In het spoor van Mendeljev? Belgische geleerden en de periodieke tabel

EnglishNederlandsfrançais

| Naar de Verhalengalerij

FR

Toen Mendeljev op 1 maart 1869 zijn periodieke tabel publiceerde, sloeg het nieuws van zijn ontdekking in als een bom. Althans… zo luidt het overleveringsverhaal. En in dat soort verslagen is sensatie een vast ingrediënt. Hoe ging het er werkelijk aan toe? In de Belgische wetenschapswereld was in ieder geval weinig te merken van een explosieve sfeer. Sterker nog, de periodieke tabel veroorzaakte er niet de minste deining. En toch sijpelde Mendeljevs gedachtegoed de Belgische wetenschapswereld binnen… via een sluipweg. Vele tabellen Portret van Dmitry Ivanovich Mendeljev in zijn toga van de Edinburgh University. Bron:Wikimedia Commons. De overlevering vertelt dat Mendeljev op de koude nacht van 17 februari 1869 wakkerschrok en in een razende vaart zijn classificatie van elementen neerpende. In een droom was hem de oplossing geopenbaard voor het vraagstuk dat hem al jaren bezighield: bestond er een natuurlijke ordeningsmanier voor de 63 gekende chemische elementen waaruit alles op aarde is opgebouwd? In werkelijkheid kon de Russische scheikundige steunen op oud en nieuw onderzoek. Al sinds het einde van de achttiende eeuw waren wetenschappers op zoek naar een rationele ordening van de gekende elementen. Als onderscheidend principe gebruikten zij bijvoorbeeld de fysische of chemische eigenschappen van een stof: smelttemperatuur, elektronegativiteit, oxidatiegraad,… Hoewel sommigen onder hen, zoals Antoine Lavoisier, erin slaagden om verbanden tussen groepjes elementen te leggen, bleef dat ene grote, omvattende systeem buiten bereik. Een nieuw stukje van de puzzel werd in 1857-1858 aangereikt door de kersverse Gentse hoogleraar August Kekulé. Zijn observaties over de bindingen van koolstof leidden uiteindelijk tot de negentiende-eeuwse (her)formulering van het valentieconcept. Voortaan verstond men onder deze term de eigenschap van een element om zich te binden met een welbepaald aantal eenwaardige elementen, waarbij het aantal gelijk is aan de valentie. En ook geleerde tijdgenoten van Mendeljev waren op zoek naar een rationele manier om de elementen te ordenen. In 1865 publiceerde de Britse scheikundige John Alexander Newlands een eerste periodieke rangschikking van elementen volgens oplopende atoommassa. Hij stelde dat zijn rangschikking een patroon blootlegde: bepaalde eigenschappen herhalen zich om de acht elementen, zoals in een notenladder. Newlands ‘wet van de octaven’ werd op kritiek en spot onthaald. Ook de Deens-Amerikaanse Gustav Hinrichs, de Duitse Julius Lothar Meyer en de Britse William Odling speelden met een idee van periodiciteit. Maar net als Newlands worstelden ze om de elementen consistent geordend te krijgen. Op 6 maart 1869 legde Mendeljev zijn periodiek systeem formeel voor aan het Russische Chemische Genootschap. Mendeljevs tabel ordende elementen in rijen en kolommen volgens atoomgewicht, en op chemische groep, waarbij een nieuwe rij of kolom werd gestart wanneer de eigenschappen zich begonnen te herhalen. Belangrijk was dat de Russische scheikundige postuleerde dat men op basis van zijn classificatie het bestaan en de chemische eigenschappen van nog niet ontdekte elementen kon voorspellen. Hij liet daarom lege plekken in zijn tabel en deed ook enkele concrete voorspellingen. Korte tijd hierna publiceerde de Duitse Meyer een gelijkaardige wet, gebaseerd op eerder werk dat hij onafhankelijk van Mendeljev in zijn scheikundeboek had ontwikkeld. Een sisser Mendeljevs artikel in Zeitschrift für Chemie (1869) was de eerste publicatie van de tabel buiten Rusland. Bron: Zeitschrift für Chemie, (1869), 405-406. Klik hier voor grotere weergave. Mendeljev spaarde geen moeite om zijn tabel wijd te verspreiden. Naast zijn publicaties bij het Russische Chemische Genootschap in 1869 en 1870, liet de geleerde vertalingen in het Frans, op dat moment de internationale taal, en in het Duits, dé taal van de chemie, verschijnen. Zijn geschriften veroorzaakten in de wetenschappelijke wereld echter niet een algemeen gevoel van bewondering en enthousiasme dat populair-wetenschappelijke verhalen er graag aan toekennen. Integendeel, buiten Rusland werd Mendeljevs theorie overwegend lauw onthaald. Voor de meeste chemici was zijn tabel er één uit de vele. Andere chemici wezen Mendeljevs tabel samen met andere tabellen - in het bijzonder deze van Newlands - resoluut af, vanuit het idee dat een classificatie op atoomgewicht even logisch was als eentje op alfabet, kortom: ronduit bespottelijk. Ook in België ontketende Mendeljev eerder een sisser dan een heftige reactie. Aan de Académie royale des Sciences bleef het stil. Er kwam nooit een officiële bespreking van de tabel. Ongewoon was dat lauwe onthaal niet. Onderzoek van vroege receptiegeschiedenissen laat zien dat aan een later algemeen aanvaarde ontdekking vaak een lange periode van inertie vooraf. Belangrijk voor de desinteresse in dit geval was dat de meeste scheikundigen op dit moment weinig behoefte hadden aan een theoretisch kader. Voor veel scheikundigen was de chemie een praktische wetenschap, die ook zonder rationele ordening van elementen overeind bleef - vele chemici waren werkzaam in de industrie of landbouwnijverheid. Anderen hanteerden al een bestaand classificatiesysteem waarvan ze vonden dat het aan hun doelen voldeed. En vondsten van nieuwe elementen werden ook zonder kennis van Mendeljevs voorspellingen gedaan. Errera had als botanicus een bijzondere belangstelling voor moleculaire plantenfysiologie. Bron:De Wildeman, "Notice sur Léo Errera". Een Belgische Mendeljev uit de plantkunde Een van de weinige, zoniet de enige Belgische geleerde die op dit moment onderzoek deed op basis van de periodieke tabel, was Leo Errera. De Brusselse hoogleraar plantkunde was naar eigen zeggen diep onder de indruk van Mendeljevs studie. In 1878 voltooide hij zijn hypothese van een ‘loi périodique des propriétés magnétiques’. Hierin bepleitte hij dat magnetische eigenschappen van elementen zich periodiek herhalen wanneer men ze ordent volgens de tabel van de Russische geleerde Mendeljev, dat er met andere woorden een rechtstreekse correlatie bestond tussen de magnetische eigenschappen van de elementen en hun plaats in de tabel. Errera’s studies veroorzaakten niet erg veel ophef, maar ze zijn des te opvallend, omdat Errera geen chemicus was maar een plantkundige. Ongehinderd door de vele debatten, kritiek en twijfel binnen de scheikundige gemeenschap, ging hij met de periodieke tabel aan de slag. ‘Als mijn periodieke wet van het magnetisme correct blijkt te zijn, dan komt de eer ervan niet minder toe aan Mendeljev dan aan mij,’ zo besloot Errera deemoedig. 'Ik heb slechts zijn wet uitgebreid naar het magnetisme.' Didactisch paard van Troje Classificatiesysteem uit de eerste editie van Swarts' chemiehandboek (p. 237). Klik voor vergroting. Buiten de onderzoekswereld kunnen echter wel sporen van Mendeljev in België teruggevonden worden. Met name leraren en docenten chemie hadden in deze periode interesse in ordeningssystemen voor anorganische chemie. De tabel was een krachtig didactisch hupmiddel. Het reikte de handboekauteur een manier aan om zijn tekst rationeel te structureren. De tabelvorm bood in één oogopslag een efficiënt overzicht. Net als in een aantal andere West-Europese landen blijkt dat de periodieke tabel via lesdidactiek de Belgische wetenschapswereld binnensloop. Twee leerboeken chemie vermeldden Mendeljev. Ze zijn van de hand van de Brusselse hoogleraar Prosper De Wilde en de Gentse hoogleraar Theodore Swarts. De Wilde publiceerde een eerste editie van zijn Traité élémentaire de chimie générale et descriptive […] d’après les dernières vues de la science in 1872. Het handboek had succes, er verscheen een tweede editie in 1877, een derde in 1884 en een vierde in 1897. Swarts handboek Précis de chimie générale et descriptive exposée au point de vue des doctrines modernes verscheen een eerste maal in 1869, een tweede en derde editie respectievelijk in 1878 en 1887. De Wilde en Swarts namen Mendeljevs systeem echter niet zonder méér over. De Wildes derde editie was naar eigen zeggen herzien en verbeterd, volgens de laatste wetenschappelijke inzichten. In zijn eerste editie, twee jaar na de publicatie van de Duitse en Franse vertalingen van Mendeljevs wet, wijdt De Wilde geen letter aan de Russische chemicus. Hij reikt zijn studenten een oud bestaand classificatiesysteem aan, een soort mengvorm waarbij hij wel een ordening op basis van families en valentiegraad aanhoudt. Dit systeem neemt hij in zijn tweede editie over. Ongeveer zo vergaat het ook Swarts. In de eerste en tweede editie van zijn handboek (1869 en 1878) met de veelbelovende titel Précis de chimie générale et descriptive exposée au point de vue des doctrines modernes, negeert Swarts de periodieke wet volledig. De classificatie die hij voorstelt, lijkt erg goed op deze van De Wilde. Ze is gebaseerd op een oud classificatiesysteem, dat teruggaat op Thénard en Dumas. Hij komt zo tot een bijzonder complex systeem. De classificatie volgens valentie laat te wensen over, vindt Swarts. Ze is artificieel, maar ze volstaat, want door een gelukkig toeval laat ze min of meer juist de groepen verschijnen. ‘Troisième édition revue, corrigée et augmentée’, belooft De Wilde in zijn handboek van 1884. De herzieningen, zo kondigt het voorwoord aan, zijn nodig omwille van de ‘onophoudelijke vooruitgang van de chemie’. De derde editie toont inderdaad een interessante nieuwigheid. Voor het eerst verschijnt een kort hoofdstuk over het ‘natuurlijk periodiek systeem der elementen’. Er bestaan merkwaardige overeenkomsten tussen de atoomgewichten van elementen die tot een zelfde familie behoren, stelt De Wilde. Er lijkt sprake van een ‘periodieke wet’. Het gebruik van deze term is opmerkelijk, omdat de meeste geleerden niet erg bezig waren met de periodieke wet. De Wilde daarentegen erkende het idee van een regelmatigheid in de classificatie van elementen op basis van hun atoommassa. Periodieke tabel van Mendeljev, met scheiding tussen metalen en metalloïden in de vierde editie van het handboek van De Wilde (p. 401 en 402). Klik voor vergroting. Ook de Gentse hoogleraar Swarts doet in zijn voorwoord van 1887 een boude aankondiging: hij heeft zijn derde editie helemaal herwerkt, én hij zal de ‘natuurlijke classificatie der elementen’ bespreken. Een nieuwe wind, die hij onderstreept door zijn boek deze keer niet op te dragen aan Kekulé, de voorvechter van de classificiatie volgens valentie, maar aan Jan Stas, de Belgische pionier in het bepalen van de atoomgewichten. En inderdaad: in zo'n 50 pagina’s wordt de wet van periodiciteit uitgebreid beschreven. Dit gegeven weerhoudt de beide hoogleraren er echter niet van om voor de ordening van de anorganische chemie toch terug te grijpen naar de gekende, volgens chemische eigenschappen, geordende tabel. Dit is bljkbaar een didactisch instrument dat de hoogleraren kennen en vertrouwen. De periodieke wet heeft, aldus De Wilde, vooral een ‘grote filosofische betekenis'. De Wildes vierde editie uit 1897, 28 jaar na de Duitse vertaling van Mendeljes oorspronkelijk artikel (de tekst waarop hij zich baseer), betekent de definitieve 'doorbraak' voor de tabel van Mendeljev in België. ‘Dit nieuwe volume’, zo kondigt de hoogleraar in zijn voorwoord aan, ‘is het resultaat van een grondige en totale herziening [...]. In de beschrijving en de groepering van de elementen hebben wij de ordening van het periodiek systeem der elementen geadopteerd, hoewel we tegelijk ook de oude indelingen in metalen en metalloïden behouden.’ Verderop geeft De Wilde zijn studenten een inkijk in de recente ontdekkingen van de nieuwe elementen scandium, gallium en germanium, elementen die door Mendeljev waren voorspeld en na de publicatie van de tabel ook daadwerkelijk werden gevonden. 'Deze opmerkelijke feiten demonstreren zonneklaar dat het periodiek systeem der elementen de uitdrukking is van een natuurwet.’ Tussen vernieuwing en zekerheid De periodieke tabel zoals ze er vandaag uitziet. Bron: Wikimedia Commons. Receptiegeschiedenissen vertonen een traag en soms grillig parcours. Wanneer we de vroege reacties op ontdekkingen onder de loep nemen, constateren we dat ook in België chemici weinig interesse toonden voor de periodieke tabel en er geen rekening mee hielden in hun onderzoek. De eerste schuchtere doorbraak van Mendeljev in België gebeurde in een pedagogische context. Hieruit blijkt dat handboeken en lesmateriaal vaak ten onrechte worden onderschat als kanalen voor de verspreiding en zelfs productie van kennis. Maar, net als bijvoorbeeld congressen, kunnen zij beschouwd worden als een platform voor conceptuele innovatie. Bij Belgische pedagogen was in deze vroege receptiefase vooral sprake van een nieuwsgierige voorzichtigheid. Swarts en De Wilde lieten hun studenten kennismaken met trending wetenschappelijk debatten en interessante filosofische beschouwingen zoals de periodieke tabel. Of de hoogleraren nu overtuigd waren van de theorie van Mendeljev of niet, wanneer het didactiek betrof, kozen ze meestal voor betrouwbare tools waarmee ze ervaring hadden. Verder onderzoek rond universitaire handboeken en leerboeken uit het middelbaar onderwijs kan meer klaarheid scheppen in de latere fasen van de introductie van Mendeljev in de Belgische onderwijs- en wetenschapswereld.

Noten

Bibliografie

Deze tekst is gebaseerd op Brigitte Van Tiggelen, "Le tableau périodique. Elements d’histoire d’un outil pour la chimie", Cycles de conférences: La science à la lumière de son histoire, 2019, 26 februari, onuitgegeven document. Van Tiggelens studie zal het onderwerp vormen van een te verschijnen publicatie in Revue des Questions Scientifiques. Deze studie volgt op een presentatie, gegeven te Sopron, Hongarije in 2009 samen met Pieter Thyssen in een sessie georganiseerd door Masanori Kaji "Chemical Order in Transit. Comparative Studies of the Response to the Periodic Law in Various Countries from the Late 1870 to the Early 20th Century".

Literatuur

• Kaji, Masanori, Kragh, Helge en Pallo, Gabor, Early Responses to the Periodic System, Oxford, 2015.
• Kaji, Masanori (red.), Chemical Order in Transit. Comparative Studies of the Response to the Periodic Law in Various Countries from the Late 1870 to the Early 20th Century, Oxford , 2014.
• Van Tiggelen, Brigitte, "De scheikundige theorieën", in: Robert Halleux, Geert Vanpaemel, Jan Vandersmissen en Andrée Despy-Meyer (red.), Geschiedenis van de wetenschappen in België 1815-2000, Brussel: Dexia/La Renaissance du livre, 2001, vol. 1, 179-194.

Gedrukte bronnen

• Errera, Leo, "Sur le magnétisme des corps en relation avec leur poids atomique", in: Bulletin de l'Académie royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique, (1881), 313-317.
• Errera, Leo, "Sur la loi des propriétés magnétiques. Note préliminaire" (Billet cacheté de M. Léo Errera, déposé le 2 fevrier 1878, ouvert dans la séance du 5 mars 1881), in: Bulletin de l'Académie royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique, (1881), 318-323.
• Swarts, Théodore, Précis de chimie générale et descriptive exposée au point de vue des doctrines modernes, 2 delen, Gent-Parijs, 1868 (eerste editie).
• Swarts, Théodore, Précis de chimie générale et descriptive exposée au point de vue des doctrines modernes, 2 delen, Gent-Parijs, 1878 (tweede editie).
• Swarts, Théodore, Introduction à l’étude de la chimie théorique, Gent, 1878. (Handboek voor het middelbaar onderwijs)
• Swarts, Théodore, Précis de chimie générale et descriptive exposée au point de vue des doctrines modernes, 3 delen, Gent-Parijs, 1887 (derde editie).
• De Wilde, Prosper, Traité élémentaire de chimie générale et descriptive […] d’après les dernières vues de la science, twee delen, Brussel, 1872 (eerste editie).
• De Wilde, Prosper, Traité élémentaire de chimie générale et descriptive […] d’après les dernières vues de la science, twee delen, Brussel, 1877 (tweede editie).
• De Wilde, Prosper, Traité élémentaire de chimie générale et descriptive […] d’après les dernières vues de la science, twee delen, Brussel, 1884 (derde editie).
• De Wilde, Prosper, Traité élémentaire de chimie générale et descriptive […] d’après les dernières vues de la science, twee delen, Brussel, 1897 (vierde editie).