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        化學(xué)撲克牌與元素周期表

        2023-12-09 17:36:24李金煒
        小讀者 2023年21期

        □ 李金煒

        門捷列夫出生在俄國的西伯利亞地區(qū),是家里14 個(gè)孩子中最小的一個(gè)。他的母親獨(dú)具慧眼地發(fā)現(xiàn)他極其聰明,于是,帶著他不遠(yuǎn)千里到圣彼得堡求學(xué)。偉大的母愛使一位偉大的科學(xué)家沒有被埋沒。

        在門捷列夫之前,有很多科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些元素之間存在著某種神秘的關(guān)聯(lián)。

        比如德國化學(xué)家德貝萊納發(fā)現(xiàn),鈣、鍶、鋇這三種元素的原子量幾乎能排成一個(gè)等差數(shù)列,而且它們的化學(xué)性質(zhì)非常相似。

        另一位德國科學(xué)家佩滕科弗進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),一些性質(zhì)相似的元素的原子量之差大約是8的倍數(shù)。

        到19 世紀(jì)60 年代,很多化學(xué)家確信,元素之間一定存在著某種聯(lián)系。門捷列夫也全力投入到元素規(guī)律的研究中來。

        門捷列夫從小就喜歡玩紙牌。他把元素的名稱、性質(zhì)和原子量等制作成一套63 張的撲克牌卡片,經(jīng)常像個(gè)占卜師一樣擺弄他的牌陣。

        在俄國化學(xué)會(huì)的一次研討會(huì)上,門捷列夫用他的化學(xué)撲克牌展示了他的元素周期表,結(jié)果卻招來了包括他老師在內(nèi)的一致抨擊。的確,化學(xué)的研究成果應(yīng)該誕生在實(shí)驗(yàn)室里,怎么可能誕生在一堆撲克牌中呢?

        門捷列夫堅(jiān)信自己的研究方向是正確的。1869 年3 月,門捷列夫正式撰寫論文,提出了元素周期律。有趣的是,門捷列夫在發(fā)表論文的前一天突然身體不適,于是就委托他的朋友代為宣讀。不幸的是,他的朋友當(dāng)場被批得體無完膚。

        門捷列夫的第一張?jiān)刂芷诒碇员患w炮轟,是因?yàn)樗麑?duì)自己的研究成果過于自信。

        首先,他不顧當(dāng)時(shí)已經(jīng)公認(rèn)的原子量,堅(jiān)持改變了一些元素的排列位置;其次,為了把元素放到他認(rèn)為正確的位置,他還修訂了其他一些元素的原子量;最后,他在表中留下了四個(gè)空格!門捷列夫認(rèn)為,這是四種應(yīng)該存在但還沒被發(fā)現(xiàn)的元素。這種大膽甚至瘋狂的想法在當(dāng)時(shí)引起了廣泛的批評(píng)。人們甚至懷疑,這位門捷列夫先生到底是化學(xué)家還是占卜師呢?

        過了兩年,門捷列夫進(jìn)一步修訂并推出了他的第二張?jiān)刂芷诒?。這已經(jīng)接近我們目前使用的元素周期表的樣子了。

        幾年后的一天,法國化學(xué)家布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)了一種新元素,命名為“鎵”。這種新元素的性質(zhì)和大部分?jǐn)?shù)據(jù)與門捷列夫制作的元素周期表中的空格之一——“類鋁”十分契合,只是密度和門捷列夫預(yù)測的相去甚遠(yuǎn)。擁有強(qiáng)大自信的門捷列夫?qū)懶沤o布瓦博德朗,大意是:我建議您重新測一下密度。本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神,布瓦博德朗重新提純了鎵并測量了密度。這次,他得到的數(shù)據(jù)與門捷列夫預(yù)測的完全吻合。

        整個(gè)化學(xué)界震驚了!門捷列夫不是什么占卜師,他的科學(xué)預(yù)言成真了!

        后來,表中的第二個(gè)空格也被準(zhǔn)確地填補(bǔ)上了。瑞典化學(xué)家尼爾森按照門捷列夫制作的元素周期表的規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了元素“鈧”。它與門捷列夫預(yù)言的“類硼”性質(zhì)完全一致。

        又過了幾年,德國化學(xué)家溫克勒發(fā)現(xiàn)了“鍺”,填上了門捷列夫預(yù)言的第三個(gè)空格。

        第四個(gè)空格在門捷列夫有生之年沒有被填上。1937 年,門捷列夫已經(jīng)去世30 年之后,第四個(gè)空格——“類錳”終于通過人工合成的方式制成了,這就是元素“锝”。它是第一種人工合成的元素。始終填不上第四個(gè)空格的原因,居然是這種元素在地球上根本就沒有。

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