元素周期表,数理化通俗演义

2019-11-01 10:43栏目:vnsc5858威尼斯城官网
TAG:

  上回说到天文学家让逊和洛克尔在日蚀光中发现一种新谱线,给物理学家出了一个难题,有好几年谁也无法解释。人们只好猜测太阳里可能有一种新元素,于是就把它定名为“氦”(希腊文太阳之意)。谁知一波未平,一波又起。1892年,洛克尔突然收到一封信,信中提出一个无法解释的疑团,洛克尔就干脆把它发表在自己主办的《自然》杂志九月号上:

  在门捷列夫那宽大的写字台的玻璃板下面,放着一张写满了化学元素符号的表。这就是他的法宝,是他经过多年辛勤劳动得到的一个既能总结过去,又能预示将来的法宝——元素周期表。

  “今有一事特向贵刊和贵刊的读者求教。我最近多次用两种方法制取氮气,但它们的密度总不一样。既是同一物为什么会有两种密度呢?”

  现在,元素周期表早已为人们熟悉了,化学和物理学教科书里,各种手册里,甚至连常用的小字典里都印着它。在这里我们先把元素周期表作一些简单的介绍。

  瑞利 1892年9月24日

  大家一定很熟悉剧场和电影院的坐次表吧。那是一张按剧场坐位画出来的表。如果你拿到一张电影票,只要看看那张表,不用走进电影院,就能知道自己坐在哪儿,因为那张表上,把每个号码的位置都画出来了。

  各位读者,你道这个瑞利(1842-1919)是谁?他是英国剑桥大学的教授。此人有极好的耐心,因此他也就选了一个极要耐心的研究题目,那就是测量各种气体的密度(密度是指一升气体在0度和一个大气压下的质量)。而他的实验室里也有当时极好的一架天秤,灵敏度可达到万分之一克。他制了一个大玻璃球。用真空泵将球内空气抽空,称出球重,算出体积,再充进各种气体,称出净重,求出密度。干这种重复枯燥的事,他真能不厌其烦。每种气体都要称几次,而且气体每次都得以不同方法制得,如果测量结果都一致了,这才放心。他就这样称了氢又称了氧,称了氧又称氯,称了氯又称碳酸气,对着那个玻璃球,抽了又充,充了又称,称了再算。从1882年开始一直干了整整十年。这工作虽然枯燥,但那些气体在他的手中都一一有了精确的密度,内心倒也十分愉快。不想到第十个年头上,瑞利这个办法再也不灵。他测氮气密度,第一个办法是让空气通过烧得红热的装满铜屑的管子,氧与铜生成氧化铜,剩下的就是氮气,密度为每升1.2572克。第二个办法是让氧气通过浓氨水,生成水和氮气,这种氮气的密度为每升重1.2560克,比空气中的氮轻了0.0062克。瑞利百思不解,便向《自然》杂志为了以上那封信。信发表后,瑞利一面盼着回音,一面不停地重复这个实验。谁知道这个0.0062就像鬼影一般,挥之不去,闭眼又来。直气得他真想把那个玻璃球一拳砸烂。小数点后面三位的小误差,这在一般人也就算了,但是细心的瑞利却决不肯放它过去。而他的信在杂志上公布了二年,竟没有收到一封回信。瑞利实在等得不得了,便带上他的仪器直闯皇家学会。1894年11月l9日,他向许多化学家、物理学家当面做了一个关于“两种氮气”的报告。这一招还真灵,报告刚完,便有一个化学家拉姆赛(1852-1916)自报奋勇出来帮忙,他说:“两年前我看到你那封信还没有弄懂其意,今天我明白了,你从空气中得到的氮气一定含有杂质,所以会密度稍大。”这真是响鼓不用重槌,明人不用多说,瑞利恍然大悟:杂质不就是未发现的新物质吗?原来一块新大陆正在招唤他呢!瞬间,心头的愁云早已化成了眉梢上的笑意。他想,或许我已经抓住新元素的尾巴了。这瑞利正喜不自禁,突然有一个叫杜瓦的物理学家又走上前来将他的肩膀拍了一把:“老兄,这个问题卡文迪许早在20年前就曾提出过,我建议您去查查他留下来的笔记,或许能帮您一把。”卡文迪许(1731-1810),瑞利现在就正在卡文迪许实验室工作,那些旧笔记就锁在他手边的柜子里。他一听这话更是喜上加喜,连忙喊道:“我现在就收拾东西回剑桥去。”

  周期表就是化学元素的“坐次表”。每个元素该坐在哪一行,哪一列,表上都写得清清楚楚。

  各位读者,你道这卡文迪许何许人也?他可算得上科学史上的一个怪人。他出身贵族,很有钱,但是一不做官,二不经商,三不交际。他把钱都用来买科学仪器和图书,他还盖了一个很像样子的私人图书馆,任何人都可以来借书,但是一定要按时归还,就是他自己看书也要先打个借条,办个手续。他的穿戴全是上个世纪的打扮,所以一出门就有许多小孩子跟在后面,又叫又笑。他一辈子没有结婚,不知缺根什么神经,从心里厌恶女人,家里用看女仆,但又规定不许与他见面。每天早晨,他将吩咐女仆办的事写在纸上,放在固定地方。吃饭时女仆先摆好饭菜退出餐厅,他再进来落坐。他离开后,才许女仆进来收拾碗筷。一天,他在楼梯上与女仆偶然相遇,一时竟气得发抖,返身找到管家,命令再造一个楼梯,男女各行其便。他思维怪异,一生发现甚多,比如:第一个从水中电解出氢、氧,并测出比例;第一个测出地球的密度等等。但是他又极少公开发表,宁肯让这许多成果掩藏在尘封土埋的笔记本里。直到他死后五十年,麦克斯韦受命筹建卡文迪许实验室,才十分吃力地将这些“天书”一本本地整理发表。这件事,着实使那个极聪明的麦克斯韦晚年耗费了许多的精力。

  下面的这张表就是现在常见的一种元素周期表。为了让初学的人容易了解,我们简化了它的内容。

  再说瑞利连忙赶回剑桥,一进实验室就开箱启柜,抱出那一叠叠纸色变黄的笔记,终于在皇家学会1784年和1785年的年报中找见卡文迪许的一篇《关于空气的实验》,而在他的笔记中又读到了更详细的实验记录。原来这个怪人想出了这样一个怪办法,他将一个U形管的两头浸在两个装有水银的酒杯里,架起一个天桥,再用当时还原始的摩擦起电机从两头通电,U形管中的氧气和氮气在电火花一闪时便化合成红色的二氧化氮,接着滴进一种特殊溶液将其吸收,再通氧,再化合,如此反复多次。卡文迪许和他的助手轮流摇起电机,整整摇了三个星期,最后弯管中还剩下一个很小的气泡,任你怎样通电,它也再无丝毫的表示。卡文迪许当时就断定,看来空中的氮气(当时叫浊气)不是单一物质,一定还有一种不与氧化合的气体,而且他还算出了这种气体不会超过全部空气的1/120。

  初见到这张表的人常常会产生这样的问题:为什么要把这张表叫做元素周期表呢?

  啊,原来如此。这真是:

  在我们周围的世界中,存在着形形色色、各不相同的许多种类的物体。这多种多样的物体,都是由为数不多的一些元素的原子所构成。到目前为止,人们已经发现的元素 (包括人造元素)一共只有107种。

  踏破铁鞋无寻处,得来却在故纸中。

  由同一种元素的原子组成的物质,叫做单质,例如,金、银就都是单质,因为它们分别由同一种金元素和同一种银元素的原子所组成。氧气、氢气也都是单质,它们分别由氧元素和氢元素的原子组成为氧气和氢气的分子。由不同元素的原子互相化合而成的物质,叫做化合物。例如,我们每天都离不开的食盐和水,就都是化合物,食盐是由钠元素的原子同氯元素的原子互相化合而成的;水是由氢元素的原子同氧元素的原子互相化合而成的。把这100多种化学元素,按照它们的原子核所带的电荷的多少(即原子序数),依次排列起来,这些元素以及由它们所组成的单质和化合物的性质,就表现出有规则的变化,并且,经过一定的间隔,就重复出现这种有规则的变化。例如,从第3号元素锂到第10号元素氖,这8个元素的单质,由典型的金属锂,经过金属性较弱的铍,过渡到非金属硼和碳,再经过非金属性越来越强的氮和氧,到典型的非金属氟,然后经过惰性气体氖便又出现了典型金属钠。从第11号元素钠,到第18号元素氩,又重复出现了上面的这种有规则的变化,依次出现典型的金属、金属性较弱的元素、非金属、非金属性较强的元素、典型的非金属,最后出现另一个惰性气体氩。类似这种周而复始的变化,共达7次之多。这种类似性质的元素之间的间隔,便叫做周期。

  却说瑞利找见卡文迪许的笔记,喜得手直发痒,立即架起仪器,重做这个109年前的气泡试验。不过,他现在已有了最新设备,这气泡立时就得。他又将此事通知拉姆赛,拉姆赛用其他方法也获得了同样的气泡。看来,这东西肯定是一种未发现的元素了,而且十有八九就是洛克尔和让逊在太阳上发现的那个氦。现在又用得上基尔霍夫发明的那个雪茄烟盒子照妖镜了。他们兴冲冲地取来分光镜,谁知不照犹可,一照忽如一盆凉水贴着半个身子从头到脚淋了下来。读者或许要问,怎么会是半边凉呢?原来瑞利满以为这回他一定捕到了那个已有26年没有归案的逃犯——氦,不想分光镜里的谱线却又是另外一种,所以浑身就凉了半边。可是他再仔细一看,这谱线是橙、绿两条,和其他已有元素也对不上号,不禁又激动起来。种瓜不收反得豆,他没有逮住“氦”,却发现了另一种新元素。瑞利给他起了个新名字叫“氩”,这在希腊文里是不活动的意思。同时拉姆赛在伦敦也找到了氩。这是1894年8月的事。

  因此,人们把这种元素以及由它们所组成的单质和化合物的性质,随着原子序数的增大而周期地改变的规律,叫做元素周期律。

  却说瑞利和拉姆赛种瓜得豆,找氦得氩后,拉姆赛总不死心。这时,他们找见氩的消息传出,一位化学家给拉姆赛写信说,钇铀矿和硫酸反应会生成一种气泡,不能助燃,也不能自燃,说不定就是你的氩。拉姆赛连忙一试,这种气体的光谱竟和氩又是不同。他实在想不出这又是一种什么新玩艺儿,便连同装着新气体的玻璃管和分光镜一起送给当时最权威的光谱专家克鲁克斯,请他鉴定。1895年3月23日,拉姆赛正在实验室里工作,突然收到一份电报:

  根据元素周期律,人们把107种元素按周期和族类列表排出,以便于学习和应用。这种表就叫做元素周期表。

  “你送来的气体,原来就是氦。——克鲁克斯。”

  在周期表里,我们把横排叫做周期。现在周期表里,共有7个横排,就是有7个周期。纵行叫做族,就是家族的意思;族里面还有主族和副族之分。现在的周期表里共有8个主族,它们是第1到7主族和零族。还有8个副族,它们是第1到第7副族以及第8族。表的左侧标出的阿拉伯数字,代表周期的次序;表的上方的罗马数字代表族的次序;罗马数字右边的字母A代表主族,B代表副族。

  真是有心裁花花不活,无心插柳柳成荫,想不到追查了27年的氦,倒这样轻易地被逮捕归案了。

  以前混乱的、互相间好像毫无联系的各种元素,在周期表里都整整齐齐地排好了队。它们排列得就像少先队员们排队时那样整齐,横看横成列,竖看竖是行。不过,少先队员是按个子高矮,而元素排队是按它们的核电荷数的多少(门捷列夫当时是按原子量的大小)来排列的。

  但是拉姆赛脾气很犟,他总觉得氦这样躲躲藏藏地和他作对,虽然找见了也不痛快。而且,氦既然很不易和其他元素结合,那么它一定会独立存在于空气中,所以他决心要在空气中直接找到氦。他知道氦、氩都有惰性,已不易通过化学反应将他们分离,这回他换了一个物理的办法,就是将空气冷凝到零下192℃,变为液体,根据它们蒸发的先后次序不同,再将他们一一分开。

  由于元素周期表是根据元素周期律排列出来的,因而在每一个横排也就是同一个周期里的元素的性质,从左到右呈现出有现则的变化;每一竖行也就是同一族里的元素,都具有相似的性质,并且这种性质依照从上到下的次序也呈现出逐步增强或者减弱的趋势。

  这天上课了,拉姆赛教授走进课堂,他在桌上放了一个特制杯状大器皿。里而是冷凝的液态空气。学生们从没有见过空气会像水一样盛在杯子里,都瞪大眼睛看教授要做些什么。只见拉姆赛拿起一个小橡皮球在器皿里浸了浸,往地上一扔,球没有像往常那样蹦起来,却嚓啦一声跌了个粉碎。只听教室里齐刷刷地“呀”了一声,学生们惊得一个个眼睛溜圆。教授不慌不忙,又往一只装满水银的试管里插进一根铁丝,连试管往器皿里一泡,再抓住铁丝往出一拉,竟拉出一根水银“冰棍”,拉姆赛拿起一个钉子,用这根冰棍,当当当,几下就将钉子钉到墙里,这时教室里又叫起一片笑声。但是还不等笑声散去,教授又从口袋里掏出一块面包,大家还没有看清怎么一回事,面包早在器皿里打了一个滚,又捞了上来。拉姆赛说:“快将窗帘拉上!”只见室内一暗,这面包竟发出天蓝色的光。但是这时学生们却有点急了,那宝贵的液态空气越蒸发越少,难道花那么多钱就为今天变一阵魔术吗?不想,拉姆赛乾脆宣布实验结束,大家回家吃午饭。他将那杯液态空气大敞着口,锁上门,扬长而去。

  通常人们都用元素的金属性和非金属性来表示这些规律。

  原来拉姆赛心中有一个既定主意。他想氦一定比氧、氮蒸发的慢,最后留在器皿底下,慢慢来收拾也不会跑掉。下午,拉姆赛将器皿底那点已经不多的空气经过除氧、除氮处理,收得一个小小的气泡,再用那个分光镜一照,氦没有找见,可是又出现了一种新谱线-这一定又是一种新元素了。这又是种瓜得豆,种豆收麦,跌跤拾宝,阴差阳错。拉姆赛把这种新元素定名为“氪”(希腊文隐藏之意)。这天是1898年5月24日。

  什么是元素的金属性和非金属性呢?

  没有找见氦,拉姆赛并不气馁。他想,你没有留在最后就说明你先蒸发走了。这回他学聪明了,将液化空气一点点蒸发分馏,然后逐次抽样,用分光镜检查。他先查出一种新元素把它定名为“氖”(希腊文“新”之意),然后终于找见了那个最狡滑的氦,接着在1898年7月12日又找见了“氙”(希腊文“陌生”之意)。这样拉姆赛用分馏法加光谱法,在不到半月内就连克三城,发现了三种最不易为人看到的惰性元素。到此为止,那个氦已让人发现过三次了。第一次在太阳上,第二次在钇铀矿里,第三次在空气里。因为找它,又牵出了一串惰性元素。后来拉姆赛说:“寻找氦使我想到了老教授找眼镜的笑话。他拚命在地下找,桌子上找,报纸下找,找来找去,眼镜就在自己的额头上。氦被我们找了一大圈,原来它就在空气里。”

  一种物质如果像金、银那样闪闪发亮,人们就说它有金属光泽。金属光泽就是一种金属性。通常所说的金属性还有传热、导电等等。不过这类性质都不牵涉到物质成分的改变。所以它们都属于物质的物理性质。物质的金属性的更重要的表现,还在于它们的化学性质,也就是物质在发生化学反应的时候所表现出来的性质。一个典型的金属能和氧、和非金属、和酸等物质起化学反应。一般衡量一个元素的金属性是强还是弱,是看它的最高氧化物和水起反应所生成的化合物碱性是强还是弱。一个元素的最高氧化物的水化物如果呈碱性,那么,这个元素就呈现金属性,碱性越强,元素的金属性也越强。

  正是:

  比如说钠元素吧,它除了具有金属光泽,能传热导电,并能和氧、非金属、酸等物质起反应外,它的氧化物也就是氧化钠,能和水反应生成氢氧化钠。氢氧化钠是一个很强的碱 (俗称火碱),因此,钠就被认为是一个金属性很强的元素。

  种瓜不成反得豆,阴差阳错终能收。
  只要张网细打捞,鱼虾蟹蚌都不丢。

  同样的道理,一个元素的非金属性,也是用类似的方法去判断的。不过,标准正好和前面说的相反,是看它的最高氧化物水化物的酸性如何了。一个元素氧化物的水化物酸性越强,就说明它的非金属性越强。

  例如硫元素,它的最高氧化物 (三氧化硫)的水化物是硫酸。硫酸是著名的三大强酸之一,因此,硫是一个具有较强的非金属性的元素。

  在元素周期表里,元素的金属性和非金属性表现出明显的有规则的变化:在同一周期里,元素的金属性随着原子序数的增加而减弱,元素的非金属性随着原子序数的增加而加强。

  比如,拿第2周期来说:

  ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA O

  钠  镁  铝  硅  磷   硫  氯   氩

  钠元素的氧化物的水化物——氢氧化钠,是一个著名的强碱。

  镁元素的氧化物的水化物——氢氧化镁,是一个中等强度的碱,比氢氧化钠要弱得多。

  铝元素的氧化物的水化物——氢氧化铝则是一个典型的两性化合物,它既同酸发生反应表现出碱性,又能同强碱发生反应表现出酸性。

  硅元素的氧化物的水化物——硅酸,是一个极弱酸。

  磷元素的最高氧化物的水化物——磷酸,是一个中强酸,比硅酸的酸性要强得多。

  硫元素的最高氧化物的水化物——硫酸,已经是一个著名的强酸了。

  氯元素的最高氧化物的水化物——高氯酸,是无机酸中最强的酸。

  同一个主族里的元素,具有相似的性质。比如,第1主族的元素,除氢元素外,都是余属性很强的元素,它们的氧化物的水化物都是强碱,所以,人们又把它们叫做碱金属。第7主族的元素,都是非金属性很强的元素,它们的最高氧化物的水化物都是强酸。

  在同一主族里面,随着原子序数的递增,元素的金属性增强,非金属性减弱。比如,在第3主族里,最上边的元素硼的非金属性较强,它的氧化物水化物是一个弱酸,就是平常眼科医生给病人洗眼用的硼酸。硼下边的元素铝,已经说过是一个两性元素,既具有明显的金属性,也有一定的非金属性。而这一家族的最下边的成员铊,就具有较强的金属性,它的最高氧化物的水化物已经是一个典型的碱,而不具有酸性了。

  在元素周期表里,元素的化合价,也就是一种元素的原了,能和他种元素的原子相结合的数目,也表现出有规则的变化。

  不只是金属性、非全属性和化合价,元素的几乎所有性质,在同一周期和同一族里,都是按顺序逐渐变化的。这种情况,在我们常用递变这个词来表示。

  不过,当年在门捷列夫初次排出周期表的时候,那张表还不像现在这么完整。因为,当时人们只知道63种元素,许多元素还没有被发现,所以在门捷列夫排周期表的时候,曾经碰到了许多困难。要不是他对科学的信仰,要不是他有坚强的毅力,要不是他具有非凡的预见,要从当时那些杂乱无章的元素知识中找到这样的规律,并排列出这张表来,实在是不可能的。

  发现分子

  通常情况下的气体,没有颜色,没有气味,看不见、摸不着,气体里面的微粒,才是真正的分子。有什么事实来证明这一论点是正确的呢?这还得从化学的发展谈起。波义耳,是英国的化学家,同时也是一位物理学家。他研究了气体体积和压强的关系,并于1660年公布了有名的波义耳定律。100多年后,法国物理学家查理,又研究了气体体积和温度的关系。于1787年提出了有名的查理定理,这两个定律虽然只说明了气体的物理性质,但却为人们从化学变化中,去研究气体体积的变化规律创造了条件。

  1808年,法国的化学家盖—吕萨克,在研究气体跟气体发生化学反应时,得出了气体体积发生变化的规律。他发现参加反应的各种气体,彼此的体积 (在一定压强和温度条件下)成简单整数比。这是他通过许多实验事实证明而得出这一结论的。

  在盖—吕萨克提出他的气体反应定律之前,英国的化学家道尔顿刚刚宣布了原子论。但是,如果根据道尔顿当时的原子论,却无法解释盖—吕萨克的气体反应定律。因此,当时他们这两种观点曾引起了一场争论,直到建立了分子的概念,弄清楚了原子跟分子的联系和区别之后,这场争论才结束。

  他们两种观点发生争论的焦点在什么地万呢?

  首先要明确的几个问题是:

  第一,波义耳和查理的定律,适用于任何气体。这个事实可以设想为:在同温同压下,任何气体的体积相同时,所包含有的微粒数相同。

  第二,盖—吕萨克的气体反应定律,也同样适用于任何气体。这一事我们可以设想成:参加反应的气体微粒数之间,呈简单的整数比。

  但是以上的设想产生了这样一些矛盾。

  首先按照道尔顿的说法,氢气、氧气和气体中的微粒是简单原子,即一个微粒只是一个原子,并且道尔顿认为原子是不可分的。那末,就解释不了2体积氢气正好和1体积氧气发生反应,生成2体积的水蒸汽这一事实;

  也就是说2个氢微粒跟1个氧微粒化合,能生成2个水微粒,那么必然每个水微粒中只有半个氧微粒。道尔顿认为氧微粒 (即氧原子)是不能分成两半的。然而事实上氧微粒(即氧原子)确是分开了。

  其次,道尔顿坚持氧微粒 (他以为是原子其实是分子)是不可分的,那就只能认为2个体积氢气中的微粒数和1体积氧气中的微粒数相等,即2个氢微粒和2个氧微粒化合,生成2个水微粒。那么,这种体积相等的气体中,在同温同压条件下所含微粒数不一定相等的说法,不仅毫无根据,并且跟波义耳、查理两人的定律格格不入。

  盖—吕萨克经过推理认为:不同的气体在同样的体积 (指在同温、同压条件下)中,所含的原子 (不是前面所说的那种微粒)数,彼此应该有简单的整数比。现在来看,这一推理是正确的,而道尔顿认为微粒(分子)数可以是整数比,甚至不成比例,更不会一定相等的看法是错误的。可惜在当时那场争论中盖—吕萨克未能再进一步建立起分子的概念,而道尔顿也一直认为水分子是一个氢原子和一个氧原子结合成的复杂原子。

  因而道尔顿的原子论中,是把原子和分子混为一谈了。道尔顿原子论的总体思想,对当时化学的发展,具有重大的积极意义,然而其中也掺杂了一些机械的主观的东西。

  1811年,意大利的物理学家阿佛加德罗,参与了上述问题的讨论。他精心的研究了道尔顿和盖—吕萨克两人的全部资料,经过了认真的思考后巧妙的构思出了一个周到的设想,在道尔顿和盖—吕萨克两人的争论分歧之间,架起了一座桥梁,这便是分了,和原子不同的真正的分子。

  阿佛加德罗所设想的分子,特别是单质的分子,可以由不同数目的同种原子组成。他认为氢气、氧气等单质分子中,各有两个原子。这样一来,盖—吕萨克的气体反应定律,就能得到很好的解释了。这可以用下列方程式来说明:

  2体积氢气 1体积氧气=2体积水蒸汽

  2nH 1nO=2nHO

  2   2  2

  2H O=2HO

  2 2 2

  用我们现有的化学知识,便很容易理解上面的三层关系,既能层层互相联系,各自又很合理。如果第三个式子是

  2H O=2HO或2H 2O=2HO

  2

  那么都是说不通的。

  阿佛加德罗提到的分子,是从道尔顿的原子理论中分化出来的。这种分子的概念,是阿佛加德罗根据宏观实验现象所做出的假想。是阿佛加德罗从困境中解救了道尔顿,然而道尔顿却不相信阿佛加德罗的说法。作为原子论发起人的道尔顿,坚持认为同种的原子必然互相排斥,不能结合成分子,否定H、O的存在,从根本上拒绝了阿佛加德罗的一片好心。

  2 2

  阿佛加德罗提出的分子假说,根本就是对的,但由于遭到别人的反对。自己却又提不出更有力的事实来作为旁证。加上当时化学学术界,还没有统一的原子量,也没有固定的化学反应式,很多认识比较片面,思想混乱。所有这些,都使得阿佛加德罗的学说遭受冷遇竟达50多年之久。直到1860年,在一次国际性的化学会议上,人们还在为分子假说争论不休,毫无结果而散会时,阿佛加德罗的学生意大利物理学家康尼查罗,散发了他的关于论证分子学说的小册子。

  康尼查罗在小册子的文章中,重新提到了他的老师的假说,用充分的论据明确指出:“……近来化学领域所取得的进展,已经证实阿佛加德罗、安培和杜马的假说,……即等体积的气体中,无论是单质或是化合物,都含有相同数目的分子,但它绝不是含有相同数目的原子。……阿佛加德罗和安培的学说必须充分加以利用。”(安培和杜马也曾有跟阿佛加德罗近似的设想)

  康尼查罗的论文条理清楚,呈述严谨,他的要求和分析很快得到了化学界的赞许和承认。近代的原子——分子的统一理论,终于在19世纪的60年代得以确立。

  气体都是以分子状态存在的,化合物的分子都是由几种不同的原子构成的。并且在同温同压下,相同体积的气体所含原子数也不一定相同,然而所

  23含的分子数却是肯定相同的,都是6.02×10个,后人将这个数叫阿伏伽德罗常数。在原子和宏观物质之间由于有了分子这一概念的过渡,许多化学反应便都很好解释了。这在化学史上是一大突破。所以恩格斯指出化学的新时代是从原子论开始的,“近代化学之父不是拉瓦锡,而是道尔顿。”

  惰性气体

  天文学家让逊和洛克尔在观察日食时从太阳光谱中发现了一种新谱线,给物理学家出了一个难题,很长一段时间谁也无法解释清楚。人们只好猜测太阳里可能有一种新元素,于是就把它定名为“氦”(希腊文太阳之意)。1892年,洛克尔突然收到一封信,信中提出一个无法解释的疑问,洛克尔就干脆把它发表在自己主办的《自然》杂志上:

  “今有一事特向贵刊和贵刊的读者求教。我最近多次用两种方法制取氮气,但它们的密度却总不一样。既然是同一物质为什么会有两种密度呢?

  瑞利 1892年9月24日”

版权声明:本文由vnsc5858威尼斯城官网发布于vnsc5858威尼斯城官网,转载请注明出处:元素周期表,数理化通俗演义