下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
在俄罗斯西伯利亚西部，有一个名叫阿列木子雅恩斯克（Alemz Yaensk）的偏远而美丽的小镇。1842年夏天，工厂里的工人们在高温下熔化玻璃，一个小男孩在旁边偷偷观看。小男孩很奇怪，为什么沙子经过化学处理后，成为透明的液体，变成了美丽得像艺术品一样的东西。看了一会儿后，他轻轻地从仪器架上拿了一根长管并偷偷伸入炉内蘸一些厚热的浆料，然后将其吹成漂亮的玻璃球，这样他就可以在其他孩子面前炫耀了。有一个眼力好的工人看到小男孩进行这么危险的操作，迅速将他抱到厂长办公室，厂长对小男孩进行了严厉的批评，小男孩坐在椅子上一言不发，望着窗外发呆。这个男孩便是门捷列夫，厂长就是他的母亲——玛利亚·德米特里耶芙娜（Marie Dmitry Yevna）。
门捷列夫自小在母亲的工厂里长大，对化学极其感兴趣，也耳濡目染地学到了一些化学知识。1843年，8岁的门捷列夫进入托波利斯克镇的中学。在中学时，门捷列夫虽然经常因生病而请病假，但是由于他天资聪慧，再加上父亲的指导，门捷列夫几乎每年都是当之无愧的“三好学生”。1849年，门捷列夫中学毕业，即将进入大学读书，可是门捷列夫的母亲却因为家庭变故而为难。门捷列夫知道母亲面临着丈夫和大女儿因病离世的痛苦，玻璃工厂也被火烧毁，整个家庭陷入了危机。他考虑到家庭较困难，想要努力赚钱补贴家用，然而他知道这种行为会让母亲伤心，就把话藏在了心里。随后，母亲带着门捷列夫先后到莫斯科、圣彼得堡等地求学，结果莫斯科大学和圣彼得堡大学都不收门捷列夫这个学生。母亲最终决定让门捷列夫将来做一名教师，在朋友的帮助下，门捷列夫终于进入了圣彼得堡师范大学并成为一名寄宿学生。不幸的是，1850年9月20日，由于劳累过度，门捷列夫可怜的母亲死于感冒。门捷列夫就此下定决心，他要更加努力来报答母亲。
门捷列夫在大学时代的生活异常艰苦。进入学校后，门捷列夫面临的困境就像一座大山一样压得他喘不过气，一方面，自己得不到亲人的资助，生活全靠奖学金维持；另一方面，他中学的基础太差了。苦苦坚持了六个月后，门捷列夫在一位教授的指导下，写了一篇题为《芬兰褐帘石的化学分析》的论文。对于他的第一篇学术论文，教授的评语是：“分析得非常好，值得在俄罗斯矿业学会杂志上发表。”随后，门捷列夫完成了他的毕业论文《论同晶现象与结晶形成及其构成的其他关系》，并顺利地从圣彼得堡师范大学毕业。他的毕业论文发表在《采矿》杂志上并出版了一本小册子。
1855年初，门捷列夫顺利地成为圣彼得堡师范大学的一名老师，一边攻读硕士学位，一边任教。对于他的短期发展，校方有两种意见：一些教授建议这位杰出的毕业生留在圣彼得堡准备硕士论文；医生则建议他去南方疗养身体。
门捷列夫接受了医生的建议。他首先去了克里米亚的辛菲罗波尔，然后去了敖德萨，在那里他担任数学、物理和自然科学的老师。在教学的同时，他准备了硕士论文。在不到一年的时间里，门捷列夫完成了一篇关于论比容的论文。他的硕士论文展示了他惊人的总结能力和博学的化学知识。
1856年5月，门捷列夫返回圣彼得堡并申请著名的圣彼得堡大学硕士学位。半年后，他通过了论文答辩，并被学校委员会授予物理和化学“理学硕士”。随后，他写了一篇题为《含硅化合物的结构》的论文。根据这篇文章，圣彼得堡大学于1857年初任命门捷列夫为副教授和化学系秘书。23岁时，他已经成为圣彼得堡大学最年轻的副教授。
1868年夏天，34岁的化学工程教授门捷列夫在编写化学教科书《化学原理》的第二部分时，遇到了前所未有的困难，久久无法落笔。他站起来，回到卧室旁边，穿上一件大衣，然后走到实验室。这位长头发、蓝眼睛、直鼻子和宽前额的科学家刚走到实验室门口，仿佛想到了什么，立刻从夹克口袋里拿出一本厚厚的笔记本写下来。他写的内容是：“务必了解氢、氧和铁之间的排列规则，克服一切困难！”门捷列夫遇到的困难恰恰是化学元素排列的规律性。《化学原理》的第二部分论述了化学元素的本质。而在当时，世界各地的化学家都不知道化学元素排列的规则。
事实上，关于化学元素排列的研究已持续了近一个世纪。1789年，法国科学家拉瓦锡将已知的33种元素分为4类，即气体、金属、非金属和土质。这种分类方式是非常主观的，不能说明元素的排列顺序。1815年，英国医生普劳特提出所有元素都是由氢原子组成的。虽然这种见解拨开了无机化学世界的迷雾，但却缺乏科学证据。1829年，德国化学家博莱纳将15种元素分为5组，每组3个。他发现每组元素的化学性质非常相似，因此它们被称为“三素组”。1865年，英国化学家纽兰兹进行了一项开创性的实验：元素以原子量反复排列。他惊讶地发现，第八个元素在本质上与第一个元素相似，无论它是从哪个元素开始。他把元素的这种周期叫作“八音律”。如果纽兰兹继续研究下去，也许就没有那么多人知道门捷列夫了。然而，纽兰兹只是对元素进行了排列，并没有继续研究元素之间的规则。明晰要素的排列规律不仅有助于完成化学实验工作，而且可以使来自世界各地的科学家少走弯路。为此，门捷列夫常常思考，总是在办公室和实验室之间徘徊。
不久，门捷列夫想到了一种方便有效的方法，就是让仆人将厚纸切成60多张小的卡片。每张纸的正面写明元素的基本信息，例如已知元素的名称、原子量和化合价。这样，他可以直观地进行对比、调整。门捷列夫通过这些小卡片解决的第一个问题是找到已知化学元素铍的化合价和原子量。他首先按照博莱纳的方法将纸片分成3组，按照元素的原子量排列，彻底搞明白“三素组”。完成此步骤后，他不断改变排列的方式，希望能找出各种元素之间的排列顺序。几天之后，他终于完成了这个项目并将其绘制成一个表格。在该表中，各种元素的性质随着原子量的增加而增加，并且表现出周期性变化 ［16］ 。
经过反复思考和研究，门捷列夫大胆推测：这60多种元素，并不是全部，肯定还有许多没被发现的元素，例如，钙和钛之间存在一种尚未被发现的元素。他无法证明它是什么，因此他将其命名为“类硼”，并为其留下了“家”——介于钙和钛之间。
门捷列夫进一步发现锌后面本来是砷，但砷的化学性质与磷相似。经过计算，他将砷置于磷后面并腾出了锌后面的位置。门捷列夫称这种未知元素为“类铝”，并预测了这种元素的本质。
做完这一切，门捷列夫终于松了一口气。很快，他拿起笔在图片上写下了一行字：“根据元素的原子量和化学性质所排列的元素表。”门捷列夫通过排列纸张，在35岁时就发现了元素的周期性。1869年3月6日，俄罗斯化学年会在圣彼得堡大学举行。门捷列夫准备在会上报告他的最新发现，却因为过度劳累而生病住院。最后，助理代表他发布了关于元素周期律的论文。
门捷列夫发现周期表这件事情并没有让科学界沸腾。很多人都认为这是谬论，然而门捷列夫相信他的发现是科学的，并且在等新元素的发现以验证元素周期变化的科学性。
1875年的一天，他得知法国化学家布瓦博得朗在比利牛斯山脉的一个矿井的闪锌矿中发现了一种新元素镓，其被确定具有4.7克/立方厘米的比重。随后，他计算出类铝的比重为5.9～6克/立方厘米。因此，门捷列夫努力抑制住内心的狂喜，马上写信给布瓦博得朗教授。在阅读门捷列夫的信后，布瓦博得朗非常惊讶：“镓”明明是我发现的，门捷列夫怎么会提前那么久预测过呢？这究竟是何方神圣？
布瓦博得朗立即礼貌地回信。在信中，他表示经过多次测量，“镓”的比重仍然是4.7克/立方厘米。门捷列夫当然不愿意放弃这个机会，他回信告诉布瓦博得朗教授：“镓”的比重不一致，这可能是由于纯度不够。布瓦博得朗重新提纯了“镓”并再次测量其比重。结果连他自己也感到惊讶：比重为5.96克/立方厘米，刚好在门捷列夫指出的5.9～6克/立方厘米的范围内！布瓦博得朗钦佩地写信把结果告诉了门捷列夫。
法国化学家布瓦博得朗首次使用实验方法来验证门捷列夫的预言，从而证明了元素周期律的科学性。这一事件在欧洲科学界引起了巨大反响。门捷列夫关于化学元素周期定律的论文很快被翻译成法语和英语，并在欧洲的主要科学期刊上发表。验证元素周期法的旅程正式开始。从那以后，许多科学家开始对一些还没有被发现的元素进行探索。随后，好消息陆续传来。1886年，德国化学家温克勒通过光谱分析发现了一种新元素锗；1895年，英国化学家拉姆齐发现了一种新元素氦；最大的惊喜来自居里夫妇，1898年，居里夫妇发现了放射性元素“镭”，其原子量为226.0254，这一结果也精确地落在了门捷列夫的预测范围内。作为化学的基本定律之一，元素周期律大大推进了现代科学和物理学的发展。因此，门捷列夫成功地撰写了第二卷《化学原理》。直到今天，世界上的无机化学教科书几乎都使用化学元素周期律作为讨论各种化学元素的基本工具。
门捷列夫曾被两次提名诺贝尔奖，但他始终都没有获奖，因为陪审团的一名成员认为门捷列夫的贡献过于陈旧，元素周期表众所周知，因此门捷列夫不应该被授予诺贝尔奖。1905年，诺贝尔化学奖提名三人——贝耶尔、莫瓦桑和门捷列夫。最后诺贝尔奖被授予了德国有机化学巨头贝耶尔，因为他对靛蓝、有机染料和芳香剂的研究做出了杰出贡献。然而，贝耶尔因生病无缘参加1905年的颁奖典礼，并于1917年去世，享年82岁 ［17］ 。
1906年诺贝尔化学奖的竞赛在门捷列夫和莫瓦桑之间继续进行，即“元素周期表”和“氟单质的制取和电解炉”的竞争。起初，整个瑞典皇家评审委员会中只有一人同意莫瓦桑，而门捷列夫获得多数票。但支持莫瓦桑的委员会成员克拉森非常雄辩。他坚持：门捷列夫没有预测到惰性气体的发现，也没有在周期表中给它们预留相应的位置；门捷列夫的研究是基于增加原子量的元素的排序。康尼扎罗在第一次国际化学会议上解释了原子、分子、原子量和分子量的概念，所以两个人应该分享诺贝尔化学奖。然而，康尼扎罗当时没有被提名，所以门捷列夫不应该获得该奖项。他推荐莫瓦桑的评语是这样的：“莫瓦桑拥有比现代化学家更好的实验技能。”这个建议恰恰暗示了莫瓦桑的优点和门捷列夫的缺点。当时，实验科学的地位高于理论研究。在克拉森的坚持下，诺贝尔化学奖的评奖事务被上交至瑞典皇家科学院。1906年10月27日，莫瓦桑获得5票，而门捷列夫获得4票，门捷列夫以1票之差败北。有人称这一天是瑞典皇家科学院的耻辱日。最后，法国化学家莫瓦桑因成功发明高毒性元素氟和电解炉而于1906年获得诺贝尔化学奖。
一位科学家曾说：“元素周期律无论是过去、现在还是将来，都是化学、物理学、地质学和其他科学领域成千上万个发明的指路明灯。”很明显，诺贝尔奖是不能用来衡量一位科学家对科学事业的贡献的。获奖的科学家固然名垂青史，但未获奖的科学家也为人类科学进步做出了杰出的贡献。门捷列夫的元素周期律以及达尔文的进化论和普朗克的量子理论，均被认为是科学史上最伟大的整合与归纳工作之一。