Справочник химика 21. Нефть в таблице менделеева


Менделеева применение - Справочник химика 21

    Но усилия Дубининых не вызвали еще нефтяной промышленности — писал в конце века Д. И. Менделеев. Не встретив поддержки царского правительства, не располагая достаточными оборотными средствами и находясь под давлением невероятных трудностей, Дубинины вынуждены были около середины XIX в. оставить свое дело. Нефтеперегонное производство в России вновь было заброшено на некоторое время. Опыты Дубининых далеко опередили, — пишет Менделеев, — применение фотогена (осветительного для ламп продукта перегонки богхеда и торфа) и керосина (осветительного нефтяного легкого лампового масла) для освещения в лампах, но не повлекли за собой практических результатов . [c.65]     Жидкие растворы по своей природе, свойствам, характеру взаимодействий между частицами очень разнообразны, в связи с чем трудно создать единую количественную теорию, описывающую поведение различных растворов в широкой области концентраций. Наука о растворах —одна из наиболее старых областей естествознания, в развитие которой сделан вклад многими исследователями. В ходе развития учения о растворах были высказаны две точки зрения на природу растворов —физическая и химическая. Физическая теория растворов, возникшая главным образом на основе трудов Вант-Гоффа, Аррениуса и Оствальда, опиралась на экспериментальное изучение коллигативных свойств разбавленных растворов (осмотическое давление, новышение температуры кипения, понижение температуры замерзания раствора и т. п.), зависящих главным образом от концентрации растворенного вещества, а не от его природы. Количественные законы (законы Вант-Гоффа, Рауля) были открыты в предположении, что в разбавленных растворах молекулы растворенного вещества подобны молекулам идеального газа. Отступления от этих законов, наблюдаемые для растворов электролитов, были объяснены на основе теории электролитической диссоциации Аррениуса. Простота представлений физической теории и успешное применение ее как для объяснения свойств растворов электролитов, так и для количественного изучения электрической проводимости растворов обеспечили быстрый успех этой теории. Химическая теория растворов, созданная преимущественно Менделеевым и его последователями, рассматривала процесс образования раствора как разновидность химического процесса, характеризующегося взаимодействием частиц смешивающихся компонентов. Менделеев рассматривал растворы как системы, образованные частицами растворителя, растворенного вещества и неустойчивых химических соединений, которые образуются между ними и находятся в состоянии частичной диссоциации. В классических трудах Менделеева четко сформулированы основные положения теории растворов. Менделеев указывал на необходимость использования всей суммы химических и физических сведений о свойствах частиц, [c.344]

    Прямые применения знаний к сознательному обладанию природою,— пишет Д. И. Менделеев,— составляют силу и залог дальнейшего развития наук. Оттого-то нашли место в моем сочинении практические применения химических знаний к общежитию, за- [c.259]

    Прежде всего Кудрявцев обратил внимание на то, что многие месторождения нефти и газа обнаруживаются под зонами глубинных разломов земной коры. Сама по себе такая мысль не была новой на это обстоятельство обратил внимание еще Д. И. Менделеев. Но Кудрявцев намного расширил географию применения таких выводов, глубже обосновал их. [c.25]

    Д. И. Менделеев подверг критике попытки предшественников систематизировать химические элементы с той точки зрения, что они объединяли между собой лишь химически сходные элементы в пределах отдельных разрозненных групп. Менделеев же поставил целью изучить закономерности во взаимоотношении групи. Это позволило ему найти путь к раскрытию единства противоположностей в применении к химическим элементам и, тем самым, к раскрытию их внутренней диалектики, сделать периодическую систему предсказательной в исследовании материального мира, в изучении неисчерпаемого многообразия индивидуальных и общих свойств элементов и их соединений. [c.76]

    Нг1 основании периодического закона сформировалось учение о периодичности, которое складывается из трех основных направлений. Первое устанавливает связь макроскопических свойств простых и сложных веществ со строением и свойствами атомов, составляющих эти вещества. Эта сторона учения о периодичности получила развитие с созданием теории строения атома. Второе направление связано со способом выражения закона в виде периодической системы элементов важнейшими в этой системе являются представления об индивидуальных свойствах, специфических (элементы — аналоги по группе, по ряду, по диагонали) свойствах и общих свойствах (формы соединений), а также о месте элемента в системе. Это направление нашло выражение в сравнительном методе изучения свойств элементов и их соединений. Им широко пользовался Д. И. Менделеев, оно применяется до сих пор. Третье направление — применение идеи периодичности к другим объектам ядрам атомов, элементарным частицам и т. д. [c.44]

    Фотоген положил начало вытеснению животных и растительных жирных масел, применявшихся в качестве осветительных материалов, и вызвал применение ламп новой конструкции. Поводом к такой замене, — объяснял Менделеев,—служили. .., [c.65]

    Бытовой (осветительный) керосин должен иметь температуру вспышки не ниже 45 °С. Такое значение температуры вспышки для бытового керосина после специального исследования многочисленных пожаров Б быту предложил Д. И. Менделеев, чтобы резко снизить пожарную опасность при использовании керосина для освещения и в бытовых нагревательных приборах. Применяемый в настоящее время осветительный керосин марки КО имеет температуру вспышки 53 °С. При обычной домашней температуре хранения и применения такой керосин оказывается нагретым ниже температуры вспышки, что и ослабляет его склонность к воспламенению. [c.22]

    На Всероссийской выставке 1896 г. т-во бр. Крестовниковых получило высшую награду (право изображения государственного герба), в частности, за инициативу в применении научных изысканий в деле заводской обработки жиров... Комитет экспертов— Д. И. Менделеев и другие—-имел на это основания. [c.347]

    Пульверизацию жидкого топлива для его сжигания во взвешенно состоянии впервые предложил в 1868 г. А. И. Шпаковский. Применение ее считал целесообразным и Д. И. Менделеев [26]. [c.63]

    Сжигание мазутов получило развитие и совершенствование в России. Пульверизацию жидкого топлива для его сжигания во взвешенном состоянии впервые предложил в 1868 г. А. И. Шпаковский. Применение пульверизации считал целесообразным и Д. И. Менделеев [103]. В 1872 г. волжский механик В. И. Калашников применил форсунку для сжигания нефти на судовых установках. Задачу рационального сжигания тонкораспыленного мазута во взвешенном состоянии полностью разрешил выдающийся изобретатель В. Г. Шухов. Ему в 1880 г. была выдана привилегия на первую в мире форсунку парового распыления, применяемую с успехом до сих пор. Благодаря применению форсунок Шухова мазут из ненужного отхода производства превратился в ценное топливо. [c.7]

    Технология или учение о выгодных (т.е. поглощающих наименее труда людского и энергии природы) приемах переработки природных ресурсов в продукты, потребные (необходимые, или полезные, или удобные) для применения в жизни людей , - так определил Д.И. Менделеев понятие технологии . [c.7]

    Идея о сложности атомов химических элементов привела к другому очень важному для нас предвидению — возможности превращения элементов. Ведь признание единства и сложности атомов различных по своим свойствам элементов неизбежно влечет за собой признание единства их происхождения и возможности превращения. В статье Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов в ноябре 1870 г. Д. И. Менделеев писал, что все (в природе) сводится на элементы, все учение химии состоит в учении о свойствах элементов — цель и задача — превратить один в другой . Следовательно, только после открытия периодического закона об изменении свойств химических элементов идея превращаемости элементов, о претворении которой люди мечтали много веков, впервые получила теоретическую основу. [c.14]

    Периодический закон (Д, Менделеев, 1869) свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра элемента. Существует ряд частных законов химии, которые имеют ограниченную область применения. [c.8]

    Одним из наиболее распространенных методов изучения механизма химических реакций при помощи меченых атомов является упоминавшийся уже ранее метод изотопного обмена. На возможность обмена указывал еще Д. И. Менделеев [188], который в 1886 г. писал . .. если даны частицы АВ и ВА, то А из первой может переходить во вторую частицу и обратно . Нри этом Д. И. Менделеев исходил из представления о подвижном химическом равновесии. Открытие изотопов сделало возможным изучение обменных реакций рассматриваемого типа. Не останавливаясь на истории вопроса [137], приведем несколько примеров применения метода изотопного обмена к изучению механизма химических реакций. [c.58]

    Эффективный способ сжигания жидкого топлива в распыленном виде предложили А. И. Шпаковский (1865 г.) и Д. И. Менделеев (1867 г.). Практическое применение этот способ получил в 1880 г., когда В. Г. Шухов сконструировал для сжигания топлива специальную форсунку, в которой вытекающее по узкому каналу нефтяное топливо силой водяного пара превращается в мельчайшую пыль. Распыленное топливо, попадая в камеру сгорания, испаряется, хорошо смешивается с воздухом и полностью сгорает. Распыление при помощи пара оказалось настолько эффективным, что оно с успехом применяется до сих пор. [c.430]

    Дмитрий Иванович не замыкался в рамках науки, а принимал самое непосредственное участие в общественных делах. Так, в 1867 г. он активно работал в комитете по организации Русского павильона на Всемирной промышленной выставке в Париже, а потом написал специальную работу О современном развитии некоторых химических производств в применении к России и по поводу Всемирной выставки 1867 г. . Менделеев,проводил сельскохозяйственные опыты, занимался проблемами переработки нефти и даже ездил в Баку для ознакомления с условиями эксплуатации и переработки нефти при его непосредственном участии было создано Русское химическое общество, которое сейчас называется Всесоюзным химическим обществом им. Д. И. Менделеева. [c.161]

    Возглавив кафедру общей химии университета, Менделеев принял решение написать руководство к химии — Основы химии . Этот замечательный труд призван был познакомить публику и учащихся с достижениями химии, ее применением в технике, сельском хозяйстве и т. д. Именно в Основах химии Менделеев впервые предложил (17 февраля, или 1 марта по новому стилю, 1869 г.) таблицу расположения элементов в соответствии с принципом периодичности. Периодический закон также изложен Менделеевым в классическом учебнике Основы химии , опубликованном в 1868—1871 гг. [c.161]

    Менделеев одновременно исследовал и газообразное состояние веществ, в том числе газов атмосферы. Он создал высотомер, изучал применение этого прибора при барометрическом нивелировании, разрабатывал новые методы исследования верхних слоев атмосферы. В это же время у Дмитрия Ивановича родилась мысль самому совершить полет на воздушном шаре. Но она была осуществлена значительно позднее — 7 августа 1887 г. во время полного солнечного затмения... [c.162]

    По предложению Русского технического общества Менделеев совершил поездку по Америке (1876) для ознакомления с передовой нефтяной промышленностью этой быстро развивающейся страны, ее техническими достижениями, возможностью применения американского опыта в России. За три месяца Менделеев посетил основные американские нефтепромыслы. Он отметил, что там щироко используются для перевозки нефти и ее продуктов цистерны и нефтеналивные суда во многих местах черное золото перекачивалось по трубам экономично перерабатывались нефтяные остатки. Это и было предложено Менделеевым для внедрения на русских нефтепромыслах. [c.162]

    В ноябре 1870 г. Менделеев завершил работу над короткой формой таблицы и закончил свою статью Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов . [c.173]

    О значении применения цемента великий русский ученый Д. И. Менделеев 70 лет назад (в 1892 г.) писал А цемент составляет драгоценнейший строительный материал, уже ныне играющий громадную роль, с течением же времени долженствующий вытеснить почти всех других соперников, потому что при его помощи зерна песка скрепляются в камни, в сплошные стены, в целые полы, потолки и своды, имеющие крепость прочнейших камней, недоступных влиянию воды и огня. Примерно три части песка с одной частью цемента и с надлежащим количеством воды образуют тестообразную массу, которая после некоторого уплотнения (поколачиванием, давлением и т. п.) через короткий промежуток времени, считаемого часами или много что днями (смотря по свойству цемента и песка), превращается в крепкий монолит, на который вода, даже морская, не действует и только содействует еще большему укреплению. Из такой массы не только выделываются целые громадные сооружения (портов, гаваней, доков, зданий, сводов, мостов и т. п.), но и более мелкие, например, трубы для стока вод, плитки для полов, резервуары для воды, ступени, кормушки для скота и т. п. [c.16]

    О безостаточной переработке нефти мечтал Д. И. Менделеев. А все дело-то в том, — писал Д. И. Менделеев, — что само существование остатков —зло, которое должно искоренить и которое искорениться должно. Искоренение этого зла и есть утилизация [12, с. 548]. О полном использовании всех элементов, содержащихся в нефти, размышлял В. И. Вернадский. В статье Нефть в науке девятнадцатого столетия , опубликованной более 75 лет назад, он писал Разнообразие свойств собранных в нефти соединений и элементов остается без применения, и лишь наступившему двадцатому веку предстоит овладеть вполне и целиком теми драгоценными телами — углеродистыми и азотистыми, — которые теперь большей частью бесследно или излишне таровато исчезают при употреблении нефти как топлива и для освещения . Надо надеяться, — писал далее В. И. Вернадский, — что двадцатый век раздвинет химию углерода и в эту почти нетронутую область углерода в земной коре, которая да сих пор представляет много загадочного. Нефть является наиболее простым и удобным объектом таких исследований, и с нее начинается эта работа [20]. [c.37]

    Промышленное производство масел из нефтей начато в России более 100 лет назад. Одним из первых возможность получения масел из мазута установил Д. И. Менделеев. Исследования кавказских нефтей, проведенные им совместно с В. В. Марко.ввико-вым, оказали большое влияние на разв1итие отечественного масляного производства. Под руководством Д. И. Менделеева на Кон-стантиновском заводе (вблизи Ярославля) было организовано производство нефтяных масел и начато систематическое исследование их свойств. Первые нефтяные масла были черного цвета и несмотря на их низкую стоимость не сразу вытеснили из применения масла растительного и животного происхождения. [c.40]

    Во второй половине XIX в. новая наука, название которой впервые дал Ломоносов — физическая химия, — стала бурно развиваться, благодаря трудам блестящей плеяды химиков (Бекетов, Оствальд, Вант-Гофф, Менделеев, Аррениус, Коновалов, Габер, Ле Шателье, Рауль, Фарадей, Сен-Клер Девиль, Гульд-берг, Вааге и многие другие). Особенно большую роль в этом развитии сыграло успешное применение термодинамики [c.5]

    Осенью 1870 г. Д. И. Менделеев написал статью Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов , о которой доложил 3 декабря 1870 г. на экстренном заседании Русского химического общества. Эта работа проникнута верой в периодический закон — закон природы, не терпящий исключений. В 1870—1871 гг. он обосновал понятие о месте элемента в системе как узле, в котором сходятся и пересека- [c.266]

    В 1871 г. Д. И. Менделеев приписал известным в то время окислам редкоземельных элементов формулу ЬпгОз, а высшему окислу церия— СеОг, что впоследствии подтвердилось. Д. И. Менделееву принадлежит огромная заслуга в правильном выборе валентности РЗЭ. Работая по разделению солей отдельных редкоземельных элементов цериевой подгруппы, Д. И. Менделеев указал на возможность применения для этой цели метода дробной кристаллизации. Так, метод впоследствии был использован в исследовательских работах Дроссбахом в Германии, Демарсеем, Урбэном и Лакомбэ во Франции и И. И. Заозерским в России. [c.50]

    Великий русский химнк Д. И. Менделеев в 1893 г. в статье О пнро-колондном порохе писал Нитроглицерин применен был первый раз известным русским химиком П. Н. Зининым во время Крымской войны, а затем В. В. Петрушевским в 60-х годах — ранее изобретателя и широкого применения динамита Нобеля н другах нитроглицериновых препаратов flj. [c.305]

    Еще в 1857 г. Д. И. Менделеев , перечисляя многочисленные применения жидкого стекла , не упомянул о мыловарении. А в 1873 г. А. Крупский 2 назвал это производство первым потребителем фуксова стекла . Последнее с 70-х гг. сильно подешевело, а, главное, мыловары стали широко применять кокосовое масло, вместе с которым можно вводить в мыло и весьма большие количества силиката натрия. Умеренный ввод его в обычные мыла одобряется и в наше вр1емя а в тот период этим часто злоупотребляли. Дешевые мыла все же сохраняли товарный вид, и потребитель не мог своевременно оценить истинный характер продукта. Некоторые мыловаренные заводы и сами вырабатывали силикат натрия (например, завод Санценба-хера в Одессе в 1890 г.— 12 тыс. п.). Интересно, что в 80-х гг. рекомендовалось применять этот продукт (со щелоком) при замачивании белья перед стиркой. [c.312]

    Д. И. Менделеев нашел поразительное применение периодическому закону. Он смог предсказать существование шести элементов, которые в то время еще не были открыты и которые должны были занять незаполненные клетки в его таблице. Менделеев назвал эти элементы эка-бором, экаалюминием, экасилицием, экамарганцем, двимарганцем и экатанталом (в санскрите эка означает первый, дви — второй). [c.102]

    Вопросами изучения топлива, разработкой новых методов его переработки и разумных областей применения Менделеев занимался на протяжении всей своей творческой ншзни. Перу Д. И. Менделеева принадлежит много работ, посвященных не только исследованию топлива, но и вопросам его сжигания, транспорта, экономике добычи и применения. [c.102]

    Все это удалось выяснить лишь в 20-х годах текущего столетия. Между тем Д. И. Менделеев на полвека раньше, не располагая никакими данными о сложности атохмов, а тем более об их строении, благодаря своей гениальной интуиции в вопросах химии и правильному (хотя и бессознательному) применению ди-г пектического метода, открыл периодический закон с основными его усложнениями и правильно разместил химические элементы по их природной последовательности при этом он смело пошел на исправление неверных атомных весов некоторых элементов-. [c.82]

    Менделеев является одннм из основоположников современной агрохимии. Его высказывания по вопросам обработки почвы, травосеянию, орошению, применению химических удобрений, основанные на проведении собственных агротехнических опытов, не утратили значения и в настоящее время. [c.48]

    Минеральные смазочные масла стали получать из нефти во второй половине XIX в. Первые упоминания об этом связаны с именами русских промышленников Смолянинова, Саханского и Рагозина (начало—середина 70-х годов), в первичную разработку научных основ масляного производства ощутимый вклад внес Д. И. Менделеев. Первой в истории производства масел (в конце прошлого — начале нынешнего столетия) использована противоизносная присадка, представлявшая собой растительный продукт (сурепное или касторовое масло) или животный жир (свиное сало). Начало применения таких присадок для улучшения смазывающих свойств масел совпадает с широким использованием нефтяных масел в качестве смазочного материала. Этому способствовали классические работы Н. П. Петрова и разработанные им научные основы гидродинамической теории смазки. ) [c.7]

    Поразительное применение периодического закона нашел Д. И. Менделеев. Ему удалось предсказать существование шести элементов, которые в то время еще не были открыты и которые соответствовали незанятым местам в его таблице. Он назвал эти элементы экабором, экаалюм1шием, экасилицием, экамарганцем, двимарганцем и экатан-талом (в санскритском языке частица ака означает первый, а частица деи — второй). Три элемента из предсказанных Менделеевым вскоре затем были открыты (исследователи, открывшие их, назвали эти элементы скандием, галлием и германием) и было установлено, [c.91]

    Закон Д. И. Менделеева. Гениальное открытие Д. И. Менделеева вступило уже во второе столетие своего сущестсовапия. Разбираясь в массе экспериментальных данных, выдвигая рабочие гипотезы н научные предвидения, Д. И. Менделеев проявил образец смелого применения методологического подхода в выявлении общей закономерности и открыл один из важнейших законов природы — периодический закон. [c.52]

    Тогда (едва ли не первое практическое применение периодического закона ) Менделеев предположил, что редкоземельные элементы являются трехвалентными и место их в III группе. Более подробно об этом будет рассказано в следующей главе. Пока лишь отметим, что эта смелая идея встретила весьма серьезный отпор со стороны многих химиков, в частности со стороны чикагского исследователя редкоземельного континента М. Деляфонтена (1837—1911 гг.). Он считал, что сильно положительный характер редкоземельных элементов и ярко выраженный изоморфизм их солей с солями магния не позволяют разместить их в III группе. Гипотеза Менделеева нуждалась в доказательствах. [c.23]

    Но обратимся снова к высказываниям Менделеева. В статье Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств еще не открытых эле ментов блестяще обосновано существование больших периодов в периодической системе и естественность VIII группы. Эта естественность VII 1-ой группы,—пишет Менделеев,— и отсутствие ее в нечетных рядах элементов заставляет утверждать, что, кроме семерного периода (т. е. состоящего из 7 элементов.— Д. Т.), существует еще и период, состоящий из двух рядов элементов и содержащий около 17-ти членов . Но читаем далее Вероятно, существует еще и больший период из 4-х рядов, оттого схвдство Мо и W, Nb и Та, Sb н Bi, Sn и Pb и т. д. особенно велико (выделено нами.—Д. Т.). Снова остается лишь удивиться прозорливости Менделеева во-первых, была правильно намечена структура 6-го периода во-вторых, наличие этого периода должно было обусловить близкое сходство молибдена и вольфрама, ниобия и тантала, сурьмы и висмута, олова и свинца пт. д., а ведь это не что иное, как предчувствие (здесь трудно подобрать иное слово) явления так называемого лантаноидного сжатия. [c.46]

    В конце 60-х годов нрошлого вока Дмитрий- Ивано]И1ч Менделеев, установив периодический закон химических элементов, сделал одно из замечательнейших в истории науки открытий, сразу поднявшее химию на новую, более высокую стуионь. Вместо хаоса неопределенного числа разнородных и независимых химических элементов появилась стройна>г система элементов, отразившая их диалектическое единство. Последующее развитие химии и физики было тесно связано со всесторонним применением открытия Менделеева и привело к глубокому проншЕНОвению в сущность периодического закона. [c.21]

    Мы имели случай указать, что крупнейшие ученые нашей страны Менделеев, Вильямс и др. — настаивали на применении игбросов для удобрения почвы. Вильямс писал Основная задача земледелия — разрушать все органические остатки растенпеводства я животноводства. Органические отбросы разрушать так, чтобы возвращать их в форме пищи растений . [c.250]

chem21.info

Нефтехимия

В лучшем сорте угля—антраците, например, на углерод приходится 94%. Остальное достается водороду, кислороду и некоторым другим элементам.

Специалист, правда, непременно добавит, что чистого угля в природе практически не бывает: его пласты всегда засорены пустой породой, различными вкраплениями и включениями... Но в данном случае мы ведь говорим не о пластах, месторождениях, а лишь об угле как таковом.

В нефти содержится почти столько же углерода, сколько и в каменном угле—около 86%, а вот водорода побольше— 13% против 5—6% в угле. Зато кислорода в нефти совсем мало—всего 0,5%. Кроме того, в ней есть также азот, сера и другие минеральные вещества.

Такая общность по элементному составу, конечно, не могла пройти незамеченной для ученых. И потому нефть вместе с газом относят к тому же классу горных пород, что и уголь (антрацит, каменный и бурый), торф и сланцы, а именно—к классу каустобиолитов.

Это замысловатое слово составлено из трех греческих слов: kaustikos—жгучий, bios—жизнь и lithos—камень. Можете теперь перевести сами.

— Название не совсем точное,—возможно, заметите вы.— Как это к классу камней, пусть органического происхождения, пусть даже и горючих, можно отнести жидкую нефть, а тем более природный газ?...

Замечание вполне резонное. Однако, наверное, вы удивитесь еще больше, когда узнаете, что нефть специалисты относят к минералам (хотя латинское слово minera означает “руда”). Вместе с газом она относится к числу горючих полезных ископаемых. Так уж сложилось исторически, и не нам с вами эту классификацию менять. Просто давайте иметь в виду, что минералы бывают не только твердыми.

В химическом отношении нефть—сложнейшая смесь углеводородов, подразделяющаяся на две группы—тяжелую и легкую нефть. Легкая нефть содержит примерно на два процента меньше углерода, чем тяжелая, зато, соответственно, большее количество водорода и кислорода.

Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов—алканы, нафтены и арены.

Алканы (в литературе вы можете также столкнуться с названиями предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) химически наиболее устойчивы. Их общая формула СnН2n + 2. Если число атомов углерода в молекуле не более четырех, то при атмосферном давлении алканы будут газообразными. При 5—16 атомах углерода это жидкости, а свыше—уже твердые вещества, парафины.

К нафтенам относят алициклические углеводороды состав СnН2n, СnН2n - 2 и СnН2n - 4. В нефтях содержатся преимущественно циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н12 и их гомологи. И наконец арены (ароматические углеводороды). Они значительно беднее водородом, соотношение углерод/водород в аренах самое высокое, намного выше, чем в нефти в целом. Содержание водорода в нефтях колеблется в широких пределах, но в среднем может быть принято на уровне 10—12%, тогда как содержание водорода в бензоле 7,7%. А что говорить о сложных полициклических соединениях, в ароматических кольцах которых много ненасыщенных связей углерод—углерод! Они составляют основу смол, асфальтенов и других предшественников кокса, и будучи крайне нестабильными, осложняют жизнь нефтепереработчикам.

Посмотрите, как устроены молекулы пентана C5h22, циклогексана C6h22 и бензола С6Н6—типичных представителей каждого и этих классов:

 Кроме углеродной части в нефти имеются асфальто-смолистая составляющая, порфирины, сера и зольная часть.

Асфальто-смолистая часть—темное плотное вещество, которое частично растворяется в бензине. Растворяющуюся часть называют асфальтеном, а нерастворившуюся, понятно, смолой.

Порфирины—особые органические соединения, имеющие своем составе азот. Многие ученые полагают, что когда-то oни образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных.

Серы в нефти бывает довольно много—до 5%, и она приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов.

И, наконец, зольная часть. Это то, что остается после сжигания нефти. В золе обычно содержатся соединения железа, никеля, ванадия и некоторых других веществ. Об их использовании подробно – в четвёртом номере рассылки (в разделе “А знаете ли вы, что…”).

К сказанному, пожалуй, можно добавить, что и геологический сосед нефти—природный газ—тоже непростое по своему составу вещество. Больше всего—до 95% по объему—в этой смеси метана. Присутствуют также этан, пропан, бутаны и другие алканы—от C5 и выше. Более тщательный анализ, проведенный в последние годы, позволил обнаружить в природном газе и небольшие количества гелия.

Использование природного газа началось давно, но осуществлялось поначалу лишь в местах его естественных выходов на поверхность. В Дагестане, Азербайджане, Иране и других восточных районах с незапамятных времен горели ритуальные “вечные огни”, рядом с ними процветали за счет паломников храмы.

Позже отмечены случаи применения природного газа, получаемого из пробуренных скважин или из колодцев и шурфов, сооружаемых для разных целей. Еще в первом тысячелетии нашей эры в китайской провинции Сычуань при бурении скважин на соль было открыто газовое месторождение Цзылюцзынь. Практичные люди из Сычуаня довольно скоро научились использовать этот газ для выпаривания соли из рассола. Вот вам пример типично энергетического применения.

В течение многих столетий человек использовал такие подарки природы, но промышленным освоением эти случаи не назовешь. Лишь в середине XIX столетия природный газ становится технологическим топливом, и одним из первых примеров можно привести стекольное производство, организованное на базе месторождения Дагестанские Огни. Кстати, в настоящее время более 60% стекольного производства базируется на использовании в качестве технологического топлива именно природного газа.

Вообще говоря, преимущества газового топлива стали очевидны довольно давно, пожалуй, с момента появления промышленных процессов термической (без доступа воздуха) деструкции твердых топлив. Развитие металлургии привело к замене примитивных смолокурен коксовыми печами. Коксовому газу быстро нашлось бытовое применение—появились газовые рожки для освещения улиц и помещений. В 1798 году в Англии было устроено газовое освещение главного корпуса мануфактуры Джеймса Уатта, а в 1804 году образовалось первое общество газового освещения. В 1818 году газовые фонари осветили Париж. И очень скоро коксование стали применять для получения не столько металлургического кокса, сколько сначала светильного, а потом и бытового газа. Газификация быта стала синонимом прогресса, процессы газификации топлива совершенствовались, а получаемый газ стали все чаще называть “городским газом”.

Интересно отметить, что совершенствование пирогенетической технологии шло по пути более полного использования топливного потенциала. При сухой перегонке типа коксования в газ переходит ие более 30—40% теплоты топлива. При окислительной газификации с добавлением кислорода, воздуха, водяного пара можно добиться перевода в газ до 70—80% и более потенциальной теплоты. Практически при газификации твердого топлива в зольном остатке органических соединений не остается.

Однако у газа, получаемого при окислительной газификации, теплота сгорания ниже, чем у газа при коксовании. Поэтому при производстве городского газа комбинировали процессы коксования с газификационными. Впоследствии, уже в нашем веке, появилась возможность повысить калорийность бытового газа, включив в схему газификации операцию каталитического метанирования—превращения части оксида углерода и водорода, содержащихся в газе окислительной газификации, в метан. Тем самым удалось достичь необходимой для нормальной работы горелок теплоты сгорания получаемого бытового газа не менее 16,8 Мдж/M3 (4000 ккал/м3).

Итак, газ заменил другие виды топлива сначала для освещения, затем для приготовления пищи, отопления жилищ. Но почти столетие для этих целей использовался практически только искусственный газ, полученный из твердых топлив. А что же природный газ? Самый дешевый, самый удобный, самый доступный... Стоп! Вот в этом-то и загвоздка.

Дело в том, что всерьез стали искать и разрабатывать месторождения природного газа в 20-х годах нашего века. И лишь в 30-х годах техника бурения на большие глубины (до 3000 м и более) позволила обеспечить надежную сырьевую базу газовой промышленности.

Развитию новой отрасли помешала вторая мировая война. Тем не менее уже в 1944 году начались изыскательские работы по прокладке первого промышленного газопровода Саратов— Москва. Это был первенец, за которым в 50-х годах последовали Дашава—Киев, Шебелинка—Москва. В следующие десятилетия весь Советский Союз пересекли мощные трассы, по которым в настоящее время передаются огромные количества природного, газа. Именно поэтому газ становится постепенно энергоносителем номер один для коммунально-бытовых нужд и промышленных энергетических установок. Доля природного газа превысила 60-процентный рубеж в энергетике производства цемента, стекла, керамики, других строительных материалов, приближается к 50% в металлургии и машиностроении. Применение природного газа в стационарных энергетических установках позволяет с учетом снижения расхода на собственные нужды электростанций увеличить их КПД на 6—7%, повысить производительность на 30% и более. Особенно эффективно применение природного газа на энергоустановках малой производительности, в первую очередь на так называемых пиковых мощностях. Там относительный эффект замены жидких и твердых топлив выше.

По перечисленным причинам мы наблюдаем постоянное увеличение доли природного газа в топливно-энергетическом балансе многих стран. Но вот что удивительно. Газификация твердых и жидких топлив по-прежнему развивается если не количественно то качественно. Даже в таких благополучных по ресурсам природного газа России и США, не говоря уж о Западной Европе, бедней с этой точки зрения.

 

Происхождение нефти

Про уголь, вы, верно, уже знаете. Точка зрения на этот счет довольно устоявшаяся: он образовался (и продолжает образовываться) из остатков буйной вечнозеленой растительности, покрывавшей некогда всю планету, включая даже нынешние районы вечной мерзлоты, и занесенной сверху обычными горными породами, под воздействием давления недр и при недостатке кислорода.

Логично предположить, что и нефть была изготовлена по аналогичному рецепту на той же кухне природы. К XIX веку споры, в основном, сводились к вопросу, что послужило исходным материалом, сырьем для образования нефти: остатки растений или животных?

Немецкие ученые Г. Гефер и К. Энглер в 1888 году поставили опыты по перегонке рыбьего жира при температуре 400 °С и давлении порядка 1 МПа. Им удалось получить и предельные углеводороды, и парафин, и смазочные масла, в состав которых входили алкены, нафтены и арены.

Позднее, в 1919 году, академик Н. Д. Зелинский провел похожий опыт, но исходным материалом послужил органический ил растительного происхождения—сапропель—из озера Балхаш. При его переработке удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан...

Так опытным путем была, казалось бы, доказана теория органического происхождения нефти. Какие же тут могут быть еще сложности?...

Но с другой стороны, в 1866 году французский химик М. Бертло высказал предположение, что нефть образовалась в недрах Земли из минеральных веществ. В подтверждение своей точки зрения он провел несколько экспериментов, искусственно синтезировав углеводороды из неорганических веществ.

Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества выступил с обстоятельным докладом Д.. И. Менделеев. Он изложил свою гипотезу образования нефти. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа, под воздействием окружающих температур и давления вступает с ними в реакцию, в результате которой образуются оксиды железа и углеводороды, например этан. Полученные вещества по тем же разломам поднимаются в верхние слои земной коры и насыщают пористые породы. Так образуются газовые и нефтяные месторождения.

В своих рассуждениях Менделеев ссылался на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.

Правда, идеи “чистого химика” Менделеева поначалу не имели успеха у геологов, которые считали, что опыты, проведенные в, лаборатории, значительно отличаются от процессов, происходящих в природе.

Однако неожиданно карбидная или, как ее еще называют, абиогенная теория о происхождении нефти получила новые доказательства—от астрофизиков. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода с водородом. Ну, а раз углеводороды широко распространены в космосе, значит в природе все же идут и процессы синтеза органических веществ из неорганики. Но ведь именно на этом предположении и построена теория Менделеева.

Итак, на сегодняшний день налицо две точки зрения на природу происхождения нефти. Одна—биогенная. Согласно ей, нефть образовалась из остатков животных или растений. Вторая теория—абиогенная. Подробно разработал ее Д. И. Менделеев, предположивший, что нефть в природе может синтезироваться из неорганических соединений.

И хотя большинство геологов придерживается все-таки биогенной теории, отзвуки этих споров не затихли и по сей день. Уж слишком велика цена истины в данном случае. Если правы сторонники биогенной теории, то верно и опасение, что запасы нефти, возникшие давным-давно, вскоре могут подойти к концу. Если же правда на стороне их оппонентов, то вероятно, эти опасения напрасны. Ведь землетрясения и сейчас приводят к образованию разломов земной коры, воды на планете достаточно, ядро ее, по некоторым данным, состоит из чистого железа... Словом, все это позволяет надеяться, что нефть образуется в недрах и сегодня, а значит, нечего опасаться, что завтра она может кончиться.

Давайте посмотрим, какие доводы приводят в защиту своих точек зрения сторонники одной и другой гипотез.

Но прежде несколько слов о строении Земли. Это поможет нам быстрее разобраться в логических построениях ученых. Упрощенно говоря. Земля представляет собой три сферы, расположенные внутри друг друга. Верхняя оболочка—это твердая земная кора. Глубже расположена мантия. И наконец, в самом центре—ядро. Такое разделение вещества, начавшееся 4,5 миллиарда лет тому назад, продолжается и по сей день. Между корой, мантией и ядром осуществляется интенсивный тепло- и массообмен, со всеми вытекающими отсюда геологическими последствиями—землетрясениями, извержениями вулканов, перемещениями " материков...

ПАРАД НЕОРГАНИКОВ

Первые попытки объяснить происхождение нефти относятся еще ко временам античности. Сохранилось, например, высказывание древнегреческого ученого Страбона, жившего около 2000 лет тому назад: “В области аполлонийцев есть место под названием Нимфей,—писал он,—это скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей...”

Страбон объединил в целое два факта: извержение вулканов и образование асфальтов (так он называл нефть). И... ошибся! В упомянутых им местах нет действующих вулканов. Не было их и двадцать столетий назад. То, что Страбон принял за извержения, на самом деле—выбросы, прорывы подземных вод (так называемые грязевые вулканы), сопровождающие выходы нефти и газа на поверхность. И в наши дни подобные явления можно наблюдать на Апшероне и Таманском полуострове.

Впрочем, несмотря на ошибку, в рассуждениях Страбона было здравое зерно—его толкование происхождения нефти имело под собой материалистическую почву. Эта линия прервалась надолго. Лишь в 1805 году, основываясь на собственных наблюдениях, сделанных в Венесуэле, на описаниях извержения Везувия, известный немецкий естествоиспытатель А. Гумбольдт снова возвращается к материалистической точке зрения. “... Мы не можем сомневаться в том,—пишет он,—что нефть представляет продукт перегонки на громадных глубинах и происходит из примитивны горных пород, под которыми покоится энергия всех вулканических явлений”.

Неорганическая теория происхождения нефти выкристаллизовывалась постепенно (вспомним, в частности, опыты Бертло), и к тому моменту, когда Менделеев выдвинул свою теорию карбидного происхождения нефти, неорганики накопили достаточно экспериментальных фактов и рассуждений. И последующие годы добавляли в их копилку новые сведения.

В 1877—1878 годах французские ученые, воздействуя соляной кислотой на зеркальный чугун и водяными парами на железо при белом калении, получили водород и значительное количеству углеводородов, которые даже по запаху напоминали нефть.

Кроме вулканической гипотезы у сторонников абиогенного происхождения нефти есть еще и космическая. Геолог В. Д. Соколов в 1889 году высказал предположение, что в тот далекий период, когда вся наша планета еще представляла собой газовый сгусток, в составе этого газа присутствовали и углеводороды. (Помните, что в атмосфере некоторых планет были обнаружены соединения углерода с водородом.) По мере охлаждения раскаленного газа и перехода его в жидкую фазу, углеводороды постепенно растворялись в жидкой магме. Когда же из жидкой магмы стала образовываться твердая земная кора, она, согласно законам физики, уже не могла удержать в себе углеводороды, Они стали выделяться по трещинам в земной коре, поднимались в верхние ее слои, сгущаясь и образуя здесь скопления нефти и газа.

Уже в наше время обе гипотезы—вулканическая и космическая—были объединены в единое целое новосибирским исследователем В. Сальниковым. Он использовал предположение, что некогда у Земли кроме Луны был еще один спутник. Эта планетка, имевшая в своем составе большое количество углеводородов, находясь на чересчур низкой орбите, постепенно тормозилась о верхние слои атмосферы и в конце концов упала на Землю как это происходит с искусственными спутниками. Резкий толчок активизировал вулканическую и горообразовательную деятельность. Миллиарды тонн вулканического пепла, мощнейшие грязевые потоки завалили принесенные из космоса углеводороды, похоронили их в глубоких недрах, где под действием высоких температур и давлений они превратились в нефть и газ.

В качестве обоснования для своих выводов Сальников указывает на необычное расположение месторождений нефти и газа. Соединив между собой крупные зоны обнаруженных месторождений, он получил систему параллельных синусоидальных линий, которая, по его мнению, весьма напоминает проекции траекторий искусственных спутников Земли...

Но мы чуточку забежали вперед. Наш рассказ о неорганических гипотезах образования нефти ни в коем случае нельзя будет считать полным, если мы забудем упомянуть известного ленинградского геолога-нефтяника Н. А. Кудрявцева. В 50-е годы он собрал и обобщил огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира.

Прежде всего Кудрявцев обратил внимание на то, что многие месторождения нефти и газа обнаруживаются под зонами глубинных разломов земной коры. Сама по себе такая мысль не была новой: на это обстоятельство обратил внимание еще Д. И. Менделеев. Но Кудрявцев намного расширил географию применения таких выводов, глубже обосновал их.

Например, на севере Сибири, в районе так называемого Мархининского вала, очень часто встречаются выходы нефти на поверхность. На глубину двух километров все горные породы буквально пропитаны нефтью. В то же время, как показал анализ, количество углерода, образовавшегося одновременно с породой, чрезвычайно невелико—всего 0,02—0,4%. Но по мере удаления от вала количество пород, богатых органическими соединениями, возрастает, а вот количество нефти резко уменьшается.

На основании этих и других данных Кудрявцев утверждает, что нефтегазоносность Мархининского вала скорее всего связана не с органическим веществом, а с глубинным разломом, который и поставляет нефть из недр планеты.

Подобные же образования имеются в других регионах мира. Скажем, в штате Вайоминг (США) жители издавна отапливают дома кусками асфальта, который они берут в трещинах горных пород соседних Медных гор. Но сами по себе граниты, из которых состоят эти горы, не могут накапливать нефть и газ. Эти полезные ископаемые могут поступить только из земных глубин по образовавшимся трещинам.

Более того, найдены следы нефти в кимберлитовых трубках— тем самых, в которых природа осуществила синтез алмазов. Такие каналы взрывного разлома земной коры, образовавшиеся в результате прорыва глубинных газов и магмы, могут оказаться вполне подходящим местом и для образования нефти и газа.

Обобщив эти и множество других фактов, Кудрявцев создал свою магматическую гипотезу происхождения нефти. В мантии Земли под давлением и при высокой температуре из углерода и водорода сначала образуются углеводородные радикалы СН, Ch3 и СН3. Они движутся в веществе мантии от области высокого к области низкого давления. А так как в зоне разломов перепад давлений особенно ощутим, углеводороды и направляются в первую очередь именно сюда. Поднимаясь в слои земной коры, углеводороды в менее нагретых зонах реагируют друг с другом и с водородом, образуя нефть. Затем образовавшаяся жидкость может перемещаться как вертикально, так и горизонтально по имеющимся в породе трещинам, скапливаясь в ловушках.

Исходя из этих теоретических представлений, Кудрявцев советовал искать нефть не только в верхних слоях, но и глубже. Этот прогноз блестяще подтверждается, и глубина бурения с каждым годом возрастает.

Незадолго до своей кончины, в одной из последних статей, посвященных неорганическому синтезу углеводородов, Кудрявцев писал: “Сторонники этой гипотезы, которых становится все больше, уверены, что именно за ней будущее...” И действительно, в Ленинграде, Киеве, Львове образовались целые научные коллективы, продолжающие развитие идей своего учителя.

В середине 60-х годов удалось ответить на такой важный вопрос: “Почему столь “нежные” углеводородные соединения, из которых состоит нефть, не распадаются в недрах Земли на, химические элементы при высокой температуре?” Действительно, такое разложение вполне можно наблюдать даже в школьной лаборатории. На подобных реакциях зиждется деструктивная переработка нефти. Оказалось, что в природе дело обстоит как раз наоборот—из простых соединений образуются сложные...! Математическим моделированием химических реакций доказано, что подобный синтез вполне допустим, если к высоким температурам мы добавим еще и высокие давления. То и другое, как известно, в избытке имеется в земных недрах.

Интересную гипотезу выдвинула группа московских ученых из Всесоюзного научно-исследовательского института ядерной геологии и геофизики. Они рассматривают горные породы как твердую смесь, состоящую из зерен и пластин минералов. При подвижках земной коры во время землетрясений и других сейсмических процессов составные части породы трутся друг о друга, накапливая статическое электричество. При содействии этого электричества и протекают электрохимические реакции образования нефти.

AUDIATUR ET ALTERA PARS

Для тех, кто недостаточно знает латынь, переведем заголовок; это юридическая формула, означающая: “Пусть будет выслушана и другая сторона”.

В ученом споре, за которым мы следим, другая сторона—это адепты биогенной теории.

Хронология и историческая справедливость требуют упомянуть о бытовавшем в средние века мнении, что нефть образовалась в раю и представляет собой остатки той благодатной почвы, на которой некогда произрастали райские кущи.

На этом начальном уровне приходится признать превосходство “неоргаников”—рассуждения Страбона выглядят весьма солидно по сравнению с этой анекдотической “теорией”.

Но биогенной теории придерживались многие серьезные отечественные и зарубежные ученые. Академик В. И. Вернадский, основоположник современной геохимии нефти, еще в начале века писал: “Организмы, несомненно, являются исходным веществом нефтей.”

Чтобы не заниматься длинным перечислением имен и фактов, давайте предоставим слово на нашей заочной научной конференции сразу академику И. М. Губкину. В своей книге “Учение о нефти”, впервые увидевшей свет в 1932 году, он наиболее обстоятельно и полно подвел научный итог тогдашней истории нефтяного и газового дела.

В качестве исходного вещества для образования нефти Губкин рассматривал уже знакомый нам сапропель—битуминозный ил растительно-животного происхождения. В прибрежной полосе моря, где жизнь особенно активна, происходит сравнительно быстрое накапливание этих органических остатков. Через какое-то время они перекрываются более молодыми отложениями, которые предохраняют ил от окисления. Дальнейшие процессы вдут уже без доступа кислорода под воздействием анаэробных бактерий.

По мере погружения пласта, обогащенного органическими остатками, под воздействием последующего наноса и тектонических перемещений в глубину, в нем возрастают температуры и давления. Эти процессы, которые впоследствии получили название катагенеза, и приводят в конце концов к преобразованию органики в нефть.

Взгляды Губкина на образование нефти лежат в основе современной гипотезы ее органического происхождения. В наше время многие ее положения расширены и дополнены. Так, скажем, долгое время считалось, что первоначальное накопление органических веществ обязательно должно идти в океане. Но, видимо, нефть может формироваться и в континентальной обстановке, ведь в болотах, озерах, реках достаточно органического вещества.

Детально рассмотрен и сам процесс формирования нефтяных месторождений. Выделяют пять основных стадий осадконакопления и преобразования органических остатков в нефть.

Первая стадия: в осадок, образующийся в море или в пресном водоеме, вносятся органические вещества с небольшим количеством углеводородов нефтяного ряда, синтезированных живыми организмами.

Вторая стадия: накопленный на дне осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается. При этом часть вещества разлагается с выделением диоксида углерода, сероводорода, аммиака и метана. Словом, получается картина, частенько наблюдаемая на болотах.

Третья стадия: биохимические процессы постепенно затихают. Сравнительно небольшая температура земных недр на данной глубине (порядка 50° С) определяет и низкую скорость реакций. Концентрация битумов и нефтяных углеводородов возрастает слабо, в составе газовых компонентов преобладает диоксид углерода.

Четвертая стадия: осадок погружается на глубину 3—4 километров, окружающие температуры возрастают до 150° С. Происходит отгонка нефтяных углеводородов из рассеянного органического вещества в пласт. Попав в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь, образует промышленные залежи. .

И наконец, пятая стадия: на глубине 4,5 километра и более при температурах свыше 180° С органическое вещество прекращает выделение нефти и продолжает генерировать лишь газ.

Кроме температуры и давления в природных процессах принимает участие и электричество. Член-корреспондент АН СССР А. А. Воробьев выдвинул предположение, что в развитии нашей планеты немалую роль играли именно электрические процессы. По его мнению, горные породы обладают гораздо большими диэлектрическими свойствами, чем атмосфера. А если так, то грозы могут бушевать не только над, но и под землею!

В результате сильных электрических разрядов возникают частицы плазмы, которые обладают высокой химической активностью. Это обстоятельство, в свою очередь, создает предпосылки для протекания таких реакций, которые невозможны при обычных условиях. По мнению Воробьева, метан, выделяющийся из органических соединений, при воздействии подземного электрического разряда может подвергнуться частичному дегидрированию то есть потерять некоторую долю водорода. В результате образуются свободные углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Соединяясь между собой, они образуют ацетилен, этилен и другие углеводороды, входящие в состав нефти.

Одним из основных механизмов электризации горных пород, согласно рассуждениям Воробьева, является трение в месте контакта горных пород при взаимном перемещении в ходе тектонических процессов. Таким образом, процессы трещинообразования в земной коре могут способствовать превращению механической энергии в электрическую.

И представьте себе, эти весьма неожиданные рассуждения нашли подтверждение в геологической практике! Еще в 1933 году было отмечено, что формы облаков в зонах разломов земной коры резко отличаются от облаков в тех местах, где трещин нет. Современные геофизические приборы указывают, что в приземном слое воздуха над зонами разломов земной коры увеличена электропроводимость.

Расскажем еще об одной интересной гипотезе. В соответствии с ней, нефть образуется также из органических остатков, затянутых вместе с океаническими осадками в зону, где происходил поддвиг океанической плиты под континентальную. Говоря другими словами, существуют тектонические процессы, которые позволяют органическим веществам оказываться на весьма больших глубинах. При этом механизм затягивания осадков в зону поддвига жестких плит аналогичен механизму попадания жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями в различных технических устройствах и машинах.

Ну а дальше образовавшаяся нефть может подвергаться различным воздействиям. Например, под тяжестью литосферного выступа, наползающей с материка плиты углеводороды могут быть “выжаты” из осадочных пород и активно мигрировать в сторону от наддвига. Этим эффектом “горячего утюга” может быть объяснено формирование больших залежей нефти на сравнительно небольшой площади, как в районе Персидского залива.

В результате затягивания органических веществ в мантию, их последующей переработки и выброса образовавшихся углеводородов геотермальными водами в верхние слои земной коры их обнаруживают в вулканических газах во время извержений.

Такая теория, учитывающая глобальную тектонику плит земной коры, оказалась весьма продуктивной и с практической точки зрения. В США, к примеру, в последние годы начали бурить в так называемых поднаддвиговых зонах Скалистых гор. И здесь были обнаружены как нефтяные, так и газовые месторождения. А ведь по старым, классическим меркам их здесь быть не должно.

В 1980 году в штате Вайоминг поисковая скважина на глубине 1888 метров вошла в докембрийский фундамент, сложенный из гранита. Затем в скальных породах геонефтеразведчики прошли еще 2700 метров и обнаружили осадочные отложения мелового периода. Необъяснимое, казалось бы, чередование пород разного геологического возраста объяснялось весьма просто: на осадочные породы в свое время была надвинута плита гранита.

Бурение было продолжено, и на глубинах 5,5 километров разведчики обнаружили промышленные залежи газа. К настоящему времени в Скалистых горах ведется уже промышленная разработка, а прогнозные запасы оцениваются в 2,8 миллиарда тонн условного топлива! Месторождение уникальное!

В Советском Союзе также имеются поднаддвиговые зоны—в Карпатах, на Урале, Кавказе, в Сибири. Не исключено, что эти зоны былых геологических катаклизмов тоже таят богатейшие запасы нефти и газа.

СТОИТ ЛИ СПОРИТЬ?

Итак, как видите, обе точки зрения достаточно продуктивны, обе опираются не только на логические заключения, но и на реальные факты. Что же, надо спорить дальше? Вряд ли... Интересную точку зрения на этот счет высказывает известный советский геолог В. П. Гаврилов.

“Спор можно разрешить,—пишет он,—если проследить круговорот углерода в природе. Одним из первых, кто предпринял успешную попытку представить глобальный процесс круговорота углерода в природе, был В. И. Вернадский. Он считал, что углерод и его соединения, которые участвуют в строении нефти, газа, каменного угля и других пород, являются частью глобальной геохимической системы круговорота в земной коре...”

Что же, давайте проследим путь, который проделывают углерод и его соединения в природе.

Наиболее распространенным из таких соединений является диоксид углерода. Масса этого вещества в атмосфере оценивается астрономической цифрой 4 · 1011 тонн! В процессе выветривания и фотосинтеза ежегодно из атмосферы поглощается более 8 · 108 тонн СО2. Если бы не было механизма кругооборота, то за несколько тысяч лет углерод полностью исчез бы из атмосферы, оказался “захороненным” в горных породах. По современным оценкам, масса диоксида углерода, “спрятанного” в горных породах, примерно в 500 раз превышает его запасы в атмосфере.

Еще одним переносчиком углерода является метан. Его в атмосфере тоже немало—около 5 · 109 тонн. Однако из атмосферы происходит утечка метана в стратосферу и далее в космическое пространство. Кроме того, метан расходуется и в результате фотохимических реакций. Продолжительность существования молекулы метана в атмосфере в среднем составляет 5 лет.

Следовательно, чтобы пополнить его запасы, в атмосфера ежегодно должно поступать около 109 тонн метана из подземных запасов. И он, действительно, поступает в виде метанового испарения или, как говорил Вернадский, “газового дыхания Земли”.

Если ограничиться традиционными рамками углеродного цикла, то весь резерв земной атмосферы, океана и биомассы исчерпался бы в доврльно короткий срок—за 50—100 тысяч лет. Однако этого не происходит. Почему? Приходится допустить, что запасы углерода на поверхности планеты непрерывно пополняются. Основными источниками поступления углерода ученые считают космос и мантию Земли.

Космическое пространство поставляет нам углерод вместе метеоритным веществом. Точнее будет сказать: поставляло настоящее время поступление космического углерода на планет незначительно—всего 10-10 от общего количества ежегодно “складируемого” в процессе осадконакопления. Но, как полагают многие специалисты, так было далеко не всегда: в прошлые геологические эпохи количество метеоритов и космической пыл было намного больше.

Второй и на сегодняшний день основной поставщик углерода - мантия планеты, причем не только во время извержений вулканов как считалось ранее, но и при дегазации недр, за счет, ужи упоминавшегося газового дыхания планеты. Поскольку и здесь углеродные запасы не безграничны, то они, естественно, должны как-то пополняться. И такой механизм пополнения исправна действует и по сей день. Это затягивание осадков океанической коры в мантию при надвигании плит друг на друга.

Таков широкий взгляд на круговорот углерода в природе. Он должен примирить органиков и неоргаников. В самом деле: органики считают, что углерод при образовании нефти обязательно должен пройти через живой организм. И это, скорее всего, действительно так. Исследования, выполненные межпланетными автоматическими станциями, показывают, что на Венере и Марсе достаточное количество оксида и диоксида углерода, а вот углеводородных газов не обнаружено—по всей вероятности потому, что на этих планетах отсутствует биосфера и земной цикл превращения углерода в углеводороды там невозможен.

Правы и неорганики: ведь сами по себе все органические вещества, составляющие жизненные циклы, когда-то образовались из неорганических. Пока, правда, нет полной ясности, как именно это произошло, но в конце концов наука это узнает.

И стало быть, в практических поисках нефти и газа надо использовать весь арсенал теорий и гипотез, которыми располагает современная наука, не ограничивать свой взгляд какими-то искусственными шорами. И тогда успех придет. Придет обязательно! Как сказал, выступая на XXVII Международном геологическом конгрессе в Москве известный американский геолог М. Хэлбути: “Я твердо убежден, что в будущем мы откроем в глобальном масштабе столько же нефти и значительно больше газа, чем открыто сегодня. Я полагаю также, что нас ограничивает только недостаток воображения, решительности и технология.”

 

Добыча нефти (химические хитрости)

Чтобы густая нефть с большей легкостью поднималась по трубам, надо, конечно, прежде всего сделать ее более жидкой. Каким образом? “Давайте применим особые, разжижающие растворы”,—предложили химики.

И вот в последнее время на нефтедобывающих промыслах стали использовать особые вещества, имеющие довольно сложное название—мицеллярные дисперсии. Основными составляющими этих композиций являются нефтерастворимые поверхностно-активные вещества, спирт, углеводородный растворитель типа керосина или легких фракций нефти. Добавляют сюда и воду.

Именно поэтому по внешнему виду мицеллярные дисперсия практически неотличимы от обычной воды—такая же светлая, прозрачная жидкость. Но главную роль здесь играют уже не молекулы Н2О, а молекулы поверхностно-активных веществ. Попав в пласт, они и образуют с нефтью эмульсию, дисперсную фазу которой составляют сложного состава частицы—мицеллы. При этом нефть как бы отрывается от породы, и ее удается выкачать из коллектора практически всю.

Еще одно неоценимое свойство возникающих эмульсий—они являются обратимыми системами. То есть достаточно на дневной поверхности добавить в поступающую из скважины эмульсию еще немного воды, как из нее выделяется свободная нефть, а поверхностно-активные вещества оказываются снова готовыми к работе.

Вообще, надо признать, что химики оказывают нефтяникам и ряд других важных услуг.

Известно, например, что бурение невозможно без специальных бурильных растворов. Обычно глинистые бурильные растворы готовят прямо на месте, доставляя в район бурения сухую глину. Однако приготовление раствора—вещь достаточно тонкая: кроме глины в воду добавляют и другие вещества, состав и количество которых зависит от применяемой техники, давления в пласте, геологического строения недр...

В настоящее время существует по крайней мере два десятка специальных ингредиентов, улучшающих качество бурильных растворов и снижающих затраты на бурение. В некоторых случаях даваемая ими экономия в 10—15 раз превосходит затраты на изготовление самой добавки!

Еще одна проблема, в решении которой неоценимую помощь промысловикам оказывает химия—защита оборудования от отложения парафинов. Часто при добыче высокопарафинистых нефтей специалисты сталкиваются с неприятным явлением. Пока нефть находится в залежи под давлением, температура ее достаточно высока. Но по мере продвижения к забою и дальше по скважине и давление, и температура падают. Тяжелые парафиновые углеводороды начинают выделяться из жидкости и откладываться на всех поверхностях, с которыми соприкасается нефть. Очистка оборудования от налипшего парафина связана с огромными затратами и техническими трудностями.

Но уже разработаны вещества, добавка которых в нефть препятствует росту кристаллов парафина, способствует их смыванию с металлических поверхностей оборудования на всем пути нефти к потребителю. Такие вещества недешевы, но тем не менее их применение окупает все затраты.

hkola.narod.ru

Дмитрий Иванович Менделеев | Выдающиеся Российские химики вики

Дмитрий Иванович Менделеев

2

Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в Тобольске в семье Ивана Павловича Менделеева (1783—-1847), в то время занимавшего должность директора Тобольской гимназии и училищ Тобольского округа. Дмитрий был в семье последним, семнадцатым ребёнком. Из семнадцати детей восемь умерли ещё в младенчестве (троим из них родители даже не успели дать имён), а одна из дочерей, Маша, умерла в возрасте 14 лет в середине 1820-х годов в Саратове от чахотки. История сохранила документ о рождении Дмитрия Менделеева — метрическую книгу духовной консистории за 1834 год, где на пожелтевшей странице в графе о родившихся по тобольской Богоявленской церкви записано: «27 января Тобольской гимназии директора — надворного советника Ивана Павловича Менделеева от законной его жены Марии Дмитриевны родился сын Дмитрий».

Дед его по отцовской линии, Павел Максимович Соколов (1751—-1808), был священником села Тихомандрицы Вышневолоцкого уезда Тверской губернии, находившегося в двух километрах от северной оконечности озера Удомля. Только один из четырёх его сыновей, Тимофей, сохранил фамилию отца. Как было принято в то время в среде духовенства, по окончании семинарии трём сыновьям П. М. Соколова были даны разные фамилии: Александру — Тихомандрицкий (по названию села), Василию — Покровский (по приходу, в котором служил Павел Максимович), а Иван, отец Дмитрия Ивановича, в виде прозвания получил фамилию соседних помещиков Менделеевых.

1.1. Детство

Детство Д. И. Менделеева совпало со временем пребывания в Сибири ссыльных декабристов. А. М. Муравьёв, П. Н. Свистунов, М. А. Фонвизин жили в Тобольской губернии.

Также большое влияние на мировоззрение будущего учёного оказал его дядюшка В. Д. Корнильев, у него неоднократно и подолгу во время своего пребывания в Москве жили Менделеевы.Василий Дмитриевич был управляющим у князей Трубецких, что жили на Покровке, как и В. Д. Корнильев; и его дом часто посещали многие представители культурной среды, в числе которых на литературных вечерах или вовсе без всякого повода, запросто бывали литераторы: Ф. Н. Глинка, Н. В. Гоголь, гостем случался и Сергей Львович Пушкин, отец поэта; художники П. А. Федотов, Н. А. Рамазанов; учёные: Н. Ф. Павлов, И. М. Снегирёв, П. Н. Кудрявцев. В . Корнильев и его жена, дочь командора Биллингса, принимали у себя на Покровке Александра Пушкина, вернувшегося в Москву из ссылки.

Сохранились сведения, говорящие о том, что Д. И. Менделеев однажды видел в доме Корнильевых Н. В. Гоголя. При всём том, Дмитрий Иванович оставался таким же мальчишкой, как и большинство его сверстников. Следует отметить, что среди учителей гимназии выделялся преподававший русскую литературу и словесность сибиряк, известный впоследствии русский поэт Пётр Павлович Ершов, с 1844 года — инспектор Тобольской гимназии, как некогда и его учитель Иван Павлович Менделеев. Позже автору «Конька-горбунка» и Дмитрию Ивановичу суждено было стать в некоторой степени родственниками..

1.2. Обучение

Окончив в 1804 году духовное училище, отец Дмитрия Ивановича Иван Павлович Менделеев поступил на филологическое отделение Главного педагогического института. Окончив его в числе лучших студентов в 1807 году, Иван Павлович был определён «учителем философии, изящных искусств и политической экономии» в Тобольск, где в 1809 году женился на Марии Дмитриевне Корнильевой. В декабре 1818 года он был назначен директором училищ Тамбовской губернии. С лета 1823-го по ноябрь 1827-го года семья Менделеевых жила в Саратове, а в дальнейшем — возвратилась в Тобольск, где Иван Павлович получил место директора Тобольской классической гимназии. Его незаурядные свойства ума, высокая культура и творческое начало определяли педагогические принципы, которыми он руководствовался в преподавании своих предметов.

1.3. Научная Деятельность

Д. И. Менделеев - автор фундаментальных исследований по химии, физике, метрологии, метеорологии, экономике, основополагающих трудов по воздухоплаванию, сельскому хозяйству, химической технологии, народному просвещению и других работ, тесно связанных с потребностями развития производительных сил России.

Д. И. Менделеев исследовал (в 1854—1856 годах) явления изоморфизма, раскрывающие отношения между кристаллической формой и химическим составом соединений, а также зависимость свойств элементов от величины их атомных объёмов.

Открыл в 1860 году «температуру абсолютного кипения жидкостей», или критическую температуру. Д. И. Менделеев является автором первого русского учебника «Органическая химия» (1861 год).

Сконструировал в 1859 году пикнометр — прибор для определения плотности жидкости. Создал в 1865—1887 годах гидратную

теорию растворов. Развил идеи о существовании соединений переменного состава. Исследуя газы, Менделеев нашёл в 1874 году общее уравнение состояния идеального газа, включающее как частность зависимость состояния газа от температуры, обнаруженную в 1834 году физиком Б. П. Э. Клапейроном (уравнение Клапейрона — Менделеева).

В 1877 году Менделеев выдвинул гипотезу происхождения нефти из карбидов тяжёлых металлов, которая, правда, на сегодня большинством учёных не принимается; предложил принцип дробной перегонки при переработке нефти.

Выдвинул в 1880 году идею подземной газификации углей. Занимался вопросами химизации сельского хозяйства, пропагандировал использование минеральных удобрений, орошение засушливых земель. Совместно с И. М. Чельцовым принимал в 1890—1892 годах участие в разработке бездымного пороха. Является автором ряда работ по метрологии. Создал точную теорию весов, разработал наилучшие конструкции коромысла и арретира, предложил точнейшие приёмы взвешивания.

В своё время интересы Д. И. Менделеева были близки к минералогии, его коллекция минералов бережно хранится и сейчас в Музее кафедры минералогии Санкт-Петербургского университета, а друза горного хрусталя с его стола является одним из лучших экспонатов в витрине кварца. Рисунок этой друзы он поместил в первое издание «Общей химии» (1903 год). Студенческая работа Д. И. Менделеева была посвящена изоморфизму в минералах.

1.4. Периодический закон

Работая над трудом «Основы химии», Д. И. Менделеев открыл в феврале 1869 года один из фундаментальных законов природы — периодический закон химических элементов.

6 марта 1869 года знаменитый доклад Д. И. Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов» был прочтён Н. А. Меншуткиным на заседании Русского химического общества. В том же году это сообщение на немецком языке появилось в журнале «Zeitschrift für Chemie», а в 1871 году в журнале «Annalen der Chemie» была осуществлена развёрнутая публикация Д. И. Менделеева, посвящённая его открытию — «Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente» (Периодическая закономерность химических элементов). Отдельные учёные в ряде стран, особенно в Германии, соавтором открытия считают Лотара Мейера. Существенное различие этих систем заключается в том, что таблица Л. Мейера — это один из вариантов классификации известных к тому времени химических элементов; выявленная Д. И. Менделеевым периодичность — это система, которая дала понимание закономерности, позволившей определить место в ней элементов, неизвестных в то время, предсказать не только существование, но и дать их характеристики.

Не давая представления о строении атома, периодический закон, тем не менее, вплотную подводит к этой проблеме, и решение её было найдено несомненно благодаря ему — именно этой системой руководствовались исследователи, увязывая факторы, выявленные им с интересовавшими их другими физическими характеристиками..

Немецкий учёный, главный редактор фундаментального пособия «Анорганикум» — объединённого курса неорганической, физической и аналитической химии, выдержавшего более десяти изданий, академик Л. Кольдиц так истолковывает особенности открытия Д. И. Менделеева, сопоставляя в высшей степени убедительные результаты его труда с работами других исследователей, искавших подобные закономерности.

Развивая в 1869—1871 годах идеи периодичности, Д. И. Менделеев ввёл понятие о месте элемента в периодической системе как совокупности его свойств в сопоставлении со свойствами других элементов. На этой основе, в частности, опираясь на результаты изучения последовательности изменения стеклообразующих оксидов, исправил значения атомных масс 9 элементов (бериллия, индия, урана и др.). Предсказал в 1870 году существование, вычислил атомные массы и описал свойства трёх ещё не открытых тогда элементов — «экаалюминия» (открыт в 1875 году и назван галлием), «экабора» (открыт в 1879 году и назван скандием) и «экасилиция» (открыт в 1885 году и назван германием). Затем предсказал существование ещё восьми элементов, в том числе «двителлура» — полония (открыт в 1898 году), «экаиода» — астата (открыт в 1942—1943 годах), «экамарганца» — технеция (открыт в 1937 году), «двимарганца» — рения (открыт в 1925 году), «экацезия» — франция (открыт в 1939 году).

В 1900 году Дмитрий Иванович Менделеев и Уильям Рамзай пришли к выводу о необходимости включения в периодическую систему элементов особой, нулевой группы благородных газов.

1.5. Удельные объёмы. Химия силикатов и стеклообразного состояния

Настоящий раздел творчества Д. И. Менделеева, не выразившись результатами масштабов естествознания в целом, тем не менее, как и всё в его исследовательской практике, будучи неотъемлемой частью и вехой на пути к ним, а в отдельных случаях — их фундаментом, чрезвычайно важен и для понимания развития этих исследований. Как станет видно из дальнейшего, он тесным образом связан с основополагающими компонентами мировоззрения учёного, охватывающими сферы от изоморфизма и «основ химии» до базиса периодического закона, от постижения природы растворов до взглядов, касающихся вопросов строения веществ.

Первые работы Д. И. Менделеева в 1854 году представляют собой химические анализы силикатов. Это были исследования «ортита из Финляндии» и «пироксена из Рускиалы в Финляндии», о третьем анализе минеральной глинистой породы — умбры — имеются сведения только в сообщении С. С. Куторги в Русском географическом обществе. К вопросам аналитической химии силикатов, Д. И. Менделеев возвращался в связи с магистерскими экзаменами — письменный ответ касается анализа силиката, содержащего литий. Этот небольшой цикл работ послужил возникновению интереса у исследователя к изоморфизму: состав ортита учёный сравнивает с составами других сходных минералов и приходит к выводу, что такое сопоставление позволяет построить изменяющийся по химическому составу изоморфный ряд.

В мае 1856 года Д. И. Менделеев, вернувшись в Санкт-Петербург из Одессы, подготовил диссертационную работу под обобщённым названием «Удельные объёмы» — многоплановое исследование, своеобразную трилогию, посвящённую актуальным вопросам химии середины XIX века. Большой объём работы (около 20 печатных листов) не позволил издать её полностью. Опубликована была только первая часть, озаглавленная, как и вся диссертация «Удельные объёмы»; из второй части позднее был напечатан только фрагмент в виде статьи «О связи некоторых физических свойств тел с химическими реакциями»; третья же часть при жизни Д. И. Менделеева не была полностью опубликована — в сокращённом виде она была представлена в 1864 году в четвёртом выпуске «Технической энциклопедии», посвящённой стекольному производству. Через взаимосвязь освещаемых в работе вопросов Д. И. Менделеев последовательно приближался к постановке и решению наиболее существенных в его научном творчестве проблем: выявлению закономерностей при классификации элементов, построению системы, характеризующей соединения через их состав, строение и свойства, создание предпосылок формирования зрелой теории растворов.

В первой части этого труда Д. И. Менделеева — детального критического анализа литературы, посвящённой вопросу, им высказана оригинальная мысль о связи молекулярного веса и объёма газообразных тел. Учёный вывел формулу расчёта молекулярного веса газа, то есть впервые была дана формулировка закона Авогадро-Жерара. Позднее выдающийся русский физикохимик Е. В. Бирон напишет: «Насколько мне известно, Д. И. Менделеев первый стал считать, что можно уже говорить о законе Авогадро, так как гипотеза, в виде которой закон был сперва сформулирован, оправдалась при экспериментальной проверке…».

Опираясь на колоссальный[ фактический материал в разделе «Удельные объёмы и состав кремнезёмных соединений», Д. И. Менделеев приходит к широкому обобщению. Не придерживаясь, в отличие от многих исследователей (Г. Копп, И. Шредер и др.), механистического толкования объёмов соединений как суммы объёмов образующих их элементов, но отдавая должное результатам, полученным этими учёными, Д. И. Менделеев ищет не формальные количественные закономерности в объёмах, а старается установить связь между количественными соотношениями объёмов и совокупностью качественных характеристик вещества. Таким образом он приходит к выводу, что объём, подобно кристаллической форме, является критерием сходства и различия элементов и образуемых ими соединений, и делает шаг в направлении создания системы элементов, прямо указывая на то, что изучение объёмов «может служить на пользу естественной классификации минеральных и органических тел».

Особый интерес представляет часть, именуемая «О составе кремнезёмных соединений». С исключительной глубиной и обстоятельностью Д. И. Менделеевым впервые изложен взгляд на природу силикатов как соединений, подобных сплавам оксидных систем. Учёным установлена связь между силикатами как соединениями типа (MeO)x(SiO)x и «неопределёнными» соединениями других типов, в частности, растворами, что выразилось правильной трактовкой стеклообразного состояния.

Именно с наблюдения процессов стеклоделия начался путь Д. И. Менделеева в науке. Возможно, именно этот факт сыграл определяющую роль в его выборе, во всяком случае, данная тема, непосредственно связанная с химией силикатов, в той или иной форме закономерно соприкасается со многими другими его изысканиями.

Изучение стекла помогло Д. И. Менделееву глубже понять природу кремнекислых соединений и на этом своеобразном веществе увидеть некоторые важные особенности химического соединения вообще.

Темам стеклоделия, химии силикатов и стеклообразного состояния Д. И. Менделеевым посвящено около 30 работ.

1.6. Исследование газов

Эта тема в творчестве Д. И. Менделеева связана, прежде всего, с поиском учёным физических причин периодичности. Так как свойства элементов находились в периодической зависимости от атомных весов, массы, исследователь мыслил возможность пролить свет на эту проблему, выясняя причины сил тяготения и посредством изучения свойств передающей их среды.

Концепция «мирового эфира» имела в XIX века большое влияние на возможное решение данной проблемы. Предполагалось, что «эфир», заполняющий межпланетное пространство, является средой, передающей свет, тепло и гравитацию. Исследование сильно разреженных газов представлялось возможным средством к доказательству существования названной субстанции, когда свойства «обычного» вещества уже не способны бы были скрывать свойства «эфира».

Одна из гипотез Д. И. Менделеева сводилась к тому, что специфическим состоянием газов воздуха при большом разрежении и мог оказаться «эфир» или некий-то газ с очень малым весом. Д. И. Менделеевым написано на оттиске из «Основ химии», на периодической системе 1871 года: «Легче всех эфир, в миллионы раз»; а в рабочей тетради 1874 года учёный выражает ещё более ясно ход мысли: «При нулевом давлении у воздуха есть некоторая плотность, это и есть эфир!». Тем не менее, среди его публикаций этого времени таких определённых соображений не высказано.

При всей гипотетической направленности исходных предпосылок этих исследований, основным и наиболее важным результатом в области физики, полученным благодаря им Д. И. Менделеевым, явился вывод уравнения идеального газа, содержащего универсальную газовую постоянную. Также очень важным, но несколько преждевременным, было предложенное Д. И. Менделеевым введение термодинамической шкалы температур.

Учёным также было избрано правильное направление для описания свойств реальных газов. Вириальные разложения, использованные им, соответствуют первым приближениям в известных сейчас уравнениях для реальных газов.

В разделе, имеющем отношение к исследованиям газов и жидкостей, Д. И. Менделеевым сделано 54 работы.

1.7. Учение о растворах

На протяжении всей своей научной жизни Д. И. Менделеева не ослабевал его интерес к «растворной» тематике. Наиболее значительные его исследования в этой области относятся к середине 1860-х, а важнейшие — к 1880-м годам. Тем не менее, публикации учёного показывают, что и в другие периоды своего научного творчества он не прерывал изысканий, способствовавших созданию основы его учения о растворах. Концепция Д. И. Менделеева эволюционировала от весьма противоречивых и несовершенных первоначальных представлений о природе этого явления в неразрывной связи с развитием его идей в других направлениях, в первую очередь — с учением о химических соединениях.

Д. И. Менделеев показал, что правильное понимание растворов невозможно без учёта их химизма, отношения их к определённым соединениям (отсутствия грани между таковыми и растворами) и сложного химического равновесия в растворах — в разработке этих трёх неразрывно связанных аспектов заключается основное его значение. Однако сам Д. И. Менделеев никогда не называл свои научные положения в области растворов теорией — не сам он, а его оппоненты и последователи так именовали то, что он называл «пониманием» и «представлением», а труды настоящего направления — «попыткой осветить гипотетическим воззрением всю совокупность данных о растворах» — «…до теории растворов ещё далеко»; основное препятствие в её формировании учёный видел «со стороны теории жидкого состояния вещества».

Нелишним будет отметить, что, развивая это направление, Д. И. Менделеев, поначалу априорно выдвинув идею о температуре, при которой высота мениска будет нулевой, в мае 1860 года провёл серию опытов. При определённой температуре, которую экспериментатор назвал «абсолютной температурой кипения», нагретый в парафиновой ванне в запаянном объёме жидкий хлорид кремния (SiCl4) «исчезает», перейдя в пар. В статье, посвящённой исследованию, Д. И. Менделеев сообщает, что при абсолютной температуре кипения, полный переход жидкости в пар сопровождается уменьшением поверхностного натяжения и теплоты испарения до нуля. Эта работа — первое крупное достижение учёного.

Важен также тот факт, что теория растворов электролитов приобрела удовлетворительную направленность, только восприняв идеи Д. И. Менделеева, когда произошёл синтез гипотезы о существовании ионов в растворах электролитов с менделеевским учением о растворах.

Растворам и гидратам Д. И. Менделеевым посвящено 44 труда.

1.8. Нобелевская эпопея

Золотая медаль АН СССР (ныне — РАН) имени Д. И. Менделеева

Гриф секретности, который позволяет предавать гласности обстоятельства выдвижения и рассмотрения кандидатур, подразумевает полувековой срок, то есть о том, что происходило в первом десятилетии XX века в Нобелевском комитете было известно уже в 1960-е годы. Иностранные учёные выдвигали Дмитрия Ивановича Менделеева на Нобелевскую премию в 1905, 1906 и 1907 годах (соотечественники — никогда). Статус премии подразумевал ценз: давность открытия — не более 30 лет. Но фундаментальное значение периодического закона получило подтверждение именно в начале XX века, с открытием инертных газов. В 1905 году кандидатура Д. И. Менделеева оказалась в «малом списке» — с немецким химиком-органиком Адольфом Байером, который и стал лауреатом. В 1906 году его выдвинуло ещё большее число иностранных учёных. Нобелевский комитет присудил Д. И. Менделееву премию, но Шведская королевская академия наук отказалась утвердить это решение, в чём сыграло решающую роль влияние С. Аррениуса, лауреата 1903 года за теорию электролитической диссоциации — как указано выше, существовало заблуждение о неприятии этой теории Д. И. Менделеевым; лауреатом стал французский учёный А. Муассан — за открытие фтора. В 1907 году было предложено «поделить» премию между итальянцем С. Канниццаро и Д. И. Менделеевым (русские учёные опять в его выдвижении не участвовали). Однако 2 февраля учёный ушёл из жизни.

Между тем, не следует забывать и о конфликте Д. И. Менделеева с братьями Нобелями (на протяжении 1880-х годов), которые, пользуясь кризисом нефтяной промышленности и стремясь к монополии на бакинскую нефть, на её добычу и перегонку, с этой целью спекулировали «дышащими интригою слухами» о её истощении. Д. И. Менделеев тогда же, проводя исследования состава нефти разных месторождений, разработал новый способ дробной её перегонки, позволявший добиться разделения смесей летучих веществ. Он вел продолжительную полемику с Л. Э. Нобелем и его сподвижниками, борясь с хищническим потреблением углеводородов, с идеями и методами, способствовавшими тому; в числе прочего, к превеликому неудовольствию своего оппонента, использовавшего для утверждения своих интересов не вполне благовидные приёмы, доказал необоснованность мнения об оскудении каспийских источников. Между прочим, именно Д. И. Менделеев предложил ещё в 1860-е годы строительство нефтепроводов, с успехом внедрённых с 1880-х Нобелями, которые, тем не менее, крайне отрицательно отнеслись к его же предложению доставки таким и другими способами сырой нефти в Центральную Россию, поскольку, хорошо сознавая выгоду в этом для государства в целом, видели в том и ущерб собственному монополизму. Нефти (изучению состава и свойств, перегонке и другим вопросам, к этой теме относящимся) Д. И. Менделеев посвятил около 150 работ

1.9. О приснившейся периодической таблице элементов

Свои соображения о периодической системе элементов Д. И. Менделеев очень долго не мог представить в виде ясного обобщения, строгой и наглядной системы. Как-то после трёхдневной напряжённой работы он прилёг отдохнуть и забылся сном. Потом он рассказывал: «Ясно вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги и заснул опять. Только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка». А. А. Иностранцев, приблизительно в тех же словах воспроизводя рассказанное ему самим Д. И. Менделеевым, видел в этом феномене «один из превосходных примеров психического воздействия усиленной работы мозга на ум человека». Этот рассказ породил массу наукообразных толкований и мифов. В то же время, сам учёный, на вопрос репортёра «Петербургского листка» о том, как родилась мысль о периодической системе, отвечал: «…Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может, двадцать пять лет думал, а вы полагаете: сидел, и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку, и готово…!»

1.10. «Химики»

В пору, когда химия в обывательской среде истолковывалось как не вполне ясного предназначения, довольно «тёмная» деятельность (что близко к одной из версий этимологии), «химиками» в просторечии называли ловкачей, проходимцев и преступников. Иллюстрирует настоящий факт такой случай из жизни Д. И. Менделеева, о котором рассказывал он сам: «Еду я как-то на извозчике, а навстречу мне полицейские ведут кучу каких-то жуликов. Извозчик мой поворачивается и говорит: „Ишь, химиков повели“»

Своеобразное развитие и преломление получил этот «термин» в СССР второй половины XX века, когда советской пенитенциарной системой осуществлялась практика, подразумевавшая отбывание срока гражданами, осуждёнными за сравнительно нетяжкие преступления, в пределах производственных зон (первоначально только химического профиля, впоследствии — в различной степени вредных для здоровья промышленных учреждений). Это наказание получило название «химия», а все подвергнутые такой форме изоляции, вне зависимости от принадлежности производств, где они пребывали — именовались также «химиками».

ru.10chemist.wikia.com


Смотрите также