俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫逝世

在114年前的今天，1907年2月2日，俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫去世。

俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫

1907年2月2日，俄國(guó)化學(xué)家德米特利伊凡諾維奇門(mén)捷列夫(1834⑴907)去世。他對(duì)化學(xué)的最重要貢獻(xiàn)是：建立了元素周期分類(lèi)法。

門(mén)捷列夫在1869年至1871年間，寫(xiě)成《化學(xué)原理》1書(shū)。同時(shí)深入探索了元素性質(zhì)間的關(guān)系，對(duì)所有已知元素按原子量遞增的順序排列成表。這個(gè)周期表逐步成為大部份化學(xué)理論的骨架。1887年他提出溶液水化理論，是近代溶液學(xué)說(shuō)的先驅(qū)，門(mén)捷列夫還研究了氣體和液體的體積同溫度和壓力的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了氣體的臨界溫度。

門(mén)捷列夫最大的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了著名的化學(xué)元素周期律，眾人都說(shuō)他破譯了元素的密碼，這是怎樣1回事?

在古代，東方人和西方人都認(rèn)為物資是由最基本的幾種元素構(gòu)成的。在中國(guó)，這些元素是金、木、水、火、土。而在古希臘，則是土、氣、水、火。但是到了近代，這些元素就禁不住科學(xué)的考驗(yàn)了。比如法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫就證明，水可以通過(guò)氫在氧氣中燃燒而生成。后來(lái)，人們還發(fā)現(xiàn)用電可以把水份解為氫和氧，所以水不是元素。另外一種所謂的元素空氣，則被發(fā)現(xiàn)約1/5是氧氣，其余的是不支持燃燒的其他氣體(主要是氮?dú)?，所以空氣也不是元素。因此，科學(xué)家將元素定義為用化學(xué)方法不能再分解的物資。氫、氧、氮、氯、碳、硫、磷、鐵、銅、金、銀等才是構(gòu)成物資的真正元素。

1789年，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫發(fā)表了33種化學(xué)元素的名單，隨后在歐洲出現(xiàn)了1股搜索新元素的熱潮，被發(fā)現(xiàn)的元素很快到達(dá)了60多種。這些元素性質(zhì)不1，顯得雜亂無(wú)章。這類(lèi)情況令人們感到迷茫：這個(gè)世界上到底有多少種元素?元素之間的關(guān)系是甚么?應(yīng)當(dāng)如何去尋覓新的元素?

科學(xué)家進(jìn)行了各式各樣的努力來(lái)尋覓規(guī)律，但是結(jié)果都不理想，直至俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫找到了破解元素的密碼。當(dāng)時(shí)門(mén)捷列夫面臨的最大困難是：在已發(fā)現(xiàn)的元素中，有的原子量測(cè)得不準(zhǔn)。這就像按人的個(gè)子高低排隊(duì)時(shí)，1.8米的高個(gè)子被當(dāng)做1.4米的矮個(gè)子來(lái)站隊(duì)一樣。許多元素當(dāng)還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，就像排隊(duì)時(shí)還有缺席的。要在這樣排列的隊(duì)伍中找出規(guī)律，真是難上加難。

但是門(mén)捷列夫沒(méi)有氣餒。他把當(dāng)時(shí)已知道的63種元素的原子量和主要性質(zhì)分別寫(xiě)在卡片上，再把這些卡片反復(fù)地分組排列，以尋覓其中的規(guī)律。他發(fā)現(xiàn)，如果把元素按原子量從小到大排列，每過(guò)一段距離就會(huì)出現(xiàn)1個(gè)與前面的元素性質(zhì)類(lèi)似的元素。這就像人按從矮到高的順序排隊(duì)時(shí)，每過(guò)幾個(gè)人就會(huì)出現(xiàn)1個(gè)穿紅衣服的人一樣。不但如此，第1個(gè)穿紅衣服的人后面，還順次排著穿橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫衣服的人。當(dāng)?shù)?個(gè)穿紅衣服的人出現(xiàn)后，他的后面也順次有穿橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫衣服的人出現(xiàn)。這類(lèi)色彩7人組會(huì)重復(fù)出現(xiàn)好幾次，只不過(guò)從第3排開(kāi)始，色彩7人組會(huì)被10個(gè)穿雜色衣服的人隔成兩段，前面兩個(gè)(紅、橙)，后面5個(gè)(黃、綠、青、藍(lán)、紫)。固然，這個(gè)重復(fù)排列的隊(duì)列中，還有一些位置依然空缺。

如果把這一行人分成幾段，每段都含有1個(gè)色彩7人組，再將它們平行排列，讓每種色彩對(duì)齊，穿紅衣服的1列，穿綠衣服的1列，把穿雜色衣服的人排在兩邊，就構(gòu)成了1個(gè)陣列。每行里的人都按高矮排列，而每列里的人衣服色彩相同。這基本上就是門(mén)捷列夫于1869年發(fā)表的第1張?jiān)刂芷诒?，只是要把它按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90來(lái)看。每橫行叫作1個(gè)周期，里面元素的性質(zhì)從金屬逐步變成非金屬(從紅變成紫)。每縱列叫作1個(gè)族，里面的元素性質(zhì)彼此類(lèi)似(衣服色彩相同)。用這類(lèi)列表方式，元素隨著原子量上升而性質(zhì)產(chǎn)生周期性變化的規(guī)律就清楚地顯現(xiàn)出來(lái)了。

門(mén)捷列夫是怎樣克服原子量不準(zhǔn)的困難的呢?除親身重新測(cè)定一些元素的原子量外，他還根據(jù)元素的性質(zhì)來(lái)判斷。這就像上面說(shuō)的衣服的色彩一樣。如果按原子量排列，穿橙色衣服的人跑到綠色的列里去了，這個(gè)原子量可能就有疑問(wèn)。1個(gè)具體的例子就是元素鈹。依照當(dāng)時(shí)測(cè)定鈹?shù)脑恿繛?3.5，它應(yīng)當(dāng)排在原子量為12的碳后面。但是根據(jù)鈹?shù)幕瘜W(xué)性質(zhì)，它應(yīng)當(dāng)在鋰(原子量7)和硼(原子量11)之間，原子量應(yīng)當(dāng)在9附近。后來(lái)重新測(cè)定的鈹?shù)脑恿抗皇?。

有時(shí)候，為了把色彩對(duì)齊，還必須在行中留出空位。門(mén)捷列夫不認(rèn)為這是對(duì)周期律的破壞，反而認(rèn)為是還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的元素應(yīng)當(dāng)占據(jù)的位置。比如在鋅和砷之間有兩個(gè)空格，上面對(duì)應(yīng)于鋁和硅。他把這兩個(gè)未知元素叫作類(lèi)鋁和類(lèi)硅，并且依照它們?cè)谥芷诒碇械奈恢煤蜕舷伦笥亦従釉氐男再|(zhì)，推測(cè)出這兩種元素的性質(zhì)。這兩種元素后來(lái)果然被發(fā)現(xiàn)了，分別叫作鎵和鍺。它們的性質(zhì)也和門(mén)捷列夫預(yù)測(cè)的幾近1模一樣!

這些事實(shí)說(shuō)明，門(mén)捷列夫破解了元素的密碼!這具有極大的理論意義和實(shí)用價(jià)值。每種元素都在周期表中找到了自己的位置。已被填滿的行和列中不會(huì)有新的元素，而空格不但能預(yù)示還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的元素，還能根據(jù)它們?cè)谥芷诒砝锏奈恢猛茰y(cè)出它們的性質(zhì)，這就極大地加速了尋覓這些未知元素的進(jìn)程。不過(guò)，在門(mén)捷列夫的時(shí)期，人們還不知道原子的結(jié)構(gòu)，所以他其實(shí)不知道這類(lèi)規(guī)律背后的真正緣由，也不知道如何處理那些穿雜色衣服的人，也就是后來(lái)所說(shuō)的過(guò)渡元素。

通過(guò)英國(guó)科學(xué)家莫斯萊的工作，人們才發(fā)現(xiàn)原子核里的正電荷數(shù)目(即原子序數(shù))決定了元素的化學(xué)性質(zhì)。周期表所反應(yīng)的，實(shí)際上是元素隨原子序數(shù)上升時(shí)，最外層電子數(shù)的周期性變化。在此之前，門(mén)捷列夫根據(jù)不完全準(zhǔn)確的原子量和有空位的序列發(fā)現(xiàn)了元素周期律，體現(xiàn)出他敏銳的洞察力和充滿智慧的想象力。

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