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为什么门捷列夫能够预言尚未发现的元素?

1886年,德国化学家“温克勒尔”发现了一种新的化学元素——《锗(Ge)》.他获得了如下的实验数据:

1.原子量72.5

2.比重5.47

3.不溶于盐酸

4.氧化物的化学式CeO2

5.氧化物的比重4.70

6.GeO2在氢气流中加热被还原为金属

7.Ge(OH)2是弱碱

8.GeCI4是液体,沸点为83℃,比重为1.887

可是,说也奇怪,十五年前,即1871年时,在谁也不知道有这样的一种元素的时候,俄罗斯化学家“门捷列夫”却非常精确的预言了其中的一些元素物理性质和特点,其中就有“锗”这个元素。他预言的这种元素数据是:

1.原子量72

2.比重5.5

3.金属不溶于盐酸

4.氧化物的化学式MO2

5.氧化物的比重4.7

6.氧化物很容易被还原为金属

7.氢氧化物的碱性很弱

8.化学式为MCl4的氯化物是液体,其沸点为90℃,比重约为1.9

你不妨把温克勒尔的实验数据,和门捷列夫的预言逐页对比着看。你就会发现“门捷列夫”的预言是何等的精准!

俄罗斯化学家“门捷列夫”的预言不是“瞎子算命”,他是用精密的科学方法推断出来的。

从“门捷列夫”的那个时代,到十九世纪,人们发现的元素,已经有六十多种了,这六十多种元素都是零零散散,断断续续,孤立的被发现的。研究元素有多少种?是谁也说不上的。

这是为了要解答这个问题,科学家们开始摸索元素的规律。有人按照元素的物理性质,像熔点,沸点,颜色,状态,比重,为什么门捷列夫能够预言尚未发现的元素?硬度,电导性,热导性等来归类;有人按照元素的化学性质,像化合价,酸碱性等来归类。但是都未能从中找出规律来。

门捷列夫在学习和总结前人的经验后,决定采用一种新的办法:他以元素本身固有的属性,既不受外界条件影响的原子量和化合价为依据,来探求元素的规律。

在门捷列夫之前,根据当时测得的原子量,下面几种元素排列起来是这样子的:

元素

原子量

1

7

11

12

13.5

14

16

19

化合价

+1

+1

+3

+4-4

+2

+5 -3

-2

-1

在门捷列夫看来,这里的铍就存在问题,因为它的化合价应该在锂和硼之间才合适,而如果铍在锂和硼之间,那么它的原子量也应该在锂和硼之间,就是说,铍的原子量应该是9,即锂的原子量7,加硼的原子量11,除以2,而不应该为13.5。为此,科学家们再次实验测定了铍的原子量,果然是9,而不是13.5。

除了铍外,门捷列夫还改正了:铟,铀,锇,铱,铂,钇,和钛等七种元素的原子量,而这些错误的原子量,却一直被公认为正确的,在门捷列夫之前,竟没有人敢怀疑。

当时虽然还只发现六十多种元素,但是门捷列夫经过对元素的综合分析,和在列表对比中对比已知各种元素特性的掌握,认为某一种元素和它的上下左右各个元素之间,有着内在的联系,有的元素虽然当时还未发现,但迟早一定会发现的,所以表上应该为这些元素留下余地。

当门捷列夫综合了元素的各种特性,发现了化学元素周期律,并运用化学元素周期律,排成了化学元素周期表时,表上的位置,不管它已经是有了相应的元素,或是相应的元素还未发现,那个位置的本身就表明了那一元素的全部性质。门捷列夫那样精确地预言的锗,他的左面镓,原子量是69.72;右面的砷,原子量是74.92;上面的硅,原子量是28.08;下面的锡,原子量是118.6;左右上下四邻元素的平均原子量是72.86,而锗的原子量是72.5,。这决不是偶然的,这就是规律所在,也是规律的依据。

化学元素周期律的发现,不仅结束了六十多种元素孤立,杂乱的状态,也从此把人类对元素的认知,从盲目引导到按照规律去寻找新元素的康庄大道上。

现在人们依据发现了118种元素了,在元素周期律的指引下,还会有更多新元素将陆续被发现

(责任编辑:化学自习室)
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