تاریخ کشف ژرمانیوم

در بین سه عنصری که مندلیف پیش‌بینی کرده بود اکا-سیلیسیوم آخرین عنصری بود که کشف شد و کشف آن در مقایسه با دو عنصر دیگر اتفاقی‌تر بود. در واقع، کشف گالیوم، توسط بوا بودران، مستقیماً مرتبط با تحقیقات طیف‌سنجی وی بود، و جدا کردن و تهیه‌ی اسکاندیوم توسط نیلسون و کلوه نیز مدیون بررسی دقیق عناصر خاکهای کمیاب بود که در آن روزها پیگیری می‌شد.
مندلیف، با پیش‌بینی وجود اکا- سیلیسیوم، معتقد بود که این عنصر باید در سنگ معدنهای حاوی Ti، Zr، Nb، و Ta یافت شود. او خود تصمیم به تجزیه‌ی بعضی از کانیهای کمیاب، برای یافتن عنصر پیش‌بینی شده گرفته بود. به هر حال، مقدر نبود که مندلیف به این مهم بپردازد و پانزده سال گذشت تا سیلیسیوم کشف شد.
در تابستان 1885، سنگ معدن جدیدی در معدن هیملسفورست، نزدیک فرایبورگ یافت شد. این کانی را «آرژیرودیت» نامیدند، چرا که در تجزیه شیمیایی آن وجود نقره تأیید شد و نام لاتین نقره آرگنتوم است. آکادمی معدن‌شناسی فرایبورگ از شیمیدان معروف، وینکلر، خواست ترکیب دقیق این سنگ معدن را تعیین کند. تجزیه آن کار چندان مشکلی نبود و وینکلر بزودی دریافت که کانی مزبور حاوی 74/72 درصد نقره، 17/43 درصد گوگرد، 0/66 درصد اکسید آهن دو ظرفیتی، 0/22 درصد اکسید روی، و 0/31 درصد جیوه است. اما آنچه وی را به تعجب واداشت این بود که مجموع نسبتهای عناصر یافت شده در آرژیرودیت به جای 100 درصد معادل 93/04 درصد بود. با وجود اینکه وینکلر بارها تجزیه را تکرار کرد، همواره 6/96 درصد کل کانی مزبور کم می‌آمد.
پس از آن، وینکلر فرض کرد که درصد نایافته‌ی مزبور باید عنصری ناشناخته باشد. وی با اتکا به این فرضیه به مطالعه‌ی دقیق این سنگ معدن پرداخت و در فوریه‌ی سال 1886 مهمترین واقعه در کشف اکا-سیلیسیوم اتفاق افتاد.
وینکلر در 6 فوریه به انجمن شیمی آلمان گزارش داد که وی موفق به تهیه‌ی ترکیباتی از عنصر جدید گردیده و آن را به صورت خالص نیز تهیه کرده است. گزارش این دانشمند منتشر و برای بسیاری از مراکز علمی جهان فرستاده شد. انجمن شیمی – فیزیک روسیه نوشته‌ای با مضمون زیر دریافت داشت: «امضا کننده‌ی زیر افتخار دارد به اطلاع انجمن شیمی- فیزیک روسیه برساند که غیر فلز جدیدی در کانی آرژیرودیت یافته که خواص آن نزدیک به ارسنیک و آنتیموان است و آن را «ژرمانیوم» نامیده است. آرژیرودیت سنگ معدن جدیدی است که توسط و ایسباخ (1) در فرایبورگ کشف گردیده و حاوی نقره، گوگرد، و ژرمانیوم است.»

سه نکته در این نامه شایان توجه بود: اولاً، وینکلر عنصر جدید را یک غیر فلز می‌دانست؛ ثانیاً، وی عقیده داشت که ژرمانیوم شبیه ارسنیک و آنتیموان است؛ و ثالثاً، عنصر مزبور تقریباً نامگذاری نیز شده بود. اساساً وینکلر می‌خواست عنصر جدید را «نپتونیوم» بنامد ولی این نام قبلاً برای عنصر دیگری برگزیده شده بود – در مورد یک کشف کاذب – و وینکلر نام «ژرمانیوم» را که مشتق از نام لاتین آلمان است پیشنهاد کرد. اگر چه نه بسرعت، به هر حال نام مزبور در مقیاس گسترده‌ای پذیرفته شد.

بعدها روشن شد که ژرمانیوم تا حد قابل ملاحظه‌ای خاصیت آمفوتری دارد و، از این رو، توضیح وینکلر در مورد غیر فلز بودن این عنصر نمی‌تواند کاملاً اشتباه تلقی شود. بیشتر بحثها دور این پرسش می‌چرخید که ژرمانیوم همخانواده‌ی کدام عنصر جدول تناوبی است. وینکلر در اولین گزارش خود از ارسنیک و آنتیموان نام برده بود اما شیمیدان آلمانی، ریشتر، موافق این نظر نبود و اظهار داشت که به احتمال قوی ژرمانیوم شبیه اکا- سیلیسیوم است. ظاهراً نظر ریشتر روی کاشف ژرمانیوم تأثیر گذاشت و وی در نامه‌ای، به تاریخ 26 فوریه، به مندلیف نوشت: «ابتدا فکر می‌کردم این عنصر باید خانه‌ی خالی بین آنتیموان و بیسموت را در جدول تناوبی مشهور شما، که متفکرانه و دقیق تنظیم شده است، اشغال کند و بر این اساس عنصر کشف شده می‌باید منطبق با اکا-آنتیموان شما باشد، اما واقعیت نشان می‌دهد که در این مورد ما با اکا- سیلیسیوم سروکار داریم.»
این جوابی بود که وینکلر به نامه‌ی حاکی از تبریک و تهنیت مندلیف داد. جالب است که مندلیف تشابه آنتیموان – ژرمانیوم را اشتباه می‌دانست ولی ایده‌ای در رابطه با انطبابق ژرمانیوم اکا- سیلیسیوم نیز نداشت. احتمالاً، مندلیف متعجب بود از اینکه ثابت شده بود منبع طبیعی عنصر جدید هیچ‌گونه وجه مشترکی با منبع طبیعی عنصری که پیشتر توسط وی پیش‌بینی شده بود ندارد (منظور سنگ معدنهای تیتان و زیر کونیوم است). کاشف قانون تناوبی فرضیه‌ی دیگری را پیشنهاد کرد و اظهار داشت: ژرمانیوم همخانواده‌ی کادمیوم، یا به عبارتی همان اکا-کادمیوم است.
اگر چه در مورد ماهیت گالیوم و اسکاندیوم شک و تردیدی باقی نمانده بود، در مورد ژرمانیوم مندلیف کاملاً مطمئن نبود. به هر حال، این عدم اطمینان بزودی تبدیل به قاطعیت شد و، در دوم مارس، مندلیف طی تلگرافی به وینکلر تطابق ژرمانیوم و اکا- سیلیسیوم را بی‌هیچ شک و تردیدی تأیید کرد.
بزودی مقاله‌ی جامعی تحت عنوان «ژرمانیوم – عنصری جدید» از سوی وینکلر در «نشریه‌ی انجمن شیمی – فیزیک روسیه» منتشر شد. این مقاله شرح مفصل جدیدی بود در رابطه با شباهت شگفت‌انگیز خواص پیش‌بینی شده‌ی اکا-سیلیسیوم و خواص واقعی ژرمانیوم.

پی‌نوشت‌:

1. Weisbach.

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