ديميتري اوانوويچ مندليف (Mandaliev) ، زير و رو کننده علم شيمي و فرزند يکي از مديران مدرسه محلي ، در 7 فوريه 1834 در شهر توبولسک واقع در روسيه متولد شد.وي در سال 1869 دکتر علوم و استاد شيمي دانشگاه شد و در همين سال ازدواج کرد. در اين هنگام ، فقط 63 عنصر از نظر شيميدان ها شناخته شده بود.مندليف در اين فکر بود که خواص فيزيکي و شيميايي عناصر ، تابعي از جرم اتمي آنهاست. بدون قانون تناوبي نه پيش بيني خواص عناصر ناشناخته ميسر بود و نه به فقدان يا غيبت برخي از عناصر مي‌شد پي برد. کشف عناصر ، نيازمند مشاهده و بررسي بود. بنابراين تنها ياري بخت ، مداومت و يا پيش داوري ، منجر به کشف عناصر جديد مي‌شد.
قانون تناوبي، راه جديدي در اين زمينه گشود. منظور مندليف از اين جمله‌ها آن بود که در سير تاريخي شيميايي، زمان حدس زدن وجود عناصر و پيشگويي خواص مهم شان فرا رسيده است. جدول تناوبي ، پايه اي براي اين کار شد. حتي ساخت اين جدول نشان ميداد که در چه جاهايي مکان خالي باقي مي‌ماند که بايد بعدا” اشغال شود.
با آگاهي از خواص عناصر موجود در جوار اين مکانهاي خالي ، مي‌شد خواص مهم عناصر ناشناس را تخمين زد و چند مشخصه مقداري آنها (جرمهاي اتمي، چگالي ، نقطه ذوب ، و نقطه جوش و مانند آنها) را به کمک نتيجه گيري‌هاي منطقي و چند محاسبه رياضي ساده ، تعيين کرد. اين مطالب نياز به تبحر کافي در شيمي داشت. مندليف از اين تبحر برخوردار بود که با ترکيب آن ، با تلاش علمي و اعتقاد به قانون تناوبي توانست پيشگويي هاي درخشاني درباره وجود و خواص چندين عنصر جديد را ارايه دهد. بنابراين مطابق با اين فکر ، جدولي درست کرد و 63 عنصر شناخته شده را به ترتيب جرم اتمي شان در جدول قرار داد.
تعداد عناصر در سطرهاي جدول يکي نبود، مثلاٌ سطر پنجم 32 عنصر داشت، در حالي‌که سطر ششم فقط شامل 6 عنصر بود. ولي عناصري که خواص آنها شبيه هم بود، در اين جدول نزديک هم قرار داشتند و بدين علت مقداري از خانه‌هاي خالي ، متعلق به عناصري است که تا آن زمان شاخته نشده بود. وي اين نتيجه را در سال 1869 به جامعه شيمي روسيه تقديم کرد.
جدول مندليف که پيش بيني وجود 92 عنصر را مي‌نمود، جز “لوتر ماير” که يک سال بعد از مندليف ، جدولي مشابه با جدول مندليف انتشار داده بود، طرفداري نداشت.
پيش‌بيني‌هاي عجيب مندليف ، زمان درازي به صورت مثل هاي موجود در همه کتابهاي شيمي در آمده بود و کمتر کتاب شيمي وجود دارد که در آن ، از اکاآلومينيوم و اکابور و اکاسيليسيم ياد نشده باشد که بعدها پس از کشف به نامهاي گاليوم، اسکانديوم و ژرمانيوم ناميده شدند. در ميان سه عنصري که مندليف پيش بيني کرده بود اکاسيليسيم بعد از سايرين کشف شد(1887) و کشف آن بيش از کشف دو عنصر ديگر ، مرهون ياري بخت و تصادف مساعد بود.
در واقع ، کشف گاليوم توسط “بوابودران” (1875) مستقيماٌ توسط روشهاي طيف سنجي‌اش بود و جداکردن اسکانديوم توسط “نيلسون” و “کلو” (1879) مربوط به بررسي دقيق خاک هاي نادر بود که در آن زمان اوج گرفته بود. اندک اندک همه پيش‌گويي‌هاي مندليف تحقق يافتند. آخرين تاييد در مورد وزن مخصوص اسکانديوم فلزي بود.
در سال 1937 ، “فيشر” شيميدان آلماني ، موق به تهيه اسکانديوم با درجه خلوص 98% شد. وزن مخصوص آن ، 3 گرم بر سانتي‌متر مکعب بود. اين دقيقاٌ همان رقمي است که مندليف پيش‌بيني کرده بود. در پاييز سال 1879 “انگلس” کتاب جامعي بدست آورد که نويسندگانش “روسکو” و “شورلمر” بودند. در آن کتاب ، براي نخستين بار به پيشگويي آلومينيوم توسط مندليف و کشفش تحت تاثير نام گاليوم اشاره شده بود.
در مقاله اي که بعدها انگلس در کتابي هم نقل کرده است، اشاره به مطلب آن کتاب شيمي شده است و نتيجه گرفته است که: « مندليف با به کار بردن ناخودآگاه قانون تبديل کميت به کيفيت هگل ، واقيعت علمي را تحقق بخشيد که از نظر تهور ، فقط قابل قياس با کار “لوريه” در محاسبه مدار سياره ناشناخته نپتون بوده است. »
علاوه بر آنچه گفته شد، با اکتشاف آرگون در سال 1894 و هليم و اينکه جدول مندليف وجود نيون و کريپتون و گزنون را پيش‌بيني نمود، جدول مندليف شهرت عجيب و فوق‌العاده اي کسب نمود. در آن سالها بود که تمامي آکادمي‌هاي کشورهاي جهان (غير از مملکت خويش) او را به عضويت دعوت نمودند.
مندليف در دوم فوريه 1907 در 73 سالگي در گذشت. به طوري که مي‌دانيم، از هنگامي که جدول مندليف بوجود آمد، خانه‌هاي خالي آن ، يکي پس از ديگري با کشف عناصر پر مي‌شد و آخرين خانه خالي جدول ، در سال 1938 با کشف آکتنيوم در پاريس پر شد.
جدول مندليف
مندليف و لوتارمير در موردخواص عنصرهاو ارتباط آنها بررسي هاي دقيق تري انجام دادندو در سال 1869 ميلادي به اين نتيجه رسيدند که خواص عنصرها تابعي تناوبي از جرم انهاست.به اين معنا که اگر عنصرها را به ترتيب افزايش جرم اتمي مرتب شوند نوعي تناوب در انها اشکار مي گرددوپس ازتعداد معيني از عنصرها عنصرهايي با خواص مشابه خواص پيشين تکرار مي شوند.
مندليف در سال 1869 بر پايه ي قانون تناوب جدولي از 63عنصر شناخته شده ي زمان خود منتشر کرد .در فاصله ي بين سالهاي 1869 تا 1871م مندليف هم مانند لوتار مير با بررسي خواص عنصرها و ترکيب هاي انها متوجه شد که تغييرهاي خواص شيميايي عنصرها مانند خواص فيزيکي انها نسبت به جرم اتمي روند تناوبي دارد.از اين رو جدول جديدي در 8 ستون و12سطر تنظيم کرد.او با توجه به نارسايي هاي جدول نيو لندز ولوتار مير و حتي جدول قبلي خود جدولي تقريبابدون نقص ارايه دادکه فراگير وماندني شد.
شاهکارهاي مندليف در ساخت شهرک عناصر:
روابط همسايگي:دانشمندان پيش از مندليف در طبقه بندي عناصر هر يک را جداگانه و بدون وابستگي به ساير عناصر در نظر مي گرفتند.اما مندليف خاصيتي را کشف کرد که روابط بين عنصرها را به درستي نشان مي دادو ان را پايه تنظيم عناصر قرار داد.
وسواس وي: او برخي از عناصر را دوباره بررسي کرد تا هر نوع ايرادي را که به نادرست بودن جرم اتمي از بين ببرد.در برخي موارد به حکم ضرورت اصل تشابه خواص در گروه ها را بر قاعده افزايش جرم اتمي مقدم شمرد.
واحدهاي خالي: در برخي موارد در جدول جاي خالي منظور کرديعني هر جا که بر حسب افزايش جرم اتمي عناصر بايد در زير عنصر ديگري جاي مي گرفت که در خواص به ان شباهتي نداشت ان مکان را خالي مي گذاشت و ان عنصر را در جايي که تشابه خواص رعايت مي شد جاي داد.اين خود به پيش بيني تعدادي ا زعنصرهاي ناشناخته منتهي شد.
استقبال از ساکنان بعدي:مندليف با توجه به موقعيت عنصرهاي کشف نشده و با بهره گيري از طبقه بندي دوبرايزتوانستخواص انها را پيش بيني کند.براي نمونه مندليف در جدولي که در سال 1869 تنظيم کرده بودمس و نقره وطلا را مانند فلزي قليايي در ستون نخست جا داده بود اما کمي بعد عناصر اين ستون را به دو گروه اصلي و فرعي تقسيم کرد.سپس دوره هاي نخست و دوم و سوم هر يک شامل يک سطر و هر يک از دوره هاي چهارم به بعد شامل دو سطر شده وبه ترتيب از دوره هاي چهارم به بعد دو خانه اول وشش خانه اخر از سطر دوم مربوط به عناصر اصلي ان دوره و هشت خانه باقي مانده ي سطر اول و دو خانه اول سطر دوم مربوط به عناصر فرعي بود.
ساخت واحد مسکوني هشتم:مندليف با توجه به اين که عناصراهن وکبالت ونيکل وروتينيم وروديم وپالاديم واسميم وايريديم وپلاتين خواص نسبتا با يکديگر دارند اين عناصر را در سه رديف سه تايي و در ستون جداگانه اي جاي دادو به جدول پيشين خود گروه هشتم را هم افزود. در ان زمان گازهاي نجيب شناخته نشده بوداز اين رودر متن جدول اصلي مندليف جايي براي اين عناصر پيش بيني نشد. پس از ان رامسي و رايله در سال 1894 گاز ارگون را کشف کردند و تا سا ل 1908 م گازهاي نجيب ديگرکشف شد و ظرفيت شيميايي انها 0 در نظر گرفته شدو به گازهاي بي اثر شهرت يافتند.
اسانسور مندليف به سوي اسمان شيمي :جدول مندليف در تنظيم و پايدار کردن جرم اتمي بسياري از موارد مندليفنادرست بودن جرم اتمي برخي از عناصر را ثابت و برخي ديگر را درست کرد .جدول تناوبي نه تنها به کشف عنصرهاي ناشناخته کمک کرد بلکه در گسترش و کامل کردن نظريه ي اتمي نقش بزرگي بر عهده داشت و سبب اسان شدن بررسي عناصر و ترکيب هاي آنها شد.
مجتمع نيمه تمام
جدول تناوبي با نارسايي هايي همراه بود که عبارتند از :
1 - جاي هيدروژن در جدول بطور دقيق مشخص نبود .گاهي ان را بالا ي گروه فلزهاي قليايي و گاهي بالاي گروه هاي گروه هالوژن ها جا ميداد
2 - در نيکل و کبالت که جرم اتمي نزديک به هم دارند خواص شيميايي متفاوت است و با پايه قانون تناوبي ناسازگاري دارد.
3 - کبالت را پيش از نيکل و همچنين تلور را پيش از يد جاي داد که با ترتيب صعودي جرم اتمي هم خواني نداشت .با پيش رفت پژوهش ها و با کشف پرتو ايکس و عنصرهاو بررسي دقيق طيف انها عدد اتمي کشف و اشکار شد و عناصر بر حسب افزايش عدد اتمي مرتب و نار سايي هاي جزيي موجود در جدول مندليف از بين رفت .زيرا تغييرات خواص عناصر نسبت به عدد اتمي از نظم بيشتري برخوردارست تا جرم اتمي انها
4 - سال پس از نشر جدول مندليف بوابو در ات به روش طيف نگاري اکا الومينيوم را کشف کرد و گاليم ناميد و 4 سال بعد نيلسون اکا بور را کشف کرد و اسکانديم ناميد و هفت سال بعد ونيکلر هم اکا سيلسيم را از راه تجربه طيفي کشف کرد و ان را ژرمانيم ناميد
تغييرات خواص عناصر در دوره ها وگروه هاي جدول
1 - تغييرات شعاع اتمي :در هر گروه با افزايش عدد اتمي شعاع اتمي افزايش مي يابد ودر هر دوره با افزايش عدد اتمي شعاع اتمي به تدريج کوچکتر ميگردد.
2- تغييرات شعاع يوني :شعاع يون کاتيون هر فلز از شعاع اتمي ان کوچکتر و شعاع هر نا فلز از شعاع اتمي ان بزرگتر است.به طور کلي تغييرهاي شعاع يوني همان روند تغييرات شعاع اتمي است.
3 - تغييرات انرژي يونش: در هر دوره با افزايش عدد اتمي انرژي يونش افزايش
مي يابد و در هر گروه با افزايش لايه هاي الکتروني انرژي يونش کاهش مي يابد.
4 - تغييرات الکترون خواهي :در هر دوره با افزايش عدد اتمي انرژي الکترونخواهي افزايش مي يابدودر هر گروه با افزايش عدد اتمي اصولا انرژي الکترون خواهي از بالا به پايين کم مي شود .
5 - تغييرات الکترونگاتيوي:در هر دوره به علت افزايش نسبتا زيا د شعاع اتمي الکترونگاتيوي عناصر کم ميشود و در هر دوره به علت کاهش شعاع اتمي الکترونگاتيوي عناصر افزايش مي يابد
6 - تغييرتعدادالکترونهاي لايه ظرفيت وعدد اکسايش:در هر دوره از عنصري به عنصر ديگريک واحد به تعداد الکترون ها ي ظرفيت افزوده مي شود و تعداد اين الکترون ها و عدد اکسايش در عنصرهاي هر گروه با هم برابرند
7 - تغييرات پتانسيل الکترودي :در ازاي هردوره با افزايش عدد اتمي توانايي کاهندگي عنصرها کاهش مي يابد و توانايي اکسيدکنندگي انها افزايش مي يابد .از اين روفلزهايي که در سمت چپ دوره ها جاي دارندخاصيت کاهندگي ونا فلزهايي که در سمت راست دوره ها جاي دارندتوانايي اکسيد کنندگي دارند.در موردعناصر يک گروه توانايي اکسيد کنندگي با افزايش عدد اتمي وپتانسيل کاهش مي يابد.
8 - تغييرات توانايي بازي هيدروکسيد:توانايي بازي هيدروکسيدعناصر در گروهها ازبالا به پايين افزايش مي يابد اما در دوره از سمت چپ به راست رو به کاهش است.
9 - تغييرات دما وذوب يا جو ش:در هر دوره دماي ذوب و جوش تا اندازه اي به طورتناوبي تغيير مي کند ولي اين روندمنظم نيست و در موردعناصرگروهها نيز روندواحدي وجود ندارد.
منبع: http://www.chemistry-spaceship.blogfa.com/