化學(xué)史第二集中文字幕

化學(xué)史第二集元素周期律我現(xiàn)在知道自然界存在的元素的名字和序數(shù)，200年前大家剛剛開(kāi)始揭開(kāi)元素的秘密，19世紀(jì)初，只發(fā)現(xiàn)了55種元素，包括液態(tài)的汞，閃光的鎂，還有易揮發(fā)的碘，科學(xué)家不清楚還能發(fā)現(xiàn)多少個(gè)元素，元素個(gè)數(shù)是無(wú)限的嗎？但最大的難題是如何把元素排列在一起？元素師無(wú)序的嗎？元素有內(nèi)在的規(guī)律和邏輯嗎？揭開(kāi)謎底是個(gè)艱難的挑戰(zhàn)，首次接近謎底卻是偶然的事情，約翰?道爾頓，既聰明又謙虛，他有個(gè)英國(guó)式的愛(ài)好-天氣，道爾頓于1766年生于英國(guó)的湖泊地區(qū)，小時(shí)候就非常聰明，12歲就自己設(shè)立學(xué)校教導(dǎo)其他孩子，他在回家途中喜歡觀測(cè)各個(gè)季度的天氣，由于熱愛(ài)天氣，他連續(xù)做了57年的氣象日記，每天不斷，無(wú)論下雨還是天晴，他做了20萬(wàn)次的精確觀察，道爾頓喜歡安靜，退休后的習(xí)慣也很普通，他一生單身，社交活動(dòng)也不活躍，每周二下午的滾木球戲是他唯一的娛樂(lè)，他也遵守習(xí)慣，可能看上去有點(diǎn)乏味，但是道爾頓其實(shí)熱愛(ài)讀書(shū)，勤于思考，在他溫文爾雅的外表下，頭腦卻充滿(mǎn)激進(jìn)的思想，最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了元素結(jié)合成化合物的方法，科學(xué)家做合成實(shí)驗(yàn)時(shí)一直使用相同的反應(yīng)物比例，道爾頓知道，食鹽氯化鈉總是一份鈉和一份氯組成的，所以無(wú)論鹽來(lái)自鹽湖城還是西伯利亞，鹽總有相同重量比的鈉和氯，道爾頓就想，如果是這樣的話(huà)，每種元素都有其獨(dú)特組成，他稱(chēng)之為最終粒子——原子。這是令人炫目的啟示，完全被人遺忘的領(lǐng)域，他提出，宇宙萬(wàn)物，是由無(wú)數(shù)小粒子組成的，希臘人在2000年前就提出原子的1/151/151/15概念，后來(lái)又被摒除，現(xiàn)在道爾頓提出自己的物質(zhì)理論，他提出的理論是革命性的，是原子理論的基礎(chǔ)，他的預(yù)示性工作直到100年后才被證實(shí)，他提出，有多少種元素就有多少種原子，正如每個(gè)元素都是不同的，每個(gè)原子的重量也不同，----獨(dú)特的原子量。每種元素都有自己的原子量，無(wú)論元素是固體，液體或者氣體，。三個(gè)氣球中充滿(mǎn)不同的氣體，所以氣體中的原子數(shù)量也基本相同，道爾頓認(rèn)為不同的原子有不同的原子量，所以三個(gè)氣球的重量應(yīng)該不同，紅色充滿(mǎn)氮?dú)?，如果我放手，氣球浮起?lái)了，氮?dú)夂茌p，第二個(gè)氣球充滿(mǎn)氬氣，如果我放手，氣球慢慢沉下來(lái)，氬氣比氮?dú)庵?，第三個(gè)氣球充滿(mǎn)氪氣，如果我放手，氣球像石頭一樣掉下來(lái)，所以道爾頓是對(duì)的，不同元素的不同原子有不同的原子量，道爾頓根據(jù)該理論，獨(dú)立研究，他首次試圖在無(wú)序的元素世界里找出規(guī)律，這些神秘的符號(hào)排列，是道爾頓根據(jù)原子量對(duì)元素的排序，有些元素我甚至認(rèn)不出來(lái)，第一個(gè)是氫，第七個(gè)是氧，一直到第167個(gè)的汞，可以看出，道爾頓得出的原子量并不全對(duì)，但他僅僅由于思考，就做了一次理論的飛躍，200年前，道爾頓使用想象力作為顯微鏡，現(xiàn)代技術(shù)能讓我們看到單個(gè)原子的形貌，使用掃描電鏡。這不是利用光的普通顯微鏡，原子比1毫米的百萬(wàn)分之一還小，小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)，掃描電鏡使用電子掃描物體的表面，采集單獨(dú)的原子，得到的圖像是驚人的，這些是閃光的硅原子，這些是碳原子，金原子，銅原子，銅是有光澤的金屬，對(duì)生命至關(guān)重要，銅使人類(lèi)從石器時(shí)代邁進(jìn)銅器時(shí)代，地球表面也有銅塊，但銅通常要從礦物中提取，某些動(dòng)物的血管中也有銅化合物，章魚(yú)，蝸牛，2/152/152/15蜘蛛的血是藍(lán)色的。道爾頓在十九世紀(jì)初提出的理論，即元素有不同的原子量，遭到很多科學(xué)家的反對(duì)，但有一人相信他，瑞典化學(xué)家貝采里烏斯，貝采里烏斯也一直想找出元素的規(guī)律，他相信，更多的了解元素的重量，是非常重要的，當(dāng)他聽(tīng)到道爾頓的理論時(shí)，他訂一個(gè)雄心勃勃的計(jì)劃，任務(wù)巨大，簡(jiǎn)直是瘋狂，這個(gè)瑞典化學(xué)家孤身一人，要精確測(cè)量每個(gè)元素的原子量，但是甚至還沒(méi)有證實(shí)元素的存在，但是貝采里烏斯開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)前，要精確的提純，稀釋和過(guò)濾每種元素，工作遠(yuǎn)非那么簡(jiǎn)單，那時(shí)候進(jìn)行精確研究所需要的化學(xué)儀器只有很少的幾件被發(fā)明出來(lái)，但這阻擋不了他，他要著手研究，素以貝采里烏斯開(kāi)始自己制造實(shí)驗(yàn)儀器，萊姆是個(gè)專(zhuān)業(yè)的吹玻璃工，他在皇家藝術(shù)學(xué)院向我展示貝采里烏斯的工作，吹玻璃需要身體忍耐力，要在非常高溫的環(huán)境下工作，貝采里烏斯一定很敬業(yè)，我要取玻璃出來(lái)，玻璃大約有1000攝氏度，我要用木手套冷卻和成型玻璃，制造圓底燒瓶，這是貝采里烏斯需要使用的最基本的化學(xué)裝置，現(xiàn)在我要引入一些空氣，空氣進(jìn)入玻璃管時(shí)熱量使玻璃膨脹，一般認(rèn)為，掌握吹玻璃技術(shù)要12年，從他的研究成果可以看出，他是個(gè)熟練的吹玻璃工，他要制造高精密的裝置，所以比制造普通的花瓶和大燒杯難得多。我從圖片中看不出他是怎么做出來(lái)的，現(xiàn)在要做圓底燒瓶的頂部，好這就是圓底燒瓶。，與貝采里烏斯做的很像，像我這樣的理論物理學(xué)家通常是做不到吹玻璃的，但我也想試一試，看看掌握這門(mén)新手藝有多難，確實(shí)要學(xué)習(xí)12年，貝采里烏斯確實(shí)多才多藝，他制造的并不是這些基本的儀器，而是非常復(fù)雜的儀器，他在尋找元素規(guī)律的同時(shí)有了意3/153/153/15外收獲，貝采里烏斯最偉大的收獲，是他學(xué)習(xí)吹玻璃工藝使他有了一個(gè)不可思議的發(fā)現(xiàn)，1824年，他發(fā)現(xiàn)了一種新元素，組成玻璃的元素之一是硅。硅是半金屬元素，隕星也含有硅，家附近，腳底下，地殼主要由硅礦組成，硅是豐度排在第二位的元素，僅次于氧，自然界的硅主要存在于沙和石英中，人造的硅化物可耐熱，防水，東西不粘土，但硅最大的功績(jī)是硅芯片，硅使房子那樣大的計(jì)算機(jī)縮小到巴掌那樣大，貝采里烏斯分離了四個(gè)元素，硅是最后一個(gè)，還有釷，錯(cuò)和硒。然后他花了十年的時(shí)間，不斷的測(cè)量原子量，他以合乎邏輯的癡迷努力，面對(duì)看起來(lái)隨即混亂的自然世界，貝采里烏斯堅(jiān)持不懈，研究了2000多種化合物，他稱(chēng)量，測(cè)量，不放過(guò)一絲細(xì)節(jié)”終于獲得45種元素的相對(duì)重量，有些結(jié)果非常精確，他得出的氯氣的重量比我們現(xiàn)在使用的重量相差不到0.2%,貝采里烏斯出版研究成果時(shí)，其他科學(xué)家也開(kāi)始測(cè)量原子量，獲得的結(jié)果卻完全不同，現(xiàn)在科學(xué)家相互爭(zhēng)論，大家都渴望在混亂中找到規(guī)律，貝采里烏斯追求元素規(guī)律具有感染力，各國(guó)的科學(xué)家開(kāi)始尋找規(guī)律，其中之一是德國(guó)化學(xué)家約翰?沃爾夫?qū)?德貝萊納，他相信關(guān)鍵不是原子量而是元素的化學(xué)性質(zhì)及其反應(yīng)，德貝萊納了解到，比較已得到的元素，能夠得出三素組，同組內(nèi)元素的化學(xué)性質(zhì)非常相似，例如堿金屬組，我首先取最輕的鋰，要把堿金屬存在在煤油下面，因?yàn)閴A金屬容易與空氣和水汽反應(yīng)，鋰來(lái)了，放進(jìn)去，看發(fā)出亮光，你可以看到它發(fā)亮，發(fā)亮的是氫氣，易燃空氣釋放出來(lái)了，同時(shí)留下粉紅色痕跡，我們加入指示劑，可以看出留下的是堿，其實(shí)生成了堿性溶液，我能聞到堿性蘇打的味道，還4/154/154/15能看到一絲水蒸氣，反應(yīng)非常劇烈，也就是說(shuō)，溫度升高很多，金屬其實(shí)溶解了，“三素組”中第2個(gè)是鈉，鈉進(jìn)入水后，橙色閃光，顏色和街燈發(fā)出的光一樣，街燈里面有鈉，該組第3個(gè)是鉀，鉀入猛虎，我們要退后一些，看那些閃光，有淡紫色的火焰，大家也可以看到“三素組”的變化趨勢(shì)，他們都跟水反應(yīng)，閃光表明放出了氫氣，生成堿溶液，；鋰相對(duì)溫和，鈉較劇烈，鉀挺可怕的，德貝萊納認(rèn)識(shí)到這些元素屬于同一組，因?yàn)樗麄兊姆磻?yīng)相似，這就是規(guī)律的暗示。但是，只有很少的元素顯示出這樣的規(guī)律，這使科學(xué)家還停留在測(cè)量原子量的階段，更大的景象，即所有元素的普遍規(guī)律，還不得而知，工作還停留在原地，直到19世紀(jì)最偉大的科學(xué)家做了突破性工作，1848年，在西伯利亞西部，大火燒毀了工廠，廠長(zhǎng)面臨貧窮，廠長(zhǎng)是個(gè)寡婦，叫瑪麗亞?門(mén)捷列夫，她做出了重大犧牲，來(lái)幫助14歲的聰明兒子，德米特里?門(mén)捷列夫，瑪麗亞知道自己的兒子很聰明，她決心讓他受到良好的教育，因此她和德米特里一起開(kāi)始1300里的跋涉，從西伯利亞一直到圣彼得堡，他們步行了大部分的旅途，令人難以置信，圣彼得堡一當(dāng)時(shí)的俄國(guó)首都，經(jīng)過(guò)俄國(guó)疏樹(shù)大平原的艱辛之旅，兒子和母親終于到達(dá)圣彼得堡，瑪麗亞?門(mén)捷列夫終于得償所愿，但是辛勞摧毀了瑪麗亞，10星期之后她就去世了，據(jù)說(shuō)她對(duì)兒子的最后幾句話(huà)是：遠(yuǎn)離妄想，探索神圣的科學(xué)真理，年輕的門(mén)捷列夫遵守母訓(xùn)，他日夜工作，實(shí)現(xiàn)母親的夢(mèng)想，成為罪著名的化學(xué)學(xué)生，希臘人提出四元素說(shuō)，土、火，氣和水之后，化學(xué)發(fā)展迅速，但是直到現(xiàn)在63個(gè)元素還是毫無(wú)規(guī)律，規(guī)律還有待發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家爭(zhēng)相尋找規(guī)律，但是5/155/155/15大家都不認(rèn)可如何找到規(guī)律，門(mén)捷列夫參加第一次國(guó)家化學(xué)會(huì)議時(shí)，還是個(gè)學(xué)生，各國(guó)化學(xué)家聚在一起解決爭(zhēng)議，爭(zhēng)議圍繞論題，即對(duì)原子量的疑惑，門(mén)捷列夫看到西西里島人康尼查羅主持會(huì)議，康尼查羅依然相信，原子量是元素的關(guān)鍵，他有了一個(gè)奇妙的創(chuàng)新，計(jì)算原子量的可靠新方法，他知道相同體積的氣體含有相同數(shù)目的分子，所以他不用液體和固體，他的創(chuàng)新是測(cè)定氣體和蒸氣的密度，從而得出單個(gè)原子的原子量，康尼查羅在演講中提出新證據(jù)，受到在坐化學(xué)家的認(rèn)可，伯齊利厄斯的工作難以服眾，康尼查羅的新方法成為受認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)家終于找到精確測(cè)量原子量的方法，這是眾所期待的一刻，有了準(zhǔn)確的原子量，化學(xué)家就能夠破解元素之謎了嗎，一個(gè)化學(xué)家寫(xiě)到，就像污垢滑落我的眼睛，疑問(wèn)變成安寧的清楚。消息不脛而走，元素的規(guī)律，似乎快要被化學(xué)家找到了，門(mén)捷列夫倍受鼓舞，但是化學(xué)家很快發(fā)現(xiàn)，就算按原子量的次序排列，元素也是不系統(tǒng)的，仍然缺少某些重要的東西，1863年，一位孤獨(dú)的英國(guó)化學(xué)家，約翰?紐蘭茲有了非凡的發(fā)現(xiàn)，紐蘭茲注意到，元素以原子量排序時(shí)，奇怪的事情發(fā)生了，想象一下，元素就像鋼琴的鍵，根據(jù)原子量排列，這里是碳，跟著是氮，氧，氟、鈉、鎂、鋁，最后是硅，紐蘭茲認(rèn)為，元素就像音階，如八度音階，經(jīng)過(guò)八個(gè)音符，某些性質(zhì)似乎又重復(fù)、協(xié)調(diào)了，他取名“八音律”，這是尋找自然規(guī)律的首次真正的嘗試，規(guī)律能使所有已知的元素排列在一起，1866年，紐蘭茲自豪的在化學(xué)學(xué)會(huì)宣讀了自己的理論，這是他的重要時(shí)刻，但是他的音樂(lè)類(lèi)比沒(méi)有引起共鳴，大家都沒(méi)有了解他的要點(diǎn)，在場(chǎng)的化學(xué)家說(shuō)，紐蘭茲的理6/156/156/15論是荒唐的，根據(jù)他提出的觀點(diǎn)，它也可以把元素按照元素符號(hào)字母的次序排列，化學(xué)家甚至挖苦說(shuō)，這樣做的話(huà)，排列的元素具有更好的規(guī)律，這肯定使紐蘭茲大受打擊，但是，約翰?紐蘭茲使用奇妙的八音律，真的找到了規(guī)律了嗎》這是古怪的概念，每八個(gè)元素的性質(zhì)相似，毫不奇怪，大家認(rèn)為紐蘭茲的理論是愚蠢的，這是根據(jù)原子量排列的8個(gè)元素，我要通過(guò)聞氣味探索元素的性質(zhì)，第一個(gè)元素是氯，一種黃綠色的劇毒氣體，我聞一下，明顯的漂白劑味道，第二個(gè)元素是鉀，沒(méi)有氣味，我還要聞5個(gè)元素，鈣，錢(qián)。鍺和碑，聞起來(lái)是無(wú)毒的，還有硒，沒(méi)有味道，最后是第八個(gè)元素，一一澳，浪是紅色氣體，像氯一樣劇毒，我要非常小心，千萬(wàn)不要在家里嘗試這樣做，氣味和氯差不多，更加劇烈，這符合紐蘭茲的八音律，因?yàn)榈?個(gè)元素一一浪的性質(zhì)與第一個(gè)元素氯相似，現(xiàn)在我們知道紐蘭茲的八音律就是周期律，但在當(dāng)時(shí)，八音律遭人恥笑，紐蘭茲什么也得不到，很明顯，門(mén)捷列夫要繼續(xù)走他的路，門(mén)捷列夫也是那樣想的，我要去圣彼得堡大學(xué)，拜見(jiàn)一位學(xué)者，希望他引導(dǎo)我去門(mén)捷列夫工作的地方，門(mén)捷列夫把自己關(guān)在家研究元素，這是最偉大的科學(xué)成就，元素周期表的誕生地他寫(xiě)的書(shū)有幾十卷，令人印象深刻，看到他的圖書(shū)館你會(huì)很奇怪，只有10%的書(shū)是關(guān)于化學(xué)物理的，其他的書(shū)是關(guān)于經(jīng)濟(jì)，技術(shù)還有地質(zhì)等，他可是個(gè)多面手，他的第二個(gè)妻子是個(gè)畫(huà)家，這里的其中一幅畫(huà)像就出自他妻子的手，門(mén)捷列夫充滿(mǎn)知識(shí)分子的好奇，他被認(rèn)為是俄國(guó)版的達(dá)?芬奇。在他1907年逝世時(shí)，鐘就停掉了，是的。1907年6點(diǎn)20分，似乎時(shí)間在這間房子凝固了，長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多7/157/157/15世紀(jì)，現(xiàn)在來(lái)到內(nèi)書(shū)房，門(mén)捷列夫在這里研究元素，我想知道他是如何得出杰作一一周期表的，1869年，門(mén)捷列夫試圖尋找元素的規(guī)律，有十年的時(shí)間了，無(wú)論他和其他化學(xué)家怎樣排序，仍然有些元素?zé)o法符合，似乎無(wú)法找到一個(gè)通用的規(guī)律，但是現(xiàn)在門(mén)捷列夫有了新想法，他做了一堆卡片，每張卡片寫(xiě)上元素名稱(chēng)和原子量，聽(tīng)上去或許有點(diǎn)古怪，就這樣開(kāi)始了科學(xué)史上最難忘的游戲，他取名叫化學(xué)單人紙牌戲，他把卡片擺來(lái)擺去看看是否有規(guī)律，是否能排列在一起，以前的化學(xué)家根據(jù)兩種方法，排列元素，一種是元素的性質(zhì)，例如與水劇烈反應(yīng)的元素，另外一種是根據(jù)原子量，正如伯齊利厄斯和康尼查羅所做的，門(mén)捷列夫最大的創(chuàng)新在與把兩者結(jié)合起來(lái)，奇怪的事接踵而至，與我們現(xiàn)在知道的元素相比，那時(shí)已發(fā)現(xiàn)的元素，還不到一半，所以他玩的卡片是不完整的，他研究了三天三夜，一刻也沒(méi)睡，一直在思考問(wèn)題，然后在2月17日，由于外面下了大雪，他決定留在家里，他筋疲力盡，最后睡著了，據(jù)說(shuō)他做了一個(gè)奇妙的夢(mèng)，他幾乎看到了63個(gè)已知的元素，一起排列在一個(gè)大表的相關(guān)位置，這是不可思議的突破，我想象的出，門(mén)捷列夫的心情就像其他科學(xué)先驅(qū)一樣，是決心，甚至是絕望，使他破解了謎團(tuán)，他終于迎來(lái)了揭開(kāi)謎底的時(shí)刻，門(mén)捷列夫揭示了自然界的內(nèi)在真理，即物質(zhì)結(jié)構(gòu)是有數(shù)字規(guī)律的，那就是周期表，正如我們現(xiàn)在看到的，周期表是基于門(mén)捷列夫的發(fā)現(xiàn)的，周期表破解和闡明自然界的組成，我們很熟悉周期表，周期表出現(xiàn)在世界每間學(xué)校的每間實(shí)驗(yàn)室的墻上，看著周期表，就令人歡欣鼓舞，顯著的是，周期表揭示了元素之間的次序規(guī)律，門(mén)捷列夫絕妙的結(jié)合8/158/158/15了元素的原子量，和元素的性質(zhì)，得出所有元素的普遍知識(shí)，橫著看周期表，元素的原子量是逐漸增加的，然后豎著看周期表，元素組合成族，性質(zhì)相似，這一邊是堿金屬族，從鋰到銫，另一邊是鹵族，有毒的氯、澳和碘都非?；顫姡敳康囊慌旁貙?duì)生命至關(guān)重要，碳、氮和氧都是非金屬，但在中間的一大區(qū)域，都是金屬，金屬元素的數(shù)量是非金屬的4倍，所有的元素都排列好了，這是一幅化學(xué)地圖，完美的元素地質(zhì)圖，有趣的是，周期表并不全是這樣的，巴比夫教授向我展示門(mén)捷列夫周期表的手稿，可以看到日期是1896年2月17日，看著周期表你能感覺(jué)到門(mén)捷列夫的思考過(guò)程，這里有些相似的元素，最輕的元素氫，然后一直延伸，是的，你能看到一些熟悉的族，堿金屬族，鹵族，包括鋰、鈉和鉀，不像我們現(xiàn)在熟悉的周期表，橫排和豎排顛倒了，大約兩年后，門(mén)捷列夫把周期表調(diào)整到現(xiàn)代周期表的樣子，這是現(xiàn)代周期表的基礎(chǔ)，非比尋常，周期表從這里開(kāi)始，門(mén)捷列夫的周期表手稿是不完美的，為了使周期表起作用，他做了一些令人吃驚的調(diào)整，他留出空位，給那些黑莓發(fā)現(xiàn)的元素，這是第一次發(fā)表的周期表的復(fù)印件，問(wèn)好就是門(mén)捷列夫空出來(lái)的地方，他對(duì)自己的模型非常自信，并沒(méi)有歪曲結(jié)果，模型不起作用的地方，他就留出空位，給那些還沒(méi)發(fā)現(xiàn)的元素，比如這個(gè)問(wèn)號(hào)，他預(yù)測(cè)是金屬，比旁邊的鈣重一些，這里是另外兩種金屬，他預(yù)測(cè)一種金屬是深灰色的，另一種金屬的熔點(diǎn)較低，門(mén)捷列夫大膽的相信，他的模型很快就會(huì)被證實(shí)，門(mén)捷列夫就像化學(xué)預(yù)言家，使用物質(zhì)規(guī)律的可預(yù)見(jiàn)的分析，來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)，但是在獲得聲譽(yù)前。他要解釋留出的空位，1859年，有人9/159/159/15發(fā)明了一種檢測(cè)元素的新方法，古斯塔夫?基爾霍夫及其同事，羅伯特?本生發(fā)明本生燈的人，本生是個(gè)堅(jiān)定無(wú)畏的實(shí)驗(yàn)者，無(wú)畏對(duì)他的貢獻(xiàn)有用嗎？他在一次實(shí)驗(yàn)室爆炸中失去了右眼，他觀察到，不同元素在本生燈火焰中燃燒時(shí)，呈現(xiàn)各種奇妙的顏色，這是銅，這含有鍶，這是鉀。本生感到驚奇，是否每個(gè)元素都有獨(dú)特的顏色呢，他和基爾霍夫著手開(kāi)展研究，基爾霍夫知道白光通過(guò)棱鏡時(shí)，會(huì)分成各種光譜顏色，彩虹的所有顏色，從紅色到黃色，藍(lán)色和紫色，他制造了分光鏡，中間是棱鏡，兩邊是望遠(yuǎn)鏡，本生和基爾霍夫共同努力，使用新儀器分析不同物質(zhì)，他們?nèi)『c的化合物在本生燈中加熱，鈉發(fā)出的燈通過(guò)第一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，然后被棱鏡分開(kāi)成光譜線(xiàn)，光譜線(xiàn)繼續(xù)通過(guò)第二個(gè)望遠(yuǎn)鏡，我要看一下，是的，我那個(gè)看到兩條黃線(xiàn)，這是鈉獨(dú)有的光譜，其他元素會(huì)不會(huì)有這樣的光譜，他們使用這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)了兩種元素，金色的銫還有銣，因?yàn)殂湽庾V有紅寶石那樣的紅色，化學(xué)家就是采用這種技術(shù)，來(lái)驗(yàn)證門(mén)捷列夫預(yù)測(cè)的空位是否正確，門(mén)捷列夫小心翼翼地描述了一個(gè)未知元素的細(xì)節(jié)，他在周期表鋁元素的后面，他預(yù)測(cè)，該元素是銀白色的金屬，原子量是68，1875年，法國(guó)化學(xué)家使用分光鏡，證實(shí)了該元素，錢(qián)雖然門(mén)捷列夫預(yù)測(cè)了錢(qián)的存在，錢(qián)其實(shí)是巴黎人布瓦博德朗找到的，錢(qián)的熔點(diǎn)很低，沸點(diǎn)是2204攝氏度，在很廣的溫度范圍內(nèi)是液體，比其它任何物質(zhì)的溫度范圍都廣，錢(qián)能制造成半導(dǎo)體，發(fā)光二極管（LED）中有錢(qián)，錢(qián)的化合物被證實(shí)對(duì)耐藥性的瘧疾有效，雖然門(mén)捷列夫?yàn)殄X(qián)和其他元素留下空位，他的周期表也是不完整的，他完全漏掉了一族元素，一族全新的元素，該10/1510/1510/15族元素的發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始于對(duì)外星元素的探索1868年8月，印度發(fā)生日全食，這正是法國(guó)天文學(xué)家比埃爾?嚴(yán)森期待的時(shí)刻，他認(rèn)為使用分光鏡有可能分辨出太陽(yáng)光中的元素，但是太陽(yáng)光太強(qiáng)，許多元素被隱藏了，嚴(yán)森希望在日全食時(shí)，看到更多元素，嚴(yán)森研究日食時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)不那么眩目的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)了一條從沒(méi)看過(guò)的黃線(xiàn)，他遇到一種未知的元素，另一位天文學(xué)家也證實(shí)了相同的譜線(xiàn)，紐曼?洛基雅，他參照希臘的太陽(yáng)神，稱(chēng)之為氮，因?yàn)樗J(rèn)為，氮只存在太陽(yáng)中，蘇格蘭化學(xué)家威廉?萊姆塞把外星的氮和地球的氫關(guān)聯(lián)起來(lái)萊姆塞用具有放射性的石頭一一釔鈾礦做實(shí)驗(yàn)，石頭在酸中溶解后，他收集到一種原子量為4的氣體，具有與洛基雅觀察到相同譜線(xiàn)，氮，氮是宇宙中豐度排第二位的元素，僅次于氫，宇宙大爆炸，也產(chǎn)生了氦，液氨被用來(lái)冷卻核磁共振掃描儀的超導(dǎo)磁鐵，深水潛水員使用氮降低麻醉作用，因?yàn)榇竽X吸收過(guò)多的氮，會(huì)導(dǎo)致頭腦麻醉，氦也是太空競(jìng)爭(zhēng)中的重要組成材料，被用來(lái)冷卻火箭發(fā)動(dòng)機(jī)里面的氫和氧，威廉?萊姆塞發(fā)現(xiàn)地球上的氫之前，他已經(jīng)從空氣中分離出一種新氣體一一氬氣，原子量是40,現(xiàn)在萊姆塞遇到難題了，他知道新元素不符合周期表，他建議，還缺少的一族元素，萊姆塞開(kāi)始尋找，他又發(fā)現(xiàn)3種氣體，取名氖，希臘語(yǔ)“新奇”的意思，還有氪，含有“隱藏”的意思，氙，含有“異國(guó)人”的意思，該族之所以叫做惰性氣體，是因?yàn)樗鼈儧](méi)有反應(yīng)活性，看上去冷漠無(wú)情，該族氣體使周期表的橫行變得完整，門(mén)捷列夫可能不知道這些額外的元素，但是他建立了元素關(guān)系的永恒理論，他相信，周期表中總有一個(gè)位置，對(duì)應(yīng)于一個(gè)新元素，無(wú)論元素11/1511/1511/15是何時(shí)發(fā)現(xiàn)的，周期表是科學(xué)方法中的典型例子，門(mén)捷列夫從一堆數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，他的預(yù)測(cè)能夠被后來(lái)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，為20世紀(jì)的科學(xué)家指明道路，它們證實(shí)門(mén)捷列夫及其理論是正確的，門(mén)捷列夫72歲逝世時(shí)，他是俄國(guó)的英雄，也是科學(xué)界的超級(jí)英雄，他的周期表被永恒的刻在石墻上，就在這里的圣彼得堡中心區(qū)，有一個(gè)元素以他命名，鍆，還有環(huán)形山，門(mén)捷列夫環(huán)形山，出現(xiàn)在月球上，這是對(duì)門(mén)捷列夫的致敬，他從西伯利亞的荒蕪之地，成為最終的元素制圖員，周期表最終從混亂中理清了規(guī)律，但是，周期表并沒(méi)有告訴我們，世界為何是這樣的，為什么有些元素活潑，有些溫和，有些惰性，有些會(huì)揮發(fā)，還要經(jīng)過(guò)40年，才有一門(mén)完全不同的科學(xué)來(lái)解答這些問(wèn)題，1909年，歐內(nèi)斯特?盧瑟福首次窺看元素的內(nèi)部，盧瑟福提出，元素的結(jié)構(gòu)，就像微型的太陽(yáng)系，包含小電子的十分空曠的空間，電子無(wú)規(guī)則的繞著帶正電的核運(yùn)動(dòng)，但是只有尼爾斯?玻爾的出現(xiàn)，事情才有了真正的進(jìn)展，玻爾曾經(jīng)是丹麥足球隊(duì)的守門(mén)員，諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者，玻爾認(rèn)為電子沿著固定的電子層，繞著核運(yùn)動(dòng)，根據(jù)玻爾的理論，大家才發(fā)現(xiàn)，這些電子層只能容納一定數(shù)目的電子，把這個(gè)足球場(chǎng)想象成元素的原子，如果按照比例的話(huà)。離核最近的電子，將會(huì)在看臺(tái)外面，因此我縮小比例，在這里離核最近的電子層，只要兩個(gè)電子就排滿(mǎn)了，第二個(gè)電子層，要8個(gè)電子才能排滿(mǎn)，第3個(gè)電子層可以容納18個(gè)電子，依次類(lèi)推，其他電子層可容納更過(guò)數(shù)目的電子，所以電子處在不連續(xù)的電子層里，不會(huì)處在電子層之間，玻爾的理論能夠解釋元素的性質(zhì)，一切與最外層的電子數(shù)有關(guān)，例如，根據(jù)玻爾模型，鈉有12/1512/1512/1511個(gè)電子，兩個(gè)在這，8個(gè)在這，只有一個(gè)電子在最外層，氟有9個(gè)電子，2個(gè)在這，最外層有7個(gè)電子，要完全達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，原子希望最外層都排滿(mǎn)電子，所以鈉原子會(huì)失去一個(gè)電子，使最外層排滿(mǎn)電子，而氟原子的最外層是缺電子的，要得到一個(gè)電子才能排滿(mǎn)，這樣的話(huà)，通過(guò)電子得失鈉原子和氟原子黏在一起，生成氟化鈉。20世紀(jì)初，玻爾和其他科學(xué)家的工作，解釋了所有的元素和化合物，為什么某些元素能反應(yīng)生成化合物？為什么其他元素不能。為什么元素具有特定的性質(zhì)，反過(guò)來(lái)，元素性質(zhì)又能解釋周期表的順序，門(mén)捷列夫找到普遍規(guī)律，他當(dāng)時(shí)并不知道原因，物理學(xué)家為了找到原因，深入到亞原子世界，門(mén)捷列夫甚至還不知道亞原子，這個(gè)工作是成功的，連阿爾伯特?愛(ài)因斯坦都印象深刻，他寫(xiě)到：這是思想界最?lèi)偠鷦?dòng)聽(tīng)的音樂(lè)，但是還有一個(gè)問(wèn)題有待解決，元素有多少種呢？在原子量最小的氫，和原子量最大的鈾之間，有無(wú)限個(gè)元素嗎？20世紀(jì)初出色的英國(guó)物理學(xué)家，亨利?莫斯來(lái)決心尋找答案，他知道秘密在于原子的心臟，原子核，莫斯來(lái)發(fā)展獨(dú)特的方法來(lái)研究原子，科學(xué)家現(xiàn)在還采用相似的技術(shù)，一一X射線(xiàn)光譜儀，看上去和莫斯來(lái)使用的有點(diǎn)不同，莫