مندلیف دانشمند مشهور روسی و لوتارمیر دانشمند آلمانی، به طور همزمان و بدون اطلاع از کار یکدیگر، بررسیهای دقیق و بسیار اساسی در مورد ارتباط جرم اتمی عنصرها و خواص آنها به عمل آوردند که سرانجام منجر به کشف پدیده ای شد که امروزه قانون تناوبی نام دارد.
مندلیف در سال 1869 جدولی از عنصرهای شناخته شده زمان خود منتشر کرد که با جدول نیوزلندز، مشابهت داشت.
لوتارمیر نیز در همان سال و کمی پس از نشر جدول مندلیف، جدول مشابهی تنظیم و در سال 1875 منتشر کرد که تا اندازه ای با جدول مندلیف مشابهت داشت.
در فاصله بین سالهای 1869 تا 1871، لوتارمیر بررسیهای گسترده ای انجام داد و نمودار تغییرات بسیاری از خواص فیزیکی عنصرها را نسبت به جرم اتمی آنها رسم و مشاهده کرد که این تغییرات روندی تناوبی دارند. برای نمونه نشان داد که حجم اتمی عنصرها، نسبت به جرم اتمی آنها، مطابق شکل به طور تناوبی تغییر می کند.
در همین فاصله، مندلیف نیز با بررسی خواص عنصرها و ترکیبهای آنها از جمله ترکیبهای دوتایی هیدروژن دار و اکسیژن دار آنها، دریافت که تغییرات خواص شیمیایی عنصرها مانند خواص فیزیکی آنها، نسبت به جرم اتمی، روند تناوبی دارد. از این رو جدولی را که در سال 1869 منتشر کرده بود، به صورت جدیدی در هشت ستون و دوازده سطر منظم کرد. بدین ترتیب، مندلیف و لوتارمیر به کشف قانون تناوبی دست یافتند که در سال 1871 منتشر شد و مفهوم آن چنین است: "خواص عناصر، تابعی از تناوبی از جرم اتمی آنها است".
براساس این قانون، جدول طبقه بندی عنصرها که توسط مندلیف منظم شده بود، "جدول تناوبی عناصر" نیز نامیده شد.
مندلیف، با توجه به اشکالات و نارساییهای جدول نیولندز و لوتارمیر و حتی جدولی که خود وی در سال 1869 منتشر کرده بود، جدولی تقریباً بدون اشکال ارائه داد که فراگیر و ماندنی شد. در این جدول به ابتکارات و نوآوریهای جالبی به شرح زیر دست زد:
1- شک در درستی جرم اتمی برخی از عنصرها و ارزیابی دوباره آنها.
2- توجه به اصل تشابه و مقدم شمردن بر جرم اتمی، به حکم ضرورت. بر همین اساس؛ مثلا با وجود این که جرم اتمی کبالت از نیکل بیشتر بود آن را پیش از نیکل قرار داد.
3- خالی گذاشتن برخی از خانه های جدول، به منظور رعایت هر چه بیشتر اصل تشابه و پیش بینی وجود عنصرهای ناشناخته.
4- پیشگویی خواص عنصرهای ناشناخته با توجه به خواص عنصرهای مجاور و طبقه بندی سه تایی های دو بر اینر.
5- تقسیم عنصرهای هر ستون به دو گروه اصلی و فرعی (a و b) به منظور رعایت هر چه بیشتر اصل تشابه.
مثلا در سال 1869، مس، نقره و طلا را مانند فلزهای قلیایی در ستون اول قرار داده بود، اما کمی بعد، عنصرهای این ستون را به دو گروه اصلی a (فلزهای قلیایی) و فرعی b (مس، نقره و طلا) تقسیم کرد.
6- تنظیم ده سطر جدول به صورت پنج دوره، به ترتیبی که دوره های اول و دوم شامل یک سطر و هر یک از دوره های سوم به بعد، شامل دو سطر باشد.
7- توجه به این که 9 عنصر: آهن، کبالت، نیکل، روتنیم، ردیم، پالادیم، اسمیم، ایریدیم و پلاتین، خواص نسبتاً مشابهی با یکدیگر داشته و با عنصرهای اصلی و یا فرعی گروههای دیگر شباهتی ندارند و برای رعایت هر چه بیشتر اصل تشابه، این عنصرها را در سه سری سه تایی در ستون جداگانه ای قرار داد. به عبارت دیگر. به گروههای هفت گانه جدول پیشین خود، گروه دیگری (گروه VIII) را اضافه کرد.
در زمان تنظیم جدول تناوبی، هنوز گازهای کمیاب کشف نشده بود. از این رو، در متن جدول اصلی مندلیف، جایی برای این عنصرها پیش بینی نشد. اما با توجه به نبوغ مندلیف در تنظیم جدول تناوبی، این امر اشکالی به وجود نیاورده بود. به طوری که هنگامی رامسی و رایلی در سال 1894 گاز آرگون را کشف کردند و تا سال 1908 گازهای کمیاب دیگر نیز کشف شد، از آنجا که این عنصرها فعالیت شیمیایی نداشته، به بیان دیگر، ظرفیت شمیایی آنها برابر صفر در نظر گرفته شده بود آنها را پیش از فلزهای قلیایی در ستون جداگانه ای به نام گروه صفر قرار داد البته بعدها، پس از کشف ساختار اتم و با توجه به آرایش الکترونی اتمها، آنها را به آخر جدول منتقل کردند.
در سال 1913 یعنی در همان سالی که بور دانشمند دانمارکی نظریه اتمی خود را منتشر کرده بود، موزلی دانشمند انگلیسی، با استفاده از دستگاه طیف سنجی که توسط براگ (Bragg) اختراع شده بود، طیف پرتوهای X تعداد زیادی از عنصرها (از آلومینیوم تا نقره) را با دقت مورد بررسی قرار داد و دریافت که از انواع دیگر طیفها (مثلا طیف اتمی و طیف مولکولی) ساده تر است و همان طور که بارکلا و سدلر، نظر داده بودند، شامل دوسری متمایز از خطوط (سری K و سری L) می باشند.
با عسکبرداری از طیف پرتوهای X عناصر، ظاهر کردن عکسها و بررسی خطوط هر سری و تعیین طول موج و موقعیت آنها، مشاهده کرد که وضع کلی این خطوط برای همه عنصرها یکسان است. فقط در هر سری، از عنصری به عنصر دیگر، هر خط طیفی معین، به اندازه مشخص جابه جا می شود.
موزلی با تکرار آزمایشها و انجام محاسبه ها، به این نتیجه رسید که بین عدد اتمی عنصرها و طول موج (و یا فرکانس) تابشی هر خط طیفی پرتوهای X آن عنصر را به وجود می آورد، رابطه مشخصی وجود دارد. با بررسیهای دقیقتر، دریافت که جذر فرکانس هر خط طیفی از هر عنصر، تابعی خطی از عدد اتمی آن است. براساس این ارتباط و با استفاده از نظریه اتمی بور که در آن زمان منتشر شده بود. موزلی ثابت کرد که شماره خانه هر عنصر در جدول تناوبی همان تعداد پروتونهای هسته اتم آن عنصر است. به بیان دیگر، عدد اتمی را نه به مفهوم شماره خانه عنصر در جدول، بلکه به مفهوم امروزی آن کشف کرد و نشان داد که تغییرات خواص عنصرها نسبت به عدد اتمی از نظم بیشتری برخوردار است تا جرم اتمی آنها. از این رو، عدد اتمی عنصرها به جای جرم اتمی آنها مبنای طبقه بندی قرار داد و نارساییهای جزیی را که در طبقه بندی مندلیف وجود داشت برطرف کرد.
انتشار جدول مندلیف سبب پیشرفت پژوهشها در زمینه های کشف عنصرها شد. زیرا وی با خالی گذاشتن برخی از خانه ها و پیش بینی عنصرهای ناشناخته، انگیزه ای برای پژوهش در دانشمندان ایجاد کرد، به طوری که دانشمندان و پژوهشگران به تلاشی پیگیر در آزمایشگاه های پژوهشی دست زدند و چهار سال پس از انتشار جدول مندلیف، یعنی در سال 1875 بوآبودرآن فرانسوی عنصر گالیم و چهار سال بعد، یعنی در سال 1879 نیلون سوئدی عنصر اسکاندیم و نیز در سال 1886 وینکلر آلمانی عنصر ژرمانیم و … را کشف کردند و دامنه پژوهشها در شیمی معدنی به طور روزافزونی گسترش یافت.
مندلیف، دمتری ایوانوویچ (1907-1834م)
شیمیدان روسی بود که در توبولک (Tobolsk) واقع در سیری زاده شد. وی چهاردهمین فرزند خانواده ای پرجمعیت بود. پدرش شغل آموزشی داشت که به علت نابینا شدن، سرپرستی خانواده را مادرش که مدیر یک کارخانه شیشه سازی بود، به عهده گرفت. در سال 1850 وارد شاخه علوم طبیعی آموزشگاه تربیت معلم سن پترزبورگ Saint petersburg (لنینگر ادکنونی) شد، در آنجا نزد آ. وسکرسنکا A. Voskressenka شیمیدان بزرگ روسی به فراگیری علم شیمی پرداخت. در سال 1855 با گرفتن یک مدال طلا فارغ التحصیل شد. سپس در سال 1855 به عنوان دبیر دبیرستان به کار مشغول شد. در همین سال رساله ای تحت عنوان حجم ویژه1 تهیه کرد و به درجه فوق لیسانس نایل آمد. به سمت دانشیاری دانشگاه سن پترزبورگ منصوب شد و در آنجا به تدریس شیمی آلی پرداخت. ضمن تدریس، کتاب شیمی آلی را منتشر کرد که در آن زمان نخستین کتاب درسی در این رشته در روسیه بود.
در سال 1865 از پایان نامه خود تحت عنوان در زمینه مخلوط الکل با آب برای اخذ دکترا در شیمی دفاع کرد. در آخر همان سال به استادی کرسی شیمی صنعتی دانشگاه سن پترز بورگ برگزیده شد.
در سال 1867 کرسی شیمی معدنی را بدست آورد. در سال 1868 و 1870 کتاب درسی در شیمی موسوم به "اصول شیمی" نوشت. این کتاب یکی از بهترین کتابهای درسی شیمی در سراسر جهان به شمار می رود. در سال 1869 نظر خود را درباره طبقه بندی عناصر اعلام کرد. در سال 1869 پیش از آن که لوتارمیر جدول مشابهی در سالنامه لیبیگ که به نام وی بود، منتشر کند، مندلیف گزارش کوتاه خود را درباره قانون تناوبی عناصر برای نخستین بار به انجمن شیمی فیزیک لنینگراد ارائه داد. اعضای انجمن او را مسره و تخطئه کردند. اما تنها لوتارمیر بود که به اندیشه او احترام می گذاشت. مندلیف برای ادامه مطالعات خود به پاریس رفت و در آزمایشگاه وورتس، شیمیدان فرانسوی کار کرد. مدتی با بونزن شیمیدان و فیزیکدان آلمانی همکاری داشت. برای پژوهش درباره نفت به کشور آمریکا سفر کرد و درباره چاههای نفت ایالت پنسیلوانیا بررسی هایی کرد و در بازگشت به بهبود و اصلاح وضع استخراج نفت در حوزه های نفتی قفقاز مبادرت ورزید.
وی از سال 1868 تا 1870 کتابی درسی به نام اصول شیمی نوشت که از نظر مطالب سودمند بود و در سراسر جهان شهرت یافت. وی این کتاب را بارها، همزمان با پیشرفتهای علمی روز تجدید نظر کرد که در سال 1950 به زبان انگلیسی ترجمه شد. مندلیف مانند گیلوساک شیمیدان فرانسوی برای پژوهش فضایی، با بالون به هوا صعود کرد تا از کسوف (خورشید گرفتگی، گرفت خورشید) عکس بگیرد. در سال 1906 نام وی در شمار نامزدهای دریافت کننده جایزه نوبل درآمده بود. اما چون موآسان (Moissan) شیمیدان فرانسوی یک رای پیش از او آورد، وی موفق به دریافت این جایزه نشد. در سال 1955 عنصر شماره 101 کشف شد و به افتخار وی، مندلویم (Mendelvium) نامیده شد. وی مردی مهربان، پژوهشگر پرکار و دانشمندی آگاه بود. در سال 1905 درگذشت.
رامسی، سر ویلیام (Ramsay, W/ 1916-1856م)
شیمیدان اسکاتلندی، در جوانی به موسیقی و زبانهای خارجی علاقه مند بود. سپس به ریاضیات و علوم روی آورد. وی در آلمان زیر نظر بونزن و دیگران به تحصیل شیمی پرداخت. بعدها با موافقت لردریلی (Lord Rayleigh)، کارهای مهم وی در زمینه کشف گازهای کمیاب در روش تقطیر جزء هوای مایع بود. شگفت آور بود که برای عنصرهای گازی شکل تازه در جدول تناوبی جایی به نظر نمی رسید. اما در سال 1894 رامسی این نظر را پیش کشید که ممکن است ستون عمودی کامل جدول تناوبی از قلم افتاده باشد، زیرا حتی یکی از عنصرها هم برای مندلیف روشن نبود. از این رو، مندلیف دلیلی نداشت که وجود یک ستون دیگری عنصرها را محتمل بداند. وی گاز کمیاب کشف شده را آرگون نامید.
وی در زمینه رادیواکتیویته نیز پژوهشهای بسیاری کرده است و نخستین پایه را در فن شیشه گری بنا نهاد.
به خاطر کارهای مهمی که در زمینه گازهای کمیاب انجام داده بود، جایزه نوبل شیمی سال 1904 را به وی دادند.
دوشانکورتوا، الکساندرمیل بگویر
(de Chancoortios, Alexander Emile Beguer/ 9886- 1820م)
شیمیدان و زمین شناس فرانسوی بود. وی در سال 1862 عنصرهای شیمی را بر حسب جرم اتمی بر روی خط مارپیچی جای داد و طرح تازه ای از طبقه بندی عنصرها به نام پیچ تلوریک را ارائه داد.
موزلی، هنری گوین جفریز (Moseley, H.G.H/ 1915-1888م)
فیزیکدان انگلیسی بود. وی چهار ساله بود که پدرش درگذشت. فردی بسیار باهوش بود. در سال 1914 یعنی حدود 50 سال پس از کشف جدول مندلیف، ضمن بررسی خواص پرتوهای X عنصرها و یافتن ارتباط بین جابجایی خطوط طیفی این پرتوها با شماره خانه عنصر در جدول تناوبی، عدد اتمی عنصرها را به مفهوم امروزی آن کشف کرد. وی در این زمینه چنین پیشنهاد کرد که هر عنصر با شماره ای نشان داده شود که این شماره دو مطلب گوناگون را نشان دهد:
– شماره واحد بارهای مثبت در هسته اتم آن.
– موقعیت آن عنصر در جدول تناوبی.
موضوع:
کشف قانون تناوبی
1 – حجم ویژه (Specific volume)، حجم یک گرم از جسم در دما و فشار معین است.
—————
————————————————————
—————
————————————————————
1
1