化學(xué)撲克牌與元素周期表

□ 李金煒

門(mén)捷列夫出生在俄國(guó)的西伯利亞地區(qū)，是家里14 個(gè)孩子中最小的一個(gè)。他的母親獨(dú)具慧眼地發(fā)現(xiàn)他極其聰明，于是，帶著他不遠(yuǎn)千里到圣彼得堡求學(xué)。偉大的母愛(ài)使一位偉大的科學(xué)家沒(méi)有被埋沒(méi)。

在門(mén)捷列夫之前，有很多科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些元素之間存在著某種神秘的關(guān)聯(lián)。

比如德國(guó)化學(xué)家德貝萊納發(fā)現(xiàn)，鈣、鍶、鋇這三種元素的原子量幾乎能排成一個(gè)等差數(shù)列，而且它們的化學(xué)性質(zhì)非常相似。

另一位德國(guó)科學(xué)家佩滕科弗進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，一些性質(zhì)相似的元素的原子量之差大約是8的倍數(shù)。

到19 世紀(jì)60 年代，很多化學(xué)家確信，元素之間一定存在著某種聯(lián)系。門(mén)捷列夫也全力投入到元素規(guī)律的研究中來(lái)。

門(mén)捷列夫從小就喜歡玩紙牌。他把元素的名稱(chēng)、性質(zhì)和原子量等制作成一套63 張的撲克牌卡片，經(jīng)常像個(gè)占卜師一樣擺弄他的牌陣。

在俄國(guó)化學(xué)會(huì)的一次研討會(huì)上，門(mén)捷列夫用他的化學(xué)撲克牌展示了他的元素周期表，結(jié)果卻招來(lái)了包括他老師在內(nèi)的一致抨擊。的確，化學(xué)的研究成果應(yīng)該誕生在實(shí)驗(yàn)室里，怎么可能誕生在一堆撲克牌中呢？

門(mén)捷列夫堅(jiān)信自己的研究方向是正確的。1869 年3 月，門(mén)捷列夫正式撰寫(xiě)論文，提出了元素周期律。有趣的是，門(mén)捷列夫在發(fā)表論文的前一天突然身體不適，于是就委托他的朋友代為宣讀。不幸的是，他的朋友當(dāng)場(chǎng)被批得體無(wú)完膚。

門(mén)捷列夫的第一張?jiān)刂芷诒碇员患w炮轟，是因?yàn)樗麑?duì)自己的研究成果過(guò)于自信。

首先，他不顧當(dāng)時(shí)已經(jīng)公認(rèn)的原子量，堅(jiān)持改變了一些元素的排列位置；其次，為了把元素放到他認(rèn)為正確的位置，他還修訂了其他一些元素的原子量；最后，他在表中留下了四個(gè)空格！門(mén)捷列夫認(rèn)為，這是四種應(yīng)該存在但還沒(méi)被發(fā)現(xiàn)的元素。這種大膽甚至瘋狂的想法在當(dāng)時(shí)引起了廣泛的批評(píng)。人們甚至懷疑，這位門(mén)捷列夫先生到底是化學(xué)家還是占卜師呢？

過(guò)了兩年，門(mén)捷列夫進(jìn)一步修訂并推出了他的第二張?jiān)刂芷诒?。這已經(jīng)接近我們目前使用的元素周期表的樣子了。

幾年后的一天，法國(guó)化學(xué)家布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)了一種新元素，命名為“鎵”。這種新元素的性質(zhì)和大部分?jǐn)?shù)據(jù)與門(mén)捷列夫制作的元素周期表中的空格之一——“類(lèi)鋁”十分契合，只是密度和門(mén)捷列夫預(yù)測(cè)的相去甚遠(yuǎn)。擁有強(qiáng)大自信的門(mén)捷列夫?qū)懶沤o布瓦博德朗，大意是：我建議您重新測(cè)一下密度。本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，布瓦博德朗重新提純了鎵并測(cè)量了密度。這次，他得到的數(shù)據(jù)與門(mén)捷列夫預(yù)測(cè)的完全吻合。

整個(gè)化學(xué)界震驚了！門(mén)捷列夫不是什么占卜師，他的科學(xué)預(yù)言成真了！

后來(lái)，表中的第二個(gè)空格也被準(zhǔn)確地填補(bǔ)上了。瑞典化學(xué)家尼爾森按照門(mén)捷列夫制作的元素周期表的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了元素“鈧”。它與門(mén)捷列夫預(yù)言的“類(lèi)硼”性質(zhì)完全一致。

又過(guò)了幾年，德國(guó)化學(xué)家溫克勒發(fā)現(xiàn)了“鍺”，填上了門(mén)捷列夫預(yù)言的第三個(gè)空格。

第四個(gè)空格在門(mén)捷列夫有生之年沒(méi)有被填上。1937 年，門(mén)捷列夫已經(jīng)去世30 年之后，第四個(gè)空格——“類(lèi)錳”終于通過(guò)人工合成的方式制成了，這就是元素“锝”。它是第一種人工合成的元素。始終填不上第四個(gè)空格的原因，居然是這種元素在地球上根本就沒(méi)有。