周期表の父

私たちの周りのパターンを発見する衝動は、基本的な人間の特性のように見えます。 何千年も前、私たちの遠い祖先は、毎年恒例の太陽周期の重要なポイントに正確に整列した巨大な石碑を建てました。 そして19世紀に、思慮深い化学者は要素間の家族類似性に気づき、それらを説明的なパラダイムに埋め込もうとしました。,

一世紀半前、Dmitri Mendeleevは、周期表の最初の草案を出版することによって、要素間の順序のこの検索において重要な一歩を踏み出しました。 2019年には、世界的な化学者のコミュニティがこの記念日を祝っています。 ストーンヘンジのように、テーブルは最初に組み立てられたときに神秘的に残った原因が原因であった実際のところ規則を反映する。 いMendeleev来建設の記念碑?,

初期の年

ドミトリーは西洋文明の外縁にあるシベリアで育った。 彼の故郷であるトボリスクは、パリよりも北京まで1000km近くあり、そこから科学的隆起への道は困難でした。, 彼は十数人以上のメンデレーエフ兄弟の末っ子であり、1834年に生まれた直後に病気により、高校の教師であった父親のイワンを退職させた。 イワンの年金の不備は、以前は彼女の兄弟によって運営されていた半遺棄されたガラス作品の管理を妻マリアに引き継がせました。

この企業は、焼失した1848年まで家族を支えました。 その後、イワンは死亡し、1849年にマリアは彼女の兄弟がドミトリがそこに大学に入るのを助けることを望んで、彼女の二人の最年少の子供をモスクワに連, この計画が失敗したとき、彼らはサンクトペテルブルクに移動し、1850年にドミトリは、彼の父が教師として訓練していた大学によって（ややしぶしぶ）受け入れられた。 ドイツでユストゥス–リービッヒのもとで学んだアレクサンダー–ヴォスクレセンスキーの講師は、ドミトリの化学への関心を奨励した。

彼は1855年に卒業し、彼の論文–物理的形態と化学組成の間の同型性およびその他の関係について–は鉱業誌に掲載されました。 その後、科学-技術の定期刊行物の記事が続いたが、彼は安全な収入を欠いていた。, それまでに彼の母親と妹の両方が死亡し、彼自身が結核のように見えるものに苦しんでいました。 しかし、クリミアのより良性の気候での年間の教育は、彼の健康を大幅に改善し、新しい医師は自信を持って以前の診断を却下した。

1856年の秋に、Mendeleevは物質の比容積とその結晶学的および化学的性質との関係に関する修士論文を首尾よく擁護した。 直後の大学のサンクトペテルブルクの許諾している化学チューターをやっつけへのアクセス、その研究所です。, 1859年、彼は二年間の高度な留学のための州の資金を受け取った。

キャリアの確立

メンデレーエフはゲマニーのハイデルベルク大学で、表面張力、毛細管現象、蒸発などのいくつかのトピックに関する研究を行い、キャリアを通じて分子間力に関心を持っていた。 1860年にはカールスルーエ会議に出席し、イタリアの化学者スタニスラウ-カニッツァーロが原子量（現在は相対原子質量と呼ばれる）に関する画期的な論文を発表した。, これは、以前は元素への原子量の割り当てに関するかなりの論争があったので、周期系に向けた重要なステップでした。

一部の化学者は、これらの重みは無関係であると主張したり、原子の物理的存在を完全に否定したりした。 他の人は、水の公式がH2OではなくHOであると仮定して、酸素の原子量に基づくシステムを好んだが、カールスルーエでは、同僚のアマデオ-アボガドロの考えを復活させ、H2Oの水の公式をサポートし、酸素の原子量は16であった。, 1860年代の意見の間に彼の好意にシフト–幸いにもメンデレーエフのために、周期表に向かって彼を指した規則性は、古いシステム上ではあまり見えなかっただろうとして。

1861年にサンクトペテルブルクに戻った後、メンデレーエフは大学で教えを再開し、同時に市内の技術研究所でも講義を行った。 さらに、彼は有機化学の教科書と技術百科事典のためのいくつかの記事を出版し、ロシアの経済発展に科学的発見を適用する機会を求めて広く旅し, 1863年のバクー油田への訪問は、例えば、新興石油化学産業への彼の長期的なコミットメントを始めました。

メンデレーエフの博士論文（解析理論に関する）は1865年に受け入れられ、1867年に大学は彼に一般化学の教授を任命しました。 彼は無機化学について講義する必要があり、満足のいくロシア語の教科書がなかったので、彼はそれを書き始めました。 これは、秩序あるパターンで化学元素を配置するという挑戦に彼の心に焦点を当てました。, 数等を含むレオポルドGmelinドイツ、ジャンバプティストデュマはフランスとジョン-ニューランズイギリスった、この遂げました。 Mendeleevはこれらの努力のいくつかを認識していましたが、彼自身のアプローチは重要な点で独特でした。

テーブルの上に彼のカードを置く

メンデレーエフは別の産業ツアーの準備をしていたので、突破口は1869年の早い時期に来ました–今回はチーズ作りの技術 一方、彼の教科書の第一巻を完成させた後、彼は第二の枠組みを確立するのに苦労していました。,’
D Mendeleev,Principles of Chemistry,1905(emphasis added)

mendeleevは、鉄道旅行中の彼のお気に入りの娯楽であるソリティアや忍耐のゲームのように、列と列にカードをレイアウトしました。, 垂直列は原子量を増やすために既知の元素を列挙し、これによって同じ水平列に類似した特性を持つ元素を適合させることができるたびに新しい列が開始された。

他の化学者が指摘していたように、いくつかの元素のグループ、特にアルカリ金属とハロゲンは明らかに一緒に属していました。 しかし、他の多くの–特に希土類元素（ランタニド）–は、しかし、それらが配置された問題を提示しました。 この時点で、メンデレーエフは、彼の前任者のほとんどとは異なり、闘争を放棄することを拒否した。,

彼のテーブル内の要素の位置が異常に見えた場合、彼はそれをより互換性のある仲間に与えるためにその原子量を調整して喜んでいました。 例えば、彼は酸化ベリリウムの式がbe2o3ではなくBeOであることを提案した。 この低ベリリウムの原子重ことも可能になったとしたセミナーになっておりマグネシウムはアルミ部材を使用しました。

6月の1869年に彼のテーブルの最初のラフスケッチは、ロシア化学協会（彼は数ヶ月前に発見するのを助けた組織）に提示されました。, その年の後半、協会のジャーナルは、より検討されたバージョンを発表し、その短い要約はドイツ語翻訳で登場しました。 また意外にロシアがMendeleev、タスク管継続について、レイアウトをよりカードは、彼ます。

ギャップを気に

1871年に出版された改訂された図メンデレーエフは、現代の目にはより身近に見えます。 めでたさらに前提になっていました。 例えば、彼はテルルの原子量を下げ、その隣のヨウ素を二つの中で重くした。, これは彼がハロゲンとヨウ素、および硫黄とセレンとテルルを配置することができました。 このような調整は、おそらく当時の実験誤差の範囲内であった。 しかし、メンデレーエフは、原子量ではなく原子番号が後に表の秩序原理になること、または質量分析による同位体の同定が最終的にこれらおよび他の異常を説明することを予見することはできなかった。,

同じ大胆さで、メンデレーエフは、彼が想定していたパターンを完成させるために、まだ発見されていない要素のギャップを残すことによって、彼のテーブルの一貫性を高めました。 それらの化学的性質を予測するだけでなく、比重や融点などの物理的性質についても概念値を割り当てました。,

最初のガリウムは、1875年にフランスの化学者Paul Lecoq de Boisbaudranによって分光学的に同定されました。 それが十分にテストのために利用できるようになったとき、すべてのガリウムの特性はMendeleevの予測と一致しました–比重は4.7であるように見えました。 しかし、メンデレーエフが新しい測定を推奨した後、それは5.9であることが判明した–彼の予測された数字と実質的に同一である。,

1879年のスカンジウムと1885年のゲルマニウムの発見–メンデレーエフが予測していた特性を示す–彼のテーブルは、残りの異常にもかかわらず、無視するにはあまりにも有用であることをより多くの化学者を説得した。 一方、他の研究者（特にドイツのローター-マイヤー）も元素の物理的性質の周期的な変化を強調した。 メンデレーエフは後に述べた：”私はいくつかのあいまいな点について私の疑問を持っていたが、それはおそらくチャンスの結果である可能性がありませんでしたので、私は、この法律の普遍性を疑ったことがない。,’

彼は周期性のオーバーアーチング原則について正しかったが、メンデレーエフは預言者として絶対確実ではなかった。 彼は発見されなかったいくつかの他の要素を予測した。 そして、彼は彼の人生の終わりまで、彼は実験室でそれを分離することができなかったにもかかわらず、エーテル–その後受け入れられた光と電磁気の理論で不可欠ではあるが検出不可能な成分–は本当に化学元素であると主張しました。 彼はそれが0.17の原子量で、希ガスの中で最も軽いかもしれないことを示唆した。,

後年

彼の私生活では、メンデレーエフは反抗的に型破りでした。 彼は年に一度だけ髪を切り、ひげを整えていたが、皇帝との聴衆のためにもこの習慣を変えることを辞退した。 また、彼の国内の取り決めはやや不規則でした。 1862年にフェオスヴァ-レシェヴァと結婚したが、その時に落ち着いたと思っていた善意の姉によって彼女の方向に操縦された。 夫婦には二人の子供がいたが、相互不幸が増えた後、彼らは分離することに同意し、交互にドミトリの町の家と彼の国の隠れ家を占領した。,

数年後、ドミトリは17歳の美術学生であるアンナ-ポポフと恋に落ちました。 アンナの両親がローマでの勉強を続けるために彼女を送り出したとき、ドミトリは彼女に従い、1881年に47歳の結婚を提案した。 アンナは受け入れたが、ドミトリとフェオスヴァが離婚した後でさえ、さらなる障害が残った。 ロシア正教会は民事離婚を認めたが、その後の結婚の前に七年間の間隔を要求した。, それにもかかわらず、1882年にドミトリは（かなりの料金で）途中で儀式を行うために喜んで司祭を見つけ、彼らのあいまいで技術的に大きな状況にもかかわらず、夫婦は一緒に幸せに暮らし、四人の子供を育てた。

政治においても、メンデレーエフは異端者であり、1890年に教授を辞任し、学生の抗議に対する政府の厳しい抑圧から身を切り離した率直なリベラルであった。 このジェスチャーは彼の学生によって拍手されたが、公式のサークルで敵意を誘発した。, それにもかかわらず、1892年からロシアの財務大臣セルギウス-ウィッテは、メンデレーエフの貢献の価値を高く評価し、1893年に彼に政府の度量衡局の長を任命した。 この基盤から、彼はロシアの経済発展を支援するために科学的知識を適用し続けました。

1905年にロンドン王立協会はメンデレーエフにコプリー-メダルを授与し、1882年にはすでにデービー-メダルを受け取っている。, 1906年に彼はノーベル賞にノミネートされたが、化学パネルは彼の立候補を支持したが、賞委員会は彼の発見が検討のために彼を修飾するのに十分な最近ではなかったと判断した。 この決定は、おそらく過去にメンデレーエフと衝突していたスウェーデンの物理化学者スヴァンテ-アレニウスの影響を受けたものと考えられている。

1907年に彼の死のほぼ半世紀後、メンデレーエフはさらに排他的なクラブに参加しました。 1955年、カリフォルニア大学バークレーキャンパスの物理学者は、元素99（アインスタイニウム）にアルファ粒子を衝突させ、元素101の痕跡を生成した。, 正式に”mendelevium”として確認されたこの新しい要素は、彼が作成したアイコンに彼の名前を埋め込みました。 それまでに、テーブルのレイアウトは、メンデレーエフが予見できなかった詳細なレベルで、亜原子構造と量子エネルギー交換の観点から説明可能になっ しかし、これは決して彼の業績の身長を減少させるものではありません。

彼の前の他の人は、既知の要素のリストが意味のあるパターンで配置されるかもしれないことを示唆していました。 彼らは重要な対応を指摘したが、決定的な写真は見つからなかった。, しかし、メンデレーエフは、化学元素は集団的存在と見なされなければならないと確信していた。 この信念を武器に、彼は大胆にいくつかの既知の要素の位置を見直し、まだ発見されていない他の人のためのギャップを残すことによって、彼のテーブ 彼の予測のいくつかは間違っていたが、彼は要素の我々の理解のための基礎として彼のテーブルを確立し、現代化学の創始者の一人としての彼の地位,

Mike Suttonはイギリスのニューカッスルに拠点を置く科学史家です

さらに読む

W H Brock,The Fontana History of Chemistry,Fontana Press,1993
M Fontani,M Costa and M V Orna,The Lost Elements:The Periodic Table’S Shadow Side,Oxford University Press,2015
E R Scerri,The Periodic Table:its Story and its Significance,Oxford University Press,2006