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年轻的教授

书名:叶永烈科普经典阅读系列·极简趣味化学史作者名:叶永烈本章字数:2838更新时间:2024-06-11 11:04:52

门捷列夫毕业后,第一次走出校门,踏入社会,就遇到了“怪事”:本来,由于门捷列夫学业成绩优秀,彼得堡师范学院是准备把他分配到敖德萨工作的。敖德萨是个文化中心,那里有较好的科学研究工作条件。然而,当时的国民教育部却把门捷列夫分配到荒僻的辛菲罗波尔的一所中学。不知道是国民教育部在分配时出了疏漏,还是其他原因,把门捷列夫同一个叫雅恩古维恩的毕业生的分配地点交换了—结果把本来应分配到辛菲罗波尔的雅恩古维恩,分配到敖德萨,而门捷列夫却来到动乱之中的辛菲罗波尔。

辛菲罗波尔位于克里米亚的塞瓦斯托波尔附近。当时,英国、法国、土耳其、撒丁王国联军攻下了塞瓦斯托波尔。而辛菲罗波尔尚在俄军手中,社会秩序非常混乱,门捷列夫到了辛菲罗波尔,几乎没办法工作。

在那里,门捷列夫病了,他以为是得了结核病—这在当时是一种不治之症。然而,门捷列夫却遇上了一位高明的医生—比罗果夫。他经过检查,断定门捷列夫患的是瓣膜症,是可以治好的。门捷列夫找到了自己真正的病因,对战胜疾病充满了信心。后来,门捷列夫回忆比罗果夫医生时说:“这才是名副其实的医生!他把病人看得非常透彻,一下子就明白了我的真正病因。”

处于战争状态的辛菲罗波尔的中学,一直没办法上课,学生们忙于逃难。1856年5月,门捷列夫重新回到彼得堡,报考硕士。

门捷列夫写出了硕士论文《论比容》。

本来,门捷列夫连彼得堡大学的大门都不能进。这一次,由于门捷列夫的论文显露了他的优异才能,经彼得堡大学校委会讨论,一致同意授予门捷列夫“物理和化学硕士”学位。这时,他只有22岁。

在获得硕士学位的第三天,门捷列夫开始写他的另一篇论文《论含硅化合物的结论》。这篇论文经过答辩、审查后,证明门捷列夫学业优秀。1857年1月,门捷列夫被提升为副教授,兼任化学系秘书。这时,他才23岁,成为彼得堡大学里最年轻的副教授。

就这样,门捷列夫开始在当时俄罗斯的最高学府—彼得堡大学工作。然而,由于沙皇不重视科学研究工作,因此即使是在这座最高学府里,实验室也非常简陋。当时,连一些最基本的实验用具,如烧瓶、试管之类的器材都很缺乏。实验室里没有通风设备,一做化学实验,有毒的气体便在室内弥漫,呛得人连连咳嗽。门捷列夫每做一会儿实验,就得赶紧跑出实验室,到外面深深地呼吸几口新鲜空气,然后又钻进那呛人的实验室。即使是下雨天或者严冬,门捷列夫做实验时,也得过一会儿就跑出来换气,那落在脸上的雨滴和寒冷的空气,倒使他的头脑一下子清醒了许多。

实验室里又暗又潮湿,没有煤气。门捷列夫做实验时,用酒精灯加热。可笑的是,实验室的看门老头儿喜欢喝酒,看中了那些酒精,常常偷偷地把酒精拿去喝了,弄得门捷列夫的酒精灯点不着—看门老头儿喝了酒精,兑上了水,怎么点得着呢?

门捷列夫就在这样艰苦的环境中,坚持进行化学实验,探索着化学的奥秘。他接连发表了好多篇化学论文和物理论文。

1859年1月,门捷列夫获准到德国海德堡大学深造。他来到著名的德国化学家本生的实验室。当时,本生正和物理学家基尔霍夫合作,从事光谱分析研究。1860年,本生和基尔霍夫用这种分析方法,发现了新元素“铯”和“铷”。

本生是个大高个儿,喜欢抽烟,而不喜欢讲话。基尔霍夫则又矮又小,非常健谈。他俩非常热情地欢迎这位来自俄国的小伙子。门捷列夫从他们那里学到了不少的东西,获益匪浅。

在海德堡,门捷列夫利用实验室中精密的德国仪器,埋头于研究毛细管现象,写出了三篇论文:《论液体的毛细管现象》《论液体的膨胀》和《论同种液体的绝对沸腾温度》。

1860年,门捷列夫参加了在德国卡尔斯鲁厄召开的第一次化学家国际会议。

这是世界化学界的第一次盛会,各国的著名化学家云集卡尔斯鲁厄。

当时,化学界正处于混乱状态。就拿化学元素的符号来说,各国各搞一套,有时甚至在同一个国家里,不同的化学家都使用不同的化学元素符号。为了统一化学元素的符号,使各国科学工作者之间有共同的、统一的化学语言,便于进行学术交流,在卡尔斯鲁厄会议上,各国化学家共同制定和通过了世界统一的化学符号。这些符号一直沿用到今天。本书提及的化学符号—“C”“O”“Fe”“Cu”“Zn”……就是在这次会议上确定的。

卡尔斯鲁厄会议决议规定,化学元素的符号,均采用该元素的拉丁文开头字母表示。

卡尔斯鲁厄会议决议规定,如果有化学元素的拉丁文开头字母相同,那就在开头字母旁边另加一个小写字母,这个小写字母是该元素拉丁文名称的第二个字母,用来区别。

还有的化学元素的拉丁文名称第一、第二个字母均相同,那又该怎么办呢?卡尔斯鲁厄会议决议规定,用该元素拉丁文名称的第三个字母作为小写字母。

卡尔斯鲁厄会议除了对化学元素符号做出统一规定,还对原子、分子、化合价、原子量等许多化学概念进行了讨论,取得了比较一致的看法。卡尔斯鲁厄会议认定:物质是由分子组成的,分子是由原子组成的。这种学说叫作“原子-分子论”,它是现代化学的基础理论。在卡尔斯鲁厄会议之前,有许多人反对“原子-分子论”,法国著名化学家杜马甚至说:“如果我当家做主,我便从科学中删除‘原子’,因为我确信它是在我们经验之外的。”但经过讨论,“原子-分子论”得到大多数人的承认。

另外,卡尔斯鲁厄会议还对化合价和原子量的概念进行了讨论。由于原子的绝对质量很小,不便于用直接称量的方法测定原子的质量,人们决定以氢原子的质量为1,来测定它们的相对质量。这相对质量叫原子量。如氧原子的质量是氢原子的16倍,氧的原子量便为16。人们还发现,在化合物中,各种元素的原子是以整数结合的。如1个水分子,是由1个氧原子和2个氢原子组成的,氢原子的化合价为+1价,那么氧原子则为-2价。1个氯化氢分子由1个氯原子和1个氢原子组成,氯化氢中氯为-1价,氢为+1价。当时,有人认为在化合物分子中,各种元素的原子不是按固定的比例化合的,也就是说,不存在“化合价”这种概念,经过会议讨论也逐步明确了。这次会议使化学从长期的混乱状态走向统一。

门捷列夫参加了这次国际化学盛会,结识了当时世界化学界的著名人士,听到了许多精彩的学术报告,大开眼界。

1861年2月,门捷列夫回到了俄国,在彼得堡大学讲授有机化学课程。他着手给学生们写讲义。

门捷列夫工作起来,通宵达旦。他整天伏在彼得堡大学那高大的写字桌上写作。从他笔端写出的都是当时经过考虑和仔细钻研的东西。靠着他非凡的劳动能力,他能工作几个昼夜,休息却不到几小时。终于在那么一天,他大笑着走出他的办公室,手里拿着厚厚的一大叠稿子。没多久,他那本厚达400多页的巨著《有机化学》出版了。这是第一本用俄文出版的有机化学教科书—在这之前,彼得堡大学一直采用德国出版的有机化学教科书作为教材。

《有机化学》一书出版后,深受门捷列夫的老师、当时俄罗斯有机化学权威齐宁的赞赏。在齐宁的推荐下,门捷列夫的这本著作荣获彼得堡科学院的季米多夫奖金。

1865年,门捷列夫写出了博士学位论文《论酒精和水的化合物》。经彼得堡大学校委会审定后,门捷列夫获得了博士学位,并从副教授提升为教授。这时,门捷列夫只有31岁。

从这一年开始,门捷列夫改教无机化学课程。