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第69章 尽善尽美的元素周期表

骗局追溯

门捷列夫根据归纳法和大胆的想像,总结出优美和谐的元素周期律,这的确赋予了化学以崭新的面貌,成为化学史上继道尔顿原子论之后的又一个光辉的里程碑。但门捷列夫并不清楚,为什么元素的性质会随原子量的递增而呈现周期性变化;归纳法不可能告诉他更深层的本质原因。在这种情形下,门捷列夫过分看重和强调原子量变化对元素性质的影响,而且错误地把原子量的变化视为元素周期律的不可动摇的、惟一的基础。

我们在现代的元素周期表上可以看出,氩的原了量为39.94,而在它后面的钾的原子量是39.098;钴为58.9332,而它后面的镍是58.70;碲是127.6,它后面的碘是126.9045。为什么这三对元素在周期表中的排列不按原子量递增的顺序?这个问题难不住现在的高中学生,因为我们知道元素的性质是由核外电子的数量来决定的。但当时门捷列夫和他同时代的化学家们还不知道原子还有结构,他们的信仰是原子是不可分的。所以在遇到上述违反周期律的3对元素以后,他立即以不可置疑的信心说:

“氩和钾,钴和镍,碲和碘这三对元素的原子量测定有错误。”

事实上,门捷列夫直到去世以前,一直认为这3对元素的原子量测量有误。在后来稀土元素再次出现类似情形时,他仍然不惜改变一些元素的原子量以满足他的元素周期律。

真相揭密

元素周期律是伟大的,这是人所共认的事实,但如果因此就认为元素周期表是尽善尽美,老虎的屁股摸不得,那恐怕就过分了。那是1894年,英国的科学家拉姆赛(Sir ramray W1852~1911)和瑞利(Lord rayleigh1842~1919)发现了惰性气体氩。氩的发现似乎对门捷列夫的元素周期表构成了威胁,因为周期表上没有给这种元素留下空位,如果硬塞进去,又会引起巨大的混乱。所以氩的发现引起化学界巨大的反响,人们似乎觉得已经建立起的化学宫殿将可能倒塌、毁灭。但拉姆赛却看出,这正是扩建宫殿的大好时机。1894年5月24日,拉姆赛给瑞利的信中写道:

“您可曾想到,在周期表第一行最末的地方,还有空位留给气体元素这一事实吗?”

这年8月,英国科学协会在牛津开会,拉姆塞和瑞利向科学界宣布了第一种惰性气体的发现;会议主席马丹(WadanHG)建议,把这第一个惰性气体取名为argon(氩),意即“懒惰”。

世界科学界知道了瑞利和拉姆塞的重大发现之后,都十分惊骇。门捷列夫这时也似乎不够冷静,他惟恐新发现会破坏了他的周期律,因而在1895年俄国化学会议上宣称:氩的原子量是40,这显然不适合周期律,因为后面的钾是39,氩只能排在钾后;但这样排列又造成周期表更大的混乱。据此,门捷列夫说氩不是一种新元素,而是“密集的氮”N3。但后来光谱实验证实氩的的确确是一种新的元素。

拉姆赛和瑞利将氩列入“零族”,以后,零族元素氦、氖、氪、氙和氡果然先后被发现了,周期律不但没有被破坏,反而更加完善、美妙。可惜门捷列夫由于作茧自缚的心理障碍比较严重,结果阻塞了自己的思路,丧失了继续探索的勇气,在惰性气体的发现历程中,不但没有起促进作用,反而阻碍了它的前进。

除了上述心里的误区以外,门捷列夫科学思想上的局限性也曾阻碍他接受新发现。他的周期律是对道尔顿原子论一个绝佳证实,这是明显的事实。门捷列夫本人也的确是一位原子论的捍卫者,但他也同时接受了“原子是不可分”的这样一个有局限性的科学思想,并把它奉为主旨和不能改变的金规玉律。因此,当汤姆逊声称他发现了比原子更小的粒子——电子的时候,门捷列夫立即表示反对。他说:

“承认原子可以分解成电子……只会使事情复杂化,丝毫也不能把事情变得更清楚。”

门捷列夫不仅自己不相信原子还有结构,而且还极力鼓动他的学生们反对电子理论。

我们也许会记得,当年汤姆逊在公布电子的发现时,他曾经开心地说:

“有不少人认为我声称发现了电子,纯粹是在糊弄人。”

看来,门捷列夫正是这“不少人”中的一个,而且恐怕是其中很重要的“一个”呢?

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