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当他回到圣彼得堡时
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当他回到圣彼得堡时

门捷列夫的父亲伊万从事中学教育工作,母亲玛利亚来自当地著名的商贾世家。玛利亚的祖父创办了西伯利亚地区第一家玻璃厂和印刷厂,这可能算是门捷列夫的一点“化学基因”。

他留在了海德堡,原因很简单:老乡多。在那个年代,海德堡大约有10%的学生来自俄国,构成了庞大的侨民社区。

不过,幼年失怙并没有影响到他的学业。玛利亚鼓励他“耐心地寻找神圣和科学的真谛”。

当他回到圣彼得堡时

意大利的坎尼扎罗号召化学大一统

(二)编外教员,德国求学

26岁的门捷列夫旁听了这场演讲。他敏锐地嗅到了一个新的时代即将来临,并在《俄罗斯日报》上发文报告了这场会议的成果。

1867年,沃斯克列森斯基搬离圣彼得堡,把一个纯化学教授的空缺留给了门捷列夫。

写完《化学原理》上卷后的一个冬夜,门捷列夫经历了那个名垂青史的梦境。

这后来成了他的博士论文题目:《论酒精和水的化合物》。1865年1月31日,门捷列夫成了门捷列夫博士。

少年时的门捷列夫

早慧的化学家6岁入学,数学和科学成绩很好,文学方面平平。他在15岁中学毕业,早于规定年限,老师们不得不在他的结业证明上改成16岁。

年轻的化学家虽然也关注着学生运动,但更为迫在眉睫的是柴米油盐的窘迫。圣彼得堡大学因首都的政治形势关停,他失去了那个编外的职位。

这是化学在门捷列夫的生命中画下的第一笔重彩。矿物分析,显然与分子的称重与原子的种类息息相关。

此时,门捷列夫22岁。

由于编写了百科全书中的《酒精度量学》一章,门捷列夫还被财政部聘为酒精技术委员会的专家,征求精确测量乙醇溶液浓度的新方法和新装置,以改革酒税。他用几次立方蒸馏得到了极纯的乙醇,详尽研究了溶液体积和密度随温度和水乙醇比的变化,提炼出精准而复杂的公式作为工业标准。

当时世上为人所知的63种化学元素纷纷落在相应的格子里,组成了一张表。它们依照原子质量排列,随着质量的增加呈现出有规律的变化。

1897版《化学原理》扉页

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俄国有机化学家齐宁(1812年-1880年)

位于斯洛伐克首都的门捷列夫雕像

在内卡河畔的德国南部小镇,门捷列夫终于有了稳定的朋友圈:创作俄罗斯诗歌歌剧《伊戈尔王子》的博罗丁、解剖青蛙提出大脑反射的谢切诺夫,还有俄国近代化学的奠基人之一齐宁。

继承教职的同时,门捷列夫也要继承前辈兼老朋友的教学任务:无机化学课。这对他来说是个相对陌生的领域,他决定自己动手编写一本全新的教材。

写完《有机化学》之后,门捷列夫接下了翻译德文《技术百科全书》的校对工作,并心血来潮主笔了几个章节。他在出版界获得了惊人的声誉,身无博士学位,竟被圣彼得堡应用技术学院聘为教授。值得一提的是,该校当时的校长是著名作曲家柴可夫斯基的父亲。

(五)博士毕业,转正教授

1956年5月,他几经辗转回到圣彼得堡,想要申请出国留学。在此前的几个月里,他教授数学和自然科学之余准备好了关于同构体的硕士论文。然而,师范学院已经关停。1956年10月,他在圣彼得堡大学用一篇《论硅化合物的结构》完成了硕士答辩。

当他回到圣彼得堡时

当他回到圣彼得堡时

玛利亚的画像

门捷列夫对本生的实验室条件并不满意。他在自己的公寓里自建实验室,从结识的化学大师们手中购得精准的温度计等设备。其中一种实验器材是他自己设计的,如今被命名为门捷列夫比重瓶,可以精确地测量液体的密度。

1859年的春天,编外教员门捷列夫终于出国留学,拿到了为期22个月的奖学金。他并没有立即选定一个地方,而是花了数月游历西欧。行至巴黎,他相识了提出“最大功原理”的热化学家贝赛洛特、制备烷烃的有机化学家武慈和提出燃烧定氮法的杜马斯;行至慕尼黑,他与“祖师”李比希相谈甚欢;行至海德堡,他遇到了本生电池、爱伦美烧瓶和基尔霍夫定律的冠名者。

不过,当时正在认真备课的化学家尚无从预知这本教材的生命力,而是深感头疼:当时世界上已知的化学元素共有63种,《化学原理》的上卷只整理了氢H、氧O、氮N、碳C等8个常见元素,如何将剩下的55个元素全部塞进下卷?

13岁那年,门捷列夫的父亲去世,母亲的玻璃厂付之一炬。

由于当时高校编制的稀缺,基本上是“一个萝卜一个坑”,门捷列夫在随后的两年内担任大学的编外教员,开始了漫长的“转正”奋斗。

“门母”三迁,送门捷列夫走出西伯利亚千里求学

在海德堡,门捷列夫投靠在“本生电池”、“本生灯”的发明人门下。本生因实验爆炸失去了右眼,但提出了被称为“化学家眼睛”的光谱分析法。

1865年初还发生了一件大事,门捷列夫“转正”了。通过教授资格考试后,他成为了圣彼得堡大学的技术化学教授,并在同年秋天入住大学公寓。在那里,他将画出最初一版元素周期表。

联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”,并评价道:“元素周期表是科学史上最卓著的发现之一,刻画出的不仅是化学的本质,也是物理学和生物学的本质。”

这对夫妻共孕育了17个子女,门捷列夫最幼。他出生以后,家境日益窘迫,父亲因白内障手术失败,失明继而失业,母亲不得不重拾祖上的玻璃生意,经营并不顺利。

在大一统的前夜,化学帝国急需一部真正的宪法。

门捷列夫博士

(三)自制器材,发现沸点

1861年俄国废除了农奴制

很显然,被俄国当时严格的高校编制逼成留学生的伟大化学家不止门捷列夫一位。就在门捷列夫在国内打“零工”的同时,齐宁曾给一户做军火生意的瑞典移民当过家庭教师。那户人家姓诺贝尔。

只是,在门捷列夫的时代,起码有4名西欧化学家和1名美国化学家尝试过相同的事情,但都只能整理到二三十个元素就难以为继。为什么是门捷列夫成功了?

(一)幼年失怙,门母三迁

化学究竟在围绕怎样的宪法运作,才构成了人类所见所用所生产的物质世界?

当他回到圣彼得堡时

这本划时代的著作,分上下两卷,在门捷列夫生前改过8版,死后修至第13版,如今仍是化学专业大一新生的入门读物。书名叫做《化学原理》。

这本500页的手册十分畅销,首版迅速售罄。更妙的是,在齐宁和沃斯克列森斯基的支持下,它在次年拿下了德米多夫写作奖。这两位,在门捷列夫生命中多次扮演伯乐和贵人。

门捷列夫在醒来后立马在纸上依样画葫芦,只做了一处必要的修改。他发觉这种循环往复的变化与三角函数的跌宕起伏很相像,于是借用了函数周期的概念,将这张表格命名为——元素周期表。

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