• 《走进化学的迷宫:门捷列夫的故事》巧用元素的“身份证”

  • 发布时间:2016-01-11 01:12 浏览:加载中
  •   走进“迷宫”,门捷列夫满怀豪情,可是若想找出“规律”。走出“迷宫”,谈何容易!

      门捷列夫已经多日没有休息了。他面对着前人的点滴成果.面对几十种化学元素,苦苦思索……

      双胞胎元素,三胞胎元素,并不仅是戴维和本生所发现的“易燃”金属那一族里才有。化学家们早就知道此外还有几个相似元素的族,例如.包括氟、氯、溴、碘的卤族;包括镁、钙、锶、锓的碱土金属族。

       这种现象绝不会是偶然的。门捷列夫认为,一定有某种内在的依从性,某种联系存在于一切元素中间。一切元素里面,应该毫无例外地有着某种特征,既决定它们 之间的类似,又决定它们之间的差别。知道了这点以后,就可以把所有的元素连同那不计其数的它们的化合物,全都排成十分整齐的行列,像按照个子高矮把士兵排 成一队一样。

      那么,决定元素在物质行列中的位置到底是什么样的基本性质,或关键性的特征呢?

      门捷列夫循着这一思路探究不停。

      也许是物质的颜色吧?

      可是,应该怎样来认识元素的颜色呢?譬如磷吧,有黄磷,有红磷。磷的本来颜色究竟是红的,还是黄的呢?又如碘,固体的碘是深棕色的,还有金属光泽,可是对它一加热,就变成了紫色的蒸汽。又如黄金,如果把它打成极薄的箔,它竟变成蓝绿色,透明得像云母一样。

      不,颜色如此不稳定,它显然是一种次要的性质,不能作为决定元素间自然秩序的标准。

      那么,也许是比重吧?但这种性质更不稳定:一种物质只要对它稍微加点热,它的比重就起变化,使它相对地轻起来。

      同样,元素的导热性、导电性、磁性及许多别的性质都不适用。

       很显然,像每个人都有个特殊的相貌作为自己的标记一样,每一种元素也应该有一种更根本的特征作为它的标记。这个标记应该永远不起变化,没有它时,连元素 本身也无法想象。这种重要而不可缺少的标记应该有个特点:即使这元素和别的元素化合而成新的复合物,具有了新性质,也不会失掉它。

      这种标记是什么?怎样才能找到呢?

      这个问题时刻萦绕在门捷列夫的心头。他盘算着,比较着,分析着……

      时间一天一天地过去,虽然这位不知疲倦的青年化学家始终没有中止其思索,但还是没有找到这种标记。

      一天傍晚,门捷列夫拖着疲惫的身体到室外散步。他走着走着,突然想到这种标记很有可能是“原子量”,便立即赶回书房。

      是的,原子量!门捷列夫知道它,所有的化学家也知道它。可是很少有人重视它。

      每一种化学元素都有它自己所独特的原子量,从实验中得出来的,那是一定的,绝不会变。不管物质的冷热,也不管它是物质的黄色变种,还是红色变种,原子量总是相同的。原子量无论什么时候,无论在什么条件下也不会改变。它是元素的“身份证”。

      一种元素的原子量告诉我们,这种元素的每一个原子比起最轻的元素氢来,当时都是重多少倍。例如,氧的原子量是16,这就是说,任何一个氧原子的重量都是氢原子的16倍;金的原子量是197,那就是说,金原子的重量是氢原子的197倍。

      原子量决定着组成每一元素的最简单的微粒—原子—的大小。

       19世纪人们还尚未发现一种化学元素的原子不一定都是一样重。其实,许多元素都有变种,亦即所谓的同位素。有的同位素的原子比较轻,有的比较重,但它们 的化学性质都相同。例如:自然界中的氧,如果有100000个是同位素氧16的原子,就有40个是同位素氧17的原子,200个是同位素氧18的原子;最 轻的元素氢也有两种同位素,氘(原子量为2)和氚(原子量为3),自然界中的氢如果有100000个原子量为l的氢原子,就有15个原子量为2的氘原子, 至于氚这种氢的同位素,因为有放射性,所以在自然界中遇不到。一切元素的原子量都是由两项条件决定的,一项是它的同位素的原子量,另一项是这些同位素在自 然界互相混合的对比关系。这一同位素的问题,当时还没有被揭示,所以人们都认为同一元素的所有原子都是绝对一样的,任何一种元素的每一原子和任何另一种元 素的每一原子间的差别,首先就表现在大小上、重量上。至于元素的其他一切特性.显然都应该由这一基本特征来决定,这个结论是门捷列夫把一切元素的性质仔细 比较以后得出来的。他终于想到了,根据这一重要的特征,就能摸索到使元素有相似和不相似之分的规律。能够帮助他找到物质世界的统一性与规律性的那把钥匙已 经找到了。只要善于利用它问题就会迎刃而解。门捷列夫找到了元素的“身份证”,这并不是关键.关键在于他如何巧妙地运用它发现元素周期律。

      原子量是固有的,然而运用它制作元素的“身份证”可是一大创举!不过,从制作元素的“身份证”到发现元素之间的联系,进而找到一切元素共同遵守的统一法则,门捷列夫又不知度过了多少不眠之夜!
  • (责任编辑:中国历史网)

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