10 гениев науки
Шрифт:
Менделеев в качестве депутата от Петербургского университета принимал самое деятельное участие в работе Съезда сельских хозяев и Вольного экономического общества. В 1867 году он был назначен техническим экспертом от России на Всемирной выставке в Париже. К этой обязанности Дмитрий Иванович относился очень серьезно и вскоре после возвращения на родину опубликовал книгу «О современном развитии некоторых химических производств в применении к России и по поводу Всемирной выставки 1867 года».
Ну и, конечно же, Менделеев продолжал интенсивную научную работу. Но от первоначального направления исследований ему пришлось отказаться. Казалось бы, при составлении «Органической химии» нужно было только скомпилировать имеющиеся сведения по данному предмету. Но уже в этой книге Дмитрий Иванович излагает собственное учение о пределах, сыгравшее важную роль в классификации органических веществ (поскольку учение о пределах
Третий выпуск «Технологической энциклопедии», над которой работал Менделеев, содержал сведения о производстве спирта. Этот вопрос заинтересовал Дмитрия Ивановича и с научной, и с технологической точки зрения. В 1863 году он приступил к исследованиям. Вначале Менделеев занимался конструированием спиртометров. Затем установил удельные веса спиртоводных растворов различной концентрации при нескольких температурах, нашел связь между плотностью растворов, концентрацией и температурой. В январе 1865 года Дмитрий Иванович защитил диссертацию «О соединении спирта с водой».
Здесь нужно развеять один очень распространенный миф. Тема диссертации Менделеева стала основой распространенной легенды о том, что ученый «открыл» оптимальную крепость водки. Это далеко от действительности. В ходе работы Менделеев производил подробные измерения плотности спиртоводных растворов от 100 % до 40 %. В своей работе ученый использовал весовые проценты. 40 % по весу соответствует 47,4 % по объему при температуре 20 °C. Также он установил, что наибольшее сжатие [88] характерно для 46 %-ного раствора. В то же время привычная нам «сорокоградусная» водка (40 % по объему) содержит примерно (в зависимости от температуры) 33,4 % спирта по весу. Приведенная ниже цитата из диссертации хорошо показывает, что Менделеев вообще мало исследовал растворы подобной концентрации:
88
При смешении спирта с водой наблюдается сжатие: объем полученного раствора меньше суммарного объема сливаемых жидкостей.
«Оставалось сделать определения в пространстве от 40 % до 0 % (по весу), здесь я сделал только немногие определения и притом довольно спешно (эти определения были сделаны в последних числах апреля и в первых числах мая перед самым моим отъездом за границу (на лето 1864 года), поэтому для них не ручаюсь в той степени точности, какую имеют другие определения».
Вот что вспоминал о защите диссертации Дмитрием Ивановичем Менделеевым известный геолог А. А. Иностранцев: «Диспут был необыкновенно оживленный и собрал очень много народу и почти всех химиков Петербурга. Особенную энергию в нападении и отчасти злость и иронию высказал Н. Н. Соколов. Д. И. Менделеев с непонятным для нас хладнокровием почти каждое нападение отпарировал ясно и просто, так что его ответы возбуждали общие симпатии и из этого диспута можно было сделать заключение, что Н. Н. Соколов не оценил и невзлюбил Д. И. Менделеева. Не так отнеслись после провозглашения Менделеева доктором публика и студенты, устроив ему форменную овацию».
Вскоре после защиты диссертации Менделеев был утвержден в звании профессора Петербургского университета по кафедре технической химии. Через год он получил казенную квартиру, которая примыкала к химическим лабораториям университета. В 1867 году Дмитрий Иванович стал заведующим кафедрой общей химии Петербургского университета.
Уже после возвращения из-за границы Менделеев вместе с другими химиками подумывал об организации химического общества. Но тогда это начинание не получило своего продолжения. В конце 1867 — начале 1868 года в Петербурге прошел Первый съезд русских естествоиспытателей. Заседание секции физики и химии открыл наш герой. В частности, на съезде ученые-химики приняли решение создать в Петербурге Химическое общество. Уже 1 февраля 1868 года Менделеев на заседании комиссии по организации Общества зачитал составленный им проект устава. Комиссия собиралась у Дмитрия Ивановича и именно его можно считать главным организатором Общества. С осени Общество начало активную работу. На его первом заседании был избран президент. Им, однако, стал не Менделеев, а Н. Н. Зинин — его старший и более именитый коллега. Сам Менделеев вошел в комиссию по подготовке работы журнала Общества. В работе Общества и его журнала он впоследствии принимал самое активное участие.
Но настала пора рассказать об открытии, сделавшем молодого русского ученого всемирно известным. Зимой 1867–1868 года Менделеев приступил к написанию учебного пособия «Основы химии». В ходе этой работы ученый и сделал свое самое знаменитое открытие.
Открытие
«Основы химии» издавались отдельными выпусками. Первый из них вышел в июне 1868 года. Он был посвящен общим вопросам химии, а также рассматривал свойства водорода, кислорода и азота. При составлении плана дальнейшей работы у Менделеева возник важный вопрос: в какой последовательности располагать материал? Решение этой проблемы ученый считал не менее важным, чем само изложение сведений. Он писал: «Одно собрание фактов, даже и очень обширное, одно накопление их, даже и бескорыстное, даже и знание общепринятых начал не дадут еще метода обладания наукою, и они не дадут еще ручательства за дальнейшие успехи и ни даже права на имя науки в высшем смысле этого слова. Здание науки требует не только материала, но и плана. При том пока нет плана — нет и возможности узнать многое из того, что уже было кому-либо известно, что уже сложено. Многие факты химии, не нанесенные на ее планы, часто открывались не раз, а два, три и более раз <.>.
В лабиринте известных фактов легко потеряться без плана, и самый план уже известного иногда стоит такого труда изучения, доли которого не стоит изучение многих отдельных фактов».
Сначала Менделеев планировал классифицировать элементы по валентностям, но затем решил располагать их по атомному весу и сходству свойств. В конце 1868 года он закончил работу по составлению дальнейшего плана «Основ химии» и в начале 1869 года приступил ко второй части книги. Но систематизация химических знаний продолжала интересовать ученого с дидактической точки зрения, а классификация элементов — с научной. И размышления над этой проблемой дали в конце концов свой результат. Утром 17 февраля Менделеев получил письмо от своего коллеги профессора Ходнева. На обороте письма Дмитрий Иванович сделал запись, в которой сопоставил по величине атомного веса щелочные и щелочноземельные металлы.
Насколько верно утверждение о том, что решение проблемы Менделеев нашел во сне — неизвестно. Но, по всей видимости, некий момент озарения, во сне или наяву, присутствовал. Иначе трудно объяснить, почему ученый стал развивать такую важную идею на первом листе, попавшемся под руку. Однако, озарение озарением, но дальнейшее исследование Менделеев провел с привычной для него методичностью. Используя карточки, на которых были кратко изложены свойства элементов и указан их атомный век, Менделеев создал вариант таблицы, в которой нашли свое место практически все известные на тот момент элементы. Переписав систему начисто, Менделеев отправил ее в типографию под заглавием «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Экземпляры «Опыта системы» он разослал своим отечественным и зарубежным коллегам. Вот как выглядела эта система, или, если хотите, первая таблица Менделеева:
На первый взгляд, эта таблица мало напоминает современный вариант. Но изучив ее внимательнее, можно увидеть, что в ней видны многие закономерности, на которых основана современная система элементов. Так можно заметить, что в «Опыте системы» уже практически выделены семь главных подгрупп современной таблицы.
Несколько последующих дней Менделеев работал над статьей «Соотношение свойств с атомным весом элементов». В ней ученый обосновывал выбранный им подход: «:…при всей перемене в свойствах простых тел, в свободном их состоянии, нечто остается постоянным, и при переходе элемента в соединения это нечто — материальное и составляет характеристику соединений, заключающих данный элемент. В этом отношении поныне известно только одно числовое данное, это именно атомный вес, свойственный элементу».
Действительно, в то время, когда ученые не имели представления о строении атомов, единственной их характеристикой был атомарный вес. Менделеев не был автором идеи создания системы элементов, основанной на этой величине. До него подобные попытки делали и другие исследователи. Менделеев не старался умалить достижения своих предшественников. Но при этом он в очень корректной форме указывал на прогрессивность своей системы: «Периодическая зависимость свойств несходных элементов и их соединений от атомного веса элементов могла быть установлена после того, как эта зависимость была доказана для сходных элементов. В сопоставлении несходных элементов заключается также, как мне кажется, важнейший признак, которым моя система отличается от систем моих предшественников. Как и эти последние, я принял, за небольшим исключением, те же группы аналогичных элементов, но при этом я поставил себе целью исследовать закономерность во взаимном отношении групп. При этом я пришел к вышеупомянутому общему принципу, который применим ко всем элементам».