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今天书接上文，我们继续来谈门捷列夫的元素周期表。回答昨天提出的三个问题。 1.门捷列夫为什么要编制元素周期表呢？ 昨天我也说了，很多时候事情的目的，背后的意义比事情本身，更为重要。凡事多问几个为什么，而不是稀里糊涂的就接受，就去做了。初中大家学习元素周期表的时候，在想些什么呢？我当时就是：这是考点，赶紧背一下。那时的自己，欣然接受新知识，不质疑，也不思考。如今愿意问几个问题，一探究竟，也算稍有长进吧。 元素周期表，顾名思义，是按照周期律变化的元素的汇总表。门捷列夫把一大堆原本看似杂乱无序的元素，按照一定的规律排列了起来。根据原子序数（原子核中的质子数）递增的顺序排成行，根据原子最外层电子的构型排成列。电子构型通常决定元素的性质、大小和形状。发现原本看似无关的事物之间有关联性，这其实是一件很了不起的事。 那我们回到这个问题，他为什么想起来要编这个周期表呢？首先，1861年，门捷列夫回到圣彼得堡任教化学系，那时连一本像样的化学教科书都没有。所以他立志成为一个好老师，写出一本好教材来。其次，作为化学家，想找到化学物质之间的内在联系，也可以当做一个原因。另外，通过发现当下的规律，才有可能预见未来。他想通过周期演变的元素规律，进一步预测未知的元素，以及他们的性质。那他做到了吗？确实做到了。那他是怎么成功编出了这张表的呢？ 2.门捷列夫是通过什么方法编出元素周期表的？ 今天的我们都知道一个词：大数据。感谢互联网让大数据的收集整理归纳工作变得简单，轻易就可以帮你做出趋势走向图来。想想160年前的门捷列夫，没有互联网，数据全靠自己堆。想编出周期表，就要有大量可用的元素数据。而这些元素数据的收集整理，门捷列夫是站在过往的巨人肩膀上得以实现的。下图是拉瓦锡首先发现的33种元素表： 下图又是法国的地质学家尚库尔图瓦斯发明的地螺旋周期律方案： 然后就是很重要的第一届国际化学会议上，门捷列夫收到的卡尼扎罗分发的元素原子重量文件，然后他灵光一闪，把元素写在了纸牌上做成了一副扑克牌： 玩牌都能玩出一个百年不衰的化学定律，乍一看好羡慕的样子。可你知道吗？门捷列夫玩了十年才玩出周期表来，听说是某一天做梦突然灵感迸发而成。可是我们说，灵感这个东西，它并不会偶然地凭空产生和迸发，只有长期执着一念忘我探索的人才有可能突发灵感。看似偶然成功的背后，除了极少数的运气加持外，都是长期努力后的必然。 3.元素周期表的编制有什么重大意义？ 首先它成功的预测了新元素。1875年法国化学家布瓦博德兰发现新元素镓并测定了镓的比重，与门捷列夫预测的有差异，于是门捷列夫写信让他重新测定，结果吻合。类似的情况也发生在钪和锗元素上。 对化学这座大厦而言，元素周期表就仿若大厦的基石。它应用广泛，已经在几乎所有自然学科得以应用。说它是地球的一张美丽标签也毫不为过。 对了，不能忘了说，前面讲到门捷列夫的心愿是出一本靠谱的化学教材，最后他也做到了，《化学原理》是他的经典著作。他在化学史上绝对也是属于神人那一类的，央视都有一部纪录片，就叫《可以，这很门捷列夫》。 今天讲的有点多，其实关于元素周期表，还可以有许多许多的故事与大家分享，因篇幅所限，我们不多说了。最后，把昨天留下来的问题给大家稍微解释一下： 为何黄金不像它的同族其他元素一样是银色而是金色呢？这里面学问其实还挺深的！金元素中电子以比光速的一半更高的速度绕着原子核而旋转，因为和光速是在一个数量级，那就符合爱因斯坦的相对论。这种超快的速度改变了电子的轨道，金元素吸收蓝光，其他颜色（频率）的光子被反弹回来。于是观察到的就是白光减去蓝光——金黄色的光芒。 好的，今天这一讲就到这里了。明天再见。希望大家每天都能和我一样，多学一点新知识。 |
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