Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №12/2006

УЧЕБНИКИ. ПОСОБИЯ

 

О.С.ГАБРИЕЛЯН,
И.Г.ОСТРОУМОВ,
А.К.АХЛЕБИНИН

СТАРТ В ХИМИЮ

7 класс

Продолжение. Начало см. в № 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11/2006

Рассказы по химии

Рассказы об ученых

Михаил Васильевич Ломоносов

Портрет М.В.Ломоносова работы неизвестного художника XVIII в.

Портрет М.В.Ломоносова
работы неизвестного
художника XVIII в.

На самом севере России, в селе Денисовка Архангельской губернии 19 ноября 1711 г. в простой крестьянской семье родился мальчик. Назвали мальчика Мишей. Его отец занимался рыбным промыслом и нередко надолго уходил в суровое северное море. Мама мальчика умерла очень рано, и Мише была уготована незавидная крестьянская доля. Но человек сам во многом вершит свою судьбу, строит свое будущее. Только благодаря необыкновенной тяге к знаниям, упорству и таланту простой мальчишка стал великим русским ученымэнциклопедистом, первым русским академиком Михаилом Васильевичем Ломоносовым.

Михаил не раз выходил в море с отцом, и это оставило в душе маленького мальчика неизгладимое впечатление. Постоянные опасности закалили его волю, трудности укрепляли физически, природная наблюдательность обогащала разум. Мать научила Ломоносова читать и писать, а настоящими «вратами учености» стали для него неизвестно откуда взявшиеся книги: «Грамматика», «Арифметика», «Стихотворная Псалтырь».

Непреодолимая тяга к знаниям заставила девятнадцатилетнего юношу добраться с крестьянским обозом до Москвы и поступить в Славяно-греко-латинскую академию. За годы учебы в академии Ломоносов изучил несколько иностранных языков, постиг азы многих наук, проявил необыкновенное стремление к научным занятиям. В числе трех лучших учеников он был направлен в Германию для изучения математики, физики, философии, химии, металлургии.

Из-за границы Ломоносов вернулся уже сложившимся ученым, специалистом в области естественных наук: физики, химии, горного дела. Кроме того, он был талантливым поэтом и художником. А.С.Пушкин писал: «Ломоносов обнял все отрасли просвещения. Жажда науки была сильнейшей страстью сей души… Историк, ритор, механик, химик, минералог, художник и стихотворец, он все испытал и все проник».

В 1745 г. Ломоносов был избран профессором химии (академиком) Петербургской академии наук. Он добился открытия при академии первой в России научной и учебной химической лаборатории. Здесь он изучал действие кислот на металлы, разрабатывал способы получения минеральных красок, цветных стекол, изучал состав минералов, создавал русский «химический язык».

В 1750-е гг. Ломоносов заинтересовался созданием цветного стекла. В общей сложности он провел свыше 4000 опытов. По его рецептам были изготовлены стекла для мозаичных картин, в частности знаменитой «Полтавской баталии» (рис. 87). В 1753 г. Ломоносов построил стекольную фабрику, на которой изготавливались замечательные изделия из разноцветной стекольной массы.

Рис. 87. Мозаичное полотно «Полтавская баталия» и ее фрагмент

Рис. 87.
Мозаичное полотно «Полтавская баталия»
и ее фрагмент

Михаил Васильевич Ломоносов сам был выдающимся педагогом и сторонником народного просвещения. По проекту Ломоносова и при его непосредственном участии в 1755 г. был открыт первый в стране Московский университет, который до настоящего времени носит имя ученого (рис. 88). Пушкин писал о Ломоносове: «…Между Петром I и Екатериною II он один является самобытным сподвижником просвещения, он создал первый университет; он, лучше сказать, сам был первым нашим университетом».

Рис. 88. Памятник М.В.Ломоносову у Московского университета

Рис. 88.
Памятник М.В.Ломоносову
у Московского университета

Такое внимание Пушкина к личности Ломоносова не случайно, поскольку Михаил Васильевич прекрасно слагал поэтические оды и стихи. В.Г.Белинский назвал его «первым основателем русской поэзии и первым поэтом Руси».

Наряду с занятиями русским языком и стихосложением Ломоносов интересовался метеорологией. Он доказывал важность предсказания погоды, стремился организовать первые метеорологические станции, пытался при помощи самопишущих инструментов исследовать верхние слои атмосферы. В последние годы жизни он детально исследует природу силы тяжести, пишет большое руководство по мореплаванию, составляет диссертацию о ледяных горах и айсбергах, снаряжает экспедицию для изучения северных морей. Он делает замечательное открытие даже в области астрономии: при прохождении Венеры через солнечный диск в 1761 г. Ломоносов увидел, что планета окружена атмосферой.

При всей важности перечисленных научных трудов ученого его главной специальностью были физика и химия, где гений ученого проявился наиболее ярко.

В 1740-е гг. Ломоносов разработал корпускулярную теорию строения вещества, отдельные положения которой предвосхитили представления атомно-молекулярного учения. Атомы он называл элементами, а молекулы – корпускулами. «Корпускулы разнородны, – считал Ломоносов, – когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе: от этого зависит бесконечное разнообразие тел».

Наиболее детально разработаны Ломоносовым два вопроса физики: о сущности теплоты и о газообразном состоянии веществ. В своем произведении «Размышления о причине теплоты и холода» (1744) ученый показал, что теплота – это результат движения частичек, из которых состоят тела, т.е. корпускул. При помощи своей теории Ломоносов сумел объяснить все явления, связанные с теплотой. Он полностью отвергал представления о теплоте как некой жидкости, тепловой материи или теплороде, перетекающем от одного тела к другому. А ведь такие воззрения признавались некоторыми учеными даже спустя сто лет после смерти Ломоносова!

Ломоносов был одним из основоположников нового направления в науке – физической химии, отражающей теснейшую взаимосвязь этих двух естественно-научных дисциплин. Говоря о вкладе ученого в развитие химической науки, академик П.Вальден писал: «Если мы сравним гигантскую программу физико-химических опытов Ломоносова с современным состоянием физической химии… то нас прямо поразит общность научного материала задуманной и созданной Ломоносовым физической химии… Его взгляды настолько современны, и изложение их настолько свежо, что при чтении их мы забываем, что полтораста лет разделяют нас, современных физикохимиков, от того, кто может быть назван “отцом физической химии”».

Помимо значительного вклада в разработку атомно-молекулярного учения Ломоносов открыл закон сохранения массы веществ, участвующих в химической реакции. С этим законом вы будете знакомиться в курсе химии 8-го класса.

Ученый высказал предположения об органическом происхождении янтаря, каменного угля, нефти, торфа. Им описаны процессы получения многих веществ: железного купороса, меди из медного купороса, серы из руд, серной, азотной и соляной кислот.

Рис. 89. Город Ломоносов
Рис. 89. Город Ломоносов

В конце жизни Ломоносов был избран почетным членом нескольких иностранных академий наук. Ученый умер 15 апреля 1765 г., ему не было еще и 54 лет. Именем Ломоносова помимо Московского университета назван Московский институт тонкой химической технологии, город в Ленинградской области (рис. 89). В 1956 г. Академия наук учредила медаль имени М.В.Ломоносова за выдающиеся достижения в области химии и других естественных наук.

Дмитрий Иванович Менделеев

Два петербуржца, завидев проходящего мимо них Дмитрия Ивановича Менделеева, ведут диалог:

– Ты знаешь этого господина?

– Конечно, это знаменитый чемоданных дел мастер Менделеев!

Этот небольшой штрих из биографии Менделеева лишний раз свидетельствует о том, что, за какое бы дело ни брался выдающийся русский ученый (мастерить чемоданы было его увлечением на протяжении всей жизни), он выполнял его с блеском, талантливо и профессионально.

Д.И.Менделеев. Фото С.Левицкого, 1878 г.
Д.И.Менделеев
Фото С.Левицкого,
1878 г.

Морозным зимним утром 8 февраля 1834 г. в семье директора Тобольской гимназии И.П.Менделеева родился последний, семнадцатый ребенок. Вскоре Иван Павлович тяжело заболел и умер, а заботы о многочисленной семье легли на плечи матери – Марии Дмитриевны Менделеевой, женщины выдающегося ума и энергии. Младший сын отличался необыкновенными способностями, и она сделала все возможное для того, чтобы развить его природное дарование. Дмитрий Иванович до конца своих дней был признателен матери и всегда помнил ее наставления «избегать… самообольщения, настаивать в труде, а не в словах, и терпеливо искать божескую или научную правду».

В тобольской гимназии юноша охотно занимался математикой и физикой, затем в Главном педагогическом институте в Петербурге всерьез увлекся химией и минералогией. Уже в 22 года он защитил диссертацию на степень магистра химии. Вскоре молодого ученого отправляют в двухгодичную командировку за границу.

В немецком городе Гейдельберге Менделеев работал в химических лабораториях под руководством выдающихся ученых-химиков: Р.В.Бунзена, Г.С.Кирхгофа, Г.Ф.М.Коппа. Часы досуга он проводил в кругу молодых русских ученых: С.П.Боткина, И.М.Сеченова, И.А.Вышнеградского, А.П.Бородина.

В 1861 г. Менделеев возвращается в Петербург, где возобновляет педагогическую деятельность (рис. 90). Современники отмечали его поистине необыкновенную работоспособность. Всего за два месяца, буквально не отходя от стола, он пишет замечательный учебник «Органическая химия». Лекции ученого были настолько увлекательны, что слушать их собирался весь университет. В этих лекциях Менделеев как бы вел за собой слушателя, заставляя его проделывать тот трудный и утомительный путь, который от сырого фактического материала науки приводит к истинному познанию природы. Он заставлял почувствовать, что открытия даются лишь ценой упорного труда.

Рис. 90. Кабинет Д.И.Менделеева в Петербургском университете
Рис. 90.
Кабинет Д.И.Менделеева
в Петербургском университете

А уж упорства и гениальной научной проницательности ученому было не занимать. Работая над второй частью учебника «Основы химии» (еще при жизни Менделеева эта книга выдержала 8 изданий и была переведена на десятки иностранных языков) (рис. 91), он заинтересовался закономерностями изменения свойств химических элементов. Результатом напряженного научного труда стало открытие периодического закона, принесшего ученому всемирную известность и громкую славу. Согласно этому закону свойства химических элементов и их соединений постепенно изменяются с увеличением атомной массы элемента (точнее, с увеличением положительного заряда атомного ядра), так, что через определенные интервалы появляются сходные или близкие по свойствам элементы.

Рис. 91. Титульный лист книги Д.И.Менделеева «Основы химии»
Рис. 91.
Титульный лист книги Д.И.Менделеева
«Основы химии»

Менделеев не только первым сформулировал периодический закон и представил его в виде уже известной вам периодической таблицы химических элементов. Он сам показал огромное научное значение и предсказательную силу этого закона. На основании закона он исправил неверно определенные относительные атомные массы некоторых элементов и предсказал существование и свойства не открытых к тому времени элементов: галлия, скандия, германия.

Открытие периодического закона – главное, но далеко не единственное научное достижение ученого. Он сделал ряд других важных открытий в химии, воздухоплавании и метеорологии. В 1887 г. в подмосковном Клину он поднимается на воздушном шаре, чтобы наблюдать полное солнечное затмение. Менделеев прекрасно справляется с поручением Морского и военного министерства по разработке процесса изготовления бездымного пороха.

Как видите, подобно Ломоносову, Менделеев был чрезвычайно разносторонним ученым, сказавшим свое слово во многих естественных науках. Общее число книг, брошюр, статей, научных докладов, вышедших из-под пера Менделеева, превышает 350, это более 25 объемных томов настоящей научной энциклопедии. Из них более половины приходится на труды по химии и физике.

Кроме научных исследований и педагогической деятельности Менделеев внес огромный вклад в развитие промышленности России. Он глубоко верил в могучий потенциал науки для решения практических вопросов, считал единение науки и техники необходимым для нашего отечества, а потому на собственном примере показывал, к каким блестящим практическим результатам может привести наука в союзе с промышленностью.

Всякое дело, за какое бы ни брался Менделеев, каким бы узко специальным оно ни было, он охватывал широко и стремился глубоко проникнуть в сущность вопроса. Всюду он умел быть оригинальным или, как говорил о себе сам ученый, «своеобычным». Изучение вопроса о рациональной добыче и утилизации нефти он связывал с чисто научной проблемой происхождения нефтяных запасов. Решение практических задач метрологии (учение о точности измерений, например точности взвешивания), привела ученого к исследованию явления всемирного тяготения. «Посев научный взойдет для жатвы народной» – это крылатое выражение принадлежит Менделееву.

Вопросами метрологии Менделееву довелось заниматься в связи с назначением его управляющим Главной палаты мер и весов. Здесь Менделеев проводил работы по метрологии, принимал самое непосредственное участие в организации Всемирных промышленных выставок в Чикаго (1893) и Париже (1900). На этом посту Дмитрий Иванович оставался до конца своей жизни, оборвавшейся в 1907 г.

Менделеев был одним из культурнейших людей своего времени. Он глубоко интересовался литературой и искусством, собрал огромную коллекцию репродукций картин великих художников. На его квартире часто проходили встречи выдающихся деятелей науки и культуры.

Беспримерные заслуги Менделеева перед наукой признаны учеными всего мира. Он был избран членом более 90 академий, научных обществ и университетов различных стран, его именем назван лунный кратер, подводный горный хребет. В 1962 г. Академия наук СССР учредила медаль им. Д.И.Менделеева за лучшие работы по химии и химической технологии.

В 1955 г. в американском городе Беркли, в Калифорнийском университете ученые-ядерщики под руководством Гленна Сиборга искусственным путем получили новый, 101-й химический элемент. По единодушному решению первооткрывателей ему было дано название «менделевий». Это дань уважения памяти великого русского химика, построившего для химических элементов общий «дом» под названием «Периодическая система химических элементов».

Александр Михайлович Бутлеров

В частном пансионе в Казани в 1842 г. случилось чрезвычайное происшествие. Во время вечерних самостоятельных занятий на кухне раздался оглушительный взрыв. Воспитатели бросились в комнату и вывели оттуда перепуганного четырнадцатилетнего воспитанника – Сашу Бутлерова. Он снова тайком проводил свои химические опыты. В наказание мальчику повесили на грудь табличку с надписью «Великий химик». Кто бы мог подумать, что слова эти окажутся пророческими!

А.М.Бутлеров (1828–1886)
А.М.Бутлеров
(1828–1886)

Александр Михайлович Бутлеров родился 15 сентября 1828 г. в г. Чистополе. С детства мальчик живо интересовался природой родного края. Его часто можно было найти на берегу великой Волги наблюдающим за насекомыми, собирающим растения для гербария, рассматривающим разноцветные камни.

В 16 лет после окончания пансиона Бутлеров поступил в Казанский университет, где сохранил свою страсть к познанию природы. Несмотря на то, что он окончил физико-математический факультет, его дипломная работа называлась «Дневные бабочки волго-уральской фауны» (рис. 92).

Рис. 92. Бабочки из коллекции А.М.Бутлерова
Рис. 92.
Бабочки из коллекции А.М.Бутлерова

Пожалуй, ученые-естествоиспытатели могут назвать Бутлерова выдающимся биологом. И на то есть веские основания: ученый через всю жизнь пронес свое увлечение биологией. Он внес существенный вклад в развитие ботаники, энтомологии (наука о насекомых), различных отраслей сельского хозяйства. Его можно считать основоположником чайного производства в Грузии, одним из инициаторов возрождения пчеловодства в России. Его очерки о флоре и фауне Каспийского моря печатались в иностранных и российских научных журналах.

И все же делом всей своей жизни Бутлеров избрал химию. Этому немало способствовали его университетские педагоги: знаменитые профессора К.К.Клаус (русский химик, открывший в 1844 г. новый элемент и назвавший его в честь России рутением) и Н.Н.Зинин (выдающийся химик-органик). Поначалу молодого студента, как и многих из вас, привлекали эффектные опыты с горением, взрывами и фейерверками. Он оборудовал домашнюю химическую лабораторию, где начал проводить серьезные эксперименты.

В 21 год Бутлеров защитил магистерскую (сейчас бы сказали кандидатскую) диссертацию на тему «Об окислении органических соединений», а уже через два года – докторскую диссертацию, посвященную изучению эфирных масел.

Как и его великие предшественники – М.В.Ломоносов и Д.И.Менделеев, Бутлеров получил возможность совершенствовать свое исследовательское мастерство за границей, но также вскоре вернулся на родину и главные научные открытия совершал в России.

Изучение состояния химической науки за рубежом и собственные экспериментальные работы привели Бутлерова к главной научной идеи, вписавшей его имя золотыми буквами в историю мировой химии, – теории химического строения.

Впервые Бутлеров изложил идею теории химического строения в 1861 г. на Съезде естествоиспытателей и врачей в немецком городе Шпейере. Его доклад «О химическом строении веществ» вызвал большой интерес в научном мире. Но эту теорию трудно было бы назвать открытием, если бы на ее основании ученый не предсказал существование, а затем не синтезировал целый ряд неизвестных органических веществ. Так же и Менделеев на основании периодического закона предсказал существование неизвестных химических элементов.

Кстати, Менделеев и Бутлеров были лично знакомы. Именно Менделеев пригласил казанского ученого Бутлерова переехать в северную столицу и преподавать в Петербургском университете. В своем представлении ученому совету университета великий Менделеев высоко оценил вклад Бутлерова в развитие химической науки: «Направление ученых трудов А.М.Бутлерова не составляет продолжения или развития идей его предшественников, но принадлежит ему самому. В химии существует бутлеровская школа, бутлеровское направление». Действительно, число учеников и последователей Александра Михайловича Бутлерова исчислялось десятками. Среди них были выдающиеся русские химики: А.М.Зайцев, В.В.Марковников, А.Е.Фаворский, И.Л.Кондаков и др.

Работы Бутлерова уже при жизни получили полное признание в России и за рубежом. Безусловно, он внес выдающийся вклад в развитие химической науки.

Современники отмечали личное обаяние ученого, разносторонность его талантов, широту взглядов и интересов, общительность, добродушный характер, доброжелательное отношение к ученикам. В нем сочеталась простота в общении и отзывчивость. И в лаборатории, и в своем рабочем кабинете (Бутлеров несколько лет исполнял обязанности ректора Казанского университета) он был одинаково доступен и химикам-практикантам, и любителям-пчеловодам, и посторонним посетителям. Для каждого находилось у него в запасе доброе слово или совет, слова утешения или мягкая критика.

Смолоду Бутлеров отличался крепким здоровьем и недюжинной физической силой. Долгое время в его химической лаборатории в Казани хранилась кочерга, изогнутая ученым в виде буквы «Б». Однако интенсивная научная деятельность и общественная работа подорвали его здоровье, и он неожиданно для окружающих умер 17 августа 1886 г.