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连续工作了三天三夜之后，门捷列夫做了一个神奇的梦，他日夜研究的元素，有规律地排列在一个表格中。倏忽之间，他从梦中惊醒，以此为蓝图，经过不断的测算和修正，终于发现了“化学元素周期表”。 从人类发现元素，到形成元素周期表，简单的化学元素背后到底隐藏着什么秘密？ “现代化学之父”拉瓦锡1743年，拉瓦锡出生在法国巴黎的一个贵族家庭。他在获得巴黎大学的法学硕士和律师执照后，因为对自然科学的浓厚兴趣，毅然放弃了别人梦寐以求的律师职业。 1768年，25岁的拉瓦锡成为法国科学院的名誉院士。 后来，拉瓦锡继承了家庭的大笔遗产，是当时名副其实的“高富帅” 顺带提一下，拉瓦锡的夫人也是美貌与才华兼具，擅长翻译和绘画，为拉瓦锡的化学研究提供了很大的帮助。  拉瓦锡与他的夫人 当时法国的税收是包税制，私人可以承包，上交后剩余部分可以自由支配。 拉瓦锡花了一大笔钱买了“包税官”的职位，有了源源不断的收入来源。 但他并没有停止自己的科学研究，而是进行了严格的时间管理，每天进行至少5个小时的化学实验。 充足的资金、先进的科学设备，加上严格的“自我管理”，让拉瓦锡迅速取得了卓越的成就。 拉瓦锡主张通过精准的测算对物质进行定量研究，并撰写了第一部真正意义上的化学教科书《化学基本论述》。 当时化学被世人称为“魔术”，化学界非常流行“燃素学说”： 物质能燃烧，是因为在它里面存在“燃素”，不能燃烧的物质是因为它缺乏“燃素”。  拉瓦锡的钟罩燃烧实验 拉瓦锡在观察磷的燃烧时，发现磷的质量增加了，他猜想肯定是空气中的某种物质与磷发生了反应。 经过不断地实验证明了氧气的存在，打破了“燃素学说”，创建了“氧化说”，并验证了质量守恒定律。 1789年，拉瓦锡提出“元素”的概念，并发表了包含33个元素的物质表。 从此，化学成为一门可以精确测量的学科，他被称为“现代化学之父”；  拉瓦锡在实验室记录数据 1794年，法国大革命爆发后，拉瓦锡作为“包税官”受到穷人的憎恨，被列为政治犯推上断头台。 临死前，对刽子手说：“我想在临死前做最后一个实验，看一下人死之后到底能活多久，头被砍下来后，我会一直眨眼睛，请帮我数一下眼睛到底会眨几下”。 同时代的著名数学家拉格朗日说，刽子手在眨眼之间砍掉了人类历史上百年难遇的大才。 之后的几百年里，法国再也没有出现过像拉瓦锡一样的天才化学家。 门捷列夫的求学生涯40年后，俄国化学家门捷列夫在西伯利亚出生。他的父亲学识渊博，从小就注重培养他对事物的兴趣。 然而，13岁时随着父亲的离世，门捷列夫富足的生活结束了。 门捷列夫的母亲，为了培养他成才，上演了一出俄国版的“孟母三迁”。 她坐着马车长驱2000多公里，将门捷列夫送到莫斯科，想让他读精英大学；后来因为户口问题被拒之门外。 此后，母子又飞奔600公里，来到门捷列夫父亲的母校—圣彼得堡师范学校。 他们的举动感动了校长，破格录用并提供助学金给他，让他完成学业。  年轻时的门捷列夫 1850年，门捷列夫的母亲因为长期劳累离开人世。 门捷列夫非常珍惜这次机会，靠着微薄的助学金开始了他的求学生涯，成绩从最开始的倒数第一，一直名列前茅。 在圣彼德堡师范学院，他接触到了英国化学家约翰·道尔顿的化学理论，自此为他的人生开启了化学的大门。 道尔顿的原子理论提到道尔顿，很多人都能想到“色盲症”。 因为他是“色盲症”患者，出于好奇他对色盲进行了研究，并发表了一篇关于色盲症的论文。 后来人们为了纪念他对色盲症的贡献，将其称为“道尔顿症”。  道尔顿 1803年，道尔顿基于当时英国著名化学家戴维观测到的实验现象，开展了深入研究，发现了著名的“倍比定律”； 在倍比定律的基础上，他提出了真正意义上的“原子理论”，试图将所有的元素用“原子量”来衡量。 但何其容易，原子质量非常小且不易测量，再加上当时条件所限，道尔顿测算的很多数据都是错误的。 虽然当时很多科学家对道尔顿的数据进行了修正，但仍然没有发现元素之间的规律。 后来，科学家们陆续发现一些元素的排列规律，但无法从整体上将所有的元素联系起来。 1865年，英国化学家纽兰兹对当时已发现的61种原子，按照原子量增序排列后，发现元素的性质像“音阶”具有周期性，每隔7个元素就会出现一个性质相似的元素，他把这种规律称为“元素八音律”。 然而，他只是通过排列元素发现了这种现象，并没有真正揭示出元素之间的内在规律。 这种观点并不被世人所认可，甚至一度受到业内学者的嘲笑。 直到门捷列夫的“元素周期律”被证实。 元素周期律的发现门捷列夫毕业后，应聘到莫斯科担任大学教授；他沉迷于原子理论，试图破解元素之间排列的规律。  中年门捷列夫 他设计了一套纸牌，将不同元素的原子量、性质写在这些小卡片上； 天天摆弄、排列，来研究不同元素之间的排列规律，然而经过不断地测算和排列，还是一筹莫展。 据门捷列夫自传描述，化学元素周期表的发现得益于他的一个梦。 俗话说，“日有所思，夜有所梦”。门捷列夫不分昼夜地研究自己的纸牌，达到了近乎痴迷的程度； 在连续工作了三天三夜之后，做了一个神奇的梦。他日夜排列的元素在梦中排列到了一个表中。 门捷列夫从梦中惊醒，他从元素的性质着手，反推和预测原子量的范围。 由于当时没有同位素的概念，门捷列夫的测算逻辑其实是不严谨的。 但有时科学的发现确实需要点运气，门捷列夫用错误的假设得出了正确的结论。 1869年，经过不懈地伏案测算和修正，终于解开了原子之间的秘密，这就是后世著名的“化学元素周期表”。  门捷列夫周期表
在对当时已知60多种化学元素排列后，根据元素周期表中的空位，门捷列夫还预言了没有被发现的元素。 但是，门捷列夫并不能证明他元素周期表的正确性，并且整个推算过程也无法用实验证明。 别人天天在实验室辛辛苦苦地做实验，而他单凭着玩纸牌，就发现了元素之间的规律？ 这在当时被认为是“伪科学”，不被当时主流的科学界认可，甚至遭受了侮辱和嘲讽。 直到后来镓元素的发现。 “镓”元素的发现法国科学家布瓦邦德朗在对元素进行光谱分析的时候，预言在铝和铟之间必然存在一个元素。 1875年镓元素被从矿石中提炼出来。 镓元素的发现并没有让门捷列夫受到尊重，因为根据测量，镓元素的原子量跟门捷列夫“元素周期表”预言的不一样。 引起了一场关于“伪科学”和主流科学的论战，引起了全世界化学家的关注。 门捷列夫始终坚持自己的观点，被世人谩骂。 后来布瓦邦德朗经过多次实验后，发现门捷列夫是正确的。 自此，门捷列夫受到了化学界的认可和肯定。 随着越来越多的新元素被发现出来，一一印证了门捷列夫的预言，填补了元素周期表的空缺。 1882年，门捷列夫获得了英国皇家学会颁发的最高荣誉——“戴维奖章”。  晚年门捷列夫 1885年，德国化学家温克勒发现了新元素“锗”，这种元素在现代光学、精密仪器行业具有非常广泛的应用。 该元素的原子量和性质，与门捷列夫十几年前的预言丝毫不差，门捷列夫被推上神坛。 这个元素周期表神到什么程度？ 它准确排列了每一个元素的位置，并且预言了每一个没有发现的元素的原子量、性质和在元素周期表中的位置。就像一张原子地图，拿着它几乎可以解开化学界所有的谜题。 这种状态一直持续到惰性气体的出现。 拉姆塞和锐利发现了惰性元素氩，但发现这个元素没地方放，后来又发现了被称为“太阳元素”的氦。因为这种元素最初是在太阳的光谱中发现的，当时被科学家普遍认为在地球上是不存在的。 随着惰性气体元素被接二连三被发现，大家开始对门捷列夫的元素周期表提出了新的质疑。 惰性元素的发现，说明在七大族元素之外，还存在一个新的族，那就是惰性气体族。 因为早期化学家在排元素周期表的时候，是基于现有的元素。而惰性气体性质非常稳定，极不活泼，很难被人们发现。 经过全世界化学家的不断努力，终于形成了现在的元素周期表。  现代元素周期表 启示元素周期表为科学家们提供了一个清晰的研究思路。 在化学周期表发现之前，人们上化学课都是从一些常见的元素开始。现在的化学课都是以“族”为单元展开，具有很强的逻辑性和体系性。 在元素周期表上，每“族”元素的性质都是有规律的，人们可以根据元素周期表去设计产品、选择原材料，不断地改善现代生活，为我们日常生活提供了无限的启示。 回顾元素的发展史，我们不能否认，很多科学原理的发现具有偶然性，但我们也无法忽略其背后的必然性。 很多科学规律的发现，离不开科学家们对实验现象和数据的不断计算、总结和归纳。 很多人做研究都是浅尝辄止，习惯性地把目光停留在现象本身，而不去探寻现象背后隐藏的规律和原理。  中国古代十大发明 中国古代诞生了很多璀璨的成果，但在科学理论体系的构建方面是非常缺乏的。 这也是自然科学和现代工业体系在欧洲迅速生根发展的主要原因。 在这一方面，我们确实要向西方人学习。 |
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