【元素家族——連載152】元素周期表的初次勝利
63種元素,看似一團亂麻,無比糾結,但還是被門捷列夫解開了,這就是他天才的地方。
首先,既然原子量有誤,那麼大方向上我相信它,再根據每個元素的化學性質進行微調。比如當時碲的原子量是128,而碘的原子量是127,但顯然碘應該是鹵素一族,而碲和硫、硒的性質更為相近,所以老門開始放炮:碲的原子量肯定錯了,應該在123-126之間。當時的老門還不知道同位素的概念,現在我們知道碲的準確原子量是127.6,當時的數字是沒錯的,門捷列夫用一個錯誤的假設蒙對了結論。
【非金屬碲。】
然後,門捷列夫更為激進,既然還有一些元素沒有被我們發現,那我就根據周期律排列現有的元素,然後給未知元素留下空格。
比如當時,如果按照原子量排列,鈦排在鈣的後面,但這樣的話,鈦就和硼、鋁在一族了。但是很明顯,硼和鋁是三價的,而鈦是四價的,所以老門大膽預言,鈣和鈦中間還有一種未知元素,他稱之為「艾卡硼」,「艾卡」來自梵語,意思是一,「艾卡硼」就是硼加一。
他更加大膽的預言,在鋅和砷之間,還有兩個未發現的元素,分別是「艾卡鋁」和「艾卡硅」。不僅如此,他還斷言這兩個未知元素各種各樣的性質,甚至說明了它們的原子量以及同別的元素結合而成的化合物。
【第一份發表出的元素周期律。】
1869年,門捷列夫提出他的周期律伊始,並未得到化學界足夠的重視。在主流化學界看來,門捷列夫的預言真是太狂妄了:「臆造一些不存在的元素,還寫到課本里,這是科學還是魔術?」
幾年過去了,周期表中的空格還是空著,人們似乎已經遺忘了它們。
【樣貌性格古怪的門捷列夫。】
1875年,巴黎科學院的一次例會上,院士伍爾茲宣讀了一份他的學生列科克郵遞過來的信件:「8月27日,我在比利牛斯山所產的閃鋅礦中發現了一種新元素……」
會場一下子沸騰了,新元素終於來了!
列科克是一位專業的光譜分析家,他親手繪製了35種元素的身份證——光譜。他在觀測一些鋅鹽溶液的時候,發現了一條陌生的紫色光線,他對比了所有已知的元素光譜,都沒有被記錄過。無疑,這裡有一種未知元素。他提議將將新元素命名為:「鎵」(gallium ),用以紀念他的祖國。因為法國的古稱就是高盧(Gaul)嘛。
列科克在郵寄給老師伍爾茲的信件里還寫道:他會繼續往下研究,就目前的化學性質來看,鎵很像鋁。
【法國科學家列科克,也是很多元素的發現者,後面還有他的故事。】
當巴黎科學院的會議記錄穿越千山萬水來到聖彼得堡的時候,門捷列夫的心情無比複雜!這麼多年,主流科學界對他理論的無視,成為他心裡的一塊大石頭。雖然他的理性告訴他:「我不會錯」,但長久的等待和煎熬也讓他自我懷疑過。此時此刻,他的預言終於成真了,這塊石頭終於能落地了,因為鎵就是他所預言的「艾卡鋁」。
他馬上提筆給巴黎科學院寫信:「鎵就是我預言的『艾卡鋁』,它的原子量接近68,比重在5.9左右,請你們研究一下吧……」
列科克這邊的數據是:原子量69.2,比重4.7。
全世界化學家的眼球都被吸引過來了,這實在是史上未見的好戲:一邊是辛辛苦苦在巴黎的實驗室里擺弄他的燒瓶和試管,另一邊則是坐在聖彼得堡的書房裡玩紙牌瞎扯淡。大家寧可相信這是科學與神漢之爭,所有人都站在了列科克那一邊。
【門捷列夫的預言和列科克實際的測量結果,從上到下的條目分別是:原子量、比重、熔點、氧化物、氧化物密度、氫氧化物的性質(兩性,類似鋁)。】
可是門捷列夫不依不撓:「不對,比重肯定是5.9,可能你提純的物質還不夠純。」
正當所有人準備看笑話的時候,卻聽到了列科克讓他們大跌眼鏡的話:「是的,門捷列夫先生,您沒有錯,我們用了一大塊物質重新測量,確實是5.9!」
這真是周期律第一次偉大的勝利,門捷列夫終於翻身了!可是,這才只是開始呢。
【俄羅斯,門捷列夫獎章。】
小測試:
1,鎵是以哪個國家的古稱命名的?( )
A) 英國
B) 法國
C) 德國
D)義大利
2,列科克是靠一條( )色的光譜發現了鎵
A) 紅
B) 黃
C) 藍
D)紫
3,下列哪個元素跟另外三個不是一族的( )
A) 氯
B) 溴
C) 碲
D)碘
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