Dimitri Mendeleyev (1834-1907) Kimdir? Hayatı, Çalışma Alanları ve Eserleri Nelerdir?
Kimyasal elementler arasında atom ağırlıklarına dayalı temel bir bağıntı bulunduğunu keşfetti. Çağdaş kimyanın bel kemiği olarak kabul edilen bu buluşunu, elementleri periyodik bir cetvel halinde sıralayarak açıkladı. Sibirya’nın Tobolsk kentinde soğuk bir Şubat günü dünyaya geldi. Büyük babası Sibirya’nın ilk gazetesini çıkarıyordu. Babası ise bir lise müdürüydü. Kahramanımız Dmitri İvanoviç Mendeleyev’in doğduğu yıl babası kör oldu. Öğretmenliği bırakarak, emekliye ayrıldı. Ardından sürgün yılları başladı. Babası çalışamadığı için ailenin geçimi annesinin ince omuzlarına yüklendi. Babasız ve yurtsuz kalan Mendeleyev için sıkıntılı yıllar başlamıştı. On yedi çocuktan en küçüğü olan Mendeleyev, ilköğrenimini sürgünde tamamladı. Ailenin direği yıkılınca annesi ona daha iyi öğrenim koşulları sağlamak için, deyim yerindeyse saçını süpürge yaptı. Bir cam fabrikasında işe başladı. Cam fabrikasının müdürlüğüne kadar yükseldi. Fabrika, 1848’de çıkan bir yangında kül oldu. Yeniden maddi sıkıntılar başladı. Tüm bunlar yetmezmiş gibi 1849’da babasını kaybetti. Küçük çocuğunu sonuna kadar okutmakta kararlı olan anne Mendeleyev, aynı yıl liseyi bitiren oğlunu yanına alarak otostopla Petersburg’a gitti. 6 bin kilometrelik yolu otostopla kat etmek hiç kolay olmadı. Ne yazık ki çekilen bunca çileye rağmen Mendeleyev üniversiteye giremiyordu. Sibirya kökenli olduğu için ne Moskova Üniversitesi, ne de Petersburg Üniversitesi onu kabul etmemişti. Nihayet 1850’de Petersburg Üniversitesi Pedagoji Enstitüsü’ne kabul edildi. Fakat eşini kaybetmenin acısına ve sürgün gibi geçen yolculuğun yorgunluğuna daha fazla dayanamayan annesi, bu mutlu haberi aldıktan kısa bir süre sonra ölecekti.
32 yaşında profesör oldu, kimyanın kitabını yazdı
Parlak bir öğrenci olan Mendeleyev, peş peşe kaybettiği anne ve babasının yüzünü kara çıkartmadı.1855’te altın madalya alacak kadar iyi bir dereceyle mezun oldu. Doktorasını ‘alkol ve suyun birleşmesi’ üzerine yaptı. Kırım’da bulunan Simferopol Üniversitesi Hazırlık Okulu’na öğretmen olarak atandı. Oradan Odessa Lisesi’ne geçti. Dağınık saçları ve sakallarıyla tanınan Mendeleyev, kimya çalışmalarını burada sürdürdü. Takvimler 1860 yılını işaret ettiğinde lisansüstü eğitimi için Fransa ve Almanya sokaklarını turluyordu. Heidelberg Üniversitesi’nde molekül kolezyonu araştırmalarına başladı. Burada katıldığı bir kongrede İtalyan kimyacı Stanislao Cannizzaro ile tanışmış, Cannizzaro’nun atom ağırlığı ile molekül ağırlığı arasında yaptığı ayrım, onu bir hayli etkilemişti. Fransa ve Almanya’daki incelemeleri, ona, 1858 Karlsruhe Kimya Konferansına katılma olanağını sağladı. Bu konferansta Avogadro Yasası7 üzerinde ateşli tartışmalar yaşanmıştı. Gariptir ki, bugün bir yasa kuvvetinde ve kesinliğinde olan Avogadro Yasası, neredeyse yarım asır kadar, kimyacılar tarafından körü körüne reddedilmiş, ancak 1860’da kabul edilmişti.
Mendeleyev, Avrupa’daki deneyimlerinin ardından, ilk petrol kuyusunu görmek için Pennsylvania’daki petrol bölgelerini gezdi. Yeni bir ticari damıtma yöntemi geliştirdi. Artık saygın bir kimyacı olarak anılmaya başlamıştı. Süratle kimya dünyasının merdivenlerini tırmanmaya başladı; 1864’te, henüz otuz iki yaşındayken Petersburg Teknoloji Enstitüsü’nde kimya profesörü, 3 yıl sonra da Petersburg Üniversitesi’nde genel kimya profesörü olmuştu.
1868-1870 yılları arasında Kimyanın İlkeleri adlı kitabını yazdı. Kısa sürede sekiz baskı yapan kitap, 1891’de İngilizce’ye çevrilmiş, ardından da ders kitabı olmuştu. Ünlü kimyacı, bu kitabı yazdığı sırada, elementleri sınıflandıracak bir sistem kurmayı planlıyordu. Elementlerin, özellikleri aralarındaki ilişkileri araştırmaya başladı. Çünkü, birçok elementi ayrı ayrı incelemek çok zor bir işti. Bu yüzden elementleri, kimyacıların incelemelerini kolaylaştırmak ve özelliklerini daha kolay hatırlayabilmelerini sağlamak amacıyla, bir sınıflamaya tabi tutmayı eskiden beri düşünüyordu. Geçen yüz yılın ortalarında, şimdi bilinen elementlerin yarısından biraz fazlası biliniyordu. Bunların, özelliklerine göre bir sınıflandırma yapmak için, o zaman da kimyacılar, değişik fikirler ileri sürmüşlerdi. Mesela Dalton’un ileri sürdüğü atom teorisi ve onu hemen takip eden Avogadro Yasası, modern kimyanın kapılarını açmıştı. Berzelius’un atom kütlelerini tayini ile, atom kütleleri ile elementlerin özelliklerini karşılaştırma imkanı ortaya çıktı.
Elementlerin atom kütleleri ile özellikleri arasındaki ilişkiyi ilk sezen ise Alman kimyacı Johann Wolfgang Döbereiner olmuştu. Kimyacılar zamanla bütün elementleri içine alan, tam bir sıralama sisteminin var olabileceği düşüncesine kafa yormaya başladı. İngiliz kimyacı John Alexander Reina Newlands 1864’te, o zaman bilinen elementleri atom kütlelerine göre artan bir şekilde sıralamakla, her yedi elementten sonra gelen sekizinci elementin özelliğinin, bu sekiz elementin başlangıç elementinin özelliğine benzediğini keşfetti. Ancak kalsiyum Newlands’ın bütün hesaplarını alt üst etmişti. Kafası karışan bilim adamı, kalsiyumdan sonra gelen elementlerin bağlantısını çözemiyordu.
Nihayet periyodik sistem, bugünkü dizilime yakın şekliyle 1869’da Mendeleyev tarafından oluşturuldu. 1870’te Alman bilim adamı Lother Meyer de Mendeleyev’den habersiz olarak, bir periyodik cetvel yapmıştı. Meyer; elementleri atom hacimlerine, Mendeleyev ise, kimyasal özelliklerine göre sınıflandırmıştı. Ancak daha sonraki çalışmalarında Meyer, periyodik yasanın doğasını anlamada yetersiz kaldı. Sonunda herkesin peşine düştüğü Periyotlar Yasası’nı Mendeleyev bulmuştu. Elementlerin atom ağırlıklarına ve ortak özelliklerine göre yapılan ayırımın aynı tabloda birleşebileceğini herkesten önce görmüş, o gün için bilinen 63 elementi atom ağırlıklarına göre bir sıraya koymuştu. Hatta bu cetvelden yola çıkarak o zaman henüz bilinmeyen bazı elementlerin bulunacağını ve bu elementlerin bazı özeliklerini tahmin etti. Akıp giden zaman onu haklı çıkardı. Varlığını haber verdiği elementlerden bazıları birkaç yıl sonra bulununca periyodik tablonun önemi anlaşıldı. Mendeleyev’in ne kadar büyük bir bilgin olduğu da…
Mendeleyev çalışmaları sırasında elementlerin, birbirleriyle kimyasal olarak birleşme gücünün ölçüsü olan değerlerinde belirli bir yükselme ve düşme gözlemişti. Eğer aynı değerdeki elementler alt alta sıralanıp, ayrı kolonlar halinde düzenlenecek olursa; herhangi bir kolonun üyelerinin öteki birçok kimyasal özelliklerinde de benzerlikler bulunduğu görülebiliyordu.
Bu özelliklerin periyodik olarak ortaya çıkmaları üzerine Mendeleyev, sınıflandırmasına ‘Elementlerin Periyodik Cetveli’ adını verdi. Ancak, periyodik tablosu, her ne kadar elementlerin periyodik özelliklerini gösterse de neden özelliklerin tekrarlandığı konusunda herhangi bir bilgi vermiyordu. Bilim adamı daha sonra periyodik cetveldeki boşlukları tanımladı. Bunların, daha keşfedilmemiş olan elementler olduğunu iddia etti. 4 yıl sonra haklı çıktı. Bulunmadan tanımını yaptığı elementlerden ilki; galyum keşfedildi. Bunu diğer elementler izledi. Sonraki 20 yıl içinde skandiyum ve germanyum elementleri bulunarak boşluklar doldurulmaya başlandı.
Mendeleyev’in hazırladığı ilk periyodik tablo, 17 grup (sütun) ile 7 periyottan oluşuyordu. Böylece Mendeleyev’i tüm dünya tanıdı ve başarısını kabul etti. Mendeleyev, ilk periyodik cetveli bastırdığında, henüz 63 element biliniyordu. Ölümünden bir yıl sonra bilinen element sayısı 86’ya çıktı. Periyodik Tablo 19. yüzyıl başlarında, kimyasal çözümleme yöntemlerinde hızlı gelişmelerin yanı sıra, elementlerin ve bileşiklerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine ilişkin bilgi birikiminin genişlemesine kapı araladı. Mendeleyev’in periyodik tablosu o güne değin tek başına incelenmiş kimyasal bağlantıların pek çoğunun birlikte gözlemlenmesine de imkan tanımıştı.
101 atom numaralı element; ‘mendelevyum’
İster inanın ister inanmayın ama Mendeleyev’in periyodik cetveli hazırlarken Kuzey Amerika’da solitarie, başka yerlerde patience adıyla tanınan tek kişilik bir kağıt oyunundan esinlendiği iddia ediliyor. Bu oyunda kartlar suitlerine göre, yani maça, kupa, karo ve sinek sırasına göre yatay doğrultuda, rakamlarına göre ise dikey doğrultuda sıralanıyor. Mendeleyev de benzer bir yöntemle elementleri periyotlar denilen yatay diziler halinde ve gruplar denilen dikey sütunlar halinde sıraladı. Meydana gelmiş olan tablo, boyuna okunduğu zaman bir ilişki grubunu, enine okunduğu zaman başka bir ilişki grubunu gösteriyor. Periyotlar yasasına göre elementler artan atom ağırlıklarına göre sıralandığında, ortaya çıkan tabloda elementlerin özellikleri de periyodik olarak sıralanıyor.
Günümüzde kullandığımız, yeni elementlerin de yerleştirilebilmesine olanak tanıyan Mendeleyev’in periyodik tablosu. Ancak ilk halinden farklı olarak, elementler atom kütlesi yerine atom numarasına göre düzenlenmiştir. Buna göre periyodik tabloda, soldan sağa ve yukarıdan aşağıya doğru atom numarası artar. Tablodaki yatay sıralar ‘periyot’ olarak adlandırılır. Bir elementin periyot numarası, o elementin sahip olduğu elektronların bulunduğu en yüksek enerji seviyesini gösterir.
Sadece kimya ile değil hayatın her alanı ile ilgilendi
Mendeleyev, birçok bilim adamının aksine ticari bir zekaya da sahipti. Buluşlarını, araştırmalarını ülke yararına dönüştürmenin yollarını aramaktan da geri durmazdı. Mesela, 1867’de bir sergi nedeniyle Fransa’ya gitmişti. Orada kaldığı süre içinde kimya sanayisini inceledi. Ülkesine döner dönmez soda üretimine katkıda bulundu. 1876’da Amerika’ya yaptığı gezide petrol ürünlerinin verimliliğini ve üretim sürecini inceledi. Ülkesine dönünce bu konulardaki önerilerini Rus yöneticilerine rapor etti. Mendeleyev havacılıkla bile ilgilendi.
Tüm insanlığın yanı sıra yaşadığı topluma karşı da kendini sorumlu hisseden Mendeleyev, ticaretin yanı sıra siyasetten de geri durmadı. Siyasi eğilimi, hep ilerici ve toplumsal reformları desteklemek şeklinde kendini gösterdi. Bu yüzden çarlık rejimi sık sık başını ağrıtmıştı. Yönetimin çeşitli baskılarına maruz kaldı, ama yılmadı. Öğrencilerin haklarını aramak için mücadele etti. Hükümetin tavrını protesto etmek için üniversitedeki görevinden bile istifa etti. Liberal düşünceleri destekledi. Sembolü haline gelen saçlarını kestirmeyi reddetti. Çar’ın bütün isteklerine karşı koydu. Fakat çarlık rejimi onu hiçbir zaman işsiz bırakmadı. Bilim adamı kimliğine hep saygı gösterdi. 1891’de ağır kimyasal maddelerin dışalımı konusunda yeni bir sistem kurmakla görevlendirildi. 1893’te başına getirildiği Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu’ndaki görevine ölünceye dek devam etti.
Mendeleyev, Periyodik Tablo’nun yanı sıra geride 25 büyük kitaptan oluşan bir de külliyat bırakmıştı. İzomorfizm hakkındaki bilgileri organize etmesi, jeokimyanın gelişmesini sağlayacaktı. Ayrıca, kritik kaynama noktasını bulup, çözeltilerin hidrat teorisini geliştirmesi, onun büyük bir fiziksel kimyacı (fizikokimya) olarak anılmasına da kapı araladı. Yetmişten fazla akademi ve ilim topluluğunun üyesi olan Mendeleyev, Rus İhtilali’nden birkaç yıl önce 2 Şubat 1907’de St. Petersburg’da hayatını kaybetti.
Kimyanın babası Mendeleyev’den sonraki iki asır boyunca kimyacılar, elementler ve bileşikler hakkında pek çok yeni bilgiye ulaştı. 1817’de Döbereiner, benzer kimyasal özelliklere sahip olan stronsiyum, kalsiyum ve baryuma bakarak, stronsiyumun atom ağırlığının kalsiyum ve baryumun atom ağırlıklarının ortasında olduğunu keşfetti. 1829’da klor, brom ve iyot üçlüsünün de benzer özellikler gösterdiği bulundu. Fransız jeolog Alexandre Béguyer de Chancourtois ise, her yedi elementte bir, aynı özelliklerin tekrarlandığının farkına vardı. Bu tablo kullanılarak birkaç metal oksidin stokiyometrisi (element ölçüsü) önceden tanımlanabildi. Ne yazık ki bu cetvel üzerinde elementlerden başka bazı iyonlar ve elementler de yer alıyordu.
İngiliz kimyacı John Newlands, 1863’te yazdığı bir yazıda benzer fiziksel özelliklere göre elementleri 11 gruba ayırmıştı. Atom ağırlıkları sekizin katı kadar olan elementlerin özellikleri benzerdi. 1864’te yazılan bir yazıda Newlands bunu Oktav Kanunu (Law of Octaves) olarak tanımladı. Bu kanuna göre herhangi bir element, tablodaki sekizinci elementle benzerlikler gösteriyordu.
1955’te Glenn Seaborg başkanlığındaki Amerikalı fizikçiler tarafından sentezlenen 101 atom numaralı elemente, Dimitri Mendeleyev’in anısına ‘mendelevyum’ adı verildiğinde, ünlü Rus kimyacı, hemen hemen her sınıfın duvarındaki yerini de garantilemiş oluyordu.