元素的故事

是化學還是相術?

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然而在門捷列夫以前竟沒有一個人看得出元素間的這種自然聯係,這不奇怪嗎?

乍一看,好像這裏並沒有什麽奧妙:隻要按著原子量的大小把元素一個接一個地寫下去,周期律就自動出現了。這事做起來好像十分容易,容易得跟按照字母的順序來排列元素差不多!這麽簡單的一件事,怎麽除了門捷列夫以外,別的化學家就誰也想不到去試一試呢?

是的,別的化學家也曾嚐試過,不過嚐試之後,能夠發現周期律,並且利用它來進一步發展科學的,卻隻有門捷列夫一個人,因為事實上,這件事並不那麽簡單。

元素間的真正關係,其實是亂成一團,極難理出頭緒的。打個比方,它好像是譯成了“密碼”似的,要認識這種複雜的化學密碼,非有極高的智慧、極豐富的想象力不可。

設想有位偵察員,得到了一份重要的密碼文件及其中密碼的解法,他迫不及待地把這兩張紙擺到桌麵上,預備閱讀這份秘密文件,可是,當他開始翻譯的時候,卻發現自己被騙了,他得到的那張解法並不合用,其中有些符號顯然順序搞錯了,還有些根本找不到:31個字母本來應該有31個符號,解法裏卻隻有25個或20個符號,假定第一個符號代表A吧,第二個符號應該代表B呢,還是R呢?實在沒法猜測。這些空白或缺少的符號使全部解法變得毫無用處,因為下麵那些符號究竟代表什麽字母,就全都無法確定了。

門捷列夫在發現周期律的時候所遇到的困難,正和上述的情況完全相同。

他按著原子量把元素排列起來,但他不知道有幾種元素的原子量沒有算準確,由於當時的研究方法,錯誤是免不了的,可是那些錯誤直到許多年後才查出來。門捷列夫當時實在無從知道,於是這樣的元素就帶著假的“身份證”站在門捷列夫的“牌陣”裏,並沒有站在應該站的位置上。這樣一來,元素的自然順序被歪曲,那些由相似的元素所排成的族遭到了破壞,各族的內部,由於“外來人”的闖入,亂成一團糟。

“缺少的密碼”所引起的混亂還要大些。門捷列夫所知道的元素隻有63種,但他無法知道自然界中還有什麽樣的元素沒被查出來。拿我們提過的穿了顏色外衣,按著身量排隊的那一些人來說,設想有五人或十人在排隊以前偷偷離開了隊伍,那時候,一切都要搞亂了,各種顏色要摻雜起來,使原來井井有條的交替現象不再出現。在元素的行列中也會出現同樣的情形。

門捷列夫要把所知道的那些元素排成一張表是很不容易的。那些元素往往會像沒有受過訓練的新兵一樣,擁擠在一起,破壞了隊形,這就使門捷列夫不得不憑著自己的天才,強使它們站到各自的真正位置上,遇到發生混亂的地方,他就要毅然決然地出來維持秩序。

例如,站在第4號的元素硼和第11號元素鋁下麵的是第18號元素鈦,它們中間的間隔是六個元素,是一個完整的周期,這好像很有規律,但是就性質來看,鈦在硼和鋁這一族中,顯然是個“外路人”,它的位置,應該是在隔壁的碳族裏,於是門捷列夫決定把鈦從第十八位上搬開。

“這裏應該是一個未知元素站隊的地方,這未知元素應該像硼和鋁。”他肯定地說。

於是門捷列夫就在這裏留下一個空格,跳過這個空格,鈦就站在與它有親緣關係的碳族中了,鈦以後的元素呢,也都可以按著原子量遞增的順序一個一個往下排,不致亂插隊了。

門捷列夫就利用這樣的空格,強迫各種元素站到表中各自應站的位置上,免得破壞周期律。

可是,門捷列夫也沒有讓這些空格成為完全的空白點,他往裏麵填進了些自己臆造的新元素。

他給它們定名有埃卡硼,也就是硼加一(埃卡,在梵語裏是“一”的意思),埃卡鋁、埃卡矽,他又預言他自己臆造的這些誰也不知道的物質,會具有怎樣怎樣的性質,他甚至說明了它們的形狀、原子量以及它們同別的元素化合而成的化合物。

說這些預言並不需要什麽魔術,什麽超自然的能力,因為那些空格裏的未知元素並不是孤零零地站在那裏的。世界上雖然還沒有人看見它們,可是它們既然出現在表中一定的位置上,出現在相似的元素中間,那它們的性質就不難推算出來。

門捷列夫元素周期表初稿(1869年)

門捷列夫之所以這樣做,是因為他堅信自己發現的周期律是正確的。可是在別的許多化學家看來,這簡直是一種狂妄的行為。

“臆造一些不存在的元素,並且硬說這些元素具有怎樣怎樣的性質,還把這一切都收羅到精密科學的課本裏!所謂精密科學,隻限於談實在的物質、觸摸得到的東西、無可爭辯的事實。現在把杜撰的東西也收羅進去,那是什麽玩意兒?那是化學呢,還是相術?是科學著作呢,還是為預言未來而作的解夢書或解釋預兆的書呢?”

大多數科學家,對於門捷列夫的自然係統和他所預言的元素,都做了這樣的或類似這樣的批評。

隻有事實能夠說服懷疑派。

但是,好幾年過去了,門捷列夫周期表中的空格還是空著,隻有一些幽靈般的、臆造的物質待在裏麵,誰也不重視它們了,更糟的是人們簡直忘掉了它們。