中国工程院院士金涌:元素周期表让化学化工从技艺走向科学|科学加

来源: | 发布时间:2020-05-27 02:59

为纪念发表150周年,联合国宣布今年是“国际化学元素周期表年“。中国工程院院士金涌撰文阐述自己眼中的门捷列夫和元素周期表。(更多精彩内容请看“元素周期表150周年专题”)

撰文/金涌(中国工程院院士、清华大学化学工程系教授)


整理/李荔 编辑/吉菁菁  供图/视觉中国


新媒体编辑/吕冰心



在很多书籍中,俄罗斯科学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫(1834年2月7日—1907年2月2日)都被认为是张元素周期表的制作者和元素周期律的发现者,而人类对化学元素性质周期律的认知,也是化学化工学科从技艺走向科学的重要里程碑。

门捷列夫让化学元素不再“流浪”

当年,门捷列夫把元素按照原子量大小排列起来时,发现性质相似的元素,它们的原子量并不相近;而有些元素的性质不同,原子量反而相近。他抓住元素原子量与元素性质之间的联系,终于找出了规律:元素性质随原子量的递增而出现周期性变化。1869年,门捷列夫将当时已知的63种元素列入表内,并根据这个规律编制了元素周期表,初步完成了化学元素系统化的任务。


相比于其他人,门捷列夫最大的成就在于预测新元素。他意识到某些特定元素是缺失的,还有待被发现,并在表格中留下了空位。1871年,门捷列夫计算出在锌和砷之间应该有个空格,存在未知的元素。就在他预言之后的第四年,1875年,法国科学家布阿勃朗用光谱分析法,从闪锌矿中发现了镓。同样,对于钪(Sc)、锗(Ge)和锝(Tc),门捷列夫也做了同样的留白与猜测。但直到1937年,也就是他去世30年后,人们才发现了元素锝。更令人惊讶的是,他准确地预测了缺失元素的性质。他预言了性质类似的硼、铝、硅这些未知元素的存在,并确定了它们在周期表中的位置。


门捷列夫不仅预言了新元素,他还根据周期表纠正了若干元素的原子量。当时一些公认的元素原子量的测定并不准确。比如金元素的原子量被公认为196.2,如果按上述规律排列,金元素应该排在锇、铱、铂元素的的前面。而门捷列夫依据周期律,坚定地认为金应该排在这三种元素后边。之后这四种元素经重新测定后发现,锇为190.9,铱为193.1,铂为195.2,而金是197.2,这次实验测定充分证明了周期表的正确性。另外如铍、钍、铟等元素,都因元素周期表的成立而纠正了原子量。


……


(未完)

元素周期表还在不断“进化”?应该如何看待化工? 点击下方按钮阅读更多内容。

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