Ruski hemičar Dmitrij Mendeljejev je 1869. predstavio, a zatim i objavio prvi periodni sistem elemenata koji je sličan današnjem. U to ime, 2019. se obeležava kao Međunarodna godina periodnog sistema elemenata

Hemičari su oduvek tražili način da poređaju elemente tako da njihovo grupisanje odražava sličnost njihovih osobina. U savremenom periodnom sistemu navedeni su elementi po redosledu povećanja atomskog broja, odnosno broja protona u jezgru atoma. Na početku nije bilo tako.

Naučnici su pokušavali da organizuju elemente po rastućoj relativnoj atomskoj masi, uglavnom zbog toga što se nije znalo da se atomi sastoje od manjih subatomskih čestica (protona, neutrona i elektrona). Kada je Mendeljejev sastavio svoj periodni sistem, niko nije znao za postojanje jezgra. Tek 1911. godine engleski fizičar Raderford je sproveo eksperiment sa zlatnom folijom koji je pokazao prisustvo jezgra u atomu.

Samo dve godine kasnije, 1913, takođe engleski fizičar, Henri Mozli, pregledao je rendgenske spektre niza hemijskih elemenata i otkrio da postoji veza između talasne dužine i atomskog broja. Njegovi rezultati doveli su do definicije atomskog broja kao broja protona koji se nalaze u jezgru svakog atoma. Tada je prihvaćeno da elemente periodnog sistema treba rasporediti po rastućem atomskom broju, a ne povećanju atomske mase. Tako je danas, ali da se vratimo na priču kako je sve počelo.

Ko je zapravo otkrio periodni sistem?

Pitajte većinu hemičara ko je otkrio periodni sistem elemenata i gotovo sigurno ćete dobiti odgovor Dmitrij Mendeljejev. Ipak, brojni drugi hemičari pre njega istraživali su obrasce osobina tada poznatih elemenata. Najraniji pokušaj klasifikacije elemenata bio je 1789. godine, kada je francuski hemičar Antoan Lavoazje grupisao elemente na osnovu njihovih osobina u gasove, nemetale, metale i zemlju.

Još nekoliko pokušaja je učinjeno tokom narednih decenija. Godine 1829. nemački hemičar Johan Doberajner prepoznao je trijade elemenata sa hemijski sličnim osobinama, poput litijuma, natrijuma i kalijuma, i pokazao da se svojstva srednjeg elementa mogu predvideti iz osobina druga dva.

Nakon što je tačniji spisak atomskih masa elemenata postao dostupan na konferenciji u Karlsrueu u Nemačkoj, 1860, došlo je do stvarnog napretka u otkrivanju periodnog sistema. Prvi koji je povezao hemijske osobine elemenata i njihovih atomskih masa bio je 1864. Džon Njulands. Paralelno sa Mendeljejevom, vrlo sličan periodni sistem izradio je i nemački hemičar Lotar Mejer, ali je sva slava otišla u Rusiju Mendeljejevu koji je par meseci ranije objavio svoje otkriće.

Mendeljejev je rođen 1834. godine u Tobolsku, kao najmlađe dete u mnogobrojnoj sibirskoj porodici. Otac mu je umro dok je bio mlad, pa je njegova majka preselila porodicu 1.500 km dalje u Sankt Peterburg, gde je uspela da ubaci Dmitrija u „dobru školu“, prepoznajući njegov potencijal.

U šezdesetim godinama 19. veka Mendeljejev je bio popularan predavač na univerzitetu u Sankt Peterburgu. Kako u to vreme nije bilo udžbenika o organskoj hemiji na ruskom jeziku, odlučio je da ga sam napiše i stvorio je jedan od najboljih udžbenika organske hemije pre modernih vremena. Nazvao ga je ”Načela hemije” i objavio u dva toma 1868-1870. Uporedo sa pisanjem pokušao je da uredi tada poznate elemente po nekom logičnom sledu.

Međutim, postavljanje elemenata u bilo kakav logičan redosled pokazalo se prilično teškim. U to vreme je bilo poznato manje od polovine elemenata, 63 od 118, a za neke od njih podaci o atomskoj masi su bili pogrešni.

Genijalan način razmišljanja Mendeljejeva najviše je ličio na slaganje slagalice. Nakon što je napisao osobine elemenata na kartone, počeo je da ih ređa po rastućoj atomskoj masi. Primetio je da se određene vrste elemenata periodično pojavljuju, ali nije znao kako bi ih povezao. Prvo je sve elemente ređao horizontalno, ali to nije donelo rezultate. A onda mu se, po sopstvenom svedočenju, nakon što je tri dana radio na ovoj “slagalici”, ukazao san u kojem su svi elementi pali na svoje mesto – horizontalno u redovima, kasnije nazvanim periodama, i vertikalno u grupama. Kad se probudio, odmah ih je zapisao na komadu papira i samo na jednom mestu je napravio ispravku, rekao je kasnije.

Ne samo da je Mendeljejev rasporedio elemente na pravilan način, već je, poštujući periodično ponavljanje hemijskih osobina koje je otkrio ređajući kartice elemenata, korigovao greške u redosledu koje su nastajale ukoliko bi se držao samo redosleda po rastućoj atomskoj masi i to je bilo ono što je njegovo otkriće, uz predviđanje tada nepoznatih elemenata, učinilo različitim od svih ostalih, a njegov periodni sistem najtačnijim i genijalnim.

Prvo je popisao elemente po redosledu povećanja atomske mase. Zatim je formirao grupe elemenata u vertikalnim redovima u kojima je elemente postavljao ispod drugih elemenata sa sličnim hemijskim ponašanjem. Na primer, litijum je sjajan metal, dovoljno mekan da se može rezati kašikom. Lako reaguje sa kiseonikom i burno reaguje sa vodom. Kada reaguje sa vodom, stvara vodonik i litijum-hidroksid. Nastavljajući dalje nizom kroz elemente sa rastućom masom, dolazimo do elementa natrijuma. Natrijum je sjajan metal, dovoljno mekan da se može rezati kašikom. Lako reaguje sa kiseonikom i burno reaguje sa vodom. Kada reaguje s vodom, stvara vodonik i natrijum-hidroksid. Očigledno je opis hemijskog ponašanja natrijuma veoma sličan opisu hemijskog ponašanja litijuma što je Mendeljejev uočio. Kada bi pronašao element čija je hemija bila veoma slična nekom prethodnom elementu, stavio bi ga ispod, u istu vertikalu.

Na ovaj način je izbegao grešku prethodnika koji su stavljali elemente u grupe u kojima im se hemija nije poklapala, sledeći samo porast atomske mase, ali je zato naišao na nekoliko problema. Desilo se da je bio prinuđen da zameni položaj dva elementa ako je želeo da se drži pravila o periodičnosti hemijskih osobina. Telur je teži od joda, ali ga je stavio pre joda u tabelu, jer jod ima osobine najsličnije fluoru, hloru i bromu koji su se nalazili u 7. grupi, dok telur ima osobine sličnije 6. grupi sa kiseonikom.

Popunjavanje praznina

Ipak, sva genijalnost Mendeljejeva videla se kada je odlučio da ostavi prazna mesta za tada neotkrivene elemente. Prateći ređanje elemenata po hemijskim osobinama, na mestima gde su mu određeni elementi falili, stavio je znak pitanja, potpuno uveren u njihovo postojanje u prirodi. Čak je predvideo hemijske osobine pet takvih elemenata i njihovih jedinjenja.

Tokom sledećih 15 godina otkrivena su tri od ovih elemenata potvrđujući tačnost njegovih predviđanja. Element galijum otkriven je četiri godine nakon objavljivanja Mendeljejevog periodnog sistema, tačno na pretpostavljenom mestu, a osobine su mu se potpuno poklapale sa osobinama koje je Mendeljejev predvideo. To je bio slučaj i sa elementima skandijumom i germanijumom koji su sledili.

Konačni trijumf njegovog dela bio je pomalo neočekivan. Vilijam Ramsi otkrio je plemenite gasove tokom 1890, što se u početku činilo u suprotnosti sa radom Mendeljejeva, sve dok nije shvatio da su zapravo dodatni dokaz njegovog sistema, uklapajući se kao finalna 8. grupa elemenata

Mendeljejev nikada nije dobio Nobelovu nagradu za svoje delo, ali 101. element nazvan je mendeljevijum u njegovu čast.

Tekst: Tanja Božić

Izvor: Original magazin

Tekstovi o nauci na portalu P.U.L.S.E

  elementi, hemija, Mendeljejev, Nauka, periodni sistem elemenata