Dmitri Mendeleev

Es gibt in dieser Welt nichts, das ich zu sagen fürchte.

Dmitri Ivanovich Mendeleev war ein russischer Chemiker und Erfinder. Er ist am besten dafür bekannt, dass er das Periodensystem der Elemente formulierte und eine weitsichtige Version des Periodensystems der Elemente schuf. Er nutzte das Periodensystem nicht nur, um die damals akzeptierten Eigenschaften einiger bekannter Elemente wie die Wertigkeit und das Atomgewicht von Uran zu korrigieren, sondern auch um die Eigenschaften von acht noch zu entdeckenden Elementen vorherzusagen.

Frühes Leben

Mendeleev wurde im Dorf Verkhnie Aremzyani in der Nähe von Tobolsk in Sibirien geboren, für Ivan Pavlovich Mendeleev 1783–1847 und Maria Dmitrievna Mendeleeva geb. Kornilieva 1793–1850. Ivan arbeitete als Schulleiter und Lehrer für bildende Kunst, Politik und Philosophie an den Gymnasien Tambov und Saratov. Ivans Vater, Pavel Maximovich Sokolov, war ein russisch-orthodoxer Priester aus der Region Tver. Nach der Tradition der Priester dieser Zeit erhielten Pavels Kinder neue Familiennamen, während sie das theologische Seminar besuchten, und Ivan erhielt den Familiennamen Mendeleev nach einem lokalen Gutsherrn.

Maria Kornilieva stammte aus einer bekannten Familie von Tobolsker Kaufleuten, die das erste sibirische Druckhaus gründeten und deren Abstammung auf Yakov Korniliev zurückgeht, einen Mann aus dem 17. Jahrhundert, der zum wohlhabenden Kaufmann wurde. 1889 veröffentlichte ein lokaler Bibliothekar einen Artikel in der Tobolsker Zeitung, in dem er behauptete, dass Yakov ein getaufter Teleut war, eine ethnische Minderheit, die damals als „weiße Kalmyken" bekannt war. Da keine Quellen angegeben wurden und keine dokumentierten Fakten aus Yakovs Leben je offenbart wurden, lehnen Biographen es allgemein als Mythos ab. 1908, kurz nach Mendeleevs Tod, veröffentlichte eine seiner Nichten Familienchroniken. Erinnerungen an D. I. Mendeleev, in denen sie von einer „Familienlegende" über Marias Großvater sprach, der „eine kyrgisische oder tatarische Schönheit heiratete, die er so sehr liebte, dass er auch starb, als sie starb, vor Trauer". Dies widerspricht jedoch den dokumentierten Familienchroniken, und keine dieser Legenden wird durch Mendeleevs Autobiographie, die Memoiren seiner Tochter oder seiner Ehefrau gestützt. Doch einige westliche Gelehrte beziehen sich immer noch auf Mendeleevs angebliche „mongolische", „tatarische", „tartarische" oder einfach „asiatische" Abstammung als Fakt.

Mendeleev wurde als orthodoxer Christ erzogen, wobei seine Mutter ihn ermutigte, „geduldig göttliche und wissenschaftliche Wahrheit zu suchen". Sein Sohn würde sie später informieren, dass er sich von der Kirche entfernte und eine Form des „romantisierten Deismus" annahm.

Mendeleev war der Jüngste von 17 Geschwistern, von denen „nur 14 am Leben blieben, um getauft zu werden", wie Mendeleevs Bruder Pavel berichtete, was bedeutet, dass die anderen bald nach ihrer Geburt starben. Die genaue Anzahl von Mendeleevs Geschwistern unterscheidet sich zwischen den Quellen und ist immer noch eine Frage des historischen Streits. Unglücklicherweise für das finanzielle Wohlbefinden der Familie wurde sein Vater blind und verlor seine Lehrerstelle. Seine Mutter war gezwungen zu arbeiten und startete die verlassene Glashütte ihrer Familie neu. Im Alter von 13 Jahren besuchte Mendeleev nach dem Tod seines Vaters und der Zerstörung der Fabrik seiner Mutter durch ein Feuer das Gymnasium in Tobolsk.

1849 brachte seine Mutter Mendeleev quer durch Russland von Sibirien nach Moskau, um Mendeleev an der Moskauer Universität einzuschreiben. Die Universität in Moskau akzeptierte ihn nicht. Mutter und Sohn reisten weiter nach Sankt Petersburg zum Alma Mater des Vaters. Die nun arme Mendeleev-Familie zog nach Sankt Petersburg, wo er 1850 das Hauptpädagogische Institut betrat. Nach seinem Abschluss erkrankte er an Tuberkulose, was ihn 1855 veranlasste, auf die Krim-Halbinsel an der Nordküste des Schwarzen Meeres umzuziehen. Dort wurde er Wissenschaftsmeister des 1. Simferopol-Gymnasiums. 1857 kehrte er mit vollständig wiederhergestellter Gesundheit nach Sankt Petersburg zurück.

Zwischen 1859 und 1861 arbeitete er in Heidelberg an der Kapillarität von Flüssigkeiten und der Funktionsweise des Spektroskops. Später im Jahr 1861 veröffentlichte er ein Lehrbuch mit dem Namen Organische Chemie. Dies brachte ihm den Demidov-Preis der Petersburger Akademie der Wissenschaften ein.

Am 4. April 1862 verlobte er sich mit Feozva Nikitichna Leshcheva, und sie heirateten am 27. April 1862 in der Kirche des Nikolaev Engineering Institute in Sankt Petersburg, wo er unterrichtete.

Mendeleev wurde 1864 bzw. 1865 Professor am Sankt Petersburger Technologischen Institut und der Staatsuniversität Sankt Petersburg. 1865 wurde er Doktor der Naturwissenschaften für seine Dissertation „Über die Kombinationen von Wasser mit Alkohol". Er erhielt 1867 die Anstellung an der Universität Sankt Petersburg und begann, anorganische Chemie zu unterrichten, während er Voskresenskii in dieser Position nachfolgte; bis 1871 hatte er Sankt Petersburg in ein international anerkanntes Zentrum für Chemieforschung verwandelt.

Periodensystem

1863 gab es 56 bekannte Elemente, wobei etwa einmal pro Jahr ein neues Element entdeckt wurde. Andere Wissenschaftler hatten zuvor die Periodizität von Elementen identifiziert. John Newlands beschrieb 1864 ein Oktavengesetz und veröffentlichte es 1865, das ihre Periodizität nach relativem Atomgewicht anmerkte. Sein Vorschlag identifizierte das Potenzial für neue Elemente wie Germanium. Das Konzept wurde kritisiert und seine Innovation wurde nicht von der Gesellschaft der Chemiker bis 1887 anerkannt. Eine weitere Person, die eine Periodentafel vorschlug, war Lothar Meyer, der 1864 eine Arbeit veröffentlichte, die 28 Elemente beschrieb, die nach ihrer Wertigkeit klassifiziert waren, aber keine Vorhersagen neuer Elemente machte.

Nachdem er 1867 Lehrer wurde, schrieb Mendeleev das definitive Lehrbuch seiner Zeit: Principles of Chemistry zwei Bände, 1868–1870. Es wurde geschrieben, als er ein Lehrbuch für seinen Kurs vorbereitete. Dies war, als er seine wichtigste Entdeckung machte. Als er versuchte, die Elemente nach ihren chemischen Eigenschaften zu klassifizieren, bemerkte er Muster, die ihn veranlassten, sein Periodensystem zu postulieren; er behauptete, die vollständige Anordnung der Elemente in einem Traum gesehen zu haben:

Ich sah in einem Traum eine Tabelle, in der alle Elemente an ihren Platz fielen wie erforderlich. Beim Aufwachen schrieb ich sie sofort auf ein Blatt Papier auf, nur an einer Stelle schien später eine Korrektur notwendig zu sein.

Unbekannt mit den früheren Arbeiten an Periodentabellen in den 1860er Jahren erstellte er die folgende Tabelle:

Cl 35.5 K 39 Ca 40

Br 80 Rb 85 Sr 88

I 127 Cs 133 Ba 137

Durch das Hinzufügen zusätzlicher Elemente nach diesem Muster entwickelte Mendeleev seine erweiterte Version des Periodensystems. Am 6. März 1869 hielt er der Russischen Chemischen Gesellschaft eine formale Präsentation mit dem Titel Die Abhängigkeit zwischen den Eigenschaften der Atomgewichte der Elemente, die Elemente nach Atomgewicht (jetzt relatives Atommasse genannt) und Wertigkeit beschrieb. Diese Präsentation besagte, dass

1. Die Elemente zeigen, wenn sie nach ihrem Atomgewicht angeordnet sind, eine offensichtliche Periodizität der Eigenschaften.
2. Elemente, die ähnliche chemische Eigenschaften haben, haben entweder ähnliche Atomgewichte z. B. Pt, Ir, Os oder haben ihre Atomgewichte, die regelmäßig ansteigen, z. B. K, Rb, Cs.
3. Die Anordnung der Elemente in Gruppen von Elementen in der Reihenfolge ihrer Atomgewichte entspricht ihren sogenannten Valenzen sowie in gewissem Maße ihren charakteristischen chemischen Eigenschaften; wie es unter anderem in der Reihe von Li, Be, B, C, N, O und F offensichtlich ist.
4. Die Elemente, die am weitesten verbreitet sind, haben geringe Atomgewichte.
5. Die Größe des Atomgewichts bestimmt den Charakter des Elements, ebenso wie die Größe des Moleküls den Charakter eines Körpers bestimmt.
6. Wir müssen die Entdeckung vieler noch unbekannter Elemente erwarten – zum Beispiel zwei Elemente, analog zu Aluminium und Silizium, deren Atomgewichte zwischen 65 und 75 liegen würden.
7. Das Atomgewicht eines Elements kann manchmal durch die Kenntnis der Atomgewichte seiner benachbarten Elemente korrigiert werden. So muss das Atomgewicht von Tellur zwischen 123 und 126 liegen und kann nicht 128 sein. Das Atomgewicht von Tellur beträgt 127,6, und Mendeleev lag in seiner Annahme falsch, dass das Atomgewicht mit der Position innerhalb einer Periode zunehmen muss.
8. Bestimmte charakteristische Eigenschaften von Elementen können aus ihren Atomgewichten vorhergesagt werden.

Mendeleev veröffentlichte sein Periodensystem aller bekannten Elemente und sagte mehrere neue Elemente vorher, um die Tabelle in einer russischsprachigen Zeitschrift zu vervollständigen. Nur wenige Monate später veröffentlichte Meyer eine nahezu identische Tabelle in einer deutschsprachigen Zeitschrift. Mendeleev hat die Auszeichnung, die Eigenschaften von dem, was er Ekasilizium, Ekaaluminium und Ekabor genannt hatte, genau vorherzusagen – Germanium, Gallium und Scandium.

Mendeleev schlug auch Änderungen in den Eigenschaften einiger bekannter Elemente vor. Vor seiner Arbeit wurde angenommen, dass Uran eine Wertigkeit von 3 und ein Atomgewicht von etwa 120 hat. Mendeleev erkannte, dass diese Werte nicht in sein Periodensystem passten, und verdoppelte beide auf Wertigkeit 6 und Atomgewicht 240, was dem modernen Wert von 238 nahekommt.

Für seine vorhergesagten acht Elemente verwendete er die Präfixe von Eka, Dvi und Tri Sanskrit eins, zwei, drei in ihrer Benennung. Mendeleev hinterfragte einige der derzeit akzeptierten Atomgewichte – sie konnten zu dieser Zeit nur mit relativ geringer Genauigkeit gemessen werden – und wies darauf hin, dass sie nicht denen entsprachen, die sein Periodensystem nahelegt. Er bemerkte, dass Tellur ein höheres Atomgewicht hat als Jod, ordnete sie aber in der richtigen Reihenfolge an und sagte fälschlicherweise vorher, dass die damals akzeptierten Atomgewichte falsch waren. Er war verwirrt darüber, wo er die bekannten Lanthanide platzieren sollte, und sagte die Existenz einer weiteren Zeile der Tabelle voraus, die die Aktinide waren, die unter den schwersten im Atomgewicht waren. Manche Menschen kritisierten Mendeleev dafür, dass er voraussagte, dass es mehr Elemente geben würde, aber er erwies sich als richtig, als Ga Gallium und Ge Germanium 1875 bzw. 1886 gefunden wurden und perfekt in die beiden fehlenden Plätze passten.

Durch die Verwendung von Sanskrit-Präfixen zur Benennung von „fehlenden" Elementen könnte Mendeleev seine Schuld gegenüber den Sanskrit-Grammatikern des alten Indien aufgezeichnet haben, die ausgefeilte Theorien der Sprache basierend auf ihrer Entdeckung der zweidimensionalen Muster von Sprachlauten entwickelt hatten – was sich wohl am prägnantesten in den Śivasūtras in Pāṇinis Sanskrit-Grammatik zeigt. Mendeleev war ein Freund und Kollege des Sanskritisten Otto von Böhtlingk, der zu dieser Zeit die zweite Auflage seines Buches über Pāṇini vorbereitete, und Mendeleev wollte Pāṇini mit seiner Nomenklatur ehren.

Der ursprüngliche Entwurf von Mendeleev würde Jahre später gefunden und unter dem Namen Tentative System of Elements veröffentlicht werden.

Dmitri Mendeleev wird oft als der Vater des Periodensystems bezeichnet. Er nannte seine Tabelle oder Matrix „das Periodensystem".

Späteres Leben

1876 wurde er von Anna Ivanova Popova besessen und begann, um sie zu werben; 1881 machte er ihr einen Antrag und drohte mit Selbstmord, wenn sie ablehnte. Seine Scheidung von Leshcheva wurde einen Monat nach seiner Heirat mit Popova am 2. April Anfang 1882 abgeschlossen. Selbst nach der Scheidung war Mendeleev technisch ein Bigamist; die russisch-orthodoxe Kirche erforderte mindestens sieben Jahre vor einer rechtmäßigen Wiederheirat. Seine Scheidung und die umgebende Kontroverse trugen zu seinem Scheitern bei, in die Russische Akademie der Wissenschaften aufgenommen zu werden, obwohl er zu dieser Zeit international berühmt war. Seine Tochter aus seiner zweiten Ehe, Lyubov, wurde die Ehefrau des berühmten russischen Dichters Alexander Blok. Seine anderen Kinder waren Sohn Vladimir ein Seemann, der an der bemerkenswerten Ostasienreise von Nicholas II teilnahm, und Tochter Olga aus seiner ersten Ehe mit Feozva, sowie Sohn Ivan und Zwillinge von Anna.

Obwohl Mendeleev von wissenschaftlichen Organisationen in ganz Europa weitgehend geehrt wurde, einschließlich der Davy Medal von der Royal Society of London im Jahr 1882, die ihm später auch 1905 die Copley Medal verlieh, trat er am 17. August 1890 von der Universität Sankt Petersburg zurück. Er wurde 1892 zum auswärtigen Mitglied der Royal Society ForMemRS gewählt, und 1893 wurde er zum Direktor des Büros für Gewichte und Maße ernannt, ein Posten, den er bis zu seinem Tod innehatte.

Mendeleev untersuchte auch die Zusammensetzung von Erdöl und half bei der Gründung der ersten Ölraffinerie in Russland. Er erkannte die Bedeutung von Erdöl als Rohstoff für Petrochemikalien. Ihm wird eine Bemerkung zugeschrieben, dass das Verbrennen von Erdöl als Brennstoff „ähnlich wäre wie das Anzünden eines Herdes mit Geldscheinen".

1905 wurde Mendeleev zum Mitglied der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften gewählt. Im folgenden Jahr empfahl das Nobelkomitee für Chemie der Schwedischen Akademie, den Nobelpreis für Chemie 1906 an Mendeleev für die Entdeckung des Periodensystems zu vergeben. Der Chemiebereich der Schwedischen Akademie unterstützte diese Empfehlung. Die Akademie sollte dann die Wahl des Komitees genehmigen, wie sie es in fast jedem Fall getan hat. Unerwartet schlug auf der Vollversammlung der Akademie ein abweichender Mitglied des Nobelkomitees, Peter Klason, die Kandidatur von Henri Moissan vor, den er bevorzugte. Svante Arrhenius, obwohl kein Mitglied des Nobelkomitees für Chemie, hatte großen Einfluss in der Akademie und drängte auch auf die Ablehnung von Mendeleev, argumentierend, dass das Periodensystem zu alt sei, um seine Entdeckung 1906 anzuerkennen. Nach Aussage von Zeitgenossen war Arrhenius durch den Groll motiviert, den er gegen Mendeleev wegen seiner Kritik an Arrhenius' Dissoziationstheorie hegte. Nach hitzigen Auseinandersetzungen entschied sich die Mehrheit der Akademie