© РИА Новости, Сергей Пятаков | Перейти в фотобанкИзраильское издание отдает дань уважения Дмитрию Менделееву. Множество ученых пытались упорядочить известные на тот момент химические элементы, но удалось это только русскому химику. Более того, он смог предугадать свойства элементов, которые тогда еще не были открыты. Вот почему Менделееву прощалось в России все — даже либеральные взгляды и аморальное поведение.
На пути к поиску метода организации химических элементов он преодолел сиротство, бедность и плохое здоровье. 150 лет таблице химических элементов и 185 — ее основателю.
Уже несколько тысяч лет назад человечество познакомилось с такими элементами, как медь, железо, серебро и золото. Но список известных элементов оставался практически неизменным со времен правления первых династий Древнего Египта до славной эры химии в середине XVIII века, когда элементов обнаруживали все больше, включая кислород, азот и хлор. Когда в 1789 году французский химик Антуан Лавуазье составил список обновленных элементов, их было уже 33 — вдвое больше, чем за пятьдесят лет до этого. В следующие несколько десятилетий список вновь удвоился, и в середине XIX века уже включал в себя около 60 различных элементов.
Несмотря на стремительные темпы открытий, а может, и благодаря этому в химии тогда царил полнейший хаос. Химики по-прежнему не понимали значение понятия «химический элемент». В список Лавуазье, например, помимо настоящих элементов, входили свет и тепло (которое считали веществом и называли «калорик»). Большинство ученых отвергали предположение, что элемент состоит из атомов, и попросту полагались на определение Лавуазье, который считал, что химический элемент — это материал, который в ходе химической реакции нельзя расщепить. Несмотря на неразбериху и неопределенность, накопленные знания о различных элементах и их особенностях были настолько велики, что кто-то должен был навести порядок. Найти логику, которая позволила бы понять связи между различными элементами, а возможно, и суть самих материалов.
© РИА Новости, Рудольф Кучеров | Перейти в фотобанкПисьменный стол в рабочем кабинете Дмитрия Менделеева в музее его имени
Но за несколько лет общественное мнение изменилось. В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран изучил богатые цинком минералы и обнаружил неизвестный элемент. Предположив, что нашел новый элемент, он начал определять его свойства, пока характеристики не показались знакомыми одному из его коллег. Короткий поиск привел к статье Менделеева четырехлетней давности, и вскоре выяснилось, что новый элемент был не чем иным, как экаалюминием. Французский ученый дал ему новое имя — галлий в честь Галлии, древнего названия его страны. Четыре года спустя история с точностью повторилась: на этот раз шведский химик Ларс Нильсон открыл экабор и назвал его скандием в честь Скандинавии. В 1886 году настал черед немецкого химика Клеменса Винклера, который нашел элемент, в точности совпадающим с экасилицием, и тоже назвал его в честь своей страны — германий.
Вскоре всем стало ясно, что периодическая таблица Менделеева — лучшая основа. Элементы, которые на тот момент не были известны, встроились в нее позднее, и даже когда обнаружили целый набор элементов (благородных газов), с правой стороны периодической таблицы каждому из них нашлось место. С годами, когда наука дошла до создания искусственных элементов, их также включили в таблицу в соответствии с характеристиками.
Внутренний порядок
По мере развития химии и физики и понимания строения атома стало ясно, почему расположение элементов в таблице Менделеева столь удачно и как оно связано с различными свойствами атомов. Теперь мы знаем, что ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и практически идентичных им нейтронов без заряда. Электроны, окружающие ядро, имеют отрицательный заряд, который электрически уравновешивает протоны, но их масса настолько мала, что незначительна по отношению к ядру.
Количество протонов в атоме — это то, что отличает элементы друг от друга. В ядре атома водорода только один протон, поэтому его атомный вес равен одному. В ядре атома азота семь протонов, так что его атомный номер — 7, и семь нейтронов, поэтому атомный вес элемента —14, как 14 атомов водорода. В ядре атома золота 79 протонов (отсюда его атомный номер) и 118 нейтронов, поэтому атомный вес элемента — 197.
Электроны расположены вокруг ядра слоями, немного похожими на луковицу. Внутренняя оболочка может содержать только два электрона, поэтому в верхнем ряду таблицы только два элемента — водород, у которого один электрон, и гелий — два электрона. Во второй оболочке есть место для восьми электронов, поэтому первый элемент второго ряда — литий — имеет полную внутреннюю оболочку и один электрон на внешней оболочке. Последующий — бериллий имеет два электрона на внешней оболочке и так далее, вплоть до неона, элемента под номером 10, с обеими заполненными оболочками. В следующих рядах элементы все тяжелее и тяжелее, а оболочек все больше.
Наиболее устойчивое состояние для атома — заполненная внешняя оболочка. Элемент, внешняя оболочка которого не полная, может достичь этого состояния, доставляя и получая электроны или соединяясь с другим атомом, так что оба будут иметь несколько электронов. Число электронов, отсутствующих во внешней оболочке, определяет связи, которые может создать атом, и, следовательно, многие его химические свойства. Менделеев устроил свою таблицу таким образом, чтобы элементы с одинаковым числом электронов во внешней оболочке находились в одном столбце, хотя ничего не знал о структуре атома. Это свойство можно увидеть и в триаде Дёберейнера: у лития, натрия и калия — один электрон во внешней оболочке, поэтому они ведут себя аналогичным образом.
Если посмотреть на современную таблицу, можно увидеть, что атомный вес большинства элементов превосходит атомный вес водорода не ровно в определенное число раз, но обычно близок к этому. Это связано с существованием изотопов — других форм одного и того же элемента, которые отличаются только количеством нейтронов и, следовательно, атомным весом. К примеру, в случае углерода около 99% атомов в природе — «нормальный» углерод, то есть шесть протонов и шесть нейтронов. Но есть несколько других изотопов, поэтому его средний атомный вес составляет 12,01. Напротив, только около 72% атомов рубидия в природе — нормальные изотопы, чей атомный вес составляет 85, и почти 28% имеют более тяжелый изотоп — 87, поэтому средний атомный вес рубидия — почти 85,5.
Структура атома и связи между атомами объясняют многие другие свойства элемента: агрегатное состояние, электрическое сопротивление, теплопроводность и так далее.
Многопрофильный ученый
Огромный успех таблицы Менделеева превратил его в одного из наиболее признанных ученых поколения, но, с другой стороны, затмил многие другие вклады исследователя в науку. Так, Менделеев много занимался нефтехимией — изучением нефти и ее продуктов, стоял у истоков создания нефтеперерабатывающих заводов в России, занимался исследованиями и разработками топлива, удобрений и взрывчатых веществ. Он также изучал физические свойства материалов и агрегатных состояний, связь между температурой и объемом материалов и свойства растворов. Некоторые из его гипотез не подтвердились. К примеру, он ошибочно полагал, что эфир может быть еще одним элементом — более легким, чем водород, и обладающим свойствами газа.
Наряду с научной работой Менделеев активно занимался экономическими и социальными делами. Он консультировал российское правительство по вопросам сельского хозяйства и торговых соглашений, работал над введением таможенных пошлин и налогов на импорт для защиты российской экономики. Ученый также одним из первых выступил за академическое образование для женщин и способствовал открытию для них лекториев и курсов.
Приведем историю, которая хорошо иллюстрирует высокое положение Менделеева в России. Когда ученый развелся с женой, то захотел жениться на другой женщине (ей было 19, а ему — 43). Он не желал ждать несколько лет, как того требовала церковь, поэтому подкупил священника, чтобы тот немедленно обвенчал их. Когда об этом стало известно, священника отстранили от должности, а Менделееву все сошло с рук. «У Менделеева две женщины, а у меня только один Менделеев», — заявил царь. Правдива эта история или нет, но в 1891 году ученый был вынужден уйти из университета из-за политической поддержки, которую оказывал радикальным студенческим группам.
Он не остался без работы и вскоре был назначен главой Бюро образцовых гирь и весов — своего рода института стандартов. Другая легенда связывает его с установлением стандарта концентрации алкоголя в водке — 40%, но, насколько известно, эта история не имеет под собой оснований. Менделеев также основал Российское химическое общество и способствовал внедрению в стране метрической системы.
Он получил множество научных наград, в том числе медаль Копли и премию Гемфри Дэви. В 1905 и 1906 годах был номинирован на Нобелевскую премию, но не получил ее. Вновь стать претендентом на эту награду он не успел. За несколько дней до своего 73-го дня рождения, 2 февраля 1907 года, Менделеев умер от гриппа. В конце концов он удостоился еще большей чести: элемент номер 101 был назван в его честь — менделевий. Таким образом ученый был увековечен в разработанной им периодической таблице.
© РИА Новости, Сергей Пятаков | Перейти в фотобанкИзраильское издание отдает дань уважения Дмитрию Менделееву. Множество ученых пытались упорядочить известные на тот момент химические элементы, но удалось это только русскому химику. Более того, он смог предугадать свойства элементов, которые тогда еще не были открыты. Вот почему Менделееву прощалось в России все — даже либеральные взгляды и аморальное поведение.На пути к поиску метода организации химических элементов он преодолел сиротство, бедность и плохое здоровье. 150 лет таблице химических элементов и 185 — ее основателю. Уже несколько тысяч лет назад человечество познакомилось с такими элементами, как медь, железо, серебро и золото. Но список известных элементов оставался практически неизменным со времен правления первых династий Древнего Египта до славной эры химии в середине XVIII века, когда элементов обнаруживали все больше, включая кислород, азот и хлор. Когда в 1789 году французский химик Антуан Лавуазье составил список обновленных элементов, их было уже 33 — вдвое больше, чем за пятьдесят лет до этого. В следующие несколько десятилетий список вновь удвоился, и в середине XIX века уже включал в себя около 60 различных элементов. Несмотря на стремительные темпы открытий, а может, и благодаря этому в химии тогда царил полнейший хаос. Химики по-прежнему не понимали значение понятия «химический элемент». В список Лавуазье, например, помимо настоящих элементов, входили свет и тепло (которое считали веществом и называли «калорик»). Большинство ученых отвергали предположение, что элемент состоит из атомов, и попросту полагались на определение Лавуазье, который считал, что химический элемент — это материал, который в ходе химической реакции нельзя расщепить. Несмотря на неразбериху и неопределенность, накопленные знания о различных элементах и их особенностях были настолько велики, что кто-то должен был навести порядок. Найти логику, которая позволила бы понять связи между различными элементами, а возможно, и суть самих материалов.© РИА Новости, Рудольф Кучеров | Перейти в фотобанкПисьменный стол в рабочем кабинете Дмитрия Менделеева в музее его имени Но за несколько лет общественное мнение изменилось. В 1875 году французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран изучил богатые цинком минералы и обнаружил неизвестный элемент. Предположив, что нашел новый элемент, он начал определять его свойства, пока характеристики не показались знакомыми одному из его коллег. Короткий поиск привел к статье Менделеева четырехлетней давности, и вскоре выяснилось, что новый элемент был не чем иным, как экаалюминием. Французский ученый дал ему новое имя — галлий в честь Галлии, древнего названия его страны. Четыре года спустя история с точностью повторилась: на этот раз шведский химик Ларс Нильсон открыл экабор и назвал его скандием в честь Скандинавии. В 1886 году настал черед немецкого химика Клеменса Винклера, который нашел элемент, в точности совпадающим с экасилицием, и тоже назвал его в честь своей страны — германий. Вскоре всем стало ясно, что периодическая таблица Менделеева — лучшая основа. Элементы, которые на тот момент не были известны, встроились в нее позднее, и даже когда обнаружили целый набор элементов (благородных газов), с правой стороны периодической таблицы каждому из них нашлось место. С годами, когда наука дошла до создания искусственных элементов, их также включили в таблицу в соответствии с характеристиками. Внутренний порядок По мере развития химии и физики и понимания строения атома стало ясно, почему расположение элементов в таблице Менделеева столь удачно и как оно связано с различными свойствами атомов. Теперь мы знаем, что ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и практически идентичных им нейтронов без заряда. Электроны, окружающие ядро, имеют отрицательный заряд, который электрически уравновешивает протоны, но их масса настолько мала, что незначительна по отношению к ядру. Количество протонов в атоме — это то, что отличает элементы друг от друга. В ядре атома водорода только один протон, поэтому его атомный вес равен одному. В ядре атома азота семь протонов, так что его атомный номер — 7, и семь нейтронов, поэтому атомный вес элемента —14, как 14 атомов водорода. В ядре атома золота 79 протонов (отсюда его атомный номер) и 118 нейтронов, поэтому атомный вес элемента — 197. Электроны расположены вокруг ядра слоями, немного похожими на луковицу. Внутренняя оболочка может содержать только два электрона, поэтому в верхнем ряду таблицы только два элемента — водород, у которого один электрон, и гелий — два электрона. Во второй оболочке есть место для восьми электронов, поэтому первый элемент второго ряда — литий — имеет полную внутреннюю оболочку и один электрон на внешней оболочке. Последующий — бериллий имеет два электрона на внешней оболочке и так далее, вплоть до неона, элемента под номером 10, с обеими заполненными оболочками. В следующих рядах элементы все тяжелее и тяжелее, а оболочек все больше. Наиболее устойчивое состояние для атома — заполненная внешняя оболочка. Элемент, внешняя оболочка которого не полная, может достичь этого состояния, доставляя и получая электроны или соединяясь с другим атомом, так что оба будут иметь несколько электронов. Число электронов, отсутствующих во внешней оболочке, определяет связи, которые может создать атом, и, следовательно, многие его химические свойства. Менделеев устроил свою таблицу таким образом, чтобы элементы с одинаковым числом электронов во внешней оболочке находились в одном столбце, хотя ничего не знал о структуре атома. Это свойство можно увидеть и в триаде Дёберейнера: у лития, натрия и калия — один электрон во внешней оболочке, поэтому они ведут себя аналогичным образом. Если посмотреть на современную таблицу, можно увидеть, что атомный вес большинства элементов превосходит атомный вес водорода не ровно в определенное число раз, но обычно близок к этому. Это связано с существованием изотопов — других форм одного и того же элемента, которые отличаются только количеством нейтронов и, следовательно, атомным весом. К примеру, в случае углерода около 99% атомов в природе — «нормальный» углерод, то есть шесть протонов и шесть нейтронов. Но есть несколько других изотопов, поэтому его средний атомный вес составляет 12,01. Напротив, только около 72% атомов рубидия в природе — нормальные изотопы, чей атомный вес составляет 85, и почти 28% имеют более тяжелый изотоп — 87, поэтому средний атомный вес рубидия — почти 85,5. Структура атома и связи между атомами объясняют многие другие свойства элемента: агрегатное состояние, электрическое сопротивление, теплопроводность и так далее. Многопрофильный ученый Огромный успех таблицы Менделеева превратил его в одного из наиболее признанных ученых поколения, но, с другой стороны, затмил многие другие вклады исследователя в науку. Так, Менделеев много занимался нефтехимией — изучением нефти и ее продуктов, стоял у истоков создания нефтеперерабатывающих заводов в России, занимался исследованиями и разработками топлива, удобрений и взрывчатых веществ. Он также изучал физические свойства материалов и агрегатных состояний, связь между температурой и объемом материалов и свойства растворов. Некоторые из его гипотез не подтвердились. К примеру, он ошибочно полагал, что эфир может быть еще одним элементом — более легким, чем водород, и обладающим свойствами газа. Наряду с научной работой Менделеев активно занимался экономическими и социальными делами. Он консультировал российское правительство по вопросам сельского хозяйства и торговых соглашений, работал над введением таможенных пошлин и налогов на импорт для защиты российской экономики. Ученый также одним из первых выступил за академическое образование для женщин и способствовал открытию для них лекториев и курсов. Приведем историю, которая хорошо иллюстрирует высокое положение Менделеева в России. Когда ученый развелся с женой, то захотел жениться на другой женщине (ей было 19, а ему — 43). Он не желал ждать несколько лет, как того требовала церковь, поэтому подкупил священника, чтобы тот немедленно обвенчал их. Когда об этом стало известно, священника отстранили от должности, а Менделееву все сошло с рук. «У Менделеева две женщины, а у меня только один Менделеев», — заявил царь. Правдива эта история или нет, но в 1891 году ученый был вынужден уйти из университета из-за политической поддержки, которую оказывал радикальным студенческим группам. Он не остался без работы и вскоре был назначен главой Бюро образцовых гирь и весов — своего рода института стандартов. Другая легенда связывает его с установлением стандарта концентрации алкоголя в водке — 40%, но, насколько известно, эта история не имеет под собой оснований. Менделеев также основал Российское химическое общество и способствовал внедрению в стране метрической системы. Он получил множество научных наград, в том числе медаль Копли и премию Гемфри Дэви. В 1905 и 1906 годах был номинирован на Нобелевскую премию, но не получил ее. Вновь стать претендентом на эту награду он не успел. За несколько дней до своего 73-го дня рождения, 2 февраля 1907 года, Менделеев умер от гриппа. В конце концов он удостоился еще большей чести: элемент номер 101 был назван в его честь — менделевий. Таким образом ученый был увековечен в разработанной им периодической таблице.
Следующая похожая новость...
