Тема проекта «Д.И.Менделеев – физик,химик,агробиолог»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «БЕРЕГОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА» КАСЛИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА

ТЕМА ПРОЕКТА

«Д.И.МЕНДЕЛЕЕВ – ФИЗИК,ХИМИК,АГРОБИОЛОГ»

(Информационно- познавательный проект)

Береговой, 2023г.

Содержание:

Введение_________________________________________________________________3

1,Биография_______________________________________________________________4

2.Открытия и главные достижения Дмитрия Ивановича Менделеева_______________6

2.1.Открытие периодического закона_________________________________________6

2.2.Метеорологические исследования________________________________________11

2.3.Критическая температура_______________________________________________12

2.4.Универсальная газовая постоянная_______________________________________13

2.5.Пикнометр___________________________________________________________14

2.6.Учение о растворах____________________________________________________15

2.7.Участие великого химика в развитии промышленности и сельского хозяйства в России__________________________________________________________________16

2.8.Бездымный порох_____________________________________________________17

3.Заключение________________________________________________________18

4.Список литературы___________________________________________________19

Введение

«Я люблю свою страну, как мать, а свою науку – как дух, который

                    благословляет, освещает и объединяет все народы для блага и

мирного развития духовных и материальных богатств"

Д.И.Менделеев

На будущий год, в восьмом классе, я начинаю изучать такой предмет, как химия. И мне бы хотелось начать ознакомление с этим предметом с изучения биографии и открытий великого русского химика. В своей работе я хочу рассказать о Дмитрии ИвановичеМенделеевенашемсоотечественнике.В истории мировой  науки 

запечатлены имена прославленных ученых,чьи открытияспособствовали совершенствованиюи прогрессузнаний о природе, овладению ее тайнами, использованию их наблагочеловечества. Среди них одно из первых мест по праву занимает Дмитрий Иванович Менделеев.

Цель: ознакомление с биографией и некоторыми открытиями Д.И. Менделеева.

Задачи:

1. Подобрать материал по биографии Д.И.Менделеева

2. Изучить биографию Дмитрия Ивановича Менделеева.

3. Узнать вклад Д.И. Менделеева в развитие и становление химии.

1.Биография

Менделеев Дмитрий Иванович Русский учёный-энциклопедист: химик, физикохимик, физик, метролог, экономист, технолог, геолог, метеоролог, нефтяник, педагог, преподаватель, воздухоплаватель, приборостроитель. Профессор Санкт-Петербургского университета; член-корреспондент (по разряду «физический») Императорской Санкт-Петербургской Академии наук. Среди наиболее известных открытий — периодический закон химических элементов, один из фундаментальных законов мироздания, неотъемлемый для всего естествознания. Автор классического труда «Основы химии».  

Д митрий Менделеев родился 8 февраля 1834 года в Тобольске в семье директора гимназии и попечителя народных училищ Тобольской губернии Ивана Павловича Менделеева и Марии Дмитриевны Менделеевой, урожденной Корнильевой.Дмитрий был последним, семнадцатым ребенком. Из всех детей восемь умерли еще в младенчестве Воспитывала его мать, поскольку отец будущего химика ослеп вскоре после рождения своего сына. 

Лишь по ходатайству матери 9 августа 1850 года Дмитрий был зачислен студентом Главного педагогического института в Петербурге по физико-математическому факультету. Ведь в педагогическом институте набор студентов происходил раз в два года, и осенью 1850 года приема не было. 

Менделеев стал жить в пансионе. В педагогическом институте режим больше походил на казарменные порядки. Даже отлучиться в город студенты могли лишь на непродолжительное время, получив разрешение. Менделееву пришлось догонять своих сокурсников и самостоятельно изучать материал, который его коллеги прошли в первый год. Такая нагрузка сказалась на его здоровье. 

М ария Дмитриевна Менделеева (урождённая Корнильева), мать Д. И. Менделеева

Мать Д.И.Менделеева происходила из старинного рода сибирских купцов и промышленников. Заметив особые способности младшего сына, она сумела найти в себе силы навсегда покинуть родную Сибирь, выехала из Тобольска, чтобы дать Дмитрию возможность получить высшее образование. В год окончания сыном гимназии Мария Дмитриевна ликвидировала все дела в Сибири и с Дмитрием и младшей дочерью, Елизаветой выехала в Москву, чтобы юношу определить в университет.

В Педагогическом институте преподавали в то время выдающиеся русские ученые — математик Остроградский, физик Ленц, химик Воскресенский и другие. Воскресенский и профессор минералогии Куторга предложили Менделееву разработать метод анализа минералов ортита и пироксена, доставляемых из Финляндии. Результаты своей работы он изложил в статье «Химический анализ ортита из Финляндии», опубликованной в 1854 году. Это был первый научный труд Менделеева, на следующий год заканчивающего институт. 

В мае 1855 года Ученый совет присудил Менделееву титул «Старший учитель» и наградил золотой медалью. Врачи рекомендовали ему сменить нездоровый петербургский климат и уехать на юг. 

В Одессе Менделеева назначили преподавателем математики, физики и естественных наук в гимназию при Ришельевском лицее. Много времени он отдавал работе над магистрской диссертацией, в которой рассматривал проблему «удельных объемов» с точки зрения унитарной теории Жерара, полностью отбросив дуалистическую теорию Берцелиуса. Эта работа показала удивительную способность Менделеева к обобщению и его широкие познания в химии. 

2.Открытия и главные достижения Дмитрия Ивановича Менделеева

2.1.Открытие периодическойтаблицы

В 1865 году автор знаменитого учебника по органической химии пришел к заключению, что возникла острая необходимость создать новый учебник, но уже по неорганической химии. В нем Менделеев планировал отразить современный уровень развития науки. К этой идее он подошел со всей ответственностью — вместе с материалом стал одновременно собирать и анализировать данные о химических элементах. Нужно сказать, что сегодня эта задача не составила бы большого труда, но в то время, когда не существовало никакой системы расположения элементов, это была работа не из легких. Все элементы и их соединения представляли собой своеобразный «темный лес», в котором не составляло труда заблудиться. Ученый решил сделать картонные карточки и написать на каждой название элемента, его атомную массу, формулы соединений и основные свойства. Но без строгой систематизации в итоге получился своеобразный каталог известных к тому времени элементов, в котором мог разобраться лишь его создатель.

Н абросок периодической системы элементов.

1 марта 1869 года, закончив рукопись учебника, в котором находилась таблица элементов, Менделеев сдал его в печать и сразу же уехал в командировку. Этот день считается датой открытия периодического закона химических элементов. Однако именно тогда ученый лишь завершил разработку таблицы, которая на самом деле была прообразом той периодической системы, о которой мы знаем со школьной скамьи.

Об открытии закона сообщил друг Менделеева профессор химии Меншуткин. Это произошло 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества. Интересен тот факт, что русские химики вначале даже не поняли, о чем идет речь и какое великое достижение имеется в виду. Однако для дальнейшего развития таблицы и закона было достаточно того, что значение этого открытия осознал сам Дмитрий Иванович.

Термин «периодический закон» Менделеев впервые употребил в 1870-м, а спустя год дал окончательную формулировку.

Закон звучал так: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Существует и альтернативная формулировка: «Измеримые физические и химические свойства элементов и их соединений стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов». Графическим выражением данного закона является разработанная Менделеевым таблица элементов, которая вскоре стала также называться периодической. Вот так обосновывает ее название сам ученый: «Было бы правильнее назвать мою систему периодической, поскольку она вытекает из периодического закона, что естественно». На склоне лет ученый так оценит свое открытие: «Это лучший свод моих взглядов и соображений о периодичности элементов... Это главная причина моей научной известности, потому что многое оправдалось гораздо позднее».

В течение последующих двух лет после первого упоминания о таблице элементов Менделеев сформулировал и заложил основы учения о периодичности. Параллельно с этим шли «шлифовка» и упорядочивание элементов в таблице, так как распределение иногда казалось Дмитрию Ивановичу несовершенным. По его мнению, атомные массы во многих случаях были определены неточно. В результате такой ошибки некоторые элементы занимали не те места в таблице, и это подтверждалось свойствами их соединений.

Руководствуясь законом периодичности и химико-физическими свойствами соединений, Менделеев изменил атомные массы этих элементов и поставил их в один ряд с теми, у которых были сходные свойства.

Так, вначале он поместил карточку с бериллием, атомная масса которого считалась равной 14, рядом с алюминием (атомная масса 27,4). В то время бериллий считали аналогом алюминия. Но, сопоставив химические свойства, переместил бериллий ближе к магнию. Можно сказать, что ученый таким образом высказал сомнение в общепринятом значении атомной массы бериллия. Он изменил ее на 9,4. А формулу оксида бериллия по аналогии с оксидом магния переделал из Be2O3 в BeO. Следует заметить, что такое значение атомной массы бериллия было подтверждено только спустя десять лет. Так же смело Менделеев действовал и в остальных подобных случаях. Например, приписал урану атомную массу 240, вследствие чего элемент оказался последним в системе. Далее четко сформулировал понятия о группах элементов, малых и больших периодах.

Один из вариантов современного вида периодической таблицы Д. И. Менделеева

Пустые места в таблице Менделеева не смущали: он с легкостью оставлял их, считая, что эти элементы еще не открыты и неизвестны науке.

Так, с учетом свойств соседствующих с пустотами в таблице элементов и их соединений талантливый химик предсказал и подробно описал три неизвестных элемента, назвав их именами аналогов — эка-бор (будущий

элемент скандий), эка-алюминий (известный затем как галлий) и эка-силиций (получивший название германий).

Доработкой таблицы занимался не только сам ее создатель. К ней приложили руку многие видные химики всех передовых стран. Варианты периодической системы отличались друг от друга порой разительно, однако всегда во главе угла стоял открытый Менделеевым закон периодического изменения свойств элементов.

Закон и периодическая система даже сегодня продолжают свое развитие, которое порой отражается на ее внешнем виде, но не меняет при этом ее сути

1871 год, представлял классическую короткую форму периодической системы, являющейся в весьма высокой степени информативной — четко очерчены периоды и группы элементов, под их символами приведены формулы важнейших соединений. Здесь большинство атомных масс округлены до целых чисел, а также четко показаны пробелы, которые отвечают предсказанным элементам. Во времена Менделеева было известно мало редкоземельных элементов.

Последним элементом в этом варианте таблицы был уран с атомной массой 240. Менделеев не спешил предсказывать существование элементов тяжелее урана. Он считал, что если они и есть в природе, то их совсем немного.

Так, в таблице после урана идут пять пустых мест, которые соответствуют трансурановым элементам с их вероятными атомными массами.

В восьмом издании «Основ химии», которое вышло в 1906-м, была помещена другая, немного модифицированная таблица. В нее добавили так называемую нулевую группу, включающую новые элементы, открытые в конце XVIII века, —

благородные, или инертные, газы. Их Менделеев предсказать не смог, более того, они стали целым испытанием для периодического закона и таблицы.

Дело в том, что от данных элементов не удавалось получить каких-либо соединений, они просто не вступали в химическое взаимодействие с другими веществами. Доходило до того, что некоторые ученые отказывались признавать их элементами. Однако в итоге была выдвинута идея так называемой нулевой группы, что позволило включить данные элементы в таблицу. Кроме них в таблицу попал еще радий — это говорит о том, что Менделеев окончательно признал явление радиоактивности и радиоактивных элементов.

2.2.Метеорологические исследования

Дмитрий Иванович всегда говорил, что учёный-естествоиспытатель должен не только заниматься сухой теорией, но и самолично подавать пример, иначе грош ему цена. Подтверждая собственные слова, он поднялся в небо на воздушном шаре экспериментальной конструкции, который тогда ещё был диковинкой, и в ходе этого полёта провёл множество замеров температуры воздуха на различной высоте, придя к выводам о зависимости температуры от высоты над уровнем моря. Это открытие Менделеева в дальнейшем легко в основу множества трудов по метеорологии, а сам отважный учёный преодолел на наполненном водородом воздушном шаре несколько сотен километров, прямо в воздухе устранив неисправность выпускного клапана, и совершил благополучную посадку в Московской области.

Д .И.Менделеев интересовался воздухоплаванием. Он понимал,что для этого необходимо изучить, как нижние, так и верхние слои атмосферы. В 1875г. он изобрел стратостат, а в 1887г. во время солнечного затмения в возрасте 53 лет он один поднялся на воздушном шаре для изучения явлений, наблюдаемых при затмении.

2 .3.Критическая температура

В ходе многочисленных экспериментов Дмитрий Иванович Менделеев открыл «абсолютную температуру кипения жидкости», то есть такую температурную точку, при которой различия в физических свойствах пара и жидкости исчезают. На самом деле о критической температуре ещё в 1822 году догадался французский учёный-естествоиспытатель Шарль Каньяр де Ла-Тур, но открытие Менделеева никак с ним не связано – он пришёл к нему самостоятельно. Тем более что работа Ла-Тура в своё время прошла практически незамеченной, и не была известна широкому научному сообществу. Как бы то ни было, существование современной промышленности без этого открытия было бы невозможным.

2.4.Универсальная газовая постоянная

Уравнение Менделеева – Клапейрона, или уравнение идеального газа

Изучению газов и их свойств Дмитрий Иванович посвятил много лет и немало научных работ. Основным и важнейшим их итогом стало открытие Менделеевым универсальной газовой постоянной, которая является неотъемлемой частью уравнения идеального газа, известного каждому физику и химику. Это уравнение состояние ныне известно, как уравнение Менделеева – Клапейрона, так как оба этих учёных открыли его одновременно. В научном мире это довольно распространённая практика, когда одно открытие называют именами сразу нескольких человек. Что интересно, Бенуа Клапейрон, второй учёный, также являлся членом Петербургской Академии наук, хотя жил и работал он в Париже.

2.5.Пикнометр

Н аучный прибор пикнометр, одно из изобретений Менделеева. Это прибор, который применяется для измерения плотности газообразных, жидких и твёрдых веществ, а заодно и одно из незаслуженно забытых, но важных изобретений Менделеева. Современные пикнометры основаны именно на изобретённом им приборе, просто благодаря новым технологиям они стали надёжнее и точнее, при этом принцип их работы не изменился. Историки утверждают также, что прототип пикнометра был изобретён ещё в XI веке арабским учёным Абу аль-Бируни, но об этом стало известно только в наше время. О существовании изобретения аль-Бируни в XIX веке никто даже не догадывался, так как оно к тому моменту было уже давно и прочно забыто. Сейчас он, кстати, очень высоко почитается, особенно на территории современного Узбекистана, где он некогда родился. Его имя носят улицы во множестве городов этой страны.

2.6.Учение о растворах

В ту эпоху само понимание растворов их свойств было во многом неправильным и искажённым, сказывались века антинаучной алхимии. Дмитрий Менделеев провёл бесчисленное множество экспериментов с различными химическими растворами, и это продвинуло химию вперёд очень значительно. Открытием Менделеева стало понимание того, что растворы невозможно понять, не разобравшись предварительно в их химизме, изменению их свойств в зависимости от температуры. Этой теме он посвятил 44 научных работы, и сам гордился ей не меньше, чем открытием периодического закона. Учение о растворах Дмитрия Ивановича неразрывно связано с его учением о химических соединения. Также он доказал, что при полном переходе жидкости в пар поверхностное натяжение жидкости и теплота испарения уменьшаются до нуля, что стало первым его крупным достижением.

2.7.Участие великого химика в развитии промышленности и сельского хозяйства в России

Менделеев Д.И. начинает борьбу за освобождение страны от экономических оков. Он предложил промышленный способ фракционного разделения нефти, изобрел вид бездымного пороха и организовал его производства. Д.И.Менделеев активно участвовал в индустриальном развитии России. Особое внимание уделял нефтяной, угольной, металлургической и химической промышленности, был инициатором строительства нефтепроводов. В сельском хозяйстве пропагандировал использование минеральных удобрений и орошения. Д.И.Менделеев автор книги «К познаниюРоссии» (1906г.), в которой подведены итоги размышлений о развитии производительных сил страны.

2.8.Бездымный порох

Весной 1890 г. по предложению морского и военного министерства Менделеев начал работу над созданием нового типа бездымного пороха для армии и флота. Первый бездымный порох – пироксилин - изобрели во Франции в 1832 г., но у него было много недостатков. В том же 1890 г. Менделеев вывел новый вид бездымного пороха – пироколлодий и способ его изготовления. Он настаивал, что доверить его массовое производство нужно не казённым предприятиям, а частным заводам Ушкова.

Среди аргументов Дмитрий Иванович приводил, например, независимость ушковских заводов от зарубежных поставщиков сырья, так как большинство составляющих бездымного пороха изготавливали на месте. Важно было и то, что Пётр Ушков пользовался крупным кредитом, который позволял полностью обеспечить финансовую сторону производства. Для самого же Менделеева главным аргументом было то, что в елабужской глуши можно было сохранить в секрете способ изготовления нового пороха.

Однако история самого изобретения кончилась печально. В 1894 г. Дмитрий Менделеев расторгнул отношения с морским ведомством. Чиновники невзлюбили его, потому что он не желал преклоняться перед Западом да ещё и уверял их, военных (!), что французский порох никуда не годен.

В итоге то, чего так боялся учёный, сбылось. Видимо, судьбу русского бездымного пороха пироколлодия решило предательство в руководящих военных кругах. Иначе почему в конце 1890-х годов, несмотря на развитие русского флота, морское ведомство не расширило свой завод, а передало заказ на порох частнику, связанному с фирмами в Германии? Производство пироколлодия в России свернули. Эту ошибку осознали уже в 1914 г. во время войны с Германией, когда несколько тысяч тонн разработанного Менделеевым пироколлодия для России пришлось заказывать в Америке.

3.Заключение

Приборы и открытия созданные Дмитрием Ивановичем Менделеевым актуальны и в наше время .Со времени открытия периодического закона прошло достаточно времени, однако даже сегодня никто не может однозначно утверждать, что все содержание таблицы элементов осознано до конца.

Дмитрий Иванович Менделеев, несомненно, принадлежит к таким выдающимся деятелям науки и культуры, о которых говорят, что они создавали свою жизнь как произведение искусства.  Феномен Дмитрия Ивановича заключается в необычайной широте его интересов, в редчайшей эрудированности в самых различных областях науки и практики.

Велико научное наследие Д. И. Менделеева. Изучая деятельность ученого, я была поражена многогранностью его таланта. Научная деятельность его охватывает многочисленные отрасли знаний. Он был Ученым с большой буквы. Теория и практика, наука и жизнь, слово и дело были у Д. И. Менделеева едины и нераздельны. Его при жизни называли гением. На что он отвечал, отшучиваясь: «Гений? Какой там гений? Работал всю жизнь  - вот вам и гений!»

  Д. И. Менделеев целиком отдавал себя служению своей Родине и своему народу. В своих многочисленных трудах он дал полную смелых замыслов программу использования природных богатств и индустриализации нашей страны.

4.Список дополнительно литературы

1. https://tunnel.ru/post-mendeleev-dmitrijj-ivanovich

2. https://sitekid.ru/himiya/himiki/dmitrij_ivanovich_mendeleev_i_ego_vklad_v_nauku.html

3. Дмитрий Иванович Менделеев и его вклад в науку

https://sitekid.ru/himiya/himiki/dmitrij_ivanovich_mendeleev_i_ego_vklad_v_nauku.html

1. Биография Дмитрия Ивановича Менделеева https://tunnel.ru/post-mendeleev-dmitrijj-ivanovich

2. Дмитрий Иванович Менделеев и его вклад в науку https://sitekid.ru/himiya/himiki/dmitrij_ivanovich_mendeleev_i_ego_vklad_v_nauku.html

3. Дмитрий Иванович Менделеев и его вклад в науку https://sitekid.ru/himiya/himiki/dmitrij_ivanovich_mendeleev_i_ego_vklad_v_nauku.html

4. Менделеев Дмитрий Иванович https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B5%D0%B2

5. Бездымный порох Менделеева самое главное и кратко https://obrazovanie-gid.ru/pereskazy1/bezdymnyj-poroh-mendeleeva-samoe-glavnoe-i-kratko.html

15