8 lutego 1834 r. – narodziny Dymitra Mendelejewa

Ilja Repnin „Dymitr Mendelejew w stroju akademickim”, 1885 r. Obraz na licencji Wikimedia Commons.

Maciej Orzeszko

183 lata temu, 8 lutego 1834 r. (27 stycznia według stosowanego wówczas w Rosji kalendarza juliańskiego), w Tobolsku przyszedł na świat Dmitrij Iwanowicz Mendelejew, chemik rosyjski, odkrywca (w roku 1869) prawa okresowości pierwiastków chemicznych, uważany za twórcę współczesnej chemii. Odkrycie to umożliwiło mu zbudowanie układu okresowego pierwiastków chemicznych, uszeregowanych według mas atomowych, w którym przewidział istnienie całego szeregu pierwiastków wówczas jeszcze nieznanych – m.in. skandu, galu i germanu.

I. Życie prywatne Dymitra Mendelejewa

Mendelejew pochodził z rodziny zesłańca (dekabrysty) Iwana Pawłowicza Mendelejewa i Marii Dmitriewny z domu Korniliewa. Według części przekazów był ostatnim z siedemnaściorga rodzeństwa. Dzieciństwa nie miał łatwego – przedwcześnie stracił ojca, wkrótce też spłonęła należąca do jego matki huta szkła. W 1849 r. zubożała rodzina Mendelejewów przeniosła się do Petersburga. Tam rok później Dymitr rozpoczął studia na wydziale matematyczno-fizycznym Głównego Instytutu Pedagogicznego. Po studiach, w 1855 r., ze względu na fatalny stan zdrowia spowodowany gruźlicą, wyjechał na Krym, słynny z uzdrowiskowego klimatu. Tutaj objął stanowisko wykładowcy nauk przyrodniczych w I Gimnazjum w Symferopolu. Karierę dydaktyczną na południu przerwała jednak tocząca się wojna krymska. Po całkowitym wyzdrowieniu wrócił w 1857 r. do Petersburga.

Portret matki Mendelejewa, Marii Dmitrijewnej z domu Korniljewej. Autor nieznany. Obraz na licencji Wikimedia Commons.

W okresie 1859–61 Mendelejew prowadził prace badawcze nad zjawiskiem podciągania kapilarnego i włoskowatości, a także badał zagadnienia spektroskopii na Uniwersytecie w Heidelbergu. W 1863 r. objął stanowiska: profesora chemii w Petersburskim Instytucie Technicznym oraz docenta na Petersburskim Uniwersytecie Państwowym. Prowadzone przez niego wykłady z chemii teoretycznej i organicznej cieszyły się dużą popularnością wśród studentów.

31 stycznia 1865 r. obronił publicznie rozprawę doktorską „O połączeniach alkoholu z wodą”, w której m.in. jako pierwszy wyjaśnił zjawisko kontrakcji objętości.

W 1867 r. uzyskał zatrudnienie na czas nieokreślony na uczelni, do 1871 r. przekształcając Petersburg w siedzibę rozpoznawalnych na świecie ośrodków badawczych w zakresie chemii. Mendelejew był szeroko doceniany przez cały ówczesny świat nauki. Otrzymał m.in. Medal Copleya przyznany przez Royal Society z siedzibą w Londynie. Na drodze jego kariery naukowej jednak znów stanęły jego liberalne poglądy. Kiedy w 1890 r. Mendelejew ujął się za studentami domagającymi się liberalizacji systemu władzy, minister oświaty przysłał mu ordynarny list z naganą. Urażony tym Mendelejew 17 sierpnia 1890 r. zrezygnował z posady na Uniwersytecie Petersburskim.

Dymitr Mendelejew w 1861 r. Na licencji Wikimedia Commons.

Od 1893 r. był dyrektorem Urzędu Miar i Wag. Tutaj opracował nowe państwowe przepisy dotyczące produkcji spirytualiów i sprecyzował w sposób naukowy, niejasne dotąd, potoczne pojęcie „wódka”. Popularny mit głosi, że na podstawie jego prac w 1894 r. zostały wprowadzone ukazy carskie określające zawartość etanolu w wódce na poziomie 40% objętościowych, a przyjęty przez władze oficjalnie jako narodowy trunek o nazwie Moskiewski Specjał został opatentowany. W rzeczywistości ukaz o zawartości etanolu  wódce został wydany już w 1843 r. Mendelejew zajmował się również badaniami pól naftowych i brał udział w uruchomieniu pierwszej rosyjskiej rafinerii.

Mendelejew znany był także ze skandalu obyczajowego, towarzyszącego jego małżeństwom. 4 kwietnia 1862 r. za namową rodziny zaręczył się z Teodozją Nikitiną Leszewą, z którą wstąpił w związek małżeński już 27 kwietnia w Soborze św. Mikołaja w Petersburgu. Mieli dwoje dzieci: Władimira (żeglarz, członek słynnej Podróży Wschodniej cara Mikołaja II) i Olgę, ale małżeństwo nie było szczęśliwe ze względu na zbyt wielką różnicę charakterów. Nieustanne kłótnie spowodowały, że wkrótce Dymitr i Teodozja znaleźli się w separacji i zamieszkali oddzielnie. W 1876 r. zakochał się obsesyjnie w 17-letniej Annie Iwanownie Popowej. Mimo starań jej rodziców, by nie dopuścić do związku córki z przeszło czterdziestoletnim mężczyzną (wysłali ją m.in. na studia do Włoch, dokąd podążył Dymitr, nie bacząc że jest już powszechnie znaną osobą), doszło do małżeństwa po tym, gdy w 1881 r. naukowiec zagroził Annie samobójstwem w przypadku odmowy. Rozwód z Leszewą dokonał się dopiero miesiąc po drugim ożenku 2 kwietnia 1882 r., po tym jak Mendelejewowi udało się znaleźć przekupnego popa. W kilka dni po ślubie sprawa stała się głośna i pop stracił sutannę, ale sławnego naukowca władze pozostawiły w spokoju. Jednak nawet po oficjalnym zakończeniu sprawy rozwodowej w świetle przepisów Rosyjskiego Kościoła Prawosławnego pozostawał bigamistą. Ówczesne bowiem przepisy religijne dopuszczały powtórny ożenek nie wcześniej niż po upływie 7 lat od rozwodu. Niedługo potem pewien rosyjski arystokrata postanowił pójść w ślady Mendelejewa i również wstąpić na ślubny kobierzec przed upływem ustawowego siedmioletniego okresu. Kiedy jednak zwrócił się z petycją do cara, powołując się na casus Mendelejewa, ten mu odpowiedział: „To prawda, że Mendelejew ma dwie żony, ale przecież mam tylko jednego Mendelejewa!”

Dymitr Mendelejew w 1897 r. Na licencji Wikimedia Commons.

Drugie małżeństwo Mendelejewa było nadzwyczaj udane i szczęśliwe. Anna wprowadziła męża w świat sztuki i, jak powiadano, trochę go ucywilizowała. Rozumiała też zmienne nastroje męża i jego nawyki. Sama szyła mu obszerną, luźną odzież, którą Dymitr nosił za przykładem Lwa Tołstoja. Wiedziała, kiedy pozostawiać męża w spokoju, gdy, szukając rozwiązania jakiegoś problemu, godzinami palił bez przerwy papierosy, które sam kręcił z ulubionego tytoniu. Z małżeństwa tego przyszła na świat czwórka dzieci, z czego najstarsza córka Luba została później żoną słynnego rosyjskiego poety Aleksandra Błoka.

II. Próby usystematyzowania wiedzy o pierwiastkach chemicznych

Naukowcy zajmujący się chemią próbowali usystematyzować wiedzę o pierwiastkach chemicznych od dawnych czasów. W 1649 r. niemiecki kupiec Hennig Brand w ramach poszukiwań kamienia filozoficznego prowadził badania nad destylowaniem ludzkiego moczu. Wyodrębnił wówczas nieznany, świecący pierwiastek, któremu nadał nazwę fosfor. W 1661 r. Anglik Robert Boyle podał definicję pierwiastka chemicznego jako substancji nie dającej się podzielić przy pomocy żadnej znanej reakcji chemicznej. Pod koniec XVIII w. Antoine-Laurent de Lavaoisier opublikował pierwszy podręcznik chemii. Opisał w nim siedem znanych mu pierwiastków: wodór, tlen, azot, miedź, fosfor, cynk i siarkę, które pogrupował na metale i niemetale.

Pierwszym, który próbował pogrupować pierwiastki chemiczne był Johann Wolfgang Döbereiner. W 1829 r. stworzył on system oparty na tzw. teorii triad. Według niej, pierwiastki chemiczne o podobnych właściwościach występują w grupach po trzy (triadach). Z kolei w latach 60-tych XIX w. francuski geolog Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois jako pierwszy dostrzegł periodyczną powtarzalność własności pierwiastków wraz ze wzrostem masy atomowej. W 1863 r. opublikował on pierwszą wersję układu okresowego, który nazwał „bębnem pierwiastków” lub „śrubą telluryczną” – tellur znajdował się pośrodku łańcucha nazw pierwiastków „owijającego się” na bębnie w taki sposób, że pierwiastki o podobnych właściwościach były ustawione pionowo. Takie rozwiązanie uznane jednak zostało za niepraktyczne.

Prawo oktaw Johna Newlandsa. Na licencji Wikimedia Commons.

Z kolei w 1864 r. Brytyjczyk John Newlands sklasyfikował 64 znane wówczas pierwiastki w osiem grup na podstawie ich właściwości chemicznych. Zauważył, że podobieństwo właściwości chemicznych występuje pomiędzy różniącymi się masą o wielokrotność ośmiu. Jako pierwszy nadał im też liczby atomowe. Swoje odkrycie nazwał prawem oktaw, odnosząc je do terminu stosowanego w muzyce. Jego teoria spotkała się jednak z dość sceptycznym przyjęciem, np. jego wykład w siedzibie Towarzystwa Chemicznego w Londynie z 1 marca 1866 r. nie został opublikowany, gdyż teorię uznano za kontrowersyjną. Jednak po odkryciu Mendelejewa Newlandsowi przyznano częściową rację w 1887 r., gdyż periodyczność ósemkowa wśród pierwiastków rzeczywiście występuje.

III. Prawo okresowości Mendelejewa i układ okresowy pierwiastków chemicznych

W 1867 r. Dymitr Mendelejew napisał podręcznik obejmujący podstawowy kurs chemii, w którym wyłożył podstawy swojego prawa okresowości. Głosiło ono, że

„..pierwiastki, uszeregowane według ich rosnącej masy atomowej, wykazują wyraźną periodyczność swoich właściwości chemicznych”.

Jak twierdził później, swój układ okresowy pierwiastków zobaczył we śnie i zapisał wkrótce po przebudzeniu. W jej ramach wszystkie znane wówczas 56 pierwiastków zostało pogrupowane w grupy na podstawie podobnych właściwości chemicznych. Jak się okazało, uszeregowanie takie doskonale współgrało z tzw. walencyjnością, czyli ilością elektronów na najdalszej (w ujęciu fizyki klasycznej) powłoce walencyjnej.

Periodyk Zeitschrift für Chemie z 1869 r., w kórym po raz pierwszy poza Rosją opublikowano układ okresowy Mendelejewa. Na licencji Wikimedia Commons.

Schemat ten przewidywał odkrycie kolejnych, nieznanych wówczas pierwiastków, np. germanu, galu i skandu. Pewnym problemem był brak miejsca dla gazów szlachetnych, co jednak rozwiązał później Sir William Ramsay, dodając grupę 0. Z kolei w 1914 r. brytyjski fizyk Henry Moseley za pomocą badania długości fali rentgenowskiej emitowanej przez pierwiastek skorygował znane do tej pory masy m.in. argonu, co wprowadziło kolejne poprawki do układu okresowego. W kolejnych latach, układ okresowy pierwiastków, znany jako tablica Mendelejewa ulegał kolejnym przeobrażeniom, nie tylko wraz z odkrywaniem kolejnych pierwiastków chemicznych.

Warto dodać, że jednocześnie z Mendelejewem podobnych odkryć dokonali Niemiec Lothar Meyer i Brytyjczyk William Olding. Meyer swój układ pierwiastków, składający się z 28 pozycji, pogrupował nie ze względu na masę, ale na ilość elektronów walencyjnych. Według części naukowców powinien być on traktowany jako współautor teorii okresowości na równi z Mendelejewem. Z kolei układ okresowy Oldinga był b. podobny do tego Mendelejewa.

IV. Niedoszła nagroda Nobla i śmierć

W 1905 r. Mendelejew został przyjęty w poczet członków Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk. W następnym roku Komitet Noblowski nominował go do nagrody w dziedzinie chemii za odkrycie układu okresowego pierwiastków. Sekcja chemiczna Akademii wniosek poparła, co było właściwie równoznaczne z przyznaniem przez Akademię nagrody. Niespodziewanie na plenarnym zgromadzeniu dysydencki członek Akademii, Peter Klason, zgłosił kandydaturę Henriego Moissana, z którym utrzymywał znajomość. Cieszący się wielką estymą szwedzki chemik Svante Arrhenius, choć nie był członkiem Komitetu Noblowskiego z dziedziny chemii, również naciskał, by odrzucić kandydaturę Mendelejewa, argumentując, że jest to odkrycie zbyt dawne, by przyznawać nagrodę za rok 1906.

Rosyjski Medal Mendelejewa. Na licencji Wikimedia Commons.

Współcześni tym wydarzeniom utrzymywali, że Arrhenius powodował się zazdrością i odwetem za krytyczne uwagi Mendelejewa dotyczące jego teorii dysocjacji elektrolitycznej. W wyniku gorącej dyskusji większość członków Akademii zagłosowała na korzyść Moissana. Próby nominowania Mendelejewa w 1907 r. zostały udaremnione przez kategoryczny sprzeciw Arrheniusa.

Mendelejew zmarł na grypę w Petersburgu w 1907 roku w wieku 72 lat. Na jego pogrzebie studenci, chcąc uczcić swego ulubionego wykładowcę, nieśli transparent z układem okresowym pierwiastków chemicznych.

M. O.