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解开元素天书之谜

时间:2019-09-29    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

解开元素天书之谜


我们现在都知道,在化学元素周期表中,除了第七周期的后面以外,其

他的位置上,都已经各就其位,被已知的化学元素排满了。它们的顺序是严

格的,不能任意的调换位置,更不可能在它们之间,插入一种新的元素。要

有新元素出现,它也只能理所当然的,接着第七期的元素往后排。而且是只

依其本身的特征,不依其发现的早晚,该排在什么位置,就固定的排在什么

位置上。

人类掌握了自然界的奥秘,没有比元素周期表所反映的事实,更精彩、

更天衣无缝的了。

下面我们就来简要的介绍有关元素周期律的创立及元素周期表的产生和

发展的故事。

远古时期的人,不知什么是元素,对单质和化合物也不会加以区分。但

他们从哲学的观点,有类似元素的所谓“原质”的概念,认为水、土、气、

火、金、木等,按不同的比例组合,就能构成宇宙万物。到了 16 世纪,炼金

术士和医药学家们,又增加了硫磺、水银、盐、油等物。直到 17 世纪中叶,

由于科学实验的兴起,积累了一些物质变化的具体事实,才初步认识到,有

解决关于元素概念的必要。

1661 年英国学者波义耳提出了元素的概念,他说“……那些原始的和简

单的,或是完全未混合的物质。这些物质不是由其他物质所构成,也不是相

互形成的,而是直接构成称为完全混合的物体的组成部分,而它们进入物体

后,最终也会分解。”这个概念被他叙述得如此费劲,现在的科学概念,几

乎找不到这样长的文字描写。这在当时还没有原子、分子、单质、化合物等

的概念,波义耳也就只能如此了。

就在波义耳建立了元素概念后的 100 多年中,人们发现了一些新元素,

特别是燃素说兴起和死亡,元素概念才逐渐广泛的被人们所接受,从而出现

了由拉瓦锡编制的第一张元素分类表。

1789 年拉瓦锡在他发表的著作中,对波义耳所下元素的定义表示赞同以

外,还补充说元素是“化学分析所达到的终点”。这样说就比波义耳的长篇

大论更加确切了。同时他列出了一张元素分类表,包括有气体、非金属、金

属和土质四类共 33 种。但其中光、热、石灰等也被他当成元素。可见他只是

从物质外观去分类,并没有而且他当时也不可能,把各种元素按本质上的区

别来加以分类。

由表及里揭示元素的本质,是从测定了元素的原子量之后,逐渐有了头

绪的。

19 世纪初,英国学者道尔顿提出了原子论,并认为原子应有一定的重

量。他知道原子很小,无法测出绝对质量,就采用对比方法,人为的定出一

个原子为基准,其他原子的质量就能以最简比的方法得到一个相对数。

最早道尔顿把氧的原子量定为 5.5,后又修改为 7。接着,瑞典化学家贝

采里乌斯,分析他人的实验成果,自己再进行精密测定,通过思考,在 1826


年发表的原子量表中,氢的原子量为 1,氧的原子量为 16.02,还有碳、硫等

其他共 40 多种元素的原子量。那些数据跟现代原子量表上所列的基本上是接

近的。

元素有原子量,尽管其数值不够精确时,就有人开始注意到,元素性质

跟其原子量之间,必有某种联系,并尝试着据此对它们进行分类。从 19 世纪

的第 2 个年代(1819)起,整整经过 50 年,元素的分类,终于以一张周期表

的形式固定下来了。

这里说一张周期表,并非指仅此一页纸上,某人所编的表。这一张表是

无数科学家的心血结晶。1869 年前后起有了它,我们现在化学课本中还是

它,它的基本结构是谁也改变不了的。过去,科学家们发现了它,现在科学

家们在运用它所反映的万物之本的规律时,还在不断的发展它。

人们一说到元素周期表,就要提到俄国化学家门捷列夫。其实,早在门

氏之前,德国人德柏莱纳在 1819 年,发现钙、锶、钡三种氧化物的式量(当

时也没有分子及分子量的概念,用他自认为是原子量的数值),大者与小者

的平均数,接近于居中者。后来他又发现了一些别的元素也有类似的情况,

进一步扩大了“三元素组”的组数。

1850 年德国人培屯科斐把已知的“三元素组”并列,发现性质相似的元

素,并不只限于三种。此后的几年里,又有美国人库克,法国人杜马和德国

人本生等,在研究了三元素组的基础上提出了在同组元素原子量之间,有一

定的数学计算规律的初步看法。

1862 年,法国矿物学家陈库尔杜斯,提出了关于元素的性质就是数的变

化的论点。他把当时认为的元素 62 种,按原子量(并不精确而且有错)大小,

标记在一个绕着圆柱体上升的螺旋线上。从中可以看到某些性质相似的元

素;都基本上各处在一条条由上到下的垂直平行线上。他把论文、图表和模

型交到了巴黎科学院,遗憾的是被积压了将近 30 年后才发表。

其后,还有德国人欧德林和迈尔分别发表了原子量(1964 年)、原子符

号(即元素符号)表和六元素表,英国人纽兰兹发表了元素的“八音律”表

(1865 年)。

在 1869 年以前,人们对元素的知识进行总结和归纳,出现了形形色色的

“图”、“组”、“律”等,有几十种之多。他们的研究工作,一步步的向

真理逼近,为发现元素周期律创造了条件。

同时,由 1819 年到 1869 年的这 50 年间,化学上相继发现新元素,改进

了测定原子量的方法,有了元素化合价概念,等等。这些又都为更科学、更

完整、更严密的编制元素周期表提供了丰富的素材。

门捷列夫本人的工作成果,无疑具有划时代的伟大意义。

由于原子内部构造的秘密,被现代的科学技术所揭露,元素周期律和周

期表,有了更新的含义。化学科学和原子物理学,从周期表中得到营养,又

为周期表的存在补充了生命力。

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