Ang kasaysayan ng periodic table: mula sa alkemiya hanggang sa elementong 118

Mga sinaunang elemento at alkemiya

Sampu sa mga elemento ngayon ang kilala na bago pa man may gumamit ng salitang elemento sa makabagong kahulugan nito: ginto, pilak, tanso, bakal, lata, tingga, mercury, asupre, carbon at antimony. Walang nakaaalam kung sino ang unang nakatuklas sa mga ito. Sa halip, naniniwala ang mga sinaunang pilosopong Griyego, kasunod nina Empedocles at Aristotle, na ang lahat ay pinaghalong apat na elemento (lupa, tubig, hangin at apoy), isang ideyang tumagal nang halos dalawang libong taon.

Sinubukan ng mga alchemist sa mundong Islamiko at sa medyebal na Europa na gawing ginto ang mga murang metal. Nabigo sila, ngunit pinahusay nila ang mga pamamaraan sa laboratoryo tulad ng distillation. Noong 1661, hinamon ni Robert Boyle ang teorya ng apat na elemento sa The Sceptical Chymist, na hinihimok ang mga chemist na magtiwala sa mga eksperimento, at noong 1669 natuklasan ng alchemist na si Hennig Brand ang phosphorus habang hinahanap ang bato ng pilosopo, isa sa mga pinakaunang elemento na may naitalang tumuklas.

Ang listahan ni Lavoisier ng mga simpleng sangkap (1789)

Nabuo ang makabagong kimika sa pamamagitan ng French na chemist na si Antoine Lavoisier, na nagpakita sa pamamagitan ng maingat na pagtitimbang na hindi nawawala ang masa sa mga reaksyong kemikal at nagbigay ng pangalan sa oxygen at hydrogen. Sa kanyang Elementary Treatise on Chemistry noong 1789, binigyang-kahulugan niya ang elemento sa praktikal na paraan: isang sangkap na walang kilalang pamamaraang kemikal ang kayang maghiwalay sa anumang mas simple.

Inilista ng aklat ang 33 sa mga “simpleng sangkap” na ito, na pinagsunud-sunod sa mga gas, di-metal, metal at lupa. Karamihan ay tunay na mga elemento, ngunit kasama rin sa listahan ang liwanag at init, at ang mga lupa tulad ng apog at silica ay napatunayang mga compound sa kalaunan. Gayunpaman, nagbigay si Lavoisier sa mga chemist ng malinaw at masusubok na kahulugan ng elemento at ng unang listahang mapagbabatayan.

Si Dalton at ang pagtitimbang ng mga atom

Noong mga 1803, iminungkahi ng English na guro na si John Dalton na ang bawat elemento ay binubuo ng sarili nitong uri ng atom na may sariling bigat. Napakaliit ng mga atom para timbangin, kaya kinuwenta niya ang mga relatibong bigat mula sa mga proporsyon kung paano nagsasama ang mga elemento, na ginawang 1 ang hydrogen, at inilathala ang isa sa mga unang talaan ng mga atomic weight.

Maraming numero ni Dalton ang mali dahil kinailangan niyang hulaan ang mga pormula; ipinalagay niya, halimbawa, na ang tubig ay HO sa halip na H₂O. Mas tumpak na sinukat ng Swedish na chemist na si Jöns Jacob Berzelius ang mga atomic weight at ipinakilala ang mga simbolong titik na ginagamit pa rin ngayon, ngunit tumagal ang mga pagtatalo hanggang sa Karlsruhe Congress noong 1860, kung saan ipinakita ni Stanislao Cannizzaro kung paano makakuha ng pare-parehong hanay ng mga atomic weight. Parehong naroon sa mga tagapakinig sina Mendeleev at Lothar Meyer.

Ang mga triad ni Döbereiner (1829)

Isa sa mga unang malinaw na pahiwatig na magkaugnay ang atomic weight at ang kemikal na pag-uugali ay nagmula sa German na chemist na si Johann Wolfgang Döbereiner. Noong 1829, inilarawan niya ang mga triad, mga pangkat ng tatlong magkakahawig na elemento kung saan ang atomic weight ng gitnang elemento ay malapit sa average ng dalawa pa: calcium, strontium at barium; chlorine, bromine at iodine; at lithium, sodium at potassium.

Inilantad ng mga triad ang mga natural na pamilya ng mga elemento, ngunit iilan lamang ang elementong umaangkop, at walang paraan para ikonekta ang isang triad sa susunod.

Isang spiral at isang oktaba (1862–1865)

Noong 1862, isinulat ng French na heologo na si Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois ang mga elemento ayon sa pagkakasunod-sunod ng atomic weight sa isang spiral na nakapulupot sa isang silindro, kaya nagkaayos nang patayo ang mga magkakahawig na elemento. Ang kanyang telluric screw, na ipinangalan sa tellurium, ay isa sa mga unang ayos na nagpakita ng paulit-ulit na mga katangian, ngunit inilathala ito nang walang diagram nito at halos hindi napansin.

Noong 1865, napansin ng English na chemist na si John Newlands na, kapag isinunod sa atomic weight, tila inuulit ng bawat ikawalong elemento ang mga katangian ng una, tulad ng mga nota sa isang iskala ng musika. Gumana ang kanyang law of octaves para sa mas magagaang elemento ngunit pumalya pagkatapos ng calcium, at noong 1866 tumanggi ang Chemical Society sa London na ilathala ito.

Sina Mendeleev at Lothar Meyer (1869–1870)

Si Dmitri Mendeleev, isang propesor ng kimika sa St. Petersburg, ay sumusulat ng isang aklat-aralin nang hanapin niya ang kaayusan sa likod ng mga elemento. Noong simula ng 1869, isinaayos niya ang mga elementong kilala noon ayon sa atomic weight sa isang grid na nag-ayos nang magkakatabi sa mga magkakahawig na elemento, at noong Marso ay iniharap ang kanyang papel sa Russian Chemical Society. Nagpahayag siya ng isang periodic law: kapag isinaayos ayon sa atomic weight, ipinapakita ng mga elemento ang mga katangiang umuulit sa regular na pagitan.

Ang nagpaiba sa kanyang table ay ang katapangan nito. Inuna ni Mendeleev ang kimika kaysa sa mahigpit na pagkakasunod-sunod ayon sa bigat, nag-iwan ng mga bakanteng espasyo para sa mga elementong pinaniniwalaan niyang hindi pa natutuklasan, at iginiit na mali ang ilang tinatanggap na atomic weight.

Sa Alemanya, nakarating si Lothar Meyer nang nakapag-iisa sa halos magkaparehong table at inilathala ito noong 1870, kasama ang isang graph na nagpapakitang tumataas at bumababa na parang alon ang atomic volume habang tumataas ang atomic weight. Noong 1882, iginawad ng Royal Society sa London ang Davy Medal sa kanilang dalawa.

Napatunayan ang mga hula (1875–1886)

Inilarawan nang detalyado ni Mendeleev ang tatlong nawawalang elemento, na tinawag niyang eka-aluminium, eka-boron at eka-silicon, mula sa Sanskrit na eka, na nangangahulugang “isa,” para sa isang puwesto pagkatapos ng kilalang elemento. Lumitaw ang mga ito bilang gallium, na natuklasan ni Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran noong 1875, scandium, na natuklasan ni Lars Fredrik Nilson noong 1879, at germanium, na natuklasan ni Clemens Winkler noong 1886.

Kapansin-pansin ang pagkakatugma. Para sa eka-silicon, hinulaan ni Mendeleev ang atomic weight na humigit-kumulang 72 at density na humigit-kumulang 5.5 gramo bawat kubikong sentimetro; ang sa germanium ay 72.6 at 5.3. Nakumbinsi ang mga nagdududa, at naging pangunahing mapa ng kimika ang periodic table.

Nakahanap ng puwesto ang mga noble gas (dekada 1890)

Noong 1894, natuklasan nina Lord Rayleigh at William Ramsay ang argon, isang di-tumutugong gas na nakatago sa karaniwang hangin. Pagsapit ng 1898, naihiwalay din ni Ramsay ang helium sa Daigdig at, kasama si Morris Travers, natuklasan ang neon, krypton at xenon; sumunod ang radon noong 1899 at 1900. Walang isa sa mga gas na ito ang umangkop sa alinmang umiiral na hanay.

Ang sagot ay isang bagong grupo sa pagitan ng mga halogen at alkali metal, na unang tinawag na group 0 at ngayon ay group 18. Maayos itong umangkop sa periodic na padron, at noong 1904, tinanggap ni Ramsay ang Nobel Prize in Chemistry at ni Rayleigh ang Nobel Prize in Physics.

Si Moseley at ang atomic number (1913)

Ilang pares ng elemento, tulad ng argon at potassium o cobalt at nickel, ay hindi pa rin nasa tamang pagkakasunod-sunod ayon sa bigat. Noong 1913, sinukat ng batang English na pisiko na si Henry Moseley, na nagtatrabaho sa laboratoryo ni Ernest Rutherford sa Manchester, ang mga X-ray na inilalabas ng iba't ibang elemento at natuklasan niyang tumataas nang pantay-pantay na hakbang ang kanilang mga frequency mula sa isang elemento hanggang sa susunod.

Tumugma ang bawat hakbang sa isa pang yunit ng positibong karga sa nucleus ng atom. Ang atomic number na ito ang naging tunay na batayan ng table at nagpakita nang eksakto kung aling mga elemento ang kulang pa. Napatay si Moseley sa labanan sa Gallipoli noong 1915, sa edad na 27.

Si Seaborg, ang mga actinide at ang mga superheavy na elemento (1940–2016)

Natuto rin ang mga siyentipiko na gumawa ng mga elementong napakabihira o wala sa kalikasan. Ang technetium, na ginawa noong 1937, ang unang artipisyal na elemento, at noong 1940, ang neptunium at plutonium ang naging unang mga elemento lampas sa uranium. Noong 1944, iminungkahi ni Glenn Seaborg na ang mga elemento mula sa actinium pataas ay bumubuo ng sarili nilang serye, ang mga actinide, na halos katulad ng mga lanthanide. Inilathala noong 1945, inilipat ng ideya ang mga ito sa hiwalay na hanay sa ibaba ng pangunahing table at ibinigay sa table ang makabagong hugis nito.

Mula noon, ang mga laboratoryo sa Estados Unidos, Unyong Sobyet at kalaunan ay Russia, Alemanya at Japan ay gumawa ng patuloy na mas mabibigat na elemento, na kadalasan ay ilang atom lamang sa bawat pagkakataon, sa pamamagitan ng pagsasanib ng mga nucleus ng atom. Isang magkasanib na working group ng IUPAC at IUPAP, ang mga internasyonal na unyon para sa kimika at pisika, ang humuhusga na ngayon sa bawat paghahabol. Noong 2016, pinangalanan ang huling apat na kumpirmadong elemento na nihonium, moscovium, tennessine at oganesson, na nakumpleto ang ikapitong hanay. Nagpapatuloy ang paghahanap sa mga elementong 119 at 120, na magbubukas ng ikawalong hanay.