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元素周期表发现历史简谈

元素周期表发现历史简谈

作者: 部南 | 来源:发表于2019-03-06 11:49 被阅读0次

事实上,门捷列夫(Dmitri Mendeleev)并不是第一个尝试给各种化学元素排序的人,在他之前几十年,约翰·道尔顿(John Dalton)曾试图为这些元素创造一张表格和一些很有趣的符号,但它们没能流传开来。

Dalton所著《A New System of Chemical Philosophy (1808)》一书中的原子符号

(补一张清楚一点的图,非常有趣而形象的原子符号)

而且就在门捷列夫创建周期表的几年前(1864年),约翰·纽兰兹(John Newlands)也创建了一张根据元素物理性质对其进行分类的表格,他同时也创造了化学中的周期性(Periodic)一词。

Newlands的元素分类表格

同年,与门捷列夫一同在罗伯特·本生(Robert Bunsen)手下工作的德国化学家罗塔尔·迈耶尔(Julius Lothar Meyer)比纽兰兹更进一步发现了隐藏在各种元素里奥秘,并指出如果按照原子量给元素排序分类的话,每组元素之间的物理、化学性质会非常相似。

Julius Lothar Meyer在其著作《Die modernen Theorien der Chemie (1864)》中的元素周期表

但是,门捷列夫的天才之处体现在他为元素周期表留出的空白之中。他意识到某些元素是缺失的,还有待被发现。道尔顿、纽兰兹和其他人只是将已知的元素进行排列,只有门捷列夫为未知元素留出了空间。更令人惊讶的是,他准确地预测了缺失元素的性质。

Mendeleev在其元素周期表上为未知元素提供了空位(图中的?)

例如,在铝(Al)的右侧有留给某种未知金属的位置("?=68"),门捷列夫预言它的相对原子质量为 68,密度为 6 g/mL,熔点很低。六年后,保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰(Paul Émile Lecoq de Boisbaudran)分离出了镓(Ga),完美填补了这一空缺——它的相对原子质量为 69.7,密度为 5.9 g/mL,熔点很低,甚至能在人的手里熔化成液体。门捷列夫也对钪(Sc)、锗(Ge)和锝(Tc)作出了同样的猜测,但直到 1937 年人们才发现了锝,那时他已经去世 30 年了。

1871年Mendeleev的一张更系统化的元素周期表

要说门捷列夫的元素周期表和现代元素周期表有什么区别,最明显的就是现代元素周期表不仅补充门捷列夫空缺的元素,也补充了许多当时不为人知的元素(主要是稀有气体元素和大部分放射性与人工合成元素),另外二者的排列方式有一定差异,现代元素周期表排布要更为合理。

现代元素周期表(图源见水印)

另外,历史上还有许多的奇形怪状的元素周期表,这里就不一一赘述了(不过还是补几张图,哈哈)。

Theodor Benfey的螺旋周期表(1964) 另一种螺旋周期表(作者见水印) 3D版的元素周期表

参考资料与引用来源

1.https://www.sciencehistory.org/historical-profile/john-dalton

2.https://en.m.wikipedia.org/wiki/History_of_the_periodic_table

3.https://en.m.wikipedia.org/wiki/John_Newlands_(chemist)

4.https://en.m.wikipedia.org/wiki/Julius_Lothar_Meyer

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