора химии, а в 1867 г. получил в университете кафедру неорганической (общей) химии, которую и занимал в течение 23 лет. Приступив к подготовке лекций, он обнаружил, что ни в России, ни за рубежом нет курса общей химии, достойного быть рекомендованным студентам. И тогда он решил написать его сам. Эта фундаментальная работа, получившая название «Основы химии», выходила в течение нескольких лет отдельными выпусками. Первый выпуск, содержащий введение, рассмотрение общих вопросов химии, описание свойств водорода, кислорода и азота, был закончен сравнительно быстро — он появился уже летом 1868 г. Но, работая над вторым выпуском, Менделеев столкнулся с большими затруднениями, связанными с систематизацией и последовательностью изложения материала, описывающего химические элементы. Сначала Дмитрий Иванович Менделеев хотел сгруппировать все описываемые им элементы по валентностям, но потом выбрал другой метод и объединил их в отдельные группы, исходя из сходства свойств и атомного веса. Размышление над этим вопросом вплотную подвело Менделеева к главному открытию его жизни, которое было названо Периодическая система Менделеева.
То, что некоторые химические элементы проявляют черты явного сходства, для химиков тех лет не было секретом. Сходство между литием, натрием и калием, между хлором, бромом и йодом или между кальцием, стронцием и барием бросалось в глаза. В 1857 г. шведский ученый Ленсен объединил по химическому сходству несколько «триад»: рутений — родий — палладий; осмий — платина — иридий; марганец — железо — кобальт. Были сделаны даже попытки составить таблицы элементов. В библиотеке Менделеева хранилась книга немецкого химика Гмелина, который опубликовал такую таблицу в 1843 г. В 1857 г. английский химик Одлинг предложил свой вариант. Однако ни одна из предложенных систем не охватывала всю совокупность известных химических элементов. Хотя существование отдельных групп и отдельных семейств можно было считать установленным фактом, связь этих групп между собой оставалась непонятной.
Менделееву удалось найти ее, расположив все элементы в порядке возрастания их атомной массы. Установление периодической закономерности потребовало от него огромного напряжения мысли. Написав на отдельных карточках элементы с их атомными весами и коренными свойствами, Менделеев стал раскладывать их в разнообразных комбинациях, переставляя и меняя местами. Дело осложнялось тем, что многие элементы в то время еще не были открыты, а атомные веса уже известных определены с большими неточностями. Тем не менее искомая закономерность вскоре была обнаружена. Сам Менделеев таким образом рассказывал об открытии им Периодического закона: «Заподозрив о существовании взаимосвязи между элементами еще в студенческие годы, я не уставал обдумывать эту проблему со всех сторон, собирал материалы, сравнивал и сопоставлял цифры. Наконец настало время, когда проблема созрела, когда решение, казалось, вот-вот готово было сложиться в голове. Как это всегда бывало в моей жизни, предчувствие близкого разрешения мучившего меня вопроса привело меня в возбужденное состояние. В течение нескольких недель я спал урывками, пытаясь найти тот магический принцип, который сразу привел бы в порядок всю груду накопленного за 15 лет материала. И вот в одно прекрасное утро, проведя бессонную ночь и отчаявшись найти решение, я, не раздеваясь, прилег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно явственно представилась таблица. Я тут же проснулся и набросал увиденную во сне таблицу на первом же подвернувшемся под руку клочке бумаги».
Таким образом, легенду, будто бы Периодическая таблица приснилась ему во сне, Менделеев придумал сам, для настырных поклонников науки, не понимающих, что такое озарение.
Менделеев, будучи химиком, за основу своей системы взял химические свойства элементов, решив расположить химически похожие элементы друг под другом, при этом соблюдая принцип возрастания атомных весов. Ничего не вышло! Тогда ученый просто взял и произвольно изменил атомные веса нескольких элементов (например, он присвоил урану атомный вес 240 вместо принятого 60, т. е. увеличил в четыре раза!), переставил местами кобальт и никель, теллур и йод, поставил три пустые карточки, предсказав существование трех неизвестных элементов. Опубликовав в 1869 г. первый вариант своей таблицы, он открыл закон, что «свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Это было самое главное в открытии Менделеева, позволявшее связать воедино все казавшиеся до этого разрозненными группы элементов. Неожиданные сбои в этом периодическом ряду Менделеев совершенно правильно объяснил тем, что науке известны еще не все химические элементы. В своей таблице он оставил незаполненные клеточки, однако предсказал атомный вес и химические свойства предполагаемых элементов. Он также поправил ряд неточно определенных атомных масс элементов, и дальнейшие исследования полностью подтвердили его правоту.
Первый, еще несовершенный набросок таблицы в следующие годы подвергся переконструированию. Уже в 1869 г. Менделеев поместил галогены и щелочные металлы не в центре таблицы, как раньше, а по ее краям (как это делается теперь). В следующие годы Менделеев исправил атомные веса одиннадцати элементов и изменил местоположение двадцати. В итоге в 1871 г. появилась статья «Периодическая законность для химических элементов», в которой периодическая таблица приняла вполне современный вид. Статья была переведена на немецкий язык и оттиски ее были разосланы многим известным европейским химикам. Но, увы, никто не оценил важности сделанного открытия. Отношение к Периодическому закону изменилось только в 1875 г., когда Ф. Лекокде Буабодран открыл новый элемент — галлий, свойства которого поразительно совпадали с предсказаниями Менделеева (он назвал этот неизвестный еще элемент экаалюминием). Новым триумфом Менделеева стало открытие в 1879 г. скандия, а в 1886 г. германия, свойства которых также полностью соответствовали описаниям Менделеева.
До конца жизни он продолжал развивать и совершенствовать учение о периодичности. Открытия в 1890-х явления радиоактивности и благородных газов поставили периодическую систему перед серьезными трудностями. Проблема размещения в таблице гелия, аргона и их аналогов успешно разрешилась лишь в 1900 г.: они были помещены в самостоятельную нулевую группу. Дальнейшие открытия помогли связать со структурой системы обилие радиоэлементов.
Сам Менделеев считал главным изъяном Периодического закона и периодической системы отсутствие их строгого физического объяснения. Оно было невозможно, пока не была разработана модель атома. Однако он твердо верил, что «по видимости, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает» (запись в дневнике от 10 июля 1905 г.), и XX столетие дало множество подтверждений этой уверенности Менделеева.
Идеи Периодического закона, окончательно сформировавшиеся во время работы над учебником, определили структуру «Основ химии» (последний выпуск курса с приложенной к нему Периодической таблицей вышел в 1871 г.) и придали этому труду поразительную стройность и фундаментальность. Весь накопленный к этому времени огромный фактический материал по самым разным отраслям химии был впервые изложен здесь в виде стройной научной системы. «Основы химии» выдержали восемь изданий и были переведены на основные европейские языки.
Работая над изданием «Основ», Менделеев активно занимался исследованиями в области неорганической химии. В частности, он хотел найти предсказанные им элементы в природных минералах, а также внести ясность в проблему «Редких земель», чрезвычайно сходных по свойствам и плохо «укладывавшимися» в таблицу. Однако подобные исследования вряд ли были по силам одному ученому. Менделеев не мог зря тратить время, и в конце 1871 г. он обращается к совершенно новой тематике — исследованию газов.
Эксперименты с газами приобрели вполне конкретный характер — это были чисто физические исследования. Менделеева по праву можно считать одним из крупнейших среди немногочисленных физиков-экспериментаторов России второй половины XIX века. Как и в Гейдельберге, он занимался конструированием и изготовлением различных физических приборов.
Менделеев исследовал сжимаемость газов и термический коэффициент их расширения в широком интервале давлений. Осуществить полностью намеченные работы ему не довелось, однако и то, что он успел сделать, стало заметным вкладом в физику газов.
Прежде всего сюда относится вывод уравнения состояния идеального газа, содержащего универсальную газовую постоянную. Именно введение этой величины сыграло важнейшую роль в развитии физики газов и термодинамики. При описании свойств реальных газов он также был недалек от истины.
Физическая «составляющая» творчества Менделеева отчетливо проявляется в 1870-1880-х годах. Из почти двухсот опубликованных им в этот период работ по крайней мере две трети были посвящены исследованиям упругости газов, различным вопросам метеорологии, в частности измерению температуры верхних слоев атмосферы, уточнению закономерностей зависимости атмосферного давления от высоты, для чего он разрабатывал конструкции летательных аппаратов, позволяющих проводить наблюдения температуры, давления и влажности на больших высотах.
Научные работы Менделеева составляют лишь небольшую часть его творческого наследия. По справедливому замечанию одного из биографов, «наука и промышленность, сельское хозяйство, народное образование, общественные и государственные вопросы, мир искусства — все привлекало его внимание, и везде он выказывал свою могучую индивидуальность».
В 1890 г. Менделеев покинул Петербургский университет в знак протеста против ущемления университетской автономии и посвятил все свои силы практическим задачам. Еще в 1860-е годы Дмитрий Иванович начал заниматься проблемами конкретных производств и целых отраслей, изучал условия экономического развития отдельных регионов. По мере накопления материала он переходит к разработке собственной программы социально-экономического развития страны, которую излагает в многочисленных публикациях. Правительство привлекает его к разработке практических экономических вопросов, в первую очередь по таможенным тарифам.
Последовательный сторонник протекционизма, Менделеев сыграл выдающуюся роль в формировании и осуществлении таможенно-тарифной политики России в конце XIX — начале XX века. При его деятельном участии в 1890 г. создается проект нового таможенного тарифа, в котором последовательно проводится покровительственная система, а в 1891 г. выходит в свет замечательная книга «Толковый тариф», представляющая комментарий к этому проекту и вместе с тем глубоко продуманный обзор российской промышленности с указанием на ее нужды и будущие перспективы. Этот капитальный труд стал своеобразной экономической энциклопедией пореформенной России. Сам Менделеев считал его первостепенным делом и занимался им увлеченно. «Какой я химик, я — политэконом; что там «Основы» [химии], вот «Толковый тариф» — это другое дело», — говорил он. Особенностью творческого метода Менделеева было полное «погружение» в интересующую его тему, когда в течение некоторого времени работа велась непрерывно, нередко почти круглосуточно. В результате внушительные по объему научные труды создавались им в поразительно короткие сроки.
Морское и военное министерства поручают Менделееву (1891 г.) разработку вопроса о бездымном порохе, и он (после заграничной командировки) в 1892 г. блестящим образом выполняет эту задачу. Предложенный им «пироколлодий» оказался превосходным типом бездымного пороха, притом универсальным и легко приспособляемым ко всякому огнестрельному оружию. (Впоследствии Россия закупала у американцев, приобретших патент, «менделеевский» порох).
В 1893 г. Менделеев был назначен управляющим только что преобразованной по его же указаниям Главной палаты мер и весов, и на этом посту оставался до конца своей жизни. Там Менделеев организует ряд работ по метрологии. В 1899 г. он совершает поездку на уральские заводы. В результате появилась обширная и в высшей степени содержательная монография о состоянии уральской промышленности.
Общий объем работ Менделеева на экономические темы составляет сотни печатных листов, а сам ученый считал свой труд одним из трех главных направлений служения Родине, наряду с работами в области естествознания и преподавательской деятельностью. Менделеев выступал за промышленный путь развития России: «Я не был и не буду ни фабрикантом, ни заводчиком, ни торговцем, но я знаю, что без них, без придания им важного и существенного значения нельзя думать о прочном развитии благосостояния России».
Его работы и выступления отличались ярким и образным языком, эмоциональной и заинтересованной манерой подачи материала, т. е. тем, что было характерно для неповторимого «менделеевского стиля», «природную диковатость сибиряка», не поддававшуюся никогда никакому лоску», производивших неизгладимое впечатление на современников.
Менделеев многие годы оставался на переднем крае борьбы за экономическое развитие страны. Ему приходилось опровергать обвинения в том, что его деятельность по пропаганде идей индустриализации была обусловлена личной заинтересованностью. В дневниковой записи от 10 июля 1905 г. ученый также отмечал, что свою задачу видел в привлечении капиталов к промышленности, «не мараясь соприкосновением с ними... Пусть тут меня судят, как и кто хочет, мне не в чем каяться, ибо ни капиталу, ни грубой силе, ни своему достатку я ни на йоту при этом не служил, а только старался и, пока могу, буду стараться дать плодотворное, промышленно-реальное дело свое стране... Науки и промышленность — вот мои мечты».
Заботясь о развитии отечественной промышленности, Менделеев не мог обойти проблемы охраны природы. Уже в 1859 г. 25-летний ученый публикует в первом номере московского журнала «Вестник промышленности» статью «О происхождении и уничтожении дыма». Автор указывает на большой вред, который наносят неочищенные отработанные газы: «Дым затемняет день, проникает в жилища, грязнит фасады зданий и общественные памятники и причиняет многие неудобства и нездоровья». Менделеев рассчитывает теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания топлива, анализирует состав топлива различных сортов, процесс горения. Особо подчеркивает он вредное влияние содержащихся в углях серы и азота. Это замечание Менделеева особенно актуально сегодня, когда в различных промышленных установках и на транспорте кроме угля сжигается много дизельного топлива и мазута, имеющих высокое содержание серы.
В 1888 г. Менделеев разработал проект по расчистке Дона и Северского Донца, обсуждавшийся с представителями городских властей. В 1890-е ученый принял участие в издании энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона, где публикует ряд статей на темы сохранения природы и ресурсов. В статье «Вода сточная» он подробно рассматривает естественную очистку сточных вод, на ряде примеров показывает, как можно очистить сточные воды промышленных предприятий. В статье «Отбросы или остатки (технические)» Менделеев приводит много примеров полезной переработки отходов, особенно промышленных. «Утилизация отбросов, — пишет он, — говоря вообще, есть превращение бесполезного в ценные по свойствам товары, и это составляет одно из важнейших завоеваний современной техники».
Широту работ Менделеева, посвященных сохранению природных ресурсов, характеризуют его исследования в области лесного хозяйства при поездке на Урал в 1899 г. Менделеев тщательно изучил прирост различных сортов деревьев (сосны, ели, пихты, березы, лиственницы и др.) на громадной площади Уральского края и Тобольской губернии. Ученый настаивал на том, «чтобы годовое потребление было равно годовому приросту, ибо тогда потомкам останется столько же, сколько получено нами».
Появление могучей фигуры ученого-энциклопедиста и мыслителя было ответом на потребности развивающейся России. Творческий гений Менделеева был востребован временем. Размышляя над результатами своей многолетней научной деятельности и принимая вызовы времени, Менделеев все больше обращался к социально-экономической проблематике, исследовал закономерности исторического процесса, выяснял сущность и особенности современной ему эпохи. Примечательно, что такая направленность движения мысли является одной из характерных интеллектуальных традиций отечественной науки.