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-----精选段落-----
学成回国
他将计算结果呈送给法国科学院,与此同时他还写信给当时拥有较大望远镜的几个天文学家,请求帮助观测。
勒威耶的工作在法国同行中受到了冷遇,但是却引起了柏林天文台副台长、天文学家伽勒的注意。伽勒在收到勒威耶信的当天晚上,就观测搜寻,仅用一个半小时就在偏离勒威耶预言的位置处观测到了这颗当时星图上没有的星。
这颗星就是海王星。海王星的发现肯定了牛顿万有引力定律的正确性。
“也许我的遭遇会像勒威耶一样,经过科学的实践得出的结论最初不被人接受,但是到最后却能够影响很多人。”
想到这里,门捷列夫露出了久违的笑容,他拍了拍自己的脑袋,轻声地问道:
“米嘉,这点挫折你就受不了吗?你不是非常自信吗?既然相信自己带给化学界的是拨云见日的力量,那么这些小的阻力又算得了什么呢?是金子总会发光的,坚持住,最后你也会谱出像巴赫一样的美妙乐章。”
这样,门捷列夫放下所有的负担,不顾名家和权威的指责,继续对周期律进行更深入细致的研究。
也在年,德国化学家迈尔制作出了一张化学元素周期表,表中不但明确按相对原子质量递增的顺序来排列元素,而且也留下一些空格表示未知元素。不过,迈尔未能对该图解进行系统说明,而该图解侧重于化学元素物理性质的体现。
门捷列夫认真对比了他和迈尔两人的元素周期表,发现迈尔对元素的族划分得更细致,并在表中已初步形成了过渡元素族。
门捷列夫汲取了迈尔的长处,对元素周期表进行了更深入的研究,在年12月,他发表了《化学元素的周期性依赖关系》一文,同时发表了第二张元素周期表。
在这张周期表中,他将原来表中的竖行改为横行,使同族元素处于同一竖行中,突出了化学元素性质的周期性。在同一族里,也像迈尔一样划分了主族和副族,使元素的周期性更加明显。同时,他还新添加了第八族元素。
此外,门捷列夫还大胆地修正了一些已被公认的相对原子质量,如铟、镧、钇、铒、铈、钍、铀等。
就拿铟来说吧,它是年用光谱分析法在含锌矿物中发现的,由于在矿物中铟常常与锌共生,所以当时的化学家都认为铟的原子价是2,从实验测得的铟的当量为37.8,因此它的原子量就是75.6。
按理应该把铟的位置放在砷原子量75和硒原子量79.4之间,如果这样,就要把硒的位置移到氯的下面,但是硒并不与氟、氯的性质相似。
由于硒移动了位置,溴和碘也都要移到钠、钾的下面,而铷和铯就要移到钙的下面,这样做就会把整个周期表中元素的顺序打乱,使元素性质的周期规律遭到破坏。
因此门捷列夫在第一张周期表中把铟排在铒和钇之后,并打上了问号。现在,他根据周期规律,重新作了考虑,主张铟的原子价应该是3,它的原子量应该是3×37.8=,它的位置应该列入第五周期第三族,即镉(原子量)与锡(原子量)之间。
这个位置与铟的物理和化学性质完全相符,例如这三种元素的密度为:镉8.6;铟7.4;锡7.2,In2O3的碱性也在CdO和SnO2之间。
在这张表中门捷列夫将尚未发现的元素的空格由原来的4个增至5个,预言它们的分子量分别为44,68,72,,。
在发表第二张元素周期表时,门捷列夫仍然感到有一些问题没有解决,即为什么钴排在镍之前;碲的原子量为,碘的原子量为。
但是他根据化学性质,认为把碲排在碘之前更为合适,这个做法违反了按原子量递增的顺序排列元素的规则。他虽然这样做了,但是还说不出原因,一直到后来,英国物理学家莫塞莱提出了原子序数的概念以后,这一问题才得以解决。
当时公认的金的原子量为,而铂、铱、锇的原子量分别为.4,,。按照原子量递增的顺序,这四种元素的位置应该是金、铂、铱、锇。
但是门捷列夫从各种化学性质考虑,在第二张元素周期表中将它们的顺序排成锇、铱、铂、金,原子量的关系也是颠倒的。
后来他建议应该重新测定锇、铱、铂的原子量,测定的结果,锇、铱、铂的原子量改正为.1,.1,.2,它们都比金的原子量小,完全符合原子量递增的顺序。
历来,新的化学元素大多由发现它的科学家命名。门捷列夫尽管十分肯定地预见了十多种元素的存在,从某种意义上说,是它们的首先发现者。但他却不愿行使元素命名权。
他对他的助手说,把这个权利留给那些真正发现这种新元素的人吧。我们只要知道自己做的是对的,预见的是正确的就可以了。多么宽广的胸怀啊。
门捷列夫在与这个新元素相似的元素前面加一个冠词,来作为新元素的代称,如“埃卡硼”“埃卡铝”和“埃卡硅”——“埃卡”在梵语里是“加一”的意思。这些代称既能大体表明该新元素的物理性质和化学性质,又充分具有元素周期表的特色。
在《化学元素的周期性依赖关系》一文中,门捷列夫还给元素周期律下了定义:“元素的性质周期性地随着它们的原子量而改变”。
同年,门捷列夫又发表了一篇论文《元素的自然系统和应用它来指出尚未发现的元素的性质》。在这篇论文中,他详细论述了推测未知元素物理性质和化学性质的方法。
具体地说,某一未知元素的性质,与它的同一族的上、下两个元素的性质及同一周期的左、右两个元素的性质密切相关。例如,它的原子量约等于上、下、左、右4个元素原子量的平均数,密度或比重也可以由此算得;它的化合价即所处族的元素的化合价,金属性比同一周期左面的元素弱而比右面的元素强,比同一族上面的元素强而比下面的元素弱;非金属性则恰恰相反。
根据这个原理门捷列夫具体地描述了“埃卡硼”“埃卡硅”和“埃卡铝”三种元素的性质,并指出了发现这些元素的最有可能的方法。
门捷列夫认为“埃卡硼”的原子量约为44,+3价元素,其氧化物比重为3.5;“埃卡硅”的原子量约为72,比重为5.5,它的氯化物的沸点应该是在90℃;“埃卡铝”的原子量约为68,熔点极低,比重是6。
他根据“埃卡铝”的性质,在各方面都应该是铝的性质到铟的性质的过渡,推断出这种金属的挥发性很可能比铝大,而预测用光谱分析的方法来发现它是有希望的。
他根据“埃卡硼”是非挥发性的,而预测它未必能用一般的光谱分析的方法发现,但是,通过设想“埃卡硼”盐是挥发性的,而指导人们借用光谱分析来发现它。
门捷列夫在第一张化学元素周期表问世后,虽然遭遇了冷遇,但是他没有退缩,而是迎难而上。现在第二张化学元素周期表诞生了,门捷列夫觉得这首先是对自己的一个胜利,因为这张表是他的坚持,他的自信,他为了追求真理永不退缩的精神的胜利。
有个第一个的胜利,剩下的就是发现新的元素,以证明周期表的可信性的第二个胜利,门捷列夫相信这个胜利来的也不会太迟。
伟大的功勋被证实
第二张元素周期表的问世和第一张的类似,都没有引起化学界的重视。好在这次也没有人指责门捷列夫的“不务正业”了。
这时的门捷列夫也长大了很多,他不再期盼着科学界的强烈反响,他只是默默地等待着,等待着那个周期表被证实的伟大的时刻的到来。
当然,他并没有就此停止前进的脚步,首先是历时三年的无机化学教科书《化学原理》终于完成,并交付印刷了。
这本书的整体思路是围绕元素周期律进行的,全书有条不紊,条理清晰,不再是各种元素和其它化合物像搜集资料一般杂乱无章的堆砌了。
《化学原理》教导我们去认识化学中的“方法和目的”。门捷列夫用成千上万的例子指出了科学是怎样推动工业向前发展,科学对于利用自然力揭示了哪些新的可能性。门捷列夫还将元素周期表附在书中,他坚信这张表不仅不会耽误俄罗斯化学的新一代,而且还会帮助新一代茁壮地成长。
此刻化学元素周期表的研究告一段落。
从年起,门捷列夫的研究中出现了新的课题,即气体的状态。
原来,莫斯科彼得洛夫农林学院一个叫雅格的学生设计了一个带阀门的变形喷水泵,从阀门中流出的水是脉动形成的。这个可以使空气明显变得稀薄的水泵使俄罗斯技术协会很感兴趣。
于是这个协会找到了门捷列夫,请他进行研究,想弄清楚水泵所造成的空气稀薄程度与空气、水流量之间的制约关系。
有人曾经问门捷列夫,这个选题到底哪里吸引了他。
门捷列夫回答道:“旅行家想去的地方不是风光秀丽的田园,也不是名震古今的城市,而是一个人迹未至的地方,人人都希望成为哥伦布,能够发现新大陆。这个项目之所以吸引我,就是因为气体弹性知识中,还有新大陆没有被发现,我也想做一回哥伦布。”
多么形象的比喻啊,要做哥伦布,岂是说说就可以的?门捷列夫为此投入了极大的热情,付出了辛勤的劳动。
辛勤的汗水加上聪明的头脑,门捷列夫年宣布设计研制成功差式气压计,可以测出大气压的绝对值和压力差。这是一个很灵敏的仪器,可以确定不足一米高度内的差。
年,门捷列夫得出了理想气体状态的新方程式,并在第二年发表的论文中做了详细的阐述。
这个方程式在能够精确应用三个著名定律,即波义耳——马略特定律、盖?吕萨克定律和阿伏伽德罗定律时,可以简化关于气体和蒸汽的一切近似计算。比当时闻名的克拉珀龙气体方程式更为完善。
年,门捷列夫的大型专著《论气体的压力》的第一部分出版。书中讨论了气体压力研究所面临的目标,阐述了解决问题的实验方法。后来门捷列夫在俄罗斯化学协会及其它科学组织的会议上多次就气体的压力问题作报告、宣读论文,并在国内外发表了许多关于这些问题的论文。在这几年里,门捷列夫虽然一直在忙碌着研究新的课题,但是他时刻也没有放松对化学元素周期律的
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