«Дмитрий Иванович Менделеев. Русский ученый-энциклопедист»

«Дмитрий Иванович Менделеев. Русский ученый - энциклопедист»

Преподаватель химии

Звягинцева О.В.

1834 — 1855. Детство и юность

Родился Дмитрий Иванович 27 января (8 февраля) 1834 года в старинном русском городе Тобольске в семье Ивана Павловича и Марии Дмитриевны Менделеевых. Отец будущего ученого в то время занимал должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. Дмитрий был в семье последним, семнадцатым ребёнком.

Родители

Мать Д. И. Менделеева

Отец Д. И. Менделеева

- Мария Дмитриевна Менделеева (Корнильева)

– Иван Павлович

Менделеев

Вид на Тобольск с колокольни Преображенской церкви .

Фотография начала XX века

Родина Д.И. Менделеева

Тобольская губернская классическая гимназия (конец XVIII века)

Здание С.-Петербургского университета. В этом здании учился в Главном педагогическом институте (1850-1855), преподавал (1857-1890) и жил (1866-1890) Д.И. Менделеев.

В 1849 г. Митя окончил

Тобольскую гимназию.

• Учеба Дмитрия Менделеева в Петербурге в педагогическом институте вначале давалась нелегко. На первом курсе он умудрился по всем предметам, кроме математики, получить неудовлетворительные оценки.

В гимназии Дмитрий учился не слишком хорошо, у него были низкие оценки по всем предметам, особенно трудно ему давалась латынь. Мать решила дать младшему сыну престижное столичное образование. В 1849 году семья отправилась в Москву. Из-за бюрократических препонов поступить в Московский университет Дмитрию не удалось, и в 1850 году Менделеевы переехали в Петербург. В конце лета 1850 года, после вступительных экзаменов, Дмитрий Менделеев был зачислен на физико-математический факультет Главного педагогического института.

• Однако на старших курсах, благодаря своему неимоверному усердию, Дмитрий становится одним из лучших студентов: его среднегодовой бал равен 4,5 баллам (из пяти возможных).
• Он окончил институт в 1855 году с золотой медалью, получив диплом старшего учителя.

• В студенческие годы Д. И. Менделеев серьезно занимался химией, минералогией, зоологией, ботаникой.

Первая исследовательская работа

В этом явлении — изоморфизме, отчетливо прослеживались сходства в поведении различных элементов. Эта первая работа Д.И. Менделеева определила главное направление в его научном поиске, а после 15 лет упорной работы привела к открытию периодического закона и системы элементов .

Первой значительной исследовательской работой Менделеева, выполненной под руководством профессора А.А. Воскресенского при выпуске из института, стала диссертация «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы при различии в составе».

Дмитрий Менделеев, 1855 г.

Менделеев исследовал в ней способность некоторых веществ заменять друг друга в кристаллах, не меняя при этом формы кристаллической решетки.

Впоследствии он писал: «Составление этой диссертации вовлекло меня более всего в изучение химических отношений. Этим она определила многое» .

Александр Абрамович Воскресенский 

• После окончания института (1855) Менделеев работал в Симферопольской гимназии. Шла Крымская война (1853—1856 гг.). Симферополь находился вблизи театра военных действий.
• Находясь в Симферополе Менделеев попал на прием к знаменитому русскому хирургу Н.И. Пирогову, оперировавшего в Крыму раненых солдат. Осмотрев молодого ученого хирург пришел к выводу, что ситуация не такая опасная, как считал лечащий врач Менделеева, дававший самые неблагоприятные прогнозы.
• «Нате-ка, вам, батенька, письмо вашего Здекауэра, - сказал после осмотра Пирогов.- Сберегите его, да когда-нибудь ему и верните. И от меня поклон передайте. Вы нас еще обоих переживете…».

Работа в Крыму

• Осенью того же года перевелся в Одессу. В гимназии при Ришельевском лицее преподавал математику, физику, природоведение.
• Здесь Дмитрий Иванович продолжил свои научные исследования. В Одессе Менделеев начал интенсивно готовиться к экзаменам и защите диссертации на звание магистра в Петербургском университете, диплом которого давал право заниматься наукой.

1856 — 1862. Ранний период научной деятельности

• В 1856 году Д.И. Менделеев возвращается в Петербург.
• В 1857 г. Д.И. Менделеев блестяще защитил диссертацию на тему: «Удельные объемы».
• В 23 года Менделеев становится  приват-доцентом Императорского Санкт-Петербургского университета, где читает лекции сначала по теоретической, а потом по органической химии.

Менделеев Д.И. Удельные объемы Д. Менделеева. Рассуждение, представленное в Физико- математический факультет Императорского Санктпетербургского университета для получения степени магистра химии. СПб., в типографии департамента внешней торговли, 1856

Съезд химиков в Карлсруэ

Командировка в Гейдельберг «для усовершенствования в науках» (1859—1861)

• В 1859-1861 гг. Менделеев находился в научной командировке в Германии, где работал в лаборатории Р. Бунзена и Г. Кирхгофа в Гейдельбергском университете.
• В Гейдельберге Д. И. Менделеев исследует поверхностное натяжение жидкостей при различных температурах.
• В результате было сделано одно из важных открытий Менделеева – жидкость переходит в пар при определенной температуре, которую он назвал «температурой абсолютного кипения жидкостей» (через десять лет получившую в работах Эндрюса название «критической температуры»).

«…решающим моментом в развитии моей мысли о периодическом законе я считаю 1860 год – съезд химиков в Карлсруэ, в котором я участвовал.»

Д.И. Менделеев

В 1860 г. Менделеев вместе Н.Н. Зининым и А.П. Бородиным принимал участие в работе Международного конгресса химиков в Карлсруэ

• Главным вопросом конференции стало разграничение понятий «молекула» и «атом».

• Результатом съезда химиков в Карлсруэ стало утверждение атомно-молекулярного учения , были определены понятия атомного веса (в современной терминологии – «относительная атомная масса»), а также молекулы и атома .

• Это позволило в дальнейшем понять условия, при которых возможно сжижать такие газы, как кислород, азот, водород и гелий.

• Решения этого съезда послужили одной из предпосылок открытия Периодического закона.

Д. И. Менделеев приоткрыл дверь в криогенную технику и важный сегодня криогенный синтез.

Возвращение в Петербург

Приступив к чтению курса неорганической химии в Петербургском университете, Менделеев, не найдя ни одного пособия, которое мог бы рекомендовать студентам, начал писать свой капитальный труд - учебник «Основы химии» в котором впервые стройно излагалась неорганическая химия. При жизни Менделеева «Основы химии» издавались в России 8 раз, еще пять изданий вышли в переводах на английском, французском и немецком языках.

• Вернувшись в Россию в 1861 г., Менделеев продолжил чтение лекций в Петербургском университете.

• В 1861 г. Д.И. Менделеев опубликовал учебник «Органическая химия» , удостоенный Петербургской АН Демидовской премии.

Медаль Демидовской премии

• В 1864 г. Менделеев был избран профессором химии Петербургского технологического института.
• В 1865 г. после защиты докторской диссертации «О соединении спирта с водой» был утверждён профессором технической химии Петербургского университета, а через два года возглавил кафедру неорганической химии.

«Тут много самостоятельного в мелочах, а главное – периодичность элементов, найденная именно при обработке “Основ химии”».

Д.И. Менделеев

Создание периодической системы элементов и периодического закона

Работая над трудом «Основы химии», Д. И. Менделеев открыл в феврале 1869 года один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов.

«… вся сущность, вся природа элементов выражается в их весе, т.е. в массе вещества, вступающего во взаимодействие.

Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости … от их атомного веса»

Д. И. Менделеев

«… Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».

Д. И. Менделеев

Исследования газов

• Менделеевым были усовершенствованы приборы для измерения давления, насосы для газов, специально проверены эталоны единиц измерения, определено влияние капиллярных сил на высоту ртутного столба в манометре.

• Наиболее крупные исследования по изучению свойств газов начаты были Д.И. Менделеевым в 1872 г. сразу же после завершения основных трудов по Периодическому закону.
• Приступая к этим работам, Д.И. Менделеев ставил перед собой задачу более глубокого изучения атомно-молекулярной теории.
• Основным достижением Д.И. Менделеева в области исследования газов является Установление обобщенного уравнения состояния газов, объединяющего законы Бойля - Мариотта, Гей-Люссака и Авогадро ( уравнение Клапейрона — Менделеева pV = nRT )  
• Результаты этих исследований обобщены в монографии «Об упругости газов».

Весы конструкции Д.И. Менделеева для взвешивания твердых и газообразных веществ

Дифференциальный барометр, изобретенный

Д.И. Менделеевым

Высотомеры конструкции

Д.И. Менделеева

• 1887 г. Д.И. Менделеев совершил подъем на воздушном шаре близ г. Клина для наблюдения солнечного затмения. Он поднялся на высоту более 3000 м и пролетел более 100 км. Во время полета Дмитрий Иванович проявил незаурядное мужество, устранив неисправность управления главным клапаном аэростата.

Воздухоплавание

• В 1875 году Менделеев разработал проект стратостата объёмом около 3600 м³ с герметической гондолой, подразумевающий возможность подъёма в верхние слои атмосферы (первый такой полёт в стратосферу осуществлён был О. Пикаром только в 1924 году).

• Д. И. Менделеев также спроектировал управляемый аэростат с двигателями.
• В 1878 году учёный, находясь во Франции, совершил подъём на привязном аэростате А. Жиффара (фр. ).

Воздушный шар «Русский», на котором Д.И. Менделеев совершил полет для наблюдения солнечного затмения.

• За полет на воздушном шаре Д.И. Менделеев был отмечен Международным комитетом по аэронавтике в Париже: ему присуждена медаль французской Академии аэростатической метеорологии.

Большой привязной аэростат А. Жиффара, на котором Д. И. Менделеев поднимался в 1878 году в Париже

Кораблестроение. Освоение Крайнего Севера

• В 1901—1902 годах Д. И. Менделеев создал проект арктического экспедиционного ледокола.
• Учёным разработан высокоширотный «промышленный» морской путь, подразумевавший прохождение судов вблизи Северного полюса.
• Теме освоения Крайнего Севера Д. И. Менделеевым посвящено 36 работ.

• Д.И. Менделееву была поручена экспертиза проекта адмирала С.О. Макарова о строительстве ледокола для изучения высоких широт и достижения Северного полюса. Ученый дал на проект положительный отзыв. При участии С.О. Макарова и Д.И. Менделеева в течение 13 месяцев в Англии был построен первый в мире линейный ледокол мощностью 10 тыс. лошадиных сил, который получил имя «Ермак».

• Горячую поддержку у Д.И. Менделеева получили и предложения адмирала Макарова по изучению Северного Ледовитого океана. Они вместе представили проект экспедиции для проведения такого исследования. Летом 1900 г. ледокол «Ермак» совершил опытное экспедиционное плавание в арктических льдах в районе к северу от Шпицбергена.

Ледокол конструкции Д.И. Менделеева. Модель выполнена по чертежам, сохранившимся в архиве ученого.

Промышленность

• Десятки значительных трудов Д.И. Менделеева посвящены изучению новых путей развития промышленности России.
• С начала 1880-х гг. Д.И. Менделеев развивает программу промышленного развития России, обращая главное внимание на тяжёлую промышленность. Её базой он считал «…добычу топлива, особенно… каменного угля, добычу металлов, особенно чугуна, железа и стали, производство машин и всяких металлических орудий труда».

Д.И. Менделеев указывает на:

• необходимость продвижения промышленности на Восток;
• создание промышленных районов в Сибири и на Юго-Востоке;
• важность развития промышленности на Урале;
• промышленного освоения берегов Тихого океана и Сахалина.

1899 г. Участники экспедиции по изучению состояния уральской промышленности

Слева направо:

К.Н. Егоров, С.П. Вуколов. Д.И. Менделеев, П.А. Замятченский.

Нефть

Уголь

В 1863 г. Д.И. Менделеев проводит первые исследования в области нефтепереработки.

Он рассматривал нефть не только как топливо, но и как сырье для химической промышленности

«Нефть – столь редкий исключительный дар природы, что сжигать его как простое топливо – просто грех… Можно топить и ассигнациями».

Сформулированы основные условия развития нефтяной промышленности:

– развитие техники бурения и включение в разработку, помимо Кавказа, других нефтяных районов;

– переход к полной переработке нефти;

– предложена непрерывная и дробная перегонка нефти;

– выход русских нефтепродуктов на мировой рынок.

В 1877 году выдвинул гипотезу происхождения нефти из карбидов тяжёлых металлов (на сегодняшний день большинством учёных не принимается).

В 1882 г. Д. И. Менделеев начал заниматься вопросами развития каменноугольной промышленности.

В 1888 г. в работе «Будущая сила, покоящаяся на берегах Донца»:

• выдвинул идею подземной газификации углей и перегонке газа по трубам в крупные города, считая этот процесс самым эффективным с точки зрения экономии топлива и облегчения труда горняков;

• предсказал плодотворность межотраслевой кооперации предприятий.

Особый раздел научного поиска Д.И. Менделеева составляют его труды по сельскому хозяйству, касающихся самых различных областей:

Работы в области сельского хозяйства

- почвоведение и агрохимия;

- животноводство, молочного хозяйство;

• лесоводство (обращал особое внимание на лесные насаждения степных районов юга России);
• технология переработки сельскохозяйственных продуктов;
• механизация сельскохозяйственных работ;
• экономика сельского хозяйства;
• вопросы сельскохозяйственного образования.

Д.И. Менделеев показал, что только при комплексном использовании различных удобрений, учёте состава почвы и орошении засушливых земель можно добиться высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Много сил и времени отдал Д. И. Менделеев пропаганде прогрессивных методов ведения сельского хозяйства, читал лекции о земледельческой химии.

В 1865 г. Д.И. Менделеев купил имение «Боблово» недалеко от г. Клина Московской губернии.

Это имение в дальнейшем стало опытной площадкой для сельскохозяйственных исследований.

В 1866 г. Д.И. Менделеев на заседании Вольного экономического общества сделал сообщение «Об организации сельскохозяйственных опытов», ставшее началом его научно-исследовательских работ по сельскому хозяйству.

За период работы в Палате Менделеев создал школу русских метрологов. Он может по праву считаться отцом русской метрологии.

Исследования в области метрологии

«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры.»

Д. И. Менделеев

• Д. И. Менделеев внёс фундаментальный вклад в развитие отечественной и мировой метрологии – науки об измерениях и методах обеспечения их единства.
• С 1892 года Дмитрий Иванович Менделеев — учёный-хранитель Депо образцовых гирь и весов . В обязанности Депо входило хранение эталонов мер и организация их поверки, а также изготовление новых эталонов.
• В 1893 году по его инициативе Депо было преобразовано в Главную палату мер и весов (ныне ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева).

• разработал оригинальную конструкцию коромысла и арретира;
• создал физическую теорию весов;
• предложил точнейшие методы взвешивания;
• разработал точнейшие эталоны весов;
• создал службу точного времени;
• ввёл факультативное использование международных метрических единиц

• 1868 г. – создание Русского химического общества
• В создании основных положений будущего Устава общества принимал участие Д.И. Менделеев:
• «Устав этот составлялся у меня на квартире собранием химиков и примечателен по краткости».

Общественная деятельность

• Д.И. Менделеев был инициатором создания ряда научных обществ:

• Русского химического общества в 1868 г.,
• Русского физического общества в 1872 г.
• Разносторонние интересы ученого связали его на многие годы с деятельностью Минералогического общества в Петербурге,
• Русского технического общества,
• Вольного экономического общества,
• Общества содействия русской промышленности и др.

Д.И. Менделеев принимал активное участие в работе научных конгрессов, промышленных съездов, художественно-промышленных выставок, как в России, так и за рубежом.

• С 1878 г. в университетской квартире ученого начинаются ставшие впоследствии очень известными «менделеевские среды».

Основатели Русского Химического Общества (члены 1-го съезда русских естествоиспытателей и врачей, вынесшие постановление об учреждении — 4 января 1868 года).

Увлечения

• Разнообразие интересов Менделеева поражают: он собирал и систематизировал фотографии, любил фотографировать сам. Коллекционировал репродукции произведений искусства, виды мест, в которых бывал. Сам был, по свидетельству современников, «недурным графиком». Любил работать в саду и огороде на даче. Еще одним увлечением Д.И. Менделеева, которое обросло легендами и слухами, было изготовление чемоданов и рамок для портретов. Менделеев собственноручно переплетал свои архивы и клеил для их хранения ящики , а для своих близких и друзей изготавливал необычные рамки для фотографий, однако чемоданами собственного производства никогда не торговал .

• Менделеев был заядлым шахматистом. За интересной партией он легко мог просидеть до часу или до двух ночи.

Признание научных заслуг

Д. И. Менделеева

Д.И. Менделеев избран членом ряда академий :

Д.И. Менделеев был удостоен учёного звания доктора:

• Академия наук деи Линчеи и Туринская Академия наук
• Королевская Академия наук Швеции
• Британское Королевское химическое общество
• Парижская Академия наук
• Национальная Академия наук США
• Чешская академия науки, литературы и искусства
• Венгерская Академия наук
• Королевская Академия наук в Копенгагене
• Бельгийская Академия наук, литературы и изящных наук и др.

• Эдинбургского университета и университета в Глазго
• Кембриджского и Оксфордского университетов
• Геттингенского университета
• Принстонского университета

Признание научных заслуг

Д. И. Менделеева

1884 г. На праздновании 300-летия Эдинбургского университета

Д.И. Менделееву присуждено звание почетного доктора.

1882 г. Лондонское Королевское

общество наградило Д.И. Менделеева золотой медалью Дэви, которая присуждалась ежегодно за самые выдающиеся открытия в химии.

Д.И. Менделеев в мантии доктора Эдинбургского университета

(Илья Репин. 1885 г. )

Признание научных заслуг Д. И. Менделеева

В 1962 г.

Академия наук СССР

учредила

Золотую медаль

им. Д.И. Менделеева

за выдающиеся работы

в области химической науки и технологии

Именем Д.И.Менделеева названы:

• подводный хребет, расположенный в центральной части Северного Ледовитого океана, его протяжённость 1500 км;
• вулкан на острове Кунашир, расположенный к юго–западу от города Южно – Сахалинск;
• ледник, находящийся в массиве Вольта;
• кратер на Луне, вблизи моря Москва;

- в 1955 г. американские физики во главе с Г. Сиборгом синтезировали химический элемент с порядковым номером 101. Они дали ему название “менделеевий” – в знак признания заслуг великого русского ученого. Периодическая система, созданная Д.И. Менделеевым, уже более 100 лет служит “ключом” к открытию новых элементов.

Прощание

• 2 февраля 1907 года (19 января по старому стилю) великий российский химик ушел из жизни, всего неделю не дожив до 73 лет. Он был похоронен рядом со своим сыном на "Литераторских мостках" Волкова кладбища в Санкт-Петербурге.

Семья и дети

«Много испытал я в жизни, но не знаю ничего лучше детей».

Д. И. Менделеев

Владимир Дмитриевич Менделеев

Ольга Дмитриевна Менделеева

(1865—1898)

(1868—1950)

Женат Д.И. Менделеев был дважды. Первая его жена Феозва Никитична Лещева (1828-1906), приемная дочь учителя Менделеева поэта Петра Петровича Ершова. В этом браке родились три ребенка: дочь Мария— она умерла в младенчестве, сын Володя и дочь Ольга. Детей Менделеев очень любил, а вот отношения с женой не складывались. Она совершенно не понимала своего мужа, поглощенного научным поиском.

Иван Дмитриевич Менделеев

Любовь Дмитриевна Менделеева

Василий Дмитриевич Менделеев

В конце 1878 г. 43-летний Дмитрий Менделеев страстно влюбился в 19 летнюю Анну Ивановну Попову. Во втором браке у Д. И. Менделеева родилось четверо детей: Любовь, Иван и близнецы Мария и Василий.

Д. И. Менделеев был тестем русского поэта Александра Блока, женатого на его дочери Любови.

Научная деятельность Менделеева чрезвычайно обширна и многогранна

Опубликовал всего 431 работу; 40 из них по химии, 106 – по физической химии, 99 – по физике, 22 – по географии, 99 – по технике и промышленности, 36 – по экономике и общественным вопросам, 29 – по другим темам.

«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».

Л. А. Чугаев  

«Гений?

Какой там гений?

Работал всю жизнь- вот вам и гений!»

(Д.И.Менделеев.)

Дмитрий Иванович

Менделеев

( 08.02.1834 – 02.02.1907)