发现元素的排列规律

发现元素的排列规律

已被任命为彼得堡大学化学工程学教授的门捷列夫在讲无机化学时面临着一个巨大的困难：这门学科发展很快，俄语教材都已陈旧，国外现有的教科书也不适应新的要求，迫切需要有一本新的能够反映当代化学科学发展水平的无机化学教科书。门捷列夫决定亲自编写书一部最新的教科。在书中应当包括对化学元素的描述。门捷列夫仔细研究了元素及其化合物性质的介绍，但是，他们的次序应当怎么排列呢？因为任何元素排列表也没有啊！

门捷列夫作了很多卡片，他在每一张卡片上都写上了元素的名称、原子量、化合物的化学式和主要性质。之后，他把卡片加以系统整理。他先是把卡片分成3组，按元素的原子量大小排列，但毫无结果。他打乱了这种组合，又把它们排成几行，再把各行中性质相似的元素排成横行。

门捷列夫激动了，出现了完全没有料到的情况。每一行元素的性质都是按照原子量的增大而自上而下地逐渐变化着。例如，锌的性质与镁相近，这两个元素便排在相邻的两行中，使锌挨着镁。根据原子量，在同一行中紧挨着锌的应该是砷。如果把它直接排在锌的后面，砷就落到铝的一行中去了。但是，这两个元素在性质上并不相近。如果把砷再往下排，它就和硅相邻。可是硅的性质又不同于砷的性质。这样，砷可以再往下排，排在磷后面。

元素的排列有规律！门捷列夫兴奋得在室内踱步。但是，在锌和砷之间还留有两个空位，这又如何解释呢？门捷列夫激动地设想，这些空位也许属于尚未发现的元素，而它们的性质应与铝和硅很相近！

门捷列夫在化学元素符号的简单排列中发现了规律，他把其他工作都放到了一旁，集中力量解决元素的排列问题。因为他发现表中元素的排列还不完善。

他把有关的各种学术杂志拿来，反复阅读、研究，发现杂志上关于某些化合物的性质和组成的材料，常常相互矛盾。他认为，这是对原子量的测定不准确所造成的，这也使得他的元素表中有些元素没能排在与其性质相符的位置上。

门捷列夫决定亲自进行实验。经过半年的努力，他已收集到关于元素氧化物的组成和性质的足够材料。通过深入的研究、实验和测定，门捷列夫弄清了一些元素的原子量，他发现有些的确与别人的结论不符。他按照元素的原子量把它们排在性质相近的元素行列中。

门捷列夫看到，元素有着清楚的系统性，元素的性质随着原子量的改变而改变。这样，第一张元素周期表诞生了！

门捷列夫针对元素表中的空缺，在发表的关于元素周期表的文章中，预言并详细地描述了当时科学界尚不知晓的3种元素——类硼、类铝和类硅的性质。

各国同行们不仅不接受门捷列夫的理论，反而一致指责它是纯形式主义的，只是为了便于研究而根据元素的近似性分了一下类，实际上毫无用处。门捷列夫需要新元素的发现来证实他的预言，哪怕只证实一个。但不知这会是一个多么漫长的等待啊！

6年后的一天，门捷列夫在翻阅法国科学院院报时，看到一篇关于勒科克发现了一种叫做镓的新元素的文章。他迫不及待地读完它，新发现的元素的性质与门捷列夫预言的类铝的性质很相似。毫无疑问，这是一个伟大的胜利！不过，法国科学家勒科克测定的镓的比重为4．7，而门捷列夫的计算却是5．9。门捷列夫写信给勒科克，告诉他，从他所发现的镓的性质看，就是6年前自己预言的类铝，并且告诉勒科克，他所测定的镓的比重不对。

勒科克读了门捷列夫的信后，怎么也不明白，门捷列夫根本没有这种元素，怎么会预言这种元素可能存在呢？又怎么会断定他所测定的镓的比重是不对的呢？不过，他还是再次认真地进行了测量，结果他信服了，门捷列夫是对的！勒科克在读了6年前门捷列夫发表的关于周期律的论文后，才完全理解自己的发现的意义：自己用实验方法证明了俄国科学家门捷列夫的预言，从而证实了门捷列夫元素周期表的正确性！

镓的发现在科学家中间引起了更强烈的反响，门捷列夫和勒科克立即闻名全世界。科学家们为最初的这一胜利所鼓舞，开始探索门捷列夫预言的尚未被发现的另两种元素。欧洲的数十个实验室都在紧张地工作着，千百个科学家渴望获得不寻常的发现。

4年后，瑞典科学家尼尔森教授发现了一个新元素，它完全符合门捷列夫所描述的类硼。他把它叫做钪。门捷列夫的预言再次得到证实。俄国科学家的成就得到了世界的承认。

1886年初，德国化学家文克勒发现了新元素锗，又验证了门捷列夫的类硅预言。

周期律的3次胜利，在全世界科学家中间引起了强烈的反响。世界上许多大学和科学院都向俄国这位伟大的科学家表示了他应获得的尊敬。人们利用元素周期表，不仅顺畅地总结了已有的知识，而且准确地预见并指导了更多新元素的发现，使丰富多彩的化学世界有条不紊地呈现在人们的眼前。

门捷列夫在大家的赞扬声中，专心地把无机化学的教科书编好了，这就是著名的《化学原理》，在不长的时间里，就印行了8版。因为这套教科书体现了门捷列夫的教学方法和经验以及他所倾心的科学思想，包含了门捷列夫的巨大精神力量和他留给后人的遗产。