勇於探索的人--門捷列夫創建元素周期表

2020-09-12 兼愛者

化學元素周期律是自然科學的基本定律之一,他是俄羅斯化學家門捷列夫發現的。

當時,化學家一共知道63種元素。每一種元素都可以與其他物質和元素化合成幾十、幾百、甚至幾千種化合物。

這些化學物質的性質,連續講幾個月都講不完。這也讓化學的研究陷入了迷茫。在這種情境下,門捷列夫開始思考:這些化學物質就沒有規律可循嗎?

門捷列夫不相信元素間沒有規律,於是他下決心尋找。

當時,門捷列夫正在寫《化學原理》一書,可就在寫第二卷時,門捷列夫遇到了困難。這一卷主要是對化學元素進行描述。但是如何描述?它們究竟是以何種規律排列呢?門捷列夫百思不得其解。

這回,門捷列夫決定暫停寫書,他開始一門心思尋找元素排列的規律。他準備了一些卡片,然後,把各個元素的名稱、原子量、化合物的化學式、主要性質寫在卡片上。他廢寢忘食,一連幹了三天三夜。他嘗試把卡片分組、以不同的方式排列它們,希望能排出一種能體現各元素之間內在聯繫的表格。但沒能理出頭緒。

一天,門捷列夫累極了,就在工作室裡睡著了。門捷列夫做了一個夢,夢中竟然出現了一張元素周期表,各種元素都各就各位。門捷列夫醒來之後,立即在紙上記下了夢中的元素周期表,然後開始驗算,真是夢到了一張完美的表,只有一處需要修改的地方。

就這樣,35歲的門捷列夫發現了元素周期律。按照元素周期律的排列演算,有的元素當時還未被發現,門捷列夫在表中給它們留了空位。1869年三月,元素周期表發表了。

門捷列夫越戰越勇,開始了對元素周期表的進一步研究。他發表了一篇論文,在論文裡,他根據元素周期律,預言了類硼、類鋁、類矽這三種還未被發現的化學元素,並詳細描述了它們的性質。

一度,竟然有人嘲諷門捷列夫的預言。

1875年,法國化學家發現了鎵。門捷列夫發現,這其實就是他所預言的類鋁。鎵的發現證明了門捷列夫的預言,化學周期表的科學性得到了證實。

門捷列夫的元素周期表也開始轟動整個科學界。

1879年,瑞典化學家發現了鈧,它與門捷列夫預言的類硼完全一致。

1885年,德國化學家溫克勒發現了鍺,這與門捷列夫預言的類矽幾乎沒有差別。

從此,再無人懷疑元素周期律。

門捷列夫的元素周期表一直激勵著後來人努力探索化學世界。


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    門捷列夫版元素周期表是如何誕生的?門捷列夫是周期表的創始人,但為何之前無人發現這一規律呢?他當時又是怎麼找到周期律的呢?1867年,經歷了整整六年的農奴制改革,沙俄帝國百廢待興,期待進步,聖彼得堡大學請來了一名年輕的傑出「海龜」,擔任普通化學教授。
  • 元素周期表
    門捷列夫的偉大貢獻,其一即是並未完全以原子量遞增的順序排列(同時期有很多人在思考如何排布已發現的元素,幾乎都是按照原子量遞增的順序排列)當時所發現的元素,而是大膽地預測某些原子量的測算是錯誤的!認為現在的元素周期表是門捷列夫一個人的功勞是不妥的,至少有10+位化學家的貢獻。see 作者發表在《化學教育(中英文)》微信公眾號上的微課【微課賞析】探秘元素周期表+精彩PPT
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    揭開大自然簡單、有序秘密的就是這張元素周期表,它的問世,徹底改變了人對自然界的看法,更促進了近代化學的發展。後來他回憶說:「我的周期律決定時刻是1860年……,在這次會上,我聆聽了義大利化學家康尼查羅的演講……,一個想法湧上心頭,這就是元素的原子量遞增而使性質呈現周期性變化的想法。」說明此時,在探索元素間關係的時候,他悟出了一個重要線索,這就是原子量和元素性質周期性關係。1862年,門捷列夫去巴庫油田考察,在對液體進行研究中,他又重測了一些元素的原子量,把得出的結果記錄在卡片上。
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    元素周期表是俄國化學家門捷列夫19世紀60年代發現的。門捷列夫1834年生於俄國西伯利亞的託博爾斯克,父親因為思想激進和同情十二月黨人被沙皇貶到西伯利亞,在這個偏僻小鎮當中學教師。後來父親患白內障雙目失明,由母親照料全家和一個工廠。
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    19世紀後半期,俄國自然科學取得了舉世矚目的成就,湧現出一批傑出的科學家,提出元素周期表的化學家門捷列夫就是這些科學家的傑出代表為了寫好這本書,他仔細地研究了當時所發現的63種元素。一方面,當時還有28種元素尚未發現;另一方面,已發現的63種元素中有11種的原子量測定得很不準確,門捷列夫大膽創造,想出了用卡片排序的好辦法。首先,他把卡片分成三個一組,可結果並不理想,接著他又把卡片排成一橫行,還是沒有得到理想的結果。
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