«Сам удивляюсь, чего только я не делывал на своей научной жизни» Дмитрий Менделеев
Дмитрий Иванович Менделеев родился 8 февраля 1834 года в Тобольске в семье Ивана Менделеева, директора гимназии и училищ Тобольского округа. В семье было 17 детей — и Дмитрий был младшим.
Дмитрий рос сообразительным, мать в него очень верила и во что бы то ни стало решила дать ему высшее образование. Когда Дмитрий окончил гимназию, они с матерью на лошадях отправились в Москву. Мать мечтала, что Дмитрий поступит в Московский университет. Но его туда не взяли: по правилам той поры выпускники гимназий из Сибири могли поступить только в Казанский университет.
Что ж, пришлось ехать в Санкт-Петербург: там Дмитрий Иванович поступил в Главный педагогический университет, который оканчивал его отец.
Сначала петербургский климат сыграл с Менделеевым злую шутку: он хворал, у него временами даже шла горлом кровь. По совету друзей он смог попасть на консультацию к знаменитому хирургу Н. И. Пирогову, который осмотрел его и выдал заключение: «Вы всех нас, батенька, переживете».
Менделеев был превосходным студентом — учился он с огромным интересом, но был известен как человек не очень-то покладистый. В 1855-м он выпустился с золотой медалью физико-математического факультета из Главного педагогического института в Санкт-Петербурге.
Его первые научные работы были сделаны в институте; его занимали химические анализы силикатов. Кремнекислые соединения и химия силикатов, как и изучение стекла— а Менделеев был замечательным экспериментатором, сконструировал множество тонких измерительных приборов для опытов, — дали Дмитрию огромный опыт и понимание смысла химического соединения вообще.
Во время учебы Менделеев занимался не только химией: он написал ряд работ по истории, биологии, физике, педагогике и даже археологии! Недоброжелатели говорили: «Разбрасывается!» Сочувствовавшие поправляли: «Широкий кругозор».
После окончания института Менделеев в 1855 году получает место старшего учителя естественных наук Симферопольской мужской гимназии.
Он расстроен и подавлен: его, подающего надежды, отправляют в глухую провинцию! Но за Менделеева хлопочут его учителя и добиваются перевода в Ришельевский лицей в Одессе. В том же году 22-летний вчерашний выпускник в Петербурге защищает диссертацию «Удельные объёмы» — огромное исследование, где понятие «объем атома» выступает критерием сравнения элементов и соединений.
«Профессор, который только читает курс, а сам не работает в науке и не двигается вперёд, — не только бесполезен, но прямо вреден». Дмитрий Менделеев
Уже тогда Менделеев показал себя не только вдумчивым экспериментатором, но и будущим теоретиком: начал задумываться о закономерностях классификации элементов, о том, как элементы ведут себя в разных состояниях и соединениях и что это говорит об их свойствах.
В начале 1859 года 25-летний Дмитрий Менделеев получил разрешение на командировку в Европу «для усовершенствования в науках». Он собирался исследовать связи химических и физических свойств веществ в ряде интересных опытов на поверхностное натяжение жидкостей в Гейдельбергском университете.
И все же не только наука занимала молодого ученого. Вопреки своим же правилам, в этот период он увлекся молодой актрисой Агнессой Фойгтман, от которой у него родилась незаконная дочь. Дмитрий Иванович финансово помогал ей всю жизнь.
Со временем возвращения из-за границы Менделеев, конечно, угадал. Вся Россия бурлила в преддверии отмены крепостного права; в 1860–1861 годах университет лихорадило: «новые студенты» против «старых профессоров», бунты, протесты, манифестации… После беспорядков университет закрыли на три года.
Это было трудное время — Менделеев хотел было даже стать фотографом (в то время довольно выгодное занятие для химика), но все-таки решил вернуться к науке. Именно в то время он вычисляет удельные объемы для химических элементов и понимает, что у похожих по свойствам хлора, брома, йода эти объемы близки. Над этим стоит подумать.
В 1861 году Дмитрий Иванович пишет «Органическую химию» — первый русский учебник на эту тему. За него он получает Демидовскую премию — высшую научную награду — 1428 рублей. Теперь у Менделеева достаточно денег, чтоб содержать семью, и в 1862-м он женится на 36-летней падчерице своего учителя Ершова Феозве Лещевой. У Дмитрия и Физы Менделеевых будет трое детей: Мария, Владимир и Ольга.
В конце 1876 года уже знаменитым ученым 42-летний Дмитрий Менделеев с необыкновенной силой полюбит 16-летнюю казачку Анну Попову из Урюпинска. Он разведется с женой. По православным законам после расторжения церковного брака следующий можно заключить только через семь лет. Но Менделеев подкупит священника и обвенчается с юной супругой. Легенда гласит, что, когда чиновник пожаловался царю на двоеженство Менделеева, священник был расстрижен, а вот брак химика расторгнут не был. Царь отвечал:
«У Менделеева две жены, но Менделеев-то у меня один!»
Во втором браке у Дмитрия Ивановича родилось четверо детей: Любовь (будущая жена поэта Александра Блока), Иван и близнецы Мария (вы уже помните, чье это имя) и Василий. Но это будет еще не скоро, пока Менделееву 28, и он увлечен наукой.
В 1862 году Дмитрий пишет работы о технологиях производства сахара, муки, спирта и стекла и становится известен как знающий химик-технолог. Но должность экстраординарного профессора химии ему не достается: у него нет докторской диссертации. Значит, ее надо написать!
Работа «О соединении спирта с водой» не была посвящена производству алкоголя, а закономерно вытекала из предыдущих интересов ученого — исследования физико-химических свойств жидкостей, водных растворов, капиллярности — и была успешно защищена. Знаменитые 40 градусов никак не фигурируют в диссертации, а вот вывод о том, что молекулы спирта и воды стабильны при концентрации раствора 46% спирта по массе и 52% по объёму — присутствуют. Но приписывание Менделееву рецептуры водки — миф.
В 1867 году Менделеев начал писать учебник «Основы химии» и сразу столкнулся с трудностями обработки фактического материала: фактов было очень много, а сроки сдачи материала в типографию поджимали. К середине февраля 1869 года, обдумывая структуру учебника, он понял, что простые вещества и атомные массы что-то объединяет. Это была та же мысль, которая приходила к нему еще в студенческие времена. «Должен быть какой-то закон», — считал он.
Над периодизацией и систематизацией химических элементов думали в то время и другие знаменитые химики. В 1865 году ученый Джон Ньюлендс представил научному миру свой вариант таблицы — увы, провальный. Тогда благородные газы (от гелия до радона) еще не были известны, и в верхних рядах таблицы Ньюлендса было по семь элементов. Ньюлендс сравнил их буквально с нотами: «до-ре-ми-фа-соль-ля-си». Лондонское химическое общество вежливо не согласилось с открытием Ньюлендса.
Менделеев использовал визитные карточки, на обратной стороне которых записал символы элементов: хлор Cl и калий K с близкими атомными массами (35,5 и 39). Получилось несколько похожих дуэтов: фтор F и натрий Na, бром Br и рубидий Rb, йод I и цезий Cs. Неметаллы и металлы с близкими массами: Менделеев складывал карточки в ряды и столбцы, смотрел на их атомные массы и свойства простых веществ.
На его стороне был опыт экспериментатора, знание каждого элемента, которые годами изучал в лабораториях. Ориентируясь на свойства веществ, он предположил, что в некоторых случаях атомная масса была вычислена неправильно, уточнил формулы оксидов. Постепенно становились видны закономерности: среди элементов могут периодически повторяться определенные, но не все химические свойства, а основой классификации должен стать атомный вес каждого элемента, который является определяющей чертой каждого простого вещества.
Это было гениальное озарение. И пришло оно к ученому, конечно же, не во сне.
Менделеев превосходно знал, как плавятся, пахнут и реагируют все элементы. Металлы, дьявольски сложные и противоречивые вещества, было сложнее всего систематизировать. Но Менделеев смог блестяще рассортировать элементы, известные на тот момент, по рядам и столбцам.
И Менделеев, и Мейер оставили в своих таблицах пустоты, в которые не получалось отнести никакие из известных к тому времени элементов. Менделеев даже решился предсказать, что новые вещества еще предстоит открыть, — назвал плотности и атомные веса будущих открытий. Все были потрясены, когда его прогнозы начали сбываться.
Открытые в 1890-х годах благородные газы не нарушили стройной систематики таблицы: к ней просто добавился еще один столбец. А 1 марта 1869 года первый вариант периодической системы химических элементов выглядел так: 19 горизонтальных рядов и 6 вертикальных столбцов.
Таблица была опубликована в конце марта 1869-го в первом издании «Основ химии», а уже в апреле стала достоянием мировой науки. В работе 1872 года «Периодическая закономерность химических элементов» Менделеев сформулировал открытый им закон так: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Теперь закон надлежало проверить. И — как сказали бы мы сегодня — началось. В 1869 французский химик Лекок де Буабодран открыл новый элемент — галлий. Менделеев заявил, что открытие сделано на основе его описания экаалюминия, пропущенного элемента таблицы. Менделеев с его репутацией надменного и высокомерного ученого и Буабодран обменивались желчными статьями в зарубежной прессе: между делом Менделеев указал Буабодрану, что, согласно таблице, тот неверно исчислил атомный вес галлия, и оказался прав!
Менделеев не получит и Нобелевскую премию, хотя иностранные учёные выдвигали его в 1905, 1906 и 1907 годах. «Нобели» были лично настроены против кандидатуры Менделеева: Дмитрий Иванович считал Альфреда Нобеля человеком «злой воли», манипулятором и спекулянтом нефтью.
У него было множество врагов. В 1890-м году Дмитрий Иванович покинул Санкт-Петербургский университет из-за конфликта с министром просвещения, которому Менделеев, симпатизировавший студенческим движениям, подал петицию студентов.
Но даже сварливый характер и неурядицы не повлияли на творческое и научное долголетие Менделеева. Кажется, что он увлекался и интересовался всем, — и сделал чрезвычайно много.
В 1892-м году он стал ученым-хранителем Палаты мер и весов — будущего института метрологии, где регулярно устраивал елку для детей служащих, угощал их фруктами и сладостями. Кстати, при Менделееве на работу в Палату мер и весов стали брать женщин.
Менделеев разработал формулу русского бездымного пороха (пироколлодия). Он увлекался воздухоплаванием и поднимался в воздух на аэростате и воздушном шаре «Русский», наблюдая солнечную корону во время затмения. Менделеев выступал за освоение Крайнего Севера и открытие Северного морского пути, принимал участие в конструировании ледоколов. Его интересовали таможенные тарифы и экономическая политика.
Общий объем работ Менделеева на экономические темы составляет сотни печатных листов, а сам ученый считал свой труд одним из трех главных направлений служения Родине, наряду с работами в области естествознания и преподавательской деятельностью. Менделеев выступал за промышленный путь развития России.
«Я не был и не буду ни фабрикантом, ни заводчиком, ни торговцем, но я знаю, что без них, без придания им важного и существенного значения нельзя думать о прочном развитии благосостояния России».