1907年2月2日,圣彼得堡的一场葬礼上,走在灵车前面的不是花圈,是一张几米长的元素周期表,学生们两人一组抬着它,走了整条街。
而六年前,这张表的发明者两次被提名诺贝尔化学奖,两次都没拿到,其中一次输给他的,是研究氟元素分离的法国人穆瓦桑,票数只差一票。
托博尔斯克这个西伯利亚小城,1834年2月8日出生的这个孩子,是家里第十四个,也是最后一个。
父亲很快双目失明,没多久去世。
母亲经营的玻璃厂又被一场火烧光。
这个母亲没有留在原地哭,她带着儿子横穿大半个俄国,走了将近三千公里,到莫斯科去求学。
门捷列夫后来回忆,母亲临终前说的话他记了一辈子:不要幻想,不要空谈,要耐心追求真理。
1850年门捷列夫考进圣彼得堡国立大学,师范专业出身,成绩拿了金质奖章。
之后去德国海德堡大学待了两年,那段时间欧洲化学界正闹哄哄地开会讨论一个基本问题:原子量到底怎么统一测定。
门捷列夫参加了1860年在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家大会,见到了后来影响他很深的意大利化学家坎尼扎罗关于原子量的报告。
这场会议史学界公认是近代化学从各自为战走向统一体系的起点,门捷列夫当时二十六岁,坐在会场里听。
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回国后他在圣彼得堡大学教书,接手编写一本大学化学教材,书名叫《化学原理》。
写到第一卷快收尾的时候他卡住了,六十多种元素摆在眼前,怎么排列才有逻辑,他想不明白。
碳和硫有什么关系,氯和钠为什么脾气完全相反,当时的化学家能记录这些元素的颜色、密度、反应方式,但说不出背后有没有规律。
门捷列夫的做法很朴素,他找人做了六十三张小卡片,每张写一种元素的名字、原子量、化合价。
他把这些卡片铺在桌上,像玩牌一样反复排列。
据他自己后来的说法,这个排列过程持续了相当长时间,直到有一天他把元素按原子量从小到大排成一行,排到一定长度就折回来另起一行,几行叠在一起看的时候,同一列里出现的元素性质惊人地相似,锂、钠、钾摆在同一竖列,全是软质活泼金属。
1869年3月,门捷列夫向俄国化学学会提交了第一版元素周期表,同时提出元素周期律:元素的性质随原子量的增加呈周期性变化。
这一年他三十五岁。
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值得一提的是,德国化学家迈尔在同一年也独立提出了类似的周期性排列思路,两人几乎同时抵达相近的结论,但门捷列夫的表格更完整,也更敢往下走一步。
他做的这一步,就是留空位。
当时测出来的一些元素原子量和他排出的顺序对不上,门捷列夫没有迁就那些数据,他直接判定这些原子量的测量值是错的,调整了元素的位置,把碲和碘的顺序换过来,把当时公认的铍的原子量从大约十四改成九,这在当时是极其冒险的判断,等于是拿一张自己画的表去质疑实验室里测出来的数字。
更冒险的是他在表格里留出好几个空格,说这些位置属于还没被发现的元素,还给这些不存在的元素起了临时名字,叫类硼、类铝、类硅,并且写出了这些元素大致的原子量、密度、氧化物形态。
当时欧洲化学界不少人觉得这是异想天开,德国化学家迈尔本人对周期表价值有所肯定,但学界主流对这种预测未发现元素性质的做法普遍持怀疑态度。
1875年,法国化学家布瓦博德朗在比利牛斯山附近的一种闪锌矿里分离出一种新元素,命名为镓。
门捷列夫看到论文后写信过去,说这就是他说的类铝,但密度应该在5.9到6.0之间,不是布瓦博德朗测出的4.7。
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布瓦博德朗手里只有几克这种金属,他把样品重新提纯,再测一次,结果是5.94。
这个数字后来被反复引用,因为它意味着一个人在完全没有见过实物的情况下,靠一张排列表算出了另一种物质的物理属性。
1879年瑞典的尼尔森发现了钪,对应门捷列夫的类硼。
1886年德国的文克勒发现了锗,对应类硅,文克勒测出锗的密度是5.469,门捷列夫预言的是5.5,误差小到当时的化学家都觉得不可思议。
三次预言,三次应验,欧洲化学界这才真正接受了周期表不是一张巧合的表格,是抓住了物质世界某种真实存在的秩序。
门捷列夫这个人的精力没有全放在化学上。
他去过美国宾夕法尼亚考察油田,回国后写报告建议俄国改良炼油方式,反对把石油当燃料直接烧掉,他那句烧石油等于烧钞票的说法后来被反复引用。
他在自己的博布洛沃庄园搞农业试验,试种不同的化肥配比。
1887年为了观测一次日全食,他五十三岁,独自乘热气球升到接近三千米的高空,这在当时的气球飞行史上都算是相当危险的尝试。
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晚年他被任命为俄国度量衡局局长,主持统一俄国的计量标准,这项工作做得很扎实,一直做到去世前。
他一生没有拿到诺贝尔奖,1905年、1906年两次被提名化学奖,1906年那次评选委员会内部投票,最终以一票的差距输给了研究氟元素的穆瓦桑。
1907年2月2日,门捷列夫因心肌梗塞在圣彼得堡去世,离他七十三岁生日还差六天。
葬礼上学生们抬着那张周期表走在队伍前面,这张表当时已经排到六十好几种元素,此后新元素还在陆续填满上面的空格。
1955年,美国伯克利实验室合成出第101号元素,命名为钔,用他的名字命名。
到今天,元素周期表已经排满118个位置,第118号元素在2016年被正式命名为氮,最新几个超重元素的合成和命名,用的依然是他留下的那套排列逻辑。
那张桌子上摆过的六十三张卡片,后来没有一张留存下来。
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