Det periodiska systemet har blivit en ikon för vetenskapen. Dess rader och kolumner ger ett snyggt sätt att visa upp elementen – ingredienserna som utgör universum.

Det verkar självklart idag, men det var inte för generationer av tidiga kemister. Det förändrades när Dmitri Mendeleev började skriva en lärobok och funderade över sätt att gruppera elementen för att lätta på sin börda.

Den ryske kemisten upptäckte ett elegant och kraftfullt mönster:han insåg att vissa element uppvisade liknande egenskaper, och att dessa egenskaper varierade regelbundet – eller periodvis – med ökande atomvikt.

Så den 17 februari, 1869 (enligt den julianska kalendern som användes i Ryssland vid den tiden), Mendelejev publicerade ett diagram över de 60-udda element som var kända vid den tiden, sorterade efter deras vikter och egenskaper. Han kallade det "Ett försök till ett system av element, Baserat på deras atomvikt och kemiska affinitet."

Det har kommit att betraktas som ett av de största vetenskapliga bidragen genom tiderna.

Det är därför som FN och International Union of Pure and Applied Chemistry firar 150-årsdagen av Mendeleevs periodiska system. Festligheterna startade i Paris på tisdagen.

Journalen Vetenskap markerar tillfället med ett specialnummer om bordet, som innehåller en uppsats om dess ursprung av Michael Gordin, en vetenskapshistoriker vid Princeton University. Gordin talade med Los Angeles Times om Mendelejevs uppfinning och dess vetenskapliga arv.

F:Varför har det periodiska systemet bestått i 150 år?

S:Det är ett fantastiskt verktyg som kan komprimera en enorm mängd information till ett format. Det är en av de första sakerna som folk lär sig om kemi. Det finns i varje lärobok. Det finns på väggen i i stort sett alla kemiklassrum i världen.

F:Hur kom det sig?

S:Dmitri Mendeleev skrev en lärobok när han kom på idén. Det var ett schema han satte ihop för att hjälpa till att organisera elementen i familjer så att han inte behövde lägga tid på att göra varje element individuellt.

F:Hur fungerade det?

A:Bordet organiseras genom att öka atomvikten, men uppdelad i rader. När Mendeleev gjorde det, han såg att vissa grundämnen har mycket liknande egenskaper - de bildar syror som har liknande styrka, de bildar kristaller som ser likadana ut.

Så, förutom att öka atomvikten, han såg att det finns något annat mönster som upprepas. Det var han som uppfann termen "periodisk".

F:Insåg han att han var inne på något stort?

S:Jag tror att han uppfattade ett mönster som kunde vara en av två saker. Är det bara ett praktiskt läromedel, eller är det ett djupt mönster i naturen? Han såg det åt båda hållen.

Över tid, han blev mer övertygad om att han hade upptäckt en naturlag. Det är normalt för vetenskapliga rön - när du först föreslår något, du vet inte att det är sant än.

F:Skulle du säga att Mendeleev "upptäckte" det moderna periodiska systemet?

S:Jag brukar säga att Mendeleev formulerade eller uppfann tabellen. Anledningen till att jag inte säger upptäckt är att det inte är som att det är en sten eller ett berg. Det är en uppsättning relationer mellan saker som är som stenar eller berg.

F:Men han var inte den enda kemisten som arbetade på ett bord för 150 år sedan, var han?

A:Det stämmer. Det fanns sex olika formuleringar av tabellen på 1860-talet.

F:Vad skiljer hans bord åt?

S:Det första är att Mendeleev gör alla element. Tidigare personer hade lagt in många eller de flesta, men hade inte gjort alla eftersom de inte var säkra på atomvikterna. Mendelejev gissade om sina vikter för att passa dem i bordet.

Den andra saken är att han förutspådde existensen av nya element. När dessa element upptäcks, hans bord sticker ut.

Den tredje anledningen är att han under sin livstid var mycket insisterande på att han förtjänade kredit för det periodiska systemet.

F:Låt oss backa en minut. Hur förutspådde Mendeleev existensen av oupptäckta element?

S:Det finns flera hypoteser av historiker eftersom han inte skrev ner sin tankeprocess.

När Mendeleev började rada upp element med liknande egenskaper i kolumner, han märkte att på några ställen, ett element verkade vara på fel plats och borde vara en kolumn över. När han flyttade över den, allt löste sig. Men sedan finns det en tom lucka. Och han är som, "OK, hur förklarar jag vad som finns i gapet?"

F:Och hur förklarade han det?

A:Han sa, "Väl, dess atomvikt borde vara ungefär detta, för att jag kan genomsnitta från elementen runt det och gissa det. "Och han är som, "Jag vet vad dess kristallstruktur ska vara. Och jag vet något om vilka typer av syror det skulle bilda, eftersom den har egenskaperna hos elementen ovanför och under den."

Inom 15 år, tre av de element som han förutspådde i detalj upptäcktes. Och de hade precis de egenskaper han sa att de skulle ha.

F:Så andra kemister gjorde inte förutsägelser?

S:Andra människor insåg att det fanns ett mönster. Men de gissade inte om elementenas egenskaper.

Mendeleevs främsta konkurrent är en tysk som heter Lothar Meyer. Meyer gjorde några versioner av ett liknande bord på 1860-talet, men han gjorde aldrig förutsägelser. Han tyckte det var hänsynslöst att gissa. Han är som, "Kemister borde inte göra det, eftersom vi ännu inte vet tillräckligt."

F:Vad hände på 1860-talet som gav alla idén att göra tabeller över elementen?

A:Idag, det periodiska systemet är organiserat efter atomnummer, vilket är antalet protoner i kärnan. Men de visste inte om protoner då, så de organiserade allt efter atomvikt. De hade vad de trodde var exakta atomvikter för alla grundämnen, men några av dessa vikter mättes med olika system.

Sedan, år 1860, det var ett internationellt möte för kemister i Tyskland. Mendeleev råkade vara där för att han studerade i närheten. De föreslår ett enhetligt sätt att organisera atomvikterna, och när de gör det, de korrigerar en hel massa atomvikter.

Inom ett eller två år, folk började se dessa mönster.

F:Fanns det tidigare försök att organisera elementen?

A:Ja. En metod var alfabetisk, vilket var mycket vanligt.

De andra organiserade elementen genom sin förmåga att binda samman. Så du skulle skapa en tabell och säga, svavel binder riktigt bra till det här och det här och det här, i denna ordning. De ser ut som periodiska tabeller, men de är helt olika. De listar inte alla element, och saker dyker upp flera gånger.

F:Vet vi vilken typ av kille Mendeleev var?

S:Vi vet faktiskt mycket om honom. Han föddes i en sibirisk stad som heter Tobolsk, som är nästan i den exakta mitten av Ryssland. Han hamnade i St. Petersburg för utbildning, och han stannade där större delen av sitt liv – han undervisade vid universitetet i St. Petersburg – men reste mycket brett.

Han var väldigt högljudd, lite roligt, snabbt att tappa humöret, men också helt klart väldigt karismatisk och engagerande. Han var också mycket politiskt aktiv. Han fanns mycket i tidningarna.

Efter att han avslutat bordet, han bestämde sig för att han skulle börja behålla all sin post och alla sina brev eftersom han visste att han skulle bli känd. Han är den typen av person som brydde sig om sitt arv och tänkte på sig själv ganska bra.

F:Blev han känd under sin livstid?

A:Ja. Han sköter bordet när han är 35, år 1869, och han lever till 1907. Tabellen blir mer och mer central för kemin under hans liv, så han blir internationellt känd.

F:Forskare förstod inte riktigt atomer förrän efter Mendeleev dog. Hur förändrade det tabellen?

S:Vi organiserar nu tabellen baserat på kvantteori – på positionerna elektronerna i det yttre skalet av en atom har. Det förklarar deras kemiska egenskaper eftersom elektronerna bestämmer hur de binder till andra grundämnen.

Mendeleev visste ingenting om det. Elektronen upptäcktes 1897, och han gillade inte den idén. Han gillade inte många av dessa nya idéer. När folk upptäckte nya saker som han inte kunde lägga i bordet, han blev väldigt frustrerad. Det störde honom.

Men senare, Niels Bohr, den danska fysikern som är en av arkitekterna för kvantteori, publicerade en mycket intressant version av det periodiska systemet som innehåller insikterna om atomens kvantvision för att hjälpa till att förklara hur systemet fungerar. Det tystade de som trodde att bordet bara var en lycklig gissning.

F:Vad mer har förändrats under de senaste 150 åren?

A:Alla dessa nya element som har upptäckts, de mycket tunga elementen. De är huvudsakligen resultat av att använda kolliderar och sådana saker för att göra dem. De lever under en mycket kort tid - mikrosekunder. Men att fylla i tabellen har lärt oss mycket om hur kärnorna i dessa atomer fungerar.

Vi förstår nu varför det finns så många kolumner i tabellen som det finns, och hur många rader ner vi kan gå innan atomen blir för instabil. Vi har nu ett bord utan luckor, och det ger oss en verklig känsla av att förstå naturen.

F:Är tabellen klar nu?

S:Jag är säker på att någon kommer att försöka skapa nya element så att du kan bygga fler rader. Men frågan om det är värt investeringen för mängden kunskap vi får är en fråga som forskare och politiker skulle behöva svara på. Det är inte min sak att bestämma.

F:Finns det något med det moderna periodiska systemet som skulle ha förvånat Mendeleev?

A:Jag tror att han skulle ha blivit riktigt förvånad över hur tunga elementen kan bli, att vi har kunnat nå 118.

Men jag tror att han skulle ha varit mycket glad över att bordet fortfarande är allestädes närvarande - att det han gjorde fortfarande finns kvar.

©2019 Los Angeles Times
Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.