تاریخ کشف بریلیوم

دانشمند و زمین شیمیدان مشهور شوروی، فیرسمان (1)، بریلیوم را یکی از مهمترین عناصری می‌داند که دارای اهمیت نظری و عملی فوق‌العاده است. به هر حال، هیچ یک از ویژگیهای بریلیوم حالت استثنایی ندارد. این عنصر نیز مانند دیگر فلزات دارای خواص عادی یک فلز است. در حقیقت، نکته‌ی قابل توجه در مورد این فلز عبارت است از تجمع متناسبی از خواص مختلف و متفاوت از یکدیگر که از جانب طبیعت در این قلز به ودیعه گذارده شده است. بریلیوم عنصری است نمونه، از این جهت که چگونه خواص یک فلز می‌تواند در تاریخچه‌ی کشف آن مؤثر باشد. از نظر خواص شیمیایی، بریلیوم بیشتر شبیه آلومینیوم (عنصری که در گوشه‌ی چپ بالای آن قرار دارد) است تا منیزیوم، که با هم در یک ستون قرار دارند. به همین دلیل، آلومینیوم برای مدت زمانی طولانی بریلیوم را (همانند زیرکونیوم) در کانیهای طبیعی مخفی نگاه داشته بود.
به دلیل خاصیت آمفوتریک (2) (بی‌تفاوت) بریلیوم، تمام کوششها برای تهیه‌ی ترکیبات این فلز به شکل نسبتاً خالص، برای مدت زمانی مدید، با شکست مواجه می‌شد. بر این اساس، بسیاری از خواص این عنصر، و بویژه ظرفیت و جرم اتمی آن، به طور صحیح تعیین نمی‌شد و در نتیجه مکان بریلیوم در جدول تناوبی برای مدتی طولانی دقیقاً مشخص نبود. تنها پس از اینکه دو ظرفیتی بودن آن مشخص گردید و فرمول Beo برای اکسید آن معین و جرم اتمی آن (9/01) محاسبه شد، بریلیوم برای همیشه در بالاترین خانه گروه دوم جای گرفت. بزرگترین سهم در این زمینه از آن آفدییف (3) است.
تاریخچه‌ی کانیهای بریلیوم به گذشته‌ی دور بر می‌گردد. به دورانی که سنگهای گرانبهای یاقوت کبود و زمرد شناخته شده بودند.
یکی از اولین دانشمندانی که مطالعه‌ی یاقوت کبود را در سال 1779 شروع کرد، آشار (4)، استاد شیمی دانشگاه برلین بود. پیشتر، این دانشمند به خاطر تدوین روش تهیه‌ی قند از چغندر قند معروفیت یافته بود. این شیمیدان آلمانی شش عمل تجزیه را انجام داد. نتایجی که به دست آورد با محاسبات پیشرفته و جدید نیز نشان می‌دهد که یاقوت کبود حاوی 21/7 درصد اکسید سیلیسیوم، 60/05 درصد اکسید آلومینیوم، 5/02 درصد اکسید آهن، و 8/3 درصد اکسید کلسیوم است. مجموع این نسبتها 95/07 درصد می‌شود (5 درصد باقی مانده چه شده بود!) ولی آشار هیچ‌گونه نظری در این باره ارائه نکرد.
یک بار دیگر، توسط بیندهایم (5)، در سال 1785، محاسباتی انجام شد و این بار مجموع نسبتها 101 درصد شد. بدین ترتیب، اطلاعات ویژه‌ای درباره‌ی یاقوت کبود به دست نیامد.
در سال 1797، کلاپروت، که تا آن زمان اورانیوم، تیتان، و زیرکونیوم را کشف کرده و خود را به عنوان شیمیدانی برجسته شناسانده بود، یک نمونه زمرد پرویی را از دیپلمات و نویسنده‌ی روسی، گالیتسین (6)، دریافت و آن را تجزیه کرد. ولی نتوانست صددرصد ترکیبات موجود در آن را شناسایی کند (66/25 درصد سیلیس، 31/25 درصد آلومین، 0/5 درصد اکسید آهن، که مجموعاً 98 درصد می‌شد). دانشمند مزبور نمی‌دانست 2 درصد باقیمانده کجا ناپدید شده است و کوششی هم برای تشریح و توجیه آن به عمل نیاورد. به هر حال، سرنوشت کلاپروت این نبود که کشف چهارمین عنصر را به رکورد اکتشافاتش بیفزاید.
در همان زمان دانشمند دیگری، موسوم به ووکلن، در فرانسه مشغول پژوهش در این زمینه بود. از آغاز سال 1793، وی به مطالعه‌ی یاقوت کبود و زمرد ادامه داد. ولی ووکلن چیزی جز ترکیبات معمولی (سیلیس، آلومین، آهک، و اکسید آهن) نیافت. بعدها این دانشمند اشکالاتی را که در تشخیص وجود عنصری جدید با خواص بسیار مشابه با عناصر کشف شده‌ی قبلی به وجود می‌آمد خاطرنشان کرد منظور وی تشابه نزدیک بین اکسیدهای آلومینیوم و بریلیوم بود.

از وقایع اندکی پیشی گرفته و ووکلن را کاشف واقعی بریلیوم می‌نامیم. روند این کشف چندان ساده نبود و بدون شک عنوان کاشف بریلیوم سزاوار ووکلن است. وی به این شکل استدلال می‌کرد: زمرد و یاقوت کبود از نظر ترکیب و شکل بلورهایشان بسیار شبیه به هم هستند. شکل بلورهای کاملاً یکسان است ولی در مورد ترکیب آنها چه می‌توان گفت؟ دانشمندان پیش از ووکلن همه ترکیبی یکسان (آلومین، سیلیس، آهک) را در هر دو سنگ معدن یافته بودند اما مقادیر آنها متفاوت بود.

ووکلن، پس از آزمایشات ناموفق، مصمم شد تا دریابد چرا نسبت ترکیبات در این سنگ معدن‌ها مقادیری بسیار متفاوت از یکدیگر را نشان می‌دهد. می‌شد گفت که سنگ معدنها حاوی ماده‌ی دیگری نیز بودند که در جریان واکنش از بین می‌رفت یا، به بیان دقیقتر، در ورای یکی از مواد (مثلاً آلومین) مخفی می‌شد.
ووکلن از مزیت هوش و ذکاوت خاصی نسبت به دیگران بهره‌مند بود. وی در سال 1797، «کروم» را، که رنگ سبز گونه‌ای به زمرد می‌دهد و در یاقوت کبود وجود ندارد، کشف کرد. بنابراین، اختلاف بین زمرد و یاقوت کبود پدیده‌ی قابل توجهی بود. ولی کروم نمی‌توانست تنها عامل این اختلاف قلمداد شود. 14 فوریه 1798 را باید روز تولد بریلیوم دانست. در آن روز، ووکلن طی گزارشی فعالیتهایش را به اطلاع اعضای آکادمی علوم پاریس رساند. عنوان این گزارش عبارت بود از «درباره‌ی زمرد کبود، یا یاقوت کبود، و کشف یک خاک جدید در این سنگ معدن». وی برای حاضران شرح داد که چگونه با پنج تجزیه‌ای که روی این سنگ معدن انجام داده است بتدریج به وجود خاک جدیدی در این کانی پی برده است. اولین نتایج به شرح زیر بود.
یاقوت کبود: 69 درصد سیلیس، 21 درصد آلومین، 9-8 درصد آهک، و 1/5 درصد اکسید آهن.
زمرد: 64 درصد سیلیس، 29 درصد آلومین، 2 درصد آهک، 4-3 درصد اکسید کروم، و 2-1 درصد آب.
آیا در اثر یک مکاشفه بود یا به علل دیگر، به هر حال ووکلن، در هر دو مورد، وجود ناخالصی در آلومین را به حدس و گمان دریافته بود. این ناخالصی تا حد زیادی به آلومین شباهت داشت و، به همین دلیل، تشخیص آن بسیار مشکل می‌نمود. ذهن تیزبین یک آزمایشگر مواد شیمیایی به این دانشمند کمک کرد تا دریابد که ناخالصی (خاک جدید) مزبور، به عکس آلومین، قادر به تشکیل زاج نیست. بعدها وی به وجود تفاوتهای دیگری نیز پی برد. در هر صورت، تشابه بین بین دو اکسید بریلیوم و آلومینیوم باعث شد تا بریلیوم مدتها در ورای آلومینیوم مخفی بماند. ووکلن فکر می‌کرد که اگر خاک بریلیوم همان آلومین نیست پس نمی‌تواند هیچ یک از حاکهای شناخته شده باشد، چه این خاک بیش از آلومین با خاکهای کشف شده تفاوت دارد. ووکلن برای نام این فلز کلمه‌ی گلوسینیوم (GL) را پیشنهاد کرد. این واژه از یونانی گرفته شده و به معنی «شیرین» است. نام فعلی بریلیوم توسط کلاپروت ارائه و پیشنهاد شد. وی معتقد بود که بعضی ترکیبات عناصر دیگر هم شیرین هستند و لذا گلوسینیوم نمی‌تواند چندان گویا باشد.
باید به عنوان یک واقعه‌ی جالب تاریخی به این مطلب اشاره شود که نمونه‌ای از یاقوت کبود آلتایی را که ووکلن تجزیه کرد از معدن‌شناس و جهانگرد فرانسوی، پاترن (7)، دریافت کرده بود.
کشف ووکلن توسط شیمیدان آلمانی و استاد دانشگاه گوتینگن، گملین (8)، تأیید شد. گملین، یاقوت کبودی از ناحیه نرچینسک سیبری را تجزیه کرد و به نتایج مشابهی دست یافت. بریلیوم فلزی در سال 1828، توسط وولر (9) و بوسی (10)، با مجاورت کلرید بریلیوم و فلز پتاسیوم، تهیه شد. این امر سی سال پس از کشف بریلیوم به وقوع پیوست.

پی‌نوشت‌:

1. . Fersman
2. . Amphoteric
3. . Avdeev
4. . Achard
5. . Bindheim
6. . Golitsyn
7. . Patren
8. . Gmelin
9. . Wohler
10. . Bussy

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