Dmitrij Mendeleev och det periodiska systemet från 1869

Vem var Dmitrij Mendeleev?

Dmitrij Ivanovitj Mendeleev föddes 1834 i Tobolsk i Sibirien, som yngsta barnet i en stor familj. Han studerade i Sankt Petersburg, forskade i Heidelberg i Tyskland och deltog 1860 i kongressen i Karlsruhe, där kemister diskuterade hur man pålitligt skulle mäta atomvikter. I slutet av 1860-talet var han professor i kemi vid universitetet i Sankt Petersburg.

Ett läroboksproblem

I slutet av 1860-talet skrev Mendeleev en ny lärobok, Kemins grunder. Han behövde en logisk ordning för att presentera grundämnena, av vilka drygt 60 var kända. Han samlade deras atomvikter och kemiska egenskaper, till exempel formlerna för deras oxider och antalet väte- eller kloratomer de förenar sig med, och letade efter ett mönster som skulle binda ihop dem alla.

Så byggde han systemet

I början av 1869 ordnade Mendeleev grundämnena efter stigande atomvikt och såg att liknande egenskaper återkom med jämna mellanrum. Han ställde upp grundämnena i ett rutnät så att familjer som alkalimetallerna och halogenerna hamnade på rad. Hans artikel presenterades för det ryska kemiska sällskapet i mars 1869, uppläst å hans vägnar av kollegan Nikolaj Mensjutkin, och en sammanfattning dök snart upp på tyska, vilket spred idén över Europa.

Mendeleev formulerade det han kallade den periodiska lagen: grundämnenas egenskaper beror periodiskt på deras atomvikter. År 1871 hade han publicerat ett förbättrat system där familjerna löpte nedåt i åtta vertikala grupper, en uppställning som ligger mycket närmare den som används i dag.

Kemi framför viktordning

Mendeleev litade mer på kemiskt beteende än på siffrorna. Där strikt viktordning skulle ha placerat ett grundämne i fel familj flyttade han det, och satte tellur före det något lättare jod så att jod kunde ansluta sig till de andra halogenerna. Han hävdade också bestämt att flera accepterade atomvikter helt enkelt var fel. Han fördubblade värdet för uran från omkring 120 till 240, höjde indiums från omkring 76 till 113 och sänkte berylliums från omkring 14 till 9. Senare mätningar visade att han hade rätt om alla tre, även om tellur verkligen är tyngre än jod, en gåta som inte löstes förrän 1913.

Luckor och eka-grundämnen

Systemets djärvaste drag var dess tomma platser. Mendeleev lämnade luckor där inget känt grundämne passade in och beskrev 1871 tre av de saknade grundämnena i detalj. Han gav dem namn genom att sätta det sanskritiska prefixet eka-, som betyder ”ett”, framför grundämnet ovanför varje lucka i hans system: eka-aluminium satt en plats under aluminium, eka-bor under bor och eka-kisel under kisel. För vart och ett uppskattade han atomvikten, densiteten samt formlerna och egenskaperna hos dess föreningar.

Förutsägelserna besannades

År 1875 upptäckte den franske kemisten Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran gallium. Dess atomvikt, omkring 69,7, låg nära de 68 som Mendeleev hade angett för eka-aluminium. Lecoq mätte först galliums densitet till 4,7 gram per kubikcentimeter, men Mendeleev skrev att den borde ligga nära hans förutsagda 5,9; med ett renare prov fick Lecoq 5,9.

År 1879 upptäckte den svenske kemisten Lars Fredrik Nilson skandium, och hans kollega Per Teodor Cleve påpekade att det motsvarade eka-bor, som Mendeleev hade väntat sig skulle ha en atomvikt på 44 (skandiums är omkring 45). År 1886 hittade Clemens Winkler germanium, en nära matchning för eka-kisel: Mendeleev hade förutsagt en atomvikt på 72 och en densitet på 5,5, och germaniums är 72,6 och 5,3.

Inte alla hans prognoser besannades, och han förutsåg inte en hel familj, ädelgaserna. Men dessa tre framgångar övertygade de flesta kemister om att den periodiska lagen var verklig.

Lothar Meyers parallella system

Mendeleev var inte den enda kemisten på spåret. Den tyske kemisten Lothar Meyer skissade ett liknande system 1868, fast det publicerades först efter hans död, och 1870 publicerade han ett periodiskt system tillsammans med en graf över atomvolym mot atomvikt som steg och föll i regelbundna vågor. Meyer var dock försiktigare och publicerade inga detaljerade förutsägelser om saknade grundämnen. Mendeleevs självsäkra prognoser är en stor del av skälet till att just hans namn är det som oftast förknippas med systemet.

Erkännande och mendelevium

År 1882 tilldelade Royal Society i London Davymedaljen till Mendeleev och Meyer, och 1905 fick Mendeleev sällskapets äldsta pris, Copleymedaljen. Han nominerades till Nobelpriset i kemi men fick det aldrig, och han dog i Sankt Petersburg 1907.

År 1955 framställde ett team vid University of California, Berkeley, bland andra Albert Ghiorso och Glenn Seaborg, grundämne 101 genom att bombardera einsteinium med alfapartiklar och gav det namnet mendelevium till hans ära. Det var en anmärkningsvärd hyllning: ett grundämne som upptäckts i USA, uppkallat efter en rysk vetenskapsman mitt under kalla kriget.