Układ okresowy pierwiastków, czyli chemia w tabeli

Dla wielu jest nie do końca zrozumiałym przekleństwem zapamiętanym z lekcji chemii. Jednak kiedy Dmitrij Mendelejew zaproponował swoją tablicę pierwiastków, świat chemii wreszcie mógł usystematyzować wiedzę już zdobytą, ale także tę, która miała dopiero powstać.

Pomnik układu okresowego, w okolicy Wydziału Chemicznego i Technologii Żywności Słowackiego Uniwersytetu Technicznego w Bratysławie (Słowacja), źr. Flickr (15.10.2006), Wikipedia/CreativeCommons

6 marca 1869 Dmitrij Mendelejew zaprezentował układ okresowy pierwiastków chemicznych. Rosyjski chemik wszystkie znane wówczas pierwiastki zestawił w tabeli, szeregując je według mas atomowych. Zauważył też pewną prawidłowość, że ich właściwości powtarzają się okresowo.  
Kto pierwszy ten lepszy?
Współczesny układ okresowy pierwiastków nazywany jest wymiennie tablicą Mendelejewa, ale czy rosyjski chemik był pierwszym, który próbował usystematyzować wiedzę o pierwiastkach? Okazuje się, że nie.

Nz: Układ okresowy pierwiastków z naturalnymi elementami, eksponat w Muzeum Narodowym Przyrody i Nauki, Tokio (22.12.2012), Wikipedia/CreativeCommons

– Było wiele wcześniejszych prób uporządkowania pierwiastków – mówił chemik dr Marek Sawicki w aud. Katarzyny Kobyleckiej w 2011 roku. – Pominę te próby, które polegały na tym, że zestawiano pierwiastki pod względem właściwości fizycznych, np. smaku, koloru, wyglądu. Później, kiedy dowiedziano się, że jest coś takiego jak ciężar atomowy to próbowano je ustawiać według rosnących mas i obserwować, czy są jakieś regularności.
Prawdopodobnie jako pierwszy pewną cykliczność własności pierwiastków ułożonych według rosnących mas zauważył niemiecki chemik Johann Wolfgang Döbereiner. W 1817 roku zdecydował się pogrupować pierwiastki o podobnych właściwościach trójkami.
Następny był przez John Newlands. W roku 1864 uznał, że jeśli utworzy się listę pierwiastków według wzrastających mas atomowych to ich własności będą się powtarzać w cyklach co osiem. – Ponieważ szereg pierwiastków jeszcze nie był za jego czasów znany te jego oktawy były niekompletne – podkreślał dr Marek Sawicki. – Nie umiał tego właściwie przedstawić, nie był to jeszcze czas na tego rodzaju odkrycia, wyśmiano go i wpadł w ciężką depresję.
Przewidujący Mendelejew
Tablica skonstruowana przez Dmitija Mendelejewa zawierała około 90 pierwiastków. Rosyjski uczony jednak już wówczas przewidział, że muszą istnieć jeszcze pierwiastki nieodkryte i uwzględniał dla nich odpowiednie miejsce. Ponadto Mendelejew próbował określać ich właściwości.
– Warto wspomnieć, że ten układ był przekręcony o 90 stopni w stosunku do tej tabeli, którą dzisiaj znamy – zaznaczał dr Sawicki.– Okresy były w pionie, a grupy w poziomie.

Nz: Dmitrij Mendelejew, źr. Mary Elvira (1933) "The Discovery of the Elements", Wikipedia/dp

Pod koniec życia sam Mendelejew zwątpił we własną klasyfikację. Dla chemików niejasne było położenie w układzie telluru, który wbrew prawu okresowości posiada wyższą masę atomową niż jod, choć ze względu na swoje własności powinien mieć niższą. Wówczas nikt, nawet sam Mendelejew, nie mógł wiedzieć, że wynika to z naturalnego składu izotopowego obu pierwiastków. Dopiero szereg odkryć chemicznych w wieku XX pozwoliło logicznie uzasadnić układ zaprojektowany przez Mendelejewa.
Dekalog chemika
Zestawione w układzie pierwiastki i ich właściwości są punktem wyjścia do dalszych badań nad nimi. Każdy okres (w poziomie) zaczyna pierwiastek metaliczny, bardzo aktywny, łatwo reagujący z tlenem czy chlorem. W połowie okresu pojawiają się pierwiastki tworzące związki z wodorem, o właściwościach niemetalicznych.
Układ okresowy nie jest jednak układem zamkniętym. Przewiduje się miejsca dla kolejnych pierwiastków, które mogą zostać odkryte lub wytworzone sztucznie. Obecnie układ okresowy zawiera 114 pierwiastków, najnowszy, odkryty w 2013 roku, czeka na włączenie do tablicy.
Część pierwiastków nosi nazwy od nazwisk znanych badaczy, np. Röntgena, Nobla, Kopernika, Bohra czy właśnie Mendelejewa. Inne nazwy pierwiastków skrywają krainy geograficzne: Ameryk od Ameryki, Gal od Galii, Skand od Skandynawii czy najbliższy Polakom Polon odkryty przez Marię Skłodowską-Curie.
Skąd odkrywcy pierwiastków brali dla nich nazwy? Posłuchaj audycji Katarzyny Kobyleckiej z udziałem chemika dr Marka Sawickiego.

mb