第七章 基本物质
手化学研究所直到1877年才问世,那是在美国化学学会成立一年之后。由于化学界的组织工作如此缓慢,有关阿伏伽德罗1811年的重大发现的消息,直到1860年在卡尔斯鲁厄召开第一次国际化学代表大会才开始传开。
由于化学家们长期在隔绝的环境里工作,形成统一用语的速度很慢。直到19世纪末叶,h2O对一个化学家来说意为水,对另一个化学家来说意为过氧化氢。C2h2可以指乙烯,也可以指沼气。几乎没有哪种分子符号在各地是统一的。
化学家们还使用各种令人困惑的符号和缩写,常常是自己发明的。瑞典的J.J.伯采留斯发明了一种非常急需的排列方法,规定元素应当依照其希腊文或拉丁文名字加以缩写。这就是为什么铁的缩写是Fe(源自拉丁文ferrum),银的缩写是Ag(源自拉丁文argentum)。
许多别的缩写与英文名字一致(氮是N,氧是O,氢是h等等),这反映了英语的拉丁语支性质,并不是因为它的地位高。为了表示分子里的原子数量,伯采留斯使用了一种上标方法,如h2O。后来,也没有特别的理由,大家流行把数字改为下标,如h2O。
尽管偶尔有人整理一番,直到19世纪末叶,化学在一定程度上仍处于混乱状态。因此,当俄罗斯圣彼得堡大学的一位模样古怪而又不修边幅的教授跻身于显赫地位的时候,人人都感到很高兴。那位教授的名字叫德米特里·伊凡诺维奇·门捷列夫。
1834年,在遥远的俄罗斯西伯利亚西部的托博尔斯克,门捷列夫生于一个受过良好教育的、比较富裕的大家庭。这个家庭如此之大,史书上已经搞不清究竟有多少个姓门捷列夫的人:有的资料说是有14个孩子,有的说是17个。不过,反正大家都认为德米特里是其中最小的一个。门捷列夫一家并不总是福星高照。德米特里很小的时候,他的父亲--当地一所小学的校长--就双目失明,母亲不得不出门工作。她无疑是一位杰出的女性,最后成为一家很成功的玻璃厂的经理。一切都很顺利,直到1848年一场大火把工厂烧为灰烬,一家人陷于贫困。坚强的门捷列夫太太决心要让自己的小儿子接受教育,带着小德米特里搭便车跋涉6000多公里(相当于伦敦到赤道几内亚的距离)来到圣彼得堡把他送进教育学院。她筋疲力尽,过不多久就死了。
门捷列夫兢兢业业地完成了学业,最后任职于当地的一所大学。他在那里是个称职的而又不很突出的化学家,更以他乱蓬蓬的头发和胡子而不是以他在实验室里的才华知名。他的头发和胡子每年只修剪一次。
然而,1869年,在他35岁的那一年,他开始琢磨元素的排列方法。当时,元素通常以两种方法排列--要么按照原子量(使用阿伏伽德罗定律),要么按照普通的性质(比如,是金属还是气体)。门捷列夫的创新在于,他发现二者可以合在一张表上。
实际上,门捷列夫的方法,3年以前一位名叫约翰·纽兰兹的英格兰业余化学家已经提出过,这是科学上常有的事。纽兰兹认为,如果元素按照原子量来进行排列,它们似乎依次每隔8个位置重复某些特点--从某种意义上说,和谐一致。有点不大聪明的是--因为这么做时间还不成熟--纽兰兹将其命名为quot;八度定律quot;,把这种安排比做钢琴键盘上的八度音阶。纽兰兹的说法也许有点道理,但这种做法被认为是完全荒谬的,受到了众人的嘲笑。
在集会上,有的爱开玩笑的听众有时候会问他,他能不能用他的元素来弹个小曲子。纽兰兹灰心丧气,没有再研究下去,不久就销声匿迹了。
门捷列夫采用了一种稍稍不同的方法,把每七个元素分成一组,但使用了完全相同的前提。突然之间,这方法似乎很出色,视