门捷列夫之四：元素周期律验证之旅

“亲爱的布瓦布德兰先生，我很高兴听到你发现了一种叫做镓的新元素。从你提供的镓的性质来看，镓是我预测的铝。镓的比重应为5.9-6g/cm3，而不是4.7g/cm3，以查看测量是否有误。这个问题关系到元素周期定律是否正确。我们希望对此予以重视。”公元1875年秋天，在俄罗斯彼得堡大学的一栋小楼里，身材修长、五官端正的门捷列夫正在写信。他的手指微微颤抖，不禁感到兴奋:这封信对他来说非常重要，因为他已经等了六年了。

1869年门捷列夫关于元素周期定律发现的论文发表后(详见门捷列夫:元素周期定律发现之旅)，它没有在科学界引起轰动。相反，许多化学家表示怀疑。特别是，对他来说，预测和描述当时尚未发现的类硼、类铝和类硅元素的情况是不可理解的。

“这是胡说八道！”一些科学家嘲笑道，“你怎么能预测一种尚未被发现的元素的原子量和比重？”

“多美的梦啊！”有科学家打趣道。

就连导师齐宁也警告说:“该是你认真学习化学的时候了。不要再做任何事情了！”

然而，门捷列夫并不认为这是“胡说八道”或“幻想”或“无所事事”。他坚信元素周期定律是科学的，经得起实践的检验。然而，他更清楚不是每个人都能找到新的元素。也许几年，也许几十年，也许他看不到他活着的那一天。

泽宁(1811880)，现代俄罗斯化学的创始人，一生致力于培养年轻的俄罗斯有机化学家，包括布特勒洛夫、鲍罗丁和门捷列夫(网络图)

一年，没有结果；两年，没有结果；三年了，还是没有结果...

六年来，门捷列夫一直关注各种媒体，没有看到科学家发现新元素的任何消息。科学家们已经逐渐对元素的周期规律漠不关心了。

一天，门捷列夫正在浏览新闻，突然看到一篇关于法国科学院发现新元素镓的报道。文章说，那年8月27日午夜，法国化学家博伊鲍德兰(1)在比利牛斯(2)的一个矿场的闪锌矿中发现了一种新元素——镓(jiā)。测定后，该新元素的比重为4.7g/cm3。门捷列夫从沙发上跳了起来。是的，这种新元素与元素周期定律中的类铝元素太相似了。唯一的区别是比重。为了安全起见，他又仔细计算了一遍，最后发现类铝的比例为5.9-6g/cm3。所以门捷列夫压抑住内心的狂喜，连夜给鲍德伦教授写了这条短信。

镓金属(网络图)

读完门捷列夫的信后，布沃德非常惊讶:我显然发现了镓。这位俄罗斯化学家如何能在六年前预测到它呢？目前，世界上我的实验室里只有一毫升镓。门捷列夫发现了元素周期定律，他以前从未见过。他怎么知道镓的比重是错的？他到底是谁？

Boisbaudran立即礼貌地回复了一封信。他在信中说，经过多次测试，镓的比例不会错。门捷列夫自然不愿意放弃这个机会，他写信给鲍兰德，告诉他两人确定的镓比例的差异是否是由于一个实验室中镓的纯度不够。

开明的博伊斯波德兰再次提炼镓，并再次测量其比例。结果，就连他也感到惊讶:镓的比例是5.96，正如门捷列夫指出的，在5.9-6g/cm3的范围内。博伊斯波德兰怀着钦佩的心情给门捷列夫回信。这封信高度肯定了这位元素周期定律大师所作预测的科学性。

镓在门捷列夫化学元素周期表(网络图)中的位置

法国科学家通过实验首次验证了门捷列夫的预测，从而证明了元素周期定律的科学本质。这件事在欧洲科学界引起了很大反响。门捷列夫关于化学元素周期定律的论文很快被翻译成法文和英文，并在欧洲主要科学期刊上发表。元素周期定律验证之旅正式开始。从那以后，许多科学家根据元素周期表探索了未发现的元素。几十个著名的实验室正在努力工作，成千上万的科学家渴望新的发现。

验证的速度后来超过了门捷列夫的预期。公元1880年，两位瑞典化学家发现了一种新元素——钪(k & agraveng ).他们推测钪正是元素周期定律中预测的类硼物质。

好消息还在继续。公元1886年，德国化学家温克勒通过光谱分析发现了一种新的元素锗(·秦)。温克勒惊讶地发现锗与门捷列夫预言的类硅性质非常相似。起初，门捷列夫预测类硅硅的原子量约为72，比重约为5.5，沸点约为90摄氏度。它几乎不与酸反应，但它能与碱反应，并且极易溶于碱。温克勒的结果是锗的原子量为72.3，比重为5.35，沸点为86摄氏度。它很难与酸反应，但是当它熔化时，它非常容易与碱反应并溶解在碱中...这个预测如此准确，以至于没有人能想象得到。

公元1895年，英国化学家拉姆齐发现了新元素氦。氦是介于氢和锂之间的一种无名元素，门捷列夫于1871年将原子量设置为1至7。三年后，英国化学家拉姆齐发现了新元素氖。门捷列夫指出氖是介于氟和钠之间的原子量为20的元素。

最大的考验来自居里夫妇。公元1898年，居里夫妇发现了原子量为226.0254的放射性元素镭。起初，门捷列夫预测这种“类钡”元素的原子量在210到230之间。

……

1898年，居里夫妇发现了放射性元素镭(网络图)

上述情况充分证明了元素周期定律确实是适用的。元素周期定律作为化学的基本定律之一，极大地促进了现代科学和物理的发展。这样，门捷列夫成功地写了《化学原理》的第二卷。这是世界上第一本基于化学元素周期定律的无级化学教科书。直到今天，世界上几乎所有的无机化学教科书都是根据化学元素的周期定律来讨论各种化学元素的。

“事实上，我没想到我会活着看到元素周期定律得到验证。感谢您的支持。”面对导师齐宁的鼓励，门捷列夫感慨万千地说。

元素周期定律的发现给门捷列夫带来了巨大的国际声誉。然而，他在俄罗斯一直受到冷遇。他受到了什么样的冷遇？他做了什么？俄罗斯科学界对他持什么态度？......请看下一集《震惊俄罗斯的“门捷列夫事件”

注意:

①莱科克·德·布瓦布德兰(保罗-&埃卡特；米勒·勒科克·德·布瓦博德兰(1838-1912)，法国化学家，1838年4月18日出生于法国夏伦特的科涅克，1912年5月28日死于巴黎。1875年8月27日，他利用光谱分析从闪锌矿中提取镓。为了纪念他的祖国，他把他发现的新元素以古法语名字“镓”命名，中文名字为“镓”。后来，又发现了两种元素:1879年的钐和1886年的镝。

(2)比利牛斯山脉位于欧洲西南部，将欧洲大陆与伊比利亚半岛分开，也是法国和西班牙的天然边界。安道尔是一个山区小国。这座山有壮观的景色，包括一片有大量蝴蝶飞舞的草地和终年积雪的山顶。有许多山和森林。矿藏主要包括铁、锰、铝土矿、硫、汞和褐煤。比利牛斯山脉一直是全世界科学家的最爱。