آیا جدول دوره‌ای به شکل وارونه بامعنی‌تر است؟
۱۳۹۸/۰۲/۲۴
کوچک‌ترین جدول دوره‌ای جهان ساخته شد
۱۳۹۸/۰۲/۲۴

نگاهی به اولین جدول دوره‌ای منتشرشده

۱۵۰ سال از زمانی که اولین جدول دوره‌ای عنصرها معرفی شد می‌گذرد. این جدولِ مشهور را بارها در کتاب‌های درسی دیده‌ایم و شاید پوستر بزرگ آن را هم روی دیوار کلاس‌های درس شیمی نصب کرده‌ایم. با این حال شکل امروزی این جدول، چندان شباهتی به اولین جدول دوره‌ای که در سال ۱۸۶۹ میلادی منتشر شد، ندارد. نسخه‌ای از کتابی که این جدول دوره‌ای اولیه در آن منتشر شده است، در کتابخانه‌ای در ایالت مریلند آمریکا نگه‌داری می‌شود.

نسخه‌ای از کتاب «اصول شیمی» مندلیف که اولین جدول دوره‌ای را نشان می‌دهد.

خالق جدول دوره‌ای، شیمی‌دانی روسی به نام دیمیتری مندلیف بود که در آن زمان به‌عنوان استاد دانشگاه سنت‌پترزبوگ مشغول به کار بود. مندلیف در اکتبر سال ۱۸۶۷ میلادی شروع به تدریس شیمی عمومی در دانشگاه کرد و خیلی زود متوجه جای خالی یک کتاب درسی شیمی شد. در آن زمان بیش‌تر کتاب‌های درسی شیمی منتشرشده به زبان روسی، ترجمه‌های کتاب‌های اروپای غربی بودند. با این حال، در دهه ۱۸۶۰ میلادی شیمی به‌سرعت در حال رشد و توسعه بود و اگر کتابی به‌طور مثال از آلمانی به روسی ترجمه می‌شد، قبل از به پایان رسیدن کار ترجمه قدیمی شده بود!
این بود که مندلیف تصمیم گرفت کتاب درسی خودش را به زبان روسی تألیف کند. او طی قراردادی با ناشرش متعهد شد که تا سال ۱۸۶۹ دو جلد کتاب بنویسد. اواخر سال ۱۸۶۸ جلد اول کتاب او با عنوان «اصول شیمی» طبق برنامه منتشر شد. اما وقتی که از ابتدای سال ۱۸۶۹ مندلیف شروع به نوشتن جلد دوم کرد، به مشکل دیگری برخورد. از بین ۶۳ عنصر شیمیایی که تا آن زمان شناخته شده بود، مندلیف در جلد اول کتابش تنها به هشت عنصر پرداخته بود (کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، کلر، فلوئور، برم و ید) و حالا او نمی‌دانست چطور باید ۵۵ عنصر باقیمانده را در جلد دوم کتاب پوشش دهد.
راه‌حل او برای این مشکل، سیستم دوره‌ای عنصرها بود. مندلیف می‌دانست که برخی زیرمجموعه‌های عنصرها، مانند فلزات قلیایی و هالوژن‌ها خواصی مشابه دارند. به عنوان مثال نسبت‌های عنصری در ترکیباتی که این مجموعه عنصرها با اکسیژن تشکیل می‌دهند، یکسان است. او شروع به مرتب کردن عنصرهای شناخته‌شده براساس جرم اتمی و خواص شیمیایی آن‌ها کرد. در آن زمان شیمی‌دان‌ها به‌تازگی سیستم استانداردی برای تعریف جرم اتمی عنصرها براساس اصل آووگادرو (که بیان می‌کند حجم‌های مساوی از گازها در دما و فشار یکسان دارای تعداد یکسانی مولکول هستند) ابداع کرده بودند. در این سیستم، جرم اتمی هیدروژن برابر با ۱ قرار داده شده و جرم اتمی دیگر عنصرها به‌صورت نسبت جرم آن‌ها به جرم هیدروژن تعریف شده بود.
نتیجه، جدولی شش‌ستونی بود که عنصرها را به‌ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب می‌کرد. مندلیف این جدول را به‌گونه‌ای تنظیم کرد که عنصرهایی با خواص شیمیایی مشابه، در یک ردیف قرار بگیرند (برخلاف جدول‌های دوره‌ای امروزی که گروه‌های عنصرها را در یک ستون قرار می‌دهند). از آنجا که در آن زمان هیچ عنصری با جرم‌های اتمی ۴۵، ۶۸، ۷۰ و ۱۸۰ شناخته نشده بود، مندلیف در جای خالی این عنصرها علامت سؤال گذاشت.
در ابتدا در تصور مندلیف، این علامت سؤال‌ها پیش‌بینی وجود عنصرهایی ناشناخته نبودند، بلکه صرفاً راهی برای کاربردی‌تر کردن جدولش به شمار می‌رفتند. با این حال با فکر کردن بیشتر، او به این نتیجه رسید که واقعاً قانونی طبیعی یافته است که می‌تواند خواص شیمیایی عنصرها را بر اساس جرم اتمی آن‌ها پیش‌بینی کند و کشف این عنصرهای ناشناخته در واقع اهمیت این سیستم را اثبات خواهد کرد. در نسخه‌های بعدی این جدول علامت سؤال مربوط به ۱۸۰ حذف شد و سه عنصر کشف‌نشده باقی ماند که مندلیف آن‌ها را بر اساس نام عنصری که تصور می‌کرد خواصی مشابه با آن‌ها دارند، eka-boron (جرم اتمی ۴۴)، eka-aluminum (جرم اتمی ۶۸) و eka-silicon (جرم اتمی ۷۲) نامید (eka واژ‌ه‌ای سانسکریت به‌معنی «یک» یا «اولین» است).
اولین بار سیستم مندلیف در سال ۱۸۷۵ میلادی اثبات شد؛ زمانی که پل امیل لوکا بابودران عنصر گالیم را کشف کرد که جرم اتمی آن ۶۹/۷ بوده و اکسیدهایی با درصدهای عنصری شبیه به آلومینیم تشکیل می‌داد. کشف اسکاندیم (با جرم اتمی ۴۴/۹۶) در سال ۱۸۷۹ میلادی و ژرمانیم (با جرم اتمی ۷۲/۶۳) در سال ۱۸۸۶ میلادی قدرت جدول مندلیف را بیش از پیش اثبات کرد.

منبع:

https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.4.20190327a/full

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *