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门捷列夫是如何预测镓的密度的?优质

522次浏览| 2022-02-09 08:35:22 更新
来源:互联网
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Md的预测并不是百发百中,例如eka-Nb和eka-Cs。但就像占星学家,跟成功的例子比起来,这些失手总会被人们迅速遗忘。稀土元素是个大雷区。铈有一同族元素原子量是54,介于钙与铪之间;eka-Nb原子量是146,eka-Cs是175——这些预测都没有实现。至于晚年的eka-Mn(Tc,1939),tri-Mn(Re,1923),dvi-Te(Po,1898),dvi-Cs(Fr,1939),and eka-Ta(Pa,1918)这些,与其说是predictions,不如就是guesses。Md始终是牛顿的忠实粉丝,笃信以太理论,认为质量才是科学的fundamental concept。但这在19世纪晚期到20世纪初不免显得过于守旧了。Md拒绝接受电子和放射性学说,认为这有违元素的fixity和indestructibility。1902年,他又发表了《An attempt at a chemical conception of the universal ether》,认为以太与发现于太阳光谱的coronium(之后又改名为newtonium)都具有比氢还轻的原子量,并且可以从已知惰性气体的原子量外插得到,分别是0.17和0.4。以太最后走进了科学史的博物馆,而“日冕元素”其实只是高度电离的铁。另外,由于当时已知的卤族元素只有4种,碱金属却是5种,所以Md又推测存在一种比氟还轻的卤素,原子量是3。对于Md晚年的这些“非经验的毕达哥拉斯主义(non-empirical Pythagoreanism)”失手,Brock相比于其他科学史家的“他老朽了”的不客气的评判,还是打了个圆场。毕竟一个人的命运啊,当然要靠自我思维套路的建立,但是也要看历史的行程。当时的光谱学突飞猛进,难解释的谱线越来越多,再加上放射现象的发现,我们很难奢望一个来自科学边缘国家的牛顿体系的忠实粉丝能继续百发百中。相反,他只能颤巍巍地扮演起卫道士的角色,试图引导其他科学家也远离元素嬗变带来的颠覆性的恐怖。

门捷列夫提出了一个叫A/d的东西,A是原子量,d是元素单质密度,A/d我估计就是孟祥溪说的无量纲原子体积。门捷列夫时期,已知Al的原子量为27,密度2.6,In的原子量113,密度7.4。Ga介于两者之间,是我们要预测的。根据门捷列夫的无量纲原子体积概念,一除就算出来Al是10.4,In是15.3,那么Ga在两者之间,就应该是11到14了,又知Ga在Zn和As之间(Ge那时应该还没有被发现),Zn和As的A/d值又分别为9.2和13.2,所以Ga大概就应该是平均值附近,还得给Ge留个位置,就算12吧。又知Ga原子量应为70,所以其密度就是70/12=5.83了。

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根据镓的质子,中子和核外电子数量,就以计算其原子量,根据镓的核外电子排布可以计算它的原子半径以及键长,进而计算出摩尔体积,有了摩尔质量和摩尔体积就可以计算它的密度了。因为有了元素周期律,可以预算未知的元素和它们的属性.即根据铝的属性可以推断类铝(镓)的属性,包括密度硬度熔沸点等1871年,门捷列夫预言:一定存在一种元素,在元素周期表中它紧排在锌后面,处于铝和铟之间。门捷列夫将其称为"类铝",并预测了它的性质。4年之后,法国化学家Boisbaudran发现了这种元素---镓(Ga),并通过实验证实了门捷列夫的预测。

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