من هو العالم ديمتري مندليف؟

وُلد العالم الروسي ديمتري مندليف في عام 1834 وتوفي في عام 1907. درس العلوم وتخصص في مادة الكيمياء، حيث حصل على درجة الماجستير من روسيا، ثم أكمل دراسته في جامعة هايدلبرغ. يُعتبر إنشاء الجدول الدوري من أبرز إنجازاته العلمية.

كان لمندليف 13 أخًا، وتوفي والده بعد إصابته بالعمى، مما جعل والدته المُعيل الوحيد للعائلة من خلال إدارة مصنع زجاج يخص عائلتها. لكن المصنع تعرض للحريق، وبعد فترة قصيرة من ذلك توفيت والدته أيضًا. عقب إكمال تعليمه، قرر تأسيس مختبر كيميائي خاص به في شقته.

حلم مندليف والجدول الدوري

بدأ العمل على تنظيم العناصر الكيميائية في عام 1867، حيث استهل بمجموعات من العناصر التي اعتبرها نموذجية، مثل:

• الهيدروجين (H)
• الأكسجين (O)
• النيتروجين (N)
• الكربون (C)

ضمن عملية الترتيب، أضاف مندليف الهالوجينات الخفيفة النشطة كيميائيًا، معتمدًا في البداية على الأوزان الذرية. ورغم ذلك، وجد أن هذا الأساس غير كافٍ، مما دفعه إلى دمج الوزن الذري مع خصائص العناصر. استلهم هيكل الصفوف والأعمدة من لعبة الورق (Solitaire).

جمع مندليف 63 عنصرًا معروفة آنذاك، وكتب اسم كل عنصر على بطاقة منفصلة مع الوزن الذري والخصائص. وكان يحمل هذه البطاقات معه أينما ذهب. وفي أحد الأيام، بينما كان ينتظر القطار بعد تناول الإفطار، بدأ في ترتيب البطاقات، وافتقد القطار، مما جعله يستمر في محاولة التنظيم على مدى ثلاثة أيام حتى غلبه النعاس.

ويُذكر أن مندليف خلال نومه حلم بأنه شهد سقوط البطاقات وترتيبها أمام عينيه. عند استيقاظه، قام بترتيب البطاقات كما رآها في حلمه، ليشكل بذلك أول جدول دوري في عالم الكيمياء. لم يكن ترتيب العناصر مستندًا بشكل كامل إلى الأوزان الذرية، حيث أعاد ترتيب بعضها وترك أماكن شاغرة لعناصر لم تكن مكتشفة بعد، منها:

• الغاليوم
• الجرمانيوم
• السكانديوم

تنبؤات مندليف بشأن الجدول الدوري

استند مندليف في بناء جدوله الدوري إلى أوزان العناصر الذرية، وافترض أن خصائص العناصر تختلف بناءً على وزنها الذري. ويمكن تلخيص تنبؤاته كما يلي:

• يتكون الجدول الدوري الخاص بمندليف من صفوف وأعمدة تمثل الدورات والمجموعات.
• شمل الجدول 7 دورات، حيث تختلف خصائص العناصر بانتظام عند الانتقال من اليسار إلى اليمين.
• بلغ عدد المجموعات في جدول مندليف 8، حيث تضم المجموعة عناصر ذات خصائص متقاربة، مثل الليثيوم والبوتاسيوم. كما قسّم كل عمود إلى أعمدة فرعية تكون فيها العناصر متشابهة أكثر.
• احتوى الجدول على العناصر العادية في المجموعات (1-7)، فيما خصص المجموعة الثامنة لـ3 عناصر انتقالية.
• قسم مندليف كل دورة من الدورات (4-7) إلى سلسلتين.
• أدرج الأكاسيد والهيدرات لعناصر المجموعة الأولى.
• وضع صيغة عامة لأكاسيد العناصر، حيث كانت الصيغة العامة لأكاسيد عناصر المجموعة الأولى هي R2O.

استند الجدول الدوري الحديث على العديد من تنبؤات مندليف التي أثبتت صحتها، وأصبح أكثر تطورًا ووضوحًا. من أوجه التشابه الرئيسية:

• يمثل كل مربع في الجدول عنصرًا مختلفًا.
• يمثل كل صف دورة.
• يمثل كل عمود مجموعة.
• يحتوي الجدول الحديث على 7 دورات.

أنشأ مندليف جدولًا دوريًا مع العديد من التنبؤات الصحيحة، باستثناء بعض التفاصيل الصغيرة، مما أدى إلى وجود بعض الثغرات. ومن أبرز الأخطاء التي وقع فيها:

• احتوى بعض المجموعات على عناصر متنوعة بوضوح، حيث وُجدت عناصر معدنية صلبة بجوار أخرى لينة مثل النحاس (Cu) والصوديوم (Na) في مجموعة واحدة، أو الفضة (Ag) والبوتاسيوم (K).
• لم يستطع تحديد المكان المناسب للهيدروجين (H) في جدوله، حيث وضعه مع الفلزات القلوية.
• لم يكن ترتيب مندليف معتمدًا بشكل كلي على الأوزان الذرية، حيث حدث بعض الشذوذ في ترتيب عناصر مثل الكوبالت (Co)، والنيكل (Ni)، والتيلوريوم (Te)، والإنديوم (In).
• لم يراعِ اختلاف النظائر في العدد الكتلي، مما جعل من الصعب وضعها جميعًا في نفس الموقع بالجدول الدوري.

الإسهامات العلمية الأخرى للعالم ديمتري مندليف

يُعتبر ديمتري مندليف مؤسس الجدول الدوري في علم الكيمياء، ومن أبرز إسهاماته العلمية في مجالات الكيمياء والفيزياء:

• وضع القانون الدوري.
• درس في أطروحته للتخرج علاقة خصائص العناصر الكيميائية مثل الشكل والحجم وغيرها.
• أثبت العلاقة المباشرة بين الوزن الذري والعناصر.
• بحث في سلوك الغازات والسوائل.
• طور مفهوم درجة الحرارة المطلقة للغليان.
• ألّف نظرية أُلغيت فيما بعد حول المحاليل الكيميائية الناتجة عن خلط نسب محددة من المواد.
• لاحظ انحرافًا عن قانون بويل بشأن العلاقة العكسية بين الضغط وحجم الغاز.
• اهتم بدراسة التمدد الحراري للسوائل.
• ألّف كتابًا بعنوان “مبادئ الكيمياء” الذي أصبح من الكتب المدرسية المعتمدة في روسيا آنذاك.
• ترك تنبؤات لعناصر غير مكتشفة مع مساحات مخصصة لها، بالإضافة إلى توقع خصائص هذه العناصر.
• ساهم في تطوير علم القياس من خلال إدخال النظام المتري في روسيا.