俄罗斯化学家门捷列夫(1834~1907年),生在西伯利亚。他从小热爱劳动,喜爱大自然,学习勤奋。

  1860年门捷列夫在为着作《化学原理》一书考虑写作计划时,深为无机化学缺乏系统性所困扰。于是,他开始搜集每一个已知元素的性质资料和有关数据,把前人在实践中所得成果,凡能找到的都收集在一起。人类关于元素问题的长期实践和认识活动,为他提供了丰富的材料。他在研究前人所得成果的基础上,发现一些元素除有特性之外还有共性。

  例如,已知卤素元素的氟、氯、溴、碘,都具有相似的性质;碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时,都很快就被氧化,因此都只能以化合物形式存在于自然界中;有的金属如铜、银、金都能长久保持在空气中而不被腐蚀,正因为如此,它们被称为贵金属。于是,门捷列夫开始试着排列这些元素。他把每个元素都建立了一张长方形纸板卡片,在每一块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物,然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。

  经过了一系列的排队以后,他发现了元素化学性质的规律性。元素周期律揭示了一个非常重要而有趣的规律:元素的性质,随着原子量的增加呈周期性的变化,但又不是简单的重复。门捷列夫根据这个道理,不但纠正了一些有错误的原子量,还先后预言了15种以上的未知元素的存在。

  结果,有三个元素在门捷列夫还在世的时候就被发现了。

  1875年,法国化学家布瓦博德兰,发现了第一个待填补的元素,命名为镓。这个元素的一切性质都和门捷列夫预言的一样,只是比重不一致。门捷列夫为此写了一封信给巴黎科学院,指出镓的比重应该是59左右,而不是47。当时镓还在布瓦博德兰手里,门捷列夫还没有见到过。这件事使布瓦博德兰大为惊讶,于是他设法提纯,重新测量镓的比重,结果证实了门捷列夫的预言,比重确实是594。

  这一结果大大提高了人们对元素周期律的认识,同时也说明很多科学理论被称为真理,不是在科学家创立这些理论的时候,而是在这一理论不断被实践所证实的时候。当年门捷列夫通过元素周期表预言新元素时,有的科学家说他狂妄地臆造一些不存在的元素,而通过实践,门捷列夫的理论受到了越来越普遍的重视。后来,人们根据周期律理论,把已经发现的100多种元素排列、分类,列出了今天的化学元素周期表,张贴于实验室墙壁上,编排于辞书后面。它更是我们每一位学生在学化学的时候,都必须学习和掌握的一课。

  现在,我们知道,在人类生活的浩瀚的宇宙里,一切物质都是由这100多种元素组成的,包括我们人本身在内。可是,化学元素是什么呢?化学元素是同类原子的总称。所以,人们常说,原子是构成物质世界的“基本砖石”,这从一定意义上来说,还是可以的。然而,化学元素并不是孤立地存在和互相毫无关联的。这些事实意味着,元素原子还肯定会有自己的内在规律。这里已经孕育着物质结构理论的变革。终于,到了19世纪末,实践有了新的发展,放射性元素和电子被发现了,这本来是揭开原子内幕的极好机会。可是门捷列夫在实践面前却产生了困惑。一方面他害怕这些发现“会使事情复杂化”,动摇“整个世界观的基础”;另一方面又感到这“将是十分有趣的事……周期性规律的原因也许会被揭示”。

  但门捷列夫本人就在将要揭开周期律本质的前夜——1907年,带着这种矛盾的思想逝世了。门捷列夫并没有看到,正是由于19世纪末20世纪初的一系列伟大发现和实践,揭示了元素周期律的本质,摒弃了门捷列夫那个时代关于原子不可分的旧观念。在摒弃其不准确的部分的同时,充分肯定了它的合理内涵和历史地位。在此基础上诞生的元素周期律的新理论,比当年门捷列夫的理论更具有真理性。

  攀登科学高峰的路,是一条艰苦而又曲折的路。门捷列夫在这条路上,也是吃尽了苦头。当他担任化学副教授以后,负责讲授《化学基础》课。在理论化学里应该指出自然界到底有多少元素?元素之间有什么异同和存在什么内部联系?新的元素应该怎样去发现?这些问题,当时的化学界正处在探索阶段。

  各国的化学家们,为了打开这秘密的大门,进行了顽强的努力。虽然有些化学家如德贝莱纳和纽兰兹在一定深度和不同角度客观地叙述了元素间的某些联系,但由于他们没有把所有元素作为整体来概括,所以没有找到元素的正确分类原则。年轻的学者门捷列夫也毫无畏惧地冲进了这个领域,开始了艰难的探索工作。他不分昼夜地研究着,探求元素的化学特性和它们的一般的原子特性,然后将每个元素记在一张小纸卡上。他企图在元素全部的复杂特性里,捕捉元素的共同性。虽然他的研究一次又一次地失败了,但他不屈服,不灰心,坚持干下去。为了彻底解决这个问题,他又走出实验室,开始出外考察和整理收集资料。1859年,他去德国海德尔堡进行科学深造。两年中,他集中精力研究了物理化学,使他探索元素间内在联系的基础更扎实了。1862年,他对巴库油田进行了考察,对液体进行了深入研究,重测了一些元素的原子量,使他对元素的特性有了深刻的了解。1867年,他借应邀参加在法国举行的世界工业展览俄罗斯陈列馆工作的机会,参观和考察了法国、德国、比利时的许多化工厂、实验室,这让他大开眼界,更加丰富了元素方面的知识。

  这些实践活动,不仅增长了他认识自然的才干,而且对他发现元素周期律,奠定了雄厚的基础。门捷列夫又返回实验室,继续研究他的纸卡。他把重新测定过的原子量的元素,按照原子量的大小依次排列起来。他发现性质相似的元素,它们的原子量并不相近;相反,有些性质不同的元素,它们的原子量反而相近。他紧紧抓住元素的原子量与性质之间的相互关系,不停地研究着。他的脑子因过度紧张而经常昏眩。但是,他的心血并没有白费,在1869年2月19日,他终于发现了元素周期律。他的周期律说明:简单物体的性质,以及元素化合物的形式和性质,都和元素原子量的大小有周期性的依赖关系。

  门捷列夫在排列元素表的过程中,又大胆指出,当时一些公认的原子量不准确。如那时金的原子量公认为1692,按此在元素表中,金应排在锇、铂的前面,因为它们被公认的原子量分别为1986、1967,而门捷列夫坚定地认为金应排列在这三种元素的后面,原子量都应重新测定。大家重测的结果,锇为1909、铂为1952,而金是1972。实践证实了门捷列夫的论断,也证明了周期律的正确性。在门捷列夫编制的周期表中,还留有很多空格,这些空格应由尚未发现的元素来填满。

  门捷列夫从理论上计算出这些尚未发现的元素的最重要性质,断定它们介于邻近元素的性质之间。例如,在锌与砷之间的两个空格中,他预言这两个未知元素的性质分别为类铝和类硅。就在他预言后的四年,法国化学家用光谱分析法从锌矿中发现了镓。实验证明,镓的性质非常像铝,也就是门捷列夫预言的类铝。

  镓的发现,具有重大的意义,它充分说明元素周期律是自然界的一条客观规律,为以后元素的研究,新元素的探索,新物资、新材料的寻找,提供了一个可遵循的规以后元素的研究,新元素的探索,新物资、新材料的寻找,提供了一个可遵循的规律。

  元素周期律像重炮一样,在世界上空轰响了,门捷列夫也因此闻名于世界!