Dmitri Ivanovich Mendeleyev - Nhà hóa học - Nga

Đmitri Ivanôvích Menđêlêep (1834 - 1907): Menđêlêep là nhà hóa học và là nhà hoạt động xã hội nổi tiếng nước Nga. Ông tốt nghiệp đại học năm 21 tuổi đã từng là giáo viên trung học, sau đó đến dạy học tại trường Đại học Pêtécbua chuyên ngành hóa học, ông đã lần lượt qua Pháp, Đức học tập nghiên cứu. Cống hiến lớn nhất của ông là nghiên cứu ra bảng tuần hoàn Menđêlêep, đây là một cống hiến xuyên thời đại đối với lĩnh vực phát triển hóa học của ông, người sau mệnh danh ông là "thần cửa của khoa học Nga" (door - god).

Cống hiến xuất sắc nhất của Menđêlêep là phát hiện ra quy luật biến hóa mang tính chu kỳ của các nguyên tố hóa học

gọi tắt là quy luật tuần hoàn các nguyên tố.

Khi Menđêlêep viết "Nguyên lý hóa học", ông nghĩ đến lúc này trong số các nguyên tố đã phát hiện trên thế giới là 63 nguyên tố, giữa chúng nhất định có những quy luật biến hóa thống nhất, vì rằng tất cả các sự vật điều có liên quan với nhau. Để phát hiện quy luật này ông đã đăng ký 63 nguyên tố này vào 63 chiếc thẻ, trên thẻ ông viết tên, nguyên tử lượng, tính chất hóa học của nguyên tố. Ông dùng 63 chiếc thẻ mang tên 63 nguyên tố này xếp đi xếp lại trên bàn. Bỗng nhiên một hôm ông phát hiện ra rằng nếu xếp các nguyên tố này theo sự lớn nhỏ của nguyên tử lượng thì sẽ xuất hiện sự biến hóa mang tính liên tục rất kỳ lạ, nó giống như một bản nhạc kỳ diệu vậy. Menđêlêep không giấu nổi niềm vui, ông tin tưởng chắc chắn rằng loại quy luật này chứng tỏ quan hệ của vạn vật trên thế giới này là tất nhiên và có luật tuần hoàn của chúng.

Menđêlêep như đã có chìa khóa mở cánh cửa của mê cung đã phát hiện trên những bí mật của cả cung điện. Ông đã sắp xếp những nguyên tố thành một bảng tuần hoàn, trong đó có những nguyên tố vẫn phải để trống. Ông công bố tác phẩm của mình, kiên trì chờ đợi kết quả kiểm nghiệm của các nhà khoa học ở khắp nơi trên thế giới đối với quy luật tuần hoàn của các nguyên tố, nhưng suốt 4 năm không phát hiện thêm được nguyên tố mới nào.

Năm 1875 Viện Hàn lâm khoa học Pari nhận được thư của một nhà khoa học, trong thư nói ông đã tạo ra được một nguyên tố mới trong quặng kẽm trắng, ông gọi nguyên tố là "Gali". Tính chất của Gali giống như nhôm, nguyên tử lượng là 59,72; tỷ trọng là 4,7. Nghe được tin này Menđêlêep mắt sáng hẳn lên, theo phát hiện 4 năm trước đây của mình nguyên tố mới này cùng "nhóm của nhôm" đây là điều 4 năm trước ông đã dự đoán. Nhưng ông lại cảm thấy không yên tâm, theo cách tính của bảng tuần hoàn thì nguyên tử lượng của nhôm phải là khoảng 68, tỷ tọng phải là 5,9 - 6,0. Menđêlêep tin rằng mình đúng, ông lập tức viết thư cho Viện Hàn lâm khoa học Pari nói ý kiến của mình.

Bức thư được chuyển đến tay nhà khoa học đã công bố phát hiện ra Gali. Ông ấy hết sức ngạc nhiên, Menđêlêep chưa nhìn thấy mặt "Gali" mà dám nói biết được nguyên tử lượng và tỷ trọng của nó là bao nhiêu, cứ như là chuyện đùa? Nhưng vì thận trọng, nhà khoa học ấy đã tiến hành xác định lại một lần nữa những số liệu trên, kết quả vẫn không thay đổi.

Một thời gian sau, nhà khoa học người Pháp này lại nhận được thư của Menđêlêep, lời lẽ trong thư hết sức tự tin, hình như không phải là đang nói đến nguyên tố mới, mà là đang làm một bài toán: "4 + ( ) = 10". Nhưng là nhà khoa học ông không thể xem thường ý kiến của Menđêlêep. Ông lại tuyển Gali một lần nữa rồi xác định những chỉ số của nó, kết quả lần này làm ông ngạc nhiên bởi đúng như dự đoán của Menđêlêep: Tỷ trọng của Gali là 5,94; đây đúng là một sự trùng hợp đặc biệt không thể tưởng tượng được.

Sau khi lời dự đoán kỳ lạ này được chứng thực, cả giới hóa học kinh ngạc. Lý luận về quy luật tuần hoàn của các nguyên tố học đã bị lãng quên nhiều năm, nay được mọi người coi trọng, một số nhà khoa học đã chân thành chúc mừng sự phát hiện tài ba của Menđêlêep. Bảng tuần hoàn nhanh chóng được dịch thành nhiều thứ tiếng và truyền bá đi khắp nơi trên trái đất. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học (còn gọi là bảng tuần hoàn Menđêlêep) trên 100 năm qua đã là chìa khóa dẫn đến việc phát minh nhiều nguyên tố hóa học mới.

Bốn năm sau, Thụy Điển phát hiện một loại nguyên tố mới khác, có người gọi nó là "Scanđi". Khi mọi người nghiên cứu sâu hơn một bước thì phát hiện ra rằng "Scanđi" chính là nguyên tố nằm trong "nhóm của Bo" mà Menđêlêep đã dự đoán. Mọi người phát hiện ra rằng lý luận về quy luật tuần hoàn của các nguyên tố không chỉ có thể dự kiến vị trí cho các nguyên tố chưa tìm ra "mà còn có thế biết trước được tính chất quan trọng của chúng".

"Nguyên lý hóa học" của Menđêlêep đã được đánh giá rất cao, trở thành bộ sách giáo khoa kinh điển được thế giới công nhận. Có người đánh giá Menđêlêep như sau: "Trong lịch sử hóa học, ông dùng một chủ đề đơn giản mà đã gọi ra được cả thế giới".

Đến giữa thế kỷ thứ 19, giới khoa học mới chỉ khám phá được 63 nguyên tố hóa học. Trước khám phá của Mendeleev, có một số học giả như Johann Doebereiner (1829), Alexander Chancourtois (1862), Julius Meyer (1864), John Newlands (1866) và một số người khác đã từng tìm cách sắp xếp các nguyên tố khoa học theo một phương thức hợp lý.

Tuy nhiên, phải đến năm 1867, Dmitry Mendeleev, một giáo sư trường ĐH St. Petersburg sau khi nghiên cứu về một tài liệu cơ bản có tên gọi là Các nguyên tắc hóa học đã đưa ra kết luận rằng thuộc tính và trọng lượng nguyên tử của các chất hóa học có sự liên quan theo một cách nhất định. Căn cứ theo kết luận này, năm 1869 ông đã tập hợp được một bảng được gọi là "Thí nghiệm về Hệ thống các nguyên tố dựa trên Trọng lượng nguyên tử và Sự tương đồng hóa học". Ngày 1-3, ông đã gửi bảng này đi in, đồng thời cũng gửi bản sao cho các đồng nghiệp người Nga và ở nước ngoài.

Bốn ngày sau, ông công bố "Định luật Tuần hoàn" trong một bài báo có tên là "Sự phụ thuộc giữa tính chất và trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố", đăng trên tạp chí Hội Hóa học Nga (hiện nay là Hội Hóa học Nga mang tên D.I. Mendeleev). Trong bài báo này, ông miêu tả định luật mà ông đã khám phá ra như sau: "Các nguyên tố, nếu được sắp xếp theo trọng lượng nguyên tử của chúng, sẽ thể hiện các thuộc tính tuần hoàn một cách rõ ràng".

Sau đó, Mendeleev đã dành thêm hai năm nữa để hoàn thiện hệ thống tuần hoàn của mình. Ông đưa ra các khái niệm chu kỳ và nhóm nguyên tốn, vị trí của mỗi nguyên tố trong bảng, chỉnh sửa khối lượng nguyên tử của một số nguyên tố (thí dụ như beryllium, indium, uranium,...), dự báo sự tồn tại của một số nguyên tố mới và miêu tả các thuộc tính của chúng. Năm 1871, ông đã đưa ra định nghĩa cuối cùng về Định luật tuần hoàn và một phiên bản hệ thống các nguyên tố, gần giống như hệ thống ngày nay. Nhà khoa học đã miêu tả Định luật Tuần hoàn như sau: "Tính chất của các đơn chất, cấu tạo các hợp chất của chúng, cũng như tính chất sau này là các tính năng tuần hoàn của trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố, bởi những chính những tính chất này cũng là tính chất của các nguyên tố mà các đơn chất này tạo ra".

Định luật Tuần hoàn của Mendeleev đã trải qua những thay đổi nhất định và đã được bổ sung nhiều nguyên tố mới, trong đó có cả những nguyên tố được tổng hợp nhân tạo. Đến đầu năm 2019, đã có 118 nguyên tố hóa học có tên trong Bảng Tuần hoàn (trong đó có ba nguyên tố được bổ sung năm 2016).

Tổng cộng, đã có hơn 500 phiên bản được xuất bản. Trong đó, có hai phiên bản được phổ biến rộng rãi nhất là phiên bản rút gọn (có tám nhóm hàng ngang các nguyên tố) và phiên bản dài (18 hàng). Trong hệ thống hiện đại, các nguyên tố được sắp xếp theo một bảng hai chiều, trong đó mỗi cột thể hiện các thuộc tính hóa học và vật lý cơ bản, còn các hàng thể hiện chu kỳ các nguyên tố có sự tương đồng tương đối với nhau. Hiện phiên bản đầu tiên được xuất bản ngày 1-3-1869 vẫn đang được lưu giữ tại Bảo tàng Lưu trữ D. I. Mendeleev tại trường ĐH St. Petersburg.

Định luật Tuần hoàn của Mendeleev đã được thế giới công nhận như một trong những trụ cột của ngành hóa học lý thuyết sau những khám phá về các nguyên tố mà ông đã từng dự đoán như khám phá về gallium (Ga, nguyên tố thứ 31) ở Pháp năm 1875, scandium (Sc, nguyên tố thứ 21) ở Thụy Điển năm 1879, và germanium (Ge, nguyên tố thứ 32) ở Đức năm 1886. Năm 1900, nhà hóa học William Ramsay, người sau này được trao giải Nobel, đã gọi Bảng Tuần hoàn các Nguyên tố hóa học của Mendeleev là "sự khái quát hóa vĩ đại nhất trong ngành hóa học". Năm 1882, Hội Khoa học Hoàng gia London đã trao tặng Huân chương Davy cho Dmitry Mendeleev vì những đóng góp cho khoa học của ông.

Trong suốt 150 năm qua, không ai có thể phủ nhận những ý nghĩa và giá trị to lớn của Bảng Tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc khảo sát các tính chất của các nguyên tố hóa học và mở rộng kiến thức về cấu trúc vật chất, là cơ sở khoa học cho việc giảng dậy hóa học nói chung và hóa học vô cơ nói riêng, cũng như ngành vật lý hạt nhân.

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hợp quốc (UNESCO) đánh giá Bảng Tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev là một trong những thành tựu khoa học quan trọng nhất, nắm bắt được bản chất không chỉ của ngành hóa học, mà còn cả của vật lý và sinh học". Vì lẽ đó, tổ chức này đã lấy năm 2019 là Năm quốc tế của Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học với hàng loạt các hoạt động để kỷ niệm phát kiến trọng đại này được tổ chức trên khắp thế giới.