2019 год провозглашен Генеральной Ассамблеей ООН Международным годом периодической таблицы химических элементов. Великому открытию Дмитрия Менделеева исполняется 150 лет.

Дмитрий Иванович Менделеев – гениальный русский ученый, профессор, член Академии наук, обладатель энциклопедических знаний по химии, физике, географии, экономике.

В 1861 году Менделеев выпускает замечательный по тому времени учебник «Органическая химия» - первый отечественный учебник, в котором идеей, объединяющей всю совокупность органических соединений, является теория пределов, оригинально и всесторонне развитая. Первое издание быстро разошлось, и в следующем году ученик был переиздан.

В ходе работы над учебником Менделеев сформулировал важнейшую теоретическую закономерность в области органической химии - учение о пределе. На основе понятия о рядах соединений разной предельности ученому удалось систематизировать большое число органических соединений различных классов.

В 1862 году Дмитрию Менделееву за учебник “Органическая химия” присудили Демидовскую премию Академии наук, считавшуюся в ученом мире весьма почетной.

Медаль Демидовской премии

Первое издание быстро разошлось, и в следующем году ученик был переиздан. Спустя некоторое время так охарактеризует этот учебник А.М.Бутлеров: «Это единственный и превосходный оригинальный русский труд по органической химии, лишь потому неизвестный в Западной Европе, что ему еще не нашелся переводчик».

Но, работая над вторым выпуском, Менделеев столкнулся с большими затруднениями, связанными с систематизацией и последовательностью изложения материала, описывающего химические элементы.

Сначала Дмитрий Иванович хотел сгруппировать все описываемые им элементы по валентностям, но потом выбрал другой метод и объединил их в отдельные группы, исходя из сходства свойств и атомного веса. Размышление над этим вопросом вплотную подвело Менделеева к главному открытию его жизни, которое было названо Периодическая система Менделеева.

То, что некоторые химические элементы проявляют черты явного сходства, для химиков тех лет не было секретом. Сходство между литием, натрием и калием, между хлором, бромом и йодом или между кальцием, стронцием и барием бросалось в глаза. В 1857 году шведский ученый Ленсен объединил по химическому сходству несколько «триад»: рутений – родий - палладий; осмий – платина - иридий; марганец – железо - кобальт. Были сделаны даже попытки составить таблицы элементов. В библиотеке Менделеева хранилась книга немецкого химика Гмелина, который опубликовал такую таблицу в 1843 году В 1857 году английский химик Одлинг предложил свой вариант. Однако ни одна из предложенных систем не охватывала всю совокупность известных химических элементов. Хотя существование отдельных групп и отдельных семейств можно было считать установленным фактом, связь этих групп между собой оставалась непонятной.

Дмитрию Ивановичу удалось найти ее, расположив все элементы в порядке возрастания их атомной массы. Установление периодической закономерности потребовало от него огромного напряжения мысли. Написав на отдельных карточках элементы с их атомными весами и коренными свойствами, Менделеев стал раскладывать их в разнообразных комбинациях, переставляя и меняя местами. Дело осложнялось тем, что многие элементы в то время еще не были открыты, а атомные веса уже известных определены с большими неточностями. Тогда ученый просто взял и произвольно изменил атомные веса нескольких элементов (например, он присвоил урану атомный вес 240 вместо принятого 60, т.е. увеличил в четыре раза!), переставил местами кобальт и никель, теллур и йод, поставил три пустые карточки, предсказав существование трех неизвестных элементов. Искомая закономерность вскоре была обнаружена. Неожиданные сбои в периодическом ряду Дмитрий Ивановичсовершено правильно объяснил тем, что науке известны ещё не все химические элементы. В своей таблице он оставил незаполненные клеточки, однако предсказал атомный вес и химические свойства предполагаемых элементов. Менделеев также поправил ряд неточно определенных атомных масс элементов, и дальнейшие исследования полностью подтвердили его правоту.

Дмитрий Ивановичсоставил несколько вариантов периодической системы и на её основе исправил атомные веса некоторых известных элементов, предсказал существование и свойства ещё неизвестных элементов. На первых порах сама система, внесённые исправления и прогнозы Менделеева были встречены сдержанно. Но после открытия предсказанных им элементов (галлий, германий, скандий), периодический закон стал получать признание.

Периодическая система явилась своего рода путеводной картой при изучении неорганической химии и в исследовательской работе в этой области.

Дмитрий Иванович составил несколько вариантов периодической системы. Первый вариант периодической таблицы Менделеева относится к февралю 1869 года. В которой он открыл закон, что “свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса”. Известны три рукописи с основными вариантами таблицы, датированные 17 февраля 1969 года.

Рукопись «Опыта системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве» (1 марта 1869 г.)

Сам Менделеев рассказывал об открытии им Периодического закона: «Заподозрив о существовании взаимосвязи между элементами еще в студенческие годы, я не уставал обдумывать эту проблему со всех сторон, собирал материалы, сравнивал и сопоставлял цифры. Наконец настало время, когда проблема созрела, когда решение, казалось, вот-вот готово было сложиться в голове. Как это всегда бывало в моей жизни, предчувствие близкого разрешения мучившего меня вопроса привело меня в возбужденное состояние. В течение нескольких недель я спал урывками, пытаясь найти тот магический принцип, который сразу привел бы в порядок всю груду накопленного за 15 лет материала. И вот в одно прекрасное утро, проведя бессонную ночь и отчаявшись найти решение, я, не раздеваясь, прилег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно явственно представилась таблица. Я тут же проснулся и набросал увиденную во сне таблицу на первом же подвернувшемся под руку клочке бумаги».

Таким образом, легенду, будто бы Периодическая таблица приснилась ему во сне, Менделеев придумал сам, для настырных поклонников науки, не понимающих, что такое озарение.

Открытие Менделеевым периодического закона датируется 1 марта 1869 года, когда он составил таблицу, озаглавленную «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Оно явилось результатом долголетних поисков.

 В 1871 году появилась статья «Периодическая законность для химических элементов», в которой периодическая таблица приняла вполне современный вид.

Статья была переведена на немецкий язык и оттиски ее были разосланы многим известным европейским химикам. Но, увы, никто не оценил важности сделанного открытия. Отношение к Периодическому закону изменилось только в 1875 году.

Три предсказанных Менделеевым элемента (экаалюминий, экабор и экасилиций) были открыты еще при жизни ученого и названы соответственно галлием, скандием и германием. Первый из перечисленных элементов был открыт во Франции в 1875 году П. Э. Лекоком де Буабодраном, второй в Швеции в 1879 году Л. Ф. Нильсоном, третий в Германии в 1886 году К. А. Винклером. Свойства открытых элементов совпадали с предсказанными Менделеевым.

Идеи Периодического закона, окончательно сформировавшиеся во время работы над учебником, определили структуру «Основ химии» (последний выпуск курса с приложенной к нему Периодической таблицей вышел в 1871 году) и придали этому труду поразительную стройность и фундаментальность. Весь накопленный к этому времени огромный фактический материал по самым разным отраслям химии был впервые изложен здесь в виде стройной научной системы. «Основы химии» выдержали восемь изданий и были переведены на основные европейские языки.

Весьма серьезным испытанием Периодического закона было открытие в 90-х годах XIX столетия целой группы инертных газов. Эти элементы обладали специфическими свойствами и не были предсказаны Менделеевым. Однако и они нашли свое место в периодической системе, образовав нулевую группу. «По-видимости, Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает», говорил Дмитрий Иванович. Эти пророческие слова ученого полностью оправдались. Дальнейшее развитие атомной физики не только не опровергло Периодический закон, но стало его теоретической основой.

Он оставил свыше 500 печатных трудов, среди которых классические «Основы химии» - первое стройное изложение неорганической химии.

Работая над изданием «Основ», Менделеев активно занимался исследованиями в области неорганической химии. В частности, он хотел найти предсказанные им элементы в природных минералах, а также внести ясность в проблему «Редких земель», чрезвычайно сходных по свойствам и плохо «укладывавшимися» в таблицу.

До конца жизни Дмитрий Иванович продолжал развивать и совершенствовать учение о периодичности.

Однако подобные исследования вряд ли были по силам одному ученому. Дмитрий Иванович не мог зря тратить время, и в конце 1871 году он обращается к совершенно новой тематике - исследованию газов.

Эксперименты с газами приобрели вполне конкретный характер - это были чисто физические исследования. Менделеева по праву можно считать одним из крупнейших среди немногочисленных физиков-экспериментаторов России второй половины XIX века. Как и в Гейдельберге, он занимался конструированием и изготовлением различных физических приборов.

Менделеев исследовал сжимаемость газов и термический коэффициент их расширения в широком интервале давлений. Осуществить полностью намеченные работы ему не довелось, однако и то, что он успел сделать, стало заметным вкладом в физику газов.

Прежде всего сюда относится вывод уравнения состояния идеального газа, содержащего универсальную газовую постоянную. Именно введение этой величины сыграло важнейшую роль в развитии физики газов и термодинамики. При описании свойств реальных газов он также был недалек от истины.

Открытия в 1890-х явления радиоактивности и благородных газов поставили периодическую систему перед серьезными трудностями. Проблема размещения в таблице гелия, аргона и их аналогов успешно разрешилась лишь в 1900 году, они были помещены в самостоятельную нулевую группу. Дальнейшие открытия помогли связать со структурой системы обилие радиоэлементов.

Сам Менделеев считал главным изъяном Периодического закона и периодической системы отсутствие их строгого физического объяснения. Оно было невозможно, пока не была разработана модель атома. Однако он твердо верил, что «по видимости, периодическому закону будущее негрозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает» (запись в дневнике от 10 июля 1905 году), и XX столетие дало множество подтверждений этой уверенности Менделеева.

В его честь назван элемент № 101 – менделевий, его имя носят многие географические объекты, музеи, учебные заведения, населенные пункты и улицы. Памятники великому ученому установлены во многих городах России.