— Представь себе, есть. Это докторская диссертация. Видишь ли, я давно размышляю о том, что при растворении воды в спирте или спирта в воде между ними образуются соединения,
— Но ведь эти растворы — простые смеси, — удивленно возразил Бородин.
— Видимо, нет. Если это простые смеси, то объем раствора должен быть равен объему исходных количеств спирта и воды, а он меньше.
— Это действительно очень интересно.
Исследования продолжались почти год. Проследив изменение удельного веса в зависимости от процентного содержания спирта в воде, Менделеев установил, что самую большую плотность имеет раствор, в котором соотношение между молекулами спирта и воды составляет один к трем. Впоследствии это открытие стало основой гидратной теории растворов[113].
Защита диссертации состоялась 31 января 1865 года. Через два месяца Менделеев был назначен экстраординарным профессором по кафедре технической химии Петербургского университета, а в декабре — ординарным профессором.
Теперь Дмитрий Иванович читал курс неорганической химии, а занятия по органической химии вел приглашенный из — Казани по настоянию Менделеева молодой ученый Александр-Михайлович Бутлеров. Условия для работы у Менделеева улучшились. Левое крыло в главном корпусе университета занимала его семья. Здесь находился и большой кабинет ученого, который соединялся и с лабораторией, и с гостиной. За столовой и кухней размещались спальня жены, детская, комнаты кормилицы, прислуги.
Летние месяцы Феозва Никитична проводила вместе с сыном Володей в имении Боблово. Менделеев купил его, чтобы иметь возможность проводить некоторые исследования, связанные с плодородием почвы[114]. Он регулярно приезжал в Боблово, наблюдал за работой крестьян, давал указания по использованию минеральных удобрений. Результаты опытов он ежегодно докладывал на собраниях Вольного экономического общества, писал и публиковал статьи. Менделеев продолжал работу и над руководствами и учебниками по химии, но самым важным делом для него оставалась подготовка лекций по неорганической: химии.
Руководства на русском языке по этому предмету устарело, учебники на иностранных языках тоже не соответствовали новым требованиям. Возникла острая необходимость создать новый учебник по неорганической химии, который бы отражал современный уровень развития химической науки.
Эта идея захватила Менделеева. Стенограф Никитин приходил к нему в кабинет рано утром, и они сразу же приступали к работе. Менделеев диктовал, раскрыв тетрадку со сделанными накануне записями, и, пока Никитин заканчивал расшифровку, Дмитрий Иванович просматривал лежащие на столе книги. Менделеев систематизировал и обобщил основные химические теории и показал их значение для развития различных отраслей хозяйства. В то же время он собирал материал для второго выпуска учебника, куда должно было войти описание химических элементов[115].
Менделеев тщательно изучил описание свойств элементов и их соединений. Но в каком порядке их проводить? Никакой системы расположения элементов не существовало.
— Антон! — На пороге появился слуга. — Иди в лабораторию, найди там несколько листов картона и принеси сюда вместе с корзиной.
Антон вышел, в недоумении пожимая плечами. Вскоре он вернулся с рулоном коричневого картона.
— Помоги мне нарезать его.
Менделеев расчертил картон и начал резать.
— Все карточки должны быть одинаковыми — размером с лист тетради. Возьми это для мерки и начинай вырезать, а я буду писать.
Менделеев просидел за работой до поздней ночи. На каждую карточку он заносил название элемента, его атомный вес, формулы соединений и основные свойства. Постепенно корзина наполнялась карточками, содержащими сведения обо всех известных к этому времени элементах. На другой день Менделеев начал их систематизировать. Разбив на триады, как Дёберейнер[116], он расставил карточки в соответствии с величиной атомного веса элементов… Ничего не получилось. Потом он разъединил ряды, развернул их в колонки, и элемент из каждой последующей колонки поставил в горизонтальный ряд за элементом, с которым тот имел сходные свойства[117].
…Менделеева бросило в жар. Получилось нечто совершенно неожиданное! Свойства элементов в каждой колонке постепенно менялись сверху вниз в зависимости от увеличения атомного веса. Например, свойства цинка похожи на свойства магния, и в двух соседних колонках эти элементы расположены рядом — цинк за магнием. За цинком в колонке следует, согласно атомному весу, элемент мышьяк. Если его поставить непосредственно под цинком, мышьяк попадает в ряд алюминия. Но по свойствам эти элементы не похожи друг на друга. Если же мышьяк поставить еще ниже, он займет место рядом с кремнием, но свойства кремния отличаются от свойств мышьяка. Мышьяк должен расположиться еще ниже — за фосфором. Тогда можно будет проследить сходство в свойствах, ведь еще Митчерлих открыл явление изоморфизма, изучив и сравнив свойства фосфатов и арсенатов. Но между цинком и мышьяком остаются два пустых места. Напрашивается вывод, что они принадлежат еще не открытым элементам, которые по свойствам близки к алюминию и кремнию[118].
113
О работах Менделеева по растворам и о создании гидратной теории см.: Фигуровский Н. А. Дмитрий Иванович Менделеев, ук., соч., с. 160–175; Менделеев Д. И. Растворы. — Л.: Изд-во АН СССР, 1959. — (Классики науки); Балезин С. А., Бесков С. Д., ук. соч., с. 124–128.
114
О работах Менделеева по сельскому хозяйству см.: Вольфкович С. И. Вестник с.-х. науки, № 2, 135–142 (1959).
115
Первую часть курса «Основ химии» Менделеев продиктовал стенографисту еще в 1868 г.; она вышла двумя выпусками в 1868 и 1869 гг. (Основы химии Д. Менделеева, профессора Санкт-Петербургского университета. Ч. I, СПб, 1868). Вторая часть курса (тоже из двух выпусков) вышла в 1871 г.
116
Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780–1849) — профессор химии, фармации и технологии в Йенском университете (с 1810 г.), друг Гёте. Открыл каталитическое действие платины («водородное огниво», 1822 г.), превращение сернистого газа в серный ангидрид (1815 г.), открыл фурфурол (1831 г.), первым обратил внимание на упорядоченность в изменении атомных масс элементов (триады Дёберейнера). О Дёберейнерв см.: Джуа М., ук. соч., с. 166; Partington J. R., ук, соч., т. 4, с. 178–180; Волков В. А. и др., ук. соч., с. 165; Биографии великих химиков, ук. соч., с. 117–123.
117
Первоначальное распределение химических элементов отличалось от современного. Горизонтальные периоды таблицы были расположены вертикально, а группы химических элементов — горизонтально.
118
История открытия периодического закона подробно описана в книгах советского академика В. М. Кедрова: День одного великого открытия (М.: Соцэкгиз, 1958); Философский анализ первых трудов Д. И. Менделеева о периодическом законе (1869–1871) (М.: Изд-во АН СССР, 1959).; Микроанатомия великого открытия: К 100-летию закона Менделеева (М.: Наука, 1970). См. также: Кедров Б. М. Прогнозы Д. И. Менделеева в атомистике (М.: Атомиздат): I. Неизвестные элементы (1977); II. Атомные веса и периодичность (1978); III. За гранью системы элементов (1979).