最近轟轟烈烈的俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)，將整個(gè)世界的目光都牽動(dòng)到了這個(gè)東歐的小國(guó)身上。上個(gè)月，美國(guó)為了制裁俄羅斯，忽然提出制裁門捷列夫的元素周期表和柴可夫斯基的《天鵝湖》。雖然看上去有些荒誕，但這也足以說明，門捷列夫的元素周期表地位之重。今天就來講講這張伴隨大家每一本化學(xué)書的元素周期表。
元素周期表的主要成分自然是元素。對(duì)于元素的認(rèn)知，古今中外都有很多描述他的著作和資料。在中國(guó)，元素最早起源于道教文化。道教認(rèn)為，世間萬物都是由五種元素——金木水火土構(gòu)成的。同時(shí)還有五獸。關(guān)于五獸，有兩種說法，一種認(rèn)為五獸與金木水火土對(duì)應(yīng)；還有一種說法是五獸與風(fēng)火雷水土對(duì)應(yīng)。其實(shí)研究這個(gè)意義不大，因?yàn)閷?duì)于同一個(gè)事物解釋的方法有很多。
在大概同時(shí)期的古希臘，雅典學(xué)派也建立了自己的元素體系，即水、氣、火、土構(gòu)成的四元素說。也有一元素說，如希臘七賢之一的塔萊斯認(rèn)為“水”是萬物的來源，赫拉克利則認(rèn)為“火”是萬物的起點(diǎn)。
這些極為簡(jiǎn)單的元素說流行了上千年，終于在1661年，英國(guó)化學(xué)家波義耳對(duì)他產(chǎn)生了質(zhì)疑。那個(gè)時(shí)候正是文藝復(fù)興剛剛興起的時(shí)代，這個(gè)時(shí)候的化學(xué)還處于煉金的階段。雖然波義耳提出質(zhì)疑，卻也說不清楚元素究竟如何定義。
直到1789年，拉瓦錫完成了那個(gè)劃時(shí)代的試驗(yàn)后，開始整理已知的元素，并將這些元素進(jìn)行分類。拉瓦錫按照物質(zhì)的形態(tài)，分為氣體，固體，非金屬礦物質(zhì)，稀土。形成了第一張真正意義上的元素表。
1803年，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出原子說，明確了元素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。1808年，其著作《化學(xué)哲學(xué)的新體系》正式出版。書中，他首次提出用相對(duì)比較的辦法求取各元素的原子量，并發(fā)表第一張?jiān)恿勘?，引起了科學(xué)界的轟動(dòng)和對(duì)測(cè)定原子量工作的重視。要知道，原子量是元素的重要數(shù)據(jù)，也是元素周期律最直接的體現(xiàn)。
1829年，德國(guó)化學(xué)家德貝萊納在對(duì)已知的54種元素進(jìn)行比較。他發(fā)現(xiàn)，很多元素滿足三元素定則。比如說：鋰、鈉、鉀三種元素，他們的質(zhì)地都十分柔軟，且都能和水發(fā)生反應(yīng)；最重要的是，每個(gè)三元素組，他們的原子量之間都相差8。后來的，佩騰科費(fèi)爾又發(fā)現(xiàn)，有元素組不應(yīng)該局限于三元素。比如說氧、硫、硒、碲也滿足三元素組的性質(zhì)。
其實(shí)這就是元素周期表中，同一列的不同行元素。他們的性質(zhì)相似，甚至物理性質(zhì)都有相同點(diǎn)或者某種趨勢(shì)。
1862年，法國(guó)地質(zhì)學(xué)家尚古爾多總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)原子量，設(shè)計(jì)了第一款立體的元素周期表——螺旋形元素周期表。在這張圖中，他將性質(zhì)相同的元素組放在了同一條直線上，直觀的描述了元素質(zhì)量，性質(zhì)的關(guān)系?？上У氖?，由于尚古爾多寫作能力較差，再加上他是地質(zhì)學(xué)家，他的論文中包含了很多地理學(xué)上的名詞，很多化學(xué)家都沒看懂論文的意思。直到19世紀(jì)90年代，人們結(jié)合門捷列夫的元素周期表才理解了他的這幅立體周期表。
之后的幾年間，英國(guó)，美國(guó)等國(guó)的科學(xué)家，都對(duì)元素周期表的建立提出了各種各樣的分類方式和排列方法。同時(shí)，更多的元素性質(zhì)和原子量被測(cè)定出來，也進(jìn)一步促進(jìn)了元素周期表的發(fā)展。
其中，對(duì)元素周期律貢獻(xiàn)最大的當(dāng)屬英國(guó)化學(xué)家紐蘭茲。他提出了周期的概念，即一行為一個(gè)周期。其中前兩行滿足“八音律”，也就是每一族的元素在不同的周期都滿足同一性質(zhì)。而第三周期后，又不完全滿足（當(dāng)時(shí)尚未找到氫和氦這兩個(gè)元素）。
到了1869年，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫在總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)后，制作出了一張全新的元素周期表。這張?jiān)刂芷诒戆怂械脑刂芷诼?，和一些自己推?dǎo)出的規(guī)律。
看到這里，大家也許很好奇。如果僅僅只是總結(jié)前人是經(jīng)驗(yàn)，就能獲得如此殊榮，是不應(yīng)該的。而且在他之前也已經(jīng)有很多成型的元素周期表，但為什么現(xiàn)在的化學(xué)教材都宣稱門捷列夫創(chuàng)造力了元素周期表呢？
原因在于，門捷列夫看到了未來。
在門捷列夫第一版的元素周期表中，里面包含有四個(gè)空缺的元素，這四個(gè)元素在當(dāng)時(shí)是尚未發(fā)現(xiàn)的。門捷列夫?qū)@四個(gè)元素的相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并做出來自己的推斷。
1875年法國(guó)化學(xué)家布瓦勃德朗用光譜分析法發(fā)現(xiàn)了門捷列夫元素周期表中的第一個(gè)空缺——類鋁，即新元素鎵。一切特性都和門捷列夫預(yù)言的一致，只是比重不同。門捷列夫聞?dòng)嵑笾滦虐屠杩茖W(xué)院，指出鎵的比重應(yīng)該是6.9左右，而不是4.7。布瓦勃德朗設(shè)法提純了鎵，重新測(cè)量比重，結(jié)果是6.94，從而證實(shí)了門捷列夫的預(yù)言。
此后，1879年瑞典化學(xué)教授尼爾森發(fā)現(xiàn)了類硼，即新元素鈧。1886年，德國(guó)化學(xué)教授文克萊爾發(fā)現(xiàn)了新元素鍺，這就是門捷列夫預(yù)言的類硅。
門捷列夫的所有預(yù)言成真后，元素周期表無一例外的被世人所敬仰。這也意味著，人類對(duì)元素的理解可以更加明確，能夠按圖索驥的尋找新元素。同時(shí)，借助同主族元素性質(zhì)相似的特點(diǎn)，也可以方便研究多種化學(xué)藥劑，在工業(yè)，醫(yī)藥，科技等領(lǐng)域的貢獻(xiàn)更是不計(jì)其數(shù)。
正因如此，元素周期表是公認(rèn)的，19世紀(jì)最偉大的發(fā)現(xiàn)。
2015年12月30日，IUPAC (國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))確認(rèn)人工合成了113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)和118號(hào)4個(gè)新元素。隨之，元素周期表第七周期被全部填滿。自此“元素平面周期表”畫上了圓滿的句號(hào)。
近年來，元素周期表的中文逐漸被填充?？梢宰⒁獾?，從第四周期開始就有一些生僻字，到了后面則更是奇怪。其實(shí)這些生僻字不是化學(xué)家創(chuàng)造出來的。
明代開國(guó)皇帝朱元璋曾要求，他的所有后代，包括分封的諸侯王，在取名字的時(shí)候，必須要有一個(gè)帶有金木水火土中的一個(gè)作為偏旁的字。比如說明成祖朱棣，棣字帶有木字旁。明神宗朱翊鈞，帶有金字旁。因?yàn)檫@一規(guī)定，常用字用完了只能造字。明朝造出來很多帶有帶有金字旁的字。因此有明代朱家在元素周期表上永生的說法。
如今，元素周期表已經(jīng)不在局限于于書本的束縛，在各方面大顯神通。但當(dāng)我們回過頭，元素周期表依然還在那里。
聯(lián)系客服
