伟大的化学预言家——门捷列夫

伟大的化学预言家

——————门捷列夫

19世纪下半叶是个巨大科学发现迭出的时代，以后科学的继续发展有着重大意义。门捷列夫是19世纪下半叶俄罗斯先进的科学文化活动家之一，他对最新的科学发现很是关注，总是及时地发表自己的意见，评价它们对于科学发展的意义。经常是新发现的消息刚一传出来，他已经发表了对被发现的规律或事实的评论。当然，他也有反应不正确的时候，但是门捷列夫的伟大之处还在于他虽博学多才，却绝不刚愎自用。他对科学的态度是严肃、公正、无私的。所以，一旦发现自己错了，他从不惧怕公开承认这一点。比如，他曾经对放射性元素的发现持怀疑态度，但是当他深入了解这些元素之后，马上就开始宣传它们，评价它们的意义，还试图用自己独特的方式去解释放射性元素。

无论在过去还是现在，无论对哪一个民族来讲，门捷列夫的名字都闪烁着耀眼的光芒，拥有无比的光荣地位。在他的一生中，对化学的贡献是巨大的。

一．论比容以及对同晶现象的研究——元素周期律的基础

在大学时代，门捷列夫为参加硕士考试而研究的课题是比容。经过长时间的刻苦努力，门捷列夫写出了硕士学位论文“论比容”。这是一篇内容十分丰富的专著，它不是实验结果，但也不是普通的文献引用，而是实实在在的理论研究的成果。文中论题围绕化学基础理论问题展开的争论而切入，并以其为背景进行论述。“论比容”这篇论文是深入、细致研究的成果，它标志着门捷列夫向他后来伟大总结——元素周期律迈出了重要的一步。此外，门捷列夫对化学和矿物学也倾注了许多心血，他对褐帘石和灰石进行了化学分析，此外，根据教授们的布置，他还写了一篇内容丰富的论文《论类质同晶现象》。他大学毕业时，为了取得副博士称号，写了一篇题为“由于结晶形式和结晶成分的其他关系而形成的（类质）同晶现象”论文。这篇论文取得了巨大成功，很快就以单行本版发行。它是门捷列夫理论观念发起的起点，又是他后来发现化学元素周期律的基础。

二．发现沸点

门捷列夫曾经有过两年海外完善知识的过程。在海外深造的两年期间，他认真做了极其细致的物理化学实验，想解决一个深深吸引着他的难题：液体内部原子之间附着力究竟有多大，由此得出物质内聚力的大小和它们的化学成分之间的关系。他还特别研究了液体表面张力和所谓的各种毛细常数。他希望能找到更多解决化学问题的方法。但实际上，唯一的结果是发现了“沸点”。

三．编写《有机化学》

在门捷列夫回国后，他开始写《有机化学》教材。仅仅两个月时间，新书开始在市面上出售。门捷列夫的《有机化学》教材是一个前无古人的系统教程，也是第一部由俄国科学家用俄语独立编写的有机化学教材。这个教材的出现是化学理论领域的一场真正的革命。在《有机化学》中，门捷列夫坚定不移地支持遵循罗兰、热拉尔的一元理论和康尼沙罗的《原子定律》。这部教材讨论的理论中有所谓的“极限论”，门捷列夫认为它是最重要的。这个理论是他自己提出来的。书中还谈到当时化学的中心问题——原子价理论，引起了许多化学家的注意。门捷列夫的极限论是广义上的，这本教材中有门捷列夫开始使用的有机化学术语“无

限化合”直到今天还在使用。

四．水化合理论

1864年，门捷列夫完成了博士论文“论酒精和水的化合”。它研究的是一个实际的化学问题：物质在酒精—水的体系中的物理变化，特别深入地研究水和酒精的混合液中酒精成分的确定。从内容上看，这篇论文给人的印象更像纯理论研究，而不是化学实践工作。门捷列夫提到过，这个研究的主旨：“不稳定的化合，比如溶体，不可能生硬地与稳定的化合，即所谓的真正化学化合分离开来。

从门捷列夫以后关于溶体认识的发展来看，“论酒精和水的化合“实质上是把溶体带进了水化合理论。水化合理论是门捷列夫后来总结出来的，它对溶体理论的发展产生了重大的影响。

五．溶体理论

上面说到的门捷列夫的“论酒精和水的化合”论文是他关于溶体问题的第一部著作。1884年，他做了几个关于溶体问题的报告。第一个报告中，他根据压力上升时溶体的压缩性提出了一种假说：溶质一个分子内部压力与浓度无关。也就是，对于第一份溶质和以后的、直到接近饱和状态的溶液来讲，这个压力是一样的。他的另一个报告确定了容体的密度，并把密度值与溶体的分子量作了比较。

1887年，门捷列夫出版了一部综合性专著《通过密度对水溶体的研究》。他在这部书中发展和完善的观点和理论以其独特性而动人。在溶体理论史上有着重大的意义。他的关于溶体性质和状态的观点远远超出了推测、假说的界限，他自己也这么认为——他大体上完善了承认溶体中存在溶质水合分子的缔合的溶体学说，认为这些分子处于一种动态的平衡状态，稀释以后它们会产生不同形式的分解。门捷列夫的这一学说在以后的溶体理论的发展中留下了深深的印记，引起了许多研究，导致了一系列重大发现。现代的电解溶体理论也是受到门捷列夫学说的影响饿发展起来的。

六．伟大的预言——元素周期律

1869年，在编写《化学原理》的过程中，门捷列夫发现了化学元素周期律，这一发现引发了一系列的理论和实践问题，使他用了两年时间来解决它们。化学元素周期律的发现四科学史上空前绝后的大事件。无论是科学史学家，还是普通人都对化学元素周期律思想的产生历史、性车工过程和如何成为一个无所不包的自然规律有着浓厚的兴趣。门捷列夫的发现对他来讲并不是突然的。门捷列夫的许多前辈为周期律的发现奠定了基础，他以前的科学活动以及他对科学的态度使他发现了周期律。

早在1816年—1829年间，彼列索涅尔就通过比较化学性质相似的元素的原子量发现，自然界中广泛普及的元素的原子量是相当接近。1850年彼金柯费尔发现化学性质相近的元素原子量的数值的差为8的倍数。1851年丘玛提出了类似的关于原子量之间存在着有规律的关系的设想。……

在前辈所做的铺垫下，门捷列夫尝试在单独的卡片上写下元素及它们的原子量与根本属性，然后从中找出相似的元素和相近的原子量。这样他很快就得出一个结论：元素的属性受它们的原子量制约并有周期性变化。

元素周期律的发现是十分传奇的，竟是因为他梦见了一张图表，表中元素都在自己的位置上排列着，醒了之后他马上把它记到纸片上，后来发现只有一个地方需要修改，其他的地方都很准确。而在他梦前，他几个月都在绘制这张未知的表，希望得到元素间的已知关系。真是日有所思夜有所梦！

1869年2月末，他写了论文“元素的属性和原子量的关系”。这是一篇具有特殊意义的