科学馆丨是谁发现并制作了世界上第一张元素周期表?

科学馆丨是谁发现并制作了世界上第一张元素周期表?

是谁发现并制作了世界上第一张元素周期表,这其中又有哪些曲折艰难的历程?这些与化学有关的历史,作为学生的你如果还不知道,那么就在甘肃科技馆的“‘云’享化学”元素集结号线上科普主题活动中一探究竟。

如果你也曾在化学课上背不出元素周期表而罚站,那么你真应该好好认识认识这个人——德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫,俄国科学家,因为就是这个男人支配了你的化学课恐惧,是他发现并制作了世界上第一张元素周期表。

攀登科学高峰的路,是一条艰苦而又曲折的路。门捷列夫在这条路上,也是吃尽了苦头。当他担任化学副教授以后,负责讲授无机化学课。其间,他着手写一本普通化学教科书《化学原理》。在写书过程中他遇到了一个难题,就是目前已发现的元素之间毫无联系。这些化学物质的性质非常多、非常混乱,没有一点系统性可言,几个月可能都学不完。如此一来,学生对化学的认知和兴趣一定会下降,不利于学生的学习。所以从这之后,门捷列夫就一直试图去寻找这些元素间的规律和统一性,然而苦思良久却仍然得不到一个答案。

但门捷列夫并没有放弃,为了彻底解决这个问题,他走出了实验室,外出考察和整理收集资料。1859年,他去德国海德堡进行科学深造,两年里集中精力研究了物理化学,使他探索元素间内在联系的基础更扎实了;1862年,他重测了一些元素的原子量,使他对元素特性有了深刻的了解……这些实践活动对他发现元素周期性奠定了基础,门捷列夫又返回实验室继续研究。终于功夫不负有心人。1869年2月19日,门捷列夫发现了元素周期性,它的周期律说明简单物质的性质以及元素化合物的形式和性质,都和元素原子量的大小有周期性的依赖关系。根据元素的周期律,门捷列夫最终编制成元素周期表。在他的周期表中还留有很多空格,这些空格应由尚未发现的元素来填满。门捷列夫还预言了两种未知元素的性质——类铝和类硅。可惜的是,门捷列夫的这些预言在当时被许多科学家当作无稽之谈,直至1875年,一位法国化学家用科学的方法发现了“镓”这种元素。而这种新元素的性质非常像门捷列夫5年前预言过的类铝。“镓”的发现具有重大的意义,它充分说明了元素周期性是自然界的一条客观规律。

由于他几乎把全部心力都投入到了科学研究之中,长年累月不分白天黑夜地研究化学问题,年过七旬后,门捷列夫积劳成疾、双目半盲。于1907年2月2日,因心肌梗塞与世长辞。

元素周期表的出现是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展起到了重要的作用。当然由于时代的局限性,门捷列夫的元素周期性并不是完整无缺的。1894年惰性气体的发现,对周期律是一次考验和补充。如今它已经成为每一位学者的必修课。最后,问一句,你们还有谁仍然会背诵元素周期表呢?

现在就让我们来看看液态金属有哪些强大的本领。液态金属所开启的第四代热管理技术,打破了制约超大功率集成芯片及高热流密度光电器件性能进一步提升的“热障”,为各类极端散热难题的解决提供了前所未有的高效手段。此外,在热能捕获、能量储存、智能电网、低成本制氢、聚焦光伏发电、高性能电池等方面,它突破了现有技术的瓶颈,大幅度提升了能量转换和利用效率,在电子信息技术与先进制造等方面有着重要的应用。

同时,液态金属具有高导电性能,像普通墨水一样流动和即时打印的神奇液体,是理想的印刷电子及3D打印材料。在医疗卫生及健康技术等方面有着重要的应用,液态金属已在神经连接与修复、可注射型金属骨骼、植入式医疗电子在体3D打印以及高分辨血管造影术、肿瘤血管阻塞治疗等方面,为一系列世界性医学难题的解决带来了新曙光。

当前,世界科技正处于革命性变革的前夜,以物质、能量、生物和信息为特征的液态金属正成为不断催生突破性发现和技术变革的重要工具。如果一滴液态金属可以觅食并代谢,获得能量供自身运动,会与同伴嬉戏打闹,并时而胆小、时而好奇、时而乖巧、时而淘气,那么它,是否具有生命?液态金属这一流动自如导电性强的神奇材料,在突破人类想象力边界的同时,也打开了电子科技新世界的大门。

镭是一种世界上放射性最强的金属元素,镭放出的射线能破坏、杀死细胞和细菌,常常被用来治疗恶性肿瘤。

如今,人们依然没有治愈癌症的特效药,放疗依然是最主要的治疗手段,这也可以想象,在普通大众的心目中,能够治疗癌症的镭,有着何等突出的地位,虽然后来随着电解质法的诞生,镭元素的产量得以大幅度提高,但依然是无比稀缺。

镭的发现者是居里夫人,一位法国物理学家、化学家。她一生的伟大贡献在于和丈夫居里一起,在极其简陋、艰苦的条件下炼出了放射性物质——镭和钋。

居里夫人和丈夫在大学工作期间,经常在一起进行以沥青铀矿石为主的放射性物质的研究,因为这种矿石的总放射性比其所含有的铀的放射性还要强。经过仔细的研究后发现,这些沥青矿物中含有一种比铀和钍放射性强得多的新元素。居里夫人断定这是一种人类还不知道的新元素。在潮湿的工作室里,经过居里夫妇的合力攻关,1898年7月,他们宣布发现了这种新元素,它比纯铀放射性要强400倍。为了纪念居里夫人的祖国——波兰,新元素被命名为钋(波兰的意思)。“钋”找到了,居里夫妇却没有止步,在提炼“钋”的过程中,他们发现分离出的钡化合物具有更为强烈的放射性,他们把这种元素称为镭。在拉丁文中,镭就是放射的意思。

为了证实镭的存在,居里夫妇开始了更加艰苦的奋斗,他们要提炼出镭。没有实验工厂,他们向朋友借了一间破木棚作工厂;没有资金购买贵重的沥青铀矿,他们买来了廉价的废矿渣。无论严寒还是酷暑,居里夫妇没日没夜地干着,几万次的提炼,4年的奋斗,终于在1902年,他们梦寐以求的0.1克镭盐被分离出来了,并测出了它的原子量为226。居里夫妇证实了镭元素的存在,使得全世界都开始关注放射性现象。

1903年,居里夫人以放射性物质的研究为题,完成了博士论文,并获得巴黎大学的物理学博士学位。同年,居里夫妇和贝克勒尔共同荣获诺贝尔物理学奖,他们研究工作的最杰出应用之一就是应用放射性物质来治疗癌症。

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