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世界历史上俄国门捷列夫是如何寻找到元素规律的?

  关于万物的组成因素,古今中外的学者们一直没有停止探索,古希腊人以为是水、土、火、气四种元素,古代中国则相信金、木、水、火、土五种元素之说.到了近代,人们才渐渐明白:元素多种多样,决不止于四五种.18世纪,科学家已探知的元素有30多种,如金、银、铁、氧、磷、硫等,到19世纪,已发现的元素已达54种.

  人们自然会问,没有发现的元素还有多少种?元素之间是孤零零地存在,还是彼此间有着某种联系呢?

  当时俄罗斯科学家门捷列夫发现元素周期律,揭开了这个奥秘.

  原来,元素不是一群乌合之众,而是像一支训练有素的军队,按照严格的命令井然有序地排列着,怎么排列的呢?门捷列夫发现:元素的原子量相等或相近的,性质相似相近;而且,元素的性质和它们的原子量呈周期性的变化.门捷列夫激动不已.他把当时已发现的60多种元素按其原子量和性质排列成一张表,结果发现,从任何一种元素算起,每数到8个就和第一个元素的性质相近,他把这个规律称为“八音律”.

  门捷列夫是怎样发现元素周期律的呢?

  1834年2月7日,伊万诺维奇·门捷列夫诞生于西伯利亚的托波尔斯克,父亲是中学校长.16岁时,进入圣彼得堡师范学院自然科学教育系学习.毕业后,门捷列夫去德国深造,集中精力研究物理化学.1861年回国,任圣彼得堡大学教授.

  在编写无机化学讲义时,门捷列夫发现这门学科的俄语教材都已陈旧,外文教科书也无法适应新的教学要求,因而迫切需要有一本新的、能够反映当代化学发展水平的无机化学教科书.

  这种想法激励着年轻的门捷列夫.当门捷列夫编写有关化学元素及其化合物性质的章节时,他遇到了难题.按照什么次序排列它们的位置呢?当时化学界发现的化学元索已达63种.为了寻找元素的科学分类方法,他不得不研究有关元素之间的内在联系.

  研究某一学科的历史,是把握该学科发展进程的最好方法.门捷列夫深刻地了解这一点,他迈进了圣彼得堡大学的图书馆,在数不尽的卷帙中逐一整理以往人们研究化学元素分类的原始资料……

  门捷列夫抓住了化学家研究元素分类的历史脉络,夜以继日地分析思考,简直着了迷.夜深人静,圣彼得堡大学主楼左侧的的门捷列夫的居室仍然亮着灯光,仆人为了安全起见,推开了门捷列夫书房的门.

  “安东!”门捷列夫站起来对仆人说:“到实验室去找几张厚纸,把筐也一起拿来.”

  安东是门捷列夫教授家的忠实仆人.他走出房门,莫名其妙地耸耸肩膀,很快就拿来一卷厚纸.

  “帮我把它剪开.”

  门捷列夫一边吩咐仆人,一边动手在厚纸上画出格子.

  “所有的卡片都要像这个格于一样大小.开始剪吧,我要在上面写字.”

  门捷列大不知疲倦地工作着.他在每一张卡片上都写上了元素名称、原于量、化合物的化学式和主要性质.筐里逐渐装满了卡片.门捷列夫把它们分成几类,然后摆放在一个宽大的实验台上.

  接下来的日子,门捷列夫把元素卡片进行系统地整理.门捷列夫的家人看到一向珍惜时间的教授突然热衷于“纸牌”感到奇怪.门捷列夫旁若无人,每天手拿元素卡片像玩纸牌那样,收起、摆开,再收起、再摆开,皱着眉头地玩“牌”……

  冬去春来.门捷列夫没有在杂乱无章的元素卡片中找到内在的规律.有一大,他又坐到桌前摆弄起“纸牌”来了,摆着,摆着,门捷列夫像触电似的站了起来,在他面前出现了完全没有料到的现象,每一行元素的性质都是按照原子量的增大而从上到下地逐渐变化着.

  门捷列夫激动得双手不断颤抖着.

  “这就是说,元素的性质与它们的原子量呈周期性有关系.”门捷列夫兴奋地在室内踱着步子,然后,迅速地抓起记事簿在上面写道:“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表.”

  1869年2月底,门捷列夫终于在化学元素符号的排列中,发现了元素具有周期性变化的规律.同年,德国化学家迈尔根据元素的物理性质及其他性质,也制出了一个元素周期表.到了1869年底,门捷列夫已经积累了关于元素化学组成和性质的足够材料.

  元素周期律一举连中三元,使人类认识到化学元素性质发生变化是由量变到质变的过程,把原来认为各种元素之间彼此孤立、互不相关的观点彻底打破了,使化学研究从只限于对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来,从而奠定了现代化学的基础.

  



 

  
 

  生活便是寻求新的知识。——门捷列夫

  
 

  童年时失去双亲

  俄国化学家门捷列夫(1834-1907)诞生于西伯利亚托波尔斯克城。他的父亲是位受人尊重的中学校长;母亲是一家玻璃厂的厂长,聪明能干。

  然而门捷列夫的童年并不圆满。1847年,在他13岁那年,父亲病故,不久母亲的玻璃工厂又遭火灾,门捷列夫一家受到沉重打击。为了让孩子接受更好的教育,坚强的母亲决定领着门捷列夫长途跋涉前往莫斯科学习。几经波折后,于1850年来到了圣彼得堡大学附属的师范学院,终于如愿进了该学院的理学部。由于过度操劳,这位坚强的母亲因患伤风病逝世,小门捷列夫化悲伤为努力,决心用勤奋来告慰母亲的在天之灵。

  年轻的门捷列夫开始走上了一条探索和奋斗之路。1859 年他被选送法国和德国留学,曾师从著名科学家本生(Robert Bunsen)和基尔霍夫(Gustav Kirchoff)。期间还参加了1860年卡尔斯鲁厄国际化学会议。1866 年起担任圣彼得堡大学的化学教授,在该校任职直至1890 年退休。

  发现元素规律的转折点

  门捷列夫科学生涯的转折点发生在1867年10月。当时他担任了圣彼得堡大学的化学系主任,他发现教学过程中没有一本合适的教科书,于是决定自己编写。他编写的一本概括化学基础的书,书名为《化学原理》(The Principles of Chemistry)。正是在编写《化学原理》的过程中,门捷列夫深入研究了物质的化学性质及物理性质与元素的原子量、化合物的分子量之间的关系,使他开始触及到元素分类的规律性。由此也开始了他发现元素周期律的历程。

  
 

  玩纸牌发现规律

  门捷列夫究竟如何发现了元素周期律?这是人们颇感兴趣的问题。在相当长时间内,曾有多种关于门捷列夫发现周期律的传说,其中流传甚广的一种是说“门捷列夫是在玩纸牌的时候,偶然发现了周期律”。俄罗斯化学会曾邀请专家进行一次学术讨论,门捷列夫拿了一副纸牌向大家展示他的发现:一副不普通的扑克,每张牌上写着一种化学元素的名称、性质、原子量等,共63张,代表着当时已发现的63种元素。更怪的是,这副牌中有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。当时周围的学者都对他冷嘲热讽,认为他异想天开。但门捷列夫坚信自己是对的,回家后继续手拿元素卡片,收起、摆开,再收起、再摆开, 遇到什么地方接连不上时,他就断定还有新元素没被发现,暂时补一张空牌。就这样门捷列夫一口气预言了11种未知元素。实践证明,门捷列夫的猜想是正确的。

  门捷列夫本人回应

  门捷列夫本人的回答说“:人们曾经不止一次地问我:根据什么和从怎样的思想出发去发现周期律?我只能这样答复——我把自己的力量贡献给物质的研究时,曾经看出这种研究含有两个这样的特点:一是质量,它占有空间并且表现在引力方面,而最清楚和最现实的是表现在重量上;二是特性,它表现在化学变化中,而最清楚的是表现在化学元素的概念中。每当想到物质的时候,除了关于物质的原子概念外,对我来说,决不能避开两个问题:‘什么物质’和‘多少物质’,而这跟化学元素及其质量这样的概念相符合。由此使我产生一种想法:认为在质量和化学元素中间必然有种内在联系,应该找到在元素的性质和它们的原子量之间的函数关系。据此,我把元素和它们的原子量以及种种基本性质写在一张张卡片上,尝试把性质相似的元素和相近的原子量排成行列。这样我很快得出了一条结论元素的性质是随着它们的原子量而周期地变化的。这时虽然还存有不少疑问,但是我对这个结论的普遍性已经丝毫不再怀疑了,因为这样的偶然性是不可能发生的。”(摘自门捷列夫《化学原理》)。

  门捷列夫出生于1834年,他出生不久,父亲就因双目失明出外就医,失去了得以维持家人生活的教员职位。门捷列夫14岁那年,父亲逝世,接着火灾又吞没了他家中的所有财产,线年,家境困顿的门捷列夫藉着微薄的助学金开始了他的大学生活,后来成了彼得堡大学的教授。

  幸运的是,门捷列夫生活在化学界探索元素规律的卓绝时期。当时,各国化学家都在探索已知的几十种元素的内在联系规律。

  1865年,英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列,发现无论从哪一个元素算起,每到第八个元素就和第一个元素的性质相近。这很像音乐上的八度音循环,因此,他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”,并据此画出了标示元素关系的“八音律”表。

  显然,纽兰兹已经下意识地摸到了“真理女神”的裙角,差点就揭示元素周期律了。不过,条件限制了他作进一步的探索,因为当时原子量的测定值有错误,而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素,只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来,所以他没能揭示出元素之间的内在规律。

  可见,任何科学真理的发现,都不会是一帆风顺的,都会受到阻力,有些阻力甚至是人为的。当年,纽兰兹的“八音律”在英国化学学会上受到了嘲弄,主持人以不无讥讽的口吻问道:“你为什么不按元素的字母顺序排列?”

  门捷列夫顾不了这么多,他以惊人的洞察力投入了艰苦的探索。直到1869年,他将当时已知的仍种元素的主要性质和原子量,写在一张张小卡片上,进行反复排列比较,才最后发现了元素周期规律,并依此制定了元素周期表。

  门捷列夫的元素周期律宣称:把元素按原子量的大小排列起来,在物质上会出现明显的周期性;原子量的大小决定元素的性质;可根据元素周期律修正已知元素的原子量。

  门捷列夫元素周期表被后来一个个发现新元素的实验证实,反过来,元素周期表又指导化学家们有计划、有目的地寻找新的化学元素。至此,人们对元素的认识跨过漫长的探索历程,终于进入了自由王国。

  门捷列夫,这位化学巨人的元素周期表奠定了现代化学和物理学的理论基础。

  在他死后;人们格外怀念这位个子魁伟,留着长发,有着碧蓝的眼珠、挺直的鼻子、宽广的前额的化学家。他生前总是穿着自己设计的似乎有点古怪的衣服。上衣的口袋特别大,据说那是便于放下厚厚的笔记本——他一想到什么,总是习惯地立即从衣袋里掏出笔记本,把它顺手记下。

  门捷列夫生活上总是以简朴为乐。即使是沙皇想接见他,他也事先声明——平时穿什么,接见时就穿什么。对于衣服的式样,他毫不在乎,说:“我的心思在周期表上,不在衣服上。”他的头发式样也很随便。那时,男人们流行戴假发,对此,门捷列夫总是摇着头说:“我喜欢我的真头发。”

  捷列夫把元素卡片进行系统地整理。门捷列夫的家人看到一向珍惜时间的教授突然热衷于“纸牌”感到奇怪。门捷列夫旁若无人,每天手拿元素卡片像玩纸牌那样,收起、摆开,再收起、再摆开,皱着眉头地玩“牌”……

  冬去春来。门捷列夫没有在杂乱无章的元素卡片中找到内在的规律。有一大,他又坐到桌前摆弄起“纸牌”来了,摆着,摆着,门捷列夫像触电似的站了起来,在他面前出现了完全没有料到的现象,每一行元素的性质都是按照原子量的增大而从上到下地逐渐变化着。

  门捷列夫激动得双手不断颤抖着。“这就是说,元素的性质与它们的原子量呈周期性有关系。”门捷列夫兴奋地在室内踱着步子,然后,迅速地抓起记事簿在上面写道:“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表。”

  1869年2月底,门捷列夫终于在化学元素符号的排列中,发现了元素具有周期性变化的规律。同年,德国化学家迈尔根据元素的物理性质及其他性质,也制出了一个元素周期表。到了1869年底,门捷列夫已经积累了关于元素化学组成和性质的足够材料。

  元素周期律一举连中三元,使人类认识到化学元素性质发生变化是由量变到质变的过程,把原来认为各种元素之间彼此孤立、互不相关的观点彻底打破了,使化学研究从只限于对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来,从而奠定了现代化学的基础。

  你好,很高兴回答你这个问题!

  1.人物介绍:

  门捷列夫对化学这一学科发展最大贡献在于发现了化学元素周期律。他在批判地继承前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,总结出这样一条规律:元素(以及由它所形成的单质和化合物)的性质随着原子量(现根据国家标准称为相对原子质量)的递增而呈周期性的变化,既元素周期律。他根据元素周期律编制了第一个元素周期表,把已经发现的63种元素全部列入表里,从而初步完成了使元素系统化的任务。他还在表中留下空位,预言了类似硼、铝、硅的未知元素(门捷列夫叫它类硼、类铝和类硅,即以后发现的钪、镓、锗)的性质,并指出当时测定的某些元素原子量的数值有错误。而他在周期表中也没有机械地完全按照原子量数值的顺序排列。若干年后,他的预言都得到了证实。门捷列夫工作的成功,引起了科学界的震动。人们为了纪念他的功绩,就把元素周期律和周期表称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。

  中年时的“门捷列夫”

  攀登科学高峰的路,是一条艰苦而又曲折的路。门捷列夫在这条路上,也是吃尽了苦头。当他担任化学副教授以后,负责讲授《化学基础》课。在理论化学里应该指出自然界到底有多少元素?元素之间有什么异同和存在什么内部联系?新的元素应该怎样去发现?这些问题,当时的化学界正处在探索阶段。近五十多年来,各国的化学家们,为了打开这秘密的大门,进行了顽强的努力。虽然有些化学家如德贝莱纳和纽兰兹在一定深度和不同角度客观地叙述了元素间的某些联系,但由于他们没有把所有元素作为整体来概括,所以没有找到元素的正确分类原则。年轻的学者门捷列夫也毫无畏惧地冲进了这个领域,开始了艰难的探索工作。

  2.如何发现的元素周期表:

  有一个故事:

  1850年,家境困顿的门捷列夫藉着微薄的助学金开始了他的大学生活,后来成了彼得堡大学的教授. 幸运的是,门捷列夫生活在化学界探索元素规律的卓绝时期.当时,各国化学家都在探索已知的几十种元素的内在联系规律.

  1865年,英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列,发现无论从哪一个元素算起,每到第八个元素就和第一个元素的性质相近.这很像音乐上的八度音循环,因此,他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”,并据此画出了标示元素关系的“八音律”表.

  显然,纽兰兹已经下意识地摸到了“真理女神”的裙角,差点就揭示元素周期律了.不过,条件限制了他作进一步的探索,因为当时原子量的测定值有错误,而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素,只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来,所以他没能揭示出元素之间的内在规律.

  可见,任何科学真理的发现,都不会是一帆风顺的,都会受到阻力,有些阻力甚至是人为的.当年,纽兰兹的“八音律”在英国化学学会上受到了嘲弄,主持人以不无讥讽的口吻问道:“你为什么不按元素的字母顺序排列?”

  门捷列夫顾不了这么多,他以惊人的洞察力投入了艰苦的探索.直到1869年,他将当时已知的仍种元素的主要性质和原子量,写在一张张小卡片上,进行反复排列比较,才最后发现了元素周期规律,并依此制定了元素周期表.

  门捷列夫的元素周期律宣称:把元素按原子量的大小排列起来,在物质上会出现明显的周期性;原子量的大小决定元素的性质;可根据元素周期律修正已知元素的原子量.

  门捷列夫元素周期表被后来一个个发现新元素的实验证实,反过来,元素周期表又指导化学家们有计划、有目的地寻找新的化学元素.至此,人们对元素的认识跨过漫长的探索历程,终于进入了自由王国.

  3.历史意义:

  门捷列夫发现了元素周期律,在世界上留下了不朽的光荣,人们给他以很高的评价。恩格斯在《自然辩证法》一书中曾经指出。“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律,完成了科学上的一个勋业,这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。”由于时代的局限性,门捷列夫的元素周期律并不是完整无缺的。1894年,稀有气体氩的发现,对周期律是一次考验和补充。1913年,英国物理学家莫塞莱在研究各种元素的伦琴射线波长与原子序数的关系后,证实原子序数在数量上等于原子核所带的阳电荷,进而明确作为周期律的基础不是原子量而是原子序数。在周期律指导下产生的原子结构学说,不仅赋予元素周期律以新的说明,并且进一步阐明了周期律的本质,把周期律这一自然法则放在更严格更科学的基础上。元素周期律经过后人的不断完善和发展,在人们认识自然,改造自然,征服自然的斗争中,发挥着越来越大的作用。

  门捷列夫,俄国有名的化学家,也是“元素周期表”的发现者,因为门捷列夫的贡献,让这个万物世界,不再繁复得无法把握,从而变成可以简单的用一百多个元素来进行分解合成的有序世界。

  其实在这伟大成就的背后,门捷列夫的人生道路并不平坦、有序。1834年,门捷列夫出生几个月后,他的父亲因一次意外双眼失明,让家庭面临着巨大的经济危机。但门捷列夫是幸运的,因为他有一个伟大的母亲。他的母亲不仅用自己的辛勤劳动扛起整个家,同时,她还好几次举家搬迁,是为了门捷列夫能够在更好的学校里接受教育,他的母亲因为辛劳很早就去世了,但母亲的爱与坚强,特别是她临终时的嘱托激励着门捷列夫终身奋斗。门捷列夫十九岁时,他被诊断患有喉头出血症。在当时医生看来,已经成为一个临近死亡的重症患者。即便是这样,门捷列夫也没忘记母亲对自己的临终遗言。

  病魔也似乎被他每天工作的坚毅感动,病竟然奇迹般好了起来,他也是通过自己的努力,很快就成为了闻名欧洲的“化学天才”以及受人尊敬的大学教授。当时,照相机,发电机,电灯电话陆续现,而在当时已发现的六十三种化学元素竟一点都没有规律可讲。找到元素的存在规律,是首要。门捷列夫觉得这是自己必须要完成的使命。

  门捷列夫想,就好几每个人有特定的脸,作为识别符号一样。这些化学元素必定也有一个标记,而极少关注的“原子量”就是打开元素周期规律的钥匙,但它只是一个看不见摸不着的抽象概念。而有次他见有人玩扑克牌,门捷列夫受到启发,把已发现的六十三种元素名称,基本特征和“原子量”写在不同的纸板上,只要有时间,他就用各种排列组合的形式去寻找规律。许多欧洲科学家也与门捷列夫相同,但寻找元素规律,都没啥结果。门捷列夫也有想过要放弃,但他看到学生们常常混淆那些化学元素,以及同仁弄不清化学元素从而放弃实验时,门捷列夫又把卡片拾起研究,他几乎把很多时间投入到研究元素规律中。

  1867年2月17日,六十三张卡片被他排列成七行,化学元素争相归位。而空格当时还未发现。后来,硼、铝、矽的陆续发现验证了这个规律是准确的。众所周知,原子序号101的元素“钔”就是以他的名字命名的。后来门捷列夫因心肌梗塞于工作时去世,那是1907年。

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