门捷列夫

门捷列夫能够在1869年推出“元素周期表”的偶然因素有且只有一个:元素的原子量与原子序号顺序基本是吻合的。

原子序号指的是元素中质子的数量,这是元素周期性的本质来源,但是直到20世纪初才逐渐被揭示,门捷列夫在编制元素周期表时,能够参考的依据只有原子量。众所周知,原子量基本就是质子数加中子数,所以,如果中子数没什么规律,那么原子量和原子序数之间的关系也就不明确了。

所幸的是,自然界没有和我们人类开这个玩笑,通常质子数越多,中子数也越多,至于为什么,现代量子物理也没能完全证明(简单看过一些资料,更像是以果推因的方式,如果有计算大牛,还望指正)。简单点说,我们认识的这个星球上,没有出现大批一个质子带着一大堆中子跑的情况,让门捷列夫时代的科学家们可以准确地认识到,氢是第一号元素,这真的是烧高香了。对于那时的他们来说,这也是一个偶然性因素。

至于必然因素,那就是门捷列夫站在了巨人们的肩膀上。

这些巨人,一个个都真的很牛,咱拣核心的说:

拉瓦锡,他提出了现代元素的概念,虽然定义更像是“单质”,但是他已经将物质本源问题从亚里士多德时期脱离出来了——在亚氏的《形而上学》中,这是第一个基本问题。所以,从某种意义上说,他和伽利略干的事情差不多。我们现在都熟悉拉瓦锡推翻燃素理论的丰功伟绩,但是从后世影响来看,拉瓦锡还有一件更为重要的事迹:定量实验。他证明了“质量守恒”,主张用定量的方式去研究物质变化,这是元素周期律的第一大基础。

实际上,拉瓦锡还发现了倍比定律,也就是化学反应的时候,总是存在一定的比例,比如,氢气和氧气反应,体积比永远都是2:1,和氯气反应,就总是1:1……不过,他的生命终点是在断头台,没能进一步往前推演。

于是这就有了道尔顿接力上来的原子论。原子就相当于是一种“量子”,化学反应也是“量子化”的,最小单位是一个原子。如果我们没有办法理解道尔顿为什么伟大,就可以借助于前面这句话去重新认识一下他。这一理论可以一定程度上解释倍比定律,而原子论是元素周期律提出的最关键基础。不过,可能受制于他的红绿色盲问题,道尔顿不擅长做实验,所以他的技能点基本都在理论上。