دمیتری مندلیف
دمیتری مندلیف یکی از سرشناس‌ترین شیمی‌دانان روسی است که با پایه‌گذاری قانون تناوب و جدول مندلیف نام خود را در تاریخ ماندگار کرد.
دمیتری ایوانویچ مندلیف شیمی‌دان و مخترع روسی قرن نوزدهم میلادی بود که قانون تناوب در عناصر شیمیایی یکی از ماندگارترین یافته‌های او است. جدول مندلیف یکی از نتایج قانون تناوب بود که این شیمی‌دان با طراحی اولیه‌ی آن، مشخصات تعدادی از عناصر شیمیایی کشف شده تا آن زمان را نیز اصلاح کرد. علاوه بر آن، او مشخصات هشت عنصر کشف نشده در زمان خودش را نیز پیش‌بینی کرد.
مندلیف در دوران جوانی خود با تراژدی‌ها و مشکلات متعددی دست و پنجه نرم کرد. او پس از مرگ پدرش با بیماری شدید سل مبارزه می‌کرد و برای مقابله با این مشکلات، خود را در تحقیقات و مطالعاتش غرق می‌کرد. از دیگر فعالیت‌های ماندگار این دانشمند روسی، تالیف مقالات و کتاب‌های آموزشی برای دانش‌آموزان و دانشجویان هم‌وطنش است. او که شاهد کمبود منابع مطالعاتی برای اهالی روسیه بود، با استفاده از مطالعات بین‌المللی و تجاری علمی خود، بیش از ۴۰۰ مقاله و کتاب منتشر کرد.
مندلیف علاوه بر شهرت جهانی به خاطر یافته‌هایش در دنیای شیمی، علاقه‌ی شدیدی نیز به توسعه و بهبود صنعت و کشاورزی کشورش داشت. او به‌عنوان یکی از مشاورین دولت فعالیت می‌کرد و پروژه‌های متعددی را برای بهبود صنعت زغال سنگ توسعه داد. مندلیف برای انجام این فعالیت‌های اجرایی خود در سرتاسر روسیه سفر می‌کرد و حتی برای آشنایی هرچه بیشتر با صنعت نفت به ایالات متحده‌ی آمریکا رفت. مترولوژی یا علم اندازه‌گیری یکی دیگر از حوزه‌های فعالیت این دانشمند بوده است.
تولد و تحصیل
دمیتری مندلیف در هشتم فوریه‌ی سال ۱۸۳۴ در روستای ورکنی آریمزیانی در نزدیکی شهر توبولسک منطقه‌ی سیبری به دنیا آمد. پدرش ایوان پاولویچ مندلیف و مادرش ماریا دمیتریونا مندلیوا نام داشتند. پدربزرگ پدری او پاول ماکسیمویچ سوکولوف یک کشیش ارتدکس روسی در منطقه‌ی تِوِر بود. پدر دمیتری به‌عنوان معلم مدرسه و استاد هنر، سیاست و فلسفه در مدارس شهرهای تامبوف و ساراتوف فعالیت می‌کرد.
مندلیف در خانواده‌ای ارتدکس با ۱۳ خواهر و برادر متولد شد
مندلیف با آموزه‌های مادرش یک مسیحی ارتدکس شد و این آموزه‌ها از همان سال‌های کودکی او را به تحقیق در مورد علوم تجربی و الهی تشویق می‌کردند. او آخرین فرزند خانواده بود و ۱۶ خواهر و برادر داشت که ۱۳ نفر از آنها از دوران نوزادی سالم مانده بودند. البته تعداد خواهر و برادرهای دمیتری در منابع مختلف تاریخی کمی با هم تفاوت دارد.
پدر دمیتری در سال‌های کودکی او بینایی خود را از دست داد و شغل معلمی او در مدارس لغو شد. مادرش مجبور به کار شد و کارخانه‌ی اجدادی شیشه‌سازی خود را بار دیگر راه‌اندازی کرد. دمیتری در سن ۱۳ سالگی پس از مرگ پدرش و آتش‌سوزی در کارخانه‌ی مادرش، به مدرسه‌ی شبانه‌روزی در توبولسک رفت. در سال ۱۸۴۹ و در سن ۱۵ سالگی، دمیتری به همراه مادرش از سیبری به مسکو رفت تا تحصیلات عالیه بیاموزد. دانشگاه مسکو دمیتری را نپذیرفت و او به همراه مادرش به سن‌پترزبورگ رفت تا در دانشگاهی که زمانی پدرش در آن تحصیل کرده بود یعنی Main Pedagogical Institute، مشغول به تحصیل شود.
دمیتری مندلیف در سال‌های جوانی
سرانجام خانواده‌ی فقیر مندلیف مجبور به نقل مکان به سن پترزبورگ شدند و او در سال ۱۸۵۰ وارد دانشگاه دولتی این شهر شد. مادر او در همان سال‌ها از دنیا رفت. دمیتری پس از فارغ‌التحصیلی به بیماری سل مبتلا شد و در سال ۱۸۵۵ به شبه جزیره‌ی کریمه در شمال دریای سیاه رفت. او در دوران اقامت در این منطقه، به عنوان استاد مدرسه‌ی سیمفروپل و اودسا مشغول به کار شد و در سال ۱۸۵۷ پس از سلامت کامل از بیماری به سن پترزبورگ بازگشت.
دوران تدریس و تحقیق
تحقیقات اصلی مندلیف در علوم اندازه‌گیری و شیمی از سال ۱۸۵۹ شروع شد. او ابتدا به مطالعه‌ی مویینگی در مایعات پرداخت و پس از آن طیف‌سنج را مورد بررسی قرار داد. این مطالعات در دانشگاه هایدلبرگ آلمان انجام شد. در آن سال‌های مندلیف برای انجام ماموریتی به این کشور فرستاده شده بود. در دانشگاه جدید او شانس همراهی با بزرگانی همچون رابرت بونزن، امیل ارلن‌مایر و آوگست ککوله را داشت اما ترجیح می‌داد تا در آزمایشگاه شخصی‌اش به تحقیق بپردازد. او در سپتامبر سال ۱۸۶۰ به کنگره‌ی بین‌المللی شیمی در کارلسروهه رفت و با یک مقاله و سخنرانی، انتقادات شدیدی در مورد وزن اتمی، علائم شیمیایی و فرمول‌های شیمیایی بیان کرد. در این کنگره بود که مندلیف توانست با بسیاری شیمی‌دانان بزرگ اروپا آشنا شود.
تحصیل در آلمان و شرکت در کنگره‌ی بین‌المللی شیمی، مسیر علمی و کاری مندلیف را تغییر داد
مندلیف در سال ۱۸۶۱ با بازگشت به سن پترزبورگ یک مقاله‌ی آموزشی به نام شیمی آلی منتشر کرد که جایزه‌ی آکادمی علوم سن پترزبورگ را برای این دانشمند به ارمغان آورد. مندلیف در ۲۷ آوریل سال ۱۸۶۲ با فیوزنا لکیتیشنا لشوا ازدواج کرد. ازدواج آنها در کلیسای موسسه‌ی علمی مهندسی نیکولاف در سن پترزبورگ انجام شد.
دانشگاه صنعتی سن پترزبورگ
مندلیف در سال ۱۸۶۴ استاد دانشگاه صنعتی سن پترزبورگ شد و در سال ۱۸۶۵ نیز به عنوان استاد وارد دانشگاه دولتی این شهر شد. او در سال ۱۸۶۵ تز دکترای خود را با موضوع «ترکیب آب و الکل» ارائه کرده و مدرک خود را دریافت کرد. این دانشمند در سال ۱۸۶۷ به مقام استاد ممتازی در دانشگاه سن پترزبورگ رسید و به‌عنوان استاد شیمی غیرآلی در این دانشگاه مشغول به کار شد. مطالعات، تحقیقات و آموزش‌های او در خلال آن سال‌ها، سن پترزبورگ را در سال ۱۸۷۱ به مرکز مطالعات شیمی در جهان تبدیل کرد.
استاد و مشاور اصلی مندلیف در تحصیلات دانشگاهی، فیزیک‌دان مشهور آلمانی گوستاو کیرشهف بوده است. از دانشجویان مشهور او نیز میتوان به والری گمیلیان، دمیتری پتروویچ کونوالف و الکساندر بایکف اشاره کرد.
جدول مندلیف
تا سال ۱۸۶۳ میلادی، ۵۶ عنصر شیمیایی کشف شده بود. نرخ کشف عناصر در آن سال‌ها، یک عنصر برای هر سال را گزارش می‌کند. جان نیولندز، شیمی‌دان بریتانیایی یکی از دانشمندانی بود که پیش از آن، ترتیب تناوبی برای عناصر را کشف کرده بود. او قانونی با نام Law of Octaves برای این منظور تدوین کرده بود. قانون او تناوب عناصر را بر اساس وزن نسبی اتمی تعریف می‌کرد و در سال ۱۸۶۵ منتشر شد. تحقیقات نیولندز بعدها منجر به پیش‌بینی عناصری مانند ژرمانیوم شد. البته مطالعات و یافته‌های این دانشمند با انتقاد محافل علمی آن زمان روبرو شد و انجمن شیمی‌دانان تا سال ۱۸۸۷ او را تایید نکردند.
یکی دیگر از دانشمندانی که یک جدول تناوبی برای عناصر پیشنهاد داد، لوتار مایر بود. این شیمی‌دان آلمانی در سال ۱۸۶۴ در یک مقاله تعداد ۲۸ عنصر را بر اساس ظرفیت شیمیایی معرفی کرد اما نتوانست عنصر جدیدی پیش‌بینی کند. از طرفی مندلیف پس از آن که در سال ۱۸۶۷ به صورت جدی به شغل تدریس مشغول شد، برای تدریس بهتر به دانشجویان و دانش‌آموزان نیاز به منبع آموزشی داشت. او کتاب مشهور خود با نام مبانی شیمی Principles of Chemistry را در دو جلد در سال‌های ۱۸۶۸ و ۱۸۷۰ منتشر کرد و از همان کتاب برای آموزش دانشجویانش استفاده کرد.
مهم‌ترین کشف زندگی علمی مندلیف در زمان تالیف همین کتاب آموزش رخ داد. او تلاش می‌کرد تا عناصر شیمیایی را بر اساس خواص شیمایی مرتب کند و در همین زمان متوجه الگوی منظم آنها شد که به تدوین جدول تناوبی عناصر شیمیایی انجامید. زمانی که مندلیف در حال تالیف فصل مربوط به عناصر هالوژنی بود، متوجه شباهت آنها به فلزات قلیایی مانند سدیم شد. او با دقت در این گروه متوجه شد که با وجود تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی، روند افزایش وزن اتمی در آنها مشابه است. او با دقت بیشتر در این موارد و با مطالعه‌ی بیشتر گروه فلزات قلیایی خاکی به این نتیجه رسید که وزن اتمی نه تنها برای گروه‌بندی عناصر بلکه برای نظم داخل گروه آنها نیز قابل استفاده است.
البته مندلیف در خاطرات خود کشف ترتیب این جدول را به رویاهایش مرتبط می‌کند. در مصاحبه‌های چاپ شده در مقالات تاریخی از زبان این دانشمند آمده است:
من در رویایم جدولی دیدم که عناصر به ترتیب در محل‌های خود در آن جانمایی شدند. پس از بیدار شدن هر آنچه که به یاد می‌آوردم را یادداشت کردم و بعدا تنها جایگاه یک عنصر نیاز به جابجایی داشت.
مندلیف پس از این نسخه‌ی اولیه با پیروی از الگوی کشف شده جدول خود را گسترش داد. او در تاریخ ۶ مارس سال ۱۸۶۹ یک معرفی رسمی از تالیف خود با عنوان The Dependence between the Properties of the Atomic Weights of the Elements در انجمن شیمی روسیه ارائه کرد. این مقاله‌ی معرفی، عناصر شیمیایی را بر اساس وزن اتمی و همچنین ظرفیت شیمایی توصیف می‌کرد. خلاصه‌ای از موارد ذکر شده توسط مندلیف در این مقاله در ۸ بخش مهم گردآوری شده است:
۱- اگر عناصر شیمیایی بر اساس وزن اتمی مرتب شوند، یک ارتباط تناوبی بین خواص شیمیایی آنها قابل تشخیص می‌شود.
۲- عناصری که خواص شیمیایی مشابه دارند، یا از لحاظ وزن اتمی مشابه هستند یا وزن اتمی آنها با نظم خاصی نسبت به یکدیگر افزایش یافته است.
۳- ترتیب عناصر در گروه‌های عناصری بر اساس وزن اتمی، با ظرفیت شیمیایی آنها مطابقت دارد.
۴- عناصری که بیش از همه پراکنده هستند، وزن اتمی کمتری دارند.
۵- بزرگی وزن اتمی نشان‌دهنده‌ی خصوصیات منحصر به‌فرد آن است. همان‌طور که اندازه‌ی مولکول خصوصیات یک ترکیب را نشان می‌دهد.
۶- کشف عناصر بسیار زیاد دیگر در آینده با این ترتیب پیش‌بینی می‌شود. به‌عنوان مثال دو عنصر مشابه آلومینیم و سیلیکون که وزن اتمی بین ۶۵ و ۷۵ خواهند داشت، کشف خواهند شد.
۷- ممکن است وزن اتمی یک عنصر با توجه به وزن عناصر مجاور اصلاح شود. بدین ترتیب وزن اتمی عنصر تلوریم باید بین ۱۲۳ و ۱۲۶ باشد و عدد ۱۲۸ برای آن اشتباه است. (البته جرم اتمی تلوریم ۱۲۷.۶ است و مندلیف در یافته‌های خود در مورد افزایش جرم اتمی اشتباه کرده بود.)
۸- برخی خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر با توجه به وزن اتمی آنها قابل پیش‌بینی است.
مندلیف جدول تناوبی خود شامل تمامی عناصر کشف شده و و پیش‌بینی شده را در یک ژورنال علمی به زبان روسی منتشر کرد. پس از آن مایر یک جدول عمودی در یک ژورنال آلمانی زبان منتشر کرد. تفاوت اصلی جدول مندلیف پیش‌بینی دقیق خواص عناصری بود که خودش نام اکاسیلیکون، اکاآلومینیم و اکابرن را برای آنها انتخاب کرده بود. این عناصر به ترتیب بعدا با نام‌های ژرمانیم، گالیم و اسکاندیم کشف شدند.
پیش‌بینی عناصر دیگر و اصلاح وزن اتمی عناصر قبلی، از دلایل اصلی موفقیت جدول تناوبی مندلیف بود.
مندلیف با اختصاص پیشوندهای سانسکریت به عناصر خود، ادای احترامی به این زبان کرده بود و علاقه‌ی خود به دستور زبان کهن هندی را نشان داده بود. او یکی از دوستان نزدیک هندشناس مشهور، اوتو فون باتلنیگ بود که در آن زمان در حال تدوین کتابش در مورد یافته‌های زبان‌شناس مشهور پانینی بود. نام‌گذاری‌های مندلیف برای ادای احترام به این دانشمندان نیز بوده است.
مولف جدول تناوبی عناصر شیمیایی برای نام‌گذاری عناصر پیش‌بینی شده از پیشوندهای زبان سانکریت یعنی اکا، دوی و تری استفاده می‌کرد که به معنای اعداد یک، دو و سه بودند. علاوه بر پیش‌بنیی عناصر جدید، این دانشمند برخی از اوزان اتمی کشف شده تا آن زمان (که با وسایلی با دقت پایین اندازه‌گیری شده بودند) را نیز غیر دقیق می‌دانست. او معتقد بود که اوزان تعیین شده با قانون تناوب او سازگاری ندارند. مندلیف در جانمایی لانتانیدها با مشکل مواجه بود و پیش‌بینی می‌کرد که یک سطر دیگر باید در جدول وجود داشته باشد. این سطر بعدا به آکتینیدها اختصاص یافت که سنگین‌ترین وزن اتمی را در میان عناصر شیمیایی دارند. یافته‌های مندلیف در مورد عناصر در آن زمان با انتقادهایی هم روبرو بود اما به محض این که گالیم و ژرمانیم در سال‌های ۱۸۷۵ و ۱۸۸۶ کشف شده و در محل پیش‌بینی شده جای گرفتند، همگان به تحسین این شیمی‌دان اسطوره‌ای پرداختند.
جدول اولیه که مندلیف طراحی کرد یک تفاوت عمده با جدول تناوبی امروزی دارد. جدول او عناصر را بر اساس افزایش وزن اتمی مرتب کرده بود در حالی که جدول استاندارد امروزی آنها را بر اساس افزایش عدد اتمی مرتب می‌کند.
دیگر دستاورهای علمی
مندلیف تاثیرات عمیقی در تاریخ علم شیمی داشته و علاوه بر جدول مشهورش، در بخش‌های دیگر این علم نیز نام خود را ثبت کرده است. مندلیف یکی از موسسان انجمن شیمی روسیه بود که در سال ۱۸۶۹ تاسیس شد. همان‌طور که گفته شد او تحقیقاتی نیز در زمینه‌های تجارت و کشاورزی انجام داده است. شیمی‌دان و مورخ روسی، لو الکساندروویچ چوگایف او را این‌گونه توصیف می‌کند:
یک شیمی‌دان نابغه، فیزیک‌دان تراز اول و محققی با دستاوردهای بزرگ در زمینه‌های هیدرویدنامیک، سیستم‌های اندازه‌گیری، زمین‌شناسی و بخش‌های مهمی از فناوری‌های شیمیایی مانند مواد منفجره، نفت و انواع سوخت و همچنین دیگر جنبه‌های علمی مشابه فیزیک و شیمی که در همه‌ی تحقیقات، دیدی کلی به اقتصاد نیز داشت.
این شیمی‌دان روسی در تحقیقات شیمی فیزیک خود، انبساط مایعات تحت تاثیر حرارت را مورد بررسی قرار داد. در نتیجه‌ی این مطالعات او فرمولی شبیه به قانون گیلوساک تدوین کرد. قانون گیلوساک یکنواختی انباساط گازها رو توضیح می‌دهد. در سال ۱۸۶۱، مندلیف مفهوم دمای بحرانی توماس اندروز را بررسی کرد. او نقطه‌ی جوش یک ماده را دمایی عنوان کرد که در آن، پیوستگی بین مولکول‌ها و گرمای مورد نیاز برای تبخیر به صفر میل می‌کنند و صرف‌نظر از حجم و فشار، مایع به بخار تبدیل می‌شود.
مطالعه روی خواص مایعات و تحقیقات علم مترولوژی، از دیگر فعالیت‌های علمی این دانشمند بوده‌اند
از دستاوردهای مندلیف در علم مترولوژی یا اندازه‌گیری نیز میتوان معرفی و به‌کارگیری سیستم متریک در امپراتوری روسیه را عنوان کرد.
این دانشمند روسی در تحقیقات خود در مورد مواد انفجاری و آتش‌زا به اختراع پایروکلودین رسید. این پودر بدون دود در سال ۱۸۹۲ بر پایه‌ی نیتروسلولوز توسط او ساخته شد و به‌عنوان جایگزینی برای باروت به نیروی دریایی روسیه ارائه شد. البته ارتش روسیه هیچ‌گاه از این ماده استفاده نکرد.
مندلیف تحقیقات عمیقی روی نفت و خاصیت‌های آن داشت. او در مطالعات خود به این نتیجه رسید که هیدروکربن‌ها بدون تاثیر عناصر زنده ساخته می‌شوند. نظریه‌ی او در محافل علمی به‌نام ابیوژنیک شناخته می‌شود و عنوان می‌کند که نفت و گاز به‌وسیله‌ی عوامل غیر زیستی تولید شده و تجزیه‌ی عناصر زنده (ارگانیزم‌ها) تاثیری در تشکیل آنها ندارد.
مندلیف یکی از اولین افرادی بود که در تاسیس پالایشگاه نفت در روسیه نقش داشت. او نفت را به‌عنوان ماده‌ای باارزش برای صنایع پتروشیمی شناسایی کرد. یکی از ماندگارترین اظهارنظرهای این شیمی‌دان در مورد نفت، استفاده از آن به‌عنوان سوخت را مانند روشن کردن اجاق خانه با اسناد و اوراق بهادار بانکی بیان می‌کند.
طیف سنج
طرح کلی طیف سنج از اختراعات مندلیف
مندلیف اولین پالایشگاه نفت روسیه را تاسیس کرد
از دیگر اختراعات و دستاوردهای علمی این دانشمند میتوان به بالون هوایی اشاره کرد که یکی از تاثیرگذارترین المان‌های صنعت هواپیمایی روسیه شد. علاوه بر آن او چگالی‌سنج را برای اندازه‌گیری چگالی مایعات اختراع کرد. دستاورد علمی دیگر، معادله‌ی گاز ایده‌آل بود که ارتباط بین دمای مطلق گاز ایده‌آل، فشار و حجم مولی آن را تعیین می‌کرد.
زندگی شخصی، سال‌های پایانی و مرگ
خصومت شخصی سوانت آرنیوس مانع از اهدای جایزه‌ی نوبل به مندلیف شد
دمیتری مندلیف در سال ۱۸۷۶ و در حالی که متاهل بود، به دختری به نام آنا ایوانوا پاپوا علاقه‌مند شد و در سال ۱۸۸۱ به او پیشنهاد ازدواج داد. او حتی این دختر را به خودکشی در صورت پاسخ منفی تهدید کرد. نکته‌ی جالب در زندگی این دانشمند این که او ابتدا با پاپوا ازدواج کرد و یک ماه بعد از همسر اولش لشوا جدا شد. البته از نظر قوانین کلیسای ارتدکس (که فاصله‌ی ۷ سال بین جدایی و طلاق طلب می‌کند) او مردی با دو همسر بود. این طلاق و ازدواج و انتقاداتی که در آن زمان به رفتارهای دانشمند روسی می‌شد، او را از رسیدن به آکادمی علوم روسیه بازداشت.
مندلیف در مجامع علمی بین‌المللی در سرتاسر اروپا فردی شناخته شده بود و در سال ۱۸۸۲ از انجمن سلطنتی علوم در لندن مدال دیوی را دریافت کرد. این انجمن یک بار دیگر در سال ۱۹۰۵ مدال کاپلی را به این دانشمند روسی اهدا کرد. مندلیف در ۱۷ آگوست سال ۱۸۹۰ از دانشگاه سن پترزبروگ استعفا داد و در سال ۱۸۹۲ به‌عنوان عضو خارجی انجمن سلطنتی علوم در لندن انتخاب شد. در سال ۱۸۹۳ مندلیف مدیر اداره‌ی بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها شد و تا پایان عمر در این پست باقی ماند.
انجمن سلطنتی علوم در سوئد در سال ۱۹۰۵ مندلیف را به‌عنوان عضو خود پذیرفت. سال بعد، انجمن شیمی جایزه‌ی نوبل او را برای دریافت جایزه‌ی نوبل شیمی به‌خاطر کشف سیستم تناوبی به آکادمی پیشنهاد داد. عموما آکادمی نوبل پیشنهادهای انجمن شیمی را می‌پذیرفت اما در این مورد، یکی از اعضای مخالف به نام پیتر کلاسون، کاندیداتوری آنری مواسان را پیشنهاد داد. سوانت آرنیوس یکی از شیمی‌دانان دیگر بود که با وجود عدم عضویت در آکادمی نوبل، تاثیر زیادی بر اعضای آن داشت. او مخالف انتخاب مندلیف بود و اعتقاد داشت سیستم تناوبی او برای تجلیل در این آکادمی در سال ۱۹۰۶ قدیمی است. هم‌عصران این دانشمندان معتقدند که دلیل مخالفت آرنیوس، انتقادات مندلیف به نظریات او بوده است. در نهایت با بحث‌های طولانی، آکادمی نوبل مواسان را با اختلاف یک رای انتخاب کرد. پیشنهاد جایزه برای سال ۱۹۰۷ نیز بار دیگر با فشار آرنیوس رد شد.
منابع :
www.zoomit.ir
fa.wikipedia.org
www.parvaresheafkar.com
دمیتری ایوانویچ مندلیف شیمی‌دان و مخترع روسی قرن نوزدهم میلادی بود که قانون تناوب در عناصر شیمیایی یکی از ماندگارترین یافته‌های او است. جدول مندلیف یکی از نتایج قانون تناوب بود که این شیمی‌دان با طراحی اولیه‌ی آن، مشخصات تعدادی از عناصر شیمیایی کشف شده تا آن زمان را نیز اصلاح کرد. علاوه بر آن، او مشخصات هشت عنصر کشف نشده در زمان خودش را نیز پیش‌بینی کرد.
مندلیف در دوران جوانی خود با تراژدی‌ها و مشکلات متعددی دست و پنجه نرم کرد. او پس از مرگ پدرش با بیماری شدید سل مبارزه می‌کرد و برای مقابله با این مشکلات، خود را در تحقیقات و مطالعاتش غرق می‌کرد. از دیگر فعالیت‌های ماندگار این دانشمند روسی، تالیف مقالات و کتاب‌های آموزشی برای دانش‌آموزان و دانشجویان هم‌وطنش است. او که شاهد کمبود منابع مطالعاتی برای اهالی روسیه بود، با استفاده از مطالعات بین‌المللی و تجاری علمی خود، بیش از ۴۰۰ مقاله و کتاب منتشر کرد.
مندلیف علاوه بر شهرت جهانی به خاطر یافته‌هایش در دنیای شیمی، علاقه‌ی شدیدی نیز به توسعه و بهبود صنعت و کشاورزی کشورش داشت. او به‌عنوان یکی از مشاورین دولت فعالیت می‌کرد و پروژه‌های متعددی را برای بهبود صنعت زغال سنگ توسعه داد. مندلیف برای انجام این فعالیت‌های اجرایی خود در سرتاسر روسیه سفر می‌کرد و حتی برای آشنایی هرچه بیشتر با صنعت نفت به ایالات متحده‌ی آمریکا رفت. مترولوژی یا علم اندازه‌گیری یکی دیگر از حوزه‌های فعالیت این دانشمند بوده است.
تولد و تحصیل
دمیتری مندلیف در هشتم فوریه‌ی سال ۱۸۳۴ در روستای ورکنی آریمزیانی در نزدیکی شهر توبولسک منطقه‌ی سیبری به دنیا آمد. پدرش ایوان پاولویچ مندلیف و مادرش ماریا دمیتریونا مندلیوا نام داشتند. پدربزرگ پدری او پاول ماکسیمویچ سوکولوف یک کشیش ارتدکس روسی در منطقه‌ی تِوِر بود. پدر دمیتری به‌عنوان معلم مدرسه و استاد هنر، سیاست و فلسفه در مدارس شهرهای تامبوف و ساراتوف فعالیت می‌کرد.
مندلیف در خانواده‌ای ارتدکس با ۱۳ خواهر و برادر متولد شد
مندلیف با آموزه‌های مادرش یک مسیحی ارتدکس شد و این آموزه‌ها از همان سال‌های کودکی او را به تحقیق در مورد علوم تجربی و الهی تشویق می‌کردند. او آخرین فرزند خانواده بود و ۱۶ خواهر و برادر داشت که ۱۳ نفر از آنها از دوران نوزادی سالم مانده بودند. البته تعداد خواهر و برادرهای دمیتری در منابع مختلف تاریخی کمی با هم تفاوت دارد.
پدر دمیتری در سال‌های کودکی او بینایی خود را از دست داد و شغل معلمی او در مدارس لغو شد. مادرش مجبور به کار شد و کارخانه‌ی اجدادی شیشه‌سازی خود را بار دیگر راه‌اندازی کرد. دمیتری در سن ۱۳ سالگی پس از مرگ پدرش و آتش‌سوزی در کارخانه‌ی مادرش، به مدرسه‌ی شبانه‌روزی در توبولسک رفت. در سال ۱۸۴۹ و در سن ۱۵ سالگی، دمیتری به همراه مادرش از سیبری به مسکو رفت تا تحصیلات عالیه بیاموزد. دانشگاه مسکو دمیتری را نپذیرفت و او به همراه مادرش به سن‌پترزبورگ رفت تا در دانشگاهی که زمانی پدرش در آن تحصیل کرده بود یعنی Main Pedagogical Institute، مشغول به تحصیل شود.
دمیتری مندلیف در سال‌های جوانی
سرانجام خانواده‌ی فقیر مندلیف مجبور به نقل مکان به سن پترزبورگ شدند و او در سال ۱۸۵۰ وارد دانشگاه دولتی این شهر شد. مادر او در همان سال‌ها از دنیا رفت. دمیتری پس از فارغ‌التحصیلی به بیماری سل مبتلا شد و در سال ۱۸۵۵ به شبه جزیره‌ی کریمه در شمال دریای سیاه رفت. او در دوران اقامت در این منطقه، به عنوان استاد مدرسه‌ی سیمفروپل و اودسا مشغول به کار شد و در سال ۱۸۵۷ پس از سلامت کامل از بیماری به سن پترزبورگ بازگشت.
دوران تدریس و تحقیق
تحقیقات اصلی مندلیف در علوم اندازه‌گیری و شیمی از سال ۱۸۵۹ شروع شد. او ابتدا به مطالعه‌ی مویینگی در مایعات پرداخت و پس از آن طیف‌سنج را مورد بررسی قرار داد. این مطالعات در دانشگاه هایدلبرگ آلمان انجام شد. در آن سال‌های مندلیف برای انجام ماموریتی به این کشور فرستاده شده بود. در دانشگاه جدید او شانس همراهی با بزرگانی همچون رابرت بونزن، امیل ارلن‌مایر و آوگست ککوله را داشت اما ترجیح می‌داد تا در آزمایشگاه شخصی‌اش به تحقیق بپردازد. او در سپتامبر سال ۱۸۶۰ به کنگره‌ی بین‌المللی شیمی در کارلسروهه رفت و با یک مقاله و سخنرانی، انتقادات شدیدی در مورد وزن اتمی، علائم شیمیایی و فرمول‌های شیمیایی بیان کرد. در این کنگره بود که مندلیف توانست با بسیاری شیمی‌دانان بزرگ اروپا آشنا شود.
تحصیل در آلمان و شرکت در کنگره‌ی بین‌المللی شیمی، مسیر علمی و کاری مندلیف را تغییر داد
مندلیف در سال ۱۸۶۱ با بازگشت به سن پترزبورگ یک مقاله‌ی آموزشی به نام شیمی آلی منتشر کرد که جایزه‌ی آکادمی علوم سن پترزبورگ را برای این دانشمند به ارمغان آورد. مندلیف در ۲۷ آوریل سال ۱۸۶۲ با فیوزنا لکیتیشنا لشوا ازدواج کرد. ازدواج آنها در کلیسای موسسه‌ی علمی مهندسی نیکولاف در سن پترزبورگ انجام شد.
دانشگاه صنعتی سن پترزبورگ
مندلیف در سال ۱۸۶۴ استاد دانشگاه صنعتی سن پترزبورگ شد و در سال ۱۸۶۵ نیز به عنوان استاد وارد دانشگاه دولتی این شهر شد. او در سال ۱۸۶۵ تز دکترای خود را با موضوع «ترکیب آب و الکل» ارائه کرده و مدرک خود را دریافت کرد. این دانشمند در سال ۱۸۶۷ به مقام استاد ممتازی در دانشگاه سن پترزبورگ رسید و به‌عنوان استاد شیمی غیرآلی در این دانشگاه مشغول به کار شد. مطالعات، تحقیقات و آموزش‌های او در خلال آن سال‌ها، سن پترزبورگ را در سال ۱۸۷۱ به مرکز مطالعات شیمی در جهان تبدیل کرد.
استاد و مشاور اصلی مندلیف در تحصیلات دانشگاهی، فیزیک‌دان مشهور آلمانی گوستاو کیرشهف بوده است. از دانشجویان مشهور او نیز میتوان به والری گمیلیان، دمیتری پتروویچ کونوالف و الکساندر بایکف اشاره کرد.
جدول مندلیف
تا سال ۱۸۶۳ میلادی، ۵۶ عنصر شیمیایی کشف شده بود. نرخ کشف عناصر در آن سال‌ها، یک عنصر برای هر سال را گزارش می‌کند. جان نیولندز، شیمی‌دان بریتانیایی یکی از دانشمندانی بود که پیش از آن، ترتیب تناوبی برای عناصر را کشف کرده بود. او قانونی با نام Law of Octaves برای این منظور تدوین کرده بود. قانون او تناوب عناصر را بر اساس وزن نسبی اتمی تعریف می‌کرد و در سال ۱۸۶۵ منتشر شد. تحقیقات نیولندز بعدها منجر به پیش‌بینی عناصری مانند ژرمانیوم شد. البته مطالعات و یافته‌های این دانشمند با انتقاد محافل علمی آن زمان روبرو شد و انجمن شیمی‌دانان تا سال ۱۸۸۷ او را تایید نکردند.
یکی دیگر از دانشمندانی که یک جدول تناوبی برای عناصر پیشنهاد داد، لوتار مایر بود. این شیمی‌دان آلمانی در سال ۱۸۶۴ در یک مقاله تعداد ۲۸ عنصر را بر اساس ظرفیت شیمیایی معرفی کرد اما نتوانست عنصر جدیدی پیش‌بینی کند. از طرفی مندلیف پس از آن که در سال ۱۸۶۷ به صورت جدی به شغل تدریس مشغول شد، برای تدریس بهتر به دانشجویان و دانش‌آموزان نیاز به منبع آموزشی داشت. او کتاب مشهور خود با نام مبانی شیمی Principles of Chemistry را در دو جلد در سال‌های ۱۸۶۸ و ۱۸۷۰ منتشر کرد و از همان کتاب برای آموزش دانشجویانش استفاده کرد.
مهم‌ترین کشف زندگی علمی مندلیف در زمان تالیف همین کتاب آموزش رخ داد. او تلاش می‌کرد تا عناصر شیمیایی را بر اساس خواص شیمایی مرتب کند و در همین زمان متوجه الگوی منظم آنها شد که به تدوین جدول تناوبی عناصر شیمیایی انجامید. زمانی که مندلیف در حال تالیف فصل مربوط به عناصر هالوژنی بود، متوجه شباهت آنها به فلزات قلیایی مانند سدیم شد. او با دقت در این گروه متوجه شد که با وجود تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی، روند افزایش وزن اتمی در آنها مشابه است. او با دقت بیشتر در این موارد و با مطالعه‌ی بیشتر گروه فلزات قلیایی خاکی به این نتیجه رسید که وزن اتمی نه تنها برای گروه‌بندی عناصر بلکه برای نظم داخل گروه آنها نیز قابل استفاده است.
البته مندلیف در خاطرات خود کشف ترتیب این جدول را به رویاهایش مرتبط می‌کند. در مصاحبه‌های چاپ شده در مقالات تاریخی از زبان این دانشمند آمده است:
من در رویایم جدولی دیدم که عناصر به ترتیب در محل‌های خود در آن جانمایی شدند. پس از بیدار شدن هر آنچه که به یاد می‌آوردم را یادداشت کردم و بعدا تنها جایگاه یک عنصر نیاز به جابجایی داشت.
مندلیف پس از این نسخه‌ی اولیه با پیروی از الگوی کشف شده جدول خود را گسترش داد. او در تاریخ ۶ مارس سال ۱۸۶۹ یک معرفی رسمی از تالیف خود با عنوان The Dependence between the Properties of the Atomic Weights of the Elements در انجمن شیمی روسیه ارائه کرد. این مقاله‌ی معرفی، عناصر شیمیایی را بر اساس وزن اتمی و همچنین ظرفیت شیمایی توصیف می‌کرد. خلاصه‌ای از موارد ذکر شده توسط مندلیف در این مقاله در ۸ بخش مهم گردآوری شده است:
۱- اگر عناصر شیمیایی بر اساس وزن اتمی مرتب شوند، یک ارتباط تناوبی بین خواص شیمیایی آنها قابل تشخیص می‌شود.
۲- عناصری که خواص شیمیایی مشابه دارند، یا از لحاظ وزن اتمی مشابه هستند یا وزن اتمی آنها با نظم خاصی نسبت به یکدیگر افزایش یافته است.
۳- ترتیب عناصر در گروه‌های عناصری بر اساس وزن اتمی، با ظرفیت شیمیایی آنها مطابقت دارد.
۴- عناصری که بیش از همه پراکنده هستند، وزن اتمی کمتری دارند.
۵- بزرگی وزن اتمی نشان‌دهنده‌ی خصوصیات منحصر به‌فرد آن است. همان‌طور که اندازه‌ی مولکول خصوصیات یک ترکیب را نشان می‌دهد.
۶- کشف عناصر بسیار زیاد دیگر در آینده با این ترتیب پیش‌بینی می‌شود. به‌عنوان مثال دو عنصر مشابه آلومینیم و سیلیکون که وزن اتمی بین ۶۵ و ۷۵ خواهند داشت، کشف خواهند شد.
۷- ممکن است وزن اتمی یک عنصر با توجه به وزن عناصر مجاور اصلاح شود. بدین ترتیب وزن اتمی عنصر تلوریم باید بین ۱۲۳ و ۱۲۶ باشد و عدد ۱۲۸ برای آن اشتباه است. (البته جرم اتمی تلوریم ۱۲۷.۶ است و مندلیف در یافته‌های خود در مورد افزایش جرم اتمی اشتباه کرده بود.)
۸- برخی خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر با توجه به وزن اتمی آنها قابل پیش‌بینی است.
مندلیف جدول تناوبی خود شامل تمامی عناصر کشف شده و و پیش‌بینی شده را در یک ژورنال علمی به زبان روسی منتشر کرد. پس از آن مایر یک جدول عمودی در یک ژورنال آلمانی زبان منتشر کرد. تفاوت اصلی جدول مندلیف پیش‌بینی دقیق خواص عناصری بود که خودش نام اکاسیلیکون، اکاآلومینیم و اکابرن را برای آنها انتخاب کرده بود. این عناصر به ترتیب بعدا با نام‌های ژرمانیم، گالیم و اسکاندیم کشف شدند.
پیش‌بینی عناصر دیگر و اصلاح وزن اتمی عناصر قبلی، از دلایل اصلی موفقیت جدول تناوبی مندلیف بود.
مندلیف با اختصاص پیشوندهای سانسکریت به عناصر خود، ادای احترامی به این زبان کرده بود و علاقه‌ی خود به دستور زبان کهن هندی را نشان داده بود. او یکی از دوستان نزدیک هندشناس مشهور، اوتو فون باتلنیگ بود که در آن زمان در حال تدوین کتابش در مورد یافته‌های زبان‌شناس مشهور پانینی بود. نام‌گذاری‌های مندلیف برای ادای احترام به این دانشمندان نیز بوده است.
مولف جدول تناوبی عناصر شیمیایی برای نام‌گذاری عناصر پیش‌بینی شده از پیشوندهای زبان سانکریت یعنی اکا، دوی و تری استفاده می‌کرد که به معنای اعداد یک، دو و سه بودند. علاوه بر پیش‌بنیی عناصر جدید، این دانشمند برخی از اوزان اتمی کشف شده تا آن زمان (که با وسایلی با دقت پایین اندازه‌گیری شده بودند) را نیز غیر دقیق می‌دانست. او معتقد بود که اوزان تعیین شده با قانون تناوب او سازگاری ندارند. مندلیف در جانمایی لانتانیدها با مشکل مواجه بود و پیش‌بینی می‌کرد که یک سطر دیگر باید در جدول وجود داشته باشد. این سطر بعدا به آکتینیدها اختصاص یافت که سنگین‌ترین وزن اتمی را در میان عناصر شیمیایی دارند. یافته‌های مندلیف در مورد عناصر در آن زمان با انتقادهایی هم روبرو بود اما به محض این که گالیم و ژرمانیم در سال‌های ۱۸۷۵ و ۱۸۸۶ کشف شده و در محل پیش‌بینی شده جای گرفتند، همگان به تحسین این شیمی‌دان اسطوره‌ای پرداختند.
جدول اولیه که مندلیف طراحی کرد یک تفاوت عمده با جدول تناوبی امروزی دارد. جدول او عناصر را بر اساس افزایش وزن اتمی مرتب کرده بود در حالی که جدول استاندارد امروزی آنها را بر اساس افزایش عدد اتمی مرتب می‌کند.
دیگر دستاورهای علمی
مندلیف تاثیرات عمیقی در تاریخ علم شیمی داشته و علاوه بر جدول مشهورش، در بخش‌های دیگر این علم نیز نام خود را ثبت کرده است. مندلیف یکی از موسسان انجمن شیمی روسیه بود که در سال ۱۸۶۹ تاسیس شد. همان‌طور که گفته شد او تحقیقاتی نیز در زمینه‌های تجارت و کشاورزی انجام داده است. شیمی‌دان و مورخ روسی، لو الکساندروویچ چوگایف او را این‌گونه توصیف می‌کند:
یک شیمی‌دان نابغه، فیزیک‌دان تراز اول و محققی با دستاوردهای بزرگ در زمینه‌های هیدرویدنامیک، سیستم‌های اندازه‌گیری، زمین‌شناسی و بخش‌های مهمی از فناوری‌های شیمیایی مانند مواد منفجره، نفت و انواع سوخت و همچنین دیگر جنبه‌های علمی مشابه فیزیک و شیمی که در همه‌ی تحقیقات، دیدی کلی به اقتصاد نیز داشت.
این شیمی‌دان روسی در تحقیقات شیمی فیزیک خود، انبساط مایعات تحت تاثیر حرارت را مورد بررسی قرار داد. در نتیجه‌ی این مطالعات او فرمولی شبیه به قانون گیلوساک تدوین کرد. قانون گیلوساک یکنواختی انباساط گازها رو توضیح می‌دهد. در سال ۱۸۶۱، مندلیف مفهوم دمای بحرانی توماس اندروز را بررسی کرد. او نقطه‌ی جوش یک ماده را دمایی عنوان کرد که در آن، پیوستگی بین مولکول‌ها و گرمای مورد نیاز برای تبخیر به صفر میل می‌کنند و صرف‌نظر از حجم و فشار، مایع به بخار تبدیل می‌شود.
مطالعه روی خواص مایعات و تحقیقات علم مترولوژی، از دیگر فعالیت‌های علمی این دانشمند بوده‌اند
از دستاوردهای مندلیف در علم مترولوژی یا اندازه‌گیری نیز میتوان معرفی و به‌کارگیری سیستم متریک در امپراتوری روسیه را عنوان کرد.
این دانشمند روسی در تحقیقات خود در مورد مواد انفجاری و آتش‌زا به اختراع پایروکلودین رسید. این پودر بدون دود در سال ۱۸۹۲ بر پایه‌ی نیتروسلولوز توسط او ساخته شد و به‌عنوان جایگزینی برای باروت به نیروی دریایی روسیه ارائه شد. البته ارتش روسیه هیچ‌گاه از این ماده استفاده نکرد.
مندلیف تحقیقات عمیقی روی نفت و خاصیت‌های آن داشت. او در مطالعات خود به این نتیجه رسید که هیدروکربن‌ها بدون تاثیر عناصر زنده ساخته می‌شوند. نظریه‌ی او در محافل علمی به‌نام ابیوژنیک شناخته می‌شود و عنوان می‌کند که نفت و گاز به‌وسیله‌ی عوامل غیر زیستی تولید شده و تجزیه‌ی عناصر زنده (ارگانیزم‌ها) تاثیری در تشکیل آنها ندارد.
مندلیف یکی از اولین افرادی بود که در تاسیس پالایشگاه نفت در روسیه نقش داشت. او نفت را به‌عنوان ماده‌ای باارزش برای صنایع پتروشیمی شناسایی کرد. یکی از ماندگارترین اظهارنظرهای این شیمی‌دان در مورد نفت، استفاده از آن به‌عنوان سوخت را مانند روشن کردن اجاق خانه با اسناد و اوراق بهادار بانکی بیان می‌کند.
طیف سنج
طرح کلی طیف سنج از اختراعات مندلیف
مندلیف اولین پالایشگاه نفت روسیه را تاسیس کرد
از دیگر اختراعات و دستاوردهای علمی این دانشمند میتوان به بالون هوایی اشاره کرد که یکی از تاثیرگذارترین المان‌های صنعت هواپیمایی روسیه شد. علاوه بر آن او چگالی‌سنج را برای اندازه‌گیری چگالی مایعات اختراع کرد. دستاورد علمی دیگر، معادله‌ی گاز ایده‌آل بود که ارتباط بین دمای مطلق گاز ایده‌آل، فشار و حجم مولی آن را تعیین می‌کرد.
زندگی شخصی، سال‌های پایانی و مرگ
خصومت شخصی سوانت آرنیوس مانع از اهدای جایزه‌ی نوبل به مندلیف شد
دمیتری مندلیف در سال ۱۸۷۶ و در حالی که متاهل بود، به دختری به نام آنا ایوانوا پاپوا علاقه‌مند شد و در سال ۱۸۸۱ به او پیشنهاد ازدواج داد. او حتی این دختر را به خودکشی در صورت پاسخ منفی تهدید کرد. نکته‌ی جالب در زندگی این دانشمند این که او ابتدا با پاپوا ازدواج کرد و یک ماه بعد از همسر اولش لشوا جدا شد. البته از نظر قوانین کلیسای ارتدکس (که فاصله‌ی ۷ سال بین جدایی و طلاق طلب می‌کند) او مردی با دو همسر بود. این طلاق و ازدواج و انتقاداتی که در آن زمان به رفتارهای دانشمند روسی می‌شد، او را از رسیدن به آکادمی علوم روسیه بازداشت.
مندلیف در مجامع علمی بین‌المللی در سرتاسر اروپا فردی شناخته شده بود و در سال ۱۸۸۲ از انجمن سلطنتی علوم در لندن مدال دیوی را دریافت کرد. این انجمن یک بار دیگر در سال ۱۹۰۵ مدال کاپلی را به این دانشمند روسی اهدا کرد. مندلیف در ۱۷ آگوست سال ۱۸۹۰ از دانشگاه سن پترزبروگ استعفا داد و در سال ۱۸۹۲ به‌عنوان عضو خارجی انجمن سلطنتی علوم در لندن انتخاب شد. در سال ۱۸۹۳ مندلیف مدیر اداره‌ی بین‌المللی اوزان و مقیاس‌ها شد و تا پایان عمر در این پست باقی ماند.
انجمن سلطنتی علوم در سوئد در سال ۱۹۰۵ مندلیف را به‌عنوان عضو خود پذیرفت. سال بعد، انجمن شیمی جایزه‌ی نوبل او را برای دریافت جایزه‌ی نوبل شیمی به‌خاطر کشف سیستم تناوبی به آکادمی پیشنهاد داد. عموما آکادمی نوبل پیشنهادهای انجمن شیمی را می‌پذیرفت اما در این مورد، یکی از اعضای مخالف به نام پیتر کلاسون، کاندیداتوری آنری مواسان را پیشنهاد داد. سوانت آرنیوس یکی از شیمی‌دانان دیگر بود که با وجود عدم عضویت در آکادمی نوبل، تاثیر زیادی بر اعضای آن داشت. او مخالف انتخاب مندلیف بود و اعتقاد داشت سیستم تناوبی او برای تجلیل در این آکادمی در سال ۱۹۰۶ قدیمی است. هم‌عصران این دانشمندان معتقدند که دلیل مخالفت آرنیوس، انتقادات مندلیف به نظریات او بوده است. در نهایت با بحث‌های طولانی، آکادمی نوبل مواسان را با اختلاف یک رای انتخاب کرد. پیشنهاد جایزه برای سال ۱۹۰۷ نیز بار دیگر با فشار آرنیوس رد شد.
منابع :
www.zoomit.ir
fa.wikipedia.org
www.parvaresheafkar.com
