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也就是門捷列夫預言的類鋁。鎵的發現,具有重大的意義,它充分說明元素週期律是自然界的一條客觀規律;為以後元素的研究,新元素的探索,新物資、新材料的尋找,提供了一個可遵循的規律。
門捷列夫排列元素週期表是按照原子量大小來排列,並把相似化學性質的元素放在同一列。這些都是從元素的物理屬性(質量)和化學屬性(化學性質)來排布,並沒有揭露元素之間最本質的差異。孫元起的論文就從這個角度著手。;
論文從孫元起前兩篇論文的結論寫起,認為原子有原子核和核外電子層組成,因為電子帶負電,所以原子核裡應該有帶正電的其他粒子,它們非常小,卻擁有幾乎整個原子的質量;它們結構非常穩定,擁有的正電荷數和質量幾乎不變;原子核所帶正電荷數,決定了該種原子屬於何種元素,而原子核所帶正電荷數也與原子核的質量——即原子量——存在正關聯。
因為孫元起身邊並沒有實驗器材,只好“設計”了1913年英國物理學家莫塞萊的實驗:利用陰極射線撞擊金屬產生x射線。認為實驗結果“應該”是金屬的原子序數越大,x射線的頻率就越高。因此可以從一個方面證明原子核的正電荷決定了元素的化學性質,原子序數在數量上等於原子核所帶的正電荷,進而明確作為週期律的基礎不是原子量,而是原子序數。
這是論文的第一部分,主要討論原子核與元素之間的關係。
而論文的第二部分,孫元起則開始討論原子核外層的電子及其與元素化合物之間的關係。這些主要“剽竊”自物理學界另一位大牛尼爾斯·玻爾(nielshenrikdavidbohr)的研究成果。
玻爾(1885—1962)是丹麥著名物理學家,家境良好。1903年進入哥本哈根大數學與自然科學系讀書。1906年,還是大學生的玻爾就因對水的表面張力的出色研究工作,榮獲丹麥皇家科學院金質獎章。其後,於1909年和1911年以金屬電子論方面的論文,分別獲得哥本哈根大學的科學碩士和哲學博士學位。1911年赴英國劍橋大學,在j·j·湯姆遜的指導下,跟盧瑟福搞科研。1913年,寫出了《原子構造和分子構造》(1)(2)(3)三篇論文,提出了定態躍遷的原子模型,即著名的玻爾原子理論。1922年,因對原子結構及原子輻射的研究而獲得諾貝爾物理學獎。當然,玻爾關於電子的“躍遷假設”論述,孫元起並不準備在這個小冊子中講明——因為現在普朗克還沒有提出能量子假說,或許這是下一篇論文“剽竊”的物件——他只准備說一些粗淺的,就像二十一世紀中學物理、化學課本中所敘述的那樣,只有這樣,才能吸引全世界科學家和科學愛好者的注意力。
在這一部分中,主要是論述電子層的“定態假設”:原子核外層電子數應該和原子核正電荷數相符合,但是他們如何排列呢?“根據”門捷列夫的元素週期表,可以“設想”第一層穩態為2個電子,第二層為8個,第三層也是8個,第四、第五層則是18個……原子為了達到穩態,會失去或捕獲電子。失去或捕獲電子能力的大小,決定元素的化學屬性。所謂分子,就是數種元素的原子按照一定方式排布,達到穩態所形成的化合物。而化學反應的本質,也可據此原理來推衍,就是不同的離子組成更穩定的化合物。其後,又並就化學反應方程式、元素化合價等進行討論和總結。
阿倫尼烏斯在1883年開始創立電離學說,解釋溶液中的元素是如何被電解分離的現象。並在1884年以《電解質的導電性研究》論文申請博士,但他宣讀完論文後,教授們“個個怒不可遏”,難以容忍這種“荒謬絕倫”甚至“純粹是空想”的理論。在同克萊夫“激烈辯論”後,他的論文被評為3級,需要再次答辯。後來,他的電離學說才漸漸被學界所接受,但其只解釋了這個現象,並不知道為什麼會這樣。在孫元起的論文中,給出了最根本的解釋。
論文內容在現代人看來,是非常淺顯的,因為這些已經被寫入中學課本,被認為是理所當然的。但對於十九世紀末的科學界,卻不亞於是晴天霹靂,絕對有振聾發聵的效果。
孫元起在寫的時候,主要精力是放在如何表述得明白卻又有理有據,又如何用英文表述。寫完之後,自我感覺是:它不像是科學論文,也不像科幻小說,更像是偵探筆錄。即便如此,孫元起已經感覺非常滿意了。;
就在這時候,盧瑟福已經打點好行李,準備搭乘客輪,穿越太平洋,先到三藩市,然後跨過美國,進入加拿大。孫元起從老佟