Mendelejev: Mož, ki je kemijo iz receptov spremenil v znanost

Zakaj kemija brez Mendelejeva ne bi bila znanost, ampak le zbirka receptov

Predstavljajte si, da vstopite v ogromno knjižnico, kjer so tisoči knjig nametani na kupe sredi sobe, brez naslovov na hrbtih in brez kakršnega koli reda. Iskanje specifične informacije bi bilo v takšnem kaosu praktično nemogoče. Prav takšna je bila kemija sredi 19. stoletja. Znanstveniki so sicer poznali 63 elementov, merili njihove teže in opazovali reakcije, a nihče ni zares razumel, zakaj se nekateri vedejo podobno, drugi pa popolnoma različno. Manjkala je tista ključna rdeča nit, ki bi vse skupaj povezala v logično celoto.

Danes si kemijskega kabineta brez barvite tabele na steni sploh ne moremo predstavljati. Postala je tako samoumevna, da pozabljamo, kako drzen in vizionarski je bil korak, ki ga je 6. marca 1869 naredil Dmitrij Ivanovič Mendelejev. Ruski profesor iz Tobolska ni le popredalčkal tistega, kar je bilo takrat znano, ampak je imel dovolj poguma, da je napovedal obstoj snovi, ki jih človeško oko še nikoli ni videlo. Brez njegovega sistema bi bila kemija še desetletja le zmedena zbirka receptov, namesto da bi postala natančna veda.

Učbenik, ki je zahteval red

Zanimivo je, da se Mendelejev v to zgodbo ni podal z namenom, da bi spremenil svet, ampak ker je bil nezadovoljen s takratno pedagoško literaturo. Leta 1867 je prevzel katedro za kemijo na Univerzi v Sankt Peterburgu in ugotovil, da študentom nima česa dati v roke. Začel je pisati lasten učbenik Osnove kemije in hitro trčil ob zid: kako na razumljiv način razvrstiti elemente? Delitev na kovine in nekovine je bila za resen študij preveč površna.

Mendelejev je bil strasten igralec pasijanse, kar je neposredno vplivalo na njegovo delo. Podatke o elementih – njihova imena, atomske teže in lastnosti, kot sta gostota ali tališče – je zapisal na kartice. Te je nato urejal in prestavljal po mizi, kot bi igral karte. Iskanje vzorca, kjer bi se lastnosti ponavljale v določenih intervalih, je bilo dolgotrajno. Čeprav krožijo zgodbe, da se mu je rešitev prikazala v sanjah, je šlo v resnici za mesece mukotrpnega prelaganja kartic in računanja, dokler se ni izrisala periodičnost.

Referat, ki ga je prebral nekdo drug

Uradni krst periodnega sistema se je zgodil 6. marca 1869 na sestanku Ruskega kemijskega društva. A če bi tisti dan sedeli v dvorani, Mendelejeva ne bi videli. Zaradi nenadne bolezni je bil prikovan na posteljo, zato je njegov referat z naslovom Odvisnost med lastnostmi atomskih tež elementov prebral njegov kolega Nikolaj Menšutkin. Svet takrat še ni vedel, da posluša temelje moderne znanosti.

Mendelejev je v svojem delu postavil tri ključne stebre. Prvič, elementi, razvrščeni po atomski teži, kažejo jasno ponavljanje lastnosti. Drugič, teža neposredno določa naravo elementa. In tretjič, kar je bilo najbolj provokativno: v tabeli so luknje, ker nekaterih elementov še nismo odkrili. To ni bila le suhoparna tabela, ampak zemljevid z belimi lisami, ki so čakale na raziskovalce.

Prazna mesta so bila njegova največja zmaga

Mnogi njegovi sodobniki, kot sta bila John Newlands ali Lothar Meyer, so prav tako opazili določene vzorce, a so ob neujemanjih obupali ali poskušali podatke na silo prilagoditi. Mendelejev je ubral obratno pot. Ko se nek element ni uvrstil tja, kamor bi po teži moral, je preprosto pustil prazno okence. Bil je prepričan, da narava ne dela napak – delajo jih ljudje, ki še niso našli vseh koščkov sestavljanke.

Te vrzeli je poimenoval s predpono eka (iz sanskrta za "ena"). Njegove napovedi so bile srhljivo natančne. Za eka-aluminij je napovedal težo okoli 68 in nizko tališče. Ko je leta 1875 Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran odkril galij, so se njegove lastnosti skoraj popolnoma ujemale z Mendelejevimi zapisi. Enako se je zgodilo leta 1879 s skandijem (eka-bor) in leta 1886 z germanijem (eka-silicij). Ko so kemiki v laboratorijih začeli potrjevati njegove teoretične izračune, so utihnili še zadnji dvomljivci.

Ko teorija popravi meritve

Mendelejev je svojemu sistemu zaupal bolj kot takratnim meritvam v laboratorijih. Uranu so takrat pripisovali atomsko težo 120, kar ga je v tabeli postavljalo na povsem nelogično mesto. Mendelejev je brez oklevanja izjavil, da so meritve napačne in da mora biti teža blizu 240. Pozneje se je izkazalo, da ima prav – dejanska vrednost je 238. To je bila neverjetna samozavest za nekoga, ki sploh še ni poznal notranje zgradbe atoma.

Seveda sistem ni bil popoln. Ker Mendelejev ni vedel za obstoj protonov, nevtronov in elektronov, je imel težave pri razvrščanju telurja in joda, kjer se atomska masa ni ujemala s kemijskimi lastnostmi. Šele leta 1913 je Henry Moseley ugotovil, da je pravi ključ za razvrščanje število protonov (atomsko število), ne pa masa. To odkritje je le še dodatno potrdilo Mendelejevo osnovno strukturo, ki jo v skoraj nespremenjeni obliki uporabljamo še danes.

Politika močnejša od znanosti

Kljub temu da je Mendelejev postavil temelje, na katerih stoji vsa moderna kemija, nikoli ni prejel Nobelove nagrade. To ostaja eden največjih črnih madežev v zgodovini podeljevanja tega priznanja. Leta 1906 je bil nominiran in odbor ga je celo potrdil, a je na končnem glasovanju prevladala osebna zamera švedskega kemika Svanteja Arrheniusa, ki se z Mendelejevim ni strinjal glede nekaterih teorij o raztopinah. Nagrado je za en sam glas razlike prejel Henri Moissan za izolacijo fluora.

Dmitrij Mendelejev je umrl leta 1907 v Sankt Peterburgu zaradi pljučnice. Čeprav mu je Nobelova nagrada ušla, je leta 1955 dobil priznanje, ki je za znanstvenika verjetno še večje. Ameriški fiziki so element z vrstnim številom 101 poimenovali mendelevij. S tem je njegovo ime postalo del sistema, ki ga je sam ustvaril – kar je precej bolj trajno kot kakršna koli medalja iz Stockholma.