Slagalica Dmitrija Mendeljejeva

“Periodni sistem elemenata je možda jedno od najznačajnijih dostignuća nauke. To je jedna tablica koja se danas sastoji od 118 pravougaonika u kojima su ispisani simboli svih poznatih hemijkih elemenata koji sačinjavaju sve supstance ne samo na našoj planeti, već i u univerzumu. I ako bismo se osvrnuli na reči jednog pisca naučne fantastike, možda bi periodni sistem elemenata zapravo bio univerzalni jezik po kom bi se prepoznale civilizacije koje postoje van naše planete”, kaže dr Tamara Todorović sa Hemijskog fakulteta Univerziteta u Beogradu u razgovoru za Eureku.


dr Tamara Todorović, foto: lična arhiva

Povodom 150 godina Periodnog sistema elemenata sa dr Tamarom Todorović smo razgovarali o Mendeljejevu i njegovom dostignuću, ali i hemijskim elementima danas u trideset osmoj epizodi Eureke.


Kako se odvijala istorija otkrića hemijskih elemenata?


Za hemijske elemente su se ljudi prirodno zainteresovali kada su počeli da koriste različita oruđa, pa su neki elementi poznati još iz praistorije. To su bakar, gvožđe, sumpor. Sa razvojem ljudske misli i civilizacije nekako se osetila potreba za klasifikacijom materije uopšte. Već su antički filozofi razmišljali o tome od čega se sastoji sve ono što nas okružuje. Jedan od prvih koji je možda pronikao u suštinu materije je bio Demokrit koji je došao na ideju da se sva materija mora sastojati iz nekih sitnih čestica koje je nazvao atomima što znači “nedeljiv”. Dalje se ta filozofksa misao razvijala i negde početkom 19. veka ponovo se jedan vrlo značajan hemičar osvrnuo na tu antičku misao, a to je bio Džon Dalton. On je tada napravio svoju atomsku teoriju i vaskrsao ideju o atomima. Onda je sve počelo dalje da se razvija zato što ljudi prirodno imaju potrebu da naprave nekakvu klasifikaciju. Tako su i hemičari imali potrebu da klasifikuju sve supstance, a hemija je tada prošla mračno doba alhemije i postala eksperimentalna nauka. Otkriveni su novi hemijski elementi i polako se već nakupilo oko 60 njih koji su do Mendeljejevog doba bili poznati. Sam Lavoazje, koga nazivamo ocem moderne hemije, rešio je da ih klasifikuje na metale, elemente u živom sistemu i tako dalje, ali nije postojala neka osnova osim njegovog posmatranja i grupisanja.


Odakle potiču hemijski elementi?


Prema Teoriji velikog praska, nastali su pri nastanku univerzuma. Već tri sekunde nakon velikog praska formirane su elementarne čestice koje su udruživanjem dale prve atome najlakših elemenata, vodonika i helijuma. Zatim su procesom nukleosinteze u zvezdama nastali i teži elementi do gvožđa, a danas se zna da oni nastaju u supernovama jer se prilikom ovih eksplozija oslobađa dovoljna količina energija da nastanu jezgra težih elemenata. Sve potiče od velikog praska.


Odatle potiče i čuvena rečenica da smo svi mi zvezdana prašina.


Tako je. Tu rečenicu je izgovorio čuveni kosmolog Karl Segan koji je radio na teoriji nastanka univerzuma i posmatrao kosmološke pojave. Pošto su planete nastale agregacijom zvezdane prašine koja je zbog gravitacionog privlačenja čestica dobila tu masu, onda možemo da kažemo da smo svi sastavljeni od zvezdane prašine.


Rekli ste da je do danas otkriveno 118 hemijskih elemenata, ali moguće je da će ih biti još?


Da, i to je jedan izazov koji je sada postavljen pred nuklearne fizičare i druge naučnike koji se bave sintezom elemenata. Prema nekoj najnovijoj kvantnoj teoriji se smtara da će možda postojati mogućnost za sintezu hemiijskih elemenata do rednog broja 173. Ali, to je jedan mukotrpan posao zato što vam treba specijalna tehnologija. Treba da se izgrade akceleratori čestica gde bi se izvršila sintza tih elemenata. Drugi problem su kvantni efekti koji utiču na to da bi vreme života tih novih hemijskih elemenata bilo vrlo kratko, pa je potrebno uhvatiti ih u trenutku, okarakterisati i dokazati da su to novi hemijski elementi. Na tome se radi pre svega u Americi i Rusiji.


Kada pogledate istoriju otkrivanja elemenata, koje biste ličnosti izdvojili?


Smatra se da je otac periodnog sistema elemenata Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, čuveni ruski naučnik koji je svoju prvu verziju tablice objavio 1869. godine. Međutim, manje je poznato da su i mnogi drugi naučnici pre njega radili na klasifikaciji elemenata i pravljenju nekakvih tabela. Neki od njih su zaboravljeni u međuvremenu a dali su svoj doprinios i neke osnovne ideje. Ključna stvar koja se desila i koja je pomogla objavljivanju periodnog sistema je prvi hemijski kongres koji je održan 1860. godine i na kom su se okupili najznačajniji hemičari tog doba. Na kongresu se vodila rasprava kako će se opisivati masa atoma elemenata i donet je zaključak da treba odbaciti pojam ekvivalentne težine i uvesti pojam relativne atomske mase. Na osnovu toga su posle mnogi naučnici izračunali koliko iznose relativne atomske mase i kada su objavili tablicu za do tada poznate elemente postalo je očigledno da se elementi mogu poređati po porastu relativne atomske mase i da se nakon određenog hemijskog elementa u koloni ponovo javlja element koji će imati slična hemijska svojstva kao prethodni. Nije samo Mendeljejv to uočio već i neki drugi naučnici pre njega.


Kada pogledamo hemijske elemente koji su prethodnih decenija otkriveni, za njih je zaslužan ruski nuklearni fizičar Jurij Oganezan. Kako se korz istoriju menjalo koje su države bile dominantne u otkrivanju elemenata?


Početkom 19. i sve do početka 20. veka dominaciju u otkrivanju elemenata imali su britanski naučnici. Međutim, nakon Drugog svetskog rata primat prelazi u ruke SAD. Za vreme rata je projekat Menhetn imao za cilj razvoj nuklearnog naoružanja tako da su američki naučnici ulagali veliki napor i tom prilikom je otkriveno dosta hemijskih elemenata. Jedan poznati naučnik koji učestvuje u ovom projektu jeste Glen Siborg koji je učestvovao u otkriću 10 hemijskih elemenata. On je jedini, pored ruskog naučnika Jurija Oganezana po kom je za života nazan hemijski element, siborgijum. Negde oko šezdesetih godina na scenu stupaju ruski naučnici. Glavni razlog je osnivanje jednog bitnog instituta koji i dans postoji u čuvenom ruskom gradu Dubna, koji se upravo bavi istraživanjima vezanim za otkrivanje hemijskih elemenata. I onda počinje trka između SAD i Rusije ko će pre otkriti elemente ali već osamdesetih na scenu stupa i Nemačka.


Zašto je Mendeljejevljev sistem drugačiji od pokušaja koji su mu prethodili i zašto je i posle 150 godina aktuelan, a biće i u budućnosti?


Nemački naučnik Lotar Mejer je istovremeno sa Mendeljejevim objavio svoju verziju tablice koja je bila poprilično slična. Ali u čemu je bila prednost Mendeljejeva? I jedan i drugi su dobili odlikovanje za otkriće periodnog sistema elemenata, ali verujem da je retko ko čuo za ime Lotara Mejera. Šta je to bilo značajno kod Mendeljejeva? Pre svega, on je bio hrabar da stane iza svojih uverenja i iza onoga što je smatrao da je pronašao. On je eksplicitno u svom radu naveo na koji način je poređao hemijske elemente, obrazložio kako se periodično menjaju svojstva elemenata i da predviđa prazna mesta za one elemente koji još uvek nisu bili otkriveni, ali je pretpostavljao da će biti. To je bila njegova najveća vrednost. Hrabrost. Ostali nisu bili toliko hrabri iako su možda bili na dobrom tragu otkrivanja periodnog sistema elemenata.


Kako je Mendeljejev gradio svoj sistem?


Mejer je takođe ređao elemente po porastu relativnih atomskih masa, ali nije u svom radu eksplicitno naveo da predviđa prazna mesta. Napravio je nekoliko grešaka u ređanju do tada poznatih elemenata i više se koncentrisao na neku vezu između fizičkih parametara koji karakterišu elemente a nije obratio pažnju na hemijska svojstva. Mendeljejev je bio dobar eksperimentalni hemičar. To je bila njegova glavna prednost. Radio je dosta u laboratoriji na ispitivanju svojstava supstanci, da li je neka eksplozivna, kako će se sjediniti sa drugom, kojom brzinom, dok je Mejer više bio okrenut ka teoriji. Druga stvar koja karakteriše Mendeljejeva, a ljudi često zaboravljaju, on je bio univerzitetski profesor i pisao je knjige. Kada je opisivao hemijske elemente, završio je prvo opis elemenata poput fluora, hlora, broma, joda (koje danas nazivamo halogenim) i onda je logično hteo da pređe na metale. Onda se javio problem koje dalje elemente treba da opiše i kojim redosledom. Pretpostavlja se da je to pisanje knjiga kojim je želeo da približi svojim studentima hemiju, njega navelo na to da razmisli kako da nastavi dalje opisivanje hemijskih elemenata i navelo ga da ih klasifikuje. Ipak, u njegovom umu ideja u klasifikaciji kuvala se vrlo dugo. Kada pogledate, 1860. godine je bio prvi hemijski kongres, već prva verzija klasifikacije elementa usledila je samo godinu dana nakon toga a Mendeljejevu je trebalo devet godina da svoju ideju uobliči i da objavi verziju periodnog sistema. Inače, prisustvovao je prvom hemijskom kongresu tako da je bio upoznat sa svim činjenicama pa ipak nije bio brzoplet.


Koja su to pravila koja važe u njegovom sistemu?


Masu jednog atoma je vrlo teško izmeriti i sada u hemijskoj laboratoriji, a naročito je bilo teško u njegovo vreme. Relativna atomska masa se određivala u odnosu na masu atoma najlakšeg elementa periodnog sistema, vodonika. Na taj način se dobijaju numeričke vrednosti. Neki naučnici su posmatrali samo cifre i ređali elemente samo prema porastu relativnih atomskih masa. Međutim, mnogi su se spotakli jer nisu obratili pažnju na hemijska svojstva tih elemenata. Mendeljejev je primetio da nakon određenog elementa ponovo dolazi element koji će imati slična hemijska svojstva kao i onaj iznad njega u koloni. To je bila genijalnost Mendeljejeva što nije samo posmatrao cifre, već je uključio što više faktora u tu klasifikaciju.


Na naše prostore periodni sistem stiže udžbenikom Sime Lozanića?


Možda se malo zna o tome da se u Srbiji hemija istovremeno razvijala kao u ostatku Evrope, odnosno tadašnjim centrima u okviru Nemačke, Velike Britanije, Rusije. Sima Lozanić je studirao u inostranstvu i doneo je najnovija hemijska dostignuća. Hemija u Srbiji je u to doba bila vrlo moderna i razvijena, išla je u korak sa hemijom u Evropi. To je bio period kada je bilo jako teško doći do literature. Ali hemičari iz Srbije su zaista bili na izvoru znanja i trudli su se da nova znanja vrlo brzo prenesu u Srbiju, pa tako i periodni sistem.



* Razgovor je emitovan 21. novembra 2019. na Radio Aparatu








0 comments

Recent Posts

See All