Зачем Менделеев проводил опыты по смешиванию спирта и воды
Многие люди, интересующиеся наукой, слышали о том, что водку изобрел великий ученый Дмитрий Иванович Менделеев. И хотя это лишь популярный миф, он имеет под собой определенную реальную основу. Знаменитый химик, автор Периодической системы элементов, действительно проводил в своей лаборатории многочисленные опыты по смешиванию воды и этилового спирта.
Писал докторскую диссертацию
Д.И. Менделеев (1834-1907 гг.) в 1865 году защитил докторскую диссертацию на тему: «О соединении спирта с водою». Исследователь провел обширную научную работу, измеряя плотность и тепловое расширение различных пропорций смеси воды и этилового спирта. Однако эти практические изыскания не имели никакого отношения к изобретению 40-градусного напитка.
Доктор химических наук Олег Михайлов посвятил данной теме статью «Легенды и были о Менделееве, русской водке и сверхкритических флюидах», которая была опубликована в журнале «Вестник Российской академии наук» (том 83, № 4 за 2013 год). Автор отметил, что в своей диссертации Д.И. Менделеев рассматривал только жидкофазные системы, в которых явно преобладает один из составных компонентов. То есть, великого ученого интересовали лишь такие водно-спиртовые смеси, в которых содержание Н2О или С2Н5ОН фиксировалось на уровне или больше 90% объема, или меньше 10%. А вот бинарные растворители с другими соотношениями, в том числе и классическая 40-градусная водка, не вошли в сферу научных изысканий Д.И. Менделеева.
«Тем не менее он, вероятно, оказался-таки первым химиком, получившим абсолютный, то есть безводный, этиловый спирт, который, заметим, простой перегонкой «бражки» или иной спиртосодержащей смеси получить невозможно…», – написал О.В. Михайлов.
Работал в комиссии
Будучи известным ученым, Д.И. Менделеев входил в состав правительственной комиссии по введению эффективного акцизного налога. К этой работе Дмитрий Иванович был привлечен в качестве эксперта по химическим технологиям.
В 1892 году пост министра финансов Российской империи занял Сергей Юльевич Витте (1849-1915 гг.). Желая увеличить доходы государственной казны, этот высокопоставленный чиновник ввел государственную монополию на производство горячительных напитков.
Одновременно правительство утвердило жесткие стандарты на всю алкогольную продукцию. Одним из решений комиссии, в состав которой входил и Д.И. Менделеев, было требование о 40-процентном содержании спирта в водке, производимой на казенных заводах.
Известный ученый-физик, сотрудник Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (США), Владимир Шильцев, совместно со студенткой Иллинойсского университета Елизаветой Шильцевой написал статью «Менделеев и водка: синергия науки и мифа», которая была опубликована в журнале «Наука из первых рук» (№ 3 за 2019 год). Авторы отметили, что акцизы на спиртные напитки и прибыль от государственной винной монополии были важными статьями пополнения бюджета Российской империи. Например, в 1906 году более трети доходов царской казны поступали из этих источников.
Самого Д.И. Менделеева такая ситуация не радовала. Еще в 1883 году он писал: «Неужели, в самом деле, положение наше таково, что в кабаке, казенном или частном, должно видеть спасение для экономического быта народа, т.е. России, и в водке, да в способах ее потребления искать исхода для улучшения современного состояния дел народных и государственных».
Как показала практика, употребление 40-градусного напитка довольно быстро стало традицией, хотя еще в начале ХХ века была издана Техническая энциклопедия, которая определяла водку как напиток, в котором содержание спирта может варьироваться от 25 до 65 процентов объема.
Проверял водку для царя
Еще одной причиной, по которой Д.И. Менделеев проводил научные изыскания, смешивая спирт с водой, могли быть, как ни странно, интересы личной безопасности двух российских императоров – Александра II Николаевича (1818-1881 гг.) и Николая II Александровича (1868-1918 гг.).
Доктор технических наук В.Б. Сажин и ученик московской школы № 72 (образовательный центр «Протон») А.Ю. Панов совместно написали статью «Национально-культурные и экономические аспекты бражничества в России до и после диссертации Д.И. Менделеева о соединении спирта с водой», которая была опубликована в журнале «Успехи в химии и химической технологии» (№ 12 за 2007 год).
«Химические методы анализа пищевых продуктов стали применяться в России при Александре II как один из факторов противодействия политическому террору. В 1878 году было отдано высочайшее распоряжение о химическом анализе подаваемой императору водки, который сначала проводился придворными медиками, а позднее – в лабораториях Д.И. Менделеева. Традиция продолжалась и при Николае II», – написали В.Б. Сажин и А.Ю. Панов.
По словам соавторов статьи, последний русский царь пил водку только из специальных бутылок, содержимое которых Д.И. Менделеев или сотрудники его лаборатории подвергали тщательному химическому анализу. Никому кроме Николая II не дозволялось пользоваться этими особыми бутылками. Приближенные опасались, что кто-то попытается отравить государя-императора.
Изучал свойства растворов
Помимо Периодической системы элементов знаменитого химика интересовали различные темы исследований, в том числе и свойства растворов. Об этом известный писатель и публицист Олег Писаржевский рассказал читателям своей книги «Дмитрий Иванович Менделеев. 1834-1907» (Москва, 1949 год издания).
Проводя лабораторные исследования, ученый заметил, что объем водно-спиртового раствора неизменно оказывается меньше совокупности объемов Н2О или С2Н5ОН, смешанных во имя науки. То есть, если соединить 1 литр воды и 1 литр спирта, то получится отнюдь не 2 литра 50-градусного горячительного напитка, а меньше. Это значит, что плотность раствора двух этих химических элементов выше плотности каждого из них по отдельности.
«Менделеев обнаружил, что наибольшее сжатие растворов спирта в воде при всех температурах приходится на раствор, содержащий около 46% спирта. Удельный вес жидкости при этой концентрации был, следовательно, наибольшим», – отметил О.Н. Писаржевский.
Знаменитый химик понял, что молекулы Н2О или С2Н5ОН вступают во взаимодействие друг с другом. Так, при 46-процентном содержании спирта в растворе возникают устойчивые ассоциации трех молекул воды и одной молекулы спирта.
Д.И. Менделеева интересовали не только соединения Н2О или С2Н5ОН, в 1887 году химик представил научному сообществу свою работу «Исследование водных растворов по удельному весу», в которой рассмотрел изменения плотности 283 веществ, смешанных с водой в разных концентрациях.
Современные ученые подтверждают выводы Д.И. Менделеева, что между молекулами тех или иных веществ в растворе происходит взаимодействие, обусловленное либо деятельностью ионов, либо наличием свободной пары электронов в атомах. Этим и объясняется изменение плотности, удельного веса и других свойств получаемых жидкостей в зависимости от концентрации растворяемого вещества в воде.
«Целые эпохи в технике характеризуются преимущественным употреблением тех или иных твердых растворов металлов: меди и олова, железа и углерода, алюминия, магния и т.д. Закономерности, обнаруженные последователями менделеевских работ в твердых растворах, позволяют сейчас изготовлять из соответствующих чистых металлов твердые растворы заранее известных свойств», – так О.Н. Писаржевский оценил научный вклад Д.И. Менделеева в данной сфере.