M
endeleev sinh tại làng Verhnie Aremzyani, gần Tobolsk, cha là Ivan Pavlovich Mendeleev và mẹ là Maria Dmitrievna Mendeleev. Mendeleev có rất nhiều anh em. Theo một tài liệu, ông là con thứ 14 trong gia đình. Từ thủa nhỏ, ông đã bộc lộ khí chất thông minh, bản lĩnh cương nghị, bộc trực. Sống trong tình yêu thương và sự dạy dỗ của mẹ và các anh chị (cha ông qua đời sớm) - những người thầy đầu tiên của ông, Mendeleev luôn tâm niệm: “Mọi thứ trên đời đều là khoa học. Mọi thứ trên đời đều là nghệ thuật. Mọi thứ trên đời đều là sự yêu thương”.
Năm 1849, cả gia đình ông chuyển lên Moscow và mùa thu năm 1850, ông bắt đầu theo học chuyên ngành khoa học tự nhiên tại Đại học Tổng hợp St. Petersburg. Việc học hành của ông tiến triển rất tốt nhưng vào năm thứ 3, ông có dấu hiệu bị bệnh lao và phải nằm liệt giường một thời gian dài. Tuy nhiên, nhờ nỗ lực của bản thân, sự động viên, giúp đỡ của giáo sư trực tiếp giảng dạy và các bạn cùng lớp, sức khỏe của ông đã khôi phục dần và ông đã tốt nghiệp với tấm bằng loại ưu vào năm 1855. Cùng năm đó, ông chuyển đến Simferopol (gần Hắc Hải) làm giáo viên trung học.
Năm 1856, Mendeleev quay trở lại Đại học Tổng hợp St. Petersburg tiếp tục công việc giảng dạy và nghiên cứu. Ba năm sau, ông bảo vệ thành công luận án phó tiến sỹ sau đó sang Đức làm việc 2 năm. Sau khi trở về Nga, ông được phong giáo sư chính thức của Đại học Tổng hợp St. Petersburg. Tại đây, ông tiến hành công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học trong vòng 35 năm.
Giai đoạn 1859 và 1861, ông nghiên cứu tính mao dẫn của các chất lỏng và kính quang phổ tại Heidelberg. Cuối tháng 8 năm 1861 ông viết cuốn sách đầu tiên về kính quang phổ. Ngày 4 tháng 4 năm 1862 ông cầu hôn Feozva Nikitichna Leshcheva, đám cưới được tổ chức ngày 27 tháng 4 năm 1862 tại nhà thờ của trường Cao đẳng Cơ khí Nikolaev ở Saint Petersburg.
Năm 1876, ông say mê Anna Ivanova Popova và bắt đầu theo đuổi bà. Năm 1881 ông cầu hôn bà và đe doạ sẽ tự tử nếu bị từ chối. Cuộc li dị của ông với Leshcheva kết thúc một tháng sau đó. Sau khi li dị, Mendeleev bị ghép vào tội lấy một người khác khi vẫn chưa li dị vợ cũ. Thời ấy, nhà thờ Chính thống Nga đưa ra luật lệ phải có ít nhất 7 năm li dị trước khi tái hôn một cách hợp pháp. Cuộc hôn nhân của ông và sự tranh cãi xung quanh nó là một nguyên nhân khiến ông không được chấp nhận vào Viện Hàn lâm Khoa học Nga (dù thời điểm đó ông rất nổi tiếng trên thế giới).
Đáng tiếc là Mendeleev được các tổ chức khoa học trên khắp châu Âu ca tụng, được tặng Huy chương Copley của Viện Hoàng gia London, song vẫn buộc phải từ chức khỏi Đại học Saint Petersburg ngày 17 tháng 8 năm 1890.
Năm 1893, ông được chỉ định làm Giám đốc Phòng Cân và Đo lường. Ông được được giao trách nhiệm hình thành những tiêu chuẩn nhà nước mới cho việc sản xuất vodka. Nhờ công việc của ông, năm 1894 các tiêu chuẩn mới cho vodka được đưa vào trong luật Nga và mọi loại vodka phải được sản xuất với nồng độ 40% cồn.
Mendeleev cũng nghiên cứu thành phần của các giếng dầu, và giúp thành lập nhà máy lọc dầu đầu tiên tại Nga.
Tuy vậy, công trình khoa học khiến tên tuổi ông được thế giới biết đến là bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Sau khi trở thành một giáo viên, Mendeleev đã viết cuốn sách hai tập “Các nguyên tắc của Hoá học”. Ông tìm cách sắp xếp các nguyên tố theo các tính chất hoá học của chúng, và từ đó ông có ý tưởng về Bảng tuần hoàn. Mendeleev không hề biết về các công trình khác với các bảng tuần hoàn khác đang diễn ra trong thập niên 1860.
Ông đã thiết lập bảng phân loại những nguyên tố dựa trên khối lượng nguyên tử và trên tính tuần hoàn về tính chất vật lý và hoá học của chúng, gọi là Bảng phân loại tuần hoàn các nguyên tố. Bản gốc chỉ có 63 nguyên tố. Một năm sau khi ông mất, bảng đã có 86 nguyên tố.
Khi Mendeleev viết “Nguyên lý hóa học”, ông nghĩ chắc chắn giữa 63 nguyên tố này nhất định có những quy luật biến hóa thống nhất, vì theo ông, tất cả các sự vật trên thế giới đều liên quan với nhau. Ông đã viết tên, nguyên tử lượng, tính chất hóa học của 63 nguyên tố này lên 63 chiếc thẻ. Ông đã xếp đi xếp lại nhiều lần những chiếc thẻ này trên bàn. Bỗng nhiên, ông phát hiện ra rằng, nếu xếp những chiếc thẻ này theo thứ tự các nguyên tử lượng của các nguyên tố từ bé đến lớn thì sẽ xuất hiện một sự biến hóa mang tính liên tục rất kỳ lạ, nó “giống như một bản nhạc kỳ diệu”. Mendeleev không giấu nổi niềm vui, ông tin tưởng chắc chắn rằng, quy luật này chứng tỏ quan hệ của vạn vật trên thế giới này là tất nhiên và có luật tuần hoàn của chúng. Tuy nhiên, vẫn còn các nguyên tố để trống. Mặc dù ông đã công bố công trình của mình để các nhà khoa học trên khắp thế giới kiểm nghiệm, nhưng suốt 4 năm sau đó, không một tuyên bố nào được đưa ra, không một nguyên tố mới nào được phát hiện.
Năm 1875, Viện Hàn lâm Khoa học Paris nhận được thư của một nhà khoa học, trong thư nhà khoa học cho biết đã tạo ra được một nguyên tố mới có tính chất giống như nhôm với nguyên tử lượng là 59,72, tỷ trọng là 4,7 (tạm gọi là Gali) trong quặng kẽm trắng. Mendeleev đã rất sửng sốt khi nghe được tin này. 4 năm trước đấy, ông đã dự đoán có một nguyên tố thế này nhưng cụ thể thế nào thì chưa tìm ra được. Tuy nhiên, theo cách tính của Bảng tuần hoàn thì nguyên tử lượng của nguyên tố tiếp theo nhôm phải là 68, tỷ trọng phải là 5,9-6,0. Ông lập tức viết thư cho Viện Hàn lâm Khoa học Paris nói ý kiến của mình. Bức thư được chuyển đến tay nhà khoa học đã công bố phát hiện ra Gali. Nhà khoa học đó đã tiến hành xác định lại một lần nữa những số liệu trên, nhưng kết quả vẫn không thay đổi.
Không hề nản lòng, Mendeleev lại viết tiếp một bức thư gửi cho nhà khoa học Pháp nọ. Lời lẽ trong thư hết sức tự tin, hình như không phải là đang nói đến nguyên tố mới, mà là đang làm một bài toán: “4 + ( ) = 10” buộc nhà khoa học nọ một lần nữa phải kiểm tra lại các thông số của mình. Kết quả lần này đã hoàn toàn thay đổi. Đúng như những gì Mendeleev dự đoán: Tỷ trọng của Gali là 5,94.
Giới khoa học đã phải sững sờ sau sự thành công của sự kiện này. Bảng tuần hoàn nhanh chóng được dịch thành nhiều thứ tiếng và truyền bá khắp thế giới. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học trên 100 năm qua đã là chìa khóa dẫn đến việc phát minh nhiều nguyên tố hóa học mới.
Vài năm sau đó, một nhà khoa học người Thụy Điển đã phát hiện một nguyên tố mới khác (gọi là Scanđi). Khi tiến hành nghiên cứu về nguyên tố này, các nhà khoa học đã phát hiện ra “Scanđi” chính là nguyên tố nằm trong “nhóm của Bo” mà Mendeleev đã dự đoán. Một lần nữa, giới khoa học lại ngả mũ trước ông.
Lý luận về quy luật tuần hoàn các nguyên tố của Mendeleev không chỉ có thể dự kiến vị trí cho các nguyên tố chưa tìm ra mà còn có thể biết trước được tính chất quan trọng của chúng.
Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev đã trở thành bộ sách giáo khoa kinh điển được thế giới công nhận. Một nhà khoa học đã viết về ông: “Trong lịch sử hóa học, ông dùng một chủ đề đơn giản mà gọi ra được cả thế giới”.
Để ghi nhớ công lao to lớn của ông, một nhóm các nhà vật lý Mỹ, đứng đầu là G. T. Seaborg đã đặt tên cho nguyên tố hóa học thứ 101 do họ tổng hợp được năm 1955 là Mendelevi (Mendelevium).
Ngày 6 tháng 3 năm 1869, Mendeleev đã tổ chức cuộc giới thiệu chính thức với Viện Hoá học Nga, về sự phụ thuộc giữa tính chất của trọng lượng nguyên tử của các nguyên tố, miêu tả các nguyên tố theo cả trọng lượng nguyên tử và hoá trị. Theo ông, các nguyên tố hoá học, nếu được sắp xếp theo trọng lượng nguyên tử, sẽ có tính tuần hoàn rõ ràng trong tính chất. Ông đã đưa ra tổng kết như sau:
1. Các nguyên tố tương tự về tính chất hoá học có các trọng lượng nguyên tử hoặc hầu như có cùng giá trị (ví dụ, Pt, Ir, Os) hoặc tăng đều (ví dụ, K, Rb, Cs).
2. Việc sắp xếp các nguyên tố thành các nhóm nguyên tố theo trật tự trọng lượng nguyên tử của chúng tương ứng với cái gọi là các hoá trị của chúng, cũng như, ở một số mức độ, với tính chất hoá học riêng biệt của chúng; như thể hiện rõ trong một loạt nguyên tố I, Be, B, C, N, O, và F.
3. Các nguyên tố có mật độ lớn nhất có trọng lượng nguyên tử nhỏ nhất.
4. Trọng lượng nguyên tử xác định tính chất nguyên tố, giống như phân tử xác định tính chất của một thành phần hợp chất.
5. Nhiều nguyên tố vẫn còn chưa được biết tới. Ví dụ, hai nguyên tố, tương tự nhôm và silic, những nguyên tố có trọng lượng nguyên tử trong khoảng 65 và 75.
6. Trọng lượng nguyên tử của một nguyên tố có thể thay đổi theo những nguyên tố tiếp giáp nó. Vì thế trọng lượng nguyên tử của tellurium phải nằm trong khoảng giữa 123 và 126, và không thể là 128.
7. Một số tính chất đặc trưng của các nguyên tố có thể dự đoán trước từ trọng lượng nguyên tử của nó.
Mendeleev đã cho xuất bản bảng tuần hoàn các nguyên tố của tất cả các nguyên tố đã biết và dự đoán nhiều nguyên tố mới để hoàn thành bảng. Về tám nguyên tố do ông dự đoán, ông đã sử dụng các hậu tố eka, dvi, và tri (tiếng Phạn là một, hai, ba) để đặt tên chúng. Mendeleev nghi ngờ một số trọng lượng nguyên tử hiện đã được chấp nhận (chúng chỉ có thể được đo với một độ chính xác khá thấp ở thời điểm đó), chỉ ra rằng chúng không tương ứng với những tính chất do Bảng tuần hoàn ông chỉ ra.
Có thể nói, Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học của Mendeleev là phát hiện có tính cách mạng trong lĩnh vực hoá học. Nhưng, có một hạn chế là ông không thoát khỏi ảnh hưởng của những quan niệm truyền thống - nguyên tố hóa học không thể chuyển hoá, không thể phân chia. Cuối thế kỷ XIX, một cuộc cách mạng mới nổ ra khi các nhà khoa học tìm ra các nguyên tố phóng xạ và điện tử, chỉ ra sự biến đổi từ lượng sang chất của nguyên tử thì Mendeleev lại ra sức phủ định tính phức tạp của nguyên tử và sự tồn tại khách quan của điện tử. Việc phát hiện ra nguyên tố phóng xạ rõ ràng chứng tỏ nguyên tố có thể chuyển hoá, nhưng ông lại tuyên bố: “Khái niệm nguyên tố không thể chuyển hoá là hết sức quan trọng, là cơ sở của cả thế giới quan”. Với các kiểm định nghiêm túc trên cơ sở những phát hiện vĩ đại về nguyên tố phóng xạ và điện tử, các nhà khoa học đã từng bước vạch ra bản chất của định luật tuần hoàn các nguyên tố hoá học. Họ dựa vào những nội dung hợp lý trong định luật tuần hoàn Mendeleev để đưa ra định luật tuần hoàn mới, khoa học hơn so với lý luận của ông. Từ đó giải quyết được vấn đề mà Mendeleev còn bỏ ngỏ.
Ngoài bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Mendeleev còn có nhiều đóng góp quan trọng khác. Ông đã nghiên cứu sự giãn nở của các chất lỏng với nhiệt độ, và phát minh một công thức tương tự như định luật Gay- Lussac về sự đồng nhất của sự giãn nở của các loại khí. Ngay từ năm 1861 ông đã đoán trước quan niệm của Thomas Andrews về nhiệt độ tới hạn của các loại khí bằng định nghĩa điểm sôi tuyệt đối của một vật khi nhiệt của sự bay hơi trở nên bằng không và dung dịch chuyển thành hơi, không cần tính tới áp suất và thể tích.
Nhà hoá học và lịch sử khoa học Nga L.A. Tchugayev đã đánh giá ông là “một nhà hoá học thiên tài, nhà vật lý hàng đầu, một nhà nghiên cứu đạt được nhiều thành quả trong các lĩnh vực thuỷ động lực học, khí tượng học, địa chất học, một số nhánh của công nghệ hoá học (ví dụ chất nổ, hoá dầu, và nhiên liệu) và những ngành khác gần với hoá học và vật lý, một chuyên gia tinh thông về công nghiệp hoá học và công nghiệp nói chung, và một nhà tư tưởng độc đáo trong lĩnh vực kinh tế.”
Mendeleev còn là một trong những người sáng lập Viện Hoá học Nga. Ông nỗ lực nghiên cứu về Ete, đưa ra lý thuyết về sự tồn tại của hai nguyên tố hoá học trơ với trọng lượng nguyên tử nhỏ hơn hydro. Trong hai nguyên tố đề xuất đó, ông cho rằng nguyên tố nhẹ hơn là một loại khí có khả năng xâm nhập mọi nơi và hiện diện ở khắp nơi, còn nguyên tố hơi nặng hơn là một nguyên tố đề xuất, coronium.
Mendeleev còn là người đưa hệ mét vào sử dụng tại Đế quốc Nga. Ông đã phát minh ra pyrocollodion, một kiểu bột không khói dựa trên nitrocellulose. Công trình này do Hải quân Nga đặt hàng, tuy nhiên không được chấp nhận sử dụng. Năm 1892 Mendeleev đã tổ chức việc sản xuất nó.
Mendeleev đã nghiên cứu nguồn gốc dầu mỏ và kết luận các hydrocarbon là tự sinh và hình thành ở sâu bên trong quả đất. Ông viết: “Thực tế chính yếu cần lưu ý là dầu hoả sinh ra ở sâu trong quả đất, và chỉ tại đó chúng ta mới tìm kiếm được nguồn gốc của nó.”
Xung quanh cuộc đời ông có rất nhiều giai thoại. Chuyện kể rằng, vào lúc rảnh rỗi, Mendeleev thường thích giải trí bằng cách đóng vali, một nghề thủ công gia truyền.
Một hôm, ông đến cửa hàng mua một số nguyên vật liệu dùng cho công việc thí nghiệm. Một khách hàng chỉ vào Mendeleev và hỏi người bán hàng
- Xin lỗi, ông đây là ông nào đấy ạ?
- Chẳng lẽ ngài không biết ông ấy hay sao! - Người bán hàng ngạc nhiên hỏi. Ở đây ai cũng biết. Đó là bậc thầy của nghề đóng vali ở xứ này, ông Mendeleev đấy!
Một chuyện khác kể, năm 1892, Nga hoàng bổ nhiệm Mendeleev làm viện trưởng Viện Đo lường. Lúc đó, phòng thí nghiệm và kho tàng quá ư chật chội, nghèo nàn.
Một lần, khi được tin Công tước Tể tướng Mikhail sẽ đến thăm viện, Mendeleev bèn ra lệnh cho các nhân viên lấy những đồ dùng bằng sắt lủng củng chất đầy các phòng và rải khắp các lối đi.
Khi hướng dẫn vị công tước Tể tướng đi thăm các phòng, thỉnh thoảng Mendeleev lại nói:
- Xin lỗi, mời ngài đi lối này. Ngài coi chừng dưới chân kẻo vấp ngã, ở chỗ chúng tôi chật chội lắm..., rất chật chội ạ.
Và bằng cách đó, ông đã đề nghị Chính phủ Nga hoàng chấp nhận cấp thêm kinh phí để mở rộng công trình phòng thí nghiệm và kho tàng của viện Đo lường.
Có thể nói, Mendeleev là nhà hóa học, nhà hoạt động xã hội, nhà sư phạm nổi tiếng nước Nga. Cống hiến vĩ đại nhất của ông là nghiên cứu ra Bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học (còn gọi là Bảng tuần hoàn Mendeleev). Đây là một cống hiến xuyên thời đại đối với lĩnh vực hóa học, là chìa khóa dẫn đến việc phát hiện nhiều nguyên tố hóa học mới, là kim chỉ nam cho những nghiên cứu trong hóa học nói chung. Người sau mệnh danh ông là “thần cửa của khoa học Nga”.
Công trình xuất sắc của Mendeleev là cuốn “Cơ sở hóa học”, trong đó toàn bộ hóa học vô cơ được trình bày theo quan điểm định luật tuần hoàn. Nó có giá trị trang bị cho các nhà khoa học những kiến thức đúng đắn và chính xác khi bước vào nghề. Một số công trình nổi tiếng khác của ông là: “Nghiên cứu trọng lượng riêng của dung dịch nước”, luận án tiến sĩ “về hợp chất của rượu với nước”… Tất cả được tập hợp thành 25 tập sách dày - một bộ “Bách khoa toàn thư” thực sự.
Không chỉ là một nhà khoa học lỗi lạc với những công trình về hóa học, Mendeleev còn rất xuất sắc ở nhiều lĩnh vực khác. Ông đã hệ thống hóa các tri thức tản mạn về hiện tượng đồng hình, từ đó đã phát triển môn địa hóa học. Nhờ phát hiện nhiệt độ sôi tới hạn, ông đã xây dựng thuyết hydrat hóa của dung dịch, do đó ông xứng đáng được xem như một nhà hóa lý kiệt xuất.
Với những công trình nghiên cứu sâu sắc về tính chất các khí loãng, ông đã tỏ ra là một nhà vật lý thực nghiệm lỗi lạc. Mendeleev đã đề xuất thuyết nguồn gốc vô cơ của dầu mỏ, cho đến nay vẫn được nhiều người ủng hộ. Ông còn nghiên cứu quá trình chế tạo thuốc súng không khói, sự du hành trên tầng cao của khí quyển, khí tượng học, hoàn thiện kỹ thuật đo lường. Ngoài ra, ông còn là một nhà công nghệ tài năng với các phương pháp khai thác dầu mỏ, các quy trình sản xuất hóa chất; một nhà sư phạm lỗi lạc, đào tạo ra nhiều nhà khoa học lớn.
Mặc dù được cả thế giới ngưỡng mộ nhưng ông lại bị chế độ Sa hoàng bài xích. Là một nhà khoa học chân chính, không chịu khuất phục trước bất cứ âm mưu nào, Mendeleev đã tham gia biểu tình phản đối Sa hoàng. Đám tay chân của Sa hoàng đã dùng thủ đoạn bỉ ổi để thao túng không cho ông vào Viện Hàn lâm Khoa học Nga. Các nhà khoa học chân chính trên khắp thế giới hết sức phẫn nộ. Một nhà khoa học người Đức đã viết thư gửi Mendeleev, trong thư có đoạn: “Tôi bày tỏ sự cảm thông sâu sắc tới ông. Thế nhưng, ông hãy tin rằng, thế lực phản động đen tối không thể bưng bít được tiếng nói của các nhà khoa học”.
Năm 1905, Mendeleev được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển. Năm sau Hội đồng Nobel Hoá học đã đề xuất với Viện Hàn lâm Thụy Điển trao Giải Nobel Hoá học năm 1906 cho Mendeleev vì phát minh ra bảng tuần hoàn của ông. Ban Hoá học của Viện Hàn lâm Thụy Điển đã ủng hộ đề xuất này. Tuy nhiên, tại cuộc họp toàn thể của Viện, một thành viên của Uỷ ban Nobel, Peter Klason đã đề cử ứng viên Henri Moissan. Thêm nữa, Svante Arrhenius, dù không phải là một thành viên của Uỷ ban Nobel Hoá học, nhưng có rất nhiều ảnh hưởng trong Viện và cũng gây sức ép để loại bỏ Mendeleev, cho rằng bảng tuần hoàn quá cũ để công nhận đây là một phát minh. Những người chống đối đã đưa ra ý kiến bảng tuần hoàn do Mendeleev đưa ra là không có gì mới vì trước đó đã có một công trình được công bố năm 1860 cho rằng các nguyên tố có tính tuần hoàn. John Newlands, cũng đã cho xuất bản cuốn “Định luật các quãng tám” năm 1865. Ngoài ra, sự thiếu hụt các khoảng trống cho những nguyên tố còn chưa được khám phá và việc đặt hai nguyên tố trong một ô cho thấy ý tưởng của Mendeleev là không chấp nhận được.
Theo lời kể của những người thời đó, Arrhenius đã đố kỵ với Mendeleev vì Mendeleev chỉ trích lý thuyết phân ly của Arrhenius. Sau những cuộc tranh cãi nảy lửa, đa số thành viên Viện Hàn lâm bỏ phiếu cho Moissan. Những nỗ lực đề cử Mendeleev năm 1907 một lần nữa không thành công bởi sự phản đối kịch liệt của Arrhenius.
Tuy nhiên, ông vẫn được những nhà khoa học chân chính đánh giá cao. Gần như tất cả các trường đại học ở Nga đều chọn ông làm giáo sư danh dự, các viện hàn lâm khoa học nổi tiếng như: Viện Hàn lâm Khoa học London, Paris... đã mời ông làm viện sỹ danh dự.
Xúc động trước tấm lòng của mọi người đối với mình, ông nói: “Tôi hiểu sâu sắc rằng, đây không chỉ là niềm vinh dự đối với tôi mà còn là niềm vinh dự đối với nhân dân Nga”. Theo đó, ông coi hoạt động khoa học là “sự phục vụ đầu tiên đối với tổ quốc”.
Không chỉ nghiên cứu khoa học, Mendeleev còn là tác giả của sách giáo khoa “Cơ sở hoá học”, khi ông còn sống, cuốn sách này đã được tái bản nhiều lần, được dịch ra tiếng nước ngoài. Mendeleev giảng dạy ở nhiều trường thuộc Petersburg.
Trước khi mất không lâu, ông cho xuất bản cuốn sách “Để nhận thức nước Nga”, trong đó ông vạch ra một chương trình rộng lớn phát triển những lực lượng sản xuất của đất nước. “Hạt giống khoa học sẽ nảy mầm cho mùa gặt của nhân dân”, đó là khẩu hiệu của toàn bộ hoạt động của nhà bác học.
Năm 1907, Mendeleev mất tại Saint Peterburg vì bệnh cúm. Sau này, để ghi nhớ công ơn ông đối với khoa học, miệng núi lửa trên Mặt trăng đã được đặt theo tên ông.