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发布时间:2019-10-22

原标题:关于化学元素周期表,有些东西是课上学不到的

关于化学元素周期表,有些东西是课上学不到的


今年是元素周期表诞生150周年,联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”。

提起化学元素周期表,脑海中浮现的除了那串熟悉的字符“氢氦锂铍硼,碳氮氧氟氖……”还有那位伟大的化学家的名字――门捷列夫。

门捷列夫

1869年,俄罗斯化学家门捷列夫发现了元素周期规律并编制出元素周期表,对后人的化学元素探索进程产生了深远的影响。

其实当时许多人都在冥思苦想如何归类、组织元素,甚至已经有人解决了这个问题,有6个人使用和门捷列夫同样的方法分别独立地制出了周期表。然而和其他领域一样,科学界也需要英雄,门捷列夫成为元素周期表故事中的主角,有许多原因。

充满悲剧的人生

门捷列夫生于西伯利亚,家中有14个孩子,他是最小的那个。1847年,门捷列夫13岁时,他的父亲去世了。为了维持一家人的生计,他的母亲接过了本地的玻璃厂,后来工厂在一场火灾中烧毁了,母亲的希望就全部落到了头脑敏锐的小儿子身上,她把门捷列夫捆在马背上,骑马翻过白雪皑皑的乌拉尔山脉,穿越荒原峭壁,把儿子送到了1200英里外的莫斯科,希望他能进入一所精英大学。可是,这所大学却残忍地拒绝了门捷列夫,因为他不是本地人。这位顽强的母亲把儿子捆回马背,又跑了400英里,来到了圣彼得堡,这里有门捷列夫亡父的母校。门捷列夫刚刚登记入学,母亲就去世了。

事实证明,门捷列夫是个才华横溢的学生。毕业后,他到巴黎和海德堡继续学习,19世纪60年代,门捷列夫回到圣彼得堡,得到了一个教授的职位,他开始思考元素的本质,这样的思考最终促成了1869年元素周期表的诞生。

鲜明的个性特征

和同时代的俄罗斯作家陀思妥耶夫斯基一样,为了偿还赌债,门捷列夫3周内就写出了一整本小说《赌徒》。他也曾为了赶上教科书出版商的交稿期,匆匆拼凑出了第一份周期表。当时,他已经写完了整本教科书的第一卷,那是一本厚达500页的巨著,可是他才讲了8种元素。拖延了6个星期以后,门捷列夫突发奇想,觉得要介绍元素的信息,最简约的方法是画一张表格。他激动地推掉了给当地奶酪工厂做化学顾问的兼职,着手编写这份表格。

几年后,门捷列夫已经非常出名了,他和妻子离了婚,又想再娶一个。虽然保守的本地教堂告诉他必须得等7年,不过他贿赂了一位牧师,顺利举行了婚礼。按道理说,门捷列夫犯了重婚罪,就连为他主持婚礼的牧师也被剥夺了圣职,却没人敢逮捕他。当地有个官员向沙皇抱怨此案中的双重标准,沙皇一本正经地回答:“我允许门捷列夫拥有两位妻子,因为我只有一个门捷列夫。” 1890年,因为同情主张暴力的左倾学生组织,自居无政府主义者的门捷列夫被剥夺职位赶出了大学。

执着的科研精神

相比其他发现元素周期规律的科学家,门捷列夫对元素本质特性的理解更为深刻。许多人认为某种化合物,比如氧化汞里“包含”着气态的氧和液态金属汞,而门捷列夫却不这么想。恰恰相反,他认为只是组成氧化汞的两种元素的单体形式恰好是气体和金属而已。不变的是每种元素的原子量,门捷列夫认为这是元素的本质特征,这和现代的观点非常接近。

大部分人只是浅尝辄止地把元素排成行列,但门捷列夫却在实验室里花费了整整一生,元素摸起来、闻起来是什么样,会如何反应,他的了解比别人深刻得多。尤其是金属,这些元素性质模糊,很难放到周期表中合适的位置上。有了这样深刻的了解,门捷列夫才能把已知的全部62种元素都编进他的行行列列里。他还着魔似的修订周期表,甚至还把元素名字写在卡片上,在自己办公室里玩化学单人纸牌游戏。还有最重要的一点,门捷列夫和其他科学家的周期表中都留有空白,因为没有哪种已知元素填得进去。不过门捷列夫可没有其他人那么保守,他大胆预测会出现新的元素。门捷列夫甚至预测过隐藏元素的密度和原子量,预言实现时,全世界都为他倾倒。19世纪90年代,科学家们发现了高贵气体,门捷列夫的元素周期表通过了这次决定性的考验,它只增加了一列,就轻而易举地将这些元素纳入了系统。

看了门捷列夫的故事,就能理解为什么历史学家和科学家都会倾慕他的传奇人生了。当然,如果他当时没有制出元素周期表,今天的人们就不会记得他的生平。

元素周期表的确是一个人类学奇迹,它以简洁优雅的形式写下了人类的简史,从左上角的氢到最底下那些不可能自然存在的人造元素,字里行间,你能发现的不仅仅是科学,还有泡泡、炸弹、金钱、炼金术、政治手腕、历史,毒药、罪行和爱情这些化学课上学不到的内容。而这些隐藏在元素周期表背后的故事都可以在《元素的盛宴》中“听”到。

适读年龄:18岁以上

这是一本关于化学与人类生活的既严谨又妙趣横生的科普著作,作者搜集了大量科学史和人类史上鲜为人知的史料,从不同角度讲述了化学与人类充满“爱恨情仇”的历史传奇。

你知道氮肥是德国人研究烈性炸弹时顺便发现的吗?你知道水银在很长时间里是作为泻药使用、镭最初是被用来制作保健饮料的吗?而是否吃碘盐曾是甘地带领人民争取独立的重要议题之一,门捷列夫是在打扑克时想出了元素周期表,格拉泽看到啤酒气泡悟到了探测粒子的新方法……这些闻所未闻的事件,都是作者探究化学史的重要发现??它是化学与人类生活交互作用的一部趣味史,也是无数科学家探幽寻微的一部“野史”,又是一部真实版的“生活大爆炸”。

如果你已经看过《元素的盛宴》或正准备把它读完,欢迎随时在本文下方留言区分享书里最让你惊讶的故事。有没有哪位科学家或是哪种元素与你之前了解到的大相径庭呢?

本文关于门捷列夫的故事选编自《元素的盛宴――化学奇谈与日常生活》

责任编辑:杨志敏

美术编辑:王品懿

文章来源:接力出版社

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发布时间:2019-10-22 01:33:36

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责任编辑:卓杜

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