Bảng Tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev bước sang tuổi 150

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.

Trong suốt 150 năm qua, không ai có thể phủ nhận những ý nghĩa và giá trị to lớn của Bảng Tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc khảo sát các tính chất của các nguyên tố hóa học và mở rộng kiến thức về cấu trúc vật chất, là cơ sở khoa học cho việc giảng dậy hóa học nói chung và hóa học vô cơ nói riêng, cũng như ngành vật lý hạt nhân.

Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hợp quốc (UNESCO) đánh giá Bảng Tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev là một trong những thành tựu khoa học quan trọng nhất, nắm bắt được bản chất không chỉ của ngành hóa học, mà còn cả của vật lý và sinh học”. Vì lẽ đó, tổ chức này đã lấy năm 2019 là Năm quốc tế của Bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học với hàng loạt các hoạt động để kỷ niệm phát kiến trọng đại này được tổ chức trên khắp thế giới.