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| 中外科学家发明家丛书：门捷列夫 （二） | 发布于:2012/10/16 | |
| 二、青年时代 从师范学院毕业后，他很快在一所历史悠久的学校，即里西尔耶夫学术 研究会附属的敖德萨第一中学获得了教师的职位。年青的科学家感觉到自己 充满了新生力量。他怀着愉快的心情开始在大学的实验室和图书馆里加紧研 究，准备题为《论比容》的硕士论文。 因为门捷列夫非常热情和紧张地工作，所以他在极短的时间内（共一个 月）就完成了他的《论比容》著作。这篇著作也就是他准备用以考取硕士学 位的论文。 1856年5月，门捷列夫在彼得堡参加硕士考试。这次又得到了辉煌的胜 利。他在所有的考试科目中都获得了最高的评价。 门捷列夫提出了“论比容”的研究，作为他的硕士论文。国民教育部关 于这件事的官方消息报道说：“9月9日，星期日下午1时，在圣彼得堡大 学，前师范学院学生，现任敖德萨中学自然科学主任教师门捷列夫提出了自 己所写的“论比容”’及其原理的论文……作者的研究论文及其最后所提出 的原理得到了一致的赞同，因为比容使人有可能根据固体的体积来区别取代 现象和化合现象，并指出了根据比容进行化学化合物的自然分组的途径。” 这篇报道的不知名的作者有远见地强调指出了门捷列夫的研究对于今后 发现周期律有关工作的重要意义。 这位伟大的科学家后来曾不止一次地强调指出他最初的研究工作对于发 现周期律的意义。他说道：“要知道，同晶现象也就是各种不同的物质形成 同样结晶形状的能力，是同族化学元素的一种典型属性。比容，即密度的倒 数，也是一样，它正像我后来所观察到的一样，是当单质的原子量增加时， 单质周期性和重复性的最鲜明例证之一”。 彼得堡大学校委会一致同意授予门捷列夫物理和化学硕士学位。 1856年10月，门捷列夫又答辩通过了第二篇论文《论含硅化合物的结 构》，这是为获取讲师席位和在大学授课的资格所必须做的，在这篇论文里 他利用了小时候在母亲经营的玻璃工厂中获得的知识，使制造玻璃的许多方 法有了科学的理论依据。 1857年1月，23岁的门捷列夫被批准为彼得堡大学化学教研室的副教 授，开始讲授化学课程。 尽管教学和组织工作很繁忙 （门捷列夫被选为系秘书），但是这位科学 家仍然在大学的实验室里继续他的研究工作。他把这些研究成果，写成论文 在国内外的杂志上发表。 门捷列夫的实验室设在彼得堡大学的校舍里，是两间用石头铺地并摆设 有空橱柜的小房间。实验室里没有排气和通风设备，以致在试验时人不能长 时间停留在屋里。这位化学家不管是冷天，还是下雨天都必须经常到外面去 呼吸新鲜空气。至于实验室的设备则简陋的更不像样子。当时在全彼得堡都 没有试管卖，甚至就连橡皮管（当时叫接管）都必须自己亲手制造。实验室 的经费少得可怜。当时在化学家中间流行这样的一句俗话：“实验室越简陋， 实验研究越优良。”这样的实验条件要想进行巨大的科学研究是太难了。 1859年4月，门捷列夫被获准去德国海德尔堡进行两年的科学深造。 最初门捷列夫打算在本生（科学家）的实验室里进行研究工作，可是两 位科学家的研究兴趣不同，本生当时正集中精力研究光谱分析，而门捷列夫 热衷研究的是另外的问题。他果断地选择了自己的科学创造方针，用自己所 领到的微薄的出国费来建立自己的小实验室。 海德尔堡有制造科学仪器的工厂，有出产化学试剂的工厂。门捷列夫根 据自己设计的图样定制或定购了所需要的仪器，把自住的两间房腾出一间作 实验室。 门捷列夫非常热情地进行工作。他在自己的实验室里埋头于他所一心向 往的研究。他在给学校的信中说到：“在国外的大部分时间都用来研究旨在 使化学、物理学和力学相结合的专门科学。我确信化学的亲和力与内聚力是 一回事；并且我还确信，如果不知道分子内聚力的大小，就不可能完全解决 关于化学反应原因的问题，因此，我选择了这个很少有人研究的问题作为我 的专业。” 门捷列夫在研究毛细管现象方面完成了精密计划过的实验，并在这些实 验中正确地看到了分子之间是具有内聚力的。进行这些研究工作的结果，写 成了3篇论文—— 《论液体的毛细管现象》、《论液体和膨涨》和《论同种 液体的绝对沸腾温度》。 这些著作的重大意义是无可估量的。当时人们认为气体分为两种：即能 够液化的气体和不能够液化的气体 （即所谓“永久”的气体）。例如：氧、 氮、氢、甲烷、一氧化碳等都是不能浓缩的气体。门捷列夫根据自己的实验 首次指出了这种划分的错误。 门捷列夫在实验工作十分繁忙中，仍利用业余时间会晤朋友，他在给化 学家希什科夫的信中写到：“在国外的俄罗斯科学家中我认识了别凯托夫、 阿巴谢夫，萨维奇、谢切列夫。这些人，除了阿巴谢夫外，他们都给俄罗斯 增添了光荣，和这些人来往是非常愉快的。” 因为他们都非常热爱自己的事业，热爱劳动，这就使他们结成了莫逆之 交。这样优秀人物的友谊点缀了他们每个人的生活，使他们每个人的生活更加愉快和丰富了。 1860年门捷列夫参加了在德国卡尔斯卢厄召开的第一 次国际化学家代表大会，会议上解决了许多重要的化学问题：最终确定 了“原子”、“分子”、“当量”、“原子价”等概念，并为测定元素的原 子量奠定了坚实的基础，使化学上空笼罩的一片混乱和模糊的阴云逐渐消 散。近代原子——分子的统一理论得以确立。通过这次大会，对门捷列夫形 成周期律的思想产生了很大的影响。 1861年2月，门捷列夫回到彼得堡。又热情地重新担任 起两年以前的大学教授工作，开始讲授有机化学，虽然教学工作十分繁 忙，但门捷列夫继续着他的科学研究。 门捷列夫在讲授有机化学课程的同时，感觉到有必要编写一部能够由浅 入深，条理井然地阐明世界上最新化学理论成就的教科书。他决定把新的正 如他所著称的“统一的”化学观点作为教科书的基础。由于门捷列夫夜以继 日地在高大的写字台上努力地工作（这张写字台现在摆放在列宁格勒国立大 学的门捷列夫陈列室里），仅用了两个月的时间就写出了一本《有机化学》 教科书。这是俄国第一本用俄文写的有机化学教科书。这本新著受到了普遍 的赞扬。并获得了俄罗斯科学院的季米多夫奖金。 这本书有两个特色：一是确定了说明有机化学所积累的广泛资料的新原 则：“自然化学系统的基础，应该是它们在化学性质方面的相互联系，而不 是一种或是两种物理属性。”这个指导思想使门捷列夫后来在发现周期律的 工作中高人一筹。二是与当时大多数有机化学教科书不同，它公开反对了流 行的“活力论”观点。门捷列夫写道：“每一种生命现象都不是由于什么特 殊力量或是什么特殊原因造成的，而是根据大自然的一般规律形成的。” 门捷列夫在进行这些工作时，并没有放弃研究物理化学的基本理论问 题，因为这是他一开始研究科学就甚感兴趣的问题。 他用了将近一年的时间研究、观察出溶液比重的变化同水中酒精含量的 百分比有关。查明当酒精和水的分子比为1∶3时，溶液密度最大。于1865 年答辩通过了博士论文《论酒精和水的结合》。这一发现后来成为溶液水合 理论的基础。 门捷列夫写道：“我自己从关于溶液的全部知识中得出的结论是溶剂和 溶质的结合是化学性质的。”他所根据的四点理由是： （1）溶液中生成固定组成的化合物； （2）在很多情况下溶解过程总伴随有化合物所特有的现象； （3）存在有某些固体结晶化合物； （4）生成含有结晶水的化合物。 门捷列夫把溶液中的多种化学形式和过程叫缔合作用。 1883—1887年，门捷列夫发展了关于溶液、溶液中物质的相互作用，关 于形成固定组成化合物学说的基本原理。在这期间，他收集了大量的事实材 料并加以系统化，这些材料成为他的专著——《对水溶液比重的研究》（1887 年）一书的根据。 这本书的出版标志着在溶液研究史中揭开新的一页。 |
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