Ντμίτρι Μεντελέγιεφ

Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέγιεφ (Дмитрий Иванович Менделеев, ΔΦΑ:[ˈdmʲitrʲɪj ɪˈvanəvʲɪt͡ɕ mʲɪndʲɪˈlʲejɪf] , 8 Φεβρουαρίου 1834 – 2 Φεβρουαρίου 1907)  ήταν Ρώσος χημικός και εφευρέτης. Υπήρξε ο δημιουργός της πρώτης έκδοσης του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων. Με τη χρήση του πίνακα, προέβλεψε τις ιδιότητες των στοιχείων που θα ανακαλύπτονταν αργότερα.

Βιογραφία 
Ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ γεννήθηκε σε ένα χωριό κοντά στο Τομπόλσκ της Σιβηρίας και ήταν γιος των Ιβάν Πάβλοβιτς Μεντελέγιεφ και Μαρία Ντμίτριεβνα Μεντελέεβα. Ο παππούς του, Πάβελ Μαξίμοβιτς Σακαλόβ, ήταν ιερέας της Ρωσικής Ορθόδοξης Εκκλησίας από το Τβερ. Ο Ιβάν μαζί με τους αδελφούς και τις αδελφές του έλαβαν νέα οικογενειακά ονόματα ενώ παρακολουθούσαν τη θεολογική σχολή.

Πιστεύεται ότι ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ ήταν ο μικρότερος από τα 11, 13, 14 ή 17 αδέλφια του (ο ακριβής αριθμός διαφέρει μεταξύ των πηγών). Ο πατέρας του ήταν καθηγητής καλών τεχνών, πολιτικής και φιλοσοφίας. Όμως τυφλώθηκε και έχασε τη θέση του, γεγονός που επηρέασε την οικονομική ευημερία της οικογένειας. Έτσι η μητέρα αναγκάστηκε να εργαστεί θέτοντας σε λειτουργία το εγκαταλελειμμένο οικογενειακό εργοστάσιο υαλουργίας. Σε ηλικία 13 ετών, μετά τον θάνατο του πατέρα του και την καταστροφή του εργοστασίου της μητέρας του από πυρκαγιά, ο Μεντελέγιεφ φοίτησε στο γυμνάσιο του Τομπόλσκ.

Το 1849 η φτωχή πλέον οικογένεια Μεντελέγιεφ μετακόμισε στην Αγία Πετρούπολη, όπου ο Ντμίτρι μπήκε στο Κύριο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο το 1850. Μετά την αποφοίτησή του, προσβλήθηκε από φυματίωση και αναγκάστηκε να μετακομίσει στη χερσόνησο Κριμαία, στη βόρεια ακτή της Μαύρης Θάλασσας, το 1855. Πήρε δίπλωμα χημείας το 1856 και αργότερα έγινε καθηγητής επιστημών στο 1ο Γυμνάσιο της Συμφερόπολης. Με την υγεία του πλήρως αποκαταστημένη επέστρεψε στην Αγία Πετρούπολη το 1857. 

Μεταξύ του 1859 και του 1861, εργάστηκε πάνω στα τριχοειδή φαινόμενα των υγρών και τη λειτουργία του φασματοσκοπίου στη Χαϊδελβέργη. Στα τέλη Αυγούστου του 1861 έγραψε το πρώτο του βιβλίο για το φασματοσκόπιο. Στις 4 Απριλίου 1862 αρραβωνιάστηκε τη Φεόζβα Νικίτιτσνα Λέστσεβα και στις 27 Απριλίου παντρεύτηκαν στην εκκλησία του Μηχανολογικού Ινστιτούτου Νικολάεβ στην Αγία Πετρούπολη, όπου και δίδαξε ο Μεντελέγιεφ.

Ο Μεντελέγιεφ έγινε καθηγητής χημείας στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Αγίας Πετρούπολης και στο Κρατικό Πανεπιστήμιο Αγίας Πετρούπολης το 1864 και το 1865 αντίστοιχα. Το 1865 έγινε διδάκτωρ επιστημών με τη διατριβή του Ως προς τους συνδυασμούς του ύδατος με το οινόπνευμα. Έλαβε μόνιμη πανεπιστημιακή έδρα το 1867 και το 1871 μετέτρεψε την Αγία Πετρούπολη σε ένα διεθνώς αναγνωρισμένο κέντρο για την έρευνα στη χημεία. Το 1876 γνώρισε την Άννα Ιβανόβα Ποπόβα, την οποία και ερωτεύτηκε παράφορα και το 1881 τη ζήτησε σε γάμο απειλώντας την ότι θα αυτοκτονήσει αν εκείνη αρνηθεί. Το διαζύγιο από την πρώτη του σύζυγο οριστικοποιήθηκε το 1882, ένα μήνα αφότου είχε νυμφευθεί την Ποπόβα (στις 2 Απριλίου). Ακόμα και μετά το διαζύγιο, ο Μεντελέγιεφ θεωρούνταν τυπικά δίγαμος σύμφωνα με τους κανονισμούς της Ρωσικής Ορθόδοξης Εκκλησίας, που απαιτούσαν να περάσουν τουλάχιστον 7 έτη από ένα διαζύγιο πριν να μπορέσει κάποιος να ξαναπαντρευτεί. Το διαζύγιό του και ο σχετικός με αυτό σάλος συνέβαλε στο να μη γίνει δεκτός στη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, παρά τη διεθνή φήμη του. Η κόρη του από τον δεύτερο γάμο, η Λιουμπόβ, έγινε σύζυγος του διάσημου Ρώσου ποιητή Αλεξάντρ Μπλοκ. Τα άλλα παιδιά του ήταν ο Βλαντιμίρ (ναυτικός, συμμετείχε στο ταξίδι του Νικόλαου Β΄ στην Ανατολή) και η Όλγα, από τον πρώτο γάμο του, καθώς και ο Ιβάν και δύο δίδυμα από την Άννα.

Αν και ο Μεντελέγιεφ τιμήθηκε ευρέως από επιστημονικές οργανώσεις σε όλη την Ευρώπη, συμπεριλαμβανομένου και του Μεταλλίου Κόπλεϊ από τη Βασιλική Εταιρεία του Λονδίνου, παραιτήθηκε από το πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης στις 17 Αυγούστου του 1890. 

Το 1893 διορίστηκε διευθυντής του Γραφείου Μέτρων και Σταθμών. Από τη θέση αυτή διατύπωσε τα νέα κρατικά πρότυπα για την παραγωγή βότκας. Η γοητεία του με τα μοριακά βάρη τον οδήγησε στο συμπέρασμα ότι για να είναι σε τέλεια μοριακή ισορροπία, η βότκα πρέπει να παραχθεί σε αναλογία ενός μορίου αιθυλικής αλκοόλης που αραιώνεται με δύο μόρια νερού, δίνοντας έτσι μια περιεκτικότητα κατά όγκο περίπου 38% οινοπνεύματος και 62% νερού. Ως αποτέλεσμα της εργασίας του, το 1894 εισήχθησαν στη ρωσική νομοθεσία τα νέα πρότυπα για τη βότκα, η οποία έπρεπε πλέον να παράγεται με περιεκτικότητα οινοπνεύματος 40% κατ' όγκο. 

Ο Μεντελέγιεφ ερεύνησε επίσης τη σύνθεση του πετρελαίου και βοήθησε στην ίδρυση του πρώτου διυλιστηρίου πετρελαίου στη Ρωσία. Αναγνώρισε τη σημασία του πετρελαίου ως πρώτη ύλη για τα πετροχημικά και πιστώνεται με την παρατήρηση ότι το να καίει κανείς το πετρέλαιο ως καύσιμο είναι σαν να ανάβει φωτιά σε μία κουζίνα με χαρτονομίσματα. 

Το 1905, ο Μεντελέγιεφ εξελέγη μέλος της Σουηδικής Βασιλικής Ακαδημίας Επιστημών. Το επόμενο έτος η Επιτροπή του Νόμπελ Χημείας πρότεινε στη Σουηδική Ακαδημία να απονείμει το Βραβείο Νόμπελ Χημείας του 1906 στον Μεντελέγιεφ για τη δημιουργία του περιοδικού συστήματος. Το Χημικό Τμήμα της Σουηδικής Ακαδημίας υποστήριξε την πρόταση αυτή και στη συνέχεια η Ακαδημία έπρεπε να εγκρίνει την επιλογή της Επιτροπής, όπως έχει γίνει σχεδόν σε κάθε περίπτωση. Απροσδόκητα, κατά τη σύσκεψη της Ακαδημίας, ένα μέλος της Επιτροπής διαφώνησε με την επιλογή και υποστήριξε την υποψηφιότητα του Ανρί Μουασάν. Ο Σβάντε Αρρένιους, αν και δεν ήταν μέλος της Επιτροπής του Νόμπελ Χημείας, είχε μεγάλη επιρροή στην Ακαδημία και πίεσε επίσης για την απόρριψη του Μεντελέγιεφ, υποστηρίζοντας ότι το περιοδικό σύστημα ήταν πλέον πολύ παλιό για να αναγνωριστεί το 1906. Σύμφωνα με επιστήμονες της εποχής, ο Αρρένιους κινήθηκε από το μίσος που είχε για τον Μεντελέγιεφ, επειδή εκείνος του άσκησε κριτική στη θεωρία για την αντίδραση οξέος-βάσης. Μετά από έντονη λογομαχία, η πλειοψηφία της Ακαδημίας ψήφισε υπέρ του Μουασάν για το Νόμπελ Χημείας. Οι εκ νέου προσπάθειες να προταθεί ο Μεντελέγιεφ το 1907 συνάντησαν και πάλι την απόλυτη αντίθεση του Αρρένιους.            

Το 1907 ο Ντμίτρι Μεντελέγιεφ πέθανε σε ηλικία 73 ετών από γρίπη. Ο κρατήρας Μεντελέγιεφ στη Σελήνη και το ραδιενεργό χημικό στοιχείο μεντελέβιο, με ατομικό αριθμό 101, ονομάστηκαν έτσι προς τιμή του.

Περιοδικός πίνακας

Το όνομα του Μεντελέγιεφ είναι κυρίως γνωστό από την εργασία του για το περιοδικό σύστημα. Αν και άλλοι χημικοί, πριν απ' αυτόν, είχαν επίσης πειραματιστεί με τα στοιχεία και είχαν βρει ότι μερικά από αυτά συνδέονταν με τα ατομικά βάρη και τις φυσικές ιδιότητες, δεν πέτυχαν ωστόσο παρά μία πρόχειρη ταξινόμηση των γνωστών στοιχείων.

Το 1865 ο Τζων Νιούλαντς διατύπωσε τον Κανόνα των Οκτάδων. Η έλλειψη χώρων για τα άγνωστα στοιχεία και η τοποθέτηση δύο στοιχείων σε ένα κουτί έγιναν αντικείμενο κριτικής κι έτσι οι ιδέες του Νιούλαντς δεν έγιναν δεκτές. Ένας άλλος ήταν ο Λόταρ Μέγιερ, ο οποίος το 1864 δημοσίευσε ένα έγγραφο που περιέγραφε 28 στοιχεία, αλλά δεν υπήρχε καμία προσπάθεια πρόβλεψης νέων στοιχείων. Το 1863 ήταν γνωστά 56 στοιχεία και ανακαλυπτόταν ένα νέο στοιχείο σχεδόν κάθε χρόνο. 

Αφού έγινε δάσκαλος, ο Μεντελέγιεφ έγραψε τις Αρχές της Χημείας (δύο τόμοι, 1868-1870). Καθώς προσπάθησε να κατατάξει τα στοιχεία σύμφωνα με τις χημικές τους ιδιότητες, παρατήρησε ότι υπήρχε μία διάταξη που τον οδήγησε στη δημιουργία του περιοδικού πίνακα. Ο Μεντελέγιεφ αγνοούσε τις εργασίες που έγιναν τα προηγούμενα χρόνια πάνω στους περιοδικούς πίνακες. Έκανε τον παρακάτω πίνακα, και με την προσθήκη συμπληρωματικών στοιχείων ακολουθώντας αυτή τη διάταξη, ανέπτυξε την εκτεταμένη έκδοση του περιοδικού πίνακα.

       
Ο πίνακας του Μεντελέγιεφ ήταν ένα διάγραμμα με έξι οριζόντιες και οκτώ κάθετες στήλες, όπως περίπου είναι τα σταυρόλεξα. Τοποθέτησε πρώτα τα στοιχεία κατά περιόδους στις οριζόντιες σειρές. Αυτό σημαίνει ότι τα στοιχεία μιας ορισμένης γραμμής παρουσιάζουν κανονική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων. Μετά κατέταξε τα στοιχεία των οριζοντίων γραμμών καθέτως, ώστε κάθε κάθετη στήλη να περιέχει στοιχεία που παρουσιάζουν κάπως όμοιες ιδιότητες. Τις κάθετες αυτές στήλες ονόμασε οικογένειες. Με την κατάρτιση του πίνακα, ο Μεντελέγιεφ διαπίστωσε ότι υπήρχαν κενά, δηλαδή άδεια διαστήματα, σε μερικές στήλες. Συμπέρανε ότι τα κενά αυτά έπρεπε να παριστάνουν τα άγνωστα στοιχεία. Πίστευε όμως ότι τα στοιχεία αυτά έπρεπε να βρίσκονται στη γη, αφού ο πίνακας περιοδικότητος αποτελούσε νόμο της φύσης.

Στις 6 Μαρτίου 1869 ο Μεντελέγιεφ έκανε μία επίσημη παρουσίαση στη Ρωσική Χημική Εταιρεία, με τίτλο Η εξάρτηση μεταξύ των ιδιοτήτων του ατομικού βάρους των στοιχείων, η οποία περιέγραφε στοιχεία σύμφωνα με το ατομικό βάρος και σθένος. Η παρουσίαση αυτή ανέφερε ότι:
 Τα στοιχεία, αν ταξινομηθούν κατά το ατομικό τους βάρος, παρουσιάζουν μία εμφανή περιοδικότητα ιδιοτήτων.
 Στοιχεία τα οποία είναι παρόμοια σε σχέση με τις χημικές τους ιδιότητες έχουν σχεδόν το ίδιο ατομικό βάρος (π.χ. Os, Ir, Pt) ή αυτό αυξάνεται ομαλά (π.χ. K, Rb, Cs).  
 Η κατάταξη σε ομάδες στοιχείων με τη σειρά του ατομικού τους βάρους αντιστοιχεί στα σθένη τους, καθώς και σε κάποιο βαθμό στις ιδιαίτερες χημικές τους ιδιότητες, όπως προκύπτει π.χ. στη σειρά Li, Be, B, C, N, O, και F.
 Τα πιο διαδεδομένα στοιχεία έχουν μικρό ατομικό βάρος.
 Το μέγεθος του ατομικού βάρους καθορίζει το χαρακτήρα του στοιχείου, όπως το μέγεθος του μορίου καθορίζει το χαρακτήρα ενός σύνθετου οργανισμού.
 Αναμένεται η ανακάλυψη πολλών ακόμη άγνωστων στοιχείων, παραδείγματος χάριν δύο στοιχεία ανάλογα με το αλουμίνιο και το πυρίτιο, των οποίων το ατομικό βάρος θα είναι μεταξύ 65 και 75.
 Το ατομικό βάρος ενός στοιχείου μπορεί μερικές φορές να τροποποιηθεί με τη γνώση των ατομικών βαρών των παρακείμενων στοιχείων. Έτσι, το ατομικό βάρος του τελλουρίου πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ του 123 και του 126 και δεν μπορεί να είναι 128.
 Ορισμένες χαρακτηριστικές ιδιότητες των στοιχείων μπορούν να προβλεφθούν με βάση το ατομικό τους βάρος. 

Ο Μεντελέγιεφ δημοσίευσε τον περιοδικό πίνακα όλων των γνωστών στοιχείων και προέβλεψε μερικά νέα στοιχεία για τη συμπλήρωσή του. Λίγους μήνες μετά, ο Λόταρ Μέγιερ δημοσίευσε έναν σχεδόν πανομοιότυπο πίνακα. Ορισμένοι επιστήμονες θεωρούν τον Μέγιερ και τον Μεντελέγιεφ συνδημιουργούς του περιοδικού πίνακα, αλλά σχεδόν όλοι συμφωνούν ότι η ακριβής πρόβλεψη του Μεντελέγιεφ για τις ιδιότητες των στοιχείων που αυτός αποκαλούσε εκαπυρίτιο, εκααργίλιο και εκαβόριο (γερμάνιο, γάλλιο και σκάνδιο αντίστοιχα), τον προκρίνει ως βασικό δημιουργό του πίνακα.

Για τα οκτώ στοιχεία που προέβλεψε, ο Μεντελέγιεβ χρησιμοποίησε στην ονομασία τους τα προθέματα «εκα», «ντβι» και «τρι» (στη σανσκριτική γλώσσα: ένα, δύο, τρία). Ο Μεντελέγιεφ αμφισβήτησε ορισμένα από τα αποδεκτά τότε ατομικά βάρη (εκείνη την εποχή μπορούσαν να μετρηθούν μόνο με ένα σχετικά χαμηλό ποσοστό ακρίβειας), επισημαίνοντας ότι δεν αντιστοιχούν με εκείνα που προτείνει ο Περιοδικός Νόμος του. Ήταν μπερδεμένος σχετικά με το που να τοποθετήσει τις λανθανίδες και προέβλεψε την ύπαρξη και άλλης γραμμής στον πίνακα, που ήταν οι ακτινίδες, στοιχεία που έχουν μεγάλο ατομικό βάρος. Μερικοί επιστήμονες απέρριψαν τον Μεντελέγιεφ και την άποψή του ότι θα ανακαλυφθούν περισσότερα στοιχεία, αλλά αποδείχθηκε ότι είχε δίκιο όταν το 1875 και το 1886 ανακαλύφθηκαν αντίστοιχα το Ga (γάλλιο) και το Ge (γερμάνιο), τα οποία ταίριαζαν απόλυτα στις θέσεις που προέβλεψε ο Μεντελέγιεφ.

Δίνοντας σανσκριτικά ονόματα στα στοιχεία που έλειπαν, ο Μεντελέγιεφ έδειξε την εκτίμησή του στους γραμματικούς της αρχαίας Ινδίας, οι οποίοι διατύπωσαν εξελιγμένες θεωρίες της γλώσσας με βάση την ανακάλυψη δυσδιάστατων σχεδίων σε βασικούς ήχους. Χαρακτηριστικό είναι ότι υπάρχουν σημαντικές ομοιότητες μεταξύ του περιοδικού πίνακα και του εισαγωγικού Σίβα Σούτρα του Πανίνι. Οι αναλογίες των δύο συστημάτων είναι εντυπωσιακές. Ακριβώς όπως ο Πανίνι διαπίστωσε ότι η φωνολογική σχεδίαση των ήχων στη γλώσσα είναι συνάρτηση των ιδιοτήτων της άρθρωσής τους, έτσι και ο Μεντελέγιεφ διαπίστωσε ότι οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων είναι συνάρτηση του ατομικού τους βάρους. Όπως ο Πανίνι, έτσι και ο Μεντελέγιεφ έφτασε στην ανακάλυψή του μέσα από την έρευνα της «γραμματικής» των στοιχείων. 

Τα τρία στοιχεία που ανακαλύφθηκαν μετά από την πρόρρηση του Μεντελέγιεβ δεν πρόσθεσαν τίποτε στον υλικό πλούτο της χώρας, διότι η παραγωγή τους είναι πολύ δαπανηρή ώστε να έχει κάποια εμπορική αξία. Ωστόσο η επιστημονική τους αξία είναι ανυπολόγιστη, διότι με την ανακάλυψή τους έγινε παραδεκτό το περιοδικό σύστημα και ο πίνακας του Μεντελέγιεφ. Από το σύστημα αυτό, οι επιστήμονες μπόρεσαν να προχωρήσουν στο θέμα των ηλεκτρονίων και μετά στην ατομική ενέργεια.

Άλλα επιτεύγματα

Ο Μεντελέγιεφ πραγματοποίησε και άλλες σημαντικές συνεισφορές στη χημεία, καθώς αύξησε την ανθρώπινη γνώση για τον αιθέρα, τα διαλύματα, το απόλυτο σημείο βρασμού και το πετρέλαιο. Ήταν ένας από τους ιδρυτές της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας το 1869 και εργάστηκε πάνω στη θεωρία και την πρακτική του προστατευτισμού του εμπορίου και της γεωργίας.

Σε μία προσπάθεια χημικής σύλληψης του αιθέρα, υπέθεσε ότι υπάρχουν δύο αδρανή χημικά στοιχεία με ατομικό βάρος μικρότερο από του υδρογόνου. Από αυτά τα δύο στοιχεία, σκέφτηκε ότι το ελαφρύτερο θα ήταν ένα αέριο διάχυτο παντού και το ελαφρώς βαρύτερο θα ήταν το υποτιθέμενο στοιχείο κορώνιο.

Ο Μεντελέγιεφ αφιέρωσε πολύ μελέτη και είχε σημαντική συνεισφορά στον προσδιορισμό της φύσης απροσδιόριστων ενώσεων όπως τα διαλύματα.

Σε ένα άλλο τμήμα της φυσικοχημείας, ερεύνησε τη διαστολή των υγρών με τη θερμότητα και επινόησε μία μέθοδο παρόμοια με τον νόμο Γκαι-Λυσάκ περί της ισοβαρούς μεταβολής των αερίων, ενώ το 1861 προέβλεψε τη σύλληψη του Τόμας Άντριους για την κρίσιμη θερμοκρασία των αερίων, ορίζοντας το απόλυτο σημείο βρασμού μίας ουσίας ως τη θερμοκρασία στην οποία το υγρό μετατρέπεται σε ατμό, ανεξάρτητα από την πίεση και τον όγκο.

Ο Μεντελέγιεφ θεωρείται ο εισηγητής του μετρικού συστήματος στη Ρωσική Αυτοκρατορία. Επίσης μελέτησε την προέλευση του πετρελαίου και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι υδρογονάνθρακες προέρχονται από μη έμβια ύλη (αβιογένεση) και σχηματίζονται βαθιά μέσα στη γη. Έγραψε «Το βασικό γεγονός που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι το πετρέλαιο γεννήθηκε στα βάθη της γης και μόνο εκεί μπορούμε να αναζητήσουμε την καταγωγή του» (Ντμίτρι Μεντελέγιεβ, 1877).

Αναφορές

Εξωτερικοί σύνδεσμοι 

 «Ντμίρι Μεντελέγιεφ» περιοδικό Focus
 «Ντμήτρη Μεντελέγιεφ: Και ο ίδιος εκπλήττομαι, και τι δεν έκανα στη διάρκεια της επιστημονικής μου ζωής», Η Φωνή της Ρωσίας
 Ντμίτρι Μεντελέγιεφ: Ο «χορογράφος» των χημικών στοιχείων εφημερίδα Ριζοσπάστης. Αρχειοθετήθηκε 22/1/2018. Ανακτήθηκε 22/1/2018
 Ο πρώτος περιοδικός πίνακας του Μεντελέγιεφ Le Moyne College 
 Julius Lothar Meyer and Dmitri Ivanovich Mendeleev Chemical Heritage Foundation 

Ρώσοι χημικοί
Χημικοί του 19ου αιώνα
Μέλη της Πρωσικής Ακαδημίας Επιστημών