Le tableau périodique est devenu une icône de la science. Ses lignes et ses colonnes offrent une manière ordonnée de présenter les éléments, les ingrédients qui composent l'univers.

Cela semble évident aujourd'hui, mais ce n'était pas pour les générations des premiers chimistes. Cela a changé lorsque Dmitri Mendeleev a commencé à écrire un manuel et a réfléchi aux moyens de regrouper les éléments afin d'alléger sa charge.

Le chimiste russe a repéré un modèle élégant et puissant :il a reconnu que certains éléments présentaient des traits similaires, et que ces traits variaient régulièrement - ou périodiquement - avec l'augmentation du poids atomique.

Ainsi, le 17 février, 1869 (selon le calendrier julien utilisé en Russie à cette époque), Mendeleev a publié un tableau des quelque 60 éléments connus à l'époque, triés par leur poids et leurs propriétés. Il l'a appelé "Une tentative d'un système d'éléments, Basé sur leur poids atomique et leur affinité chimique."

Il est désormais considéré comme l'une des plus grandes contributions scientifiques de tous les temps.

C'est pourquoi les Nations Unies et l'Union internationale de chimie pure et appliquée célèbrent le 150e anniversaire du tableau périodique de Mendeleïev. Les festivités ont débuté mardi à Paris.

Le journal Science marque l'occasion avec un numéro spécial sur la table, qui comprend un essai sur ses origines par Michael Gordin, historien des sciences à l'Université de Princeton. Gordin a parlé au Los Angeles Times de l'invention de Mendeleev et de son héritage scientifique.

Q :Pourquoi le tableau périodique a-t-il duré 150 ans ?

R : C'est un outil incroyable qui peut compresser une énorme quantité d'informations dans un seul format. C'est l'une des premières choses que les gens apprennent sur la chimie. C'est dans tous les manuels. C'est sur le mur de presque toutes les classes de chimie du monde.

Q :Comment est-ce arrivé ?

R :Dmitri Mendeleev écrivait un manuel lorsqu'il a eu l'idée. C'était un schéma qu'il avait mis en place afin d'aider à organiser les éléments en familles afin qu'il n'ait pas à passer du temps à faire chaque élément individuellement.

Q : Comment cela a-t-il fonctionné ?

A:Le tableau est organisé par poids atomique croissant, mais divisé en rangées. Quand Mendeleev a fait cela, il a vu que certains éléments ont des propriétés très similaires - ils forment des acides qui ont une force similaire, ils forment des cristaux qui se ressemblent.

Donc, en plus d'augmenter le poids atomique, il a vu qu'il y a un autre modèle qui se répète. C'est lui qui a inventé le terme « périodique ».

Q :S'est-il rendu compte qu'il était sur quelque chose de grand ?

R :Je pense qu'il a perçu un schéma qui pourrait être l'une des deux choses suivantes. Est-ce juste un outil pédagogique pratique, ou est-ce un motif profond dans la nature ? Il l'a vu dans les deux sens.

Heures supplémentaires, il est devenu plus convaincu qu'il avait découvert une loi de la nature. C'est normal pour les découvertes scientifiques :lorsque vous proposez quelque chose pour la première fois, vous ne savez pas encore que c'est vrai.

Q :Diriez-vous que Mendeleev a « découvert » le tableau périodique moderne ?

R :J'ai l'habitude de dire que Mendeleev a formulé ou inventé la table. La raison pour laquelle je ne dis pas découvert, c'est que ce n'est pas comme si c'était un rocher ou une montagne. C'est un ensemble de relations entre des choses qui sont comme des rochers ou des montagnes.

Q :Mais il n'était pas le seul chimiste à travailler sur une table il y a 150 ans, était-il?

R : C'est vrai. Il y avait six formulations différentes de la table dans les années 1860.

Q :Qu'est-ce qui distingue sa table ?

R :La première chose est que Mendeleev s'occupe de tous les éléments. Les personnes précédentes avaient mis beaucoup ou la plupart, mais ne les avait pas toutes faites parce qu'elles n'étaient pas sûres des poids atomiques. Mendeleev a fait des suppositions sur leurs poids pour les faire entrer dans le tableau.

La deuxième chose est qu'il a prédit l'existence de nouveaux éléments. Lorsque ces éléments sont découverts, sa table se démarque.

La troisième raison est qu'il a beaucoup insisté de son vivant sur le fait qu'il méritait le crédit du tableau périodique.

Q :Revenons en arrière une minute. Comment Mendeleev a-t-il prédit l'existence d'éléments non découverts ?

R :Il y a plusieurs hypothèses d'historiens parce qu'il n'a pas écrit son processus de pensée.

Lorsque Mendeleev a commencé à aligner des éléments avec des propriétés similaires dans des colonnes, il a remarqué que, à certains endroits, un élément semblait être au mauvais endroit et devrait être sur une colonne. Quand il l'a déplacé, tout a fonctionné. Mais alors il y a un espace vide. Et il est comme, "D'ACCORD, comment expliquer ce qu'il y a dans l'écart ?"

Q :Et comment l'a-t-il expliqué ?

R :Il a dit, "Bien, son poids atomique devrait être à ce sujet, parce que je peux faire la moyenne des éléments qui l'entourent et deviner." Et il est comme, "Je sais quelle devrait être sa structure cristalline. Et je sais quelque chose sur les types d'acides qu'elle formerait, parce qu'il a ces propriétés des éléments au-dessus et au-dessous de lui."

En 15 ans, trois des éléments qu'il avait prédits en détail ont été découverts. Et ils avaient exactement les propriétés qu'il avait dit qu'ils auraient.

Q :Donc les autres chimistes n'ont pas fait de prédictions ?

R :D'autres personnes ont reconnu qu'il y avait un modèle. Mais ils n'ont pas deviné les propriétés des éléments.

Le principal concurrent de Mendeleev est un Allemand nommé Lothar Meyer. Meyer a fait quelques versions d'une table similaire dans les années 1860, mais il n'a jamais fait de prédictions. Il pensait qu'il était imprudent de deviner. Il est comme, "Les chimistes ne devraient pas faire ça, car nous n'en savons pas encore assez."

Q :Que se passait-il dans les années 1860 qui donna à chacun l'idée de faire des tableaux des éléments ?

R :Aujourd'hui, le tableau périodique est organisé par numéro atomique, qui est le nombre de protons dans le noyau. Mais ils ne connaissaient pas les protons alors, alors ils ont tout organisé par poids atomique. Ils avaient ce qu'ils pensaient être des poids atomiques précis pour tous les éléments, mais certains de ces poids ont été mesurés par différents systèmes.

Puis, en 1860, il y avait une rencontre internationale de chimistes en Allemagne. Mendeleev était là parce qu'il étudiait à proximité. Ils proposent une manière unifiée d'organiser les poids atomiques, et quand ils font ça, ils corrigent tout un tas de poids atomiques.

Dans un an ou deux, les gens ont commencé à voir ces modèles.

Q :Y a-t-il eu des tentatives antérieures pour organiser les éléments ?

R : Oui. Une méthode était alphabétique, ce qui était très courant.

Les autres éléments s'organisent par leur capacité à se lier entre eux. Donc, vous créeriez une table et diriez, le soufre se lie très bien avec ceci et cela et cela, dans cet ordre. Ils ressemblent à des tableaux périodiques, mais ils sont totalement différents. Ils ne listent pas tous les éléments, et les choses apparaissent plusieurs fois.

Q :Savons-nous quel genre de gars était Mendeleev ?

A :En fait, nous en savons beaucoup sur lui. Il est né dans une ville sibérienne appelée Tobolsk, qui est presque au centre exact de la Russie. Il s'est retrouvé à Saint-Pétersbourg pour l'éducation, et il y resta la plus grande partie de sa vie — il enseigna à l'Université de Saint-Pétersbourg — mais voyagea très largement.

Il était très bruyant, un peu drôle, vite à perdre son sang-froid, mais aussi clairement très charismatique et engageant. Il était aussi très actif politiquement. Il était beaucoup dans les journaux.

Après avoir terminé la table, il a décidé qu'il commencerait à garder tout son courrier et toutes ses lettres parce qu'il savait qu'il serait célèbre. C'est le genre de personne qui se souciait de son héritage et se considérait très bien.

Q :Est-il devenu célèbre de son vivant ?

R : Oui. Il fait la table à 35 ans, en 1869, et il vit jusqu'en 1907. La table devient de plus en plus centrale en chimie au cours de sa vie, ainsi il devient internationalement bien connu.

Q :Les scientifiques n'ont vraiment compris les atomes qu'après la mort de Mendeleev. Comment cela a-t-il changé la table?

R :Nous organisons maintenant le tableau en nous basant sur la théorie quantique — sur les positions qu'ont les électrons dans la couche externe d'un atome. Cela explique leurs propriétés chimiques car les électrons déterminent comment ils se lient aux autres éléments.

Mendeleev ne savait rien de tout cela. L'électron a été découvert en 1897, et il n'aimait pas cette idée. Il n'aimait pas beaucoup de ces nouvelles idées. Quand les gens ont découvert de nouvelles choses qu'il ne pouvait pas mettre sur la table, il est devenu très frustré. Cela le dérangeait.

Mais plus tard, Niels Bohr, le physicien danois qui est l'un des architectes de la théorie quantique, a publié une version très intéressante du tableau périodique qui intègre les connaissances de la vision quantique de l'atome pour aider à expliquer le fonctionnement du système. Cela a fait taire ceux qui pensaient que la table n'était qu'une chance.

Q :Qu'est-ce qui a changé d'autre au cours des 150 dernières années ?

R : Tous ces nouveaux éléments qui ont été découverts, les éléments très lourds. Ils sont principalement le résultat de l'utilisation de collisionneurs et de choses comme ça pour les fabriquer. Ils vivent très peu de temps, des microsecondes. Mais remplir le tableau nous a beaucoup appris sur le fonctionnement des noyaux de ces atomes.

Nous comprenons maintenant pourquoi il y a autant de colonnes dans le tableau qu'il y en a, et combien de lignes nous pouvons descendre avant que l'atome ne devienne trop instable. Nous avons maintenant une table sans lacunes, et cela nous donne un réel sentiment de compréhension de la nature.

Q :Le tableau est-il complet maintenant ?

R :Je suis sûr que quelqu'un essaiera de créer de nouveaux éléments afin que vous puissiez créer d'autres lignes. Mais la question de savoir si cela vaut la peine d'investir pour la quantité de connaissances que nous obtenons est une question à laquelle les scientifiques et les politiciens devraient répondre. Ce n'est pas à moi de décider.

Q :Y a-t-il quelque chose dans le tableau périodique moderne qui aurait surpris Mendeleev ?

A:Je pense qu'il aurait été vraiment surpris de voir à quel point les éléments peuvent devenir lourds, que nous avons pu obtenir au 118.

Mais je pense qu'il aurait été très heureux que la table soit toujours omniprésente—que cette chose qu'il a faite soit toujours là.

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