50．元素周期律的发现

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50．元素周期律的发现

门捷列夫一生勤奋地从事化学研究，终于发现了自然科学的重要定律之一——元素周期律，并据此预见了一些当时尚未发现的元素。元素周期律还指导了对元素及其化合物性质的系统研究，成为现代有关物质结构理论发展的基础。

1834年2月8日，门捷列夫生于俄国贫寒的中学教员家庭。他天资聪颖，勤奋好学，少年时父亲去世，由母亲抚养，母亲希望日后他能成为一个对社会有用之才。1855年，门捷列夫毕业于彼得堡师范学院，当过中学化学教师。1859年至1861年在德国海德大学进修，在那里，门捷列夫结识了一大批著名的化学家，有德国的，还有法国、意大利的。他们有关区别原子量与分子量的主张对门捷列夫产生了重大影响。回国后，他在著名的彼得堡大学任教，博学多才的他，讲授的课程妙趣横生，深受学生喜爱。不久他就成为彼得堡大学首屈一指的化学教授。与此同时，他还在研读前人的科学论著，搜集了大量的科学文献资料。

1869年，门捷列夫开始教授无机化学这门课程。他发现这门课的内容太陈旧，迫切需要一本能反映最新科学发展水平的无机化学教科书。于是，他决定编一本新的教材，并取名为《化学原理》。经过两年的努力，他完成了《化学原理》第一卷，但是，当他从事第二卷的著述时，遇到了困难。这一卷要论述到化学元素的性质，可是，它们的次序应该怎样排列呢？当时化学家们在论述这个问题时，有的先讲氢，因为它最轻；有的先讲氧，因为它最为常见；有的先讲铁，因为它使用得最多。门捷列夫认为：之所以产生这种现象，是因为化学家们还不清楚化学元素之间排列的规律。他决心找出化学元素性质变化的规律，并把它写进《化学原理》中去。

为此，门捷列夫制作了60多张卡片，在每张卡片上都写了该元素的名称、原子量、化合物的化合价和主要性质以及有关它的已知材料。以什么为依据来编排元素的顺序呢？经过反复比较，门捷列夫终于发现只有按照元素的原子量来编排才是最理想的，因为每种元素的原子量都有确定的数值，而且当时已经知道的60多种元素的原子量彼此都不相同。他排成了一张表，在这张表中，各种元素的性质随着原子量的增加，而大致呈现出周期性的变化。

然而，在排列过程中，门捷列夫遇到了一些特殊情况。这些情况很难处理。比如铍这个化学元素，如果按原子量顺序来排列，应该插在碳和氮之间，但显然是多余的；而锂和硼之间，却又好像少了一个元素。“会不会是铍的原子量弄错了呢？”门捷列夫大胆地提出了这个疑问。铍的当量是4.5，这是通过实验得到的不会有问题，但化合价是推测出来的。当时人们认为铍的性质像铝，因而把它的化合价与铝定为一样，都是+3价，而原子量是化合价乘以当量计算出来的，因此铍的原子量是13.5（碳的原子量为12，氮的原子量为14）。如果它的性质不像铝而像其他什么元素，原子量就会不同。

门捷列夫查阅了大量资料，结果发现，铍的性质也很像镁，而镁的化合价为+2价。这样铍的原子量成为6，正好排在锂（原子量为7）和硼（原子量为11）之间。这一突破极大地鼓舞了门捷列夫，他又用类似的办法，大胆更正了好几个元素的化合价和原子量，从而使这些元素在排列中回到它们应有的位置上。