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元素周期表的诞生

来源:颗粒在线 302 2020-02-19

元素周期表的问世揭示了物质世界最深层次的秘密。门捷列夫,正是元素周期表的主要创始人。德米特里·门捷列夫在担任大学教师时,对“基础化学”的内容存有疑问:为什么不同元素有不同的化学性质?为了寻求答案,他制作了像纸牌一样的卡片,把收集到的元素性质记录在上面琢磨。1859年,门捷列夫去德国海德堡大学深造,期间一个想法涌上心头——原子量和元素性质是否存在周期性关系?

在门捷列夫时代,人们所知的元素一共只有63种,对原子的结构更是一无所知。门捷列夫抓住一切机会,使卡片上所标记的元素性质和原子量线索逐渐丰富了起来。在整理这些卡片时,他把性质相似的元素按着列排起来,由此他发现了周期性!

1869年2月19日,门捷列夫终于排出了一个具备完整周期性的元素表,他得到如下结论:无论是简单物质还是化合物的性质,都应该与原子量周期变化有一定的依赖关系。他也大胆地指出了一些元素的原子量并不准确,为此他先后调整了17种元素的序列。最初的周期表上有很多的空格,门捷列夫从理论上不仅预言了空格中11种尚未发现的元素,还预言出它们的重要性质。

其实,在门捷列夫创建元素周期表的5年以前,德国化学家迈耶尔已经发现了元素的周期律,得出一张更完整的元素周期表。然而,谨慎小心的性格使他错过了首先发表的机会。

后来, 门捷列夫的周期表又经过了数次调整,但在当时,仍然不知道“原子序数”实在的物理意义。1913年,英国物理学家莫斯莱确定“原子序数”实际上是原子的核电荷数,从此,元素周期律被表述为:元素性质随核电荷数的递增发生周期性的改变。

本文转载于《科学历2018科学史上的今天》,由科学π工作室编著,清华大学出版社出版。

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