回眸154年前,一张影响全球中学生的表

在八年级下册的化学课本最后一页,有这样一张表格,名叫“元素周期表”。年前的今天,即年3月18日,俄国化学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫在圣彼得堡大学召开的俄国化学会议上,宣读了题为《元素的性质和原子量的关系》的论文,向化学界公开了他的首张元素周期表,这是化学领域至今最重要的成果之一。“八音律”表的诞生严格来说,门捷列夫只是写下了世界上第一张元素周期表,在他之前,已经有不少科学家对元素进行了研究与排列。化学家拉瓦锡曾将气体元素、金属元素、非金属元素、土质元素各分为一类。但这样粗略的分类,实质上与古人金、木、水、火、土的五行理论没有多大差别。到年,德国化学家段柏莱纳敏锐地觉察到一些已知元素的内在关系,就像氯、溴、碘,不仅在颜色、化学性质方面都有规律可循。他提出“三元素”假说,才算瞥见了元素周期规律的一些端倪。不过,他虽开启了寻找元素间规律的先河,但揭示的规律还非常有限,难以让人信服。到年,英国化学家约翰·纽兰兹将原子按照从小到大的顺序进行排列。他惊讶地发现,每八个元素中的第八个元素的性质与第一个基本重合。比如排在第一位的氢与排在第八位的氟,两者的性质就很相似(都是非金属元素,都能组成稀有气体等)。由于这种现象与音乐上所讲的八音度循环不谋而合,所以纽兰兹将其命名为“八音律”。虽然他只是机械地将元素按原子量大小排列,但毫无疑问这已经是正确的方向了。然而,当他把关于“八音律”的想法在化学学会上发表时,却遭到众人的讥讽和奚落。甚至有人问他,“你怎么不按元素字母来排列啊,可能要比八音律更押韵呢。”遭受打击后,纽兰兹也失去了信心,放弃了元素周期律的工作,转向了其他领域的研究。门捷列夫与元素周期表由于化学元素之间的规律不清晰,门捷列夫早年每次给学生讲授化学基础时,都觉得不痛快。因为这么多个细碎零散的化学元素,从哪个元素讲起真的不好抉择。有的说从氢讲起,因为它质量最小;有的说从氧讲起,因为它最常见;有的说从金属类讲起,因为矿业最发达,最实用,但又都无法形成统一的标准。所以年轻的门捷列夫决心加入到寻找化学元素规律的大军,想要早日结束这一混沌的时代。他收集了大量的研究资料,无论是已知元素的实验数据,还是研究成果,都在他的收集范围内。在整合分析这些资料的过程中,纽兰兹的“八音律”逐渐引起门捷列夫的注意。在他看来,“八音律”中有些不成熟的地方,使得它并不完美。比如,部分元素的原子量测定并不正确,那些未知的元素并未被考虑。因此,门捷列夫决定要修正纽兰兹的“八音律”中存在的错误,把未知的元素也考虑进去,重新测量元素的原子量,从而创造出排列更为科学的元素排列组合方式。为了做好“八音律”上那些元素的排列,门捷列夫专门制作了元素卡片,并在每一张卡片上都写上了元素名称、原子量、化合物的化学式和主要性质。自那以后,他就像着了魔一样卡片不离手,吃饭睡觉都要摆弄一下。终于,某天他又坐到桌前摆弄元素卡片的时候发现,面前出现了完全没有料到的现象:每一行元素的性质都是按照原子量的增大而从上到下地逐渐变化着。“这就是说,元素的性质与它们的原子量呈周期性有关系。”门捷列夫兴奋地在室内踱着步子,然后,迅速在记事簿上写道:“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表。”接着,他将当时已知的63种元素依相对原子质量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一列,制成元素周期表的雏形。时至今日,随着化学领域的发展,新元素不断被发现,元素周期表不断壮大,居里夫人、尤利娅·莱蒙托娃、莉泽·迈特纳、奥托·哈恩等都是我们熟知的伟大贡献者,如今元素周期表已发展如下:

一张最新的元素周期表(图片来源:libretexts.org)

阅读完以上内容,广大读者朋友们是不是对元素周期表有了更深刻的认识?一张小小的表格背后是无数科学家们的不懈坚持与努力。最后提醒大家,首先发现元素周期律的是英国化学家约翰·纽兰兹,俄国化学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫则是制作出世界上第一张元素周期表,千万不要将这两位科学家的成就搞混了哦!来源:“数字北京科学中心”

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