杂乱的无机化学
门捷列夫非常热心于教育事业。他认为,国家要兴旺发达,首先必须重视培养科学人才。门捷列夫说过这样的话:“如果俄罗斯希望避免‘落后者的痛苦’,如果想独立地向前发展的话,那么首先应该及早注意使本国出现自己的柏拉图和牛顿!”门捷列夫很希望在他的学生之中,出现柏拉图,出现牛顿。
无机化学课程跟有机化学课程一样,也没有俄文版的无机化学教科书。门捷列夫为了教好这门课程,开始着手写无机化学教科书。
然而,无机化学教科书却不像有机化学教科书那样容易写。门捷列夫只花了两个月的时间,就写出《有机化学》,而着手写《无机化学》,他却无从下笔!
是门捷列夫不懂无机化学吗?不,应该说,门捷列夫熟知无机化学胜过有机化学。无机化学与有机化学有很大的区别:所谓有机化合物,就是指含碳这种化学元素的化合物,而无机化合物通常是指不含碳这种元素的化合物。世界上由碳以外的各种元素形成的化合物,总共有5万多种,而碳的化合物—有机化合物却有300多万种!
写《有机化学》时,门捷列夫觉得按照各种碳的化合物分门别类地写,写得很有条理。可是,无机化学却像团乱麻,毫无头绪:当时,已经知道60来种化学元素。这些化学元素之间有什么关系?按照怎样的体系,才能写好无机化学教科书呢?
门捷列夫早在八年前—1857年,初任彼得堡大学副教授时,就教过无机化学。当时,他就觉得这门课杂乱无章。其实,讲课杂乱无章,是由于人们对自然界的认识还不够而造成的。从那时起,门捷列夫就在思索这一系列问题:难道氧就是氧,氮就是氮,它们之间毫无联系?难道无机世界就是这么杂乱无章?什么是化学元素间的根本规律?
其实,这些问题很早就引起化学家们的注意。早在门捷列夫之前,很多化学家就开始探索化学元素之间的规律。
法国化学家拉瓦锡,早在1789年,就着手把化学元素分类。可是,当时人们只知道33种化学元素。
拉瓦锡把这33种元素分成4类,列成一张表格—气体、金属、非金属、土质4类。可是,这样的分类,并没有揭示事物的本质。
1815年,英国19岁的青年医生威廉·普劳特,提出一个非常大胆的观点:他认为世界上所有的元素,都是由氢原子构成的。这就是他的“氢原子构成论”。每种化学元素不同,是因为原子中所含的氢原子多少不同导致的。普劳特的见解,可以说已经揭开了笼罩着无机化学世界的迷雾,然而在当时看来却几乎是不能理解的。化学界的权威们纷纷责问普劳特:“你说所有元素的原子都是由氢原子组成的,氢原子的原子量是1,为什么许多元素的原子量不是整数?比如,氯的原子量是35.5,难道它的原子是由35个半氢原子组成的?”
在当时,普劳特无法解释。所以,这种可贵的新观点也就被埋没了,无人注意。
到了1829年,人们已经发现了54种化学元素。
他发现,每3种元素的化学性质都很相似,称为“3素组”。
德贝赖纳还发现了一件耐人寻味的事情—就拿锂、钠、钾这个“3素组”来说吧,锂的原子量是7,钾的原子量是39,如果把锂和钾的原子量加起来除以2。
很有趣,钠的原子量正好是23!
也就是说,在“3素组”里,第一种元素和第三种元素的原子量之和的平均数,正好等于第二种元素的原子量。
德贝赖纳的这一发现,使化学家们开始注意研究元素和原子量之间的关系。
不过,德贝赖纳的“3素组”只包括15种元素,而其余的化学元素无法归纳进去,那该怎么办呢?
1862年,法国地质学家尚古都把各种化学元素按照原子量的大小排列起来。很有意思,尚古都做了一个圆柱体,在上面画了一根螺纹似的螺旋线,把化学元素按照原子量的大小从下向上写在螺旋线上,把性质相似的元素都写在同一条垂线上。
紧接着,1864年,德国化学家迈耶尔在讲授无机化学课程时,为了使学生们容易理解,他在伯莱斯拉乌大学的化学教室里,挂出了他的“6元素表”。这个“6元素表”比德贝赖纳的“3素组”进了一步,每组元素从3种增加到6种,排列的顺序也是按照原子量的大小。迈耶尔把这张“6元素表”,写进了他的著作《现代化学》里。
过了两年,英国化学家约翰·亚历山大·雷纳·纽兰兹又进了一步,把“6元素”扩大成8种元素一组,称这为“8音律”。纽兰兹把化学元素按原子量大小排列起来,发现第一种元素与第九种元素性质相似,第二种元素与第十种元素性质相似……也就是说,每隔8种元素,就出现性质相似的元素,这就是“8音律”的基本内容。
然而,纽兰兹在英国化学学会上宣读自己的论文以后,却遭到了冷嘲热讽。
英国化学学会会长福斯特教授挖苦纽兰兹道:“你怎么不按元素的字母顺序排列呢?那样可能也会获得相同的结果呢!”
纽兰兹的发现,已经逼近真理了,然而,纽兰兹却被那班庸人视为怪物,英国化学学会拒绝发表他的论文。