杂乱的无机化学

门捷列夫非常热心于教育事业。他认为，国家要兴旺发达，首先必须重视培养科学人才。门捷列夫说过这样的话：“如果俄罗斯希望避免‘落后者的痛苦’，如果她想独立地向前发展的话，那么她首先应该及早注意使她本国产生自己的柏拉图和牛顿！”门捷列夫很希望在他的学生之中，出现柏拉图，出现牛顿。无机化学课程跟有机化学课一样，也没有俄文版的无机化学教科书。门捷列夫为了教好这门课程，开始着手写一本无机化学教科书。然而，无机化学教科书却不像有机化学教科书那样容易写。门捷列夫只花了两个月时间，就写出《有机化学》，而门捷列夫着手写《无机化学》，却无从下笔！是门捷列夫不懂无机化学吗？不，应该说，门捷列夫熟知无机化学，胜过有机化学。无机化学与有机化学有很大的区别：所谓有机化合物，就是指含碳这种化学元素的化合物[35]，而无机化合物是指除了碳之外的所有元素。
     世界上除了碳之外的各种元素形成的化合物，总共约5万多种，而碳的化合物——有机化合物却有300多万种！写《有机化学》时，门捷列夫觉得按照各种碳的化合物分门别类地写，写得有条有理。可是，无机化学却像团乱麻，毫无头绪：当时，已经知道60来种化学元素。这些化学元素之间，有什么关系？按照怎样的系统，才能写好无机化学教科书？门捷列夫早在8年前——1857年，当他初任彼得堡大学副教授时，就教过无机化学。当时，他就觉得这门课杂乱无章。其实，讲课杂乱无章，是由于人们对自然界的认识还很不够所造成的。从那时起，门捷列夫就开始思索这一系列问题：难道氧就是氧，氮就是氮，它们之间毫无联系？难道无机世界就是这么杂乱无章？什么是化学元素间的根本规律？其实，这个问题很早就引起化学家们注意。早在门捷列夫之前，很多化学家已经开始探索化学元素之间的规律。法国化学家拉瓦锡，也是化学史上的一位巨匠。
     他早在1789年，着手把化学元素分类。可是，当时人们只知道33种化学元素（其中还包括一些根本不是化学元素的“热”、“光”之类）。[36]拉瓦锡把这 33 种元素分成 4类，列成一张表格——气体、金属、非金属、土质4类。可是，这样的分类，并没有揭示事物的本质。1815年，英国19 岁的青年医生普劳特，提出一个非常大胆的观点。他认为世界上所有的元素，都是由氢原子构成的。这就是他的“氢原子构成论”[37]。每种化学元素不同，只不过由于原子中所含的氢原子多少不同罢了。普劳特的见解，可以说已经揭开了笼罩着无机化学世界的迷雾，然而在当时看来却是几乎不能理解的了。化学界的权威们纷纷责问普劳特：你说所有元素的原子都是由氢原子组成的，氢原子的原子量是 1，为什么许多元素的原子量不是整数？比如，氯的原子量是35.5，难道它的原子是由35 个半氢原子组成的？
     在当时，普劳特无法解释。所以，这种可贵的新观点也就被埋没了，无人注意。到了1829年，人们已经发现了54种化学元素。德国化学家段柏莱纳把其中的15个元素，按照3个元素一组，分成5组：锂Li 钙Ca 磷P 硫S 氯CI钠Na 锶Sr 砷As 硒Se 溴Br钾K钡Ba 锑Sb 碲Te 碘I他发现，每3种元素的化学性质都很相似，称为“3素组”。段柏莱纳还发现了一件耐人寻味的事情——就拿锂、钠、钾这个“3 素组”来说吧，锂的原子量是7，钾的原子量是39，如果把钾的原子量加起来除以2：（7＋39）÷2＝23很有趣，钠的原子量正好是23！也就是说，在“3 素组”里，第一个元素和第三个元素的原子量之和的平均数，正好等于第二个元素的原子量。段柏莱纳的这一发现，使化学家们开始注意研究元素和原子量之间的关系。
     不过，段柏莱纳的“3素组”只包括15个元素，而其余的化学元素无法归纳进去，那该怎么办呢？1826年，法国地质学家尚古都把各种化学元素按照原子量的大小，排列起来，很有意思，尚古都做了一个圆柱体，在上面画了一根螺纹似的螺旋线，把化学元素按照原子量的大小从下向上写在螺旋线上，发现性质相似的元素都在同一垂线上。紧接着，在1864年，德国化学家迈耶尔在讲授无机化学课程时，为了使学生们容易理解，在伯莱斯拉乌大学的化学教室里，挂出了他的“6 元素”表。这“6元素”表比段柏莱纳的“3元素”进了一步，每组元素从3个增加到6个，排列的顺序也是按照原子量的大小排列的。迈耶尔把这张“6元素”表，写进了他的著作《现代化学》。
     过了两年，英国化学家纽兰兹又进了一步，把“6元素”扩大成8 个元素一组，称之为“8 音律”。纽兰兹把化学元素按原子量大小排列起来，发现第一个元素与第九个元素性质相似，第二个元素与第十个元素性质相似……也就是说，每隔8个元素，就出现性质相似的元素，这就是8音律的基本内容。然而，当纽兰兹在英国化学会上宣读了自己的论文以后，却遭到了冷嘲热讽。英国化学学会会长福斯特教授挖苦纽兰兹道：“你怎么不按元素的字母顺序排列呢？那时可能也会获得相同的结果呢！”纽兰兹的发现，已经逼近真理了，然而，在那班庸人的眼里却视为怪物。英国化学学会拒绝发表他的论文！