Dmitrij Mengyelejev kétségkívül a legnagyobb hatású orosz tudós, hiszen az elemek periódusos rendszerének megalkotásával a kémiának és ezzel együtt a biológiának is biztos alapot teremtett, enélkül elképzelhetetlen lett volna a későbbi atomfizikai forradalom is. A másfél évszázaddal ezelőtt napvilágot látott periódusos rendszer születését népmesei elemekben bővelkedő történetek lengik körül, de a valóság még sokkal izgalmasabb ennél.
A szibériai Tobolszkból származó, viselkedésében és kinézetében egyaránt excentrikus orosz vegyész, Dmitrij Mengyelejev 1869 februárjában a munkától kimerülve álomba zuhant dolgozószobájában. Akkor már évek óta próbálta rendszerbe foglalni az akkor ismert 63 kémiai elemet, de hiába írta a vegyjeleket kártyákra, és hiába rakosgatta őket pasziánsz módjára az összes elképzelhető összeállításban, nem oldotta meg a feladványt. De aztán álomba szenderült, és valóságos csoda történt.
Álmomban olyan táblázatot láttam, amelyben minden a megfelelő helyére került
– mondta Megyelejev munkatársainak a több évtizeddel később íródott visszaemlékezések szerint.
Ébredés után gyorsan lejegyezte az álmában látott rendszert, majd alig két héttel később már meg is jelent a táblázat első (a manapság használatostól még jócskán eltérő) verziója. Nem sokkal később már a nemzetközi tudóstársadalom is megismerhette a Mengyelejev-féle periódusos rendszert, miután egy alig észrevehető cikk jelent meg az orosz kémikus tollából a Zeitschrift für Chemie folyóirat 1869-es évfolyamának 405-406. oldalán Az elemek tulajdonságai és atomtömegük kapcsolatáról címmel (a 19. században és a 20. század első évtizedeiben a kémia és a fizika nemzetközi nyelve sokkal inkább a német volt, semmint az angol).
Noha a tudománytörténet imádja az ehhez hasonló romantikus eredetmítoszokat, szinte kizárt, hogy ez az álmodós mese igaz legyen. A valóságban szinte nem létezik a semmiből jött felfedezés, minden tudós más kutatók, illetve a saját korábbi munkájára támaszkodik, még akkor is, amikor vitán felül korszakalkotó eredményt ér el. Az pedig, hogy éppen őt tekintik az adott felfedezés elérőjének, sokszor a szerencsén, vagy még inkább az erősebb lobbipozíciókon, egyes esetekben pedig a ravaszságon múlik. Ez nem jelenti azt, hogy Mengyelejev ne érdemelné meg, hogy a periódusos rendszert neki tulajdonítjuk, de ahogy Darwinnak is ott volt Wallace, a rivális evolúciós elmélet kidolgozója, úgy Mengyelejevnek is megvoltak a maga Wallace-ai.
Az első periódusos rendszer megszületésének végjátéka sokkal emlékezetesebb volt a valóságban, mint holmi elcsépelt álombéli reveláció. Mengyelejev 1869 januárjában valóban nagy gonddal küszködött, ez azonban sokkal földhöz ragadtabb probléma volt: úgy tűnt, hogy képtelen lesz betartani a zsíros tankönyvírói szerződése határidőit és terjedelmi korlátait. A Szentpétervári Egyetem kémiaprofesszoraként éppen egy kétkötetes egyetemi kémiakönyvön dolgozott, amelyben szerepelnie kellett volna mind a 63 akkor ismert elem tulajdonságainak. Csakhogy hiába készült már el az első kötettel, abba mindössze nyolc elem leírása fért bele. Egyértelművé vált, hogy
ha nem talál valamiféle rendszert az elemek között, és így nem tudja lerövidíteni a jellemzésüket, akkor képtelen lesz megírni a könyvet.
Noha valószínűleg ez a szorító külső tényező adta Mengyelejevnek az utolsó lökést, hogy munkáját egységes formába öltse, a rendszerben évtizedek kémiai kutatásának gyümölcsei hagytak lenyomatot.
A rendszer mögött rejlő alapvető logika szerint, ha az elemeket a hidrogén tömegéhez viszonyított relatív atomtömegük szerint sorrendbe állítjuk, akkor fizikai és kémiai tulajdonságaik periodikusan ismétlődnek (innen a periódusos rendszer elnevezés). Ha az ismétlődések ritmusában mindig új sort nyitunk a táblázatban, akkor a hasonló tulajdonságú elemek azonos oszlopokba kerülnek.
Bár Mengyelejev rájött e törvényszerűségre, senki sem állíthatja, hogy első rendszere tökéletes lett volna – és kinézetében sem hasonlított a maira. Ennek egyik oka az atomtömeg 19. századi meghatározásának bizonytalanságaiban keresendő. Akkoriban az atomtömeg kiszámításának egyetlen módja az volt, hogy a vegyületeket összetevőikre bontották, majd megmérték, hogy a komponensek tömege hogyan aránylik egymáshoz. Az atomokat alkotó elemi részecskékről (a protonokról, neutronokról és elektronokról) gyakorlatilag fogalmuk sem volt, sőt maguk az atomok léte is vita tárgyát képezte.
Mengyelejev maga igencsak szkeptikus volt az atomok létezését illetően.
A tömegmérésen alapuló atomtömeg-meghatározás számos esetben bizonytalan adatokat eredményezett. A vízbontáskor például nyolcszor nagyobb tömegű oxigén keletkezik, mint hidrogén. Ebből azonban nem egyértelmű, hogy mindez azt jelenti, hogy a hidrogén- és oxigénatomok száma azonos benne, és az oxigén nyolcszor nehezebb a hidrogénnél, vagy esetleg azt, hogy az oxigén 16-szor nehezebb, viszont hidrogénből kétszer annyi van a vízben (ez utóbbi a helyes).
Mengyelejev zsenialitása abban állt, hogy az ellentmondó tudás dacára is képes volt az intuícióira hallgatni, és amikor egy elem az elfogadott elvek szerint csak nem akart beleilleni a rendszerébe, akkor mert úgy határozni, hogy nem a rendszere, hanem a közfelfogás a hibás. Jó példa erre a berillium-oxid esete, amelyről akkoriban a legtöbb kémikus úgy tartotta, hogy képlete Be2O3. Viszont a berillium tulajdonságai nagyon hasonlítottak a magnéziuméra, ezért Mengyelejev nagyon szerette volna a magnéziummal egy oszlopba rakni. Ezért úgy döntött, hogy a BeO képlet lesz a jó (és igaza volt).
Mindezen vívmányai dacára Mengyelejev rendszere csak egy volt kora (illetve a megelőző évtizedek) elemtáblázatai közül. 1860-ban, tehát kilenc évvel a Mengyelejev-féle rendszer első változatának publikálása előtt az orosz tudós részt vett egy karlsruhei kémiai konferencián, amelyen kiosztották a résztvevőknek Stanislao Cannizzaro olasz kémikus dolgozatát az elemek atomtömegéről. Mengyelejev is kapott belőle egyet, amit jól megőrzött. Most úgy tartják, hogy ez a munka volt a periódusos rendszer megalkotásának legfőbb forrása.
Cannizzaro tanulmánya több más pályatársat is megemlített, sőt voltak, akik már jóval korábban is próbálkoztak az elemek rendszerbe foglalásával. Johann Wolfgang Döbereiner már az 1820-as években, majd a század közepe táján mások mellett Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (a kémiát biflázó diákok áldhatják a szerencsét, hogy nem az ő nevét kell megtanulniuk), illetve legfőképpen Julius Lothar Meyer is táblázatokat szerkesztett, amelyekben bizonyos tulajdonságaik szerint összeillő elemeket foglaltak. Legtöbbjük persze relevanciájában és eleganciájában jóval elmaradt Mengyelejev későbbi rendszerétől, de Meyer majdnem célba ért. Őneki egy évvel korábban már gyakorlatilag kész volt a maga periódusos rendszere, de valamiért egészen 1870-ig nem publikálta.
Ekkor pedig már késő volt.
Meyer munkája közszájon forgott vegyészkörökben, Mengyelejev állítása szerint mégsem tudott róla (és így nem is lehetett az ő felfedezései forrása). Ez azonban nagyjából kizárható, sokkal valószínűbb, hogy pontosan ismerte a munkát, csak túlzottan hasonlított az ő elképzeléseihez, így ciki lett volna hivatkoznia rá. Amikor Mengyelejev 1869-ben megjelentette az eredményeit, persze Meyernek is feltűnt a hasonlóság a saját elméletével, így ádáz csata bontakozott ki közöttük az elsőség dicsőségéért.
Minthogy ma nem Meyer-féle periódusos rendszerről beszélünk, sejthető, hogy a vita végül Mengyelejev javára dőlt el. De az 1869-es első publikáció korántsem tekinthető azonnali tudományos forradalomnak, évekig alig volt visszhangja a vegyészek körében. Az orosz tudós ázsiója csak a következő évtizedben kezdett meredeken felfelé ívelni, amikor több olyan elemet is felfedeztek, amelyek atomtömegét és ezzel kémiai tulajdonságaikat ő a rendszere segítségével egész pontosan előrejelezte. Közben persze voltak tévedései is, illetve például a 19. század végén felfedezett, és a periódusos rendszer VIII. főcsoportjába helyezett nemesgázok létezését nem látta előre.
Mengyelejev úgy jósolta, hogy léteznie kell az alumíniummal egy oszlopban egy elemnek, amelynek az atomtömegét 68-nak saccolta, sőt el is nevezte „eka-alumíniumnak”. Csak néhány évet kellett várnia, míg Paul-Émile Lecoq felfedezte ezt az elemet, melynek atomtömege 69,7-nek bizonyult. Bár Lecoq azt állította, hogy francia lévén patrióta hevülettől hajtva nevezte el galliumnak az elemet, széles körben elfogadott az a nézet, hogy valójában saját, kakas jelentésű nevének latin megfelelője (gallus) volt a névadás alapja. Mengyelejev egy másik, eka-szilícium ideiglenes névvel említett elemét, a germániumot 1886-ban fedezték fel. A Mengyelejev-féle periódusos rendszer főként e prediktív ereje révén emelkedett a konkurensek fölé, és vált az egyetlen elfogadott rendszerré.
Mengyelejev élete vége felé, az előző századforduló táján szinte minden tudományos elismerést megkapott, amit kutató elérhet. Körülrajongták a nyugat-európai tudományos akadémiákon, így a brit Royal Society-ben is. Hírnevének sokat használt bozontos haja és szakálla, illetve közmondásosan kiállhatatlan természete, amelyek pontosan beleillettek a bogaras tudósokról és általában az oroszokról kialakult sztereotípiákba egyaránt. Egy kitüntetés – a legnagyobb – azonban elkerülte. Hiába jelölték a 20. század elején kilencszer is Nobel-díjra, nem kapta meg. Ezért a közfelfogás szerint ugyancsak a személyes ellenségeskedés és a tudománypolitikai machinációk okolhatók.
Volt ugyanis egy rendkívül befolyásos svéd ellensége:
az 1903-as kémiai Nobel-díj kitüntetettje, Svante Arrhenius. Ő maga is maradandót alkotott, főként annak felfedezésével, hogy a sók oldatokban elektromos vezetőképességgel bíró ionokra bomlanak. Csakhogy Mengyelejev – pechére – nem így gondolta, és miközben egy alternatív elméletet dolgozott ki, Arrhenius teóriáját meglehetősen erélyes módon kritizálta (és Mengyelejev stílusában már a barátságos is sértő lehetett egyeseknek). Bár Arrhenius formálisan nem volt tagja a Nobel-bizottságnak, eléggé befolyásos volt ahhoz, hogy keresztbe tehessen Mengyelejevnek, aki így végül Nobel-díj nélkül maradt.
Borítókép: Getty Images Hungary / Science Society Picture Librar