A periódusos rendszer története

A periódusos rendszer története

A periódusos rendszer a valaha készült egyik legfontosabb táblázat. A ma ismert formájának alapjait Dmitrij Ivanovics Mengyelejev orosz kémikus fektette le. A periódudos rendszer megalkotásáig azonban hosszú út vezetett, melyet sok nagyszerű tudós munkája határozott meg.

A távol-keleti filozófia i.e 770-476 között öt elemet nevezett meg, melyek a tűz, a víz, a föld, a levegő és a fa. A távol-keleti gondolkodásmódban az elemek csoportosítása a jin-jang egyensúlyán alapul, amit leginkább a feng shui révén ismerhetünk. Ugyanakkor az egyes elemekhez a hagyományos kínai gyógyításban különböző szervek, érzelmek és egyéb fizikai jelenségeket is társítottak.

Az ókori görögöket is foglalkoztatták a kémiai elemek. I.e 4. században Arisztotelész elmélete volt az első írott tudományos munka Európában a minket körülvevő világ felépítéséről. Ő mindent négy elem különböző arányú elegyeként írt le. A dolgok tulajdonsága pedig az elemekhez társított négy alaptulajdonságból tevődik össze. Minden elemhez két-két alaptulajdonságot társított: föld (száraz, hideg), levegő (nedves, meleg), tűz (száraz, meleg), víz (nedves, hideg). Ez az elmélet hosszú időn át tartotta magát, bár már korábban is voltak olyan felvetések, melyek cáfolták ezt. Például Démokritosz már Arisztotelész munkája előtt közzétette az anyagok felépítéséről szóló tanulmányát, miszerint minden anyag kis oszthatatlan részekből (atomosz) épül fel, úgy vélte, hogy véges sok ilyen részecske létezik.

Egészen 1669-ig kellett várni, hogy az első kémiai elemet felfeddezzék. Egy német alkimista, Hennig Brand kísérletei során vizeletet párologtatott el és sikeresen kinyert egy anyagot, amit foszfornak, azaz fényhozónak nevezett el, felfedezését azonban titokban tartotta. 1680-ban Robert Boyle újra felfedezte a foszfort. Ez volt az első jegyzett elem-felfedezés.

A 18. században sorban fedezték fel az újabb és újabb elemeket. 1766-ban Henry Cavendish angol tudós a levegőből leválasztott és azonosított több gázt, egyebek között a hidrogént, amiről ő ismerte fel, hogy önálló elem. Joseph Priestley vörös higany-oxidot hevítve pedig felfedezte az oxigént, mint elemet, azonban nem volt biztos abban, hogy egy addig ismeretlen gázt talált. 1775-ben Párizsban járva tájékoztatta a francia kémikust, Lavoisier-t, aki azonnal felismerte a felfedezés jelentőségét. Lavoisier később saját kísérletei alapján megállapította az oxigén elemi jellegét és az égésben játszott szerepét.

Reichensteini Müller Ferenc József kémikus 1783-ban észrevette, hogy egyes erdélyi arany- és ezüstércek azért kohósíthatók nehezen, mert egy új, addig ismeretlen elem van bennük, az elemet ekkor metallum problematicum-nak, azaz rejtélyes ércnek nevezte el. Ez az új, addig még ismeretlen elem a tellúr volt.

Martin Heinrich Klaproth német vegyész fedezte fel az uránt, a cirkóniumot és a titánt és megállapította, hogy ezek önálló elemek, de nem tudta előállítani őket tiszta fémes formájukban.

Adair Crawford orvos és kémikus megállapította, hogy bizonyos ásványi anyagok nem úgy viselkednek, mint amire számított. Arra a következtetésre jutott, hogy az ásványi anyagok egy új elemet tartalmaznak. Ő fedezte fel a skóciai Stronthian községben talált ásványban a stroncium oxidját. Az elem a községről kapta a nevét.

Johan Gadolin finn kémikus, pszichológus és mineralógus, a finn kémia elindítója, fedezte fel az ittriumot, az első gyakori földelemet. 1792-ben talált egy darab fekete, nehéz ásványt Svédországban, egy Stockholm melletti faluban, Ytterbyben. Óvatos kísérletekkel megállapította, hogy egy gyakori földoxidról van szó, amit később ittriának neveztek el.

Courtois francia gyógyszerész, kémikus, a jód felfedezője. Egy salétromgyártó családban született. A salétrom fontos alkotórésze a puskapornak. A salétrom előállításához nátrium-karbonátra volt szükség, amit tengeri algák hamujából oldottak ki. A hamumaradékot kénsavval semmisítették meg. Egy napon véletlenül túl sok savat adagolt a hulladékhoz, és ibolya színű gőz keletkezett, ami hideg tárgyakon sötét kristályok formájában lecsapódott.

Humphry Davy felfedezte és elkülönítette a magnéziumot, a bórt, és a báriumot. A kutatási területei közé tartozott még a klór, a jód, a nátrium és a kálium is.

Johann Wolfgang Döbereiner rájött, hogy ha az elemeket atomtömegük szerint sorrendbe állítjuk, és bizonyos tulajdonságokat megvizsgáljuk, felfedezhető ismétlődés, periodicitás). 1828-ban felfedezett pár, hasonló tulajdonságú elemekből álló hármast, úgynevezett triádot.

Újabb tudósok a triádokon túlmutató kémiai összefüggéseket fedeztek fel: a fluor bekerült a klór, a jód és a bróm mellé; a kén, az oxigén, a szelén és a tellúr egy családba kerültek; a nitrogén, a foszfor, az arzén, az antimon és a bizmut pedig egy újabb csoportot alkotott.

1863-ig összesen 56 elemet fedeztek fel. John Newlands a felfedezett anyagokat a tulajdonságaik alapján csoportokba sorolta, rájött, hogy ha az elemeket az atomtömegük szerint sorba rakjuk, akkor minden nyolcadik elem hasonló fizikai és kémiai sajátosságokat mutat, amit a zenei oktávokhoz hasonlított. Bár sok esetben ez jól működött, az elmélet tökéletesítésre szorult.

Végül 1869-ben az orosz kémiaprofesszor, Mengyelejev és négy hónappal később a német Julius Lothar Meyer egymástól függetlenül készítették el az első periódusos rendszert, melyben az elemeket tömegük szerint rakták sorba. Mengyelejev azonban néhány elemet a sorrendtől eltérően helyezett el, hogy a tulajdonságaik jobban igazodjanak a szomszédjaikhoz, kijavította néhány elem atomtömegét, és megjósolta a táblázat még akkor üres helyeire kerülő elemek felfedezését, és azok tulajdonságait. A rendszer helyességét megerősítette 1875-ben a gallium, 1879-ben a szkandium, 1886-ban a germánium felfedezése, mert ezek az elemek a megjósolt tulajdonságokat mutatták.

Az elkészült periódusos rendszer azonban még így is elég hiányos volt. A következő évtizedekben újabb elemeket fedeztek fel. A Curie házaspár a polóniumot és a rádiumot, William Ramsay a nemesgázok közül az argont, a kriptont és a neont, Glenn Seaborg pedig a transzurán elemeket.

Mengyelejevet a 19. század végén és a 20. század elején az elemek elektronszerkezetének felfedezése véglegesen is igazolta.

Írta, szerkesztette: Haulik Beatrix