预言的元素被发现
1875年,法国化学家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的闪锌矿时发现一种新元素,他将新元素命名为镓,以表达他对他的祖国法兰西的热爱,并把测得的关于镓的主要性质公布了。不久他收到了门捷列夫的来信,门捷列夫在信中指出:关于镓的比重不应该是4.7,而是5.9-6.0。当时布瓦博德朗很疑惑,他是唯一手里掌握金属镓的人,门捷列夫是怎样知道镓的比重的呢?1876年9月,布瓦博德朗重作了实验,将金属镓提纯,重新测定,结果镓的比重确实为5.94(现代值为5.91),这结果使他大为惊奇。他认真地阅读了门捷列夫的周期律论文后,感慨地说:“我没有什么可说的了,事实证明了门捷列夫这一理论的巨大意义。”
下表是个最有力的说明。
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镓的发现是化学史上第一个事先预言的新元素被发现,它雄辩地证明了门捷列夫元素周期律的科学性。1880年瑞典的尼尔森发现了钪,1885年德国的文克勒发现了锗。这两种新元素与门捷列夫预言的类硼、类硅也完全吻合,门捷列夫的元素周期律再次经受了实践的检验。
预言被证明极大地鼓舞了门捷列夫。1889年,门捷列夫应邀参加伦敦化学会举办的法拉第演讲会,他在关于周期表的报告中说道:“我预见到某些新元素的存在,在这里我提供一个例子,虽然至今我对它了解得还不太透彻。包括汞、铅、铋在内的第六周期元素中,我设想有一个与碲相类似、应排在碲下面的元素存在,可以把它叫做‘类碲’。”
果然,‘类碲’又在1898年被居里夫人发现,她为了纪念她的祖国波兰,把这种世界上首次通过追踪放射性而发现的元素命名为钋。钋的性质与门捷列夫预言的‘类碲’的性质也是一致的。
化学元素周期律是自然界的一条客观规律。它揭示了物质世界的一个秘密,即这些似乎互不相关的元素间存在相互依存的关系,它们组成了一个完整的自然体系。从此新元素的寻找,新物质、新材料的探索有了一条可遵循的规律。元素周期律作为描述元素及其性质的基本理论有力地促进了现代化学和物理学的发展。
门捷列夫为元素周期律的揭示做出了卓越的贡献。他的出色之处是敢于对当时公认的原子量提出质疑,并大胆地给未发现元素预留空位,还准确地预言了这些元素的性质。对此他自己曾评价到:
“定律的确证只能借助于由定律引申出来的推论。这种推论,如果没有这一定律便不能得到和不能想到,其次才是用实验来检验这些推论。因此我在发现了周期律之后,就多方面引出如此合乎逻辑的推论,这些推论就能证明这一定律是否正确,其中包括未知元素的特征和修改许多元素的原子量。没有这种方法就不能确证自然界的定律。不论法国人所推崇为周期律发现人的尚古多也好,英国人所推崇的纽兰兹也好,另一些人认为的周期律创始人迈耶尔也好,都没有象我从最初(1869年)起就做的那样,敢于预测未知元素的特性,改变‘公认的原子量’,或一般说来,把周期律认做是一个自然界中结构严密的新定律,它能够把散乱的材料归纳起来。”
从这段话可以看出,门捷列夫当时就将各元素的性质、周期律、推论和实验验证看成一体,他自觉或不自觉地具有普遍联系的辩证思想。他提出周期律运用的是综合归纳的方法,而他验证周期律用的却是演绎推理的方法。
1882年,门捷列夫与迈耶尔共同作为元素周期律的发现人获得了英国皇家学会的最高荣誉——戴维奖章。五年后,英国皇家学会将同样的荣誉颁发给它自己的会员——纽兰兹,以表彰他的“八音律”对周期律的揭示所起的承前启后的作用。