Tatăl tabelului periodic Mendeleev

[cimaxcim]

În urmă cu un secol și jumătate, Dmitri Mendeleev a făcut un pas crucial în această căutare a ordinii între elemente, publicând prima schiță a tabelului său periodic. În 2019, comunitatea mondială a chimiștilor sărbătorește această aniversare și pe bună dreptate. La fel ca și Stonehenge, masa reflectă regularități din natură care s-au datorat unor cauze care au rămas misterioase când a fost construit inițial. Dar cum a ajuns Mendeleev să-și construiască monumentul?

pngtree-periodic-table-of-the-elements-halogens-mendeleev-science-vect.png

pngtree-detailed-periodic-table-of-elements-numbers-radioactive-.jpg

Dmitri Mendeleev a predat la Sankt Petersburg și și-a scris propriile manuale – acest proces a condus la descoperirea lui periodică.

Periodic-Table-Mendeleev--Mendeleyev.jpg

Dmitri a crescut în Siberia, la marginea exterioară a civilizației vestice. Casa lui, Tobolsk, este cu 1000 km mai aproape de Beijing decât de Paris, iar drumul lui de acolo către eminența științifică a fost dificil. A fost cel mai mic dintre cei peste o duzină de frați Mendeleev și, la scurt timp după nașterea sa, în 1834, starea de sănătate l-a forțat pe tatăl său Ivan, profesor de liceu, să se pensioneze. Insuficiența pensiei lui Ivan a determinat-o pe soția sa, Maria, să preia conducerea unei fabrici de sticlă semi-parală, condusă anterior de fratele ei.

Această întreprindere a întreținut familia până în 1848, când a ars. Apoi Ivan a murit, iar în 1849 Maria și-a luat cei doi copii mai mici la Moscova, în speranța că fratele ei îl va ajuta pe Dmitri să intre la universitate acolo. Când acest plan a eșuat, s-au mutat la Sankt Petersburg și în 1850 Dmitri a fost acceptat (oarecum fără tragere de inimă) de colegiul în care tatăl său se instruise ca profesor. Un lector de acolo – Alexander Voskresensky, care a studiat în Germania sub Justus Liebig – a încurajat interesul lui Dmitri pentru chimie.[/b]

pngtree-periodic-table-png-image_6560834.png

A absolvit în 1855, iar disertația sa – despre izomorfism și alte relații dintre forma fizică și compoziția chimică – a fost publicată într-un jurnal minier. Au urmat și alte articole pentru periodice științifice și tehnice, dar îi lipsea un venit sigur. Până atunci, atât mama, cât și sora lui muriseră, iar el însuși suferea de ceea ce părea a fi tuberculoză. Cu toate acestea, un an de predare în climatul mai benign al Crimeei i-a îmbunătățit în mod semnificativ sănătatea, iar un nou medic a respins cu încredere diagnosticul anterior.

În toamna anului 1856, Mendeleev a susținut cu succes o teză de master despre relațiile dintre volumele specifice de substanțe și proprietățile lor cristalografice și chimice. La scurt timp după aceea, Universitatea din Sankt Petersburg l-a autorizat ca profesor de chimie, permițându-i accesul la laboratorul său. În 1859 a primit finanțare de la stat pentru doi ani de studii avansate în străinătate.

Stabilirea unei cariere
La Universitatea Heidelberg din Germania, Mendeleev a făcut cercetări pe mai multe subiecte, inclusiv tensiunea superficială, capilaritatea și evaporarea, și și-a păstrat interesul pentru forțele intermoleculare de-a lungul carierei sale. În 1860 a participat la conferința de la Karlsruhe, unde chimistul italian Stanislau Cannizzaro a susținut o lucrare revoluționară despre greutățile atomice (numite acum mase atomice relative). Acesta a fost un pas crucial către sistemul periodic, deoarece anterior a existat o dispută considerabilă cu privire la atribuirea greutăților atomice elementelor.

Unii chimiști au susținut că aceste greutăți sunt irelevante sau au negat cu totul existența fizică a atomilor. Alții au preferat un sistem bazat pe o greutate atomică de opt pentru oxigen, presupunând că formula apei era HO, mai degrabă decât H 2 O. Dar la Karlsruhe Cannizzarro a reînviat ideile compatriotului său Amadeo Avogadro pentru a susține formula apei H 2 O, și o greutate atomică de 16 pentru oxigen. În anii 1860, opinia sa schimbat în favoarea lui – din fericire pentru Mendeleev, deoarece regularitățile care l-au îndreptat către tabelul periodic ar fi fost mai puțin vizibile în sistemul mai vechi.

După ce s-a întors la Sankt Petersburg în 1861, Mendeleev a reluat predarea la universitate, în timp ce ținea și prelegeri la Institutul Tehnologic al orașului. În plus, a publicat un manual de chimie organică și mai multe articole pentru o enciclopedie tehnică, precum și a călătorit pe scară largă în căutarea oportunităților de a aplica descoperirile științifice în dezvoltarea economică a Rusiei. O vizită la câmpurile petroliere din Baku în 1863 a început angajamentul său pe termen lung față de industria petrochimică emergentă, de exemplu.

Teza de doctorat a lui Mendeleev (pe teoria soluțiilor) a fost acceptată în 1865, iar în 1867 universitatea l-a numit profesor de chimie generală. I s-a cerut să țină prelegeri despre chimia anorganică și, deoarece nu exista un manual de rusă satisfăcător, a început să scrie unul. Acest lucru și-a concentrat mintea asupra provocării de a aranja elementele chimice într-un model ordonat. Câțiva alții – inclusiv Leopold Gmelin în Germania, Jean Baptiste Dumas în Franța și John Newlands în Anglia – au încercat acest lucru, cu un succes limitat. Mendeleev era conștient de unele dintre aceste eforturi, dar propria sa abordare era distinctă în privințe importante.

Punându-și cărțile pe masă
Descoperirea a avut loc la începutul anului 1869, când Mendeleev se pregătea pentru un alt turneu industrial – de data aceasta pentru a investiga și îmbunătăți tehnicile de fabricare a brânzei. Între timp, după ce a terminat primul volum al manualului său, se străduia să stabilească un cadru pentru al doilea. Ulterior, el și-a amintit procesul după cum urmează:

„Așa că am început să mă uit și să notez elementele cu greutățile lor atomice și proprietățile lor tipice, elemente analoge și asemenea greutăți atomice pe carduri separate, iar acest lucru m-a convins curând că proprietățile elementelor depind periodic de greutățile lor atomice. …”
D Mendeleev, Principiile chimiei , 1905 (sublinierea adăugată)

Periodic-Table-Mendeleev-.jpg

Mendeleev și-a așezat cărțile în coloane și rânduri, ca într-un joc de solitaire sau de răbdare – o distracție preferată a lui în timpul călătoriilor pe calea ferată. Coloanele verticale au enumerat elementele cunoscute în ordinea creșterii greutății atomice, o nouă coloană fiind începută ori de câte ori aceasta i-a permis să încadreze elemente cu caracteristici similare în același rând orizontal.

După cum observaseră alți chimiști, câteva grupuri de elemente – în special metalele alcaline și halogenii – aparțineau în mod clar împreună. Dar multe altele – în special elementele pământurilor rare (lantanide) – au prezentat probleme oricum au fost aranjate. În acest moment, Mendeleev, spre deosebire de majoritatea predecesorilor săi, a refuzat să renunțe la luptă.

Dacă poziția unui element în masa lui părea anormală, el era dispus să-și ajusteze greutatea atomică pentru a-i oferi însoțitori mai compatibili. De exemplu, el a propus ca formula pentru oxidul de beriliu să fie BeO, mai degrabă decât Be 2 O 3 acceptată . Acest lucru a redus greutatea atomică a beriliului, permițându-i să-l localizeze cu magneziu mai degrabă decât cu aluminiu.

La 6 martie 1869, prima schiță brută a mesei sale a fost prezentată Societății Ruse de Chimie (o organizație pe care a ajutat la înființare cu câteva luni în urmă). Mai târziu în acel an, jurnalul societății a publicat o versiune mai analizată, al cărei scurt rezumat a apărut în traducere germană. A atras puțină atenție în afara Rusiei, dar Mendeleev a perseverat, continuând să pună mai multe cărți pe masa sa.

Luați în considerare golurile
Diagrama revizuită, publicată de Mendeleev în 1871, pare mai familiară ochilor moderni. Pentru a-l compila, a făcut și alte presupuneri. De exemplu, el a scăzut greutatea atomică a telurului, făcând vecinul său iodul mai greu dintre cele două. Acest lucru i-a permis să plaseze iod cu halogeni și telur cu sulf și seleniu. Astfel de ajustări se aflau, fără îndoială, în intervalul de eroare experimentală la acel moment. Dar Mendeleev nu ar fi putut prevedea că numărul atomic mai degrabă decât greutatea atomică va deveni mai târziu principiul de ordonare al tabelului sau că identificarea izotopilor prin spectrometrie de masă ar explica în cele din urmă aceste și alte anomalii.




Primul tabel periodic publicat de Mendeleev a apărut acum 150 de ani – și este o cale greșită pentru ochii moderni

Periodic-Table-Mendeleev-.jpg

Cu aceeași îndrăzneală, Mendeleev și-a sporit coerența mesei, lăsând goluri pentru elementele încă nedescoperite pentru a completa modelul pe care l-a avut în vedere. Pe lângă prezicerea caracterului lor chimic, el le-a atribuit și valori noționale pentru proprietăți fizice precum greutatea specifică și punctul de topire.

Primul – galiu – a fost identificat spectroscopic de un chimist francez, Paul Lecoq de Boisbaudran în 1875. Când a devenit suficient de disponibil pentru testare, toate proprietățile galiului s-au potrivit cu predicțiile lui Mendeleev – cu excepția gravitației sale specifice, care părea a fi de 4,7. Cu toate acestea, după ce Mendeleev a recomandat măsurători noi, s-a constatat că este 5,9 - practic identică cu cifra prezisă.

Descoperirea scandiului în 1879 și a germaniului în 1885 – ambele prezentând proprietățile pe care Mendeleev le prezisese pentru ei – a convins mai mulți chimiști că masa lui, în ciuda anomaliilor rămase, era prea utilă pentru a fi ignorată. Între timp, alți cercetători (în special Lothar Meyer din Germania) au subliniat și variații periodice ale proprietăților fizice ale elementelor. Mendeleev a remarcat mai târziu: „Deși am avut îndoielile mele cu privire la unele puncte obscure, totuși nu m-am îndoit niciodată de universalitatea acestei legi, pentru că nu ar putea fi rezultatul întâmplării”. [Mendeleev, op cit ]

Deși avea dreptate în privința principiului general al periodicității, Mendeleev nu a fost infailibil ca profet. El a prezis alte câteva elemente care nu au fost niciodată găsite. Și a susținut până la sfârșitul vieții că eterul – o componentă esențială, dar nedetectabilă în teoriile acceptate de atunci despre lumină și electromagnetism – era într-adevăr un element chimic, deși nu reușise să-l izoleze în laborator. El a sugerat că ar putea fi cel mai ușor dintre gazele nobile, cu o greutate atomică de 0,17.

Anii mai târziu
În viața sa privată, Mendeleev a fost sfidător neconvențional. Își tundea părul și tundea barba doar o dată pe an, refuzând să modifice acest obicei chiar și pentru o audiență cu țarul. De asemenea, aranjamentele sale domestice erau oarecum neregulate. În 1862 s-a căsătorit cu Feosva Lescheva, fiind condus în direcția ei de o soră mai mare bine intenționată, care credea că era timpul să se stabilească. Cuplul a avut doi copii, dar după o perioadă de nefericire reciprocă tot mai mare au convenit să se despartă, ocupând alternativ casa de oraș a lui Dmitri și refugiul său la țară.

Câțiva ani mai târziu, Dmitri s-a îndrăgostit de Anna Popov, o studentă la artă de 17 ani. Când părinții Annei au trimis-o să-și continue studiile la Roma, Dmitri a urmat-o, iar în 1881, tânărul de 47 de ani și-a propus în căsătorie. Anna a acceptat, dar chiar și după ce Dmitri și Feosva au divorțat, a rămas un alt obstacol. Biserica Ortodoxă Rusă a recunoscut divorțurile civile, dar a cerut un interval de șapte ani înainte de o căsătorie ulterioară. Cu toate acestea, în 1882, Dmitri a găsit un preot dispus (pentru o taxă substanțială) să efectueze ceremonia prematur și, în ciuda situației lor ambigue – și bigamie din punct de vedere tehnic –, cuplul a trăit fericiți împreună și a crescut patru copii.

În politică, Mendeleev a fost, de asemenea, un neconformist - un liberal deschis care și-a demisionat profesorul în 1890 pentru a se disocia de suprimarea dură de către guvern a protestelor studențești. Acest gest a fost aplaudat de studenții săi, dar a provocat ostilitate în cercurile oficiale. Cu toate acestea, Sergius Witte, ministrul rus de finanțe din 1892, a apreciat valoarea contribuțiilor lui Mendeleev și, în 1893, l-a numit șef al biroului de greutăți și măsuri al guvernului. De la această bază, el a continuat să aplice cunoștințele științifice pentru a sprijini dezvoltarea economică a Rusiei.

Dmitri Mendeleev

Faima și influența lui Mendeleev nu s-au diminuat în cei 150 de ani care au trecut

În 1905, Societatea Regală din Londra l-a onorat pe Mendeleev cu medalia Copley, primind deja medalia Davy în 1882. În 1906 a fost nominalizat la premiul Nobel, dar deși juriul pentru chimie i-a susținut candidatura, comisia de premii a decis că descoperirea sa nu a fost suficient de recentă. pentru a-l califica pentru a fi luat în considerare. Decizia a fost probabil influențată de chimistul fizician suedez Svante Arrhenius, care se ciocnise în trecut cu Mendeleev.

La aproape o jumătate de secol după moartea sa în 1907, Mendeleev s-a alăturat unui club și mai exclusivist. În 1955, fizicienii din campusul Berkeley al Universității din California au bombardat elementul 99 (einsteiniu) cu particule alfa pentru a produce urme ale elementului 101. Confirmat oficial ca „mendelevium”, acest nou element și-a încorporat numele în icoana pe care o crease. Până atunci, structura tabelului devenea explicabilă în termeni de structuri subatomice și schimburi de energie cuantică, la un nivel de detaliu pe care Mendeleev nu l-ar fi putut prevedea niciodată. Cu toate acestea, acest lucru nu diminuează în niciun fel statura realizării sale.

Alții înaintea lui sugeraseră că lista de elemente cunoscute ar putea fi aranjată într-un model semnificativ. Ei au remarcat corespondențe semnificative, dar nu au găsit o imagine definitivă. Mendeleev, totuși, era convins că elementele chimice trebuie privite ca o entitate colectivă. Înarmat cu această convingere, el a dat coerență mesei sale, revizuind cu îndrăzneală pozițiile unor elemente cunoscute și lăsând goluri pentru altele încă nedescoperite. Deși unele dintre predicțiile sale au fost incorecte, el a obținut suficiente loturi pentru a-și stabili tabelul ca bază pentru înțelegerea noastră a elementelor și pentru a-și confirma statutul de unul dintre fondatorii chimiei moderne.

depositphotos_325449242-stock-illustration-spanish-language-mendeleev-periodic-table.jpg