По любым рейтингам Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907) – выдающийся учёный, вклад которого науку трудно переоценить. Более всего он известен, как химик, но он отличился оригинальными идеями и в ряде других областей, довольно далёких от чистой науки.
Собственно говоря, и химия во времена Менделеева только начиналась, как наука. Многие учёные в то время изучали строение и превращение одних соединений в другие, и почти у каждого был свой взгляд на предмет и методы этой обширнейшей, как оказалось, области знания.
Менделеев родился 8 февраля 1834 года в сибирском городе Тобольске. Он был семнадцатым, последним, ребенком в семье и восьмым из оставшихся в живых детей. Отец его, Иван Павлович, служил на посту директора Тобольской гимназии, но в год рождения Дмитрия у него случилась катаракта на оба глаза, он ослеп и ушёл с государственной службы. Так что управляла большой семьёй и кормила её мать, Мария Дмитриевна. Главным источником доходов был принадлежавший ей стекольный завод. Доходы для большой семьи были невеликие, но они позволили достойно содержать детей и дать им хорошее образование.
Дмитрий Иванович, обучаясь в тобольской гимназии, больших успехов в учёбе не показывал. Он охотно занимался только математикой и физикой. Один из многочисленных мифов, окружавших жизнь Менделеева: из-за того, что он плохо учился в гимназии, он не сдал вступительные экзамены в университет. Это не так, хотя бы потому, что выпускники гимназий не должны были сдавать экзамены при поступлении в университет. Но в университет только своего учебного округа. Поскольку Тобольск относился к казанскому учебному округу, Д. И. Менделеев, закончив тобольскую гимназию, мог поступать только в Казанский университет. Но в Москве у матери жил брат, который уже помог устроить в Московский университет старшего сына. На помощь брата она рассчитывала и сейчас, желая, чтобы и Дмитрий учился в Москве. Расчёты не оправдались, и только спустя три года после выпуска из гимназии, а именно, в 1850-м году, Дмитрий Менделеев стал студентом Петербургского главного педагогического института. Это учебное заведение университетом не было, но отнюдь не числилось второсортным. Качество обучения здесь было высоким: в Педагогическом преподавали академики и профессора Петербургского университета. Здесь Менделеев впервые занялся наукой. Его студенческие работы относились к области аналитической химии.
Закончив Педагогический институт молодой человек проработал два года сначала в Симферопольской мужской гимназии, а затем в Одессе. В 1856 году он возвратился в Петербург, где блестяще защитил магистерскую диссертацию по химии. В 23 года он становится доцентом Санкт-Петербургского университета, где преподаёт химию и химическую технологию с 1857 года по 1890 год. Немалый срок! Поэтому не удивительно, что на Васильевском острове, где расположено здание университета, одна из линий называется Менделеевской.
С 1859 по 1861 год Д. И. Менделеев побывал в научной командировке в Гейдельбергском университете в Германии. Здесь он организовал физическую лабораторию, в которой исследовал явления капиллярности и поверхностного натяжения, по которым можно было судить о процессах межмолекулярного взаимодействия. Тем самым Менделеев развивал ту отрасль науки, которую впоследствии назвали физической химией.
В это время Менделееву было всего-то 25 лет. Именно тогда он начал отпускать бороду, возможно, чтобы скрыть моложавость и, как он считал, свою недостаточную солидность. Однако во время пребывания в Гейдельберге молодой человек занимался не только наукой. От романа с актрисой Агнессой Фойхтман родилась дочка, на содержание которой Менделеев длительное время посылал деньги.
В 1861 году Д. И. Менделеев возвратился в Россию из Германии и продолжил своё преподавание в Санкт-Петербургском университете, а с 1864 года – его выбрали профессором Петербургского технологического института. Преподавая химию и химическую технологию, он одновременно написал учебник по органической химии, который вышел в свет в 1861 году.
А в 1865 году Менделеев защищает докторскую диссертацию под веселеньким названием «О соединении спирта с водой», которая стала в наше время источником шуточек и ещё одной неправдивой легендой о великом учёном. В этой диссертации совсем не открывалось, что крепость водки должна быть сорок градусов. В каком соотношении растворять спирт водой знали все, кто производил водку почти за сто лет до Менделеева. Если же говорить серьёзно, то докторская диссертация Д. И. Менделеева оказалась началом теории растворов, одного из разделов возникавшей тогда физической химии. Смешение воды и спирта заинтересовало ученого потому, что при растворении спирта в воде объем полученного раствора существенно меньше суммы объемов составляющих жидкостей. Что это означало? Это означало, что маленькие молекулы воды размещаются внутри более крупных молекул спирта, в результате чего образуется своеобразная «плотная упаковка».
В 1867 году Д. И. Менделеев стал заведовать кафедрой общей и неорганической химии Петербургского университета. Здесь он обнаружил, что не существует курса общей химии, пригодного для преподавания студентам. Поэтому он решил написать учебник под названием «Основы химии». В ходе работы Менделеев столкнулся с методическим затруднением. Неорганическая химия – наука о свойствах и соединениях самых разнообразных элементов. При этом у каждого элемента вырисовывается своя химия. Возможно ли читать студентам несколько десятков химических курсов, посвящённых каждому элементу и никаким образом не объединённых? А что делать, если химики откроют новые, ещё неизвестные химические элементы?
Но если предположить такой нонсенс и попытаться ввести для каждого элемента курс, посвящённых химии этого элемента, многие сведения в таких курсах будут повторяться. Ведь химики давно заметили, что определённые элементы имеют между собой сходство. Похоже химическое поведение и физические свойства лития, натрия и калия. Аналогично, имеется сходство между железом, никелем и кобальтом. Во многих отношениях похожи друг на друга инертные газы...
Сначала Д. И. Менделеев хотел сгруппировать элементы по валентностям. Но потом решил, что основной характеристикой элемента является его атомный вес. Оказалось, что по мере роста атомного веса элементов их свойства имеют тенденцию к повторению. Периодичность изменения свойств элементов в зависимости от атомного веса стала главным открытием Д. И. Менделеева, прославившего его имя. В 1869 году Д. И. Менделеев опубликовал статью «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». Эта статья, кстати, была представлена Русскому химическому обществу на его первом заседании. Спустя два года, в 1871 году, Менделеев доработал свою статью, и периодическая система для химических элементов стала научным термином. Более того, на основе своего открытия о периодичности изменения физических и химических свойств элементов в зависимости от их атомного веса, Менделеев предсказал существование ещё не открытых элементов и даже частично описал их свойства.
Здесь нас снова ожидает легенда, согласно которой свой Периодический закон Д. И. Менделеев увидел во сне после того, как упорно раскладывал пасьянс, а тот никак не складывался. Дмитрий Иванович сам рассказал об этом нескольким знакомым. Ну, как не вспомнить тут историю о том, что на голову И. Ньютона упало яблоко, и что это неприятное событие якобы натолкнуло учёного на открытие закона всемирного тяготения. И как не вспомнить тут же, что на самом деле эту историю придумал великий пересмешник Вольтер. С другой стороны, почему бы и нет? Если над какой-либо проблемой долго размышляешь, её решение иногда приходит в голову в самые неожиданные моменты. Как тут не вспомнить фильм режиссёра Ивана Дыховичного «Копейка», в котором научный сотрудник Антон делает потрясающее научное открытие, писая на снег.
Через несколько лет предсказания Менделеева стали сбываться. В 1875 году был открыт первый из предсказанных им элемент, галлий. Через десять лет, в 1879 году, был открыт и второй, скандий.
Как это не удивительно, многие из коллег считали Периодическую систему не научным открытием, а чисто методическим приёмом. Отчасти это стало причиной того, что Д. И. Менделеев не стал академиком. В 1880 году на выборах в Академию наук Дмитрия Ивановича забаллотировали из-за того, что за ним не числилось никаких открытий в области химии.
О том, что Д. И. Менделеев был универсальным учёным, не запирающимся в раковине одной науки, свидетельствуют разнообразные интересы учёного. И в любой области, которой он интересовался, Менделеев достигал серьезных результатов. Не без удовольствия учёный однажды заметил, что сам удивляется, чего он только не делывал в своей жизни, добавляя, что всё им сделанное, сделано было недурно.
В 1870 – 1880-х годах Менделеев опубликовал более сотни работ по физике газов. Он вывел формулу зависимости между параметрами идеального газа, давлением, температурой и объёмом, объединяющие все открытые до этого законы состояния идеального газа, закон Бойля – Мариотта, закон Гей-Люсака и закон Шарля. Эта формула сейчас называется законом Клапейрона – Менделеева.
Свою формулу Менделеев тут же применил для целей практической метеорологии. Он оценил температуру верхних слоёв атмосферы и уточнил закон изменения значения атмосферного давления от высоты. А 7 августа 1887 года он осуществил полёт на воздушном шаре для наблюдения полного солнечного затмения. Шар для полёта объёмом 700 кубических метров предоставило военное министерство. Место старта располагалось недалеко от подмосковной дачи учёного в районе Клина. Здесь длительность полного солнечного затмения составляло почти 2 минуты.
В 1891 году морское и военное министерство поручили Дмитрию Ивановичу разработать вопрос о бездымном порохе. Согласно анекдоту (ну, куда от них денешься, говоря о Менделееве?) учёный уехал во Францию, поселился в провинциальной гостинице рядом с железнодорожными путями, ведущими на пороховой завод. Наблюдая за тем, какие вещества везут на завод и в каком количестве, учёный определил формулу французского бездымного пороха. Всё было, конечно, не так. У Менделеева имелись полномочия на переговоры с французскими военными чиновниками. Благодаря этим переговорам, он и состав французского нитроглицеринового пороха, кордита, получил, и технологию его производства выяснил. Хотя после официального визита Дмитрий Иванович вполне мог съездить к какому-нибудь заводу, чтобы уточнить полученную им официально формулу. Занятия промышленным шпионажем совсем не противоречило его характеру. В любом случае, Менделеев предложил российским военным собственный рецепт бездымного пороха. Военные решили воспользоваться французским рецептом, а Менделеев запатентовал своё изобретение в США. Впоследствии американцы продавали в Россию «менделеевский» порох.
По результатам Всероссийской переписи населения 1897 года Д. И. Менделеев в своем труде «К познанию России», написанном в 1906 году, сделал прогноз роста численности населения России вплоть до 2000 года. Согласно этому прогнозу на территории тогдашнего государства без учёта Финляндии и Польши (то есть, попросту говоря, в границах СССР) к концу двадцатого века проживало бы 722 миллиона человек! Можно, конечно, сомневаться в методике расчёта, но расчёты Менделеева на более короткие сроки для России и на для США были близки к реальным результатам. Значит, напрашивается грустный вывод. Простым вычитанием легко посчитать во что обошёлся российской цивилизации коммунизм.
Среди прочего, Менделеев положил начало научной метрологии и в 1893 году был назначен управляющим палаты мер и весов. Он всерьёз занимался нефтехимией и нефтепереработкой, участвовал в создании первого в Сибири Томского университета и едва не стал его ректором. Ну, и на сладкое. Менделеев весьма серьёзно относился к спиритизму и даже пытался его научно исследовать. Воистину, великий человек велик во всём. Даже в своих ошибках.
