Sistemul periodic al elementelor este imaginea teoretica cea mai clara si concisa a elementelor chimice pe care omul le-a descoperit treptat in mediul inconjurator si pentru care a gasit criterii de clasificare riguroase, care sa permita compararea proprietatilor lor chimice si fizice, precum si adaugarea altor elemente, pe masura ce ele au fost identificate in natura.
In Antichitate, se credea ca materia nu poate fi definita altfel decat prin pamant, apa, foc si aer. In timp, a devenit din ce in ce mai evident ca o astfel de abordare este simplista, chiar si pentru faptul ca, in viata de zi cu zi, oamenii se foloseau de metale precum fierul, aurul, argintul, cuprul, cu trasaturi distincte si care reprezentau altceva decat cele patru elemente fundamentale.
In 1799, Joseph Louis Proust, un chimist francez, a constatat, in urma a numeroase experimente, ca, de exemplu, in carbonatul de cupru, cele trei elemente componente – cuprul, carbonul si oxigenul – se combinau, intotdeauna, in aceeasi proportie. Observatia s-a verificat si in cazul altor compusi si, in istoria chimiei, a ramas cunoscuta sub denumirea de Legea proportiilor definite. Un an mai tarziu, englezul John Dalton (cunoscut si pentru prima descriere minutioasa a daltonismului – imposibilitatea de a deosebi anumite culori – boala de care el insusi suferea) a formulat teoretic ceea ce Proust evidentiase in practica, postuland ca elementele chimice se diferentiaza prin masa atomica, iar aceasta este un multiplu al masei hidrogenului – elementul cel mai usor.
Intre anii 1817 si 1829, chimistul german Johann Dobereiner realizeaza gruparea diferitelor elemente, cu proprietati similare, in serii de maximum trei, pornind de la constatarea ca masa atomica a strontiului (Sr) este la jumatatea greutatilor atomice ale calciului (Ca) si bariumului (Ba). Cele trei elemente aveau si proprietati chimice asemanatoare, motiv pentru care puteau fi incadrate intr-o anumita categorie a unui posibil sistem periodic. Pana la finalul anului 1829, Dobereiner descopera triada care cuprindea clorul, bromul si iodul, in timp ce triada metalelor alcaline cuprindea litiul (Li), natriul (Na) si potasiul (K). Savantul s-a gandit ca natura a organizat lucrurile de asa maniera incat fiecare dintre aceste triade sa contina un element central, care sa fie, din punctul de vedere al proprietatilor sale chimice, o medie intre celelalte elemente care il inconjurau. Mai tarziu, alti cercetatori au descoperit alte triade, dar si faptul ca elementele puteau fi grupate in seturi mai mari de trei. Principalul criteriu utilizat era greutatea atomica, dar masuratorile erau greu de facut (cu exactitate), cu mijloacele tehnice de la vremea respectiva. In 1828, Jons Jakob Berzelius (chimistul englez care a descoperit seleniul si siliciul si de la numele caruia se trage si denumirea cunoscutelor pahare de laborator) a publicat o lista cu masele atomice ale substantelor cunoscute pana la acea data, dar nimeni nu a fost interesat sa o foloseasca.
Dupa primul Congres International de Chimie, din 1860, subliniindu-se ca in domeniul chimiei, desi se facusera progrese insemnate, informatia era foarte dezorganizata, s-a inceput inventarierea elementelor chimice, in ordinea maselor atomice. La final, s-a impus un adevar esential – ca proprietatile fiecarui al optulea element, in ordinea crescatoare a maselor atomice, se repeta. Primul care a publicat un studiu pe aceasta tema a fost A.E.Beguyer de Chancourtois. Chimistul nu a publicat insa si diagrama facuta (o spirala infasurata in jurul unui cilindru divizat in 16 parti), de aceea cei mai multi specialisti nu au inteles fenomenul periodicitatii elementelor. In anul 1863, chimistul de origine britanica John Alexander Newlands a publicat propria versiune, pe care a numit-o “Legea octavelor” – care presupunea ca proprietatile fiecarui element se repetau la fiecare a opta valoare. Respectiva analogie muzicala a fost intens ridiculizata in epoca, dar, dupa publicarea lucrarilor lui Mendeleev si ale lui Meyer, s-a confirmat faptul ca Newlands a avut dreptate.
Mendeleev – creatorul sistemului periodic al elementelor
Dmitri Ivanovich Mendeleev si Lothar Meyer, in 1869 si 1870, au dezvoltat, aproape simultan, versiuni similare ale tabelului periodic al elementelor. Cartea publicata de Meyer, in anul 1864, includea o versiune abreviata a tabelului periodic, folosit pentru clasificarea a aproximativ jumatate dintre elementele cunoscute. Pana in 1868, Meyer realizeaza o versiune extensiva a tabelului, dar acesta apare de abia in anul 1870, cu un an mai tarziu fata de tabelul publicat de Mendeleev. Dmitri Ivanovich Mendeleev publica sistemul periodic al elementelorin anul 1869, in lucrarea “Relatia dintre proprietatile elementelor si greutatea lor moleculara”, acesta plasand elementele chimice in functie de valoarea acceptata a greutatii lor moleculare.
Mendeleev s-a nascut in Tobolsk, Siberia, in anul 1834, si s-a stins din viata in 1907. A studiat stiintele la Universitatea din St. Petersburg, pe care o absolva, cu succes, in anul 1856. Datorita rezultatelor sale remacabile, el reuseste sa obtina pozitia de profesor, in cadrul universitatii, in anul 1863, iar pana la finalul anului 1866 ajunge in comitetul de conducere.
Initial, Mendeleev aranjeaza elementele din sistemul periodic in ordine crescatoare, in functie de greutatea lor moleculara, grupandu-le dupa proprietatile asemanatoare. El a aratat, de asemenea, ca golurile din tabelul sau vor fi completate pe masura ce se vor descoperi alte elemente, ceea ce s-a si intamplat. Chiar daca tabelul lui Mendeleev nu includea gazele rare (care nu fusesera inca descoperite), structurarea realizata de Mendeleev in ceea ce priveste sistemul periodiceste valabila si in prezent. In plus, celebrul chimist anticipeaza si o serie de alte concepte in legatura cu temperatura critica a gazelor, investigheaza expansiunea termica a lichidelor si studiaza natura si originea petrolului, fiind considerat unul dintre cei mai mari specialisti in chimie, din toate timpurile. In 1890 se retrage din functia de profesor pentru a deveni, in 1893, directorul Biroului de masuratori din St. Petersburg, unde si ramane pana la sfarsitul vietii. Cercetarile lui Mendeleev legate de galium, scandiu si germaniu s-au dovedit a fi extrem de precise, supozitiile sale fiind confirmate cativa ani mai tarziu, cand elementele respective au fost descoperite.
Sistemul periodic modern
La vremea la care Mendeleev si-a definitivat cercetarile, repetarea periodica a proprietatilor elementelor a fost explicata partial. Abia in 1914, dupa ce au fost descoperiti protonii si neutronii, Henry Moseley, un fizician englez, va demonstra ca fiecare element are un numar definit de protoni, care corespunde unui numar definit de electroni si ca nu masa atomica sta la baza sistemului periodic, asa cum s-a crezut, ci numarul atomic (adica numarul de protoni din nucleu).
Americanul Glenn Seaborg, laureat al Premiului Nobel pentru chimie, in 1951, este cel care descopera elementele transuranice si numerele atomice intre 94 si 102, iar completarea seriilor actinidelor i-au permis acestuia reanalizarea tabelului. Atat lantanidele, cat si actinidele au fost plasate sub restul tabelului periodic al elementelor. Din punct de vedere tehnic, acestea ar fi trebuit sa fie asezate intre metalele alcaline si metalele tranzitionale, dar, pentru ca tabelul ar fi devenit mult prea lat, s-a optat pentru pozitionarea sub restul elementelor. Seaborg si colegii sai au ajutat la identificarea a peste 100 de izotopi ai elementelor din sistemul periodic modern.
