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114中文网 www.114zww.com,重生之大科学家无错无删减全文免费阅读!

    公元1898年12月31日,农历光绪二十四年十一月十九日,京师大学堂开学。第一批原计划招生500人,因为戊戌变法失败,许多人都噤若寒蝉,所以招生工作进行得并不顺利,据之后一两年的文献记载,实际上仕学院学生27人,中学生151人,小学生17人,又附课学生43人,合仕学、中学、小学、附课生只有230余人。比崇实中学的学生多不了多少。但它却是中国近现代第一所国立大学,是当代北京大学、北京师范大学等著名学府的前身。

    在开学那一天,孙元起作为学校第一批教习,有幸随着中文总教习许景澄、西文总教习丁韪良等参加典礼。之后,大学堂并没有立即开课,毕竟各省选送的学生还没有到齐,相关的准备工作还在缓慢的进行。不过这些都不是孙元起所关心的。孙元起给了老佟几十两银子,嘱咐他准备好送给卢瑟福、thomas的礼物。剩余的钱,每日里买点食物送来。这段时间,孙元起一直躲在屋里写稿子。

    那天,卢瑟福的建议确实打动了他,回来权衡良久,决定先写一本简单的小册子,交由卢瑟福带至加拿大,看看能不能有结果。因为卢瑟福打算1月6日动身赴mcgill,以便赶上麦吉尔下学期的开学。所以,孙元起的时间就有些紧,只好每日呆在屋里写文稿。

    小册子的名字已经拟好,就叫从原子、原子结构到元素、元素周期表、分子及化学反应本质。虽然名字都是与化学有关,其实核心还是原子物理学。事实上,在十九世纪末、二十世纪初,物理和化学并没有太分开,比如作为物理学大牛的卢瑟福,在1908年因对放射化学的研究荣获诺贝尔化学奖。再比如提出电离学说的瑞典天才阿伦尼乌斯,该获物理学奖还是化学奖,也曾让诺贝尔奖评委们产生分歧。在1901年首届诺贝尔奖评选时,他被提名物理学奖,但最终落选。1902年,声名鹊起的他又被提名化学奖,但仍然落选。可作为物理化学的创始人,阿伦尼乌斯的电离学说,在物理和化学两个学科里都具有很重要的作用。无奈之下,化学委员会提出给他“一半物理奖、一半化学奖”甚至又提出“他获奖问题延期至第二年”最后,委员会还是把1903年的诺贝尔化学奖给了他。

    1869年,俄国科学家门捷列夫(dmitrimendeleev)发现了元素周期律和元素周期表,他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一行,就是元素周期表的雏形。门捷列夫在排列元素周期表的过程中,又大胆指出,当时一些公认的原子量不准确。如那时金的原子量公认为169。2,按此在元素表中,金应排在锇、铱、铂的前面,因为它们被公认的原子量分别为198。6、196。7、196。7,而门捷列夫坚定地认为金应排列在这三种元素的后面,原子量都应重新测定。大家重测的结果,锇为190。9、铱为193。1、铂为195。2,而金是197。2。实践证实了门捷列夫的论断,也证明了周期律的正确性。

    在门捷列夫编制的周期表中,还留有很多空格,这些空格应由尚未发现的元素来填满。门捷列夫从理论上计算出这些尚未发现的元素的最重要性质,断定它们介于邻近元素的性质之间。例如,在锌与砷之间的两个空格中,他预言这两个未知元素的性质分别为类铝和类硅。就在他预言后的四年,法国化学家布阿勃朗用光谱分析法,从门锌矿中发现了镓。实验证明,镓的性质非常象铝,也就是门捷列夫预言的类铝。镓的发现,具有重大的意义,它充分说明元素周期律是自然界的一条客观规律;为以后元素的研究,新元素的探索,新物资、新材料的寻找,提供了一个可遵循的规律。

    门捷列夫排列元素周期表是按照原子量大小来排列,并把相似化学性质的元素放在同一列。这些都是从元素的物理属性(质量)和化学属性(化学性质)来排布,并没有揭露元素之间最本质的差异。孙元起的论文就从这个角度着手。

    论文从孙元起前两篇论文的结论写起,认为原子有原子核和核外电子层组成,因为电子带负电,所以原子核里应该有带正电的其他粒子,它们非常小,却拥有几乎整个原子的质量;它们结构非常稳定,拥有的正电荷数和质量几乎不变;原子核所带正电荷数,决定了该种原子属于何种元素,而原子核所带正电荷数也与原子核的质量即原子量存在正关联。

    因为孙元起身边并没有实验器材,只好“设计”了1913年英国物理学家莫塞莱的实验:利用阴极射线撞击金属产生x射线。认为实验结果“应该”是金属的原子序数越大,x射线的频率就越高。因此可以从一个方面证明原子核的正电荷决定了元素的化学性质,原子序数在数量上等于原子核所带的正电荷,进而明确作为周期律的基础不是原子量,而是原子序数。

    这是论文的第一部分,主要讨论原子核与元素之间的关系。

    而论文的第二部分,孙元起则开始讨论原子核外层的电子及其与元素化合物之间的关系。这些主要“剽窃”自物理学界另一位大牛尼尔斯玻尔(nielshenrikdavidbohr)的研究成果。

    玻尔(1885—1962)是丹麦著名物理学家,家境良好。1903年进入哥本哈根大数学与自然科学系读书。1906年,还是大学生的玻尔就因对水的表面张力的出色研究工作,荣获丹麦皇家科学院金质奖章。其后,于1909年和1911年以金属电子论方面的论文,分别获得哥本哈根大学的科学硕士和哲学博士学位。1911年赴英国剑桥大学,在jj汤姆逊的指导下,跟卢瑟福搞科研。1913年,写出了原子构造和分子构造(1)(2)(3)三篇论文,提出了定态跃迁的原子模型,即著名的玻尔原子理论。1922年,因对原子结构及原子辐射的研究而获得诺贝尔物理学奖。当然,玻尔关于电子的“跃迁假设”论述,孙元起并不准备在这个小册子中讲明因为现在普朗克还没有提出能量子假说,或许这是下一篇论文“剽窃”的对象他只准备说一些粗浅的,就像二十一世纪中学物理、化学课本中所叙述的那样,只有这样,才能吸引全世界科学家和科学爱好者的注意力。

    在这一部分中,主要是论述电子层的“定态假设”:原子核外层电子数应该和原子核正电荷数相符合,但是他们如何排列呢?“根据”门捷列夫的元素周期表,可以“设想”第一层稳态为2个电子,第二层为8个,第三层也是8个,第四、第五层则是18个原子为了达到稳态,会失去或捕获电子。失去或捕获电子能力的大小,决定元素的化学属性。所谓分子,就是数种元素的原子按照一定方式排布,达到稳态所形成的化合物。而化学反应的本质,也可据此原理来推衍,就是不同的离子组成更稳定的化合物。其后,又并就化学反应方程式、元素化合价等进行讨论和总结。

    阿伦尼乌斯在1883年开始创立电离学说,解释溶液中的元素是如何被电解分离的现象。并在1884年以电解质的导电性研究论文申请博士,但他宣读完论文后,教授们“个个怒不可遏”难以容忍这种“荒谬绝伦”甚至“纯粹是空想”的理论。在同克莱夫“激烈辩论”后,他的论文被评为3级,需要再次答辩。后来,他的电离学说才渐渐被学界所接受,但其只解释了这个现象,并不知道为什么会这样。在孙元起的论文中,给出了最根本的解释。

    论文内容在现代人看来,是非常浅显的,因为这些已经被写入中学课本,被认为是理所当然的。但对于十九... -->>

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