150岁了,这张表用科学揭示万物秩序(2)
在之后近两年的时间中,摆弄这些纸牌成了门捷列夫最重要的工作。他将六十多张元素卡片反复组合,按照化学性质的相似程度将元素分成不同的“牌组”,这些牌组也就是我们现在所说的元素族。门捷列夫按照原子量递增的顺序,将每一个牌组内的元素依次排列起来,他发现随着原子量的递增,元素的化学性质呈现出了明显的周期性变化。
经过细致整理和反复论证,1869年3月,门捷列夫在俄国化学学会上提交了题为《元素属性和原子量的关系》的论文。在这篇具有历史意义的论文中,门捷列夫公布了自己制作的元素周期表,并严密详实地阐述了元素周期律的基本观点。论文一出,顿时轰动了学界,门捷列夫编写的教科书《化学原理》更是一时洛阳纸贵,被翻译成了多种外国文字。
但门捷列夫对元素的探索并未就此止步,他在1871年的论文《化学元素的周期依赖关系》中修改了第一张元素周期表,为了更加凸显元素的周期性,把原来的周期表由竖行改成横排。凭借着对元素周期律的深刻认知,门捷列夫成为了化学界的“预言家”。他不但断言当时的一些原子量测定结果存在误差,而且预言出了“类铝”(镓)、“类硼”(钪)和“类硅”(锗)等当时尚未发现的元素。
在之后的几十年中,门捷列夫的这些预言被逐一证实。此后,填补元素周期表中的空白成为了各国化学家们争先恐后想要完成的任务。随着科学家对原子内部结构认识的加深,今天的元素周期表的编排依据已经从原子量修正为了原子的质子数。1955年,为了纪念门捷列夫的伟大贡献,美国科学家将通过原子撞击合成出的101号元素命名为钔(Md)。
元素周期律的发现无疑是化学史上的划时代事件。从此之后,化学研究不再只是局限于测定单一元素或化合物的性质,而是转向揭示每个元素之间的性质联系。元素周期律将所有的化学元素纳入一个完整的体系中,是对无机化学的一次大综合,化学因此得以进入一个系统化发展的全新时代。如果说牛顿力学揭示了宇宙万物在运动层面的规律,那么元素周期律则揭示了宇宙万物在物质层面的内在联系。元素周期律证明了物质世界具有统一性,用科学的语言描述了万物的秩序。从这一意义上说,元素周期律不仅是科学史上的伟大成就,更具有深刻的哲学意义。
今年是元素周期表诞生150周年,为了纪念这个“科学共同的语言”,联合国教科文组织将2019年定为“国际化学元素周期表年”。迄今为止,化学家们已经发现了118个元素。随着我们对物质世界认识的不断深入,相信在不久的将来,这张150周岁的表格还会再次更新。
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