Два юбилея великого химика


В 2019 г. исполнилось 185 лет великому русскому ученому Дмитрию Ивановичу Менделееву и 150 лет его периодическому закону химических элементов. Генеральной Ассамблеей Организации Объединенных Наций 2019 год провозглашен Международным годом периодической таблицы химических элементов. С инициативой его проведения выступили Российская академия наук, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, российские и зарубежные ученые. Инициативу России поддержали зарубежные страны, международные научные организации, а также более 80 национальных академий наук и научных обществ. Среди них — Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC), Международный союз теоретической и прикладной физики (IUPAP), Европейская ассоциация химических и молекулярных наук (EuCheMS), Международный астрономический союз (IAU) и др.

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева — основы современной химии. Они относятся к таким научным закономерностям, которые отражают явления, реально существующие в природе, поэтому никогда не потеряют своего значения. Их открытие было подготовлено ходом истории развития химии, однако потребовалась гениальность Д.И. Менделеева, его дар научного предвидения, чтобы эти закономерности сформулировать и графически представить в виде таблицы. История науки не знает другого подобного триумфа. Открыт новый закон природы. Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ появилась единая стойкая система, объединившая в одно целое все элементы вселенной. С открытием периодического закона в химии стало возможным научное предвидение.

Открытие Д.И. Менделеевым периодического закона датируется 1 марта 1869 г. (17 февраля 1869 г. по юлианскому календарю), когда он составил таблицу, озаглавленную «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Она стала результатом долголетних поисков. Он составил несколько вариантов периодической системы и на ее основе исправил атомные веса некоторых известных элементов, предсказал существование и свойства еще неизвестных элементов. Он оставил пробелы для неизвестных элементов, которые, как он предполагал, должны существовать, но еще не открыты. Их обнаружили (галлий, германий, скандий), и они хорошо вписались в пространство, которое он для них оставил. Его открытие позволяло ученым продолжать добавлять к таблице новые элементы. В течение следующих 150 лет его идея расширена и развита. Еще 55 элементов обнаружены и добавлены с тех пор, как Д.И. Менделеев впервые разработал свою систему.

Элемент 101 назван mendelevium в честь Д.И. Менделеева, что является одним из многочисленных признаний его вклада в мировую науку. Крайний на сегодня элемент 118 получил официальное название только в ноябре 2016 г.: oganesson. В настоящее время ученые рассматривают смелую перспективу: начать новую восьмую строку периодической таблицы и войти на совершенно неизведанную территорию — на краю химического мира.

Научные работы Д.И. Менделеева составляют лишь небольшую часть его творческого наследия. 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 разрабатывал собственную программу социально-экономического развития страны, которую излагал в многочисленных публикациях. Правительство России привлекало его к разработке практических экономических вопросов, в первую очередь по таможенным тарифам. Последовательный сторонник протекционизма, Д.И. Менделеев сыграл выдающуюся роль в формировании и осуществлении таможенно-тарифной политики России в конце XIX — начале XX в. 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.

Особенность творческого метода Д.И. Менделеева — 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.

В том же 1891 г. морское и военное министерства России поручают Д.И. Менделееву разработку бездымного пороха, 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 приспосабливаемым к любому огнестрельному оружию того времени. 

В 1893 г. Дмитрия Ивановича назначают управляющим только что преобразованной по его же указаниям Главной палатой мер и весов, на этом посту оставался до конца своей жизни. Там он организует выполнение ряда работ по метрологии.

В 1899 г. Д.И. Менделеев совершает поездку на уральские заводы. В результате появилась обширная и в высшей степени содержательная монография о состоянии уральской промышленности. Он последовательно выступал за промышленный путь развития России, многие годы находился на переднем крае борьбы за экономическое развитие страны. Ему приходилось опровергать обвинения в том, что его деятельность по пропаганде идей индустриализации обусловлена личной заинтересованностью. Заботясь о развитии отечественной промышленности, Д.И. Менделеев не мог обойти проблемы охраны природы. Уже в 1859 г. двадцатипятилетний 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, рассчитывает теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания топлива, анализирует состав топлива различных сортов, процесс горения. Особо подчеркивает вредное влияние содержащихся в углях серы и азота. Это замечание Д.И. Менделеева особенно актуально в настоящее время, когда в различных промышленных установках и на транспорте кроме угля сжигается много дизельного топлива и мазута, имеющих высокое содержание серы.

В 1888 г. Д.И. Менделеев разработал проект по расчистке рек Дон и Северский Донец, обсуждавшийся с представителями городских властей. В 1890-е годы ученый принял участие в издании Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона, где опубликовал ряд статей на тему сохранения природы и ресурсов. Широту его работ, посвященных сохранению природных ресурсов, характеризуют исследования в области лесного хозяйства при поездке на Урал в 1899 г., где он 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 древесины равнялось годовому приросту, заботясь о грядущих поколениях людей.

Факты из жизни Д.И. Менделеева говорят о том, что он весьма разносторонний человек, которого очень многое восхищало и интересовало. Одно из необычных его увлечений — изготовление чемоданов. Причем изделия отличались высоким качеством и добротностью. Секрет заключался в особом рецепте приготовления клеевой смеси, который ученый изобрел сам. Все купцы Москвы и Петербурга стремились заполучить чемоданы «от самого Менделеева».

В последние годы жизни Дмитрий Иванович много сделал для открытия первого университета в Сибири, в Томске, содействовал открытию в Киеве политехнического института. В 1866 г. он стал одним из создателей первого в Российской империи химического общества.

Подводя некоторый итог истории создания периодической таблицы химических элементов, нужно еще раз подчеркнуть приоритетную роль Д.И. Менделеева, что было признано международным научным сообществом еще при его жизни. В 1905 г. он удостоен высшей награды Лондонского королевского общества — медали Копли, вручаемой с 1731 г., «За вклад в химические и физические науки». Дмитрий Иванович избран членом Лондонского королевского общества, а также членом Национальной академии наук США и Шведской королевской академии наук, членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

Ученый трижды выдвигался на Нобелевскую премию: в 1905, 1906 и 1907 гг. (причем номинировали его только иностранцы), но так и не был ее удостоен. Конечно, отсутствие имени Д.И. Менделеева в списке нобелевских лауреатов — огромная ошибка, но такова историческая правда. Периодическая таблица химических элементов висит в каждом классе или аудитории, где преподается химия. Его имя хорошо известно во всем мире.

В 1905 г. Д.И. Менделеев написал: «По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает». Прошедшие 150 лет полностью доказали справедливость этого высказывания, а сам закон ускорил развитие всех естественных наук.

Безусловно, появление такой могучей фигуры ученого-энциклопедиста и мыслителя было ответом на потребности развивающейся России. Творческий гений Д.И. Менделеева востребован временем. Размышляя над результатами своей многолетней научной деятельности и принимая вызовы времени, он 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.

2019 год — суперюбилейный год для химиков

Празднование в 2019 г. Международного года периодической таблицы химических элементов позволит акцентировать внимание на очень важных датах в истории химии:

  • за 800 лет до нашей эры арабский алхимик Джабир ибн Хайян сумел впервые получить чистые мышьяк и сурьму;
  • 350 лет назад, в 1669 г., немецкий алхимик Хенниг Бранд открыл фосфор, который сначала был принят за философский камень;
  • 230 лет назад, в 1789 г., французский естествоиспытатель Антуан Лавуазье издал «Начальный учебник химии», который тотчас же был переведен на многие иностранные языки и положил конец эпохе флогистона, объяснил состав воздуха, воды, многих органических соединений. Лавуазье первым дал классификацию веществ, издал список 33 химических соединений, сгруппированных в газы, металлы, неметаллы и земли, заложил основы химической номенклатуры, очистив язык химиков от запутанных и мистических алхимических формулировок и названий;
  • 190 лет назад, в 1829 г., немецкий ученый Иоганн Вольфганг Деберейнер занялся систематизацией химических элементов по триадам, положив в основу своей классификации, помимо атомных весов, аналогию свойств и характерных признаков элементов и их соединений. Закон триад Деберейнера подготовил почву для систематизации элементов, завершившейся созданием Д.И. Менделеевым периодического закона;
  • 100 лет назад создан Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) — самый главный законодательный орган в области химии и химической технологии;
  • 80 лет назад, в 1939 г., французская исследовательница Маргарита Катрин Перей при изучении актиния-227 обнаружила среди продуктов его распада нуклид нового элемента с порядковым номером 87, который был предсказан Д.И. Менделеевым и назван им «экацезием». Впоследствии новый элемент, открытый Перей, получил название «франций».

Менделеев: нефть, спирт и вода

В августе 1863 г. Д.И. Менделеев знакомится с выдающимся русским предпринимателем, нефтепромышленником В.А. Кокоревым, который в 1858–1859 гг. построил в 17 км от Баку, в Сураханах, первый в мире нефтеперегонный завод по проекту немецкого химика Ю. Либиха. Немецкая технология оказалась недостаточно эффективной, и В.А. Кокорев очень быстро понял, что завод приносит ему лишь убытки и никаких перспектив у него нет, поэтому в 1863 г. он начал поиск химика, который смог бы увеличить производительность завода. Нефтепромышленник со своими связями, с тем уважением, которое он имел в научных кругах, мог рассчитывать на участие самого именитого химика тех лет, однако остановил свой выбор на обычном приват-доценте Санкт-Петербургского университета, которым и был молодой Дмитрий Менделеев (всего 29 лет).

Ученый тогда занимался исключительно неорганической химией, но он принял предложение В.А. Кокорева и отправился в Баку. Буквально в течение трех недель Д.И. Менделеев изучил вопрос, провел целую серию опытных перегонок и дал ряд практических указаний по изменению технологических процессов на заводе, разработал схему нефтеперегонного аппарата, предложил сделать работу на заводе круглосуточной, чтобы цикл не прерывался.

Нефтепромышленнику нужно было решиться кардинально изменить всю структуру завода и полностью его реорганизовать, но опять же по рекомендации ученого В.А. Кокорев не побоялся провести ряд радикальных мероприятий и не проиграл. Как не проиграли и другие, кто прислушался к великому русскому химику.

Впоследствии вопрос нефтедобычи и нефтепереработки в работе Д.И. Менделеева занимал ключевые позиции. Его вклад в становление бакинской, а потом и российской нефтяной промышленности трудно переоценить. Глубоко изучив проблему, Д.И. Менделеев выдвинул передовые идеи непрерывной перегонки нефти, создания нефтяных резервуаров, нефтеналивных судов, нефтетрубопроводов и др. Его подход к вопросу был комплексным и системообразующим, его рекомендациями потом пользовались долгие десятилетия.

В 1865 г. в Санкт-Петербургском университете Д.И. Менделеев защитил докторскую диссертацию «Рассуждение о соединении спирта с водой», которая была посвящена исследованию удельного веса водно-спиртовых растворов, содержащих от 50 до 100 весовых % спирта, и контракции растворов, содержащих от 40 до 55 весовых % спирта (явление уменьшения объема при смешивании жидкостей).

Стоит отметить, что раствор, содержащий 33,3 весовых % спирта и соответствующий водочным 40° при 20 °С, Менделеев не исследовал и привел в диссертации данные английского химика Дж. Гилпина и французского ученого Ж.Л. Гей-Люссака, опубликованные соответственно в 1792 и 1824 гг. Кроме того, утверждение о наличии у сорокаградусного раствора спирта в воде неких особых свойств является совершенно безосновательным. В частности, сам Д.И. Менделеев в 1887 г. опубликовал в Journal of the Chemical Society статью «Соединения этилового спирта с водой», где привел графики и таблицы, наглядно демонстрирующие, что в интервале концентраций от 17,6 до 46 весовых % все физические свойства раствора плавно меняются с изменением концентрации спирта в воде.

Научные изыскания и теоретические подходы Д.И. Менделеева послужили основой для развития теории растворов, широко реализуемой в химической, пищевой и металлургической отраслях промышленности.

Журнал входит в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата и доктора наук, сформированный ВАК Минобрнауки России. Публикуются статьи по следующим отраслям и группам научных специальностей: 01.04.00 — физика; 05.26.00 — безопасность деятельности человека; 02.00.00 — химические науки.

Журнал включен в Российский индекс научного цитирования (РИНЦ) и в международные базы данных: Scopus, Chemical Abstracts Service (CAS), EBSCO Publishing, Ulrich's Periodicals Directory.

подробнее

Год: 2019
Номер журнала: Май
Авторы:
  • Селeзнёв Г.М.
    Селeзнёв Г.М.
    советник руководителя Ростехнадзор, Москва, Россия
  • Фоминых М.В.
    Фоминых М.В.
    канд. хим. наук, начальник отдела Ростехнадзор, Москва, Россия