تاریخ کشف گالیوم

ساعت دقیق کشف گالیوم در تاریخ ثبت شده است. «بین ساعات 3 و 4 بعدازظهر روز جمعه 27 اوت 1875، من نشانه‌هایی که می‌تواند حاکی از وجود جسم ساده‌ی جدیدی در محصول فرعی تجزیه‌ی شیمیایی سولفید طبیعی روی برگرفته از معدن پیرفیت (1) در دره‌ی آرژل (2) (پیرنه) باشد، کشف کردم.» نوشته‌ی فوق جملات آغازین گزارش بوا بودران به آکادمی علوم پاریس بود. وی بعضی از خواص عنصر جدید را تشریح و اشاره کرد که وجود آن در سنگ معدن به وسیله‌ی تجزیه‌ی طیف‌سنجی، درست مطابق با پیش‌بینی پنج سال پیش مندلیف به اثبات رسیده است. بوابودران مقدار بسیار جزئی از ماده‌ی مزبور را استخراج کرد و، به همین دلیل، نتوانست آنچنان که باید خواص آن را مطالعه کند.
بوابودران در 29 اوت پیشنهاد کرد عنصر مزبور گالیوم نامیده شود، که از نام قدیمی فرانسه، گل، مشتق شده است. دانشمند یاد شده به پژوهشهایش در مورد عنصر جدید ادامه داد و اطلاعات بیشتری در این خصوص به دست آورد. اطلاعات مذکور در گزارش بوابودران به آکادمی علوم پاریس ارائه شده بود. وی بعداً رونوشتی از گزارش یاد شده را به نشریه‌ی دانشگاهی ارسال کرد. در اواسط ماه نوامبر، این نشریه که حاوی مقاله‌ی مزبور بود به پطرزبورگ، جایی که مندلیف بی‌صبرانه در انتظار آن بود، رسید. شاید بتوان گفت که مندلیف به طور غیر مستقیم چیزهایی راجع به گالیوم می‌دانسته است. دو هفته پیش از آن، انجمن شیمی روسیه گزارشی از پاریس، به امضای کلرمون (3)، دریافت کرده بود. این مقاله به نقل واقعه‌ی کشف گالیوم پرداخته و حاوی توضیح جامعی در مورد خواص این عنصر بود. به هر حال، برای مندلیف مهمتر این بود که نوشته‌ی خود کاشف را بخواند.
عکس‌العمل مندلیف سریع بود؛ در 16 نوامبر، گزارشی به انجمن شیمی روسیه ارائه کرد. طبق صورت جلسه‌ی به جای مانده از انجمن مزبور، مندلیف خاطر نشان کرده بود که فلز کشف شده، به احتمال قوی، همان اکا-آلومینیوم است. وی روز بعد مقاله‌ای به زبان فرانسه تحت عنوان «یادداشتی بر کشف گالیوم» نوشت. سرانجام، در 18 نوامبر، مندلیف در جلسه‌ی انجمن شیمی روسیه از گالیوم سخن گفت. چنین فعالیت سریعی قابل درک است: این شیمیدان بزرگ به واقعیت پیوستن عنصری را که پیش‌بینی کرده بود به چشم می‌دید. مندلیف معتقد بود که اگر پژوهشهای بیشتر مؤید تشابه خواص اکا-آلومینیوم و گالیوم است، این امر می‌تواند زمینه‌ساز پذیرش صحت و مفید بودن قانون تناوبی باشد.
شش روز بعد (زمانی بسیار کوتاه!) «یادداشتی بر کشف گالیوم» در «نشریه آکادمی علوم پاریس» به چاپ رسید. واکنش بوابودران در برابر این نوشته بسیار جالب بود. به آزمایشاتش ادامه داد و به نتایج جدیدی برای انتشار دست یافت. مقاله‌ی بعدی دانشمند فرانسوی در 6 دسامبر منتشر شد. مانند گذشته، وی از مشکلات ناشی از کمیابی گالیوم شکوه کرد، روش تهیه‌ی این فلز را با استفاده از شیوه‌ی الکتروشیمیایی تشریح کرد، و به بحث در مورد بعضی از خواص آن پرداخت. بوابودران فرمول Ga2O3 را برای اکسید این فلز پیشنهاد کرد.

تنها در انتهای مقاله اشاره‌ی کوتاهی به یادداشت مندلیف شده بود. بوابودران تصدیق کرده بود که با علاقه‌ی زیادی آن را خوانده است، چرا که طبقه‌بندی مواد ساده مدتها توجه وی را به خود جلب کرده بود. وی هرگز چیزی در مورد پیش‌بینی مندلیف در ارتباط با خواص اکا-آلومینیوم نمی‌دانست اما این مسئله‌ی مهمی نبود؛ بوابودران عقیده داشت که کشف گالیوم به وسیله‌ی قوانین خطوط طیفی عناصر با خواص شیمیایی مشابه تسهیل شده است. به عقیده‌ی این دانشمند، تجزیه‌ی طیفی نقش تعیین کننده‌ای ایفا کرده بود. وی کلمه‌ای در این مورد که مندلیف در پیش‌بینی خود بر نقش مهم تجزیه طیفی اشاره کرده است به زبان نیاورد. طبق نظر بوابودران، پیش‌بینیهای مندلیف هیچ نقشی در روند کشف گالیوم نداشت.

به هر حال، همچنانکه بوابودران به مطالعه در مورد خواص گالیوم فلزی و ترکیباتش ادامه می‌داد، بتدریج نتایج به دست آمده با پیش‌بینهای مندلیف تطبیق می‌یافت. به طور مقال، در مه 1876، دانشمند فرانسوی ثابت کرد که گالیوم بسادگی قابل ذوب شدن است (نقطه‌ی ذوب آن 29/5 درجه‌ی سانتی‌گراد است). حالت ظاهری آن پس از قرار گرفتن در مجاورت هوا حفظ می‌شد، و وقتی تا درجه حرارت سرخ شدن گرم می‌شد بکندی اکسید می‌گردید. همین خواص در مورد اکا-آلومینیوم، در سال 1870، توسط مندلیف پیش‌بینی شده بود که چگالی اکا-آلومینیوم را، به میزان 6/0-5/9، براساس جدول تناوبی و چگالیهای عناصر مجاور آن برآورد کرده بود. به هر حال بوابودران با استفاده از قوانین طیف‌سنجی خود دریافت که چگالی اکا-آلومینیوم 4/7 است و با اتکا به تجربهع‌مقدار مزبور را تأیید کرد. شاید چنین تفاوتی (کمتر از 2 واحد) به نظر کوچک بیاید ولی برای آینده‌ی قانون تناوبی مسئله‌ی مهمی محسوب می‌شد. تا آن زمان تنها مشخصات کیفی خواص پیش‌بینی شده مورد تأیید قرار گرفته بود و بعدها چگالی اولین ویژگی کمی بود که اندازه‌گیری شد. بر این اساس، ثابت شد که پیش‌بینی چگالی در این مورد خاص اشتباه بوده است.
مشهور است که مندلیف، پس از دریافت مقاله‌ی بوابودران، که در آن چگالی گالیوم را 4/7 قید کرده بود، به وی نوشت که گالیوم تهیه شده توسط این دانشمند، به احتمال قوی، به عنصر سودیوم مورد استفاده در فرایند تهیه‌ی گالیوم آلوده بوده است. سودیوم دارای چگالی بسیار اندکی است (0/98) که می‌تواند بشدت باعث کاهش چگالی گالیوم شده باشد. بنابراین، لازم است گالیوم را با دقت زیاد از ناخالصیها جدا کرد.
این نامه در فرانسه یا در بایگانی نوشته‌های مندلیف یافت نشده است. وجود این نامه، به طور غیرمستقیم، توسط دختر مندلیف و تاریخ‌نگار مشهور علم شیمی، مینشوتکین (4)، تأیید شده است. به هر حال، نقطه نظرات مندلیف در مورد چگالی گالیوم به آگاهی بوابودران رسید و او تصمیم گرفت اندازه‌گیری چگالی گالیوم را تکرار کند. این بار، وی مقدار 5/9 را که مندلیف پیش‌بینی کرده بود در نظر گرفت. سرانجام، در اول سپتامبر 1876، این شیمیدان فرانسوی به مقدار تجربی 5/9 در مورد چگالی گالیوم دست یافت. گزارش وی در مورد این آزمایش نیاز به تفسیر ندارد. این دانشمند فرانسوی در مورد اهمیت فوق‌العاده‌ی پیش‌بینهای مندلیف در ارتباط با چگالی عنصر جدید کاملاً متقاعد شد. مدتی بعد، بوابودران عکس خود را همراه با نوشته‌ی زیر برای مندلیف ارسال کرد: «با احترامی عمیق و آرزویی صمیمانه در پذیرش مندلیف در جمع دوستانم. ال. دو. بی.» مندلیف در ذیل این نامه نوشت: «لکوک دو بوابودران. پاریس. اکا-آلومینیوم را در سال 1875 کشف کرد و آن را گالیوم نامید، 69/7=Ga».
در پاییز 1879، فریدریش انگلسبه کتاب شیمی موجزی، که توسط روسکو و شورلمر (5) نوشته شده بود، برخورد. این کتاب برای اولین بار حاوی داستانی در مورد پیش‌بینی اکا-آلومینیوم توسط مندلیف و کشف آن تحت نام گالیوم بود. انگلس در مقاله‌ای که بعدها ضمیمه‌ی کتاب «دیالکتیک طبیعت» شد، به نقل مبحث مربوطه در کتاب پرداخت و نتیجه گرفت: «مندلیف، بدون آگاهی از انتشار قانون هگل در مورد تکامل کمیت به کیفیت، به یک شاهکار علمی دست یافت. اغراق نیست اگر این دستاورد با ارزش در ردیف شاهکار لوریه (6) در ارتباط با محاسبه‌ی مدار سیاره‌ی نپتون، که در آن زمان ناشناخته بود، قرار گیرد.

پی‌نوشت‌:

1. Pierfitt.
2. Argele Valley.
3. Clermont.
4.Menshutkin.
5. Shorlemmer.
6. Leverrier.

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ؛ تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم