门捷列夫的大名如雷贯耳，你也许不知道他的国籍，不清楚他的出生年代，也不了解他有一大把花白的胡子……但你不可能不知道，他制作出了世界上第一张元素周期表，是一名伟大、载入人类史册的化学家。德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫（-）俄罗斯科学家年是化学元素周期表的周岁生日，联合国宣布今年为“国际元素周期表年”。其实第一个发现元素周期律的并不是门捷列夫，今天让我们溯源元素周期表。01几代人的努力1.三素组时间回到19世纪，当时人类已经发现了60多种元素，积累了很多零散的元素性质，但它们之间的内在联系如何还是没有得到解决。此时的化学学科就像一个管理不好的库房，东一摊、西一摊的材料放得乱七八糟，毫无规律。化学家们都在想,怎样才能找到一个规律,把这些各种各样的元素有系统的排列起来？年，德国化学家德贝莱纳在当时己知的54种元素中，发现五个性质相似的元素组，每组包括三钟元素：锂、钠、钾钙、锶、钡氯、溴、碘硫、硒、蹄锰、铬、铁并且每组元素的中间元素的原子量，正巧约为前、后两种元素原子量的算术平均值，比如钠的原子量（23）正好是锂（7）和钾（39）原子量和的二分之一。德贝莱纳我想这一定不是巧合！元素的原子量和它们的化学性质之间可能有密切关系。同学莱纳前辈，您的思路很正确啊！可惜，由于德贝莱纳的三元素组局限于15种元素，并且当时原子量测定工作尚处在混乱之中，因而未引起人们的重视。不过，他的工作对后人有了很大的启发。2.螺旋线和八音律年后，化学家们逐步认识到元素的性质和它们的原子量之间确实可能存在着某种函数关系，开始试图从元素整体上来探讨这一规律。年法国地质学家尚古多把元素按其原子量大小，顺序地标在圆柱体表面的螺旋线上，注意到元素性质随其原子量的变化具有周期性。尚古多：其实我的螺旋线也很美！年，英国化学家欧德林按原子量排列元素的顺序，初步排列出今天元素周期表中的卤族、氧族、氮族等到，虽然错误不少，但比尚古多的螺旋图前进了一步。年，英国化学家纽兰兹发表了题为《八音律与原子量数字关系的起因》的论文。八音律指的是，把音符1(do)、2(Le)、3(mi)、4(fa)、5(So)、6(La)、7(Ti)、1(do)、2(Le)、3(mi)……排起来的时候,从任意一个音数起数到第八个音时,一定和第一个音的的唱法一样,且这两个音之间的距离是八度。纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小编上序号，依次排列，发现每隔8个元素，元素的物理性质和化学性质就会重复出现，好像音乐中的八度音一样。纽兰兹把这种现象叫做八音律。可惜的是，他没有估计到他所用的原子量有误，也没有考虑到尚未发现的元素。因此年当纽兰兹在英国化学年会上报告了它的分类方法后，却因为回答不出听众提出的问题受到了奚落。伤心的纽兰兹失去了勇气和信心,放弃了他的理论研究工作，转行干别的事去了。这样,化学家们尝试把元素系统化的努力又一次失败了。3.迈尔周期表年，德国化学家迈尔绘制出了《原子体积周期性图解》，揭示出化学元素的原子量和原子体积间的关系。年，他又制作了一张元素周期表，表中不但明确按原子量递增的顺序来排列元素，而且也留下一些空格表示未知元素。可惜迈尔未能对该图解进行系统说明，且该图解更侧重于对元素物理性质的规律体现。4.门捷列夫周期表门捷列夫幼年居住于西伯利亚，对科学知识有极大兴趣。年，时任彼得堡大学副教授的门捷列夫在为著作《化学原理》一书考虑写作计划时，为无机化学的缺乏系统性所困扰，于是想用一种合乎逻辑的方式来组织当时已知的63种元素。他搜集了每一个已知元素的性质资料和有关数据，把前人在实践中所得成果，凡能找到的都收集在一起。在经过几次并不满意的开头之后，他想到了一个办法，准备了许多类似扑克牌一样的卡片，将63种化学元素的名称及其原子量、氧化物、物理性质、化学性质等分别写在卡片上。门捷列夫用不同的方法去摆那些卡片，用以进行元素分类的试验。年3月1日这一天，门捷列夫仍然在对着这些卡片苦苦思索。他先把常见的元素族按照原子量递增的顺序拼在一起，之后是那些不常见的元素，最后只剩下稀土元素没有全部“入座”，门捷列夫无奈地将它放在边上。从头至尾看一遍排出的“牌阵”，门捷列夫突然像触电似的站了起来，他惊喜地发现，所有的已知元素都已按原子量递增的顺序排列起来，并且相似元素依一定的间隔出现！第二天，门捷列夫将所得出的结果制成一张表，这是人类历史上第一张化学元素周期表。门捷列夫年发布的元素周期表表中周期为列，族为行门捷列夫汲取了迈尔周期表的长处，对周期表继续进行更加深入的研究，年12月在他的论文《化学元素周期性依赖关系》中发表了第二张元素周期表。这张周期表中，他将原来的竖行改成横排，使同族元素处于同一竖行中，突出了化学元素性质的周期性。由此，元素（以及由它形成的单质或化合物）的性质周期性地随着它们的原子量而改变的元素周期律正式确定。02元素周期表的巨大成功门捷列夫大胆地修正了一些已被公认的原子量，并预言了15种以上未知元素的存在及它们的性质，包括“类铝”、“类硅”等。当时，人们并不相信门捷列夫，有的科学家说他在狂妄地臆造一些不存在的元素。四年后，法国化学家德布瓦斯波德朗在用光谱分析研究锌矿时，发现了一种新元素，命名为镓，并在巴黎科学院的《报告录》中发表了报告。门捷列夫读了以后，写信给德布瓦斯波德朗，说镓正是“类铝”，但镓的比重不该是德布瓦斯波德朗所测的4.7,而应该是5.9-6.0。这使德布瓦斯波德朗惊奇不已，因为镓是他发现的，其他人还没见过，更不用说千里之外的门捷列夫了。他重新提纯镓后，发现测得的比重果然为5.96，不仅镓的其他物理、化学性质与门捷列夫的预言相符合，而且连发现的方法也与门捷列夫预言的一样！镓的发现，使人类第一次科学地预言了的元素得以应验。这一件事震动了欧洲科学界。年，瑞典人尼尔森发现了“类硼”并命名为钪；年，德国化学家文克勒发现了“类硅”并命名为锗。它们的性质与门捷列夫的预言准确得令人惊奇。通过实践，门捷列夫的理论受到了越来越普遍的重视。后来，人们根据周期律理论，把已经发现的多种元素排列、分类，列出了今天的化学元素周期表，张贴于实验室墙壁上，编排于辞书后面。它是我们每一位学生在学化学的时候，都必须学习和掌握的一课。03为什么是门捷列夫1.进行了10年的扑克牌“游戏”当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单、轻松，说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现时，门捷列夫却认真地回答说，从他立志从事这项探索工作起，一直花了大约20年的功夫，才终于在年发表了《元素周期律》。很多事不是牛逼的人才做，而是做了的人才牛逼。一件事情坚持做满00小时，你就能成为专家。正像门捷列夫所说：“天才就是这样，终身劳动，便成天才。”2.前人的肩膀元素周期表，这张看上去很简单的图表，历经了数代人的努力才最终完成。元素周期律并不是由门捷列夫一人独创的，它经过了几代人的努力：德国化学家德贝莱纳的“三素组”、纽兰兹的“八音律”、德国人迈尔周期表、门捷列夫元素周期表。门捷列夫之所以取得巨大成就，是站在巨人的肩膀上。但是，门捷列夫具有很大的勇气和信心，不怕名家指责，不怕嘲讽，勇于实践，敢于宣传自己的观点，终于得到了广泛的承认。为了纪念他的成就，人们将美国化学家西博格在年发现的第号新元素命名为Mendelevium，即“钔”。3.晚年的失误很多科学家在较年轻时为科学发展做出巨大贡献，但当他们年纪较大的时候，可能会受名望所累，反而成为阻碍科学进步的力量。门捷列夫也是如此，但是再权威的人物也无法阻挡历史进步的车轮，真理最终将被实践证明。年，瑞典化学家阿伦尼乌斯提出电离学说，这是一项革命性的重要发现，但在当时受到很多化学权威的反对，其中也包括门捷列夫。门捷列夫甚至发表评论：“历史终将证明，电离学说是一个类似燃素说的错误理论”。年，稀有气体被发现时，门捷列夫担心该发现会动摇元素周期表，曾极力反对。后经过一番争论他才最终同意，并在元素周期表中为惰性气体安排了一个新的族。19世纪末，放射性元素和电子被发现了，这本来是揭开原子内幕的极好机会。可是门捷列夫在实践面前却产生了困惑。一方面他害怕这些发现“会使事情复杂化”，动摇“整个世界观的基础”；另一方面又感到这“将是十分有趣的事……周期性规律的原因也许会被揭示”。可惜，就在门捷列夫本人就在将要揭开周期律本质的前夜——年，他带着这种矛盾的思想逝世了。门捷列夫没有看到，后人利用这一系列的伟大发现和实践，揭示了元素周期律的本质，扬弃了门捷列夫那个时代关于原子不可分的旧观念，化学再一次进入了一个新的时代。4.大师的逝去年冬，门捷列夫最小的妹妹来圣得堡看望他。妹妹看见哥哥面色苍白，头发稀疏，非常难过，劝道：“好好休息吧，您对得起人类了！”门捷列夫微笑说道：“对于我来说，最好的休息就是工作！”没有想到，次年1月20日清晨，哥哥坐在书桌前安然去世，当时，手里还紧紧地握着钢笔。一代化学大师逝世，人们异常悲痛。门捷列夫出殡那天，寒风凛冽，零下20摄氏度的低温也没能阻挡人们送别的脚步。街道上，到处点着蒙着黑纱的灯笼。在通往安葬遗体的公墓两旁，几万人自动排成送葬队伍，作最后的告别。在送葬队伍最前列，有人高举一条很大的横幅，上面是根据门捷列夫发现的周期律组成的周期表。门捷列夫死后，人们仔细清算了他的遗稿，共有篇著作。其中包括物理化学著作篇，化学著作40篇，物理著作99篇，地球物理著作22篇，工业技术著作99篇，社会问题和经济问题著作36篇。门捷列夫将毕生的心血贡献与科学和社会，正如他所言：“科学的种子，是为了人民的收获而生长的。”04各种形式的元素周期表人们可以运用不同的表达形式，来体现元素周期律。下面这些图都是元素周期表，没有想到吧？人们经过上百种尝试，试图改进门捷列夫的元素周期表，包括三维的和圆盘式的表格，但是其中没有任何一种能够取代我们今天所用的，构建在门捷列夫第一个表格基础上的这个表格。大道至明至简，这放在元素周期表上同样适用。05元素周期表的未来元素是否有限？周期表有没有尽头？20世纪30-40年代，人们发现了92号元素，当时就有人提出这是否是周期表的最后一种元素？然而，从年起的50年内，人类又人工合成了近20种元素，元素周期的尾巴又长了。这时又有人预言，号元素该是周期表的尽头了，理由是核内质子数越来越大，质子间的排斥力将远远超过电子间吸引力，导致它发生蜕变。然而不久，人们竟然又陆续合成了-号元素。这些元素存在的时间很短，如号元素半衰期只有2微秒。周期表是否真的到了尽头?年起，理论物理学家从理论上探索“超重元素”存在的可能性，他们认为具有2，8，14，28，50，82，，，等这些幻数的质子和中子，其原子核比较稳定，这就是说，随着原子序数的递增，其原子核不一定不稳定。因此在号元素也许之后还能合成一大批元素。目前，号元素是已合成的最后一种元素。实践是检验理论的唯一标准，科学家将上天（如到月球）入地（如海底）或反复在粒子加速器中进行实验，企图合成更多新元素，结果将会如何？让我们拭目以待吧！
