俄國化學(xué)家門捷列夫逝世

在114年前的今天，1907年2月2日，俄國化學(xué)家門捷列夫去世。

俄國化學(xué)家門捷列夫

1907年2月2日，俄國化學(xué)家德米特利伊凡諾維奇門捷列夫(1834⑴907)去世。他對化學(xué)的最重要貢獻是：建立了元素周期分類法。

門捷列夫在1869年至1871年間，寫成《化學(xué)原理》1書。同時深入探索了元素性質(zhì)間的關(guān)系，對所有已知元素按原子量遞增的順序排列成表。這個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)說的先驅(qū)，門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。

門捷列夫最大的貢獻是發(fā)現(xiàn)了著名的化學(xué)元素周期律，眾人都說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，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)的考驗了。比如法國化學(xué)家拉瓦錫就證明，水可以通過氫在氧氣中燃燒而生成。后來，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(主要是氮氣)，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)的元素很快到達了60多種。這些元素性質(zhì)不1，顯得雜亂無章。這類情況令人們感到迷茫：這個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)家進行了各式各樣的努力來尋覓規(guī)律，但是結(jié)果都不理想，直至俄國化學(xué)家門捷列夫找到了破解元素的密碼。當(dāng)時門捷列夫面臨的最大困難是：在已發(fā)現(xiàn)的元素中，有的原子量測得不準(zhǔn)。這就像按人的個子高低排隊時，1.8米的高個子被當(dāng)做1.4米的矮個子來站隊一樣。許多元素當(dāng)還沒有被發(fā)現(xiàn)，就像排隊時還有缺席的。要在這樣排列的隊伍中找出規(guī)律，真是難上加難。

但是門捷列夫沒有氣餒。他把當(dāng)時已知道的63種元素的原子量和主要性質(zhì)分別寫在卡片上，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，每過一段距離就會出現(xiàn)1個與前面的元素性質(zhì)類似的元素。這就像人按從矮到高的順序排隊時，每過幾個人就會出現(xiàn)1個穿紅衣服的人一樣。不但如此，第1個穿紅衣服的人后面，還順次排著穿橙、黃、綠、青、藍、紫衣服的人。當(dāng)?shù)?個穿紅衣服的人出現(xiàn)后，他的后面也順次有穿橙、黃、綠、青、藍、紫衣服的人出現(xiàn)。這類色彩7人組會重復(fù)出現(xiàn)好幾次，只不過從第3排開始，色彩7人組會被10個穿雜色衣服的人隔成兩段，前面兩個(紅、橙)，后面5個(黃、綠、青、藍、紫)。固然，這個重復(fù)排列的隊列中，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個色彩7人組，再將它們平行排列，讓每種色彩對齊，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。這基本上就是門捷列夫于1869年發(fā)表的第1張元素周期表，只是要把它按順時針方向旋轉(zhuǎn)90來看。每橫行叫作1個周期，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個族，里面的元素性質(zhì)彼此類似(衣服色彩相同)。用這類列表方式，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)出來了。

門捷列夫是怎樣克服原子量不準(zhǔn)的困難的呢?除親身重新測定一些元素的原子量外，他還根據(jù)元素的性質(zhì)來判斷。這就像上面說的衣服的色彩一樣。如果按原子量排列，穿橙色衣服的人跑到綠色的列里去了，這個原子量可能就有疑問。1個具體的例子就是元素鈹。依照當(dāng)時測定鈹?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。后來重新測定的鈹?shù)脑恿抗皇?。

有時候，為了把色彩對齊，還必須在行中留出空位。門捷列夫不認(rèn)為這是對周期律的破壞，反而認(rèn)為是還沒有發(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空格，上面對應(yīng)于鋁和硅。他把這兩個未知元素叫作類鋁和類硅，并且依照它們在周期表中的位置和上下左右鄰居元素的性質(zhì)，推測出這兩種元素的性質(zhì)。這兩種元素后來果然被發(fā)現(xiàn)了，分別叫作鎵和鍺。它們的性質(zhì)也和門捷列夫預(yù)測的幾近1模一樣!

這些事實說明，門捷列夫破解了元素的密碼!這具有極大的理論意義和實用價值。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有新的元素，而空格不但能預(yù)示還沒有發(fā)現(xiàn)的元素，還能根據(jù)它們在周期表里的位置推測出它們的性質(zhì)，這就極大地加速了尋覓這些未知元素的進程。不過，在門捷列夫的時期，人們還不知道原子的結(jié)構(gòu)，所以他其實不知道這類規(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，也就是后來所說的過渡元素。

通過英國科學(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，實際上是元素隨原子序數(shù)上升時，最外層電子數(shù)的周期性變化。在此之前，門捷列夫根據(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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