课本里的科学家｜门捷列夫：元素周期表不是“梦”出来的

　　翻开人教版八年级下册化学课本，最后一页印着一张密密麻麻的表格——元素周期表。我们从初中背到高中，“氢氦锂铍硼”的顺口溜刻进了几代人的记忆。课本只有一页纸，那张表背后的人，课本几乎没有讲。

　　他花了二十年，将63种元素反复排列、推倒、重来。他在纸上留下空格，然后整个世界都照着他的剧本，一个一个把空格填满了。

　　他是化学课本最后一页那张“元素周期表”的创造者，他是用几十张卡片为宇宙万物建立秩序的“预言家”，他就是德米特里·门捷列夫。

　　一张表格诞生之前：化学界的“混沌时代”

　　19世纪的化学家们，像捅了马蜂窝一样。今天发现这个“奇物”，明天搞出那个“怪胎”，到19世纪60年代，手里已经攒了63种元素。但问题来了：这些元素到底该怎么分类？

　　在门捷列夫之前，已经有不少人尝试过。化学家拉瓦锡曾将气体元素、金属元素、非金属元素、土质元素各分为一类，但这样粗略的分类，实质上与古人金、木、水、火、土的五行理论没有多大差别。到1828年，德国化学家段柏莱纳提出“三元素”假说，才算瞥见了元素周期规律的一些端倪，但他揭示的规律还非常有限，难以让人信服。

　　最接近真相的，是英国化学家纽兰兹。1865年，纽兰兹将元素按原子量从小到大排列，惊讶地发现：每八个元素中的第八个元素，性质与第一个元素基本重合。他把这种现象命名为“八音律”——就像音乐上的八度音循环一样。

　　这已经是正确的方向了。然而，当纽兰兹把“八音律”的想法在化学学会上发表时，却遭到众人的讥讽和奚落。有人甚至问他：“你怎么不按元素字母来排列，可能要比八音律更押韵呢。”遭受打击后，纽兰兹失去了信心，放弃了元素周期律的工作，转向了其他领域。

　　一个正确的方向，就这样被嘲笑声淹没了。

　　而此时的门捷列夫，正在圣彼得堡大学给学生讲授化学基础课。他每次讲到元素部分都觉得不痛快——63种元素，从哪个讲起都不对。从氢讲起？因为它质量最小。从氧讲起？因为它最常见。从金属讲起？因为矿业最发达最实用。但怎么讲都无法形成统一的标准。

　　年轻的门捷列夫下定了决心：他要结束这个混沌的时代。

　　“卡片游戏”与大胆的留白：一个预言家的诞生

　　门捷列夫的办法，看起来很“笨”。他找来一堆卡片，在每一张上写下元素名称、原子量、化合物的化学式和主要性质。自那以后，他像着了魔一样，卡片不离手，吃饭睡觉都要摆弄一下。

　　1869年的一个冬夜，圣彼得堡大学的实验室还亮着灯。35岁的门捷列夫把桌上几十张卡片，像玩扑克牌似的摆来摆去，突然一拍桌子：“按原子量排列，性质会周期性重复！”

　　他终于发现了——每一行元素的性质，都是按照原子量的增大而从上到下逐渐变化着。元素的性质与它们的原子量呈周期性关系。他兴奋地在记事簿上写道：“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表。”

　　1869年3月18日，门捷列夫在俄国化学会议上宣读了题为《元素的性质和原子量的关系》的论文，向化学界公开了他的首张元素周期表。

　　但真正让这张表封神的，是门捷列夫做了一件前无古人的事——他在表里留了空位。他不仅大胆地给这些空位预留了位置，还根据周期律预测了这些未知元素的密度、熔点、氧化物的化学式等性质，并暂时取名为“类铝”“类硼”“类硅”。

　　这在当时看来近乎疯狂。你凭什么为一个还不存在的元素规定性质？

　　但门捷列夫坚信自己的周期律是正确的。后来的事实，证明了他的远见——

　　1875年，法国科学家布瓦博德朗用光谱分析法发现了镓（Ga），其性质与门捷列夫预言的“类铝”完全吻合。1879年，瑞典的尼尔森发现了钪（Sc），1886年，德国的文克勒发现了锗（Ge），都完美匹配门捷列夫所预言的空位。

　　每一个空位被填满，都是对周期律的一次加冕。门捷列夫用一张“未完成”的表，让整个世界照着剧本走。

　　与诺贝尔奖擦肩而过：无冕之王的遗憾

　　门捷列夫活到了1907年。诺贝尔奖始于1901年。这意味着，他完全有机会获得诺贝尔化学奖。

　　事实上，他确实被提名了，而且是连续两年——1905年和1906年。

　　1906年，门捷列夫是诺贝尔化学奖的热门候选人。但评审委员会最终将奖项授予了法国化学家亨利·莫瓦桑，表彰其分离氟元素的实验成就。当时瑞典皇家科学会有10名委员具有投票资格，其中4人投给了门捷列夫，1人弃权，其余5人投给了莫瓦桑。一票之差。

　　为什么？一方面，创立初期的诺贝尔奖更倾向于表彰可量化的实验成果。门捷列夫的贡献在当时被视为一种“整理规律”的工作，不符合当时的奖励倾向。

　　另一方面，门捷列夫个性刚烈，直言不讳，与学界和政界许多人关系紧张。他早年得罪了不少权威，甚至被俄国科学院拒为院士。据说，在诺贝尔评审圈中，提出电离理论的阿伦尼乌斯对他颇有成见。

　　1907年初，门捷列夫去世。诺贝尔奖不允许追授。如果他再多活几年，或许随着委员会逐渐重视理论贡献，结果会有所不同。

　　后来的学界普遍认为，门捷列夫是诺贝尔奖历史上最不应被忽略的科学家之一。但正如达尔文、孟德尔、阿伏伽德罗一样，他的名字早已超越奖项本身，成为科学思想的象征。

　　从圣彼得堡大学实验室里那些摆来摆去的卡片，到化学课本最后一页那张影响全球中学生的表格，门捷列夫用一生证明了一件事：

　　真正的科学，不是发现一个元素就欢呼雀跃，而是在混沌中看见秩序，在空白处写下预言。