Η ξεθωριασμένη φωτογραφία του Μεντελέγιεφ … και ο πρώτος Περιοδικός Πίνακας των στοιχείων

Υπάρχει μια ξεθωριασμένη φωτογραφία του ρώσου χημικού Ντμίτρι Μεντελέγιεφ, τραβηγμένη την ώρα που εργάζεται, στο σπίτι του στην Αγία Πετρούπολη, κάποια χρονική στιγμή περίπου στα τέλη του δεκάτου ενάτου αιώνα. Aπεικονίζεται μια απόκοσμη μορφή καθισμένη πίσω από την ακαταστασία που καταπνίγει την επιφάνεια ενός τραπεζιού.

Στη φωτογραφία, ο Μεντελέγιεφ δεν διαφέρει και πολύ από κάποιον σαμάνο της Σιβηρίας, τοποθετημένον κάπου στο μέλλον στο περιβάλλον κάποιου σύγχρονου απόγονου των σαμάνων: στο χώρο μελέτης του ιδιοφυούς καθηγητή. Έχει μια μακριά λευκή απεριποίητη γενειάδα που καταλήγει σε τρία ευδιάκριτα στριφτά άκρα, σημάδι της επίμονης δραστηριότητας των δακτύλων του σε περιόδους αφηρημάδας και περισυλλογής. Τα απεριποίητα άσπρα μαλλιά του χύνονται στους ώμους του.

Ο Μεντελέγιεφ είχε τη συνήθεια να τα κόβει μία φορά το χρόνο. Όταν άρχιζε να μπαίνει η άνοιξη και να ζεσταίνει ο καιρός, προφανώς, φώναζε κάποιο βουκόλο από τα πέριξ, ο οποίος επιλαμβανόταν του θέματος χρησιμοποιώντας την ψαλίδα που κουρεύουν τα πρόβατα.

H κόμη του Μεντελέγιεφ, στάθηκε η αφορμή για να τον περιγράψει ο σκοτσέζος χημικός Σερ Ουίλιαμ Ράμσεϊ ως «έναν ιδιόρρυθμο ξένο που κάθε τρίχα της κεφαλής του έμοιαζε να ενεργεί ανεξάρτητα από όλες τις άλλες». Ο Ράμσεϊ υπέθετε ότι ο Μεντελέγιεφ ήταν σιβηρικής καταγωγής και τον είχε εκλάβει ως «Καλμούχο ή καλικάντζαρο, δηλαδή κάτι σαν ξωτικό, κάτι σαν αλλόκοτο και άξεστο πλάσμα».

Στη φωτογραφία, ο Μεντελέγιεφ είναι προσηλωμένος πάνω σε μια κόλλα χαρτί και γράφει με μια πένα που κρατάει στις άκρες των μακριών του δακτύλων. Στο υπόλοιπο του ευρύχωρου και ακανόνιστου γραφείου του κυριαρχεί η σύγχυση. Xαρτιά και σημειώσεις, ένα κύπελλο σε ένα δίσκο, κάποια σύνεργα απροσδιόριστης χρήσης και, στα ράφια κάτω από το γραφείο, σκόρπιες οι στοίβες των επιστημονικών δημοσιεύσεων.

Πίσω από τον Μεντελέγιεφ διακρίνεται μια βιβλιοθήκη που περιέχει τρεις σχολαστικά τακτοποιημένες σειρές από δεμένους τόμους. Στη μέση τους, κρέμεται ένα υπόμνημα των τόμων της βιβλιοθήκης, κάτι σαν φωτοστέφανο ακριβώς πάνω από το κεφάλι του μεγαλοφυούς επιστήμονα – κάτι σαν ένα τεράστιο θαυμαστικό. (Εύρηκα!) Πάνω από τη βιβλιοθήκη κρέμονται σε μη ευθυγραμμισμένη σειρά γκραβούρες σε σκουρόχρωμες κορνίζες ακαθόριστης απόχρωσης, πορτρέτα των μεγάλων επιστημόνων του παρελθόντος, καλύπτοντας την ταπετσαρία με τα σχέδια εποχής. Πάνω πάνω, στο λιγοστό φως, διακρίνονται οι φυσιογνωμίες του Γαλιλαίου, του Καρτέσιου, του Νεύτωνα και του Φάραντεϊ, λες και επιβλέπουν τον ασπρομάλλη γραφιά με την τρομερή κόμη καθώς επιτελεί το έργο του καταμεσής της ακαταστασίας.

Το 1869 ο Μεντελέγιεφ δεν σκεπτόταν τίποτε άλλο εκτός από το πρόβλημα των χημικών στοιχείων. Σε αυτά κρυβόταν το αλφάβητο που συνέθετε τη γλώσσα του σύμπαντος. Μέχρι τότε είχαν ανακαλυφθεί εξήντα τρία διαφορετικά χημικά στοιχεία: από το χαλκό και το χρυσό, στοιχεία γνωστά ήδη από τους προϊστορικούς χρόνους, μέχρι το ρουβίδιο, το οποίο είχε ανιχνευθεί πριν από λίγο καιρό στην ατμόσφαιρα του ήλιου. Ήταν γνωστό πως το κάθε στοιχείο αποτελείτο από διαφορετικά άτομα και πως το κάθε άτομο είχε τις δικές του μοναδικές ιδιότητες. Παρ’ όλα αυτά, είχε παρατηρηθεί πως κάποια στοιχεία χαρακτηρίζονταν από κάποιες ασαφώς παρεμφερείς ιδιότητες, πράγμα που καθιστούσε δυνατή την κατάταξή τους στην ίδια ομάδα.

Τα άτομα που συγκροτούν τα διαφορετικά στοιχεία ήταν ήδη γνωστό ότι χαρακτηρίζονταν από διαφορετικά ατομικά βάρη. Το πιο ελαφρό στοιχείο ήταν το υδρογόνο, με ατομικό βάρος 1. Το πιο βαρύ γνωστό στοιχείο ήταν ο μόλυβδος, του οποίου το ατομικό βάρος πίστευαν ότι ήταν 207. Αυτό σήμαινε πως τα στοιχεία θα μπορούσαν να καταχωρισθούν σε λίστες γραμμικής μορφής, κατ’ αύξον ατομικό βάρος. Ή θα μπορούσαν να ομαδοποιηθούν με βάση παρεμφερείς ιδιότητες. Πολλοί επιστήμονες άρχιζαν να υποψιάζονται πως υπήρχε κάποιου είδους σύνδεση ανάμεσα στις δύο αυτές μεθόδους ταξινόμησης, κάποια κρυμμένη δομή πάνω στην οποία βασίζονταν όλα τα στοιχεία.

Την προηγούμενη δεκαετία ο Δαρβίνος είχε ανακαλύψει πως όλες οι μορφές ζωής ακολουθούσαν μια εξελικτική πορεία. Και δυο αιώνες νωρίτερα, ο Νεύτωνας είχε ανακαλύψει πως η λειτουργία ολόκληρου του σύμπαντος βασιζόταν στους νόμους της βαρύτητας. Τα χημικά στοιχεία ήταν ένας ζωτικής σημασίας κρίκος ανάμεσα στις δύο αυτές ανακαλύψεις. Η ύπαρξη μιας δομής σ’ αυτό το σημείο θα σήμαινε για τη Xημεία ό,τι σήμαινε για τη Φυσική η ανακάλυψη του Νεύτωνα και ό,τι σήμαινε για τη Βιολογία η ανακάλυψη του Δαρβίνου. Θα αποκάλυπτε το σχέδιο του σύμπαντος.

Ο Μεντελέγιεφ είχε επίγνωση της σημασίας των ερευνών του. Έκανε το πρώτο βήμα προς την αποκάλυψη των έσχατων μυστικών της ύλης, του πρωτογενούς σχεδίου πάνω στο οποίο βασιζόταν η ίδια η ζωή, ίσως και η προέλευση του σύμπαντος.

Καθισμένος στο γραφείο του, κάτω από τα πορτρέτα των φιλοσόφων και των φυσικών επιστημόνων, ο Μεντελέγιεφ συνέχιζε να στοχάζεται πάνω στο ανεπίλυτο πρόβλημα. Τα στοιχεία είχαν διαφορετικά βάρη και διαφορετικές ιδιότητες. Μπορούσες αφενός να τα αριθμήσεις και αφετέρου να τα κατατάξεις σε ομάδες. Kάπου εκεί βρισκόταν το μυστικό.

Ο Μεντελέγιεφ, καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, ήταν πολύ γνωστός για τις εγκυκλοπαιδικές του γνώσεις σχετικά με τα στοιχεία. Τα γνώριζε όπως ένας διευθυντής σχολείου γνωρίζει τους μαθητές του: τους άστατους χαρακτήρες που είναι κοινωνικά απροσάρμοστοι, τους νταήδες που φοβερίζουν τους πιο αδύναμους, τους πειθαρχικούς που τους έφερνε εύκολα βόλτα, τους τύπους με την ανεξήγητα μειωμένη απόδοση και τους επικίνδυνους που χρειάζονται παρακολούθηση. Παρά τις προσπάθειές του, αδυνατούσε να διακρίνει μια συνολική κατευθυντήρια αρχή μέσα σε αυτόν τον κυκεώνα των χαρακτηριστικών. Θα έπρεπε κάπου κάτι να υπάρχει. Το σύμπαν του επιστήμονα δεν μπορούσε απλά και μόνον να βασίζεται σε μια τυχαία συλλογή μοναδικών σωματιδίων. Κάτι τέτοιο θα ήταν αντιεπιστημονικό…..»
              
Σ’ αυτό το γραφείο που βλέπουμε στην ξεθωριασμένη φωτογραφία, ο Μεντελέγιεφ υλοποίησε την ιδέα του Περιοδικού Συστήματος.
Σύμφωνα με τα λόγια του ίδιου του Μεντελέγιεφ: “Είδα ένα όνειρο με έναν πίνακα όπου όλα τα στοιχεία βρίσκονταν στη θέση τους, όπως έπρεπε. Ξυπνώντας, αμέσως τον κατέγραψα σε μια κόλλα χαρτί“.
                
Ένα χειρόγραφο σχέδιο του Περιοδικού Πίνακα των στοιχείων, από τον ίδιο τον Μεντελέγιεφ το 1869

Ο Μεντελέγιεφ, στο όνειρό του, είχε συνειδητοποιήσει ότι όταν τα στοιχεία ταξινομηθούν με βάση το ατομικό τους βάρος, οι ιδιότητές τους επαναλαμβάνονται ανά περιοδικά διαστήματα. Για τον λόγο αυτό, ονόμασε την ανακάλυψη του Περιοδικού Πίνακα των στοιχείων.
                 


Ο Περιοδικός Πίνακας τον οποίο δημοσίευσε ο Μεντελέγιεφ δυο εβδομάδες μετά το όνειρό του στην ιστορική εργασία του “Ένα προτεινόμενο σύστημα για τα στοιχεία”

Διαβάζοντας από την αρχή της ακραίας αριστερής στήλης, οι κάθετες στήλες ταξινομούν τα στοιχεία κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού βάρους. Οι οριζόντιες γραμμές ταξινομούν τα στοιχεία σε ομάδες με παρόμοιες ιδιότητες….

Εάν δεν υπήρχε κάποιο στοιχείο που να ταιριάζει στο πρότυπό του, πολύ απλά σε εκείνο το σημείο άφησε κενό. Προέβλεψε ότι μια μέρα αυτά τα κενά θα συμπληρώνονταν από στοιχεία που ακόμα δεν είχαν ανακαλυφθεί.
Για παράδειγμα στην ένατη οριζόντια γραμμή (την ομάδα του Βορίου, που άρχιζε με το Β=11), προέβλεψε ότι υπήρχε ένα έως τότε άγνωστο στοιχείο μεταξύ του αλουμινίου (Αl=27), και του ουρανίου (Ur=116).
Αυτό το στοιχείο το ονόμασε εκα-αλουμίνιο, προβλέποντας ότι όταν θα ανακαλυφθεί, το ατομικό του βάρος θα είναι 68. Προχώρησε ακόμη παραπέρα προβλέποντας ότι όταν θα ανακαλυφθεί, το ατομικό του βάρος θα έπρεπε να βρίσκονται κάπου μεταξύ των ιδιοτήτων των διπλανών του στοιχείων αλουμίνιο και ουράνιο.

Το στοιχείο αυτό ανακάλυψε ένας γάλλος χημικός, ο Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran το 1874, και το ονόμασε γάλλιο. Το στοιχείο αυτό είχε ατομικό βάρος 69 και ιδιότητες που έδειχναν να ανήκει στην ομάδα του βορίου, ανάμεσα στο αλουμίνιο και το ουράνιο, όπως προέβλεπε ο Μεντελέγιεφ. Όμως όταν ο Λεκόκ υπολόγισε το ειδικό βάρος του γαλλίου το βρήκε 4,7 και όχι 5,9 που ήταν η προβλεπόμενη τιμή.

Όταν ο Μεντελέγιεφ έμαθε τα νέα, έστειλε επιστολή στον Λεκόκ στην οποία ισχυριζόταν ότι το δείγμα του γαλλίου που ανέλυσε δεν ήταν καθαρό και του πρότεινε να επαναλάβει το πείραμα με άλλο δείγμα.

Ο Λεκόκ υπάκουσε εκτελώντας τις μετρήσεις του με άλλο δείγμα διαπιστώνοντας ότι τελικά το ειδικό βάρος του γαλλίου ήταν 5,9, όπως ακριβώς είχε προβλέψει ο Μεντελέγιεφ!

Η πρόβλεψη αυτή, αλλά και οι άλλες που ακολούθησαν, έκαναν τον Περιοδικό Πίνακα του Μεντελέγιεφ ακλόνητο θεμέλιο της σύγχρονης Χημείας.

ΠΗΓΗ: “Το όνειρο του Μεντελέγιεφ, Η αναζήτηση των στοιχείων από την Αλχημεία στη Χημεία”, Paul Strathern, εκδόσεις Τραυλός
physicsgg.me

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου