1829年德國化學家德貝萊(J.Dobereiner)發(fā)現(xiàn)當時已知的44種元素中有15種元素可分成5組，每組的三個元素性質(zhì)相似，而且中間元素的相對原子質(zhì)量約為較輕和較重的兩個元素相對原子質(zhì)量之和的一半。例如，鈣、鍶、鋇性質(zhì)相似，鍶的相對原子質(zhì)量大約是鈣和鋇的相對原子質(zhì)量之和的一半。氯、溴、碘，鋰、鈉、鉀等組元素的情況類似，由此提出了“三素組”的概念，為發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)的規(guī)律性打下了基礎。 1859年，24歲的俄國彼得堡大學年輕講師門捷列夫來到德國海德堡大學本生的實驗室進修。當年，本生和基爾霍夫發(fā)明了光譜儀，用光譜發(fā)現(xiàn)了一些新元素，掀起一股發(fā)現(xiàn)新元素熱。次年，門捷列夫出席了在化學史上具有里程碑意義的德國卡爾斯魯厄化學大會。門捷列夫回憶道：“我的周期律的決定性時刻在1860年，我……在會上我聆聽了意大利化學家康尼查羅的演講……正是當時，元素的性質(zhì)隨原子量(相對原子質(zhì)量)遞增而呈現(xiàn)周期性變化的基本思想沖擊了我。”此后，門捷列夫為使他的思想信念轉(zhuǎn)化為科學理論，作出了10年艱苦卓絕的努力，系統(tǒng)地研究了元素的性質(zhì)，按照相對原子質(zhì)量的大小，將元素排成序，終于發(fā)現(xiàn)了元素周期律??元素的性質(zhì)隨相對原子質(zhì)量的遞增發(fā)生周期性的遞變。 在門捷列夫時代，沒有任何原子結(jié)構(gòu)的知識，已知元素只有63種，元素大家族的信息并不完整，而且當時公認的許多元素的相對原子質(zhì)量和化合價是錯誤的，確定元素在周期系中的次序??原子序數(shù)是十分困難的。門捷列夫通過對比元素的性質(zhì)和相對原子質(zhì)量的大小，重新測定了一些元素的相對原子質(zhì)量，先后調(diào)整了17種元素的序列。例如，門捷列夫利用他人的成果，確認應將鈹?shù)南鄬υ�子質(zhì)量從14糾正為9，使元素按相對原子質(zhì)量遞增的序位從H?Li?B?C?N?Be?O?F糾正為H?Li?Be?B?C?N?O?F。經(jīng)過諸如此類的調(diào)整元素順序，元素性質(zhì)的周期性遞變規(guī)律才呈現(xiàn)出來：從鋰到氟，金屬性漸次下降，非金屬性漸次增強，從典型金屬遞變?yōu)榈湫头墙饘�；序列中元素的化合價的漸變規(guī)律也得以顯露：從鋰到氮，正化合價從+1遞增到+5；從碳到氟，負化合價從-4下降為-1。門捷列夫敏感地認識到當時已知的63種元素遠非整個元素大家族，大膽地預言了11種尚未發(fā)現(xiàn)的元素，為它們在相對原子質(zhì)量序列中留下空位，預言了它們的性質(zhì)，并于1869年發(fā)表了第一張元素周期表。 值得一提的是，敢于宣布自己發(fā)現(xiàn)了一條普遍規(guī)律，創(chuàng)造一個理論，是需要很大勇氣的。早在1864年，德國化學家邁耶爾(L Meyer)在他的《現(xiàn)代化學理論》一書中已明確指出：“在原子量的數(shù)值上存在一種規(guī)律性，這是毫無疑義的�！倍�且他在該書中畫了一張跟門捷列夫第一張周期表十分相似的元素表格；他還于1870年發(fā)表了一張比1869年門捷列夫發(fā)表的周期表更完整的元素周期表。1880年，邁耶爾坦言道：“我沒有足夠的勇氣去作出像門捷列夫那樣深信不疑的預言�！彼�之所以沒有勇氣，在他1870發(fā)表的有關元素周期性的文章里有答案，他說：“在差不多每天都有許多新事物出現(xiàn)的領域里，任何概括性的新學說隨時都會碰到一些事實，它們把這一學說加以否定。這種危險的確是存在的……因此我們必須特別小心。”邁耶爾比門捷列夫早幾年也在本生的實驗室里工作過。 門捷列夫發(fā)表的第一張周期表對我們來說，已經(jīng)不太好懂了，因為它并不完整。例如，門捷列夫周期表里沒有稀有氣體。后來的化學發(fā)現(xiàn)終于使門捷列夫元素周期系變得完整。到1905年，維爾納(A.Werner，1913年諾貝爾獎獲得者)制成了現(xiàn)代形式的元素周期表，而當時還不知道原子序數(shù)的實在物理意義。1913年，英國物理學家莫斯萊發(fā)現(xiàn)，門捷列夫周期表里的原子序數(shù)原來是原子的核電荷數(shù)。從此，元素周期律被表述為：元素的性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性的遞變。
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