元素周期表是如何诞生的？英媒讲述150年前真实故事

      参考消息网3月4日报道 英国《新科学家》周刊网站2月26日刊登题为《150年前元素周期表诞生的真实故事》的文章，讲述了德米特里·门捷列夫在150年前如何设计元素周期表的故事。

　　文章称，德米特里·门捷列夫在俄罗斯圣彼得堡大学担任教授时，他的工作是给学生们上化学课。为了帮助完成这项任务，他与一家俄罗斯出版商签订了合同，编写一套上下两卷的教科书。1869年1月，他完成了第一卷，但书中只涵盖当时已知的63种化学元素中的8种。怎样才能把剩下的55种元素塞进第二卷?

　　文章称，很显然，他需要建立某种系统，将它们有序排列起来。当人们复述科学家思考此类重大问题的故事时，常常会添加一些浪漫元素。当事人会有一段挣扎和困惑的时期，当孤独的天才看到光明时，痛苦挣扎就结束了，一切变得明朗化。这听起来比孤注一掷地试图在出版商给出的最后期限前完成任务要高尚得多。

　　文章称，一些描述门捷列夫如何设计出元素周期表的故事试图加载这个浪漫模板。它们声称，这名来自西伯利亚偏远城镇托博尔斯克的俄罗斯人痴迷于在这些元素之间寻找结构，并把它们写在卡片上，就像玩纸牌游戏那样。故事说，门捷列夫尝试了各种排列方法，但都没有成功，直到1869年2月筋疲力尽的他在书房里睡着了。

　　后来有一种说法是，门捷列夫称：“我在梦里看到一张表，表上所有的元素都排列有序。”醒来后，他匆忙写下了自己在梦中看到的东西，两周后发表了他的“元素推荐系统”。

　　门捷列夫说，这个系统的逻辑本质上是这样的：如果根据元素的原子量——以最轻的氢作为相对原子量的基准——来给元素排序的话，它们的特性似乎会定期重复。所以你可以把元素排列成表，使具有相似属性的元素排成一列。

　　文章称，这个模式仍然是现代元素周期表的基础，但门捷列夫如何发明它的故事禁不起推敲。门捷列夫自己从来没有说过。这是40年后他的一位同僚给出的说法。

　　无论如何，当时并没有一种完美的排列方法能够让现有的所有知识说得通。首先，门捷列夫通过原子量来排列这些元素，并非人们今天所使用的办法。原子的重量是通过实验推导出来的：通过将化合物分解成构成元素，权衡其中包含多少这样的元素。但更基本的排列方法来自每个元素的原子序数，即一个原子核内包含的质子数量。在19世纪中叶的时候，没有人能肯定原子是否真实存在，门捷列夫本人也对此持怀疑态度。

　　就连原子量的说法也存在争议。例如，水由氢和氧按1∶8的重量比化合而成，但这是否意味着水分子包含着相同数量的氢原子和氧原子，后者的重量是前者的8倍?还是说水分子里含有的氢原子数量是氧原子的两倍，后者的重量是氢原子的16倍?(实际上第二种说法是正确的，水的分子式是H2O。)

　　事实上，正是对H2O分子式的日益支持帮助门捷列夫对这些元素进行了正确的排序。但他需要做出一些改变，以确保拥有类似化学特性的元素被归入同一类。例如，他决定把氧化铍的分子式定为BeO，而不是(像大多数人所认为的)Be2O3，以便把铍与镁放在同一列，两者似乎有着相似之处。在这个问题上，门捷列夫后来被证明是对的。他的元素周期表是一个例子，证明了一种领先于现有数据的想法，它挑战了科学界的一个共同观点：如果你的假设与数据不一致，那么你必须抛弃它，无论它有多好。

　　在门捷列夫发明元素周期表之前，其他科学家也有过类似的尝试。德国化学家约翰·沃尔夫冈·德贝赖纳就做过类似的事情，他在19世纪20年代把化学上相似的元素分成三组，称之为“三元素组”。实际上，德国的尤利乌斯·洛塔尔·迈耶尔1868年编制的元素周期表与门捷列夫1869年发表的有很多相似之处，但直到1870年他才发表自己的研究成果。