(Danh nhân) Dmitri Mendeleev và công trình để đời

1. Sơ lược

Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) là một nhà hoá học và nhà phát minh người Nga. Ông được coi là người tạo ra phiên bản đầu tiên của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, một bước ngoặt lớn trong lịch sử nghiên cứu hoá học.

Sử dụng bảng tuần hoàn này, ông đã dự đoán các tính chất của các nguyên tố còn chưa được phát hiện. Ông cũng là người phát hiện nhiệt độ sôi giới hạn.

2. Cuộc đời

Mendeleev sinh tại làng Verhnie Aremzyani, gần Tobolsk, là con của Ivan Pavlovich Mendeleev và Maria Dmitrievna Mendeleeva (tên khi sinh Kornilieva). Ông nội là Pavel Maximovich Sokolov, một linh mục thuộc Giáo hội Chính thống giáo Nga từ vùng Tver. Ivan, cùng với các anh chị em, đã có tên họ mới khi tham gia chủng viện thần học.Mendeleev được cho là con út trong số 14 anh chị em, nhưng con số chính xác khác biệt tuỳ theo từng nguồn tin.

Khi 13 tuổi, sau khi cha ông qua đời và nhà máy của mẹ bị phá huỷ bởi hoả hoạn, Mendeleev theo học trung học tại Tobolsk. Năm 1850, khi ấy gia đình Mendeleev đã nghèo túng chuyển tới Saint Petersburg, nơi ông vào Viện Sư phạm Main năm 1850. Sau khi tốt nghiệp, bệnh lao khiến ông phải chuyển tới Bán đảo Krym ở bờ biển phía bắc của Hắc Hải năm 1855.

Tại đây ông trở thành một giáo viên khoa học tại Trường trung học số 1 Simferopol. Ông trở lại Saint Petersburg với sức khoẻ đã phục hồi hoàn toàn năm 1857.

3. Sự nghiệp khoa học

Giai đoạn 1859 và 1861, ông làm việc về tính mao dẫn của các chất lỏng và kính quang phổ tại Heidelberg. Cuối tháng 8 năm 1861 ông viết cuốn sách đầu tiên về kính quang phổ. Ngày 4 tháng 4 năm 1862 ông hứa hôn với Feozva Nikitichna Leshcheva, và họ cưới ngày 27 tháng 4 năm 1862 tại nhà thờ của Trường Cao đẳng Cơ khí Nikolaev ở Saint Petersburg. Mendeleev trở thành Giáo sư Hoá học tại Viện Công nghệ Nhà nước Saint Petersburg và Đại học Nhà nước Saint Petersburg năm 1863. Năm 1865 ông trở thành Tiến sĩ Khoa học với luận văn "Về những hoá hợp của Nước và Rượu". Ông được bổ nhiệm năm 1867, và tới năm 1871 đã biến Saint Petersburg thành một trung tâm được quốc tế công nhận trong lĩnh vực nghiên cứu hoá học. Năm 1876, ông say mê Anna Ivanova Popova và bắt đầu tán tỉnh bà, năm 1881 ông cầu hôn bà và đe doạ sẽ tự tử nếu bị từ chối. Cuộc li dị của ông với Leshcheva kết thúc một tháng sau khi ông đã cưới (ngày 2 tháng 4) đầu năm 1882. Thậm chí sau khi li dị, Mendeleev về kỹ thuật vẫn là một người mắc tội lấy một người khác khi vẫn con trong hôn nhân; Nhà thờ Chính thống Nga yêu cầu phải có ít nhất 7 năm trước khi tái hôn một cách hợp pháp. Cuộc hôn nhân của ông và sự tranh cãi xung quanh nó góp phần khiến ông không thể được chấp nhận vào Viện Hàn lâm Khoa học Nga (dù danh tiếng quốc tế của ông vào thời điểm đó). Con gái ông từ cuộc hôn nhân thứ hai, trở thành vợ của nhà thơ Nga nổi tiếng Alexander Blok. Những người con khác của ông là con trai Vladimir (một thủy thủ, ông tham gia vào Chuyến đi về phía Đông của Nicholas II nổi tiếng) và con gái Olga, từ cuộc hôn nhân đầu tiên với Feozva, và con trai Ivan và một cặp sinh đôi với Anna.

Dù Mendeleev được các tổ chức khoa học trên khắp châu Âu ca tụng, gồm cả Huy chương Copley từ Viện Hoàng gia London, ông đã từ chức khỏi Đại học Saint Petersburg ngày 17 tháng 8 năm 1890.

Chân dung Mendeleev do họa sĩ Ilya Repin vẽ năm 1885

Năm 1893, ông được chỉ định làm Giám đốc Phòng Cân và Đo lường. Chính trong vai trò này ông đã được giao trách nhiệm hình thành những tiêu chuẩn nhà nước mới cho việc sản xuất vodka. Nhờ công việc của ông, năm 1894 các tiêu chuẩn mới cho vodka được đưa vào trong luật Nga và mọi loại vodka phải được sản xuất với nồng độ 40% cồn.

Mendeleev cũng nghiên cứu thành phần của các giếng dầu, và giúp thành lập nhà máy lọc dầu đầu tiên tại Nga.

Năm 1905, Mendeleev được bầu làm một thành viên của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thuỵ Điển. Đồng thời trong năm này ông được tặng thưởng Huy chương Copley vàng danh giá. Năm sau Hội đồng Nobel Hoá học đã đề xuất với Viện Hàn lâm Thuỵ Điển trao Giải Nobel Hoá học năm 1906 cho Mendeleev vì phát minh ra bảng tuần hoàn của ông. Ban Hoá học của Viện Hàn lâm Thuỵ Điển đã ủng hộ đề xuất này. Viện Hàn lâm sau đó dường như đã ủng hộ lựa chọn của Ủy ban như họ đã làm trong hầu hết mọi trường hợp. Không may thay, tại cuộc họp toàn thể của Viện, một thành viên bất mãn của Ủy ban Nobel, Peter Klason, đề xuất tư cách ứng cử viên cho Henri Moissan người được ông ưa thích. Svante Arrhenius, dù không phải là một thành viên của Ủy ban Nobel Hoá học, có rất nhiều ảnh hưởng trong Viện và cũng gây sức ép để loại bỏ Mendeleev, cho rằng bảng tuần hoàn quá cũ để được công nhận sự khám phá ra nó vào năm 1906. Theo những người thời đó, Arrhenius có động cơ từ sự đố kỵ của ông với Mendeleev vì Mendeleev chỉ trích lý thuyết phân ly của Arrhenius. Sau những cuộc tranh cãi nảy lửa, đa số thành viên Viện Hàn lâm bỏ phiếu cho Moissan. Những nỗ lực để đề cử Mendeleev năm 1907 một lần nữa không thành công bởi sự phản đối kịch liệt của Arrhenius.

4. Thành tựu về Bảng tuần hoàn

Đến giữa thế kỷ thứ 19, giới khoa học mới chỉ khám phá được 63 nguyên tố hóa học. Trước khám phá của Mendeleev, có một số học giả như Johann Doebereiner (1829), Alexander Chancourtois (1862), Julius Meyer (1864), John Newlands (1866) và một số người khác đã từng tìm cách sắp xếp các nguyên tố khoa học theo một phương thức hợp lý.

Tuy nhiên, phải đến năm 1867, Dmitry Mendeleev, một giáo sư trường ĐH St. Petersburg sau khi nghiên cứu về một tài liệu cơ bản có tên gọi là Các nguyên tắc hóa học đã đưa ra kết luận rằng thuộc tính và trọng lượng nguyên tử của các chất hóa học có sự liên quan theo một cách nhất định. Căn cứ theo kết luận này, năm 1869 ông đã tập hợp được một bảng được gọi là "Thí nghiệm về Hệ thống các nguyên tố dựa trên Trọng lượng nguyên tử và Sự tương đồng hóa học". Ngày 1-3, ông đã gửi bảng này đi in, đồng thời cũng gửi bản sao cho các đồng nghiệp người Nga và ở nước ngoài.

Bốn ngày sau, ông công bố "Định luật Tuần hoàn" trong một bài báo có tên là "Sự phụ thuộc giữa tính chất và trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố", đăng trên tạp chí Hội Hóa học Nga (hiện nay là Hội Hóa học Nga mang tên D.I. Mendeleev). Trong bài báo này, ông miêu tả định luật mà ông đã khám phá ra như sau: "Các nguyên tố, nếu được sắp xếp theo trọng lượng nguyên tử của chúng, sẽ thể hiện các thuộc tính tuần hoàn một cách rõ ràng".

Sau đó, Mendeleev đã dành thêm hai năm nữa để hoàn thiện hệ thống tuần hoàn của mình. Ông đưa ra các khái niệm chu kỳ và nhóm nguyên tốn, vị trí của mỗi nguyên tố trong bảng, chỉnh sửa khối lượng nguyên tử của một số nguyên tố (thí dụ như beryllium, indium, uranium,...), dự báo sự tồn tại của một số nguyên tố mới và miêu tả các thuộc tính của chúng. Năm 1871, ông đã đưa ra định nghĩa cuối cùng về Định luật tuần hoàn và một phiên bản hệ thống các nguyên tố, gần giống như hệ thống ngày nay. Nhà khoa học đã miêu tả Định luật Tuần hoàn như sau: "Tính chất của các đơn chất, cấu tạo các hợp chất của chúng, cũng như tính chất sau này là các tính năng tuần hoàn của trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố, bởi những chính những tính chất này cũng là tính chất của các nguyên tố mà các đơn chất này tạo ra".

Định luật Tuần hoàn của Mendeleev đã trải qua những thay đổi nhất định và đã được bổ sung nhiều nguyên tố mới, trong đó có cả những nguyên tố được tổng hợp nhân tạo. Đến đầu năm 2019, đã có 118 nguyên tố hóa học có tên trong Bảng Tuần hoàn (trong đó có ba nguyên tố được bổ sung năm 2016).

Tổng cộng, đã có hơn 500 phiên bản được xuất bản. Trong đó, có hai phiên bản được phổ biến rộng rãi nhất là phiên bản rút gọn (có tám nhóm hàng ngang các nguyên tố) và phiên bản dài (18 hàng). Trong hệ thống hiện đại, các nguyên tố được sắp xếp theo một bảng hai chiều, trong đó mỗi cột thể hiện các thuộc tính hóa học và vật lý cơ bản, còn các hàng thể hiện chu kỳ các nguyên tố có sự tương đồng tương đối với nhau. Hiện phiên bản đầu tiên được xuất bản ngày 1-3-1869 vẫn đang được lưu giữ tại Bảo tàng Lưu trữ D. I. Mendeleev tại trường ĐH St. Petersburg.

Định luật Tuần hoàn của Mendeleev đã được thế giới công nhận như một trong những trụ cột của ngành hóa học lý thuyết sau những khám phá về các nguyên tố mà ông đã từng dự đoán như khám phá về gallium (Ga, nguyên tố thứ 31) ở Pháp năm 1875, scandium (Sc, nguyên tố thứ 21) ở Thụy Điển năm 1879, và germanium (Ge, nguyên tố thứ 32) ở Đức năm 1886. Năm 1900, nhà hóa học William Ramsay, người sau này được trao giải Nobel, đã gọi Bảng Tuần hoàn các Nguyên tố hóa học của Mendeleev là "sự khái quát hóa vĩ đại nhất trong ngành hóa học". Năm 1882, Hội Khoa học Hoàng gia London đã trao tặng Huân chương Davy cho Dmitry Mendeleev vì những đóng góp cho khoa học của ông.

xem thêm nội dung