من هو العالم مندليف؟
وُلد العالم الروسيّ ديمتري مندليف عام 1834 م، وتوفيّ عام 1907 م، درس العلوم ليُصبح بعدها أستاذًا متخصّصًا في مادة الكيمياء، وبعد حصوله على درجة الماجستير من روسيا خرج ليكمل تعليمه خارجها في جامعة هايدلبرغ، ويُعدّ إنشاء الجدول الدوريّ من أهمّ ما اشتهر به مندليف.
كان لمندليف 13 من الأخوة، وتوفي والده بعد إصابته بالعمى، وبذلك أصبحت والدته المُعيل الوحيد للعائلة من خلال إدارة مصنع زجاج تعود ملكيته إلى عائلتها، إلا أنّ المصنع احترق، ثمّ توفيت بعدها والدته بفترة قليلة، وبعد إكمال تعليمه قرّر إنشاء مختبرٍ كيميائي خاص به في شقّته.
قصة حلم مندليف والجدول الدوري
بدأ مندليف في العمل على ترتيب وتنظيم العناصر منذ عام 1867 م، وبدأ بالعناصر التي اعتبرها نموذجية، وهي كالآتي:
- الهيدروجين (H).
- الأكسجين (O).
- النيتروجين (N).
- الكربون (C).
ألحق مندليف الهالوجينات الخفيفة النشطة كيميائيًا أثناء ترتيبه للعناصر، و اعتمد بصورة أساسية على الأوزان الذرية (بالإنجليزية: Atomic weight)، إلا أنّ هذا الأساس لم يكن كافيًا لإكمال الترتيب الذي يُفكّر به، وبذلك توصّل إلى ضرورة الجمع بين الوزن الذري وخصائص العنصر أثناء الترتيب، واستوحى فكرة الصفوف والأعمدة في التنظيم من لعبة الورق (بالإنجليزية: Solitaire).
جمع مندليف 63 عنصراً المعروفة آنذاك من خلال كتابة كلّ منها على بطاقة منفصلة مع إضافة الوزن الذري والخصائص المميزة، وكانت هذه البطاقات رفيقةً له أينما حلّ، وفي عام 1869 م جلس مندليف بعد تناول إفطاره لانتظار القطار، وبدأ بمحاولة ترتيب بطاقاته حتى فاته القطار واستمر في محاولات الترتيب لمدة 3 أيام متواصلة، إلى أن أنهكه التعب وغلبه النّعاس فنام.
يُروى بأنّ مندليف أثناء نومه رأى حلمًا سقطت فيه البطاقات وترتّبت أمام عينيه، وعند استيقاظه رتّب البطاقات التي بحوزته تمامًا كما رآها في حلمه، وبذلك تشكّل أوّل جدول دوريّ في عالم الكيمياء، ولم يكن ترتيب العناصر في الجدول مرتكزًا تمامًا على الأوزان الذرية فأعاد ترتيب بعضها لإنه لم يعلم حينها بصواب الترتيب، حتى أنّه ترك أماكن فارغة لعناصر لم تكن مكتشفةً بعد حينها، ومنها:
- الغاليوم.
- الجرمانيوم.
- السكانديوم.
تنبؤات مندليف حول الجدول الدوري
اعتمد مندليف في بناء الجدول الدوري الخاص به على أوزان العناصر الذرية، وافترض بأنّ خصائص العنصر تختلف باختلاف وزنه الذري، ويمكن تلخيص تنبؤاته بالنقاط الآتية:
- يتألف الجدول الدوري لمندليف من صفوف وأعمدة تُمثّل الدورات والمجموعات على التوالي.
- بلغ عدد دورات الجدول الدوري لمندليف 7، وتختلف خصائص العنصر بانتظام بالانتقال من اليسار إلى اليمين.
- كان عدد مجموعات الجدول الدوري لمندليف هو 8 على أن تضم المجموعة العناصر ذات الخصائص المتقاربة؛ كالليثيوم والبوتاسيوم على سبيل المثال، كما قسّم كل عمود إلى أعمدة فرعية تكون فيها العناصر أكثر تشابهًا.
- وضع مندليف العناصر الاعتيادية في المجموعات (1-7)، وخصّص المجموعة رقم 8 لـ3 عناصر انتقالية.
- قسّم مندليف كل دورة من الدورات (4-7) إلى سلسلتين.
- ضمّ جدول مندليف الأكاسيد والهيدرات لعناصر المجموعة الأولى.
- وضع مندليف صيغة عاّمة لأكاسيد العناصر من كل مجموعة، فكانت الصيغة العامة لأكاسيد عناصر المجوعة رقم (1) على سبيل المثال هي R 2 O.
يستند الجدول الدوري الحديث المعتمد حاليًا على عدد من تنبؤات مندليف القديمة الصحيحة، إلا أنّ الجدول الدوري أصبح أكثر تطورًا ووضوحًا، ومن أهم أوجه التشابه ما يأتي:
- يمثّل كل مربع في الجدول الدوري عنصرًا مختلفًا.
- يمثّل كل صف في الجدول الدوري دورة.
- يمثّل كل عمود في الجدول الدوري مجموعة.
- بلغ عدد دورات الجدول الدوري الحديث 7 دورات.
شكّل مندليف بالتنبؤات السابقة الجدول الدوري الخاص به، وكانت جميعها صحيحة ما عدا جزء صغير منها، وبذلك كان في جدوله بعض الخلل والقصور، ومن أبرز تنبؤاته الخاطئة ما يأتي:
- ضمّت بعض المجموعات عناصر متباينة بصورة ملفتة، ومن ذلك وجود بعض العناصر المعدنية الصلبة مع عناصر معدنية أخرى ليّنة في المجموعة ذاتها؛ كوجود عنصر النحاس (Cu) والصوديوم (Na) في مجموعة واحدة على سبيل المثال، أو الفضة (Ag) والبوتاسيوم (K).
- لم يتمكّن مندليف من إيجاد المكان المناسب لعنصر الهيدروجين (H) في جدوله الدوريّ، ووضعه مع القلويات.
- لم يكن ترتيب مندليف يعتمد كلّيًا على الأوزان الذرية للعناصر؛ فكان يشذّ عن ذلك أحيانًا كما يظهر في ترتيب العناصر الآتية: الكوبالت (Co)، والنيكل (Ni)، والتيلوريوم (Te)، والإنديوم (In).
- تخلتف النظائر في العدد الكتلي، وبذلك لا يمكن وضعها جميعًا في نفس الموقع في الجدول الدوريّ، إلا أنّ هذا غاب عن مندليف.
أهم الإسهامات العلمية الأخرى للعالم مندليف
يُعتبر مندليف المؤسس الأول للجدول الدوريّ في الكيمياء، ومن أهم إسهامات مندليف العلمية في الكيمياء والفيزياء ما يأتي:
- وضع القانون الدوريّ.
- درس من خلال أطروحة تخرّجه والأطروحة المُعدّة لنيل درجة الماجستير العلاقة بين خصائص العناصر الكيميائية؛ كالشكل والحجم وغيرها من الخصائص المميّزة.
- أوجد مندليف العلاقة المباشرة بين الوزن الذري للعنصر وخصائصه.
- درس مندليف سلوك الغازات والسوائل.
- أوجد درجة الحرارة المطلقة للغليان، وهي النقطة التي تتحوّل عندها المادة الغازية إلى سائلة تحت تأثير الضغط.
- ألّف نظرية أُلغيت لاحقًا تنص على أنّ المحاليل الكيميائية هي مركبات ناتجة عن خلط نسب معينة من المواد.
- لاحظ مندليف انحرافًا عن قانون بويل الذي ينصّ على أنّ حجم الغاز يقل بزيادة تأثير الضغط الواقع عليه (علاقة عكسية).
- اهتمّ بدراسة التمدد الحراري للمواد السائلة.
- ألّف كتاب أسماه مبادئ الكيمياء وأصبح من الكتب المدرسية المعتمدة لدراسة الكيمياء في روسيا في ذلك الوقت.
- وضع تنبؤات لعناصر غير مكتشفة إلى هذه اللحظة، وترك فراغات مخصّصة لها، إضافةً إلى وضع تنبؤات بخصائص هذه العناصر المجهولة.
- كان لمندليف إسهامات مميّزة في علوم القياس، حيث طوّر من خلالها نظريات لقياس الأوزان بصورة دقيقة، كما أنّه أدخل النظام المتري للقياس في روسيا.
