2022年8月 值日生 小樟
第五周
化学史5：千秋万代
8月29日
门捷列夫
蜜汁自信从哪来？
各位书友好！今天分享本月最后一段化学史——元素周期表的发现。我们正式请来化学界的领袖人物——门捷列夫先生。
说起门捷列夫，他是一位非常忙碌的人，他致力于北冰洋探险，北冰洋有一条海峡叫做门捷列夫海峡。前段时间看热播的电影《独行月球》，在月球上面也有一个门捷列夫环形山。但门捷列夫最大的成就是，发现元素周期表，还得从门捷列夫小时候说起。门捷列夫出生于西伯利亚，母亲发现这个最小的孩子很有天赋，于是带着他远行2000公里去圣彼得堡求学。
门捷列夫长大后成为了一个特别喜欢玩纸牌的科学家。相比其他的化学家，通过实验来发现新的元素。门捷列夫一个人呆在屋子里，尝试用纸牌把元素进行排列组合。有一天，他做了一个梦，他梦见玩纸牌来探索元素的规律。突然，他发现一个非常完整的周期表，感到特别的兴奋，睁开眼。把梦里的元素用扑克画了出来，然后重新排好。当连接不上的时候，他就用一个空牌来放在中间。就这样，他发现了11种未知的元素，加上之前发现的63种，就正副牌有74张，这就是最初的元素周期。
通过玩纸牌发现元素周期表，门捷列夫的依据就是他的自信。但是当他兴奋的公布自己的成果时，连同他的老师一致反对，化学本来是要靠实验去验证真理的，通过玩纸牌这种不学无术的方法就能发现真理吗？但门捷列夫依然怀着强大的自信，在这张最初的元素周期表上，留着四个空位，也就是他预测未来会发现四种元素，分别与铝、硼、硅、锰四种元素化学性质相仿，于是他取名为类铝、类硼、类硅、类锰，并推测了它们的相对原子质量、比重、熔点等参数。
这一年，门捷列夫才37岁，他发现的元素周期表并无人问津，但门捷列夫并不在意，他确信自己的发现，并进行了不断的微调，等待别人去解开四个谜题。静静的等待了四年，终于等来了法国科学家布瓦博德朗解开了第一个谜题——发现了类铝元素。布瓦博德朗用法国的旧名高卢将这个新元素命名为镓元素，测定了相关参数。门捷列夫对镓元素很多预测被验证了。但是布瓦博德朗发现测得的数据与门捷列夫预测的数据有一点点差别，就是他测得的镓的密度是4.7克每平方厘米，但门捷列夫预测的值是5.9到6.0克每平方厘米门。门捷列夫然怀有强大的自信给布瓦博德朗写了一封信，认为密度问题可能是纯度不够，希望布尔博德朗重新提纯一下。布瓦博德朗当然不以为然，毕竟他是实际测的密度的那个人，而门捷列夫远在千里之外。
但是，怀着对科学的严谨态度，布瓦博德朗重新提出了原料并进行测定。这一次，他测定的结果是5.941克每平方厘米，奇迹般的落在门捷列夫预测的范围。这时候，整个科学界将目光聚焦在原先无人问津的元素周期表上。元素周期表也说明了两个问题，一是元素之间的存在着某种周期性的规律，二是可以通过数据来预测和发现新元素。
如果说布瓦博德朗误打误撞验证了元素周期表，接下来瑞典的科学家尼尔森发现了钪元素，才完全称得上向元素周期表致敬。钪元素是17种稀土元素之首，稀土元素还包括钇元素和镧系的15种元素。稀土元素最大的特点是形影不离，要么在矿产中找不到任何一种，要么它们集中在同一个地方，比如中国的云南和江西，再比如瑞典。由于化学性质相仿，稀土元素难以分离，这些元素通常被发现的较晚。所以后来得名稀土，即稀有的意思，但其实他们并不稀有。瑞典由于占据了稀土资源的地利优势，瑞典化学家尼尔森发现了一种新元素——钪元素。
通过坚持不懈的提纯，尼尔森分离出钪并测定了它的性质。在论文中，尼尔森饱含深情的向门捷列夫致敬。门捷列夫对抗的预测十分基准精准，相对原子质量、密度、酸碱性与尼尔森的测定十分接近。门捷列夫预言了类硼，也就是钪元素，不会通过光谱发现，此前他成功的预测了镓元素可以通过光谱发现，再没有人怀疑他的元素周期表了。
钪元素的发现距离门捷列夫发现元素周期表已经过去了八年，又过去了七年，这一次轮到了类硅元素，德国化学家温克勒发现了类硅元素，并以祖国名将其命名为锗元素。温克勒通过细致的测量，证实了这元素和门捷列夫预言的类硅元素性质完全匹配。
至此，门捷列夫提出来的四个谜题类铝、类硼、类硅相继被发现，可是直至他逝世，也没能看到类锰元素被发现。1937年，门捷列夫辞世，30年，桀骜不驯的锝元素终于通过人工合成方法，门捷列夫预言的类锰元素终于找到了。
在修改元素周期表的过程中，门捷列夫经常人为的修改数据，比如说他认为氩原子的原子量测错了，不是40，而是38，应该排在氯和钾就更和谐了，氯和钾的原子量分别为35.5和39，于是他人为的修改了这一次数据。另外，他改动了镍元素和碲元素的数据，同样是为了符合元素相对原子质量的升序。门捷列夫发现元素周期表，基于他的自信，并通过元素周期表来预测新元素的性质。门捷列夫是当之无愧的预言家。
分享完门捷列夫，明天我们将分享本月最后一个元素铜元素，谢谢各位的聆听。
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小丸子：早上好，早餐真丰富，本周是8月最后一周，马上进入九月了
夏艳：谢谢小樟老师的分享，带我们走进精彩的化学世界
铜元素：青铜时代
各位书友好！上一周我们分享了五金元素中金银铁锡，今天我们分享铜元素以及它领导的青铜时代。
8月30日
金道锡行：青铜器
上回我们说到了锡元素，谈到了合金。锡元素本来硬度很低，但是如果添加了其他金属，它的硬度就会增加，同时熔点降低。今天我们继续讲锡元素的一个重要合金——青铜器。运送青铜器原料的专线道路被称为金道锡行，“金道锡行”这里的金指铜。青铜器主要成分是铜，但是铜添加了锡元素之后，熔点会大幅降低，更方便冶炼，同时硬度会大幅升高，扩大了应用范围。今天重点分享青铜文化。
图1：长信宫灯
司母戊鼎、大盂鼎、六羊方尊、长信宫灯等等国宝，它们一件件都是博物馆的镇馆之宝。相传大禹平定四方之后，铸造了九个大鼎，九个大鼎分别代表九州，每个鼎上都绘制了九州的地图。鼎后来就成为了权力的象征。从夏朝到商朝，再到周朝，九鼎是天子的象征。公元前606年，楚国实力雄厚，想要炫耀武力，楚国来到了周朝附近，派了一个特使前去慰问，其间问到了九鼎的大小和尺寸，其不臣之心溢于言表。后来问鼎就成为一个典故。战国时期，秦国攻打东周，要周国交出九鼎，周国只好请来齐国斡旋。齐国也不是省油的灯，调停之后也要索要九鼎。周朝派出使者来游说齐王，说愿意把鼎交出来，但是齐王没有办法接管，因为没有好的运输工具，鼎可能被道路上的魏国或者楚国给劫走了。齐国想了想，于是作罢了。于是，问鼎中原就成为诸侯争霸的代名词，再不济，三足鼎立也可以。
鼎是一个象形文字，它上面托起一个釜，下面是几条腿。青铜器最初铸造鼎是一种地位的象征，但随着青铜工艺的提升，鼎也开始成为了人们日常生活的容器。
图2：虎鸟双尾虎
今年年初去新干青铜博物馆也见到了几件青铜器，如虎鸟双尾虎，卣，耒耜(lěisì)。
图3：卣
卣（yǒu）是一种盛酒的容器，它也是一个象形文字，它的口小腹，大口上有一个提梁和盖。中国古代青铜器酒器分类很多，有：盉（hé）、鬶（guī）、斝（jiǎ）、爵、觚（gū）、觯（zhì）、卣（yǒu）、罍（léi）、彝（yí）、尊。除了容器，青铜器也可以用做乐器，比如战国的编钟，还可以用作农具，比如耒耜。
这幅画的主人公是大禹，他手里拿的工具就是耒耜。
最开始人们劳作的工具是石器，后来从石头里提炼出铜和锡，然后做成了青铜器，当然这期间又有骨制的耒耜，后来到青铜耒耜和青铜铲。
但是青铜器在战国时期最重要的应用是兵器。
图4：越王自作用剑
这是越王勾践自作用剑，他的剑为什么经年不锈？重要的原因是他深埋在地下的墓穴中长期处于缺氧状态。但这不是勾践之剑千年不朽的奥秘。科学家多次组织了检测，直到现在也没有破解青龙剑的成分以及它的影响。
吴越两国之所以能在春秋时代相继称霸，也离不开青铜剑的影响，因为青铜剑就是在吴越两国盛行，在同时代汇编的《考工记》有很多记载。《考工记》特别记载了六类青铜器的配比，这是世界上最早的合金配方记录：第一类是用作制作鼎或者钟，它的含锡量为1/7；第二类制作斧头等重型武器，它的含锡量是1/6；第三类是制作长兵器，它的含锡量为1/5，同时剑身所用的合金也是这一类；第四类用作刀剑刃部，它的含锡量为1/4；第五类为加工小型刀具，它的含锡量为2/7；第六类用作铜镜，含锡量为1/3。难能可贵的是《考工记》里面记载的配方与现代科学吻合的非常好。
随着含锡量的提高，青铜的硬度会逐渐增大，但是也会变得更脆。一把优良的青铜剑，它的刃部和健身所用的配方是不同的。一般剑身含锡量较低，劈刺时不容易折断，而剑刃含锡量较高，从而更加锋利。勾践之剑，它的铸剑技术就符合这一技术。而且令人诧异的是，勾践之剑是一次成型，它的剑身和剑刃含锡量比例不同。
说完青铜，简单提一提红铜，红铜也就是纯铜，它早于青铜器，但是它比较软，后来在红铜里面加入了锡，于是铸造成青铜。除了红铜，还有黄铜，黄铜是锌和铜的合金，还有白铜，白铜是镍和铜的合金。
今天青铜文化就分享到这里，本月的值日分享主要内容就结束了。明天是八月最后一天，进行值日总结。谢谢各位的聆听。
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舜华：感谢分享，历来都是武器强国
瓶尔：谢谢小樟老师的分享！我记得安徽省博有个青铜展，铜陵在古代是个重要的地方～
夏艳：谢谢小樟老师的分享，化学无处不在，一个月化学知识的融汇贯通，有利于观察自然。去绍兴博物馆重新看剑会更有感觉。绍兴博物馆的剑。绍兴地名有上灶，中灶，下灶，日铸岭，都离不开铸剑。
8月31日
修我甲兵：做总结
各位书友好！八月最后一天，温故而知新，作《化学史与元素》分享总结：
化学是一门非常有趣、有用的科学。分享总结我从两个方面进行，第一方面说化学史，第二方面说元素。
1、科学精神改变世界
本月分享了五段化学史，波义尔、拉瓦锡、道尔顿，前赴后继奠定化学根基；其中，波义尔强调了怀疑精神，成为近代第一位化学家；拉瓦锡强调了实验精神，打破燃素论；道尔顿提出《原子论》，解释了化学反应的本质。现代化学之父门捷列夫找到元素之间的规律，并在DIY周期表上留下四个从空格，让后人找到镓、钪、锗、锝四个元素。另外，戴维、法拉第等人冲锋陷阵，在发现元素道路上屡建奇功。本生、居里夫妇等人各显神通，在元素版图上开疆拓土。
他们的发现值得我们铭记，但他们的科学精神更值得我们学习。比如：相信和怀疑是科学进步的力量，比如拉瓦锡对燃素论的怀疑、门捷列夫对元素周期律的相信；独立和继承是科学史发展的方式，比如：戴维颇破思维定式电解潮湿的氢氧化钾发现钾元素、居里夫妇并肩作战抓住放射性与电的关联寻找放射性元素；发现和创造是科学的两只脚，一代代科学家发现积累的新元素，为门捷列夫发现元素周期表打下了坚实的基础。门捷列夫对元素周期律的发现更指导了科学家发现新元素。
科学精神与我们的生活并不遥远，昨天夏艳老师说：听完了分享再去看展览就更有感触了。我想说：看了青铜展，青铜剑，再去听分享、做分享也更有感觉了。再比如说，植物和化学也有着诸多的关联，波尔多液、乙烯、石灰以及钾元素、氮元素、磷元素都跟植物生长有着密切的关系。我们读书群现在在组织观察一棵树的活动，化学也强调的是观察和体验，通过观察和体验丰富我们的认知，有了这样的认知工具，我们能够获得更多的知识。
2、天生我材必有用
分享第二个方面，本月分享了硅、碳、钛和五金元素。硅元素伴随人类的成长历程，从岩石、砖块、陶瓷、玻璃到信息；碳元素丰富人类社会的衣食住行用；钛元素可上九天揽月，可下五洋捉鳖；金银铜铁锡元素，从石头重脱胎换骨，为人类文明书写浓墨重彩的一笔。
生命是生生不息，元素是永恒存在。农药、食品添加剂、危险化学品，在历史上给人类记忆留下了阴影。但也是人为冠上好和坏的标签。他们在特定的时代发挥着特定的作用，每一种元素，都能在最适宜的环境里找到自己的价值。
我们认识这些元素也是非常有用处的，它可以让我们对世界有了更新的认识，也可以把我们的认识真正的运用到日常生活当中。比如我们选择不同的溶剂去洗衣服，比如我们去解释铅笔为什么能够写字，铅笔它本来得益于铅元素，铅元素由于硬度比较低，能够在其他的物体上留下痕迹。虽然现在的铅笔它的主要成分是石墨和黏土，但这种铅元素硬度比较低，能够留下痕迹，在人们记忆中留也留下了铅笔，这样的一个名称。
本月的分享就到此结束，带回家的一句话：学了设法用出来，期待九月值日生给我们带来的分享，谢谢大家的聆听。
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超妈妈：学了设法用出来。
紫茉莉：以科学家的精神分享化学知识！
一帆：谢谢小樟的分享。
瓶尔：非常感谢小樟老师“化学史与元素”主题的精彩分享！在小樟老师温柔又不紧不慢的声音陪伴中，我们度过了丰富多彩的一个月~元素的发现让人类对物质世界的认识和探索深入到了微观层面，人类文明的演进过程伴随着新元素的利用与新工具的发明。小樟老师在一个月里，跟我们分享了5段重要的化学史和8种与人类生产、生活密切相关的元素，让我们对一些常见物的构成与属性常常有了种豁然开朗的感觉，也惊叹于一些元素的特别功用。小樟老师还非常注意倾听大家的反馈，善于用有趣的生活、历史故事增强内容的趣味性。他还一直强调怀疑与求真的科学的精神。如果说化学是在探索微观的神秘世界，那么天文学是在探索宏观的神秘宇宙。走过生物学与化学，明天，我将带大家开启“中国古代的天文”主题之旅~🌛
夏艳：@瓶尔：期待，把群里学到的知识学以致用，可以成为小小小博物学家。谢谢小樟老师的分享，非常系统，得益颇多。铅笔这样日常用到的原来真的和铅元素有关，生活处处化学
满天星：谢谢小樟老师的分享元素没有好坏之分，每一种元素都能在最适宜的环境里找到自身的价值如同生命。
季节：感谢小樟老师一个月的大餐，期待九月瓶尔老师的投喂，今晚已搬好小板凳
樟：谢谢大家鼓励本月实在太忙，分享后没有及时互动。刚好7/8/9月值日分享：生物、化学、天文（物理）完美衔接。这位老师还说：不是学了没有用，而是学了没有设法去用。读书群书友们真的很包容，分享的内容涉及各个学科，但都能学以致用，回归自然博物的主题。但凡存在、都有道理。元素如同生命，活着就有意义。
八月值日分享
全部结束
图文整理丨小樟
图文排版丨花叶青木
图文发送丨郑文慧