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探索原子世界,揭示元素性质

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:地图是有了,星图是有了,而原子世界图却还没有。在原子世界图上,元素的性质也跟位置大有关系。门捷列夫给这个还没有被发现的元素起了个名字叫“亚铝”,计算出它的原子量和比重,确定了它的其他的性质。德谟克里特指出了旅行的目的地——原子。门捷列夫绘制了原子世界的图。

探索原子世界,揭示元素性质

从前,德谟克里特指示给学者们一个目标,一个看不见的、谜一般的目标——原子

提出“原子论”的德谟克里特

成千上万的学者向这个目标前进。他们在曲折的道路上走着,有时候迷了路,有时候又找到了路。

迷路是并不奇怪的。地图是有了,星图是有了,而原子世界图却还没有。

化学家在研究各种各样的物质的时候,发现了越来越多的新元素的原子。他们给新元素起名字,研究它们的性质。

每一种元素都有它自己的特征,有它自己的特殊的性质,但是元素太多了,实在不容易把它们一个一个地记住。

学化学的大学生真伤透了脑筋,他们常常把混乱的一群原子里的这一种原子当作那一种原子,而且把它们各种各样的性质记错了。

必须从这样的混乱中找出一种秩序来。

因为要是科学家看见眼前是一团乱麻,这只不过表明,他对许多事情还不明白。这一团乱麻不是在大自然里边,而是在他的头脑里边。

1868年,彼得堡工学院教授门捷列夫开始编著《化学原理》。他知道,“科学的大厦不仅需要材料,也需要设计图”。

材料已经预备好不少了,设计图却还没有。

但是这种设计图怎么画呢?

地理学家画地图的时候,有经线和纬线组成的网格来帮助他。他确定每一个城市的经度和纬度,靠着经纬度的帮助把这个城市画到地图上去。

但是怎么在原子世界图上安排原子的位置呢?

门捷列夫决定,为了这个,应当把那些元素按照它们的主要性质排列起来。

把元素的哪些性质当作主要的呢?是颜色?是硬度?是沸点?是熔点

都不是,门捷列夫选择了另外一种性质——原子的重量。

他按照重量来排列原子。第一个是最轻的原子——氢。在它的后面排列了其余的原子。

于是,表面的混乱立刻变得有秩序了,不再是一团乱麻了。

门捷列夫“元素周期表”(www.xing528.com)

这位天才人物的洞察力就表现在这里!

在表里,元素沿着横的和竖的方向排列起来——横的是周期,竖的是族。

在每一族里排列着相似的元素,就像地图上那样,在热带是一群动植物,在温带是另一群动植物,在寒带又是一群别的动植物。

你不会到北极圈里去寻找狮子或老虎。你也不会在赤道上找到海豹和海象。地理景观是跟地图上的位置有关系的。

在原子世界图上,元素的性质也跟位置大有关系。

在第一族里,碱金属元素——钾和钠是邻居。银和金排列在一起

第七族是卤族元素的王国:氟、氯、溴和碘在那里安身。

在原子世界图上,也有空白点——空格。

例如在第三族里,靠近铝,便有这样一个空格。

门捷列夫认为,在这个空格里应该有一种还不知道的、没有被发现的、跟铝很相像的元素。

门捷列夫给这个还没有被发现的元素起了个名字叫“亚铝”,计算出它的原子量和比重,确定了它的其他的性质。

5年之后,在离门捷列夫工作过的那个实验室几千公里远的地方,“亚铝”被人发现了。

这种新元素是在比利牛斯山脉开采的闪锌矿里找到的。

图上的空格陆续地被填满了。

化学家研究矿物的时候,陆续地找到了门捷列夫预言过的那些元素。

原子世界图制成了。这是科学史上的一件大事。德谟克里特指出了旅行的目的地——原子。门捷列夫绘制了原子世界的图。

现在应该按照图向目的地前进了。

这时候,却出现了一个疑问:难道原子是深入物质内部去的道路上的最后一站吗?能不能有一天再钻进原子里面去,看看它是怎样构成的,是由什么构成的?

门捷列夫说:“推测是容易的,但是现在还不可能指示给人们看,单质的原子是由若干更小的微粒组成的复合物。”

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