Д. И. Менделеев – мыслитель и организатор науки

    Однако  дело не обошлось без затруднений. Нашлись другие, у которых было много покровителей, хотя необходимых научных заслуг у них далеко не достаточно.

    В конце концов, вопрос был решен благоприятно, и Дмитрий Иванович получил командировку. В январе 1859 г. Менделеев был отправлен в двухгодичную командировку. Cначала он поехал в Варшаву, затем в Краков.

      Отправляясь за границу, Дмитрий  Иванович уже имел продуманный  план работы. Он решил изучить  взаимное притяжение частиц жидкости, которое сказывается, например, в  том, что капли росы имеют шарообразную форму. Такую форму они имеют потому, что все частицы жидкости притягиваются внутрь. Но это можно наблюдать, пока капля не смочила листок, покрытый утром особой восковой пленочкой. Измерить это притяжение Менделеев надеялся по подъёму жидкостей в узких трубках.

      Немецкие города, такие как Бреславль,  Лейпциг и другие, произвели на  Менделеева слабое впечатление.

      Дмитрия Ивановича манил Париж, где работала с начала ХIХ века плеяда крупных учёных.

      В то время Париж был неблагоустроен  и состоял во многих местах из запутанных улиц, очень грязных, где рядом с дворцами ютились убогие хижины.

      Менделеев ехал туда не без  тревоги. 

    Там он встретился такими известными химиками, как Дюма Вюрц, и физиком Беккерелем.

    В Париже он спешил посетить заводы химических веществ и мастерские по изготовлению научных приборов, которых в Париже были десятки.

      Для работы, задуманной Менделеевым, нужны были приборы, которые можно было купить только в Париже. И Менделеев купил там основной для своего исследования прибор – катетометр, весы, воздушный насос и ряд других приборов.

      В Париже было трудно спокойно  и сосредоточено работать, а потому  Дмитрий Иванович поселился в  провинциальном немецком университетском  городке    Гейдельберге. Туда его привлекали имена Бунзена, Кирхгофа и Коппа, и где он работал в собственной частной лаборатории. Там  было немало его соотечественников, среди них нужно отметить химика, а в будущем – одного из самых видных русских и мировых композиторов, А. П. Бородина, великого физиолога И. М. Сеченова, двоюродную сестру А. И. Герцена – Пасек, которая хила там с целою семьею, и ряд других лиц.

    Дмитрий Иванович, разносторонне образованный, остроумный, увлекающийся всем живым, занял в этом кругу людей руководящее  положение. Кружок русских жил не только научными интересами, но и всеми новостями искусства и политики.

      В то время задача, поставленная Менделеевым, была неразрешимой, потому что Дмитрий Иванович не мог собрать так много данных, как нужно было для решения. Кроме того, все считали тогда, что жидкости подобны газу, хотя, по непонятным причинам, несжимаемы.

    Зато  Менделеев обратил внимание на обстоятельство первоклассной важности для решения  вопроса о строении жидкостей. Он заметил, что подъём жидкостей во всех узких (волосных, или капиллярных, трубках) уменьшается при повышении температуры и вместе с тем уменьшается затрата тепла на испарение жидкости…

    Опираясь на выводы из своих опытных исследований, что при повышении температуры уменьшается и взаимное притяжение частиц жидкости. Он утверждал, что для каждой жидкости обязательно имеется критическая температура, выше которой притяжение между частицами делается равным нулю (точнее, равным тому же, что и в газе) и скрытая теплота перехода  в пар, то есть затрата теплоты на испарение, делается равной нулю.

    До 1859 года считали, что и газы и жидкости одинаково состоят из частиц, но в газах они движутся в большем  объёме, и потому газы легко сжимать, и они упруги; в жидкости те же частицы сближены почти вплотную, и потому жидкости почти не сжимаются.

    Дмитрий Иванович показал, что любой газ можно обратить в жидкость, но для этого нужно его охладить ниже некоторой температуры, названной в дальнейшем критической, и что при нагреве любой жидкости до той же температуры исчезает граница между жидкостью и паром над нею. Жидкость и пар обращаются в газ.

    Чтобы подтвердить свои выводы, Дмитрий  Иванович использовал свои наблюдения над тем, что высота подъёма жидкостей в трубках падала равномерно с подъёмом температуры.

      Однако дойти до критической температуры наблюдатели не рисковали, так как трубки могли не выдержать давления пара и разорваться.

    На  основании величин подъёма при  низких температурах Дмитрий Иванович вычислил для трёх жидкостей температуры, при которых высота подъёма сделается  равной нулю.

    Позже  другие учёные подтвердили его расчёты для многих жидкостей и подтвердили их.

      Из менделеевского учения следовало,  что любой газ можно превратить  в жидкость, если его охладить  ниже критической температуры. 

      По окончании работы с жидкостями Дмитрию Ивановичу пришлось участвовать и играть значительную роль в важнейшем в истории химии конгрессе химиков в Карлсруэ в 1860 году. Конгресс был посвящен основному вопросу: что считать химической частицей?

    Наибольшая  трудность заключалась в том, что ряд профессоров, считавшихся авторитетами, хотел сохранить сложность представлений о выводе формул, чтобы производить впечатлении, что в химии учение об атомах – лишь условное представление, удобное для расчётов, а на самом деле атомов в природе нет.

    Эти учёные не хотели отказаться от привычных, но устарелых приёмов. Так, например, Дюма предлагал в одной половине химии (минеральной) сохранить старый приём, а в другой (органической) – принять новый. Ясно, какая поучилась бы при этом путаница.

    Но  путаница и без того была большая. Так, формулу воды писали неправильно – ОН, – что, естественно, влекло неточности и во всех формулах, куда входила вода.

    Например, для столь широко распространенного  вещества, как уксусная кислота, в  период с 1855 по 2860 год применялось  около десяти формул. Каждая из них заставляла иначе изображать состав многих соединений.

      Представьте себе положение студентов,  которые могли ожидать, что  на экзамене профессор задаст  вопрос в соответствии с той формулой, которую студент считал неправильной. И каково было положение учёного, читающего статью по химии и не понимающего сразу, каких же формул придерживается её автор

          Часы досуга проводил в кругу молодых русских ученых: С. П. Боткина, И. М. Сеченова, И. А. Вышнеградского, А. П. Бородина и др. В 1861 г.

     В течение всей жизни за границей Менделеев стремился вернуться на родину, где его ждала большая и многообразная деятельность. 

     Работа  над растворами 

     Менделеев возвращается в Санкт-Петербург, где  возобновляет чтение лекций по органической химии в университете и издает замечательный по тому времени учебник: «Органическая химия», в котором идеей, объединяющей всю совокупность органических соединений, является теория пределов, оригинально и всесторонне развитая.

       В 1863 г. физико-математический  факультет Петербургского университета избирает его профессором на кафедру технологии, но он не получает утверждения от министерства, за отсутствием у него степени магистра технологии! (утверждение состоялось, однако, в 1865 г.).

       В 1864 г. Менделеев был избран  профессором Петербургского технологического института. В 1865 г. он защитил диссертацию «О соединениях спирта с водой» на степень доктора химии, а в 1867 г. получил в университете кафедру неорганической (общей) химии, которую и занимал в течение 23 лет. С этим периодом времени совпадает наиболее полный расцвет научного творчества и педагогической деятельности Менделеева. Он открывает периодический закон (1869) и излагает его в ряде мемуаров, выпускает «Основы химии» (1869 — 1871), посвящает многолетнюю работу, совместно с несколькими сотрудниками, сначала изучению сжимаемости газов, затем — исследованию растворов, главным образом по отношению к удельному весу. Первая из этих работ велась на средства, предоставленные Менделееву Императорским Русским Техническим Обществом и Артиллерийским Ведомством, при участии М. Л. Кирпичева, Н. Н. Каяндера, Богуского, Ф. Я. Капустина, Гемильяна и Е. Н. Гутковского, и обнимает период времени с 1872 — 78 г.; она осталась незаконченной. Ее результаты изложены в сочинении «Об упругости газов» (1875) и в нескольких предварительных сообщениях. Работы по растворам, являющиеся продолжением докторской диссертации Менделеева, занимают Менделеева и его сотрудников (В. Е. Павлова, В. Е. Тищенко, И. Ф. Шредера, С. П. Вуколова и др.) в конце 70-х и в первой половине 80-х годов; результаты ее сведены в обширном сочинении: «Исследования растворов по удельному весу» (1887). В тесной связи с этими работами по газам он занимается вопросами, касающимися сопротивления жидкостей, воздухоплавания и метеорологии, и публикует по этому поводу две ценных монографии.  

     Работы  для производства 

     В 1887 г. он поднимается на воздушном  шаре в Клину для наблюдения полного  солнечного затмения. Он посвящает  много внимания нашей нефтяной промышленности;

       в 1876 г. предпринимает путешествие в Америку (по поручению правительства) для ознакомления с постановкой там нефтяного дела, неоднократно посещает с той же целью и наши кавказские месторождения; ведет ряд любопытных работ по исследованию нефти.

    В 1888 г. он изучает экономическое состояние Донецкого каменноугольного района, выясняет огромное его значение для России и предлагает ряд мер для рационального использования «будущей силы, покоящейся на берегах Донца». Результаты этих работ изложены им в ряде статей и отдельных монографий.

    В 1890 г. Менделеев покинул Петербургский  университет при следующих обстоятельствах. Возникшие весной этого года студенческие беспорядки привели к выработке  на студенческих сходках петиции  на имя министра народного просвещения, в которой содержались исключительно пожелания академического характера. По просьбе студентов Менделеев согласился передать эту петицию министру, взяв раньше с них слово приостановить беспорядки. Бестактный ответ министра (графа Делянова), отказавшегося рассмотреть петицию, и возобновившиеся после того беспорядки заставили Менделеева подать прошение об отставке. Просьбы товарищей не смогли заставить Менделеева изменить раз принятое решение; со стороны министра не было предпринято никаких шагов к тому, чтобы загладить свою вину перед Менделеевым и сохранить за Петербургским университетом его лучшее украшение. Почти насильно оторванный от науки, Менделеев посвящает все свои силы практическим задачам. При его деятельном участии, в 1890 г. создается проект нового таможенного тарифа, в котором последовательно проводится покровительственная система, а в 1891 г. выходит в свет замечательная книга: «Толковый тариф», представляющий комментарий к этому проекту и вместе с тем глубоко продуманный обзор нашей промышленности, с указанием на ее нужды и будущие перспективы. Морское и военное министерство поручают Менделееву (1891) разработку вопроса о бездымном порохе, и он (после заграничной командировки) в 1892 г. блестящим образом выполняет эту задачу. Предложенный им «пироколлодий» оказался превосходным типом бездымного пороха, притом универсальным и легко приспособляемым ко всякому огнестрельному оружию. Менделеев принимает деятельное участие в работах, связанных с Всероссийской выставкой (1896), с Чикагской (1893) и Парижской (1900) всемирными выставками.

    В 1899 г. он был командирован на уральские  заводы; плодом этой поездки явилась  в следующем же году обширная и в высшей степени содержательная монография о состоянии уральской промышленности. В 1893 г. Менделеев был назначен управляющим только что преобразованной по его же указаниям «Главной Палаты мер и весов» и на этом посту оставался до конца своей жизни. В главной палате Менделеев организует ряд работ по метрологии, связанных с возобновлением русских прототипов меры и веса.

    Особенно  важны работы, касающиеся законов, управляющих колебаниями весов, и выработки приемов точного взвешивания; сюда же относится определение веса определенного объема воды и изменения удельного веса воды при изменении температуры от 0 до 30°, подготовление опытов для измерения абсолютного напряжения силы тяжести. Все эти и другие работы напечатаны в основанном Менделеевым «Временнике» главной палаты. К этому же периоду деятельности Менделеева относится его известная статья: «Попытка химического понимания мирового эфира» (1903), в которой он высказывает предположение, что эфир — особый химический элемент с весьма малым атомным весом, относящийся к нулевой группе периодической системы.