三元素组和八音律的由来

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在门捷列夫发现元素周期律以前, 化学这门学科已经诞生了200 年以上.在这段时间里, 这门学科虽然有了很大进展, 但是, 它只是积累了很多零散的知识而已.这些知识之间的内在联系如何, 怎样才能把它们系统起来, 还是没有解决的问题.因此, 这时的化学学科, 就像个管理不好的库房一样, 虽然各种材料很多, 但是东一摊、西一摊, 放得个乱七八糟, 毫无规律.

当时学校里的化学老帅, 包括大学里专门教化学的教授在内, 在这一大堆乱七八糟、漫无秩序的材料面前, 对於如何组织教学, 谁也拿不出好主意来, 只能各行其是.有的人先从氢讲起, 因为它最轻;有的先讲氧, 因为它分布最广;有的先讲铁, 因为它是最常见的金属;……

化学家们实在不能继续容忍这种混乱的状态了! 大家都在想, 怎样才能找到一个规律, 把这些各种各样的元素有系统的排列起来, 把这些杂乱无章的化学现象和化学知识系统化起来.

1829 年, 德国化学家段柏莱纳在比较各种元素的原子量的时候, 注意到有几个化学性质很相似的元素组, 每组包括三个元素.在每一组的三个元素中, 按原子量的顺序排列, 中间那个元素的原子量大约是两边的元素原子量的平均值.

例如: 锂、钠、钾三种元素的性质就很相似, 它们都是金属, 能和水激烈地反应放出氢气, 并且生成很强的碱.排在中间的元素钠, 它的原子量 (23) 正好是锂 (7) 和钾 (39) 原子量之和的二分之一.

氯、溴、碘三个元素都是非金属, 都能和金属起反应, 它们的原子量也有上边说的那种情况.

这样三个元素一组、三个元素一组, 共找到五组.段柏莱纳把它叫做三元素组.

三元素组的分类方法, 虽然比过去进了一步, 但它只包括了15 个元素, 还有几十种元素没有归纳进去.另外, 这一组一组的元素相互间有什么关系, 段柏莱纳也说不出来.

在这以后, 还有许多人尝试过用各种方法分类和归纳元素, 试图从中找出规律性的东西.其中比较引人注意的一种方法, 就是英国人纽兰兹提出的八音律.在音乐中, 当我们把音符1 (do) 、2 (Le) 、3 (mi) 、4 (fa) 、5 (So) 、6 (La) 、7 (Ti) 、i (do) 、2 (Le) 、3 (mi) ……排起来的时候, 你从任意一个音数起, 数到第八个音时, 一定和第一个音的的唱法一样, 这两个音之间的距离就是八度.纽兰兹把当时已知的元素按原子量一个比一个增加的顺序列成行的时候, 他发现, 从任何一个元素开始, 数到第八时, 就会出现一个和第一个元素性质相似的元素, 好像音乐中的八度音一样.纽兰兹把这种现象叫做八音律.

纽兰兹根据八音律把当时已经知道的元素编了号, 排成了一张表.从这张表里元素排列的顺序来看, 在第一行氢、锂、铍、硼、氮、氧这七种元素之后的氟、钠、镁、铝、硅、磷、硫分别和前七种元素相似.第二行的氯、钾、钙也分别和氟、钠、镁性质相似.再往后就不能令人满意了, 比如22 号位置上的钴和镍, 同前面的氟、氯的性质便没有什么相似的地方.1866 年, 纽兰兹在英国化学会的年会上报告了它的这种分类方法.遗憾的是, 他不但没有受到应有的鼓励, 反而因为回答不出听众提出的许多问题而受到了奚落.伤心的纽兰兹失去了勇气和信心, 放弃了他的理论研究工作而改行去干别的事了.

这样, 化学家们尝试把元素系统化的努力又一次失败了.

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