第七章 基本物質(4)
門捷列夫兢兢業業地完成了學業，最後任職於當地的一所大學。他在那裡是個稱職的而又不很突出的化學家，更以他亂蓬蓬的頭髮和鬍子而不是以他在實驗室裡的才華知名。他的頭髮和鬍子每年只修剪一次。
然而，1869年，在他35歲的那一年，他開始琢磨元素的排列方法。當時，元素通常以兩種方法排列--要麼按照原子量（使用阿伏伽德羅定律），要麼按照普通的性質（比如，是金屬 還 是氣體）。門捷列夫的創新在於，他發現二者可以合在一張表上。
實際上，門捷列夫的方法，3年以前一位名叫約翰·紐蘭茲的英格蘭業餘化學家已經提出過，這是科學上常有的事。紐蘭茲認為，如果元素按照原子量來進行排列，它們似乎依次每隔8個位置重複某些特點--從某種意義上說，和諧一致。有點不大聰明的是--因為這麼做時間 還 不成熟--紐蘭茲將其命名為"八度定律"，把這種安排比做鋼琴鍵盤上的八度音階。紐蘭茲的說法也許有點道理，但這種做法被認為是完全荒謬的，受到了眾人的嘲笑。
在集會上，有的愛開玩笑的聽眾有時候會問他，他能不能用他的元素來彈個小曲子。紐蘭茲灰心喪氣，沒有再研究下去，不久就銷聲匿跡了。
門捷列夫採用了一種稍稍不同的方法，把每七個元素分成一組，但使用了完全相同的前提。突然之間，這方法似乎很出色，視角很清晰。由於那些特點週期性地重複出現，所以這項發明就被叫做"週期表"。
據說，門捷列夫是從北美洲的單人牌戲獲得了靈感，從別處獲得了耐心。在那種牌戲裡，紙牌按花色排成橫列，按點數排成縱行。他利用一種十分相似的概念，把橫列叫做週期，縱行叫做族。上下看，馬上可以看出一組關係；左右看，看出另一組關係。具體來說，縱列把性質類似的元素放在一起。因此，銅的位置在銀的上面，銀的位置在金的上面，因為它們都具有金屬的化學親和性；而氦、氖和氬處於同一縱行，因為它們都是氣體。（決定排列順序的，實際上是它們的電子價。若要搞懂電子價，你非得去報名上 夜 校。）與此同時，元素按照它們核裡的質子數--叫做原子序數--從少到多地排成橫列。
有關原子的結構和質子的意義，我們將在下一章加以敘述。眼下，我們只來認識一下那個排列原則：氫只有一個質子，因此它的原子序數是1，排在表上第一位；鈾有92個質子，因此快要排到末尾，它的原子序數是92。在這個意義上，正如菲利普·鮑爾指出的，化學實際上只是個數數的問題。（順便說一句，不要把原子序數和原子量混在一起。原子量是某個元素的質子數加中子數之和。）
還 有大量的東西人們不知道或不懂得。宇宙中最常見的元素是氫；然而，在後來的30年裡，對它的認識到此為止。氦是第二多的元素，是在此之前一年才發現的--以前誰也沒有想到它的存在--而即?a href='http:///s/dongwu/xiaogou/' target='_blank'>狗⑾鄭膊皇竊詰厙蟶希竊諤衾鎩Ｋ竊諞淮穩帳呈庇梅止餼搗⑾值模虼艘韻＠疤羯窈綻濾姑Ｖ鋇?895年，氦才被分離出來。即使那樣， 還 是多虧了門捷列夫的發明，化學現在才站穩了腳跟。
對我們大多數人來說，週期表是一件美麗而抽像的東西，而對化學家來說，它頓時使化學變得有條有理，明明白白，怎麼說也不會過分。"毫無疑問，化學元素週期表是人類發明出來的最優美、最系統的圖表。"羅伯特·E.克雷布斯在《我們地球上的化學元素：歷史與應用》一書中寫道--實際上，你在每一部化學史裡都可以看到類似的評價。
今天，已知的元素有"120種左右"--92種是天然存在的， 還 有20多種是實驗室裡製造出來的。實際的數目稍有爭議，那些合成的重元素只能存在百萬分之幾秒，是不是真的測到了，化學家們有時候意見不一。在門捷列夫時代，已知的元素只有63種。之所以說他聰明，在一定程度上是因為他意識到當時已知的 還 不是全部元素，許多元素 還 沒有發現。他的週期表準確地預言，新的元素一旦發現就可以各就各位。
順便說一句，沒有人知道元素的數目最多會達到多少，雖然原子量超過168的任何東西都被認為是"純粹的推測"；但是，可以肯定，凡是找到的元素都可以利索地納入門捷列夫那張偉大的圖表。
19世紀給了化學家們最後一個重要的驚喜。這件事始於1896年。亨利·貝克勒爾在巴黎不慎把一包鈾鹽忘在抽屜裡包著的感光板上。過一些時候以後，當他取出感光板的時候，他吃驚地發現鈾鹽在上面燒了個印子，猶如感光板曝過了光。鈾鹽在釋放某種射線。
考慮到這項發現的重要性，貝克勒爾幹了一件很古怪的事：他把這事兒交給一名研究生來調查。說來運氣，這位學生恰好是一位新來的波蘭移民，名叫瑪麗·居裡。居裡和她的新丈夫皮埃爾合作，發現有的岩石源源不斷地釋放出大量能量，而體積又沒有變小，也沒有發生可以測到的變化。她和她的丈夫不可能知道的是--下個世紀愛因斯坦作出解釋之前誰也不可能知道的是--岩石在極其有效地把質量轉變成能量。瑪麗·居裡把它稱之為"放射作用"。在合作過程中，居裡夫婦 還 發現兩種新的元素--釙和鈾。釙以她的祖國波蘭命名。
1903年，居裡夫婦和貝克勒爾一起獲得了諾貝爾物理學獎。（1911年，瑪麗·居裡又獲得了諾貝爾化學獎；她是既獲化學獎又獲物理學獎的惟一一人。）