“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖,钠镁铝硅磷,硫氯氩钾钙……”但凡初高中学过化学课的人,相信都会对元素周期表的口诀耳熟能详,不知你是否曾经好奇过,如此众多的化学元素,究竟是怎样被发现的呢?
说来有趣,元素是从更简单物质中“创造”出来的这个真相,其实早在人类文明的蒙昧时代,就已经被世界各个文明“预感”到了。无论东方的金木水火土“五行说”,还是西方的水火土气“四素说”,其本质都是在试图用几种有限的基本物质去解释世界的构成。这样的“自然哲学理论”很自然地让人产生了这样一种常识——既然基本物质构成是单一的,那么能不能通过增减这些基本物质的配比,将廉价的贱金属变为贵重的金银等贵金属呢?这种常识,造成了曾经在欧洲大行其道的炼金术。无数的聪明头脑曾为这个梦想而转动,即便聪明如牛顿,在其上也花费了远比研究万有引力问题多得多的时间,但他仍未将其实现。
讽刺的是,终结炼金术理想的恰恰是化学这门学科的出现。随着越来越多的炼金尝试的失败,人们逐渐发现构成物质中的某些东西是无法被分割的,这些物质被称为“元素”。于是人们开始不再幻想炼金,而开启了一场元素发现之旅,氧、氮、钙、钾、纳……一个又一个元素的发现似乎昭示着世界的构成,非但不是像古代自然哲学家们所设想的那样有序,反而杂乱无章,似乎毫无规律可循。对元素的研究似乎成了一门“博物学”,只需埋首寻找就可以,不需再寻什么规律。
然而,就在此时,门捷列夫来了,他的那张表,揭开了化学史上的新篇章。
门捷列夫发明元素周期表的最初动因其实很简单,年,身为化学教授的门捷列夫正在写一本名为《化学原理》的教科书,这本书的初衷是想将当时已发现的元素一个一个介绍个遍,然而出于教师的本能,门捷列夫意识到必须给元素分分类,这样才方便学生记忆。于是他在第一册中谈了性状极为相似的氟氯溴等卤素族。门捷列夫发现这样写确实很方便记忆,但紧接着问题来了——接下来该谈什么?是锂、钠、钾等异常活泼的碱金属?还是氦氖氩等惰性气体?爱玩桥牌的门捷列夫将当时已经发现的元素名称、原子量等写在扑克牌上,在自己的桌子上排列。排着排着,他惊奇地发现,这些元素的分布居然是有规律可循的——按照元素质量的大小,各个元素周而复始地呈现某种特性。
门捷列夫被这个发现所振奋,在极度兴奋中工作了一整晚,终于在天明时沉沉睡去。而在梦中,他梦见了一个表格,表格中的元素宛如音符一般整齐地排列起来。梦醒之后,门捷列夫依照梦中的构思制成一张表,这就是人类史上第一张化学元素周期表。在这个表中,周期是纵行,族是横行。在门捷列夫的周期表中,他大胆地为尚待发现的元素留出了位置,并且在其关于发现元素周期表的论文中指出:按照原子质量由小到大的顺序排列各种元素,在原子量跳跃过大的地方会有新元素被发现。
虽然门捷列夫的元素周期表在后世被认为是伟大的发现,但在当时,包括门捷列夫的老师在内的一些欧洲科学家,都不认可他的发现并嘲笑他。但是门捷列夫相信自己是对的。后来,他预留位置的11种元素陆续被发现,科学事实证明他的研究是正确的。
但美中不足的是,门捷列夫并没能解答元素为何会按照其质量呈现规律的排序,只是预言其中隐藏着重大的秘密。而他可能也始料未及的是,人类破解这个秘密的过程,居然历经了整整年。
齐鲁晚报·齐鲁壹点记者王昱
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