• 《走进化学的迷宫:门捷列夫的故事》摆“牌阵”

  • 发布时间:2016-01-11 01:12 浏览:加载中
  •   一年四季,不论是寒冬,还是酷暑,不论是大雪纷飞,还是阴雨连绵,门捷列夫都毫无知觉似的闭门钻研。

      的确,在一项重大发现之前,科学家的一切工作,都是非常艰辛的。

      门捷列夫对各种元素及其化合物性质的描述反复做了仔细研究。但是,按什么秩序排列它们呢?又怎样才能找到它们的变化规律呢?线索依旧是那么模糊!他如同堕入五里云雾,见不到庐山的瑰丽风光。门捷列夫心急如焚,昼夜难眠,身体日趋虚弱。

      一天,夜已经很深了。仆人看见门捷列夫的书房还亮着灯,急忙走近书房。咚咚咚……仆人叩门。坐在写字台旁边的门捷列夫仍在思考研究新的方法。仆人进书房后,刚想劝阻教授不要再开夜车了,身体要紧。门捷列夫则先起身说道:

      “安东,到实验室找几张厚纸,把筐也一起拿来。”

      安东感到莫名其妙,把刚想要说的话又收了回去,她耸耸肩膀,很快走出门外,拿来一卷厚纸。

      “帮我把它剪开!”

      门捷列夫一边吩咐仆人,一边亲自动手在厚纸上画格子。

      “所有的卡片都要像笔记本,对了,就按这格子一样大小。开始剪吧,我要在上面写字。”

      门捷列夫在每一张卡片上分别写上每一种元素的名称、原子量、化合物和主要性质,制作出了元素的“身份证”!

      筐里逐渐装满了这些货真价实的“身份证”。门捷列夫把它们分成几类,然后摆放在大桌子上。他见安东插不上手,便让她回去休息了。天快亮了,门捷列夫看着这些卡片,进入了梦乡。

       翌日,门捷列夫把这些卡片又进行一番整理。像德贝莱纳那样,他把卡片分成三组,按元素的原子量大小排起来,遗憾的是毫无结果。所以他只好打乱了这种组 合,把它们排成几行,再把各行中性质相似的元素排成横行……从此他就专心致志地摆起“牌阵”来。门捷列夫的家人,看到一向珍惜时间的教授突然热衷于摆“牌 阵”.都感到奇怪。谁也没料元素周期表能在这“牌阵”中诞生。

      是啊!谁看到门捷列夫那旁若无人的“变态状况”,每天手拿像纸牌似的元素卡片,收起、摆开,再收起、再摆开……都会误认为他是误入歧途,或是染上玩牌的嗜好。然而,这纸牌中却凝聚着门捷列夫的智慧和心血。门捷列夫把它当做是发现元素周期律的重要手段,所以他久摆不厌。

       1869年2月的一天,门捷列夫正在桌上摆“牌阵”,他摆着,摆着,突然像触电似的站了起来,在他面前出现了前所未有的现象!每一行元素的性质都是按照 原子量的增大而从上到下逐渐变化着。例如,锌的性质与镁相近,这两个元素便排在相邻的两行中——锌挨着镁。根据原子量,在同一行中紧挨着锌的应该是砷。如 果把它直接排在锌后面,砷就落到铝的一行中去了。但是,这两个元素在性质上并不相近。如果把砷再往下排,它就和硅相邻,可是硅的性质也不同于砷的性质。因 此,砷应该再往下排——在磷后面。这样,就可以彻底研究性质的近似性。但是,在锌和砷之间还留有两个空位。结论是明显的:这些空位属于尚未发现的元素,它 们在性质上是与铝和硅相近的。门捷列夫兴奋地在室内踱步。“这就是说。元素的性质与它们的原子量呈周期性的关系。”他迅速地抓起记事簿,在上面写道:“根 据元素的原子量及其化学性质的近似性试排元素表。”最后,他终于在化学元素符号的排列中发现了元素具有周期性变化的规律。

      门捷列夫发 现.所有的化学元素可排成一个自然的行列,这个行列以最轻元素氢为排头,它的原子量为l,以原子量最重的金属铀为排尾,它的原子量为238。至于原子量逐 渐变大的一切其余元素,可以按“年龄”排在排头与排尾中间。任何一种元素的性质,像外形、稳定性、与其他物质化合的能力,以及它的所有化合物的性质,都是 由它在这个行列中所占的位置来决定的。

      有趣的是,按照原子量排列的那么多种元素又会自动形成一些互相类似的组,或同类元素的族。

       打个比方,有一群高矮不同的人,穿着颜色各异的外衣。乍看时,这里的一切都是偶然的,漫无秩序的,花花绿绿,令人眼花缭乱。可是,一声口令,大家严格按 照个头高矮站队。这时即会出现一种意外的巧合,队伍排好后,花花绿绿的现象却自动消失了,人们的服装按照一定的顺序重复了。头7个最小的人依顺序穿着红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫色的衣服;第二批7个人的服色也是这个顺序,第三、第四,直到末尾的7个人全都是这样。

      每隔7个人,服装的颜色重复一次。如果让第二批7个人排在第一批7个人的后头,第三、第四……7个人也都依次往后排,那么,以前那花花绿绿的一群人就分别排成了红、橙、黄等7个小队。

      门捷列夫把元素按原子量排列的时候,在元素当中发现的次序就和上例大致相仿。

      元素的性质,每隔7个元素周期性地重复一次。类似的元素总要“鱼贯”地排成一小队或一族。

       例如,原子量为7的轻元素锂紧跟在氢后面。原子量为23的钠是氢后第9个元素。它和锂一样,也是金属,很活泼、易燃,很容易和别的元素化合。原子量为 40的钾,是第16个元素,它也是轻而易燃的金属。此后,每经过一个有规则的间隔或周期,就有一种碱金属自动排到这一族里来:先是铷(85.5),后是铯 (133)。在这族最轻的金属中,元素的性质是逐个衍变的。锂最轻,同时也最“安静”,它落到水里,只发热,发出咝咝声,并不像钾或铯那样着火,锂在空气 里也比它的同族兄弟们锈得慢。钠比锂活泼,钾比钠活泼,而行尾的那个最重的铯,就无论比哪一个弟兄都更容易跟别的物质化合。铯在空气里简直不能露面,一旦 暴露在空气中,立刻就要自燃起来。

      每一族里的7种元素都是随着原子量的递增而渐变的。

      这样,那乍看好像杂乱无章的物质世界,就显出了惊人的统一性。外在的多样性似乎是偶然的,门捷列夫已经在它后面看出了内在的一致性,铁一般的规律性。于是他给这种规律性取名为周期律。

      1869年2月底,手稿完成了,元素表也发排了。门捷列夫满心欢喜,应该说大功基本告成,以为3月6日参加俄国化学会的会议不成问题。正当他积极准备去会议报告他的发现的时候,意想不到的事却突然发生了。

      会议前夕,他突然病倒。

      “米佳,吃点药,头痛就会好的。”妻子请求着。

      “我不相信医生的臆断。请你叫安东来,叫她来。让我和她在一起吧!”

      安东手里拿着一瓶酒走进来。

      “德米特里·伊凡诺维奇,需要把皮袄拿来吗?”

      “拿来,这还有什么说的。”

      门捷列夫的情绪很坏,他从安东手中抢过酒瓶,闭目痛饮几大口。

      “啊!私酿的白酒吗?”

      “最好的药,德米特里·伊凡诺维奇。”

      然后,门捷列夫脱光了衣服,赤裸着身子穿上大皮袄,躺在床上。安东给他盖上被子就出去了。

      “3天以后病就会过去,不过,我没有3天的时间。”门捷列夫发疯似的叫安东去找他的助手。

      他的助手们舒特金问候以后,困惑地向房门后退了一步——门捷列夫身上散发着酒气和发霉的羊毛气味。

      其实门捷列夫已经发现自己的不适,但无法控制自己。见到助手的表情方才觉悟,他对自己的这种异样表示歉意后,请自己的助手在次日举行的学术会议上代他宣读报告。

      正像门捷列夫预想的那样,报告虽引起了与会学者的极大兴趣,但是由于作者缺席,辩论不得不延期到下次会议进行。
  • (责任编辑:中国历史网)

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