Реферат : Д.И.Менделеев жизнь, научная карьера,периодический закон
Имя Дмитрия Ивановича Менделеева сейчас известно не только ученым , но и любому школьнику. И хотя список научных открытий и разработок этого ученого необозримо веливсе мы знаем его в первую очередь как автора переодического закона химических элементов.
Менделеев родился в 1834 г. в Тобольске в семье директора местной гимназии, которую впоследствии окончил и он сам. В 1850 г. Менделеев поступил в Петербургский педагогический институт на естественное отделение физико- математического факультета. Учебу окончил в 1855 г. с золотой медалью.Через' год он с блеском защищает магистерскую диссертацию, а еще через время - диссертацию на звание приват-доцента. На должности доцента Петербургского университета он проработал семь лет, после чего в 1864 г. его избрали профессором кафедры химии Петербургского практического технологического института.
[sms]
В Петербургском университете Менделеев читал лекции по органической химии . Во время своей работы там он был на 2 года (1859-1861) командирован за границу. На Международном съезде химиков в Карлсруэ (1860) Менделеев принимал активное участие в формировании единой системы атомных масс и химических формул .
Вернувшись в Россию, Менделеев публикует работу «Органическая химия". Этот труд стал первым русским учебником органической химии; автор был удостоен премии Петербургской академии наук.
Очередным научным достижением Д. И. Менделеева стала защита докторской диссертации по химии. После этого он переходит на должность ординарного профессора Петербургского университета. Находясь на этой должности и работая на кафедре общей и неорганической химии, Менделеев приступает к работе над вторым фундаментальным трудом - «Основы химии». Эта работа позволила ему тщательнейшим образом систематизировать все имевшиеся на то время факты. Неудивительно, что периодический закон был открыт Менделеевым именно во время работы над «Основами химии».
Во время сотрудничества Менделеева с Петербургским университетом это ,учебное заведение, без преувеличения, становится центром химической науки в России. Стоит только отметить, что при содействии Дмитрия Ивановича сотрудниками этого университета стали выдающиеся учёные А.М.Бутлеров и Н.А.Меншуткин.Стараниями Д. И. Менделеева в 1868 г. было создано Русское химическое общество, которое в настоящее время известно как Химическое общество имени Д. И. Менделеева.
Открытия и заслуги ученого были признаны не только в России, но и во всех государствах, уровень развития науки в которых был очень высок. Менделеев был признан почетным членом пяти русских университетов и многих академий Европы. Старейшие университеты Европы присвоили ему почетные ученые степени.
Однако признание Менделеева было далеко не полным. Несмотря на ходатайство таких выдающихся химиков, как Н. Н. Зинин и А. М. Бутлеров, кандидатуру Менделеева не утвердили ни на звание члена Петербургской академии наук, ни на должность адъюнкта этой академии.
Сотрудничество Менделеева с Петербургским университетом вынужденно прекратилось в 1890 г., после конфликта ученого с министром народного просвещения. Спустя некоторое время Менделеев становится ученым хранителем Депо образцовых гирь и весов. В настоящее время это учреждение носит название Института метрологии имени Д. И. Менделеева. На этой должности Менделеев оставался до своей смерти (1907).
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Основу своей глубокой исследтельской деятельности Д. И. Менделеев заложил еще в студенческие годы, когда всерьез заинтересовался соотношением между кристаллической формой различных соединений и их химическим составом. Первая работа, отразившая результаты исследований Менделеева в этой области, была посвящена изоморфизму и рассматривала его в связи с соотношением кристаллической структуры и состава вещества. Следующим шагом в исследованиях стала диссертация на звание магистра на тему «Удельные объемы». В этом исследовании Менделееву удалось доказать, что химическая активность элемента зависит от размера его атома. Это был первый шаг к фундаментальной классификации элементов, которую Менделеев предложит несколькими годами позже,. - периодической системе элементов.
Попытки классифицировать элементы по некоторым общим параметрам предпринимались задолго до Менделеева. Сам он впервые обратился к этой проблеме в 1869 г., опубликовав свой первый вариант таблицы элементов под названием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». К 1871 г. Менделеев подытожил результаты своих исследований в труде «Периодическая законность для химических элементов», хотя, как показали его работы, проникся этой идеей уже давно - его фундаментальное издание «Основы химии» представляет основы неорганической химии с позиций периодического закона.
До Менделеева попытки классифицировать элементы базировались на аналогии в химическом поведении элементов. Впервые классифицировать элементы, учитывая их атомную массу, попытался Деберейнер (1780-1849) в первой половине XIX в. После него другие ученые строили свои разработки, опираясь на его идею.
Можно сказать, что Менделеев избрал для себя принципиально иной путь. Он оставил в стороне химические свойства элементов и все свое внимание обратил на единственно важное, по его мнению, свойство атома - атомную массу.Менделеев первый предположил, что именно из этой характеристики атома рождаются все его свойства. Ему пришлось внести ряд коррективов в факты , которыми оперировали химики того времени (например, уточнить атомные массы некоторых элементов или даже изменить их). Как впоследствии показал опыт ,Менделеев практически во всем оказался прав. Окончательно правоту Менделеева и истинность предложенного им периодического закона доказала возможность предсказывать существование новых элементов, опираясь на периодическую систему элементов.
Открытие периодического закона - самое известное достижение Meнделеева. Однако этому гениальному ученому принадлежит целый ряд важн исследований и открытий. Обратимся к наиболее важным из них.
Д. И. Менделеев живо интересовался природой различных раство водно-спиртовым растворам даже посвятил диссертацию. На основании полученных фактов он предложил теорию, описывающую происходящие в paстворах процессы и объясняющую свойства растворов, назвав ее гидратной теорией. До Менделеева растворы считались механическими смесями, компоненты которых не взаимодействуют между собой. Менделеев первым предположил что между растворителем и растворенным веществом происходит химическое взаимодействие, и экспериментально подтвердил это. Так, необъяснимое до гидратной теории явление уменьшения объема раствора по сравнению с сумарным объемом растворителя и растворенного вещества в рамках гидратной теории было объяснено химическим взаимодействием между молекулами спирта и воды.
Большой вклад Менделеев внес и в химию газов. Он уточнил закон Бойля - Мариотта и вывел объединенный газовый закон (уравнение Менделеева- Клапейрона) независимо от Клапейрона.
Последние годы жизни Д. И. Менделеев посвятил метрологии. В этой области им была создана физическая теория весов, не потерявшая своей актуальности и до сих пор. Кроме этого, им были разработаны точнейшие приемы взвешивания и усовершенствованы некоторые детали весов. в
Научное наследие Менделеева составляют более 400 печатных работ . Его вклад в развитие науки поистине огромен - практически никому из учёных не удавалось принести в мир столько открытий, сколько смог Д. И. Менделеев.
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
Периодическое изменение свойств элементов - ключевое понятие для Менделеева. Его методика преподавания и изучения химии строилась именно на этом.
Впервые заинтересоваться проблемой классификации элементов молодому ученому пришлось в 1867 г., когда его пригласили прочитать курс лекций в Петербургском университете. Для молодого Менделеева это была огромная честь, но и огромная ответственность. И вот, изучив труды многих выдающихся ученых, он обнаружил, что накопленные ими знания хаотичны и не представляется возможным систематизировать их. Не было ни единых правил для описания соединений, ни единого мнения относительно свойств элементов. Кроме того, количество известных веществ постоянно увеличивалось, внося дополнительное смятение в ряды химиков.
С точки зрения Менделеева, его курс преподавания химии должен был рассмотреть все известные элементы и соединения, в которые они входят, а также предусмотреть возможность появления новых соединений. Другими словами, должен быть составлен четкий план изучения.
Однако сразу вслед за этим благим намерением возникла новая сложность - какое свойство или характеристику элемента выбрать для построения системы? Рассматривая свойства элементов, Менделеев был вынужден отказатсья от многих из них. Некоторую путаницу вносило и то, что аллотропные модификации элемента рассматривались как разные вещества.
Менделеев обращался и к физическим свойствам простых веществ, однако и здесь его ожидало разочарование. Плотность, проводимость, температуры кипения и плавления , оптические и магнитные свойства вещества не были достаточно красноречивы для того , чтобы можно было увидеть единую закономерность, которой подчинялись бы все элементы.
Наконец Менделеев обратился к массе атома - наиболее важной, по его мнению, характеристике атома. В результате этого эксперемента и был открыт переодический закон . Первые наброски системы были сделаны Менделеевым в 1869 г. В статье, посвященной периодическому закону, Менделеев уже тогда привел всеэтогоовные его положения. Однако в течение еще многих лет ученый совершенствовал свое открытие, уточняя и дополняя периодическую систему.
К 1877 г. периодическая система приобрела вид почти такой, какой привычен нам сегодня, но без инертных газов (VIII группа).
Многих интересовал вопрос - почему никому до Менделеева не пришло в голочву объединить элементы по такому простому и всем известному принципу, как увеличение массы атома? Сам Менделеев считал, что ошибкой других ученых, занимавшихся классификацией химических элементов, было то, что они рассматривали элементы, свойства которых были похожи. Вот как писал об этом ученый в Известиях Немецкого химического общества в 1871 г.: «В сопоставлении несходных элементов заключается, по-моему, основной признак, отличающий мою систему от системы моих предшественников. За немногими исключениями я принял те же группы аналогичных элементов, что и мои предшественники, но поставил целью изучить закономерность во взаимоотношении групп. Тем самым я пришел к вышеупомянутому общему принципу , который приложим ко всем элементам и охватывает многие прежде высказанные аналогии, но допускает еще и такие следствия, которые ранее были невозможны».
Но всему тому, что нам сейчас очевидно, предшествовали долгие годы поиска истины. История учит, что перед вткрытием фундаментального закона совершается ряд открытий более частного характера. Прежде чем совершится открытие, должен состояться долгий, кропотливый и сознательный поиск единого принципа, позволяющего сблизить явления, соотнести величины и т.д.
Огромная работа, вершиной которой стало создание периодической системы, берет свое начало в XVII в., когда Бойль закрепил в сознании ученых идею об элементе-веществе (в противоположность элементам-стихиям, существовавшим с древних времен). Долгое время после этого поиск новых элементов составлял главную задачу ученых. Разумеетием сейчас нам-понятно, ч^ шла скорее о поиске новых простых веществ, однако, описывая дост науки того времени, все пользуются поня «элемент».
В начале XIX в. Фарадей сделал небывалое предложение ученым -вместо поиска новых металлов попытаться предположить, каково строение уже известных элементов. Достойной поддержки эта идея не встретила, произошло это только спустя полтора столетия, в течение которых жили и работали такие выдающиеся личности, как Ньютон, Ломоносов, Пристли, Лавуазье и другие.
Попытку классификации элементов по их атомным массам и некоторым другим свойствам предпринял Деберейнер в 1829 г. Ему принадлежит идея"триад» - групп по три элемента, обладающих аналогичными свойствами.Однако он слишком увлекся формой (в каждой группе было только три элемента) поэтому не заметил очевидных сходств в четверке элементов: фосфор,мышьяк, сурьма и висмут.
В 1850 г. Петтенкофер попытался объединить элементы по массам ииииих эквевалентов. Эта система была более близка к истинному положению элементов.
После Петтенкофера подобные попытки предпринимали Ньюландс ( располагал элементы в «октавы» - по восемь, опираясь на повторимость свойств элементов), Шанкуртуа (разместил элементы в периоды) и Лотар Мейер (использовал атомную массу как главный принцип классификации элементов) Недостатком работ этих ученых было то, что продвигались вперед с опаской, не решались поверить предчувствиям, облекали свои работы в полумистические толкования о стихиях.
В творчестве Менделеева же преобладал рационализм. Однако это было не сухое следование букве собственноручно открытого закона. Скорее, это был свободный полет творческой мысли учёного , твёрдо поверевшего в гармоничность и стройность законов природы. Не секрет, что массы атомов многих элементов не соответствовали их месту в периодической таблице. Однако Менделеев помешал их именно туда, веря, что химик, определявший атомную массу , мог ошибаться, а природа, наделившая элемент некоторыми свойствами, всегда права Вот как писал об этом сам Менделеев: «Законы природы исключений не терпят и этим явно отличаются от правил и правильностей, подобных,например грамматическим... Надобно что-либо одно - или считать периодический верным до конца, или его отвергнуть... По моему мнению, стоило новую точку опоры, представляемую периодическим законом, или утвердить, или отвергнуть, опыт ее везде оправдал, где ни прилагались к тому усилия. Тогда точка опоры стала общею».[/sms]
