top of page
Search

The Formation Of The Periodic Table

  • Writer: Krisha Nathan
    Krisha Nathan
  • Nov 26, 2024
  • 9 min read

The periodic table is an extremely valuable tool for scientists to quickly refer to information about various elements. The concept of arranging elements began with Russian chemist Dimitri Mendeleev in 1869. However, does he deserve all the credit for organizing the periodic table of elements?


The modern periodic table has listed the elements based on their atomic number or proton number. Historically however, scientists had attempted to organize elements based on their relative atomic masses. They went through with this approach as scientists were not aware of the idea of the atom yet. One of the earliest attempts in 1789 was by Antoine Lavoisier, a French chemist. He grouped the elements based on their properties, such as gasses, non-metals and metals. Over the decades, several more attempts were also made to organize the elements. A few of these attempts actually helped in the formation of the periodic table, which is discussed below.



John Newlands (1837 - 1898)


Newlands was a British chemist who attended the Royal College of Chemistry for a year (1856), which is now part of Imperial College of London. He is well-known for his discovery of ‘The Law of Octaves’. The Law of Octaves simply states that every 8th element in the periodic table has similar properties.


Barely 4 years before Mendeleev announced his work on the periodic table, Newlands drew a comparison between his law and the octaves in music. He noticed that the atomic weights of elements differed by seven. Keep in mind that the noble gasses (He, Ne, Ar, Kr) weren’t discovered yet which explains why there was a periodicity of 7 and not 8 in Newland’s table. He simply didn’t consider that there were undiscovered elements and thereby didn’t leave any gaps for them in his version of the table. Sometimes he had to cram two elements into one box to maintain his pattern.


Due to this, the Chemical Society refused to publish his table; with a Professor going so far as to saying that Newlands might as well have listed them alphabetically. When Mendeleev published his table, Newlands claimed to have discovered it first. However, the Chemical Society refused to back him up. In 1884 he was asked to give a lecture on periodic law. Although, in 1998 the Royal Society of Chemistry recognised his discovery and placed a blue commemorative plaque on the wall on his birthplace.



Julius Lothar Meyer (1830 - 1895)


Lothar Meyer (a German chemist) studied at Heidelberg University as a student of Bunsen and Kirchoff (a German physicist and mathematician), as did Dmitri Mendeleev. Meyer was only 4 years older than Mendeleev however, he also produced several periodic tables between 1864 and 1870.


His very first table contained only 28 elements which were organized based on their valency. These elements were mostly main group elements but in 1868 he incorporated transition metals in a more developed version of the periodic table. This newer table had the elements listed based on their atomic weight and elements with the same valency arranged in columns; which was exceedingly similar to Mendeleev’s table. 

Unfortunately, his work wasn’t published till 1870, which was one year after Mendeleev’s table was published. Even after this, they both were unaware of the other’s work.

However, he did contribute to the development of the periodic table in a great way. What he did was that he noticed the periodic trends in the properties of the elements and the following graph illustrates his findings.



Dmitri Mendeleev (1834 - 1907)


Arguably, he is one of the most well-known scientists to have ever contributed to the creation of the periodic table. In his early life, Mendeleev was recognised for his potential by his mother who got him into a ‘good’ school to suit his intellect. He began writing a textbook in 1867 called ‘Chemical Principles’ as he believed there wasn’t a good enough book in Russian. This would later lead him to the periodic law which he formulated in 1869.


Mendeleev discovered the Periodic System (as he liked to call it) by organizing the elements based on their properties. He realized that by placing them in the order of increasing atomic weight, certain types of elements regularly formed a pattern. For instance, a reactive non-metal was followed by a reactive light metal and after a less reactive light metal. Initially, he arranged these elements based on their properties into rows however he changed them into columns/groups as we see them today.


The great thing about Mendeleev’s process was that he thought to leave gaps for possible undiscovered elements in the periodic table. He went as far as even predicting the properties of 5 of these undiscovered elements. Over the course of the next 15 years, 3 new elements were discovered which accurately fit his previous predictions.


The final achievement of his periodic system was the 8th periodicity; the noble gasses. However, the discovery of the noble gasses by William Ramsay in the 1890s was crucial for this. At first, he thought that they contradicted his findings however he later came to the conclusion that they further supported his ideas. This gave light to the column for noble gasses like Helium, Neon, Argon etc.


He never received a Nobel prize during his lifetime. However, element 101 is named after him, called Mendelevium with the chemical symbol Md.



Henry Moseley (1887 - 1915)


Although the periodic table was more or less completed by Mendeleev, there were still a few flaws with it.  For example, Mendeleev was able to see that the placement of Iodine and Tellurium were incorrect. However, it was Moseley who was able to explain why this was the case.

Henry Moseley was an English physicist known for the Moseley’s law in X-ray spectra. He measured the wavelength of samples of the elements by an X-ray that he obtained by using a recently developed X-ray gun. This allowed him to calculate their frequencies and he found out that the square root of the frequency plotted against the atomic number would form a straight line. This relationship can be mathematically expressed as :

v ∝ Z where v is the frequency and Z is the atomic number.


After only a decade, the structure of an atom had been established by the work of many prominent scientists. The main idea with his theory is that when an electron falls to ground state from a higher energy level, it releases energy in EM waves; in this case in the form of X-rays. The amount of energy released depends on the proximity of the electron to the nucleus. The more protons in the nucleus means there is a greater attraction force pulling the electrons. This means more energy would be given out by the electron. As you know, atomic number and proton number are the same thing meaning the number of protons determine the energy in the X-rays.


Although Mendeleev is the most well-known, he couldn’t have formulated the periodic table without the findings of other fellow scientists like Ramsay. Personally, I believe he has gone one step ahead of others by leaving gaps for undiscovered elements. However, scientists like Moseley and Meyer are equally important as they solidified the current periodic table and explained things that Mendeleev couldn’t.


References 



Översättning: Bildandet av det periodiska systemet


Det periodiska systemet är ett oerhört värdefullt verktyg för forskare att snabbt kunna hänvisa till information om olika grundämnen. Konceptet att ordna grundämnen började med den ryske kemisten Dmitrij Mendelejev år 1869. Men förtjänar han all ära för att ha organiserat det periodiska systemet? 


Det moderna periodiska systemet har listat grundämnerna baserat på deras atomnummer eller protonnummer. Historiskt sett hade dock forskare försökt organisera grundämnen baserat på deras relativa atommassor. De använde sig av detta tillvägagångssätt eftersom forskarna ännu inte var medvetna om atomens koncept. Ett av de tidigaste försöken gjordes 1789 av Antoine Lavoisier, en fransk kemist. Han grupperade grundämenerna baserat på deras egenskaper, såsom gaser, icke-metaller och metaller. Under årtiodena gjordes flera andra försök att organisera grundämnerna. Några av dessa försök bidrog faktiskt till skapandet av det periodiska systemet, vilket diskuteras nedan. 



John Newlands (1837 - 1898)


Newlands var en brittisk kemisk som studerade vid Royal College of Chemistry i ett år (1856), vilket nu är en del av Imperial College i London. Han är välkänd för sin upptäckt av “Oktavlagen”. Oktavlagen säger helt enkelt att vart åttonde grundämne i det periodiska systemet har liknande egenskaper. 


Bara 4 år innan Mendelejev offentiggjorde sitt arbete om det periodiska systemet, gjorde Newlands en jämförelse mellan sin lag och oktaverna i musiken. Han märkte att grundämnenas atommassor skiljde sig åt med sju. Tänk på att ädelgaserna (He, Ne, Ar, Kr) ännu inte hade upptäckts, vilket förklarar varför det fanns en periodicitet på 7 och inte8 i Newlands tabell. Han tog helt enkelt inte hänsyn till att det fanns oupptäckta grundämnen och lämnade därför inga luckor för dem i sin version av tabellen. Ibland var han tvungen att trycka in två grundämnen i en och samma ruta för att behålla sitt mönster. 


På grund av detta vägrade Chemical Society att publicera hans tabell, och en professor gick så långt som att säga att Newlands lika gärna kunde ha listat grundämnena i alfabetisk ordning. När Mendelejev publicerade sin tabell påstod Newlands att han hade upptäckt den först. Chemical Society vägrade dock att stödja honom. År 1884 blev han ombedd att hålla en föreläsning om peridosk lag. År 1998 erkände Royal Society of Chemistry hans upptäckt och satte upp en blå minnesplakett på väggen vid hans födelseplats. 



Julius Lothar Meyer (1830 - 1895)


Lothar Meyer (en tysk kemist) studerade vid Heidelbergs univerisitet som elev till Bunsen och Kirchoff (en tysk fysiker och matematiker), precis som Dmitrij Mendelejev. Meyer var bara fyra r äldre än Mendelejev, men han producerade också flera periodiska system mellan 1864 och 1870. 


Hans allra första tabell innehöll endast 28 grundämnen som var organiserade baserat på deras valens. Dessa grundämnen var mestadels huvudgruppselement, men år 1868 inkluderade han övergångsmetaller i en mer utvecklad version av det periodiska systemet. Den nyare tabellen hade grundämnen listade baserat på deras atommassa och grundämnen med samma valens arrangerade i kolumner, vilket var mycket likt Mendelejevs tabell. 


Tyvärr publicerades hans arbete inte förrän 1870, vilket var ett år efter att Mendelejevs tabell publicerades. Även efter detta var de båda omedvetna om varandras arbete. Han bidrog dock på ett betydande sätt till utvecklingen av det periodiska systemet. Det han gjorde var att han upptäckte det periodiska trenderna i grundämnenas egenskaper, och följande graf illustrerar hans upptäckter. 



Dmitri Mendeleev (1834 - 1907)


Man kan argumentera att han är en av de kända vetenskapsmännen som någonsin bidragit till skapandet av det periodiska systemet. Under sin tidiga livstid blev Mendelejev uppmärksammad för sin potential av sin mamma som ordnade så att han fick gå på en “bra” skola som passadehans intellekt. År 1867 började han skriva en lärobok kallad “Kemiska Principer” eftersom han ansåg att det inte fanns någon tillräckligt bra bok på ryska. Detta skulle senare leda honom till den periodiska lagen, som han formulerade 1869. 


Mendelejev upptäckte det periodiska systemet ( som han själv kallade det) genom att organisera grundämnena baserat på deras egenskaper. Han insåg att genom att placera dem i stigande ordning efter atommassa bildade vissa typer av grundämnen regelbundet ett mönster. Till exempel följdes en reaktiv icke-metall av en reaktiv lättmetall och därefter av en mindre reaktiv lättmetall. Ursprungligen arrangerade han dessa grundämnen i rader baserat på deras egenskape, men han ändrade dem senare till kolumner/grupper som vi ser idag. 


Det fantastiska med Mendelejevs process var att han tänkte på att lämna luckor för möjligaoupptäckta grundämnen i det periodiska systemet. Han gick till och med så långt att han förutsåg egenskaperna hos fem av dessa oupptäckta grundämnen. Under de följande 15 åren upptäcktes tre nya grundämnen som exakt passade inpå hans tidigare förutsägelser. 


Det slutgiltiga presentationen i hans periodiska system var den åttonde periodiciteten; ädelgaserna. Upptäckten av ädelgaserna av William Ramsay på 1890-talet var dock avgörande för detta. Till en början trodde Mendelejev att de motsade hans upptäckter, men han kom senare fram till att det istället stärkte hans idéer. Detta ledde tillkolumnen för ädelgaserna som Helium, Neon, Argon med flera. 


Han mottog aldrig mågot Nobelpris under sin livstid. Däremot är grundämne 101 uppkallat efter honom och kallas Mendelevium med den kemiska symbolen Md. 



Henry Moseley (1887 - 1915)


Även om det periodiska systemet mer eller mindre fullbordades av Mendelejev, fanns det fortfarande några brister. Till exempel kunde Mendelejev se att placeringen av jod och tellur var felaktig. Det var dock Moseley som kunde förklara varför det var så. 

Henry Moseley var en engelsk fysiker känd för Moseleys lag inom röntgenspektran. Han mätte våglängden hos prover av grundämnen genom att använda röntgenstrålar som han erhöll med hjälp av en nyligen utvecklad röntgenkanon. Detta gjorde det möjligt för honom att beräkna deras frekvenser, och han upptäckte att kvadratroten av frekvensen plottad mot atomnumret bildade en rak linje. Detta samband kan matematiskt uttryckas som:

v ∝ Z, där v är frekvensen och Z är atomnumret.


På bara ett decennium hade atomens struktur fastställts genom arbetet av många framstående vetenskapsmän. Huvudidén med denna teori är att när en elektron faller till sitt grundtillstånd från en högre energinivå, frigör den energi i form av elektromagnetiska vågor, i detta fall röntgenstrålar. Mängden energi som frigörs beror på hur nära elektronen befinner sig kärnan. Ju fler protoner i kärnan, desto starkare är attraktionskraften som drar elektronerna. Detta innebär att mer energi avges av elektronen. Som du kanske vet är atomnummer och protonnummer samma sak, vilket betyder att antalet protoner avgör energin i röntgenstrålarna.


Även om Mendelejev är den mest kända, kunde han inte ha formulerat det periodiska systemet utan fynden från andra forskare som Ramsay. Personligen anser jag att han tog ett steg längre än andra genom att lämna luckor för oupptäckta grundämnen. Men forskare som Moseley och Meyer är lika viktiga, eftersom de konsoliderade det nuvarande periodiska systemet och förklarade saker som Mendelejev inte kunde. 


Källor 



Recent Posts

See All
Quantum Origins of Magnetism 

For most people, magnetism is something they first experience with everyday magnets — the ones that pick up paperclips or cling to a fridge. If you break a magnet in two, each piece becomes a smaller

 
 
bottom of page