Než začneme
Toto je příběh o objevu gallia a o tom, jak sehrálo roli v přijetí tehdy nově vynalezené periodické tabulky. Gallium objevil francouzský chemik Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran a pravděpodobně si spojujete periodickou tabulku s ruským chemikem Dmitrijem Mendělejevem. Proč tedy zíráte na obrázek německého chemika Lothara Meyera a jeho nepříliš oblíbené periodické tabulky? Na to je jednoduchá odpověď.
Meyerova periodická tabulka. | Fotografický kredit: Kawarayaki / Wikimedia Commons
Stejně jako mnoho vývojů na poli vědy a techniky, ani vynález periodické tabulky neprobíhal izolovaně. Již před vytvořením těchto tabulek byla řada lidí zaneprázdněna hledáním vztahů mezi různými prvky, které již byly známé. Byly známy určité triády, ve kterých atomová hmotnost prvku uprostřed byla průměrem atomů na obou stranách. Chemici si byli vědomi, že alespoň některé prvky pocházejí jako rodiny, přičemž halogeny – fluor, chlor, brom a jód (astat byl objeven teprve v roce 1940) – jsou jednou z těchto rodin.
Lothar Meyer. | Fotografický kredit: Wilhelm Hornung / Wikimedia Commons
Ještě předtím, než Meyer vydal své první vydání v roce 1864, existovaly další. Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois, francouzský důlní inženýr, vytvořil svůj vlastní systém v roce 1862. Poté, co nakreslil diagonální čáru na milimetrový papír, umístil podél čáry prvky na základě rostoucí atomové hmotnosti. Omotal tento list kolem válce, a když byla na listu spuštěna svislá čára, prvky s podobnými vlastnostmi byly spojeny. Docela vizuální spirálová struktura, že? Včetně Meyerova a Mendělejevova existovalo nejméně šest systémů pro objednávání prvků, které byly uvedeny pouze v 60. letech 19. století.
Meyer pocházel z vědecky založené rodiny a vydal se předvídatelnou cestou, aby se stal profesorem v Německu. Jeho verze periodické tabulky z roku 1864 obsahovala tabulku 28 prvků uspořádaných podle rostoucí atomové hmotnosti a rozdělených do šesti rodin podle valence.
Mendělejev zasáhne
Jak Mendělejev dospěl ke své periodické tabulce, je dobře zdokumentováno. Ve skutečnosti je to více než jen dobře zdokumentováno, protože Mendělejev se snažil uchovat všechny své poznámky, záznamy a dopisy – doslova všechno – když si začal uvědomovat potenciál své periodické tabulky a věděl, že ho proslaví. V každém případě by krátká rekapitulace vypadala nějak takto. Poté, co se vydal nekonvenční cestou, aby se stal profesorem chemie, zjistil, že v polovině 60. let 19. století musí učit anorganickou chemii. Nezaujatý kvalitou učebnic dostupných v pro něj relativně novém oboru se soustředil na psaní učebnic sám, a tak se snažil uspořádat prvky.
Mendělejevova periodická tabulka z roku 1869 | Fotografický kredit: Dmitri Mendělejev / Wikimedia Commons
V takovém klimatu dospěl k tomu, co udělal v roce 1869. Mendělejev prý zapsal každý z 63 tehdy známých prvků spolu s jednotlivými vlastnostmi na samostatné poznámkové karty. Pak se věří, že hrál hru chemického solitéra nebo trpělivosti a uspořádal každou z těchto karet do svislých sloupců od nižších po vyšší atomové hmotnosti.
I když neexistují žádné důkazy o tom, že by Mendělejev udělal přesně toto (vzhledem k tomu, že uložil vše, co se týkalo jeho tabulky, není po těchto kartách ani stopy), rozhodně to nyní znamená zrod periodické tabulky. A když narazil na mezery – přesněji na tři – vyplnil je otazníkem a hrubým odhadem atomové hmotnosti, než se vydal k dalšímu prvku. Ve skutečnosti to bylo teprve v roce 1870, kdy začal nabízet podrobné předpovědi pro to, co nazýval eka-prvky – eka-hliník, eka-bór a eka-křemík, které zaplnily mezery vedle hliníku, boru a křemíku.
De Boisbaudranův objev
Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran. | Fotografický kredit: Wikimedia Commons
Ani sám Mendělejev si nebyl zcela jistý, kdy se jeho předpovědi stanou skutečností. Očekával, že se splní v nejistém datu v budoucnosti, ano, a v nejlepším případě doufal, že budou ještě naživu, když se to stalo. Způsob, jakým se realita projevila, by však pravděpodobně překvapil i Mendělejeva, stejně jako všechny ostatní. Objev prvku, který by připravil cestu pro přijetí periodické tabulky, přišel již v roce 1875.
Francouz Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran se do rodinného podniku pustil jako dvacetiletý a ve volném čase se věnoval fyzice a chemii. Když však jejich podnik prosperoval, stoly se obrátily, což mu poskytlo spoustu času oddávat se experimentům.
Rychlé šíření informací
Při práci s velkým množstvím zinkové rudy, kterou získal z dolu v Hautes-Pyrenees, objevil de Boisbaudran 27. srpna 1875 nový prvek. Následující měsíce zaznamenaly rychlý pokrok, především díky časopisu Týdenní zprávy ze zasedání Akademie věd. Nejprve byly publikovány původní spektroskopické nálezy de Boisbaudran. Dále se prosadila výroba kovového galia od de Boisbaudran.
Slovo „vzrušený“ by pravděpodobně bylo slabé slovo pro popis Mendělejevových emocí, když se setkal s těmito zjištěními. Rus byl přesvědčen, že gallium je ve skutečnosti jedním z eka-prvků, které předpověděl – eka-hliník, který umístil do mezery vedle hliníku. Mendělejevovo prohlášení v Zprávy — Poznámky k objevu galia — byl publikován 22. listopadu 1875. Mendělejev tvrdil, že jeho předpovězený eka-hliník byl objeven a že to bylo ve skutečnosti gallium.
De Boisbaudran zpočátku viděl Mendělejevovo prohlášení jako nárok na objev a on odpověděl záporně, opět v časopise. Charakteristiky galia však odpovídaly Mendělejevovým předpovědím a jediný rozpor se ukázal být experimentální chybou. V prosinci 1875 de Boisbaudran pevně zavedl gallium, když konečně zveřejnil další podrobný spektroskopický a chemický popis prvku, z nichž všechny těsně odpovídaly předpovědím.
Mendělejev má svůj způsob
Za něco málo přes deset let po objevu gallia byly objeveny všechny tři Mendělejevovy eka-prvky. Eka-bor objevil švédský chemik Lars F. Nilson v roce 1879 a nazval jej scandium; a eka-křemík objevil německý chemik Clemens Winkler v roce 1886 a nazval ho germanium. Mendělejevovy předpovědi se jednoznačně potvrdily.
Portrét Dmitrije Mendělejeva. | Fotografický kredit: pixel17 / flickr
Ale byla tato předpověď nejdůležitější částí periodické tabulky? Nebo šlo o identifikaci periodických změn vlastností prvků, když byly organizovány na základě jejich atomových hmotností, což také udělal Meyer?
Ztraceno v překladu
Mendělejev a Meyer byli od 70. let 19. století zapojeni do ostrého sporu o prioritu periodické tabulky. Skutečnost, že Mendělejevova ruská práce, když byla přeložena a publikována v němčině v roce 1869, použila pro změnu vlastností slovo, které znamenalo „postupně“ spíše než „periodická“, byla silně zpochybněna. Vzhledem k tomu, že velká část světa viděla zásluhy v periodické tabulce v 80. letech 19. století a přijala je, bylo ponecháno na Mendělejevovi, aby všechny přesvědčil, že předpověď je zásadním rozlišovacím znakem při pohledu na prioritu toho, kdo vytvořil systém.
Jak Meyer a Mendělejev dospěli ke svým výsledkům nezávisle, chemici té doby často sdíleli zásluhy o vytvoření periodické tabulky mezi oběma muži. Ve skutečnosti oba muži společně obdrželi Davyho medaili Královské společnosti v roce 1882 za objev periodických vztahů atomových hmotností.
Věci se však začaly měnit po Meyerově smrti v roce 1895. Vzhledem k tomu, že Meyer již nebyl nablízku, aby proti němu argumentoval, Mendělejev si nadále nárokoval výhradní vlastnictví nad vytvořením periodické tabulky až do své vlastní smrti v roce 1907. Poté následovala desetiletí, kdy Sovětský svaz rostl jako vědecká supervelmoc, a misky vah se pevně přiklonily v Mendělejevův prospěch. Natolik, že Mendělejev je dnes nejen připisován výhradním zásluhám za vytvoření periodické tabulky, ale málokdo ve skutečnosti ví o Meyerově příspěvku.
Křestní jméno Meyer
Lothar Meyer je na rozdíl od mnoha jiných téměř vždy uváděn bez svého křestního jména. On sám nikdy nepoužíval své křestní jméno Julius, místo toho dal přednost svému prostřednímu jménu Lothar. Během svého života byl známý jednoduše jako Lothar Meyer.
Protože on osobně preferoval používání svého druhého jména v osobním i profesním životě, tato praxe trvá dodnes. Všechny zmínky o něm – ať už historické nebo o jeho vědecké práci – jsou nyní provedeny jako Lothar Meyer.
Co je to eka?
V případě, že by vás zajímalo, zda toto „eka-“ má indické spojení, určitě ano. Sanskrtská předpona znamenající „jeden“ Mendělejev použil „eka-“ pro prvky, o kterých předpověděl, že budou existovat na základě jeho periodické tabulky. Aplikoval to na prvky, o kterých věřil, že budou „o krok za“ prvek, který byl v té době již známý.
Francouzské kuře
Ne, tady se nepouštíme do kulinářské chemie. Je to spíše hra s názvem příslušného prvku, gallia, a tím, jak k tomuto názvu dojdeme.
Možná jste slyšeli, že de Boisbaudran pojmenoval živel po své zemi, Francii. Gallium je odvozeno z latinského slova Gallia (galie), což odkazuje na Francii, a proto to sedí.
Netrvalo dlouho a lidé ho začali obviňovat, že prvek pojmenoval po sobě. V případě, že vás zajímá, jak to funguje, Boisbaudranovo příjmení „Le coq“ je francouzsky „kohout“.
I když osobně obvinění rázně popíral, nikdy se nedozvíme, zda de Boisbaudran pojmenoval gallium po své zemi nebo po sobě.
Mnoho prvků v periodické tabulce bylo pojmenováno po lidech a obsahuje také jeden pojmenovaný po Mendělejevovi.
