首创元素周期表的门捷列夫,为何终生无缘诺贝尔奖?
1907年2月,沙俄首都圣彼得堡的空气比往年更冷了一些。
近十万人的队伍在零下20多度的寒风里缓缓而行,庄严肃穆。队伍最前方,十几个青年学生高高地举着一块巨大的木牌。
木牌上画着许多方格,格子里工工整整地写着"C"、"Fe"、"O"、"He"等各种化学元素符号。
48年后,科学家在加速器中用氦核轰击锿核,获得了一个新的元素。科学家们把这个新的元素命名为"钔 (Mendelevium )",以此纪念一位伟大的科学家——门捷列夫 (Mendeleev) 。 1
1834年2月7日,门捷列夫出生于西伯利亚托博尔斯克市。新生命的降生并没有带来无限的喜悦,因为门捷列夫已经是这个家庭的第14个孩子了。
门捷列夫的父亲是一位中学校长,收入不菲,但是养这么多孩子还是很有压力的。
即便如此,这样的生活也没能持续多久。
门捷列夫出生不久后,父亲因眼疾而双目失明,校长职位自然不保。失去了经济来源,门捷列夫一家只好投奔门捷列夫的舅舅——舅舅经营着一家玻璃厂,生意还算不错。
门捷列夫在玻璃厂度过了自己的童年。想来,也许工人熔炼和加工玻璃的场面和随处可见的烧杯、烧瓶,就是他与化学结下不解之缘的重要原因。 2
门捷列夫自幼聪明,7岁就考进了别人十几岁才能进的中学,在当地引起了不小的轰动。但他的天才之路还没走多久,就跑偏了。
门捷列夫喜欢自然科学,讨厌拉丁语。偏科的后果很严重,严重到他中学毕业以后,几乎没有大学可上。
1848年对门捷列夫来说是个多事之秋。这一年,14岁的门捷列夫永远地失去了父亲,作为家庭经济来源的玻璃厂也因为一场火灾而倒闭。
好在,门捷列夫有一个坚强而伟大的母亲。
中学毕业后,母亲不甘心门捷列夫的学业到此为止,于是做了一个艰难而又果断的决定:变卖家产,外出求学。
他们坐了2000多公里马车来到莫斯科,却碰了一鼻子灰,因为门捷列夫的中学成绩实在拿不出手。
他们又坐了600多公里马车来到圣彼得堡,还是不顺利。
无奈之下,门捷列夫只好在圣彼得堡国立交通大学读了两年专科。
两年后,门捷列夫以官费生的身份进入圣彼得堡大学附属师范学院学习化学。这固然有他学习成绩优秀的原因,但另一个原因也很重要:这所师范学院是他父亲的母校,而此时的校长正好是他父亲当年的同学。
入学后不久,母亲就在圣彼得堡安息了,16岁的门捷列夫再也没有了任何依靠。
从那以后,门捷列夫仿佛变了一个人。 3
虽然天才之路跑偏了,但回过神来的门捷列夫立即用实际行动证明,即使跑偏,他也能立即把自己拉回来,然后继续在天才之路上狂奔。
仅仅1年,他就成为了化学系的优等生。
1854年,门捷列夫大学毕业。
1856年,门捷列夫获得化学硕士学位。
1857年,年仅23岁的门捷列夫被聘为圣彼得堡大学化学系副教授。
1859年,门捷列夫被选派德国海德堡大学深造,获得了罗伯特·威廉·本生 (海德堡大学教授,化学家,法国科学院院士) 的亲自指导。
罗伯特·威廉·本生
1860年,门捷列夫作为沙俄最优秀的科学家之一,参加了在卡尔斯鲁厄 (德国西南部城市) 召开的第一次国际化学家代表大会。
1865年,门捷列夫获得化学博士学位。
1867年,33岁的门捷列夫被聘为圣彼得堡大学化学系教授。
1869年,门捷列夫首创元素周期表,轰动世界。
其母泉下有知,有子如此,亦当含笑九泉。 4
担任圣彼得堡大学化学系副教授的时候,门捷列夫的任务是讲授《化学基础》课。
编写教案的时候,摆在门捷列夫面前的,是一堆世界性的难题:自然界一共有多少种元素?各个元素之间有什么异同?如何为不同元素建立联系,以搭建系统性的理论框架?
这些问题并不是凭空产生的,事实上,科学家早就为这些问题做出过尝试。
1829年,德国化学家德贝莱纳把当时已知的44种元素中的15种,按照"三元素理论"分成了5组,每组3种元素。德贝莱纳称,每组元素的性质相似,且中间元素的原子量 (相对原子质量) 约等于另外两种元素原子量之和的一半。
德贝莱纳
看似十分有道理,细想之下,却根本经不起推敲。
1862年,法国科学家尚古多提出了描述元素性质的"螺旋图";
1864年,德国科学家迈耶提出了"六元素表";
1865年,英国科学家纽兰兹提出了"八音律"。
......
虽然他们从某种意义上描述了元素性质,但仍然没有找到为元素"建档"的正确原则,建立理论框架也就无从谈起。
为了解决这个问题,门捷列夫决定走出实验室,外出考察,收集数据。 5
门捷列夫用了整整8年,实地考察了德国、法国、比利时等许多国家的化工厂、实验室,得到了大量数据。
回到实验室后,门捷列夫把所有测定过原子量的元素都写在纸卡上,按照原子量的大小依次排列,仔细揣摩。
他发现,有些性质相似的元素,它们的原子量并不十分接近,甚至差距很大;有些性质不同的元素,它们的原子量却十分接近——这与当时科学家们的认知可谓大相径庭。
门捷列夫紧紧抓住原子量与性质之间的相互关系,尽量避免科学界已有的经验的误导,他的努力没有白费。
1869年2月19日,门捷列夫终于发现了元素的规律:元素以及元素化合物的形式和性质,与原子量有周期性的依赖关系。
凭借这一发现,门捷列夫顺利编排出了元素周期表。根据元素周期表,门捷列夫对当时一些公认的元素原子量提出了大胆质疑。
门捷列夫的元素周期表手稿
事实证明,门捷列夫是对的 (例如金,当时公认的原子量是196.2,重测后则是197.2) 。
此外,门捷列夫还在元素周期表里留了许多空白,用于填充理论上存在,但还未实际发现的元素。
例如1871年,门捷列夫在锌和砷之间留了两个空位,并预言说:这两个位置应有两个元素,分别类似铝和硅。
1875年,法国科学家布阿勃朗在闪锌矿石上发现了镓,实验证明,镓的性质确实十分像铝,门捷列夫对了。
1886年,德国科学家文克勒在辉银锗矿石上发现了锗,实验证明,锗的性质确实十分像硅,门捷列夫又对了。
镓和锗的发现,充分证明元素周期律是一条客观存在的规律,它将为研究元素和探索新元素提供正确的理论指导。
毫无疑问,元素周期表就像一颗重磅炸弹,在整个世界上空炸响了。 6
很难想象,堪称现代化学奠基人的门捷列夫,终生无缘诺贝尔奖。
1905年和1906年,诺贝尔化学奖的人选都是门捷列夫。
然而,门捷列夫曾经批评过瑞典皇家科学院化学家阿伦尼乌斯的论文,所以阿伦尼乌斯在诺贝尔奖委员会上疯狂报复,带头批评和贬低门捷列夫,导致门捷列夫连续两次与诺贝尔化学家奖失之交臂。
只是,此时的门捷列夫大概早已淡泊明志了。科学和病痛,才是他心头最大的问题。
1907年2月2日,饱受病痛折磨的门捷列夫走到了生命的尽头,那一天,离他73岁生日只有6天。
据说门捷列夫是在书桌前去世的。当时,他还紧紧地握着手中的笔。
1906年落选诺贝尔奖,除了因为阿伦尼乌斯带头反对,还有一个原因,是门捷列夫遇到了一个强劲的对手——莫瓦桑。
19世纪末,科学家发现所谓的钻石,其实就是碳。
结合在陨石中发现的微量钻石,科学家们相信,在高压条件下,石墨可以变成钻石。
但是对于"高压"有多高,科学家们心里也没底。这时,莫瓦桑提出了一个看似可行的方案:把石墨放进铁水里,等铁水冷却凝固后,即可对石墨产生巨大的压力。
1903年,莫瓦桑按照这个方案成功得到了一小块钻石。科学院欣喜若狂,立即把这一消息通报世界。"点石成金"成为现实,莫瓦桑立刻成了科学界万众瞩目的巨星。
莫瓦桑
1906年的诺贝尔化学奖评选上,委员会以莫瓦桑制取单质氟 (一项了不起的成就) 方面的贡献,颁发了诺贝尔化学奖,门捷列夫落选。
不难想象,"点石成金"在其中起到了多么重要的作用。
1907年,莫瓦桑在荣光和鲜花中离世,门捷列夫也在病痛中离世。
后来,科学家们发现,铁水凝固产生的压力,根本不足以把石墨变成钻石,那么,莫瓦桑的钻石是哪里来的?
莫瓦桑的遗孀告诉了我们答案:当年烧铁水的时候,莫瓦桑的助手烧了一锅又一锅,却只能得到一滩淤泥状的石墨,如是几次,助手很快就烦了,但又不能改变莫瓦桑的决心,所以只好偷偷扔了点钻石进去,假装是石墨变的。
虽然真相大白,但莫瓦桑和门捷列夫早已离世,后悔也没用了。
门捷列夫无缘诺贝尔奖是他的遗憾 (也许他本人并不这么觉得) ,而诺贝尔奖没有颁发给门捷列夫,是诺贝尔奖的遗憾。
点墨先生
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