1829年,德國(guó)的化學(xué)家貝萊納首先敏銳地察覺(jué)到已知元素所表露的這種內(nèi)在關(guān)系的端倪：某三種化學(xué)性質(zhì)相近的元素,如氯,溴,碘,不僅在顏色、化學(xué)活性等方面可以看出有定性規(guī)律變化,而且其原子量之間也有一定理的關(guān)系,即：中間元素的原子量為另兩種元素原子量的算術(shù)平均值.這種情況,他一共找到了五組,他將其稱(chēng)之 為"三元素族",即:
鋰 3 鈉 11 鉀 19
鈣 20 鍶 88 鋇 137
氯 17 溴 35 碘 127
硫 16 硒 79 碲 128
錳 55 鉻 52 鐵 56
盡管他找到的規(guī)律僅能說(shuō)明局部,而且使人感到偶然性的成份
更大,但是,這種從事物本身來(lái)說(shuō)明事物,尋求聯(lián)系,由定性到定量
的過(guò)渡卻代表了本質(zhì)上正確的新方向,開(kāi)了尋找元素間規(guī)律的先河.
元素周期表”.這張表揭示了物質(zhì)世界的秘密,把一些看來(lái)似乎互不相關(guān)的元素統(tǒng)一起來(lái),組成了一個(gè)完整的自然體系.它的發(fā)明,是近代化學(xué)史上的一個(gè)創(chuàng)舉,對(duì)于促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展,起了巨大的作用.看到這張表,人們便會(huì)想到它的最早發(fā)明者——門(mén)捷列夫.
德米特里·伊萬(wàn)諾維奇·門(mén)捷列夫生于一八三四年二月七日俄國(guó)西伯利亞的托波爾斯克市.這個(gè)時(shí)代,正是歐洲資本主義迅速發(fā)展時(shí)期.生產(chǎn)的飛速發(fā)展,不斷地對(duì)科學(xué)技術(shù)提出新的要求.化學(xué)也同其它科學(xué)一樣,取得了驚人的進(jìn)展.門(mén)捷列夫正是在這樣一個(gè)時(shí)代,誕生到人間.門(mén)捷列夫從小就熱愛(ài)勞動(dòng),熱愛(ài)學(xué)習(xí).他認(rèn)為只有勞動(dòng),才能使人們得到快樂(lè)、美滿(mǎn)的生活；只有學(xué)習(xí),才能使人變得聰明.
門(mén)捷列夫在學(xué)校讀書(shū)的時(shí)候,一位很有名的化學(xué)教師,經(jīng)常給他們講課.熱情地向他們介紹當(dāng)時(shí)由英國(guó)科學(xué)家道爾頓始創(chuàng)的新原子論.由于道爾頓新原于學(xué)說(shuō)的問(wèn)世,促進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展速度,一個(gè)一個(gè)的新元素被發(fā)現(xiàn)了.化學(xué)這一門(mén)科學(xué)正激動(dòng)著人們的心.這位教師的講授,使門(mén)捷列夫的思想更加開(kāi)闊了,決心為化學(xué)這門(mén)科學(xué)獻(xiàn)出一生.
門(mén)捷列夫在大學(xué)學(xué)習(xí)期間,表現(xiàn)出了堅(jiān)韌、忘我的超人精神.疾病折磨著門(mén)捷列夫,由于喪失了無(wú)數(shù)血液,他一天一天的消瘦和蒼白了.可是,在他貧血的手里總是握著一本化學(xué)教科書(shū).那里面當(dāng)時(shí)有很多沒(méi)有弄明白的問(wèn)題,纏繞著他的頭腦,似乎在召呼他快去探索.他在用生命的代價(jià),在科學(xué)的道路上攀登著.他說(shuō),我這樣做“不是為了自己的光榮,而是為了俄國(guó)名字的光榮.”——過(guò)了一段時(shí)間以后,門(mén)捷列夫并沒(méi)有死去,反而一天天好起來(lái)了.最后,才知道是醫(yī)生診斷的錯(cuò)誤,而他得的不過(guò)是氣管出血癥罷了.
由于門(mén)捷列夫?qū)W習(xí)刻苦和在學(xué)習(xí)期間進(jìn)行了一些創(chuàng)造性的研究工作,一八五五年,他以?xún)?yōu)異成績(jī)從學(xué)院畢業(yè).畢業(yè)后,他先后到過(guò)辛菲羅波爾、敖德薩擔(dān)任中學(xué)教師.這期間,他一邊教書(shū),一邊在極其簡(jiǎn)陋的條件下進(jìn)行研究,寫(xiě)出了《論比容》的論文.文中指出了根據(jù)比容進(jìn)行化合物的自然分組的途徑.一八五七年一月,他被批準(zhǔn)為彼得堡大學(xué)化學(xué)教研室副教授,當(dāng)時(shí)年僅二十三歲.
攀登科學(xué)高峰的路,是一條艱苦而又曲折的路.門(mén)捷列夫在這條路上,也是吃盡了苦頭.當(dāng)他擔(dān)任化學(xué)副教授以后,負(fù)責(zé)講授《化學(xué)基礎(chǔ)》課.在理論化學(xué)里應(yīng)該指出自然界到底有多少元素?元素之間有什么異同和存在什么內(nèi)部聯(lián)系?新的元素應(yīng)該怎樣去發(fā)現(xiàn)?這些問(wèn)題,當(dāng)時(shí)的化學(xué)界正處在探索階段.近五十多年來(lái),各國(guó)的化學(xué)家們,為了打開(kāi)這秘密的大門(mén),進(jìn)行了頑強(qiáng)的努力.雖然有些化學(xué)家如德貝萊納和紐蘭茲在一定深度和不同角度客觀(guān)地?cái)⑹隽嗽亻g的某些聯(lián)系,但由于他們沒(méi)有把所有元素作為整體來(lái)概括,所以沒(méi)有找到元素的正確分類(lèi)原則.年輕的學(xué)者門(mén)捷列夫也毫無(wú)畏懼地沖進(jìn)了這個(gè)領(lǐng)域,開(kāi)始了艱難的探索工作.
他不分晝夜地研究著,探求元素的化學(xué)特性和它們的一般的原子特性,然后將每個(gè)元素記在一張小紙卡上.他企圖在元素全部的復(fù)雜的特性里,捕捉元素的共同性.一但他的研究,一次又一次地失敗了.可他不屈服,不灰心,堅(jiān)持干下去.
為了徹底解決這個(gè)問(wèn)題,他又走出實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)始出外考察和整理收集資料.一八五九年,他去德國(guó)海德?tīng)柋みM(jìn)行科學(xué)深造.兩年中,他集中精力研究了物理化學(xué),使他探索元素間內(nèi)在聯(lián)系的基礎(chǔ)更扎實(shí)了. 一八六二年,他對(duì)巴庫(kù)油田進(jìn)行了考察,對(duì)液體進(jìn)行了深入研究,重測(cè)了一些元素的原子量,使他對(duì)元素的特性有了深刻的了解.一八六七年,他借應(yīng)邀參加在法國(guó)舉行的世界工業(yè)展覽俄羅斯陳列館工作的機(jī)會(huì),參觀(guān)和考察了法國(guó)、德國(guó)、比利時(shí)的許多化工廠(chǎng)、實(shí)驗(yàn)室,大開(kāi)眼界,豐富了知識(shí).這些實(shí)踐活動(dòng),不僅增長(zhǎng)了他認(rèn)識(shí)自然的才干,而且對(duì)他發(fā)現(xiàn)元素周期律,奠定了雄厚的基礎(chǔ).
門(mén)捷列夫又返回實(shí)驗(yàn)室,繼續(xù)研究他的紙卡.他把重新測(cè)定過(guò)的原子量的元素,按照原子量的大小依次排列起來(lái).他發(fā)現(xiàn)性質(zhì)相似的元素,它們的原子量并不相近；相反,有些性質(zhì)不同的元素,它們的原子量反而相近.他緊緊抓住元素的原子量與性質(zhì)之間的相互關(guān)系,不停地研究著.他的腦子因過(guò)度緊張,而經(jīng)?；柩?但是,他的心血并沒(méi)有白費(fèi),在一八六九年二月十九日,他終于發(fā)現(xiàn)了原素周期律.他的周期律說(shuō)明：簡(jiǎn)單物體的性質(zhì),以及元素化合物的形式和性質(zhì),都和元素原子量的大小有周期性的依賴(lài)關(guān)系.門(mén)捷列夫在排列元素表的過(guò)程中,又大膽指出,當(dāng)時(shí)一些公認(rèn)的原子量不準(zhǔn)確.如那時(shí)金的原子量公認(rèn)為169.2,按此在元素表中,金應(yīng)排在鋨、銥、鉑的前面,因?yàn)樗鼈儽还J(rèn)的原子量分別為198.6、6.7、196.7,而門(mén)捷列夫堅(jiān)定地認(rèn)為金應(yīng)排列在這三種元素的后面,原子量都應(yīng)重新測(cè)定.大家重測(cè)的結(jié)果,鋨為190.9、銥為193.1、鉑為195.2,而金是197.2.實(shí)踐證實(shí)了門(mén)捷列夫的論斷,也證明了周期律的正確性.
在門(mén)捷列夫編制的周期表中,還留有很多空格,這些空格應(yīng)由尚未發(fā)現(xiàn)的元素來(lái)填滿(mǎn).門(mén)捷列夫從理論上計(jì)算出這些尚未發(fā)現(xiàn)的元素的最重要性質(zhì),斷定它們介于鄰近元素的性質(zhì)之間.例如,在鋅與砷之間的兩個(gè)空格中,他預(yù)言這兩個(gè)未知元素的性質(zhì)分別為類(lèi)鋁和類(lèi)硅.就在他預(yù)言后的四年,法國(guó)化學(xué)家布阿勃朗用光譜分析法,從門(mén)鋅礦中發(fā)現(xiàn)了鎵.實(shí)驗(yàn)證明,鎵的性質(zhì)非常象鋁,也就是門(mén)捷列夫預(yù)言的類(lèi)鋁.鎵的發(fā)現(xiàn),具有重大的意義,它充分說(shuō)明元素周期律是自然界的一條客觀(guān)規(guī)律；為以后元素的研究,新元素的探索,新物資、新材料的尋找,提供了一個(gè)可遵循的規(guī)律.元素周期律象重炮一樣,在世界上空轟響了!
門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律,在世界上留下了不朽的光榮,人們給他以很高的評(píng)價(jià).恩格斯在《自然辯證法》一書(shū)中曾經(jīng)指出.“門(mén)捷列夫不自覺(jué)地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律,完成了科學(xué)上的一個(gè)勛業(yè),這個(gè)勛業(yè)可以和勒維烈計(jì)算尚未知道的行星海王星的軌道的勛業(yè)居于同等地位.”
由于時(shí)代的局限性,門(mén)捷列夫的元素周期律并不是完整無(wú)缺的.一八九四年,惰性氣體氛的發(fā)現(xiàn),對(duì)周期律是一次考驗(yàn)和補(bǔ)充.一九一三年,英國(guó)物理學(xué)家莫塞萊在研究各種元素的倫琴射線(xiàn)波長(zhǎng)與原子序數(shù)的關(guān)系后,證實(shí)原子序數(shù)在數(shù)量上等于原子核所帶的陽(yáng)電荷,進(jìn)而明確作為周期律的基礎(chǔ)不是原子量而是原子序數(shù).在周期律指導(dǎo)下產(chǎn)生的原于結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō),不僅賦予元素周期律以新的說(shuō)明,并且進(jìn)一步闡明了周期律的本質(zhì),把周期律這一自然法則放在更嚴(yán)格更科學(xué)的基礎(chǔ)上.元素周期律經(jīng)過(guò)后人的不斷完善和發(fā)展,在人們認(rèn)識(shí)自然,改造自然,征服自然的斗爭(zhēng)中,發(fā)揮著越來(lái)越大的作用.
門(mén)捷列夫除了完成周期律這個(gè)勛業(yè)外,還研究過(guò)氣體定律、氣象學(xué)、石油工業(yè)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、無(wú)煙火藥、度量衡等.由于他總是日以繼夜地頑強(qiáng)地勞動(dòng)著,在他研究過(guò)的這些領(lǐng)域中,都在不同程度上取得了成就.
一九0七年二月二日,這位享有世界盛譽(yù)的科學(xué)家,因心肌梗塞與世長(zhǎng)辭了.但他給世界留下的寶貴財(cái)產(chǎn),永遠(yuǎn)存留在人類(lèi)的史冊(cè)上.