我是氢,我最轻,火箭靠我运卫星;我是氦,我无赖,得失电子我最菜;我是锂,密度低,遇水遇酸把泡起;我是铍,耍赖皮,虽是金属难电离……
还记得这则悄然走红的化学元素顺口溜吗?
还记得那些年把我们折磨的快疯掉的元素周期表吗?
今年,是化学元素周期表诞生的第150周年,为表庆祝,联合国将2019年定为了“国际化学元素周期表国际年”,并且这样评价:
“元素周期表是科学史上最卓著的发现之一,刻画出的不仅是化学的本质,也是物理学和生物学的本质。”
这一卓越贡献的发现者就是我们熟悉的俄国化学家——门捷列夫。
关于元素周期表,有很多为人津津乐道的传言。据说它的诞生源于门捷列夫的一个梦境,而且最初的周期表并不完整,但门捷列夫却十分笃定的给未知元素留了空位,还推算了这些未知元素的原子量,预言了它们的性质。
单凭这张元素周期表,门捷列夫堪称化学界的“门神”,他还被称为“俄国达芬奇”,如此伟大的科学家,却终身未获诺贝尔奖,最大原因竟与一个人的阻挠有关?是谁“夺走”了门捷列夫的诺贝尔奖?
元素周期表的诞生契机,竟是为了教材编写
周期表诞生前的35年,门捷列夫的人生是充满坎坷的。
门捷列夫在家排行17,他出生后,家境日益窘迫。13岁时,他的父亲去世,家里更是一度揭不开锅。
但是贫穷并没有限制门捷列夫的学习,他从小便在数学和科学上展露了天赋,本以为能进入梦寐以求的大学,却因为“学区”规定被多所大学拒之门外。
少年时期的门捷列夫
无奈之下,“门母”三迁,最终在昔日同窗的帮助下,门捷列夫终于进入了圣彼得堡师范学院。
然而,好不容易进入大学的门捷列夫却接连收到了噩耗,母亲、舅舅、姐姐相继去世,就连自己也被诊断为肺结核(后又诊断并未患病)。即便这样,入学时成绩平平的门捷列夫到毕业时已名列前茅。
最终,门捷列夫在22岁时硕士毕业,并成为了大学的编外教员。为了生计,他辗转在多所高中授课,同时也开启了写稿子的高产人生。
《有机化学》的出版、德文《技术百科全书》的校对,让他在出版界赢得了很高的赞誉,1865年初,门捷列夫“转正”了,担任了圣彼得堡大学的技术化学教授。
无机化学是他的教学任务,面对这一不太熟悉的领域,门捷列夫做了一个决定——自己动手编写一本全新教材。没错,就是那本现在仍是化学专业大一新生的入门读物——《化学原理》。
当撰写到第二章的时候,门捷列夫需要将已知的化学元素整理成一个特定的表格结构,于是,在《化学原理》上卷完成后的一个冬夜,他经历了那个堪称传奇的梦境。
梦中玩扑克牌找规律,元素周期表诞生
门捷列夫并不是第一个研究这些元素规律的科学家,他也是站在巨人的肩膀上,才总结出了元素周期表。
- 1789年,法国的拉瓦锡列出了世界上第一张元素表;
- 1862年,尚古多创建了《螺旋图》,发现化学性质相似的元素,都出现在同一条母线上;
- 1865年,纽兰兹将元素按原子量排列,发现每隔8个元素就会出现性质相似的元素……
在门捷列夫的那个年代,化学是门蓬勃发展的学科,平均每两年就有一种新元素被发现,而门捷列夫想把已经发现的元素进行整合。
1869年的冬天,喜欢玩扑克牌的门捷列夫,将当时已经发现的63种元素,包括符号、原子量及其性质等内容分别写在纸牌上,反复排列,不停尝试,以期找到它们之间的规律并融入一张表中。
连续的熬夜与过度的用脑,有天晚上,门捷列夫终于支撑不住,迷迷糊糊进入了梦乡。在梦境中,他依旧在摆弄着扑克牌寻找着元素间的规律,突然,所有元素落入了相应的位置,组成了一张表。
兴奋的门捷列夫赶紧睁开眼,把记忆中的表画下来,并将扑克牌摆好,其中空着的地方他判断是该元素还未被发现,已有的63种元素加上11种未知元素,世界第一张化学元素周期表诞生了!
更令人佩服的是,门捷列夫还推算了缺失元素的原子量,预测了3种元素的性质,这3种元素当时被其称为亚硼、亚铝、亚硅。
事实也证明门捷列夫的预测是准确的。1875年,法国科学家布瓦博德朗发现的“镓”元素正是5年前门捷列夫所预言的“亚铝”,因所测密度不符,门捷列夫还写信给布瓦博德朗,要求其重新提纯后测量,结果正如先前预言。
紧接着,1879年,钪也就是门捷列夫预言的“亚硼”被发现,1886年,锗即“亚硅”被发现。随后,人们纷纷寻找门捷列夫所预测的未知元素,元素周期表被逐渐填满,最终演变成我们现在看到的样子。
被学术圈“大佬”阻挠,终身与诺奖失之交臂
诚然,为化学做出如此贡献,且被认为天才的门捷列夫,是有实力获得诺贝尔化学奖的。然而,门捷列夫却两次与诺奖失之交臂,临死都没有获得这一荣誉。
门捷列夫,为何无缘诺奖,又是谁“夺走”了这两次荣誉?
因发现元素周期表,1905年,诺贝尔奖委员会决定授予门捷列夫当年的诺贝尔化学奖,然而没想到的是,瑞典化学界的“大佬”(曾获得1903年化学奖)阿伦乌尼斯提出了强烈反对。
有人认为,这是因为门捷列夫曾批评过他的溶解理论。最后,该年的奖项颁给了德国有机化学巨人贝耶尔。
阿伦乌尼斯
1906年,门捷列夫再次提名诺贝尔化学奖,阿伦乌尼斯又一次强烈反对,最终奖项花落法国化学家莫瓦桑。
莫瓦桑以制造出单质氟而闻名,还发明了电解炉,熔炼了钨、钛、钼、钒等高熔点金属,最让他引以为豪,也在很大程度上促成他摘得1906年诺奖的“创举”就是——用石墨人工合成了金刚石。
莫瓦桑
虽然后来才发现,那块石头其实是苦于实验折磨的助手扔进反应容器的天然金刚石,但在1906年,人们并不知情,只沉浸在人工制得金刚石的喜悦当中。阿伦乌尼斯的强烈反对,加上莫瓦桑的强有力竞争,门捷列夫再次无缘诺奖。
1907年,门捷列夫因病逝世,因诺贝尔奖只颁给在世之人,于是这位伟大的科学家永远失去了获奖机会,不得不说,这是诺贝尔奖历史上的一次重大遗憾。
门捷列夫的贡献远不止一张元素周期表
门捷列夫涉猎广泛,除了化学,物理、工业技术、社会经济,甚至农业、艺术、教育,他都有关注和研究。每逢国家经济出现危机,总能看到他活跃的身影。
在门捷列夫的帮助下,俄国建立了第一座从重质油大规模炼制润滑油的工厂,取消石油消费税、建设输油管道等,让俄国石**业逐渐复苏。其700页巨著《用关税解释俄国工业的发展》也刺激了俄国工业化进程。
Yermak号
门捷列夫参与开设了第一批接收女性的课程,并亲自授课;他还加入摄影师俱乐部,助力俄罗斯艺术的传播。世界上第一艘极地破冰船Yermak号项目中也有他的身影……
位于斯洛伐克首都的门捷列夫雕像
在门捷列夫72年的人生中,他所做的贡献远不止一张化学元素周期表。
今年是这位俄国化学家的185岁诞辰,虽然终身未获诺贝尔奖,但门捷列夫对科学事业的贡献足以成为我们心中的“无冕之王”,就像元素周期表上的第101号元素“钔”一样,他将被后人永远铭记。
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