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- 2022-08-25 发布
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一副彩牌19世纪中期,化学元素已发现了63种,这已发现的63种元素,把化学家们搞得眼花缭乱,要想把它们分分类、排排队也无从下手,更不要说再去发现新元素了。1869年3月,俄罗斯化学会专门邀请各方专家进行了一次学术讨论。学者们有的带着论文,有的带着样品,有的带着自己设计的仪器当场实验,各抒己见,好不热闹。而彼得堡大学教授门捷列夫只身空手,裹一件黑色外衣,蓄着一把小胡子,静坐在桌子的一角,三天来不言不语,只是瞪着一双大眼睛看,竖起耳朵听,有时皱皱眉头想。这天眼看会议日程将完,主持人躬身说道:“门捷列夫先生,不知你可有什么高见?”只见门捷列夫也不答话,起身走到桌子的中央,右手从口袋里抽了出来,随即就听“唰啦”一声,一副纸牌甩在桌面上,在场的人无不大吃一惊。门捷列夫爱玩纸\n牌,化学界的朋友也都略有所闻,但总不至于闹到这步田地,到这个严肃的场合来开玩笑。在座的有一位长者寿眉双垂,银须齐胸,他叫齐宁,是门捷列夫的老师,过去很赏识门捷列夫的才华,推荐他来校任教。今天他见学生这样开玩笑,心中早已不快。只见门捷列夫将那一把乱纷纷的牌捏在手中,三两下便已整好,并一一亮给大家看。这时人们才发现这副牌并不是普通的扑克,每张牌上写的是一种元素的名称、性质、原子量等,共是63张,代表着当时已发现的63种元素。更怪的是这副牌中有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。门捷列夫真不愧为玩纸牌的老手,他用拇指和食指轻轻一捻,纸牌由红到紫便成一排,再一捻又是一排。这样前排靠着后排,整整齐齐,竟在桌上列成了一个牌阵。要是竖看就是红、橙、黄……分别各成一列。门捷列夫将这个牌阵摆好,叫大家看个明白,然后用手一搅,满桌只见花花绿绿,横七竖八,不过是一堆五彩乱纸片。他说:“这混乱\n的一团,就是我们最感头疼的元素。实际上这些元素之间有两条暗线将它们串在一起。第一,就是原子量。尽管不同元素有时会有相似的某种特性,尽管同一元素不同情况下又会表现出不同的颜色、形状,但有一点它们却永不会变,就是各自特有的、互不重复的原子量。因此,我们可以根据原子量的大小将它们排成一条长蛇。”说着,门捷列夫十指拨弄一番,一堆乱牌变成整齐的一线。谁知这一排,却明显地看出那七种颜色就像画出的光谱一般,有规律地每隔七张就重复一次。门捷列夫又将其一截截地断开,上下对齐,说:“可见,按原子量的大小,元素的性质在作着有周期的重复。如果竖着看,每一列的元素性质相似,这就是第二条暗线——原来每列元素的化合价相同。你们看,左边这列红纸牌上标的是:氢、锂、钠、钾、铷、铯,它们都是一价元素,性质活泼,除氢外都是碱金属。它们构成相似的一族,而在这一族里因原子量的递增,元素的活泼性也在递增:锂最轻,原\n子量是7,也最安静,落到水里只发出一点咝咝声;钠的原子量是23,落到水面上就不安地又叫又跑;钾的原子量是39,落到水面上会尖叫着乱窜、爆响,还起火焰;而排尾的那个铯,原子量是133,简直不能在空气里呆一秒种,立即就会自己燃烧起来。这63种元素,原来就这样暗暗地由原子量这条线串起来,又分成不同的族,每族有相同的化合价,按周期循环,这就是周期律。”只见门捷列夫双手像变魔术一样将那副纸牌在桌上变来变去,口中念念有词地讲着每一个元素的性质,滚瓜烂熟,如数家珍。他放下红纸牌又拿起绿牌,说了第一族又说第二族,周围的人直听得目瞪口呆。他们这些在实验室钻了十年、几十年,手上也不知烧起多少伤疤、掉了几层皮的专家、教授,想不到一个青年人玩玩纸牌就能得出这番道理。要说不服气吧,好像有道理;要说真是这样,又哪能这样容易。\n这时突然有人说道:“先生,我看你那几张牌也未必就能将元素规律演示清楚。你看6年前发现的新元素铟,原子量是75.4,应排在砷和硒之间,可是这样一来砷无法和它相似的磷在一族里,硒也被挤出了硫那一族,岂不是扰得四邻不安?这还算什么规律?”“先生,莫急。我看那铟的原子量很可怀疑,它的性质和铝相似,按我推算它的原子量应是113.1(后来测得是114.82)。它本来就不应该挤在钾后面,应排列在镉与锡之间,这不就大家都相安无事了吗?”这时一直在旁边看着的齐宁早已气得胡子撅起老高,他一拍桌子站起来,以师长的严厉声调高声说道:“赶快收起你这套魔术吧。身为教授、科学家不在实验室里老老实实做实验,却异想天开,摆摆纸牌就要发现什么规律。这些元素难道就由你这样随便摆布吗?”门捷列夫见老师发了脾气,忙将纸牌收拢,毕恭毕\n敬地解释道:“不是我不做实验,是前人,戴维、本生、基尔霍夫他们已经做了够多的实验,发现了这么多元素,我们该从理论上做一点思考了。开普勒当年从他的老师第谷手中接过700颗恒星的观察资料,并没有按照师嘱再去观察第1000颗,他做了理论思考,终于发现了能解释众星运行的三定律;勒维烈之前有多少人在观察寻找天王星外的新星,他并没有把主要精力放在实地观察,而是做了理论推算,一下就准确地找见了海王星。在研究元素的过程中人们使用的武器够多了,有光、有电、有分馏法,这些都不够了,现在需要理论,化学该有自己强大的理论武器问世了。”“你这是什么理论?像是说梦,像是小孩玩积木。你何不按字母顺序去排元素周期呢?那样不是更省事,更整齐吗?”这齐宁老头越说越激动,一边收拾皮包准备离去,别人见状也纷纷站起,这场讨论不了了之。再说门捷列夫回到家后还是继续摆着这副纸牌,遇\n有哪个地方的顺序接连不上时,他就断定还有什么新元素未被发现,暂时补上一张空牌,再根据它所在的族起一个“类铝”或者“类硼”等样的名字。他这样一口气预言了11种未知元素,那副纸牌也已是74张。自从那天在会上碰了钉子,他闭门谢客,每日起来独自玩一会儿纸牌,翻几本新到的杂志,便叫助手安东拿过酒瓶自酌,倒也悠闲。这样一连过了几年。一日他正品酒翻书,突然大叫一声,将酒杯扔出老远。安东不知出了什么事,急忙推门进来。门捷列夫一下扑上去,双手摇着安东的肩膀喊道:“我们胜利了,他们这回要投降了,有人已证实了我的预言!”原来他刚才看到一个材料。法国科学院宣布他们的科学家布瓦博德朗在1875年9月发现了一种新元素——镓。门捷列夫见有人发现了新元素,喜得酒杯也丢了,纸牌也不玩了。但他发现布瓦博德朗的测量与自己的预测不一致,立即提笔写了一封很自信的短信:“先生,您发现的镓,就是\n我5年前预言的‘类铝’,只是它的比重应该是5.9,而您却测得是4.7,请您再做一次实验,我想大概是您的新物质还不是太纯的缘故吧。”这位布瓦博德朗在巴黎正为自己的新发现所陶醉,不想突然收到这样一封信。全世界就只有他拥有这么一点镓,这个俄国人由哪里得到的数据呢?他半信半疑,立即将新积累的共1.15克镓拿来再仔细测算一次。天啊,果然是“5.94”,这个法国人立即给彼得堡回了一封信:“尊敬的门捷列夫先生,首先祝贺您的胜利。我能说什么呢?这次实验,连同我的发现都不过是您的元素周期表的一个小注解。这是您的元素周期律的伟大之处的最好证明。”事情没过几天,齐宁也亲自来登门捷列夫的门。这回他手里提着酒瓶,一进门就开朗地喊道:“年轻人,你赢了,我们俄国人赢了,让我们一起来痛饮一杯!”事情还不止于此。门捷列夫坐在家里,千里之外不\n断地向他送来捷报。1879年瑞典人尼尔孙发现了钪,就是门捷列夫曾预言的“类硼”。1886年德国人温克勒尔又发现了锗,就是门捷列夫曾预言的“类硅”。尤其是锗,和门捷列夫15年前的预言竟然吻合得如此严密。门捷列夫说:“它的原子量可能是72。”温克勒尔说:“测到的是72或73。”门捷列夫说:“比重该是5.5。”温克勒尔说:“5.47。”门捷列夫说:“新元素的氯化物比重大约是1.9。”温克勒尔说:“是1.887。”门捷列夫惊人的预言,准确的周期表一时间轰动了法国、瑞典、德国,轰动了全欧洲。各国科学院纷纷请他去访问,争先恐后地向他授予学位、学衔。他预言的11种未知元素后来都一个个被人找到,乖乖地到他的周期表里排队占位去了。特别是后来找齐了的氦、氖、氩、氪、氙、氡又给周期表增加了新的一族。元素世界一目了然,周期表真可谓天衣无缝了。当时有人真的以为门捷列夫只是喝酒、玩牌就发现\n了周期律。有一天,彼得堡的一位小报记者上门采访说:“门捷列夫先生,您是不是承认您是一位天才?”“什么是天才?终身努力,便成天才!”“可是我听说您是在一晚上做了一个梦,梦见您桌子上的牌变成了一条龙,这龙又弯成几折,醒来后就制出了周期表。”门捷列夫哈哈大笑,笑得胡子都在颤抖,笑完答道:“您要知道,这个问题我大约想了有20年,而您却以为坐着不动,5个戈比一行、5个戈比一行地写,就写出来了,事情哪有这样简单。”□