门捷列夫是如何在元素周期表上给元素排座位的?
1834年2月7日德米特里·门捷列夫生于西伯利亚托博尔斯克,1856年获得化学学位后,他担任了彼得堡大学教师。在讲授“基础化学”时,他本可以年复一年、日复一日地照本宣科,但他却对所讲授的内容存有疑问:究竟为什么不同元素有不同的化学性质?为什么有些元素的性质彼此相近?有些又相差甚远呢?元素的原子量与性质之间到底有什么联系?为了寻求答案,他制作了像纸牌一样的卡片,并把收集到的元素性质记录在上面,还常常拿出这些卡片,边翻看,边琢磨。
1859年,门捷列夫去德国海德堡大学深造,在这两年中,他集中精力研究物理化学。有心人容易捕捉到灵感,在赴德的第二年,从德国卡尔斯鲁厄化学大会上,他得到了一个重要的启示。后来他回忆说:“我的周期律决定时刻是1860年……在这次会上,我聆听了意大利化学家康尼查罗的演讲……一个想法涌上心头,这就是元素的原子量递增而使性质呈现周期性变化的想法。”说明此时,在探索元素间关系的时候,他悟出了一个重要线索,这就是原子量和元素性质周期性关系。
1862年,门捷列夫去巴库油田考察,在对液体进行研究中,他又重测了一些元素的原子量,把得出的结果记录在卡片上。
1865年,获得化学博士学位后,门捷列夫担任彼得堡大学化学教授。两年以后,他参与筹备法国工业展览会的俄国展馆,借此机会,他参观了法国、德国和比利时的许多化工厂和实验室,令他大开眼界。
在门捷列夫时代,人们所知的元素一共只有63种,对原子的结构更是一无所知,不仅元素大家族的信息不完整,许多元素所公认的原子量和化合价也并不准确。在这种情况下,确认出它们的周期关系并不容易。门捷列夫抓住了一切机会,使卡片上所标记的元素性质和原子量线索逐渐丰富了起来,从而使他逐渐接近了目标。
在整理这些卡片时,他先按照原子量的大小把元素顺序排开。他发现,性质相似的元素,原子量并不相近,原子量彼此接近的元素性质却并不相同,元素的性质是否有着周期性呢?当他把性质相似的元素按着列排起来时,果然发现了周期性,令他茅塞顿开!十几年的黑暗摸索,终于看到了一丝曙光,他立刻把这个灵感捕捉下来,写出了如下图的第一个小表。
©️凯发k8一触即发的版权声明:本文选自《科学史上的365天》,经清华大学出版社授权发布。
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