幾乎在每本化學(xué)教科書(shū)和字典中，都附有一張“元素周期表（The Periodic Table）”。這張表揭示了物質(zhì)世界的秘密，把一些看來(lái)似乎互不相關(guān)的元素統(tǒng)一起來(lái)，組成了一個(gè)完整的自然體系；它的發(fā)明，對(duì)于促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展起了巨大的作用，是近代化學(xué)史上的一個(gè)創(chuàng)舉，更是化學(xué)發(fā)展史上的重要里程碑之一。
發(fā)現(xiàn)：打開(kāi)新世界大門(mén)的元素周期表
1865年，英國(guó)化學(xué)家紐蘭茲把當(dāng)時(shí)已知的元素按原子量大小的順序進(jìn)行排列，發(fā)現(xiàn)無(wú)論從哪一個(gè)元素算起，每到第八個(gè)元素就和第一個(gè)元素的性質(zhì)相近。這很像音樂(lè)上的八度音循環(huán)，因此，他干脆把元素的這種周期性叫做“八音律”，并據(jù)此畫(huà)出了標(biāo)示元素關(guān)系的“八音律”表。
紐蘭茲
顯然，紐蘭茲已經(jīng)下意識(shí)地摸到了“真理女神”的裙角，差點(diǎn)就揭示元素周期律了。不過(guò)條件限制了他作進(jìn)一步的探索：因?yàn)楫?dāng)時(shí)原子量的測(cè)定值有錯(cuò)誤，而且他也沒(méi)有考慮到還有尚未發(fā)現(xiàn)的元素，只是機(jī)械地按當(dāng)時(shí)的原子量大小將元素排列起來(lái)，所以他沒(méi)能揭示出元素之間的內(nèi)在規(guī)律。當(dāng)年，紐蘭茲的“八音律”在英國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)上受到了嘲弄，主持人以不無(wú)譏諷的口吻問(wèn)道：“你為什么不按元素的字母順序排列？”
到底應(yīng)該以怎樣的規(guī)則和順序排列各個(gè)元素？這個(gè)問(wèn)題同樣困擾著俄羅斯化學(xué)家門(mén)捷列夫。
1841年，7歲的門(mén)捷列夫進(jìn)了中學(xué)，他對(duì)數(shù)學(xué)、物理學(xué)和地理抱有極大的興趣，一早就表現(xiàn)出了出眾的才能和驚人的記憶力；1850年，門(mén)捷列夫進(jìn)入中央師范學(xué)院學(xué)習(xí)。大學(xué)一年級(jí)，他迷上了化學(xué)，決心要成為一個(gè)化學(xué)家，為了人類(lèi)的利益而獲得簡(jiǎn)單、價(jià)廉和“到處都有”的物質(zhì)。20歲那年，門(mén)捷列夫的第一篇科學(xué)論著《關(guān)于芬蘭褐廉石》發(fā)表在礦物學(xué)協(xié)會(huì)的刊物上，在研究同晶現(xiàn)象方面完成了巨大和重要的研究。
門(mén)捷列夫
1855年，門(mén)捷列夫以第一名的優(yōu)異成績(jī)畢業(yè)于師范學(xué)院。擔(dān)任一段時(shí)間的中學(xué)教師后，他在彼得堡高分通過(guò)了碩士考試；在他的碩士論文中，門(mén)捷列夫提出了“倫比容”，這一研究對(duì)他今后發(fā)現(xiàn)周期律有至關(guān)重要的意義；兩年后，23歲的門(mén)捷列夫被批準(zhǔn)為彼得堡大學(xué)的副教授，開(kāi)始教授化學(xué)課程，主要負(fù)責(zé)講授《化學(xué)基礎(chǔ)》課。當(dāng)時(shí)的化學(xué)界正處在探索階段，年輕的學(xué)者門(mén)捷列夫也毫無(wú)畏懼地沖進(jìn)了這個(gè)領(lǐng)域，開(kāi)始了艱難的探索工作。
1860年，門(mén)捷列夫在德國(guó)卡爾斯盧厄召開(kāi)第一次國(guó)際化學(xué)家代表大會(huì)，會(huì)議上解決了許多重要的化學(xué)問(wèn)題，最終確定了“原子”、“分子”、“原子價(jià)”等概念，并為測(cè)定元素的原子量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這次大會(huì)對(duì)門(mén)捷列夫形成周期律的思想產(chǎn)生了很大的影響。
1861年，門(mén)捷列夫回到彼得堡，重?fù)?dān)化學(xué)教授工作，同時(shí)開(kāi)始編寫(xiě)著作《化學(xué)原理》。為了用一種合乎邏輯的方式來(lái)組織當(dāng)時(shí)已知的63種元素，他仔細(xì)研究了63種元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，并將這些化學(xué)元素的名稱(chēng)及其原子量、氧化物、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等分別寫(xiě)在卡片上，用不同的方法擺放卡片以進(jìn)行元素分類(lèi)的試驗(yàn)。
1869年3月1日這一天，門(mén)捷列夫仍然在對(duì)著這些卡片苦苦思索。他先把常見(jiàn)的元素族按照原子量遞增的順序拼在一起，之后是那些不常見(jiàn)的元素，最后只剩下稀土元素沒(méi)有全部“入座”，門(mén)捷列夫無(wú)奈地將它放在邊上。從頭至尾看一遍排出的“牌陣”后，門(mén)捷列夫驚喜地發(fā)現(xiàn)，所有的已知元素都已按原子量遞增的順序排列起來(lái)，并且相似元素依一定的間隔出現(xiàn)。
門(mén)捷列夫的第一張化學(xué)元素周期表
第二天，門(mén)捷列夫?qū)⑺贸龅慕Y(jié)果制成一張表，這就是人類(lèi)歷史上第一張化學(xué)元素周期表。在這個(gè)表中，周期是橫行，族是縱行。門(mén)捷列夫大膽地為尚待發(fā)現(xiàn)的元素留出了位置，并且在其關(guān)于周期表的發(fā)現(xiàn)的論文中指出：按著原子量由小到大的順序排列各種元素，在原子量跳躍過(guò)大的地方會(huì)有新元素被發(fā)現(xiàn)，因此周期律可以預(yù)言尚待發(fā)現(xiàn)的元素。
1871年12月，門(mén)捷列夫在第一張?jiān)刂芷诒淼幕A(chǔ)上進(jìn)行增益，發(fā)表了第二張表，這張表改豎排為橫排，使用一族元素處于同一豎行中，更突出了元素性質(zhì)的周期性。至此，化學(xué)元素周期律的發(fā)現(xiàn)工作已圓滿完成。
化學(xué)界通將周期律稱(chēng)為門(mén)捷列夫周期律：主族元素越是向右非金屬性越強(qiáng)，越是向上金屬性越強(qiáng)。同主族元素，隨著周期數(shù)的增加，分子量越來(lái)越大，半徑越來(lái)越大，金屬性越來(lái)越強(qiáng)。同周期元素，隨著原子系數(shù)數(shù)的增加，分子量越來(lái)越大，半徑越來(lái)越小，非金屬性越來(lái)越強(qiáng)。最后一列上都是稀有氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
此后，隨著科學(xué)的發(fā)展，門(mén)捷列夫元素周期表中未知元素留下的空位先后被填滿。新元素的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了元素周期表的正確性，反過(guò)來(lái)，元素周期表又指導(dǎo)化學(xué)家們有計(jì)劃、有目的地尋找新的化學(xué)元素。
現(xiàn)在的化學(xué)元素周期表
當(dāng)原子結(jié)構(gòu)的奧秘被發(fā)現(xiàn)時(shí)，編排依據(jù)由相對(duì)原子質(zhì)量改為原子的質(zhì)子數(shù)﹙核外電子數(shù)或核電荷數(shù)﹚，形成現(xiàn)行的元素周期表。至此，人們對(duì)元素的認(rèn)識(shí)跨過(guò)漫長(zhǎng)的探索歷程，終于進(jìn)入了自由王國(guó)。
聯(lián)系：人與元素的故事
說(shuō)到化學(xué)元素的文化史，必然無(wú)法繞開(kāi)的，自然是意大利化學(xué)家、國(guó)寶級(jí)作家普里莫·萊維。萊維是奧斯維辛幸存者，第174517號(hào)囚犯，也是二十世紀(jì)最引人注目的公眾喉舌，他的文章帶有強(qiáng)烈的個(gè)人風(fēng)格，通過(guò)闡釋元素的特性，鉤沉了其在二戰(zhàn)前后的成長(zhǎng)、生活，對(duì)人類(lèi)道德和物質(zhì)世界的隱蔽關(guān)聯(lián)進(jìn)行的深邃追問(wèn)。
普里莫·萊維
萊維用惰性氣體“氬”來(lái)隱喻他成長(zhǎng)的猶太社區(qū)和皮埃蒙特地區(qū)其他族裔之間的隔膜；用“汞”這種不穩(wěn)定、易揮發(fā)的氣體來(lái)指代當(dāng)時(shí)服膺于希特勒的意大利知識(shí)分子；用元素“鋅”“惰性、必須要有雜質(zhì)才能進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)”的特性來(lái)有力諷刺了當(dāng)時(shí)希特勒鼓吹的“猶太人是一種必須要去除的雜質(zhì)”的荒謬言說(shuō)……而在通過(guò)以超歷史的視角還原了一枚碳原子在天地萬(wàn)物和人體之間的傳遞和循環(huán)后，萊維傳達(dá)了困擾終生的生命之問(wèn)：既然生命都是物質(zhì)的偶然、隨機(jī)重組，那生命必定是虛無(wú)的嗎？
畢業(yè)于劍橋大學(xué)化學(xué)系的休·奧爾德西同樣癡迷于對(duì)元素的解讀，他稱(chēng)贊金不會(huì)被腐蝕的純凈與持久，認(rèn)為黃金分割或者黃金律的說(shuō)法皆源于此；他為“羅絲·特里梅因等小說(shuō)家用邪惡的鈉燈光制造一種壓抑的都市氣氛”找到了科學(xué)道理，因?yàn)椤案展饣蚱胀襞莅l(fā)出的白光不同，鈉燈燈光只有一種顏色，它照到哪里就會(huì)蓋過(guò)其他顏色”；他拜訪了許多匠人，解釋了了我們認(rèn)為鉛意味著沉重、錫意味著廉價(jià)，而銀閃耀的光芒意味著純潔的天真的原因。
元素周邊蠟筆
我們生活在元素組成的世界。曾經(jīng)的帝國(guó)靠金立國(guó)，如今的元素周期表已變成了一種被印到杯子、領(lǐng)帶和浴簾上的符號(hào)；英國(guó)藝術(shù)家西蒙·帕特森曾經(jīng)用電影明星的名字重新解釋化學(xué)元素符號(hào)，金的化學(xué)符號(hào)是Au，所以它變成了奧黛麗·赫本，而銀（silver）成了菲爾·西爾弗（PhilSilver）。
元素只能按照它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)的命令來(lái)行動(dòng)，但這卻也使得它們獲得了比喻和文化符號(hào)的潛力；元素周期表的傳說(shuō)是歷史長(zhǎng)河中的短暫一剎，但卻也是一個(gè)決定性的瞬間，它成為一段旅程的不朽記錄，永恒地扎根在人類(lèi)的心中。
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