門捷列夫與元素周期表的小故事.doc

_ 門捷列夫與元素周期表不得不說的故事 宇宙萬物是由什么組成的？古希臘人以為是水、土、火、氣四種元素，古代中國則相信金、木、水、火、土五種元素之說。到了近代，人們才漸漸明白：元素多種多樣，決不止于四五種。18世紀(jì)，科學(xué)家已探知的元素有30多種，如金、銀、鐵、氧、磷、硫等，到19世紀(jì)，已發(fā)現(xiàn)的元素已達54種。人們自然會問，沒有發(fā)現(xiàn)的元素還有多少種？元素之間是孤零零地存在，還是彼此間有著某種聯(lián)系呢？ 門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律，揭開了這個奧秘。原來，元素不是一群烏合之眾，而是像一支訓(xùn)練有素的軍隊，按照嚴(yán)格的命令井然有序地排列著，怎么排列的呢？門捷列夫發(fā)現(xiàn)：元素的原子量相等或相近的，性質(zhì)相似相近；而且，元素的性質(zhì)和它們的原子量呈周期性的變化。 門捷列夫激動不已。他把當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)的60多種元素按其原子量和性質(zhì)排列成一張表，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從任何一種元素算起，每數(shù)到8個就和第一個元素的性質(zhì)相近，他把這個規(guī)律稱為“八音律”。門捷列夫是怎樣發(fā)現(xiàn)元素周期律的呢？ 1834年2月7日，伊萬諾維奇門捷列夫誕生于西伯利亞的托波爾斯克，父親是中學(xué)校長。16歲時，進入圣彼得堡師范學(xué)院自然科學(xué)教育系學(xué)習(xí)。畢業(yè)后，門捷列夫去德國深造，集中精力研究物理化學(xué)。1861年回國，任圣彼得堡大學(xué)教授。 在編寫無機化學(xué)講義時，門捷列夫發(fā)現(xiàn)這門學(xué)科的俄語教材都已陳舊，外文教科書也無法適應(yīng)新的教學(xué)要求，因而迫切需要有一本新的、能夠反映當(dāng)代化學(xué)發(fā)展水平的無機化學(xué)教科書。 這種想法激勵著年輕的門捷列夫。當(dāng)門捷列夫編寫有關(guān)化學(xué)元素及其化合物性質(zhì)的章節(jié)時，他遇到了難題。按照什么次序排列它們的位置呢？當(dāng)時化學(xué)界發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元索已達63種。為了尋找元素的科學(xué)分類方法，他不得不研究有關(guān)元素之間的內(nèi)在聯(lián)系。研究某一學(xué)科的歷史，是把握該學(xué)科發(fā)展進程的最好方法。門捷列夫深刻地了解這一點，他邁進了圣彼得堡大學(xué)的圖書館，在數(shù)不盡的卷帙中逐一整理以往人們研究化學(xué)元素分類的原始資料 門捷列夫抓住了化學(xué)家研究元素分類的歷史脈絡(luò)，夜以繼日地分析思考，簡直著了迷。夜深人靜，圣彼得堡大學(xué)主樓左側(cè)的的門捷列夫的居室仍然亮著燈光，仆人為了安全起見，推開了門捷列夫書房的門。“安東！”門捷列夫站起來對仆人說：“到實驗室去找?guī)讖埡窦?，把筐也一起拿來。”安東是門捷列夫教授家的忠實仆人。他走出房門，莫名其妙地聳聳肩膀，很快就拿來一卷厚紙?！皫臀野阉糸_。”門捷列夫一邊吩咐仆人，一邊動手在厚紙上畫出格子?！八械目ㄆ家襁@個格于一樣大小。開始剪吧，我要在上面寫字?！遍T捷列大不知疲倦地工作著。他在每一張卡片上都寫上了元素名稱、原于量、化合物的化學(xué)式和主要性質(zhì)?？鹄镏饾u裝滿了卡片。門捷列夫把它們分成幾類，然后擺放在一個寬大的實驗臺上。接下來的日子，門捷列夫把元素卡片進行系統(tǒng)地整理。門捷列夫的家人看到一向珍惜時間的教授突然熱衷于“紙牌”感到奇怪。門捷列夫旁若無人，每天手拿元素卡片像玩紙牌那樣，收起、擺開，再收起、再擺開，皺著眉頭地玩“牌”冬去春來。門捷列夫沒有在雜亂無章的元素卡片中找到內(nèi)在的規(guī)律。有一天，他又坐到桌前擺弄起“紙牌”來了，擺著，擺著，門捷列夫像觸電似的站了起來，在他面前出現(xiàn)了完全沒有料到的現(xiàn)象，每一行元素的性質(zhì)都是按照原子量的增大而從上到下地逐漸變化著。門捷列夫激動得雙手不斷顫抖著?！斑@就是說，元素的性質(zhì)與它們的原子量呈周期性有關(guān)系。”門捷列夫興奮地在室內(nèi)踱著步子，然后，迅速地抓起記事簿在上面寫道：“根據(jù)元素原子量及其化學(xué)性質(zhì)的近似性試排元素表?！?1869年2月底，門捷列夫終于在化學(xué)元素符號的排列中，發(fā)現(xiàn)了元素具有周期性變化的規(guī)律。同年，德國化學(xué)家邁爾根據(jù)元素的物理性質(zhì)及其他性質(zhì)，也制出了一個元素周期表。到了1869年底，門捷列夫已經(jīng)積累了關(guān)于元素化學(xué)組成和性質(zhì)的足夠材料。無影周期表有什么用呢？它可非同一般。 一是可以據(jù)此有計劃、有目的的去探尋新元素，既然元素是按原子量的大小有規(guī)律地排列，那么，兩個原子量懸殊的元素之間，一定有未被發(fā)現(xiàn)的元素，門捷列夫據(jù)此預(yù)付了類硼、類鋁、類硅、類鋯4個新元素的存在，不久，預(yù)言得到證實。以后，別的科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了鎵、鈧、鍺等元素。迄今，人們發(fā)現(xiàn)的新元素已經(jīng)遠遠超過上個世紀(jì)的數(shù)量。歸根到底，都得利于門氏的元素周期表。相信在廣大青少年朋友中，一定會涌現(xiàn)出許多新的化學(xué)家，進一步打開微觀世界之謎。 二是可以矯正以前測得的原子量，門捷列夫在編元素周期表時，重新修定了一大批元素的原于量（至少有17個）。因為根據(jù)元素周期律，以前測定的原于量許多顯然不準(zhǔn)確。以銦為例，原以為它和鋅一樣是二價時，所以測定其原子量為75，根據(jù)周期表發(fā)現(xiàn)鋼和鋁都是二價的，斷定其原子量應(yīng)為113。它正好在鈣和錫之間的空位上,性質(zhì)也合適。后來的科學(xué)實驗，證實門氏的猜想完全正確。最令人驚異的是，1875年法國化學(xué)家布瓦博德朗宣布發(fā)現(xiàn)了新元素鎵，它的比重為4.7，原子量是59點幾.門捷列夫根據(jù)周期表，斷定鎵的性質(zhì)與鋁相似，比重應(yīng)為5.9，原子量應(yīng)為68，而且估計鎵是由鈉還原而得.一個根本沒有見過鎵的人，竟然對它的第一個發(fā)現(xiàn)者測定的數(shù)據(jù)加以糾正,布氏感到非常驚訝，實驗的結(jié)果，果然和門氏判斷極為接近，比重為5.94，原子量為69.9，按門氏提供的方法，布氏新提純了鎵，原來不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)是由于稱中含有鈉，大大減少了它本身的原子量和比重。 三是有了周期表，人類在認識物質(zhì)世界的思維方面有了新飛躍。例如，通過周期表，有力地證實了量變引起質(zhì)變的定律，原子量變化，引起了元素的質(zhì)變。再如，從周期表可以看出，對立元素（金屬和非金屬）之間在對立的同時，明顯存在統(tǒng)一和過渡的關(guān)系?，F(xiàn)在哲學(xué)上有一個定律，說事物總是從簡單到復(fù)雜螺旋式上升。元素周期表正是如此，它把已發(fā)現(xiàn)的元素分成8個家族，每族劃分5個周期，每個周期、每一類中的元素，都按原子量由小到大排列，周而復(fù)始。 元素周期律一舉連中三元，使人類認識到化學(xué)元素性質(zhì)