尘世白衣歌采薇:门捷列夫——近代化学家、元素周期律的发现者

　　

德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫

 德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫

　　门捷列夫成功地预测了镭的原子数及其性质，且研制了镭制品门氡（液态镭）。

 Dmitri Ivanovich Mendeleev

　　前苏联化学家门捷列夫（俄语：Дми?трий Ива?нович Менделе?ев，英语：Dmitri Ivanovich Mendeleev，1834年2月7日～1907年2月2日），出生在俄国西伯利亚的托博尔斯克市。他从小热爱劳动，喜爱大自然，学习勤奋。　　1860年门捷列夫在为著作《化学原理》一书考虑写作计划时，深为无机化学的缺乏系统性所困扰。于是，他开始搜集每一个已知元素的性质资料和有关数据，把前人在实践中所得成果，凡能找到的都收集在一起。人类关于元素问题的长期实践和认识活动，为他提供了丰富的材料。他在研究前人所得成果的基础上，发现一些元素除有特性之外还有共性。例如，已知卤素元素的氟、氯、溴、碘，都具有相似的性质；碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时，都很快就被氧化，因此都是只能以化合物形式存在于自然界中；有的金属例铜、银、金都能长久保持在空气中而不被腐蚀，正因为如此它们被称为贵金属。　　于是，门捷列夫开始试着排列这些元素。他把每个元素都建立了一张长方形纸板卡片。在每一块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物。然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。经过了一系列的排队以后，他发现了元素化学性质的规律性。　　因此，当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单，轻松地说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现的，门捷列夫却认真地回答说，从他立志从事这项探索工作起，一直花了大约20年的功夫，才终于在1869年发表了元素周期律。他把化学元素从杂乱无章的迷宫中分门别类地理出了一个头绪。此外，因为他具有很大的勇气和信心，不怕名家指责，不怕嘲讽，勇于实践，敢于宣传自己的观点，终于得到了广泛的承认。为了纪念他的成就，人们将美国化学家希伯格在1955年发现的第101号新元素命名为Mendelevium，即“钔”。

 元素周期律

　　元素周期律揭示了一个非常重要而有趣的规律：元素的性质，随着原子量的增加呈周期性的变化，但又不是简单的重复。门捷列夫根据这个道理，不但纠正了一些有错误的原子量，还先后预言了15种以上的未知元素的存在。结果，有三个元素在门捷列夫还在世的时候就被发现了。1875年，法国化学家勒科克·德·布瓦博德兰，发现了第一个待填补的元素，命名为镓。这个元素的一切性质都和门捷列夫预言的一样，只是比重不一致。门捷列夫为此写了一封信给巴黎科学院，指出镓的比重应该是5.9左右，而不是4.7。当时镓还在布瓦博德兰手里，门捷列夫还没有见到过。这件事使布瓦博德兰大为惊讶，于是他设法提纯，重新测量镓的比重，结果证实了门捷列夫的预言，比重确实是5.94。这一结果大大提高了人们对元素周期律的认识，它也说明很多科学理论被称为真理，不是在科学家创立这些理论的时候，而是在这一理论不断被实践所证实的时候。当年门捷列夫通过元素周期表预言新元素时，有的科学家说他狂妄地臆造一些不存在的元素。而通过实践，门捷列夫的理论受到了越来越普遍的重视。　　后来，人们根据周期律理论，把已经发现的100多种元素排列、分类，列出了今天的化学元素周期表，张贴于实验室墙壁上，编排于辞书后面。它更是我们每一位学生在学化学的时候，都必须学习和掌握的一课。　　现在，我们知道，在人类生活的浩瀚的宇宙里，一切物质都是由这100多种元素组成的，包括我们人本身在内。　　可是，化学元素是什么呢？化学元素是同类原子的总称。所以，人们常说，原子是构成物质世界的“基本砖石”，这从一定意义上来说，还是可以的。然而，化学元素周期律说明，化学元素并不是孤立地存在和互相毫无关联的。这些事实意味着，元素原子还肯定会有自己的内在规律。这里已经蕴育着物质结构理论的变革。　　终于，到了19世纪末，实践有了新的发展，放射性元素和电子被发现了，这本来是揭开原子内幕的极好机会。可是门捷列夫在实践面前却产生了困惑。一方面他害怕这些发现“会使事情复杂化”，动摇“整个世界观的基础”；另一方面又感到这“将是十分有趣的事……周期性规律的原因也许会被揭示”。但门捷列夫本人就在将要揭开周期律本质的前夜，1907年带着这种矛盾的思想逝世了。　　门捷列夫并没有看到，正是由于19世纪末、20世纪初的一系列伟大发现和实践，揭示了元素周期律的本质，扬弃了门捷列夫那个时代关于原子不可分的旧观念。在扬弃其不准确的部分的同时，充分肯定了它的合理内涵和历史地位。在此基础上诞生的元素周期律的新理论，比当年门捷列夫的理论更具有真理性。　　1 H氢1.0079 2 He氦4.0026 3 Li锂6.941 4 Be铍9.0122 5 B硼10.811 6 C碳12.011 7 N氮14.007 8 O氧15.999 9 F氟18.998　　10 Ne氖20.17 11 Na钠22.9898 12 Mg镁24.305 13 Al铝26.982 14 Si硅28.085 15 P磷30.974 16 S硫32.06 17 Cl氯35.453　　18 Ar氩39.94 19 K钾39.098 20 Ca钙40.08 21 Sc钪44.956 22 Ti钛47.9 23 V 钒50.94 24 Cr铬51.996 25 Mn锰54.938　　26 Fe铁55.84 27 Co钴58.9332 28 Ni镍58.69 29 Cu铜63.54 30 Zn锌65.38 31 Ga镓69.72 32 Ge锗72.5 33 As砷74.922　　34 Se硒78.9 35 Br溴79.904 36 Kr氪83.8 37 Rb铷85.467 38 Sr锶87.62 39 Y 钇88.906 40 Zr锆91.22 41 Nb铌92.9064　　42 Mo钼95.94 43 Tc锝(99) 44 Ru钌161.0 45 Rh铑102.906 46 Pd钯106.42 47 Ag银107.868 48 Cd镉112.41 49 In铟114.82　　50 Sn锡118.6 51 Sb锑121.7 52 Te碲127.6 53 I碘126.905 54 Xe氙131.3 55 Cs铯132.905 56 Ba钡137.33　　57-71La-Lu镧系 :57 La镧138.9 58 Ce铈140.1 59 Pr镨140.9 60 Nd钕144.2 61 Pm钷(147) 62 Sm钐150.3 63 Eu铕151.96　　64 Gd钆157.25 65 Tb铽158.9 66 Dy镝162.5 67 Ho钬164.9 68 Er铒167.2 69 Tm铥168.9 70 Yb镱173.04 71 Lu镥174.967　　72 Hf铪178.4 73 Ta钽180.947 74 W钨183.8 75 Re铼186.207 76 Os锇190.2 77 Ir铱192.2 78 Pt铂195.08 79 Au金196.967　　80 Hg汞200.5 81 Tl铊204.3 82 Pb铅207.2 83 Bi铋208.98 84 Po钋(209) 85 At砹(201) 86 Rn氡(222) 87 Fr钫(223)　　88 Ra镭226.03 89-103Ac-Lr锕系 :89 Ac锕(227) 90 Th钍232.0 91 Pa镤231.0 92 U铀238.0 93 Np镎(237) 94 Pu钚(239,244)　　95 Am镅(243) 96 Cm锔(247) 97 Bk锫(247) 98 Cf锎(251) 99 Es锿(252) 100 Fm镄(257) 101 Md钔(258) 102 No锘(259)　　103 Lr铹(260) 104 Rf钅卢(257) 105 Db钅杜(261) 106 Sg钅喜(262) 107 Bh钅波(263) 108 Hs钅黑(262) 109 Mt钅麦(265)　　110 Ds钅达(266) 111 Rg钅仑(272) 112 Uub(285) 113 Uut(284) 114 Uuq(289) 115Uup(289) 116Uuh(292) 117 Uus(294)　　118 Uuo(293)

 门捷列夫的生平

　　1907年1月27日，俄国首都彼得堡寒风凛冽，太阳黯淡无光，寒暑表上的水银柱降到零下20多度,街上到处点着蒙有黑纱的灯笼，显出一派悲哀的气氛。几万人的送葬队伍在街上缓缓移动着，在队伍最前头，既不是花圈，也不是遗像，而是由十几个青年学生扛着的一块大木牌，上面画着好多方格，方格里写着“C”、“O”、“Fe”、“Zn”等元素符号。　　原来，死者是著名的俄国化学家门捷列夫，木牌上画着好多方格的表是化学元素周期表——门捷列夫对化学的主要贡献。　　门捷列夫生于一位有十七个子女的中学校长家庭，他排行十四。出生刚数月，父亲双目突然失明，接着又丢掉了校长的职务。微薄的退休金难以维持生计，全家搬进附近一个村子里，因为舅舅在那里经营一个小型玻璃厂。工人们熔炼和加工玻璃的场景，对他以后从事与烧杯、烧瓶打交道的化学研究产生很大影响。1841年秋，不满七周岁的门捷列夫和十几岁的哥哥一起考进市中学，在当地轰动一时。不幸总爱跟随贫苦人家。门捷列夫13岁时父亲去世，14岁时工厂遭火灾化为灰烬，母亲只好再次搬家，将成年的女儿们嫁出去，让两个儿子参加工作。1849年春，门捷列夫中学毕业，母亲变卖家产，一心想让小儿子上大学。在父亲的一位朋友的帮助下，门捷列夫进入彼得堡师范学院物理系。只过了一年，就成为优等生。紧张学习之余，还撰写科学简评得到少量稿费。这时他已经失去任何经济支持：舅舅和母亲相继去世。1854年，他大学毕业并荣获学院的金质奖章，23岁成为副教授，31岁成为教授。　　使他获得最初声望的是《有机化学》，为了写这本书，他几乎两个月没离开过书桌。年过七旬后，积劳成疾，竟双目半盲。每天从清晨工作到下午5：30，“中饭”后继续工作到深夜。他是在书桌前死去的，去世时手里还握着笔。1869年元素周期律的发现使他名声大噪，好多外国科学院纷纷聘请他为名誉院士。一次，有个记者问他是怎样想出周期律的，门捷列夫听了大笑：“这个问题我考虑了20年之久，而您却认为我坐着不动，5个戈比1行、5个戈比1行地排列着，突然就成功了？”　　诚然，我们应该永远铭记门捷列夫的格言：“什么是天才？终身努力，便成天才！”

 名人名言

　　生活便是寻求新知识。　　科学的种子，是为了人民的收获而生长的。　　没有经过实践检验的理论，不管它多么漂亮，都会失去分量，不会为人所承认；没有以有分量的理论作基础的实践一定会遭到失败。　　科学不但能“给青年人以知识，给老年人以快乐”，还能使人惯于劳动和追求真理，能为人民创造真正的精神财富和物质财富，能创造出没有它就不能获得的东西。　　一个人要发现卓有成效的真理，需要千百万个人在失败的探索和悲惨的错误中毁掉自己的生命。　　天才就是这样，终身努力，便成天才！　　科学的种子，是为了人民的收获而生长的。　　没有加倍的勤奋，就既没有才能，也没有天才。

 元素周期的探索之路

　　攀登科学高峰的路，是一条艰苦而又曲折的路。门捷列夫在这条路上，也是吃尽了苦头。当他担任化学副教授以后，负责讲授《化学基础》课。在理论化学里应该指出自然界到底有多少元素？元素之间有什么异同和存在什么内部联系？新的元素应该怎样去发现？这些问题，当时的化学界正处在探索阶段。近五十多年来，各国的化学家们，为了打开这秘密的大门，进行了顽强的努力。虽然有些化学家如德贝莱纳和纽兰兹在一定深度和不同角度客观地叙述了元素间的某些联系，但由于他们没有把所有元素作为整体来概括，所以没有找到元素的正确分类原则。年轻的学者门捷列夫也毫无畏惧地冲进了这个领域，开始了艰难的探索工作。　　他不分昼夜地研究着，探求元素的化学特性和它们的一般的原子特性，然后将每个元素记在一张小纸卡上。他企图在元素全部的复杂的特性里，捕捉元素的共同性。一但他的研究，一次又一次地失败了。可他不屈服，不灰心，坚持干下去。　　为了彻底解决这个问题，他又走出实验室，开始出外考察和整理收集资料。一八五九年，他去德国海德尔堡进行科学深造。两年中，他集中精力研究了物理化学，使他探索元素间内在联系的基础更扎实了。 一八六二年，他对巴库油田进行了考察，对液体进行了深入研究，重测了一些元素的原子量，使他对元素的特性有了深刻的了解。一八六七年，他借应邀参加在法国举行的世界工业展览俄罗斯陈列馆工作的机会，参观和考察了法国、德国、比利时的许多化工厂、实验室，大开眼界，丰富了知识。这些实践活动，不仅增长了他认识自然的才干，而且对他发现元素周期律，奠定了雄厚的基础。　　门捷列夫又返回实验室，继续研究他的纸卡。他把重新测定过的原子量的元素，按照原子量的大小依次排列起来。他发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近；相反，有些性质不同的元素，它们的原子量反而相近。他紧紧抓住元素的原子量与性质之间的相互关系，不停地研究着。他的脑子因过度紧张，而经常昏眩。但是，他的心血并没有白费，在一八六九年二月十九日，他终于发现了原素周期律。他的周期律说明：简单物体的性质，以及元素化合物的形式和性质，都和元素原子量的大小有周期性的依赖关系。门捷列夫在排列元素表的过程中，又大胆指出，当时一些公认的原子量不准确。如那时金的原子量公认为169.2，按此在元素表中，金应排在锇、铂的前面，因为它们被公认的原子量分别为198.6、196.7，而门捷列夫坚定地认为金应排列在这三种元素的后面，原子量都应重新测定。大家重测的结果，锇为190.9、铂为195.2，而金是197.2。实践证实了门捷列夫的论断，也证明了周期律的正确性。　　在门捷列夫编制的周期表中，还留有很多空格，这些空格应由尚未发现的元素来填满。门捷列夫从理论上计算出这些尚未发现的元素的最重要性质，断定它们介于邻近元素的性质之间。例如，在锌与砷之间的两个空格中，他预言这两个未知元素的性质分别为类铝和类硅。就在他预言后的四年，法国化学家布阿勃朗用光谱分析法，从门锌矿中发现了镓。实验证明，镓的性质非常象铝，也就是门捷列夫预言的类铝。镓的发现，具有重大的意义，它充分说明元素周期律是自然界的一条客观规律；为以后元素的研究，新元素的探索，新物资、新材料的寻找，提供了一个可遵循的规律。元素周期律象重炮一样，在世界上空轰响了，门捷列夫也因此闻名于世界！

扩展阅读：

1.http://www.kepu.gov.cn/kp_mantan.asp

2.http://www.wsbedu.com/chu/kexue/ke36.html

开放分类：

俄罗斯，元素周期律，化学元素，化学家，门捷列夫

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