Mendeleev
1834–1907 · เคมี · กฎพีริออดิก

ดมีตรี เมนเดเลเยฟ

เมนเดเลเยฟไม่ใช่คนแรกที่คิดจะจัดธาตุที่มีสมบัติคล้ายกันไว้ด้วยกัน ผลงานที่สำคัญที่สุดของเขาคือการเปลี่ยนความเป็นคาบให้กลายเป็นระบบที่ใช้งานได้จริง: กว้างพอจะจัดธาตุที่รู้จัก ยืดหยุ่นพอจะแก้ข้อมูลที่น่าสงสัย และกล้าพอจะเว้นตำแหน่งไว้ให้ธาตุที่วิชาเคมียังไม่ค้นพบ

การจัดหมวดหมู่ที่สามารถคาดการณ์ได้

ในทศวรรษ 1860 นักเคมีรู้จักธาตุมากกว่าหกสิบชนิดและมีหลายแนวทางในการจัดเรียง Döbereiner เสนอไตรแอด de Chancourtois จัดธาตุบนทรงกระบอก Newlands สังเกตความคล้ายคลึงที่เกิดซ้ำ ส่วน Lothar Meyer จัดกลุ่มธาตุและศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรอะตอมกับน้ำหนักอะตอม เมนเดเลเยฟทำงานอยู่ท่ามกลางพัฒนาการเหล่านี้

จุดแข็งของระบบปี 1869 คือวิธีรับมือกับช่องว่างและข้อมูลที่ขัดกัน ถ้าธาตุหนึ่งมีสมบัติทางเคมีไม่เข้ากับกลุ่มที่ควรอยู่ เขาพร้อมจะตั้งคำถามกับค่าน้ำหนักอะตอมที่ยอมรับกัน หากรูปแบบบอกว่าควรมีธาตุที่ยังไม่ถูกแยกออกมา เขาจะเว้นตำแหน่งนั้นไว้

ภาพสำเนาตารางธาตุฉบับแรกที่ดมีตรี เมนเดเลเยฟตีพิมพ์ในปี 1869
ตารางธาตุต้นฉบับของเมนเดเลเยฟ ปี 1869 ภาพสำเนาสาธารณสมบัติ

เหตุใดช่องว่างจึงสำคัญ

1875

แกลเลียม

“eka-aluminium” ควรอยู่ใต้ aluminium เมื่อแยก gallium ได้แล้ว สมบัติทางเคมีและค่าที่วัดได้หลายอย่างสอดคล้องอย่างใกล้ชิดกับที่เมนเดเลเยฟคาดไว้

1879

สแกนเดียม

scandium เข้ามาเติมตำแหน่งของ “eka-boron” ออกไซด์และพฤติกรรมทางเคมีของมันช่วยยืนยันว่าช่องว่างเหล่านี้สะท้อนโครงสร้างจริงของความสัมพันธ์ระหว่างธาตุ

1886

เจอร์เมเนียม

germanium เป็นหลักฐานยืนยันที่มีชื่อเสียงที่สุด “eka-silicon” ถูกอธิบายไว้ละเอียดพอที่จะเปรียบเทียบน้ำหนักอะตอม ความหนาแน่น และสารประกอบที่มีลักษณะเฉพาะได้

ตารางธาตุเติบโตจากปัญหาในการสอนด้วย

ในปี 1867 เมนเดเลเยฟเป็นศาสตราจารย์เคมีทั่วไปที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ระหว่างเขียน Principles of Chemistry เขาต้องการวิธีอธิบายที่เชื่อมจากตระกูลธาตุหนึ่งไปยังอีกตระกูลหนึ่งอย่างมีเหตุผล ระบบพีริออดิกจึงเติบโตจากโจทย์เชิงปฏิบัตินี้ คือจัดข้อเท็จจริงทางเคมีจำนวนมากให้มองเห็นความสัมพันธ์แทนที่จะจำแยกกัน

การประชุม Karlsruhe ปี 1860 ก็สำคัญ งานที่ Stanislao Cannizzaro สนับสนุนช่วยทำให้น้ำหนักอะตอมชัดเจนขึ้นและทำให้การเปรียบเทียบมีฐานตัวเลขที่สอดคล้องกว่าเดิม เมนเดเลเยฟยังใช้น้ำหนักอะตอมไม่ใช่เลขอะตอม แต่ตรวจสอบลำดับตัวเลขกับสมบัติทางเคมีอยู่เสมอ

อะไรเปลี่ยนไปหลังเมนเดเลเยฟ

ตารางธาตุสมัยใหม่ไม่ใช่ตารางปี 1869 ที่คงเดิม ก๊าซมีตระกูลเพิ่มกลุ่มใหม่ทั้งกลุ่ม กัมมันตภาพรังสีและธาตุแรร์เอิร์ททำให้ภาพซับซ้อนขึ้น ในปี 1913 Henry Moseley แสดงว่าหลักการจัดเรียงที่ถูกต้องคือเลขอะตอม ไม่ใช่น้ำหนักอะตอม ต่อมากลศาสตร์ควอนตัมอธิบายความเป็นคาบด้วยโครงสร้างอิเล็กตรอน

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่ได้ล้มกฎพีริออดิก แต่ทำให้มีฐานทางฟิสิกส์ที่แข็งแรงขึ้น การเรียงตามจำนวนโปรตอนและรูปแบบที่เกิดซ้ำของการจัดเรียงอิเล็กตรอนยังคงรักษาแก่นความคิดของเมนเดเลเยฟไว้: ตำแหน่งในตารางให้ข้อมูลเกี่ยวกับพฤติกรรมทางเคมี

เส้นเวลาโดยย่อ

  1. เกิดที่เมืองโทบอลสค์ ไซบีเรียต่อมาย้ายไปศึกษาในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก
  2. การประชุม Karlsruheการถกเถียงเรื่องอะตอม โมเลกุล และน้ำหนักอะตอมมีผลต่อเคมีในยุคนั้น
  3. ศาสตราจารย์เคมีทั่วไปการเขียนตำรานำไปสู่การจัดธาตุอย่างเป็นระบบ
  4. เผยแพร่กฎพีริออดิกตารางแรกทำให้การเกิดซ้ำของสมบัติทางเคมีมองเห็นได้ชัด
  5. ค้นพบ Ga, Sc และ Geการยืนยันสามกรณีที่มีชื่อเสียงแสดงพลังของคำทำนาย
  6. เสียชีวิตที่เซนต์ปีเตอร์สเบิร์กนักศึกษาถือตารางธาตุในขบวนศพของเขา

สำรวจแนวคิดนี้ในตาราง

เลื่อนจากปี 1869 ไป 1875, 1879 และ 1886 แล้วดูว่าตำแหน่งที่เคยคาดการณ์ไว้กลายเป็นธาตุที่ค้นพบได้อย่างไร

เปิดตารางธาตุประวัติศาสตร์ →