پیش‌بینی‌های مندلیف

تاریخچه‌ی گالیوم، اسکاندیوم، و ژرمانیوم نشان می‌دهد که کشف آنها عمل تحت تأثیر قانون تناوبی و جدول تناوبی نبوده است. به هر صورت، خواص پیش‌بینی شده توسط مندلیف در مورد اکا-آلومینیوم، اکا-بور، و اکا- سیلیسیوم منطبق با خواص گالیوم، اسکاندیوم، و ژرمانیوم بود. مندلیف ویژگیهای اصلی این عناصر را مدتها پیش از آنکه در طبیعت کشف شوند تعیین کرده بود. آیا این واقعیت دلیل روشنی بر قدرت پیش‌بینی جدول تناوبی نیست؟
کشف گالیوم و تشابه آن با اکا- آلومینیوم نکته‌ی برجسته‌ای در تاریخ قانون تناوبی و تاریخچه‌ی کشف عناصر جدید شد. پس از سال 1875، حتی دانشمندانی که حدول تناوبی را چندان مورد توجه قرار نمی‌دادند به ارزش و اعتبار آن پی بردند. در میان آنان پژوهشگران بزرگی بودند مانند بونزن، که مبتکر تجزیه‌ی طیفی بود (وی یک بار گفته بود طبقه‌بندی عناصر مانند این است که در بورس سهام به دنبال نظم و ترتیب بگردیم) یا کلوه، که هرگز در نوشته‌هایش اشاره‌ای به جدول تناوبی نمی‌کرد. کشف اسکاندیوم و ژرمانیوم حاکی از موفقیت بیش از پیش نظریه‌ی تناوبی مندلیف بود.
مندلیف، علاوه بر پیش‌بینی این خانواده‌ی سه عنصری، وجود عناصر دیگری را نیز پیش‌بینی کرده بود. به طور کلی، مندلیف پیش از سال 1870، در حدود ده جای خالی در جدول خود پیش‌بینی کرده بود. به عنوان مثال، دو خانه‌ی خالی در گروه هفتم، جایی که اثری از همخانواده‌ی منگنز یا عنصری سنگینتر و همخانواده‌ی یود وجود نداشت، در نظر گرفت. (مندلیف وجود سنگینترین هالوژنی را که می‌بایست دارای خواص فلزی باشد پیش‌بینی کرده بود.)
ما در نوشته‌های مندلیف اشاراتی در مورد اکا- دوی، و تری- منگنز و اکا- یود می‌یابیم. این دانشمند به وجود این عناصر اطمینان کامل داشت. در اینجا به واقعیت جالبی در پیش‌بینیهای مندلیف بر می‌خوریم. اکا- منگنز (که بعدها تحت نام تکنتیوم کشف گردید) و اکا-یود (آستات) سالها بعد به طور مصنوعی ساخته شدند. طبیعتاً، مندلیف نمی‌توانست پی ببرد که این دو عنصر در طبیعت وجود ندارد و مؤکداً معتقد به موجودیت طبیعی آنها بود زیرا این عناصر خانه‌های خالی در جدول تناوبی را پر می‌کردند و شکل منطقی‌تری به آن می‌دادند.

پیش‌بینیهای مندلیف شامل دو مرحله است: پیش‌بینی وجود یک عنصر و پیش‌بینی خواص اصلی آن. اولین مرحله، به دلایلی، برای مندلیف نوعی حدس و گمان بود. در آن دوران پدیده‌ی رادیوآکتیویته ناشناخته بود و آگاهی از این که پدیده‌ی مزبور قادر به تولید عناصری است که عمر کوتاهی دارند و اصولاً نمی‌توانند در کره‌ی زمین وجود خارجی داشته باشند، یا در فرایندهای رادیوآکتیو عناصری (توریوم و اورانیوم) به وجود می‌آیند وجود نداشت.

مرحله‌ی دوم کاملاً نشانگر قدرت مندلیف بود و بستگی به اعتماد به نفس وی داشت. گاهی اوقات، مندلیف جسورانه و مطمئن پیش‌بینی می‌کرد. این ثبات قدم و جسارت در مورد اکا- آلومینیوم، اکا- بور، اکا- سیلیسیوم اعمال گردید؛ این عناصر می‌بایست در قسمتهایی از جدول تناوبی، که تقریباً بسیاری از عناصر مشهور و شناخته شده آنها را اشغال کرده بودند، جای گیرند. پیش‌بینی در مورد این منطقه‌ها می‌توانست از اعتبار بیشتری برخوردار باشد. در برخی موارد، مندلیف با احتیاط قابل ملاحظه‌ای خواص عناصر ناشناخته‌ای را پیش‌بینی کرده است. در میان حدسیات می‌توان از پیش‌بینی همخانواده‌های منگنز، یود، و تلور و عناصری در ابتدای تناوب هفتم: اکاسزیوم، اکا- باریوم، اکا-لانتان، و اکا-تانتال نام برد. در اینجا مندلیف چنگ به دنیای تاریک مجهولات می‌انداخت و، بنابراین، تنها جرئت کرد جرم اتمی عناصر پیشگفته را تخمین بزند و فرمول اکسیدهای آنها را پیشنهاد کند. مندلیف فکر می‌کرد که پیش‌بینی خواص عناصر ناشناخته (شامل عناصر خاکهای کمیاب)، که مکانهایشان در نواحی مرزی جدول تناوبی است، بسختی امکان‌پذیر است زیرا عناصر شناخته شده‌ی معدودی در اطراف آنها بودند. این همان محدوده‌ی هاشور خورده‌ی پیش‌بینی نامطمئن محسوب می‌شد. البته عناصر خاکهای کمیاب نیز مشمول همین منطقه می‌شد.
سرانجام اینکه، پیش‌بینی در بعضی از قسمتهای جدول تناوبی کاملاً غیرقابل اعتماد بود. این‌گونه حدسیات شامل محدوده‌های مرموز عناصر فرضی سبکتر از ئیدروژن و سنگینتر از اورانیوم بود. مندلیف هرگز فکر نمی‌کرد که جدول تناوبی باید با ئیدروژن شروع شود. وی حتی نوشته‌ای ارائه کرد که در آن به تشریح دو عنصر پیش از ئیدروژن پرداخته بود. تنها زمانی که فیزیکدانان مفهوم قانون تناوبی را توجیه و تفسیر کردند اشتباه وی مشخص شد: هسته‌ی ئیدروژن حاوی کمترین بار الکتریکی معادل 1 است. مندلیف، در مورد عناصر سنگینتر از اورانیوم، به وجود تعداد بسیار معدودی از آنها اشاره کرد و هرگز، حتی به طور تقریبی، خواص احتمالی آنها را پیش‌بینی نکرد. پیش‌بینیهایی از این دست تا مدتهای مدید جامه عمل به خود نپوشید تا اینکه حضور خود را به شکل وقایع مهمی در تاریخ علم اعلام کردند.
منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ؛ تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم