关于化学史上重要的元素周期律的发现,有一个人们熟知的说法。据说,俄国化学家门捷列夫把化学元素的性质写在纸牌上,在玩弄这些纸牌的时候偶然发现了元素周期律。这个传说把如此重大的科学发现说得太轻松、太简单了,殊不知,元素周期律的发现经历了一个很长时间的探索过程。

早在1789年的时候,拉瓦锡就把已经知道的33种元素(其中包括当时被误认为是元素的“热”和“光”)列成了一个表,分为气体、金属、非金属、土质4类。19世纪以来,人们又发现了不少新的化学元素,科学实践提出了分析元素间的相互联系的任务。1815年,英国化学家普劳特就试图从原子结构和原子量的关系上来寻求全部元素间的统一联系。1829年,德国的段柏莱把当时54种已知元素中的15种,按元素间的类似性分成5组,提出了所谓“三素组”的元素自然分类法。另外,1862年法国的尚古多、1866年英国的纽兰兹都曾把所有的元素按照原子量递升的次序排列起来,并且发现了元素性质的某种周期性。1864—1870年,德国的迈耶尔把彼此相关的、表现成族的六个元素联系起来,建立了“六元素”族表。门捷列夫就是在这些研究成果的基础上,对化学元素进行了一次大的综合,提出了元素的性质随着它们的原子量而周期性地变化这条规律,并按元素周期律把当时已知的63种元素排成元素周期表。

元素周期律的发现和周期表的建立,减少了寻找新元素的盲目性和偶然性。随着光谱分析技术的发展,新元素的发现接踵而来。到1925年为止,人们在自然界中总共发现了88种元素。但是,元素的家庭并没有团聚,锡(43号)和61号、85号、87号四个成员还没有被找到,被称为“失踪元素”。此外,门捷列夫元素周期表建立之后,还有人提出这样的疑问:怎么解释钾的原子量要比氩小一些,在表中却排在氩后面?

1913年,英国物理学家莫斯莱用X射线实验方法,发现了原子序数定律,认为元素性质变化的周期性是由原子的核电荷数决定的。这一发现揭示了元素性质随原子量大小呈周期性变化这一现象的本质,钾、氩元素的排列顺序才得到了科学的解释。钾、氩原子量的判别只是由于中子数的不同引起的,而钾的核电荷数(质子数)要比氩多。

1913年,丹麦物理学家玻尔引用量子理论对卢瑟福关于原子结构的模型做了修改和重大发展,建立起玻尔模型,从而在元素的原子结构研究方面取得了新的发展,得出了元素性质呈周期性变化的原因还在于原子的电子层结构呈周期性变化的重要理论,使元素周期律又一次得到发展。

在这一理论的指导下,人们对放射性元素有了新的理解。1936年,科学家利用回旋加速器加速的氘核作为炮弹轰击金属钼,发现钼只要从氘核那里抓来一个质子,就能变成(43)号元素锡。这是人工合成的第一个失踪元素。钫(87号)和砹(85号)也分别于1930年和1940年被发现。1947年,在处理裂变产物时,科学家从镧系元素中用离子交换法找到了钷(61号)。经过化学家们长期而艰巨的努力,92种天然化学元素全部被发现,元素周期表上的空白点从此消失。(www.daowen.com)

世界是无穷的,元素的演化也没有尽头。人类既然已经掌握了制取人工元素的方法,当然不满足于找回有限的几个失踪元素,让周期表向铀之后的元素延伸对于人类认识无限的自然界将会起到更大的作用。

(资料来源:道客巴巴,有改动。)

评析:任何真理都只是对物质世界在有限范围和有限程度上所做的正确反映,既具有绝对性又具有相对性。绝对真理和相对真理是辩证统一的,绝对真理与相对真理相互联系、相互渗透、相互转化。在人类认识的长河中,无数相对真理的水滴构成了绝对真理的长河,但是这一过程是无止境的。

门捷列夫集中前人的智慧把已知的元素排成元素周期表,在当时是对元素性质变化周期性规律的真理性认识,具有绝对性。但它只是在有限程度上对化学元素性质的正确认识,随着科学实践的发展,它的相对性就逐渐显现出来了。