孟海燕+李寶玉

摘要：學(xué)習(xí)化學(xué)應(yīng)該建立元素觀。門捷列夫最早發(fā)現(xiàn)元素周期律并排出第一張化學(xué)元素周期表?；陂T捷列夫的貢獻(xiàn)，迎來(lái)了物理化學(xué)發(fā)展史上的第二個(gè)春天。門捷列夫具有寬厚無(wú)私的個(gè)人魅力和淵博的化學(xué)知識(shí)，他富有遠(yuǎn)見地預(yù)測(cè)一些元素的存在和糾正當(dāng)時(shí)科學(xué)界的一些謬見。他的成就是毋庸置疑的，曾獲得1905年和1906年兩屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)提名。

關(guān)鍵詞：元素觀；門捷列夫；元素周期表；諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；科學(xué)史料

文章編號(hào)：1005–6629（2017）5–0094–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

在人教版初三《化學(xué)（下冊(cè)）》[1]的結(jié)束語(yǔ)中寫道：“為此，我們應(yīng)該理解和感謝化學(xué)?！边@里的“此”，是指化學(xué)幫我們樹立了“元素觀”和“微粒觀”。只要學(xué)過(guò)化學(xué)的人提到化學(xué)，絕大多數(shù)最先想到的是那張具有100多種元素的周期表，然后想到的是最早發(fā)現(xiàn)元素周期律和排出第一張?jiān)刂芷诒淼拈T捷列夫。從事物理專業(yè)的人，如果說(shuō)請(qǐng)他們列舉一位他們崇拜的化學(xué)家，很多人會(huì)把門捷列夫放在首位。著名化學(xué)家傅鷹說(shuō)：“化學(xué)給人知識(shí)，化學(xué)史給人智慧?！被谝陨显?，筆者每次在教高一化學(xué)時(shí)，下學(xué)期總會(huì)要求學(xué)生讀《門捷列夫傳》，并寫讀后感。經(jīng)常有一些學(xué)生提出這樣的問(wèn)題——既然門捷列夫如此功勛卓著，為什么沒(méi)有獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)呢？當(dāng)屠呦呦作為第一位中國(guó)本土科學(xué)家獲得2015年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，學(xué)生更關(guān)注科學(xué)研究的貢獻(xiàn)大小與是否獲諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的相關(guān)性。于是，筆者遍尋化學(xué)史相關(guān)資料，對(duì)門捷列夫?yàn)槭裁礇](méi)有獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)進(jìn)行了細(xì)致的研究和論證。

事實(shí)上，門捷列夫因發(fā)現(xiàn)元素周期表，曾很接近諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1905年和1906年，他都獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)提名[2]，但最終都未獲獎(jiǎng)，原因是評(píng)審委員會(huì)中的一名委員認(rèn)為，門捷列夫的貢獻(xiàn)太過(guò)陳舊，而且元素周期表已經(jīng)眾所周知，所以不應(yīng)給門捷列夫頒獎(jiǎng)。門捷列夫于1907年去世，徹底與諾貝爾獎(jiǎng)無(wú)緣（至今，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)未授給過(guò)不在世的科學(xué)家）。

1 當(dāng)時(shí)門捷列夫的貢獻(xiàn)真的太過(guò)陳舊嗎

回顧化學(xué)史，有這樣一些標(biāo)志性的事件[3]：

1789年，拉瓦錫在《化學(xué)大綱》中發(fā)布第一張?jiān)胤诸惐恚?829年，德貝萊納發(fā)表了《元素按其相似性來(lái)分類的嘗試》，提出三元素組；1859年，杜馬在元素族間尋覓原子量的“公差”，對(duì)后來(lái)門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律具有極大的啟迪；1865年，紐蘭茲發(fā)現(xiàn)“八音律”。

1869年，門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律和排出第一張?jiān)刂芷诒恚?870～1871年，他大膽預(yù)測(cè)了類鋁、類硼、類硅三種元素的存在，創(chuàng)排了短式及自然長(zhǎng)式周期表；1875年，類鋁（鎵）被發(fā)現(xiàn)；1879年，類硼（鈧）被發(fā)現(xiàn)；1886年類硅（鍺）被發(fā)現(xiàn)；1889年，門捷列夫受英國(guó)皇家學(xué)會(huì)邀請(qǐng)，接受法拉第獎(jiǎng)?wù)虏l(fā)表演講，標(biāo)志著元素周期律已被世界科學(xué)家公認(rèn)是非常重要的自然定律；1894至1898年，5種惰性氣體的被發(fā)現(xiàn)使發(fā)展中的周期表更加完整。從1869年門捷列夫排出第一張?jiān)刂芷诒淼?900年間，邁耶爾、貝利、巴塞特、湯姆生等科學(xué)家嘗試排布并發(fā)表過(guò)其他形式的周期表。歷史發(fā)展至此，似乎元素周期律和周期表經(jīng)歷了30多年，已經(jīng)開始陳舊了。而第一次諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)于1901年頒發(fā)給了荷蘭化學(xué)家范特霍夫，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)了溶液中的化學(xué)動(dòng)力學(xué)法則和滲透壓規(guī)律。

然而，有關(guān)元素周期律和周期表的歷史還在續(xù)寫神奇。

神奇之一在于新元素的繼續(xù)發(fā)現(xiàn)。1898年，居里夫婦發(fā)現(xiàn)了早在1889年門捷列夫就詳細(xì)預(yù)言過(guò)的類碲（釙）；之后，錒（1899年）、氡（1900年）、銪（1901年）、镥（1907年）等陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)；瓦爾克在1900年最先發(fā)表了經(jīng)他改革的長(zhǎng)式周期表；維爾納（1905年）、愛默生（1911年）等隨著新元素的增加陸續(xù)設(shè)計(jì)出了新的元素周期表；至今，還有很多科學(xué)家在從事周期表的延伸和完善研究。

神奇之二在于發(fā)端于19、20世紀(jì)之交的物理學(xué)革命，使化學(xué)叩開并邁進(jìn)原子的神秘大門，從而進(jìn)入揭示元素周期律本質(zhì)原因的新階段。

1897年，湯姆生發(fā)現(xiàn)電子；1907年，密立根精確測(cè)定電子的質(zhì)量；1911年，盧瑟福提出有核的原子模型；1913年，莫斯萊從研究X射線入手，提出原子序數(shù)，發(fā)現(xiàn)其順序竟與周期表中元素排列次序不謀而合；1920年，查德威克測(cè)定了原子核電荷，恰好等于原子序數(shù)。至此，元素周期律發(fā)展成為：元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)而周期性改變。莫斯萊的發(fā)現(xiàn)，使元素周期律有了更嚴(yán)密、更科學(xué)的基礎(chǔ)。

1913年，玻爾提出新的原子結(jié)構(gòu)模型；1923年，德布羅意提出“物質(zhì)波”；1925年前后，四個(gè)量子數(shù)的提出，使人們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到隨核電荷數(shù)遞增，各元素價(jià)電子構(gòu)型呈現(xiàn)周期性，這才是元素周期律的本質(zhì)。

所以，縱觀門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律和排出第一張?jiān)刂芷诒砬昂蟮?00多年科學(xué)史，在20世紀(jì)初，很難說(shuō)門捷列夫的貢獻(xiàn)太過(guò)陳舊了，那時(shí)，他的貢獻(xiàn)正在物理化學(xué)發(fā)展史上迎來(lái)第二個(gè)春天。

2 對(duì)門捷列夫成就的一些質(zhì)疑

有人質(zhì)疑門捷列夫的成就，不過(guò)是前人成果的總結(jié)而已，也許別的科學(xué)家更應(yīng)該有優(yōu)先權(quán)。在1880年左右，邁爾就決定從門捷列夫的發(fā)現(xiàn)中把他認(rèn)為是他的那部分分出來(lái)。面對(duì)這種關(guān)于優(yōu)先權(quán)的爭(zhēng)論，門捷列夫是很寬厚的。他認(rèn)為：“偉大的發(fā)現(xiàn)既不能被偷走，也不可能被剽竊。可以被偷走的是每個(gè)人力所能及的東西，而偉大的發(fā)現(xiàn)，這是只有為數(shù)不多的人才能勝任的重?fù)?dān)[4]?！被陂T捷列夫的觀點(diǎn)，我們可以理解克德羅夫院士解釋門捷列夫的立場(chǎng)的文字了：“根據(jù)對(duì)該發(fā)現(xiàn)的態(tài)度能立即發(fā)現(xiàn)誰(shuí)是真正的作者。因?yàn)檎嬲淖髡呤紫汝P(guān)心的不是炫耀自己和為自己的優(yōu)先權(quán)大喊大叫，而是關(guān)心他的發(fā)現(xiàn)能否被其他科學(xué)家承認(rèn)為真理，從而在科學(xué)上確立自己的地位。”邁爾許多年后也公開承認(rèn)他是沒(méi)有勇氣像門捷列夫那樣自信地提出有遠(yuǎn)見的推測(cè)的！

門捷列夫由于具有淵博的化學(xué)知識(shí)，才能做出如此大膽的推測(cè)，才能推測(cè)尚未發(fā)現(xiàn)的元素的性質(zhì)和糾正許多涉及很少被研究的元素的謬見。1869年至1871年，他糾正了11種元素的相對(duì)原子量并在周期表中改變了20種元素的位置。但是，他起初被人質(zhì)疑的原因恰恰正是因?yàn)檫@是一種理論推測(cè)。當(dāng)門捷列夫建造好了周期律這座大廈后，1872年開始停止了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)嘗試。因?yàn)樗@人地感受到：“下一個(gè)30年對(duì)看清周期律的本質(zhì)是沒(méi)有結(jié)果的；單體和復(fù)合體的周期性變化服從于某種高級(jí)的規(guī)律，這種規(guī)律的本質(zhì)，另有原因，現(xiàn)在還沒(méi)有辦法理解，它很可能隱藏在原子和粒子內(nèi)部力學(xué)的基本原理之中?！彼芾@過(guò)那個(gè)世紀(jì)還不了解的微觀世界的規(guī)律，創(chuàng)立了第一張周期表，使之成為了解50年后出現(xiàn)的“原子內(nèi)部力學(xué)”的鑰匙。這恰恰是門捷列夫的偉大貢獻(xiàn)?？茖W(xué)不僅是由公認(rèn)的準(zhǔn)確的結(jié)論的總和構(gòu)成的，而且還是一系列假說(shuō)構(gòu)成的。這些假說(shuō)在于解釋、表示和引起尚未確切了解的關(guān)系和現(xiàn)象。

3 1905年和1906年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)歸屬

從1905年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)開始，評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)開始考慮授給有重大意義的舊研究。但究竟多陳舊的重大發(fā)現(xiàn)可以納入考慮，存在爭(zhēng)議。

1905年和1906年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)門捷列夫均獲得提名，然而，最后花落誰(shuí)家呢？

1905年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)提名了三人——貝耶爾、莫瓦桑、門捷列夫。最后授予德國(guó)有機(jī)化學(xué)巨人貝耶爾，因?yàn)樗诘逅{(lán)、有機(jī)染料和芳香族化合物研究方面的杰出貢獻(xiàn)[5]。最早風(fēng)靡全球的牛仔褲所用的染料正是靛藍(lán)。他的諸多研究都在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾巧?，人們身上的穿著有了更多的色彩，化妝品的種類也變得多種多樣。1905年頒獎(jiǎng)時(shí)他因病未能出席頒獎(jiǎng)典禮。他于1917年去世，享年82歲。

1906年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的競(jìng)爭(zhēng)繼續(xù)在門捷列夫和莫瓦桑之間展開，即“元素周期表”與“氟單質(zhì)的制取和電解爐”的競(jìng)爭(zhēng)。起初，整個(gè)瑞典皇家評(píng)審委員會(huì)只有1人贊同莫瓦桑，門捷列夫贏得了多數(shù)票。但支持莫瓦桑的那位委員克拉松非常能言善辯。他堅(jiān)持：（1）門捷列夫并沒(méi)有預(yù)言到惰性氣體的發(fā)現(xiàn)，在周期表里并沒(méi)有給它們留出位置。（2）門捷列夫的研究是在把元素按原子量遞增排序的基礎(chǔ)上，而康尼扎羅在第一次國(guó)際化學(xué)大會(huì)上闡明了什么是原子、分子、原子量和分子量[6]，所以應(yīng)該兩人分享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但康尼扎羅當(dāng)年并沒(méi)獲得提名，因而，門捷列夫也不應(yīng)該被評(píng)獎(jiǎng)。他推薦莫瓦桑的評(píng)語(yǔ)是這樣的：“莫瓦桑與同時(shí)代的能原創(chuàng)出重大的科學(xué)觀點(diǎn)的化學(xué)家相比，具有更好的實(shí)驗(yàn)技能?！苯裉炜磥?lái)，這句推薦語(yǔ)恰恰道出了莫瓦桑的劣勢(shì)和門捷列夫的優(yōu)勢(shì)。而在當(dāng)時(shí)，實(shí)驗(yàn)科學(xué)比理論研究有更高的地位。隨著克拉松的堅(jiān)持，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)評(píng)審小組只好交由其上一級(jí)瑞典皇家科學(xué)院投票。隨著諾獎(jiǎng)揭曉日的臨近，1906年10月27日，瑞典皇家科學(xué)院的化學(xué)家們最終投票是莫瓦桑得5票，而門捷列夫得4票，門捷列夫以一票之差敗北?！坝腥税堰@一天叫做瑞典皇家科學(xué)院威望的最低點(diǎn)。門捷列夫成了千年化學(xué)史上像帕拉塞爾蘇斯一樣的犧牲品”[7]。

最終，法國(guó)化學(xué)家莫瓦桑，因其成功制備劇毒單質(zhì)氟和電解爐的發(fā)明，獲得了1906年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。從氟的天然化合物螢石在文獻(xiàn)中第一次被記載，到1886年莫瓦桑成功制得單質(zhì)氟，前后共經(jīng)歷了200余年，這在化學(xué)史上是不多見的。莫瓦桑填補(bǔ)了化學(xué)史上的空白，他在實(shí)驗(yàn)中差點(diǎn)因?yàn)榉镏卸径鴨拭?907年2月，他在巴黎去世，享年55歲。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)科學(xué)史的細(xì)致對(duì)比研究可以得出，1905和1906年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)沒(méi)有授給門捷列夫，是因?yàn)樗呢暙I(xiàn)過(guò)于陳舊的說(shuō)法，是站不住腳的，是不符合史實(shí)的；元素周期表為眾所周知，恰恰說(shuō)明其貢獻(xiàn)之大。1905年，拿貝耶爾和門捷列夫相比，顯然貝耶爾在有機(jī)領(lǐng)域的成就大于門捷列夫的元素周期表，這是在化學(xué)領(lǐng)域無(wú)可爭(zhēng)議的。如果站在1913年莫斯萊關(guān)于原子序數(shù)的發(fā)現(xiàn)之后再審視門捷列夫的成就，相信人們會(huì)更加認(rèn)可其足以被評(píng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，盡管莫瓦桑的貢獻(xiàn)也不小。只可惜門捷列夫于1907年去世了，永遠(yuǎn)地失去了被評(píng)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)。

由此可見，科學(xué)家貢獻(xiàn)的大小，絕不可以是以一時(shí)的諾貝爾評(píng)獎(jiǎng)來(lái)估量。被評(píng)上的科學(xué)家貢獻(xiàn)肯定不小，但沒(méi)被評(píng)上的科學(xué)家依然可能貢獻(xiàn)很大。我們要學(xué)會(huì)客觀地評(píng)價(jià)科學(xué)家的貢獻(xiàn)，客觀地看待其是否獲獎(jiǎng)。于我們自己做事而言，就是應(yīng)該踏實(shí)做事，看淡名利。

有一位科學(xué)家曾意味深長(zhǎng)地說(shuō)：“周期律無(wú)論過(guò)去、現(xiàn)在乃至將來(lái)都是化學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)以及其他科學(xué)領(lǐng)域成千上萬(wàn)種創(chuàng)造發(fā)明的指路明燈?！?/p>

為紀(jì)念門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律的偉大功績(jī)，科學(xué)界將1955年發(fā)現(xiàn)的第101號(hào)元素命名為“鍆”！鍆最相鄰的元素是為紀(jì)念諾貝爾的第102號(hào)元素锘。

元素周期律，與達(dá)爾文的演化論和普朗克的量子論，被視為科學(xué)上最偉大的整合歸納工作之一。英國(guó)劍橋大學(xué)的J. Emsley博士對(duì)化學(xué)元素周期表的評(píng)價(jià)是：“只要有化學(xué)研究，就會(huì)有元素周期表。即便有一天與宇宙中的其他文明進(jìn)行對(duì)話，我們確信不同文明形式都可以識(shí)別的是一排列有序的元素周期表。[8]”

其實(shí)，爭(zhēng)論門捷列夫是否應(yīng)該獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的過(guò)程，是深入研究一百多年化學(xué)史的過(guò)程，是用發(fā)展的眼光分析科學(xué)史的過(guò)程，是理解科學(xué)的暫時(shí)性和實(shí)證性，追求科學(xué)的精確性和合理性的過(guò)程，是體會(huì)科學(xué)本質(zhì)的過(guò)程。這個(gè)主題的討論，在高中化學(xué)教學(xué)中有非常突出的實(shí)踐意義！

參考文獻(xiàn)：

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[8]黃曉.體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的科學(xué)教學(xué)——基于HPS的視角[M].北京：人民出版社，2014：182，191.