Дмитрий Менделеев — русский химик. Родился в 1834 г. в Сибири, в городе Тобольске, в семье был младшим из 17 детей.
Детство Менделеева было нелегким. Его отец, школьный учитель, ослеп, и матери, чтобы содержать семью, пришлось управлять стекольным заводом.
Отец умер, когда Менделееву было 13 лет, затем сгорел завод, а после этого умерла мать. Свои научные знания мальчик почерпнул у мужа сестры. Перед смертью мать определила Дмитрия в Педагогический институт в Санкт-Петербурге.
Там Менделеев получил научную степень по химии и продолжил свое обучение во Франции и Германии.
В Карлсруэ он встретил итальянского химика Станислава Канниццаро (1826–1910), чья идея о разграничении понятий атомного и молекулярного веса произвела большое впечатление на русского ученого.
Вернувшись в Санкт-Петербург, Менделеев в 1864 году стал профессором химии Технологического института. Периодическая таблица Менделеева, которую он составлял с конца 1860-х годов, не сразу получила признание, но впоследствии сделала его самым известным русским ученым.
В 1890 году он высказался в поддержку студентов, выступавших за социальную реформу, за что был уволен из университета.
Но больше всего судьба была несправедлива к Менделееву, когда в 1906 году ему не хватило всего одного голоса для получения Нобелевской премии в области химии.
Премия досталась Анри Муассану (1852–1907), которому удалось выделить фтор — всего лишь один химический элемент, в то время как Менделеев создал классификацию их всех.
На основе системы впервые предсказал (1870) существование и свойства нескольких не открытых еще элементов, в том числе "экаалюминия" – галлия (открыт в 1875), "экабора" – скандия (1879), "экасилиция" – германия (1886).
Осуществил фундаментальный цикл работ по изучению растворов, разработав гидратную теорию растворов.
Создал (1873) новую метрическую систему измерения температуры.
Нашел (1874) общее уравнение состояния идеального газа, обобщив уравнение Клапейрона (уравнение Клапейрона–Менделеева).
Плодотворными были работы Менделеева в других областях знания.
Менделеев в широкой мере обладал присущей истинному гению способностью объединять различные стороны научного и вообще духовного творчества и потому охотно работал в пограничных областях между химией и физикой, между физикой и метеорологией, от химии и физики, переходил в область гидродинамики, астрономии, геологии, даже политической экономии.
Всякое дело, за какое бы ни брался Менделеев, каким бы узко специальным оно ни было, он захватывал широко и стремился глубоко проникнуть в сущность поставленного вопроса.
Всюду он умел быть оригинальным, или, как он сам говорил, "своеобычным".
От вопроса о рациональной добыче и утилизации нефти он возвышался до чисто научной проблемы о происхождении нефти - с одной стороны, до всестороннего анализа экономической жизни России - с другой; от узких задач метрологии, от выверки разновесок он восходил к проблеме всемирного тяготения.
При таком широком размахе мысли и разносторонней деятельности Менделеева все, что выходило из-под его пера, было в то же время глубоко продумано и тщательно проработано.
Это становилось возможным только благодаря его необычайной трудоспособности, позволявшей ему проводить за работой целые ночи, едва уделяя несколько часов на отдых.
Убежденный враг мистики, он не мог не отозваться на увлечение спиритизмом, охватившее часть русского общества в 70-х годах прошлого века.
Критике так называемых "медиумических явлений" он посвящает особое сочинение, вышедшее в 1876 г., излагая в нем результаты работ специальной, по его же инициативе организованной комиссии.
Беспримерные заслуги Менделеева перед наукой получили признание со стороны всего ученого мира.
Он был членом почти всех академий и почетным членом многих ученых обществ (общее число ученых учреждений, считавших Менделеева почетным членом, доходило до 100).
Умер в 1907 году.
Периодическая таблица Д.И. Менделеева
Прообразом научной периодической системы элементов явилась таблица "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве", составленная Менделеевым 1 марта 1869.
На протяжении последующих двух лет автор совершенствовал эту таблицу, ввёл представления о группах, рядах и периодах элементов; сделал попытку оценить ёмкость малых и больших периодов, содержащих, по его мнению, соответственно по 7 и 17 элементов.
В 1870 он назвал свою систему естественной, а в 1871 - периодической. Уже тогда структура периодической системы элементов приобрела во многом современные очертания.
Чрезвычайно важным для эволюции периодической системы элементов оказалось введённое Менделеевым представление о месте элемента в системе; положение элемента определяется номерами периода и группы.
Опираясь на это представление, Менделеев пришёл к выводу о необходимости изменения принятых тогда атомных весов некоторых элементов (U, In, Ce и его аналогов), в чём состояло первое практическое применение периодической системы элементов, а также впервые предсказал существование и основные свойства нескольких неизвестных элементов, которым соответствовали незаполненные клетки периодический системы.
Классическим примером является предсказание "экаалюминия" (будущего Ga, открытого П. Лекоком де Буабодраном в 1875), "экабора" (Sc, открытого шведским учёным Л. Нильсоном в 1879) и "экасилиция" (Ge, открытого немецким учёным К. Винклером в 1886). Кроме того, Менделеев предсказал существование аналогов марганца (будущие Тс и Re), теллура (Po), иода (At), цезия (Fr), бария (Ra), тантала (Pa).
Периодическая система не сразу завоевала признание как фундаментальное научное обобщение; положение существенно изменилось лишь после открытия Ga, Sc, Ge и установления двухвалентности Be (он долгое время считался трёхвалентным).
Тем не менее периодическая система во многом представляла эмпирическое обобщение фактов, поскольку был неясен физический смысл периодического закона и отсутствовало объяснение причин периодического изменения свойств элементов в зависимости от возрастания атомных весов.
Поэтому вплоть до физического обоснования периодического закона и разработки теории периодической системы многие факты не удавалось объяснить.
Так, неожиданным явилось открытие в конце 19 в. инертных газов, которые, казалось, не находили места в периодической системе элементов; эта трудность была устранена благодаря включению в периодическую систему элементов самостоятельной нулевой группы (впоследствии VIIIa-подгруппы).
Открытие многих "радиоэлементов" в начале 20 в. привело к противоречию между необходимостью их размещения в периодической системе и её структурой (для более чем 30 таких элементов было 7 "вакантных" мест в шестом и седьмом периодах).
Это противоречие было преодолено в результате открытия изотопов. Наконец, величина атомного веса (атомной массы) как параметра, определяющего свойства элементов, постепенно утрачивала своё значение.
Одна из главных причин невозможности объяснения физического смысла периодического закона и периодической системы состояла в отсутствии теории строения атома.
Поэтому важнейшей вехой на пути развития периодической системы элементов явилась планетарная модель атома, предложенная Э. Резерфордом (1911).
На её основе голландский учёный А. ван ден Брук высказал предположение (1913), что порядковый номер элемента в периодической системе (атомный номер Z) численно равен заряду ядра атома (в единицах элементарного заряда). Это было экспериментально подтверждено Г. Мозли (1913-14).
Так удалось установить, что периодичность изменения свойств элементов зависит от атомного номера, а не от атомного веса.
В результате на научной основе была определена нижняя граница периодической системы элементов (водород как элемент с минимальным Z = 1); точно оценено число элементов между водородом и ураном; установлено, что "пробелы" в периодической системе элементов соответствуют неизвестным элементам с Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.
Оставался, однако, неясным вопрос о точном числе редкоземельных элементов, и (что особенно важно) не были вскрыты причины периодического изменения свойств элементов в зависимости от Z.
Эти причины были найдены в ходе дальнейшей разработки теории периодической системы элементов на основе квантовых представлений о строении атома.
Физическое обоснование периодического закона и открытие явления изотонии позволили научно определить понятие "атомная масса" ("атомный вес").
Прилагаемая периодическая система содержит современные значения атомных масс элементов по углеродной шкале в соответствии с Международной таблицей 1973.
В квадратных скобках приведены массовые числа наиболее долгоживущих изотопов радиоактивных элементов. Вместо массовых чисел наиболее устойчивых изотопов 99Tc, 226Ra, 231Pa и 237Np указаны атомные массы этих изотопов, принятые (1969) Международной комиссией по атомным весам.
Современная периодическая система элементов охватывает более 110 химических элементов; из них все трансурановые (Z = 93-110), а также элементы с Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) и 87 (Fr) получены искусственно.
Фундаментальным принципом построения периодической системы является разделение всех химических элементов на группы и периоды. Каждая группа в свою очередь подразделяется на главную (а) и побочную (б) подгруппы. В каждой подгруппе содержатся элементы, обладающие сходными химическими свойствами.
Элементы а- и б-подгрупп в каждой группе, как правило, обнаруживают между собой определённое химическое сходство, главным образом в высших степенях окисления, которые, как правило, соответствуют номеру группы.
Периодом называется совокупность элементов, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом (особый случай - первый период); каждый период содержит строго определённое число элементов.
Периодическая система элементов состоит из 8 групп и 7 периодов (седьмой пока не завершен).
