理论教育 门捷列夫的大胆预言:化学元素周期律的发现

门捷列夫的大胆预言:化学元素周期律的发现

时间:2023-10-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:在门捷列夫之前,尽管已有好几个人接近于发现化学元素周期律的边缘,但是,门捷列夫比之于他的同时代人有着他的过人之处:深刻的分析能力、坚定的自信和大胆的预言。同样,门捷列夫还大胆地改正“捣乱分子”铍、钛、铈、铀和铂这些元素的原子量。在1871年,门捷列夫把自己这些大胆的预言,写进了论文《元素的自然系统以及它在判断未知元素的性质方面的应用》。然而,门捷列夫大胆的预言,又一次遭到俄罗斯化学界权威人士们的嘲弄。

门捷列夫的大胆预言:化学元素周期律的发现

在门捷列夫之前,尽管已有好几个人接近于发现化学元素周期律的边缘,但是,门捷列夫比之于他的同时代人有着他的过人之处:深刻的分析能力、坚定的自信和大胆的预言。门捷列夫在把化学元素按原子量的大小排成一长队时,敏锐地发现了其中的“捣乱分子”。

就拿铟来说,它就是一个“捣乱分子”。铟是德国化学家利赫杰尔和莱克斯在1863年从锌矿里发现的新元素。据他们测定,铟的原子量是75.4。按照原子量排队,铟被排到砷的后面(砷的原子量为75)、硒的前面(硒的原子量是79.4)[9]。可是,当铟排在砷和硒之间,顿时使整个队伍乱套了。因为按照化学性质,砷与磷相似,硫与硒相似:

门捷列夫认为,可能是铟的原子量搞错了!他随即查阅了利赫杰尔和莱克斯的论文,发现他们原来是这样测得铟的原子量的——他们先是测得铟的当量为37.7,因为他们认为铟是2价的,于是铟的原子量便是:

37.7×2=75.4

门捷列夫认为,利赫杰尔和莱克斯把铟的化合价搞错了。因为铟的性质与铝相似,应当是三价,于是,铟的原子量应当是:

37.7×3=113.1

这样一来,这个“捣乱分子”被排到镉与锡之间,于是,队伍就显得“整齐”了!

后来,事实证明门捷列夫改对了,铟的原子量是114.82!

在门捷列夫之前,好几个人都不敢做这样大胆的改动;不敢调动那些“捣乱分子”的位置,当然排不好元素的周期表。

同样,门捷列夫还大胆地改正“捣乱分子”铍、钛、铈、铀和铂这些元素的原子量。这样一来,化学元素的队伍排好了,就能明显地看出周期性的变化。

然而,门捷列夫遇到的最头疼的问题,要算是锌与砷之间的排列问题了。这个地方,老是排不好,因为按照原子量的大小顺序排下去,砷应当排到铝的下面,然而,砷的性质明显地与磷相似,与铝根本不同。

这该怎么办呢?(www.daowen.com)

门捷列夫在翻阅那一篇篇报告发现新元素的论文时,猛地深受启发:既然人们还在不断报告发现了新的元素,可见还有许多新元素尚未被人们发现。也就是说,在给化学元素排队的时候,应当给那些未发现的新元素留好空位!

按照这样的观点,门捷列夫大胆地预言,在锌与砷之间,还有两个未被发现的新元素:

铝(Al)硅(Si)磷(P)

锌(Zn)砷(As)

门捷列夫把这两个未知元素,分别命名为“类铝”与“类硅”,意思是说它们的性质与铝、硅类似。他还根据同元素性质相似的原则,预言这两个未知元素的性质、化合价和原子量。

另外,门捷列夫还推测出在钙与钛之间,也有一个元素“缺席”,因为钙是二价的,钛是四价的,中间缺了一个三价的元素。门捷列夫把这个未知元素命名为“类硼”。

在1871年,门捷列夫把自己这些大胆的预言,写进了论文《元素的自然系统以及它在判断未知元素的性质方面的应用》。

由于制止了那些“捣乱元素”的捣乱,查清了那些“缺席元素”的位置,门捷列夫又重新排列周期表,把类似的元素排成竖排,周期则横排,这样一来化学元素周期表就更加清楚明白了。

1872年,门捷列夫写出论文《化学元素周期性规律》,详细论述了化学元素周期律的基本原理,并发表了他重新排成的化学元素周期表。这张周期表成了现代化学元素周期表的基础。

然而,门捷列夫大胆的预言,又一次遭到俄罗斯化学界权威人士们的嘲弄。他们把门捷列夫的新著朝地上一扔,冷笑道:“化学是早已存在的物质的科学,它的研究结果是真实的无可争辩的事实。而他却研究鬼怪——世界上不存在的元素,想象出它的性质和特性。这不是化学而是魔术!等于痴人说梦!”

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