Blockdit Logo (Mobile)
อาจวรงค์ จันทมาศ
•
8 ก.พ. 2019 เวลา 03:08 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
ดมีตรี เมนเดเลเยฟ ชายผู้คิดค้นตารางธาตุ
#DowThailandGroup
(เรียบเรียงโดย ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์)
หนึ่งในประสบการณ์ที่เด็กมัธยมปลายสายวิทย์ฯทั่วประเทศมีร่วมกันคงหนีไม่พ้นการท่องตารางธาตุ
สำหรับบางคน ประสบการณ์นี้อาจมีรสขม(ขื่น)แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์แล้ว ตารางธาตุนับเป็นเสาเอกของโลกแห่งเคมีเลยทีเดียว
ในปี ค.ศ. 2019 นี้ ครบรอบ 150 ปีแห่งการคิดค้นตารางธาตุโดยนักเคมีชาวรัสเซีย ดมีทรี เมนเดเลเยฟ (Dmitri Mendeleev) องค์การการศึกษาวิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติหรือยูเนสโก (UNESO) จึงประกาศให้ปีค.ศ. 2019 เป็นปีสากลแห่งตารางธาตุ (International Year of the Periodic Table of Chemical Elements)
 
บทความนี้จะพาทุกคนไปสำรวจว่าตารางธาตุเกิดขึ้นมาได้อย่างไร
ที่มารูป.www.sciencehistory.org/distillations/magazine/an-element-of-order
ต้นธารของแนวคิดเรื่องการจัดเรียงธาตุตามคุณสมบัติเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1807 เมื่อนักเคมีชาวอังกฤษจอห์น ดาลตัน (John Dalton) เสนอแนวคิดว่าธาตุแต่ละชนิดมีลักษณะอะตอมที่แตกต่างกันและเขาสามารถคำนวณมวลของอะตอมออกมาได้จากปฏิกิริยาเคมี
แม้ตัวเลขที่ได้ตอนนั้นจะไม่ถูกต้องนัก แต่การวัดมวลอะตอมได้กลายเป็นหนึ่งในงานหลักของนักเคมีในอีกหลายสิบปีให้หลัง
ที่มารูป.www.thoughtco.com/john-dalton-biography-4042882
ต่อมาในปีค.ศ. 1817 นักเคมีชาวเยอรมัน ว็อล์ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ (Wolfgang Döbereiner) ค้นพบคุณสมบัติที่มีความคล้ายคลึงกันอย่างแปลกประหลาดระหว่างธาตุที่มีมวลอะตอมไม่ใกล้เคียงกัน แต่มีมวลอะตอมอยู่ห่างกันเป็นจำนวนเท่า เช่น คลอรีน-โบรมีน-ไอโอดีน มีมวลอะตอม 17-35-53 ห่างกัน 18 หรือ ลิเทียม-โซเดียม-โพแทสเซียม มีมวลอะตอม 3-11-19 ห่างกัน 8 ซึ่งในปัจจุบันเราทราบดีแล้วว่าธาตุกลุ่มดังกล่าวอยู่ในหมู่เดียวกันตามตารางธาตุ
อันที่จริงความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติของธาตุกับมวลอะตอมของมันซับซ้อนกว่าที่นักเคมีในยุคคริสตศตวรรษที่ 19 คิดเอาไว้ซึ่งเมนเดเลเยฟ นักเคมีผู้มีชีวิตผกผันที่สุดคนหนึ่งกำลังจะได้ตระหนักในอีกไม่ช้า
ที่มารูป.https://slideplayer.com/slide/10789143/
ดมีทรี เมนเดเลเยฟเกิดที่ไซบีเรียในปี ค.ศ. 1834 เป็นบุตรคนที่ 17 (คนสุดท้อง)ของอิวานและมาเรีย เมนเดเลเยฟพื้นเพครอบครัวเขานับว่ามีฐานะ แต่ภายหลังบิดาของเขามีปัญหาด้านสายตาจนไม่ทำหน้าที่เป็นอาจารย์ใหญ่ของโรงเรียนจิตรกรรมได้ตามเดิม
เมื่ออายุได้ 13 ปี ดมีทรี เมนเดเลเยฟสูญเสียบิดา อีกทั้งโรงงานผลิตแก้วของมารดาก็สูญไปในกองเพลิงกระนั้นเขาก็ยังได้เข้าเรียนในโรงเรียนเตรียมมหาวิทยาลัย เมืองโตโบลสค์ (Tobolsk Gymnasium) ซึ่งช่วยบ่มเพาะความสามารถทางวิชาการให้กับเขาอันจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในเวลาต่อมา
1
จากนั้นครอบครัวเมนเดเลเยฟได้ย้ายมาพำนักยังเมืองเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กที่ซึ่งดมีทรี เมนเดเลเยฟเข้าศึกษาในสถาบันครุศาสตร์ประจำเมือง (Main Pedagogical institute) ระหว่างที่ศึกษาอยู่ เขาติดเชื้อวัณโรคจนเกือบเอาชีวิตไม่รอด
ที่มารูป.https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Medeleeff_by_repin.jpg
หลังจากสำเร็จการศึกษาเมนเดเลเยฟได้งานสอนในโรงเรียนมัธยมวิชาวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์เพื่อเป็นการชดใช้ทุนการศึกษาคืนแก่สถาบันที่เขาเรียนจบ จากนั้นเขาได้รับทุนไปทำวิจัยเกี่ยวกับสมบัติการไหลของของเหลวตามช่องเล็กๆและสเปกโทรสโคปณเมืองไฮเดลแบร์กประเทศเยอรมนี
ราวปี ค.ศ. 1861 เมนเดเลเยฟกลับมาถึงเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กในสภาพคนตกงาน
เขาจึงตั้งหน้าตั้งตาแต่งตำราเคมีอินทรีย์เพื่อหวังชิงรางวัลเดมิโดฟ (Demidov Prize) ซึ่งเป็นรางวัลที่ราชสมาคมรัสเซียมอบให้แก่สมาชิกที่สร้างคุณูปการแก่วงการวิชาการของประเทศ ทั้งด้านฟิสิกส์ เคมี การแพทย์ ภูมิศาสตร์ ปรัชญา นวัตกรรมประวัติศาสตร์และกฎหมาย
ที่มารูป.https://edu.glogster.com/glog/dmitri-mendeleev/1fq0odrnm59
ผลจากความบากบั่นนอกจากจะทำให้เขาได้รับรางวัลนี้ในปี ค.ศ. 1862 รวมทั้งเงินก้อนใหญ่และยังช่วยกรุยทางไปสู่การทำงานเป็นบรรณาธิการนักแปลและผู้ให้คำปรึกษาแก่บริษัทเคมีภัณฑ์อีกหลายแห่ง
เมนเดเลเยฟสำเร็จการศึกษาในระดับปริญญาเอกในปีค.ศ. 1865 จากนั้นเข้ารับตำแหน่งเป็นอาจารย์ในมหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ระยะแรกเขาได้รับหน้าที่สอนวิชาเคมีอนินทรีย์ซึ่งเขารู้สึกว่าตำราเท่าที่มีอยู่ในตอนไม่เพียงพอ ดมีทรี เมนเดเลเยฟจึงใช้ทักษะด้านการเขียนที่มีอยู่เดิมแต่งตำราเคมีอนินทรีย์ขึ้นมาด้วยตัวเอง
การแต่งตำราทำให้ดมีทรี เมนเดเลเยฟต้องจัดระเบียบธาตุต่างๆที่พบเจอในตอนนั้นให้ได้คำถามต่อมาคือจะจัดเรียงในรูปแบบใดจึงจะเหมาะสมที่สุด
ที่มารูป.www.youthsocietyforeducation.org/single-post/2018/01/20/STEM-GLAM-GALLERY-Dmitri-Mendeleev
กำเนิดตารางธาตุ
เวลาล่วงเลยมาถึงปี ค.ศ. 1869 ดมีทรี เมนเดเลเยฟเริ่มมองเห็นแบบแผนบางอย่างที่แฝงอยู่เมื่อเรียงธาตุต่างๆตามมวลอะตอม
วันที่ 1 มีนาคม ค.ศ. 1869 ดมีทรี เมนเดเลเยฟเขียนสัญลักษณ์ของธาตุต่างๆที่ค้นพบแล้วในขณะนั้นจำนวน 63 ธาตุลงบนกระดาษแต่ละแผ่นคล้ายกับการเล่นการ์ดเกมแล้วจัดเรียงธาตุในแนวตั้งตามมวลอะตอมจากเบาไปหนักเขาขึ้นคอลัมน์ใหม่เมื่อพบว่าเริ่มมีบางธาตุมีสมบัติใกล้เคียงกับธาตุในคอลัมน์ก่อนหน้าทำให้เกิดเป็นแถวของธาตุที่มีสมบัติใกล้เคียงกัน
ที่มารูป.www.wou.edu/chemistry
ดมีทรี เมนเดเลเยฟสรุปการจัดเรียงธาตุในรูปแบบนี้ลงบนกระดาษแผ่นใหญ่แล้วส่งเข้าโรงพิมพ์เพื่อนำไปประกอบเป็นหนังสือเล่มใหม่ของเขารวมถึงเริ่มเขียนรายงานการค้นพบนี้ส่งไปสมาคมเคมีแห่งรัสเซีย
ตารางธาตุแบบเมนเดเลเยฟถือกำเนิดขึ้นในวันที่ 1 มีนาคมค.ศ. 1869 นั่นเอง
ที่มารูป.https://slideplayer.com/slide/6035387/
เมนเดเลเยฟกล่าวในรายงานการวิจัยของเขาว่า “ธาตุที่จัดเรียงตามมวลอะตอมจะแสดงสมบัติที่เกิดขึ้นซ้ำๆเป็นคาบ (periodic properties) อย่างชัดเจน”
นี่คือที่มาของคำว่า “periodic table”
กฎแห่งคาบ (periodic law) คือผู้อยู่เบื้องหลังเมื่อเรียงลำดับธาตุตามน้ำหนักมันจะแสดงสมบัติบางประการออกมาซ้ำๆกันเป็นช่วงๆ
ระหว่างที่เมนเดเลเยฟกำลังจัดเรียงธาตุเขาพบว่ามีอยู่สามธาตุที่ขาดหายไปจากตารางเขาจึงเว้นว่างเอาไว้ซึ่งต่อมาได้มีผู้ค้นพบธาตุใหม่ที่มีมวลอะตอมและสมบัติสอดคล้องกับช่องว่างในตารางของเขาจริงๆได้แก่ธาตุแกลเลียมสแกนเดียมและเจอร์เมเนียม
ที่มารูป.https://loretoscience.wordpress.com/2012/01/30/why-mendeleev-should-be-as-famous-as-einstein/
กล่าวได้ว่าตารางธาตุของเมนเดเลเยฟทรงพลังอย่างยิ่งในการทำนายสิ่งที่นักเคมียังไม่รู้ซึ่งพลังการทำนายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับทฤษฎีวิทยาศาสตร์ที่ดี
ตารางธาตุของเมนเดเลเยฟได้กลายมาเป็นแผนที่สำรวจโลกของนักเคมีไม่ว่าจะเป็นการเติมเต็มช่องว่างในตารางให้ครบถ้วนหรือควานหาธาตุใหม่ๆมาเสริม
นักเคมีต่างกล่าวขวัญถึงตารางธาตุแบบใหม่นี้ว่าเป็นหมุดหมายสำคัญสำหรับโลกแห่งเคมีและถือได้ว่าเป็นการจัดระบบให้แก่ศาสตร์ของเคมีในภาพรวมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาซึ่งเมนเดเลเยฟทำมันขึ้นมาได้สำเร็จโดยไม่รู้เหตุผลเบื้องหลังนั้นเลยแม้แต่นิดเดียวเพราะทฤษฎีควอนตัมที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นในโลกระดับเล็กจิ๋วถือกำเนิดขึ้นในอีกหลายสิบปีให้หลังจากที่เขาเสียชีวิตไปแล้ว
ปีค.ศ. 1907 ดมีทรี เมนเดเลเยฟลาโลกไปด้วยวัย 72 ปีจากการติดเชื้อไข้หวัดใหญ่ซึ่งเป็นปีเดียวกันกับที่คณะกรรมการพิจารณารางวัลโนเบลกำลังถกกันเพื่อมอบรางวัลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวงการวิทยาศาสตร์ให้แก่เขา (และเนื่องจากเขาเสียชีวิตไปแล้ว เขาจึงไม่ได้รับรางวัลโนเบล)
ที่มารูป.www.gettyimages.fr/photographies/dmitri-ivanovich-mendeleev-1796381
“คุณหมอครับ คุณน่ะยึดมั่นในวิทยาศาสตร์ส่วนผมยึดมั่นในศรัทธา” (“Doctor, you have science, I have faith.”) เป็นคำพูดสุดท้ายของดมีทรี เมนเดเลเยฟซึ่งเขากล่าวแก่แพทย์ประจำตัว
ในสมัยต่อมาเมื่อความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพิ่มพูนมากขึ้นนักเคมีรุ่นหลังได้ปรับเปลี่ยนตารางธาตุของเมนเดเลเยฟไปเป็นร้อยๆแบบ
ตารางธาตุสมัยใหม่ที่คุ้นเคยกันดีในทุกวันนี้เพิ่งได้รับความนิยมหลังสงครามโลกครั้งที่สองมันถูกคิดค้นขึ้นมาโดยนักเคมีชาวอเมริกาเกล็นน์ซีบอร์ก (Glenn Seaborg) เขาโยกย้ายจากการเรียงมวลอะตามตามแนวดิ่งมาเป็นแนวนอนและเพิ่มแถวใหม่ให้แก่ธาตุหนักที่สังเคราะห์ขึ้นได้จากเครื่องเร่งอนุภาคซึ่งเป็นสิ่งที่ดมีทรี เมนเดเลเยฟไม่เคยนึกฝันมาก่อนด้วยความรู้ในสมัยนั้น
ที่มารูป.http://bancroft.berkeley.edu/CalHistory/chancellor.seaborg.html
ทีมของเกล็นน์ซีบอร์กสามารถสังเคราะห์ธาตุที่ 101 ในตารางธาตุขึ้นมาได้ในปีค.ศ. 1955 และตั้งชื่อว่าธาตุเมนเดลเวียม (mendelevium; Md) ตามชื่อของดมีทรี เมนเดเลเยฟซึ่งคณะของเกล็นน์ต้องถึงขั้นขออนุญาตรัฐบาลสหรัฐอเมริกาในการนำชื่อของนักเคมีผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซียผู้นี้มาใช้ในตารางธาตุเนื่องจากขณะนั้นโลกกำลังตกอยู่ในภาวะสงครามเย็น
แน่นอนว่านี่เป็นชื่อของบุคคลที่สมควรได้รับการจดจารไว้ในตารางธาตุมากกว่าใคร
เพราะตารางธาตุของดมีทรี เมนเดเลเยฟได้เผยแบบแผนของสรรพสิ่งขึ้นต่อหน้านักวิทยาศาสตร์เมื่อ 150 ปีที่แล้วจนในที่สุด มนุษย์เราก็สามารถเข้าถึงเหตุผลที่มาของแบบแผนเหล่านั้นได้ในที่สุด
ที่มารูป.https://cn.freeimages.com/search/printing-elements
โฆษณา