Dmitri Mendelejev felfedezte az elemek periódusos rendszerét - ismereteket
Aktuális hírek a Süddeutsche Zeitung-ban
Irányítópult
gazdaság
München
Kultúra
társadalom
Tudás
Az elemek periódusos táblázata: Amikor a világ rendje felállt
Dmitrij Mendelejev orosz vegyész 150 évvel ezelőtt fedezte fel az elemek periódusos rendszerét. Legnagyobb eredménye a hiányosságok bátorsága volt.
Ritkán fordul elő, hogy valaki úgy tesz történelmet, hogy nem tesz valamit. De Dmitrij Mendelejevnek sikerült. Az orosz vegyész, akinek állítólag évente csak egyszer nyírta le a haját és szakállát juhnyíró, 1869-ben olyan osztályozási rendszert mutatott be, amelyben az összes ismert kémiai elemet növekvő atomtömegük szerint válogatta össze. Néhány ember előtte megpróbálta ezt, de Mendelejev réseket hagyott az asztalában, ahol más kémiai elemekre gyanakodott, amelyek akkor még nem ismertek. Amikor néhány évvel később megtalálták ezeket az anyagokat, az orosz válogatás módja megerősítést nyert. Ezért az Egyesült Nemzetek Szervezete ebben az évben a kémia jubileumi évét, a "vegyi elemek periódusos rendszerének nemzetközi évét", vagy egész egyszerűen: # IYPT2019.
Mendelejev felfedezésének történetét gyakran a következőképpen mesélik el: Az állítólag szenvedélyes ügyvéd állítólag mind az akkor ismert 63 elem kémiai szimbólumait és atomtömegeit egyedi kártyákra helyezte át, majd addig tolta őket, amíg az előtte lévő nem az volt, ami most az első verzió. az elemek periódusos rendszerét a történelemkönyvekben ünneplik. A legenda szerint egy éjszaka álmában volt a döntő gondolata.
Mint sok szép történet, valószínűleg ez sem igaz. Eric Scerri vegyész és tudományfilozófus, aki több könyvet is írt a periódusos rendszerre, kétségei vannak e legendával kapcsolatban, mert ilyen térképek nem jelentek meg Mendeelejev birtokán. De attól a pillanattól kezdve, hogy rájött, hogy valószínűleg híres lesz, Scerri néhány évvel ezelőtt azt írta, hogy mindent aprólékosan megtart. Ezt a gyűjtési mániát bizonyítja többek között egy sajtüzlet meghívója, amelynek hátulját Mendelejev atomtömeg-számításokkal firkálta össze. A dokumentum most egy szentpétervári múzeumban található, ahol a vegyi világrend felfedezője sokáig élt.
1869. március 6-án Mendelejev bemutatta rendszerét az Orosz Vegyipari Társaság kongresszusán. A cím: "Az elemek kémiai tulajdonságainak az atomtömegtől való függése". Szigorúan véve tanítványa, Nyikolaj Alekszandrovics Menszutkin mutatta be. Maga Dmitri Mendelejev nem tudott részt venni azon az estén.
Röviddel ezután ötlete megjelent egy orosz szakfolyóiratban, és a németben is Journal of Chemistry. Ebben többek között a következőket írta: "Az atomtömeg nagysága meghatározza az elem tulajdonságait" és "A természetben a leggyakoribb elemek kis atomtömegűek". Ezenkívül számos új elem felfedezése várható. Mindezt később meg kell erősíteni.
Az elemek periodikus táblázata minden bizonnyal az egyik legfontosabb tudományos eredmény. És ez a példa a tudomány működésére. Mivel Mendelejev rendszere nem volt az első kísérlet a rendteremtésre a dolgok világában. Számtalan kutató munkájára épített előtte.
Több mint 2000 évvel ezelőtt a filozófusok már az anyag összetételén gondolkodtak. Arisztotelész azon tűnődött, hányszor lehet egy arany darabot felosztani, mielőtt elveszítené különleges tulajdonságait. Az előtte álló Leukippus görög filozófushoz hasonlóan gyanította, hogy a dolgok mind a legkisebb alapegységekből állnak. Leukippus tanítványa, Democritus találta ki a kifejezést átomos, amelyet úgy lehet lefordítani, hogy "amit nem lehet feldarabolni". John Dalton angol vegyész a 19. század elején vette fel újra ezt a nevet, miután felismerte, hogy a kémiai elemek mindig pontosan azonos tömegarányban reagálnak egymással. Például 100 gramm szén, vagy röviden C, 133 gramm oxigénnel (O) reagálva szén-monoxidot (CO) képez, elméletileg anélkül, hogy a két anyag bármelyikét elhagyná. Ha kétszer annyi oxigént adunk a reakcióhoz, szén-dioxid (CO₂) keletkezik.
Kép megnyitása új oldalon
Dmitri Ivanovics Mendelejev 1834. január 27-én született Tobolszkban, az Urál hegységtől keletre. A család 14 gyermeke közül a legfiatalabb volt. Az a tény is, hogy tudományos eredményét nem ismerte el azonnal, magatartásának is köszönheti. Dühkitörései állítólag lenyűgözőek voltak. Állítólag évente csak egyszer vágták le a szakállát és a haját. Kétszer nősült, több gyermeke született és 1907. január 20-án hunyt el Szentpéterváron.
(Fotó: imago/United Archives Internatio)
A viselkedés legegyszerűbb magyarázata - állítja Dalton - az, hogy minden kémiai elem a legkisebb alapvető építőelemekből áll, amelyek mindig ugyanabban a numerikus arányban alkotnak kötéseket egymással. Atomelméletében az atomot az anyag legkisebb egységeként határozta meg, és úgy vélte, hogy tovább nem bontható. De tévedett.
Leukippus és Dalton között néhány évszázados alkímia húzódott meg, amelynek képviselői különböző gondolatokat követtek. A kén-higany elmélet például úgy vélte, hogy minden a tűz, a víz, a föld és a levegő négy alapvető eleméből áll, amelyek együtt alkotják a kén és a higany „alapelveit”. Ebben a képzeletben ezen hipotetikus anyagok különböző keverékeivé kell válniuk az akkor ismert fémekké. Paracelsus svájci orvosreformátor a 16. században vette át ezt a koncepciót, és hozzáadta tankönyvéhez: "Opus Paramirum"adjuk hozzá a sót.
Ezek az elképzelések alig változtak, a mai szemszögből homályosak, egészen a francia forradalom idejéig. 1789-ben Antoine Laurent de Lavoisier francia vegyész vette a fáradságot, hogy összeállítsa az akkor ismert 33 kémiai elem listáját. Az aranyat, a vasat és a ként már az ókorban ismerték az emberek, míg más elemeket, például a mangánt és a volfrámot csak nemrégiben fedezték fel. Közülük csak 23-an ellenálltak a későbbi vizsgálatnak, de ez volt az első lépés a dolgok rendjének kibontásában.
A következő években a vegyészek számos új elemet fedeztek fel. Nátrium és kálium került fel a listára 1807-ben, majd a következő évben magnézium, stroncium, bárium, kalcium és bór, majd 1825-ig jód, kadmium, szelén, lítium és szilícium, alumínium és bróm.
Egy angol vegyész szinte megelőzte az oroszt
Ennek a fellendülési szakasznak a közepén a képzett gyógyszerész és Johann Wolfgang Döbereiner, Goethe-barát 1816-ban észrevette, hogy a bárium, a stroncium és a kalcium tulajdonságaikban hasonlóak, és egy csoportba sorolta őket, amelyet "triádnak" nevezett. Hamarosan újabb három fős csoportokat talált, és például összegyűjtötte a klórt, a brómot és a jódot. Elsőként vette észre, hogy az elemek között valamiféle kémiai kapcsolat látszik fenn. 1829-ben közzétette a kémiai elemek osztályozási rendszerének változatát. Addig nem volt ritka, hogy az elemeket egyszerűen szín, vezetőképesség vagy hőtulajdonságaik szerint rendezték.
1864-ben John Newlands angol vegyész szinte előre várta Mendelejev tervezetét. Felismerte, hogy az elemek kémiai tulajdonságai minden nyolcadik helyzetben megismétlődnek, ha tömegük szerint rendezik őket. A kotta alapján felfedezését az oktáv törvényének nevezte - és kollégái nevettek rajta ezért.
Mendelejevvel egy időben a német Lothar Meyer majdnem azonos rendszert dolgozott ki. Az a tény, hogy Mendelejev munkáját idén ünneplik, nem csupán a történelem igazságtalansága. Az orosz asztalát kezdetben kollégái is megkérdőjelezték; a hézagokat hipotézisének gyengeségeként értelmezték.
1871-ben azonban Mendelejev közzétette rendszere átdolgozott változatát. Hagyta benne az üres helyeket. Végül elmondta azokat az elemeket, amelyeknek előzőleg ezeken a helyeken kell lenniük, és leírta azok tulajdonságait. Az ismert anyagokkal feltételezett kémiai kapcsolat miatt eka-alumíniumnak, eka-bórnak és eka-szilíciumnak nevezte őket. A később gallium, skandium és germánium néven ismert elemek későbbi felfedezése elnémította kritikusait.
Infografika: Sara Scholz
Kutatás: Hanno Charisius, Christian Weber