Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Хімія - Золота колекція рефератів - 2018

Д. І. МЕНДЕЛЄЄВ

ЖИТТЯ Й НАУКОВА КАР’ЄРА ВЧЕНОГО

Ім’я Дмитра Івановича Менделєєва зараз відоме не тільки вченим, але й будь-якому школяреві. І хоча список наукових відкриттів і розробок нього вченого надзвичайно великий, усі ми знаємо його насамперед як автора періодичного закону хімічних елементів.

Д. І. Менделєєв народився 1834 р. у Тобольську в родині директора місцевої гімназії, яку згодом закінчив і він сам. У 1850 р. Менделєєв вступає до Петербурзького педагогічного інституту на природниче відділення фізико-математичного факультету. Навчання закінчив 1855 р. із золотою медаллю. Через рік він блискуче захищає магістерську дисертацію, а ще через певний час — дисертацію на звання приват-доцента. На посаді доцента Петербурзького університету він пропрацював сім років, після чого 1864 р. його обрали професором кафедри хімії Петербурзького практичного технологічного інституту.

У Петербурзькому університеті Менделєєв читав лекції з органічної хімії. Під час своєї роботи там він був на 2 роки (1859-1861) відряджений за кордон. На Міжнародному з’їзді хіміків у Карлсруе (1860) Менделєєв брав активну участь у формуванні єдиної системи атомних мас і хімічних формул.

Повернувшись до Росії, Менделєєв публікує роботу «Органічна хімія». Ця праця стала першим російським підручником з органічної хімії; автор був визнаний гідним премії Петербурзької академії наук.

Черговим науковим досягненням Д. І. Менделєєва став захист докторської дисертації з хімії. Після цього він переходить на посаду ординарного професора Петербурзького університету. Перебуваючи па цій посаді й працюючи на кафедрі загальної й неорганічної хімії, Менделєєв береться до роботи над другою фундаментальною працею — «Основи хімії». Ця робота дозволила йому ретельно систематизувати всі факти, що були зібрані на той час. Тому не дивно, що періодичний закон був відкритий Менделєєвим саме під час роботи над «Основами хімії».

Співробітництво Менделєєва з Петербурзьким університетом було дуже плідним: цей навчальний заклад, без перебільшення, стає центром хімічної науки в Росії. Варто тільки зауважити, що за сприяння Дмитра Івановича в університеті працювали видатні вчені О. М. Бутлеров і М. І. Меншуткін. Стараннями Д. І. Менделєєва 1868 р. було створено Російське хімічне товариство, яке сьогодні відоме як Хімічне товариство імені Д. І. Менделєєва.

Відкриття й заслуги вченого були визнані не тільки в Росії, але й в усіх державах з високим рівнем розвитку науки. Менделєєв був визнаний почесним членом п’ятьох російських університетів і багатьох академій Європи. Найстаріші університети Європи присудили йому почесні вчені ступені.

Однак визнання Менделєєва було далеко не повним. Незважаючи на клопотання таких видатних хіміків, як М. М. Зінін і О. М. Бутлеров, кандидатуру Менделєєва не затвердили ні на звання члена Петербурзької академії наук, ні на посаду ад’юнкта цієї академії.

Співпраця Менделєєва з Петербурзьким університетом вимушено припинилася 1890 р„ після конфлікту вченого з міністром народної освіти. Через деякий час Менделєєв стає вченим хоронителем Депо зразкових гир і ваг. Сьогодні ця установа називається Інститутом метрології імені Д. І. Менделєєва. На цій посаді Менделєєв залишався до своєї смерті (1907).

ОСНОВНІ ЕТАПИ НАУКОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Основу своєї глибокої дослідницької діяльності Д. І. Менделєєв заклав ще в студентські роки, коли зацікавився співвідношенням між кристалічною формою різних сполук та їхнім хімічним складом. Перша робота, що відбила результати досліджень Менделєєва в цій галузі, була присвячена ізоморфізму й розглядала його у зв’язку зі співвідношенням кристалічної структури й складу речовини. Наступним кроком у дослідженнях стала дисертація на звання магістра на тему «Питомі об'єми». У цьому дослідженні Менделєєву вдалося довести, що хімічна активність елемента залежить від розміру його атома. Це був перший крок до фундаментальної класифікації елементів, яку Менделєєв запропонує кількома роками пізніше, — періодичної системи елементів.

Класифікувати елементи за деякими загальними параметрами намагалися ще задовго до Менделєєва. Сам він уперше звернувся до цієї проблеми 1869 р., опублікувавши свій перший варіант таблиці елементів під назвою «Досвід системи елементів, що грунтується на їхній атомній вазі й хімічній подібності». До 1871 р. Менделєєв підсумував результати своїх досліджень у праці «Періодична законність для хімічних елементів». Як показали його роботи, над втіленням цієї ідеї вчений працював вже давно — фундаментальне видання «Основи хімії» представляє основи неорганічної хімії з позицій періодичного закону.

До Менделєєва спроби класифікувати елементи базувалися па аналогії в хімічному поводженні елементів. Уперше класифікувати елементи з огляду на їхню атомну масу спробував Деберейнер (1780-1849) у першій половині XIX ст. Після нього інші вчені будували свої розробки, спираючись на його ідею.

Менделєєв обрав принципово інший шлях досліджень. Він залишив осторонь хімічні властивості елементів і всю увагу звернув на найважливішу, на його думку, властивість атома — атомну масу. Учений першим припустив, що саме з цієї характеристики атома народжуються всі його властивості. Йому довелося внести ряд коректив у факти, якими оперували хіміки того часу (наприклад, уточнити атомні маси деяких елементів або навіть змінити їх). Як згодом показав досвід, Менделєєв не помилявся. Остаточно правоту Менделєєва й істинність запропонованого ним періодичного закону довела можливість передбачати існування нових елементів, спираючись на періодичну систему елементів.

Відкриття періодичного закону — найвідоміше досягнення Менделєєва. Однак цьому геніальному вченому належить також цілий ряд важливих досліджень і відкриттів. Звернемося до найсуттєвіших із них.

Д. І. Менделєєв вивчав природу різних розчинів, а водно-спиртовим розчинам навіть присвятив дисертацію. На підставі отриманих фактів він запропонував гідратну теорію, яка описує властивості розчинів і процеси, що відбуваються в них. До Менделєєва розчини вважалися механічними сумішами, компоненти яких не взаємодіють між собою. Менделєєв першим припустив, що між розчинником і розчиненою речовиною відбувається хімічна взаємодія, й експериментально підтвердив це. Так, непояснене до гідратної теорії явище зменшення обсягу розчину в порівнянні з сумарним обсягом розчинника й розчиненої речовини в рамках гідратної теорії було пояснене хімічною взаємодією між молекулами спирту й води.

Велике наукове значення мають також роботи Менделєєва в галузі хімії газів. Він уточнив закон Бойля—Маріотта й вивів об’єднаний газовий закон (рівняння Менделєєва—Клапейрона) незалежно від Клапейрона.

Останні роки життя Д. І. Менделєєв присвятив метрології: ним була створена фізична теорія ваг, що не втратила своєї актуальності й дотепер. Крім цього, були розроблені найточніші прийоми зважування й удосконалені деякі деталі ваг.

Наукова спадщина Менделєєва складає понад 400 друкованих праць. Його внесок у розвиток науки є воістину величезним — практично нікому з учених не вдавалося зробити стільки відкриттів.

ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН

Періодична зміна властивостей елементів — ключове поняття теорії Менделєєва. Його методика викладання й вивчення хімії будувалася саме на цьому.

Уперше звернутися до проблеми класифікації елементів молодому вченому довелося 1867 р., коли його запросили прочитати курс лекцій у Петербурзькому університеті. Для Д. І. Менделєєва це була велика честь, але й величезна відповідальність. І ось, вивчивши праці багатьох видатних учених, він виявив, що накопичені ними знання хаотичні й систематизувати їх неможливо. Не було жодних правил для опису сполук, жодної теорії щодо властивостей елементів. Крім того, кількість відомих речовин постійно збільшувалася, вносячи додаткове сум’яття в існуючу систему знань.

З погляду Менделєєва, в курсі викладання хімії повинні розглядатися всі відомі елементи й сполуки, до яких вони входять, крім того, він має передбачати можливість появи нових сполук. Для цього необхідний чіткий план вивчення.

Однак при втіленні задуму виникла нова складність — яку властивість або характеристику елемента обрати для побудови системи? Розглядаючи властивості елементів, Менделєєв був змушений відмовитися від багатьох з них. Деяка плутанина була викликана також тим, що алотропні модифікації елемента розглядалися як різні речовини.

Менделєєв звертався й до фізичних властивостей простих речовин, однак і тут його спіткало розчарування. Густина, провідність, температури кипіння й плавлення, оптичні й магнітні властивості речовини не були досить показовими для того, щоб можна було побачити єдину закономірність, якій підкорялися б усі елементи.

Нарешті Менделєєв звернувся до маси атома, яку вважав його найважливішою характеристикою. У результаті цього експерименту був відкритий періодичний закон. Перші начерки системи були зроблені Менделєєвим 1869 р. У статті, присвяченій періодичному закону. Менделєєв уже тоді навів всі основні його положення. Однак протягом ще багатьох років учений удосконалював своє відкриття, уточнюючи й доповнюючи періодичну систему.

До 1877 р. періодична система набула майже такого вигляду, який має й на сьогодні, але без інертних газів (VIII група).

Багатьох цікавило питання — чому нікому до Менделєєва не спало на думку об’єднати елементи за таким простим і відомим усім принципом, як збільшення маси атома? Сам Менделєєв уважав, що помилкою інших учених, які займалися класифікацією хімічних елементів, було те, що вони розглядали елементи, властивості яких були схожі. Ось як писав про це вчений у Відомостях Німецького хімічного товариства 1871 р.: «У зіставленні несхожих елементів полягає, на мою думку, основна ознака, що відрізняє мою систему від системи моїх попередників. За деякими винятками я прийняв ті ж групи аналогічних елементів, що й мої попередники, але поставив за мету вивчити закономірність у взаємовідношенні груп. У такий спосіб я прийшов до вищезгаданого загального принципу, який можна застосувати до всіх елементів і який охоплює чимало колись висловлених аналогій, але допускає ще й такі наслідки, які раніше були неможливі».

Але відкриттю тих істин, що є для нас зараз очевидними, передували тривалі роки пошуку, ряд відкриттів більш приватного характеру, довгий, копіткий і свідомий пошук єдиного принципу, що дозволяє зблизити явища, співвіднести величини й т. д.

Величезна робота, вершиною якої стало створення періодичної системи, бере свій початок у XVII ст., коли Бойль закріпив у свідомості вчених ідею про елемент-речовину (на противагу елементам-стихіям, що існували з давніх часів). Після цього протягом тривалого часу пошук нових елементів складав головне завдання вчених. Зараз нам зрозуміло, що мова йшла скоріше про пошук нових простих речовин, однак, описуючи досягнення науки того часу, усі користуються поняттям «елемент».

На початку XIX ст. Фарадей зробив нечувану пропозицію вченим — замість пошуку нових металів спробувати припустити, якою є будова вже відомих елементів. Гідної підтримки ідея не зустріла, відбулося це тільки через півтора сторіччя, протягом яких жили й працювали такі видатні особистості, як Ньютон, Ломоносов, Прістлі, Лавуазьє й чимало інших.

Спробу класифікації елементів за їхніми атомними масами і деякими іншими властивостями здійснив Деберейнер 1829 р. Йому належить ідея «тріад» — груп із трьох елементів, що характеризуються аналогічними властивостями. Однак він занадто захопився формою (у кожній групі було тільки три елементи), тому не помітив очевидних подібностей у четвірці елементів: Фосфор, Арсен, Стибій і Вісмут.

У 1850 р. Петтенкофер спробував об’єднати елементи за масами їхніх еквівалентів. Ця система була ближчою до істинного стану елементів.

Після Петтенкофера подібні спроби робили Ньюландс (розташовував елементи в «октави» — по вісім, спираючись на повторюваність властивостей елементів), Шанкуртуа (розмістив елементи в періоди) і Лотар Мейєр (використовував атомну масу як головний принцип класифікації елементів). Недоліком праць цих учених було те, що вони просувалися вперед з побоюванням, не зважувалися повірити передчуттям, використовували у своїх роботах напівмістичні поняття про стихії.

Натомість у дослідженнях Менделєєва переважав раціоналізм. Однак це було не сухе дотримання букви власноручно відкритого закону. Скоріше, це був вільний політ творчої думки вченого, який твердо повірив у гармонійність і стрункість законів природи. Маси атомів багатьох елементів не відповідали їхньому місцю в періодичній таблиці. Однак Менделєєв помішав їх саме туди, вірячи, що хімік, який визначав атомну масу, міг помилятися, а природа, що наділила елемент деякими властивостями, завжди має рацію. Ось як писав про це сам Менделєєв: «Закони природи винятків не терплять і цим явно відрізняються від правил, подібних, наприклад, до граматичних... Необхідно що-небудь одне — або вважати періодичний закон правильним до кінця, або його відкинути... На мою думку, варто було нову точку опори, яка видається періодичним законом, або затвердити, або відкинути; дослід її скрізь виправдав, де не прикладалися до того зусилля. Тоді точка опори стала загальною».









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.