急需一个化学家的小故事。
1860年,门捷列夫在考虑《化学原理》一书的写作计划时,深受无机化学缺乏系统性的困扰。于是,他开始收集各种已知元素的性质信息和相关数据,收集前人在实践中取得的一切成果。人类在元素问题上的长期实践和认知活动,为他提供了丰富的素材。在研究前人成果的基础上,他发现有些元素除了具有特征外,还具有* * *性。例如,已知卤素元素的氟、氯、溴和碘具有类似的性质;锂、钠、钾等碱金属元素在空气中很快被氧化,所以在自然界中只能以化合物的形式存在。有些金属,如铜、银和金,可以在空气中保存很长时间而不被腐蚀,这就是它们被称为贵金属的原因。
于是门捷列夫开始尝试排列这些元素。他为每个元素制作了一张矩形纸板。元素符号、原子量、元素性质及其化合物都写在每张长方形的纸板上。然后把它们钉在实验室的墙上,反复排列。经过一系列排队,他发现了元素化学性质的规律性。
所以,当有人把门捷列夫发现元素周期律看得很简单,很轻松地说他是打扑克得到这个伟大发现的时候,门捷列夫很认真地回答说,他花了大约20年的时间,才在1869年发表了元素周期律。他从混乱的迷宫中挑选出化学元素。此外,因为他有巨大的勇气和信心,他不怕著名的批评家,嘲笑,实践和宣传自己的观点,最后他被广泛认可。为了纪念他的成就,人们把美国化学家希贝格在1955年发现的新元素101命名为门捷列夫,即“钬”。
元素周期律
元素周期律揭示了一个非常重要而有趣的规律:元素的性质随着原子量的增加而周期性变化,但并不是简单的重复。根据这个道理,门捷列夫不仅纠正了一些错误的原子量,而且预言了超过15种未知元素的存在。结果门捷列夫还活着的时候就发现了三种元素。1875年,法国化学家Bois Baudrin发现了第一个被填充的元素,命名为镓。这种元素的所有性质都和门捷列夫预言的一样,只是比例不一致。门捷列夫给巴黎科学院写了一封信,指出镓的比例应该在5.9左右,而不是4.7。当时镓还在博伊斯·鲍德林手里,门捷列夫还没见过。这件事让博伊斯·博德兰大吃一惊,于是他试图提纯并重新测量镓的比例,结果证实了门捷列夫的预测,比例确实是5.94。这个结果大大提高了人们对元素周期律的认识,也说明了很多科学理论之所以被称为真理,并不是在科学家创立这些理论的时候,而是在这个理论被实践不断证实的时候。门捷列夫通过周期表预测新元素时,有科学家说他狂妄地发明了一些不存在的元素。通过实践,门捷列夫的理论越来越受到重视。
后来,人们根据周期律理论,对已经发现的100多种元素进行整理归类,列出了今天的化学元素周期表,贴在实验室墙上,排列在字典的后面。是每个学生学习化学时必须学习和掌握的一课。
现在我们知道,在人类生活的浩瀚宇宙中,所有物质都是由这100种元素组成的,包括我们自己。
然而,什么是化学元素呢?化学元素是同类原子的总称。所以人们常说原子是构成物质世界的“基本砖块”,这在一定意义上还是有可能的。但化学元素周期律表明,化学元素并不是孤立存在的,互不相关。这些事实意味着元素原子肯定会有自己的内在规律。物质结构理论发生了一场革命。
终于到了19年底,实践有了新的发展,发现了放射性元素和电子,这原本是揭开原子内幕的绝佳机会。然而,门捷列夫在实践中感到困惑。一方面,他害怕这些发现“会使事情复杂化”,动摇“整个世界观的基础”;另一方面,我觉得这“将是一件非常有趣的事情...周期律的原因可能会被揭示出来”。但门捷列夫本人却在揭开周期律本质的前夕,带着这种矛盾的思想死于1907。
门捷列夫没有看到。正是由于19年末和20世纪初的一系列伟大发现和实践,揭示了元素周期律的本质,抛弃了门捷列夫时代原子不可分的旧观念。在扬弃其不准确部分的同时,充分肯定其合理内涵和历史地位。在此基础上,新的元素周期律理论比门捷列夫的理论更符合实际。