元素周期表诞生150周年，为何是门捷列夫发现了它？

但是，一旦把门捷列夫的表格旋转90度，就能看出它与现代版本的相似之处了。例如，卤族元素——氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）和碘（I，门捷列夫表格中的符号J）——相继出现。如今，它们被排列在元素周期表的第17列中，化学家们更喜欢称其为第17族（第七主族VIIA ）。

01周期表的实验

看上去，从门捷列夫的表格到熟悉的现代元素周期表，似乎只是一个小小的飞跃。但是，在门捷列夫的论文被发表多年之后，人们其实对元素的其他排列和分布进行了大量实验。在将门捷列夫的表格进行这次永久的90度翻转之前，就有人尝试过一些古怪而奇妙的扭转了。

Theodor Benfey的螺旋周期表（1964）。图片来源：DePiep/Wikipedia

一个特别引人注目的例子是海因里希·鲍姆豪尔（Heinrich Baumhauer）于1870年发表的螺旋结构，它以氢元素为中心，元素随着原子质量增加呈螺旋式上升。每个轮辐（从中心到外围的直线）上的元素具有相同的属性，就像今天元素周期表中同一族的元素一样。还有亨利·巴塞特（Henry Basset）在1892年提出的相当奇怪的“哑铃”方案。

Heinrich Baumhauer的螺旋。图片来源：American Chemical Society.

h元素是质量数最小的，组成单质是氢，氢是宇宙中质量最小的（不考虑反物质）物体三态变化中最小是气体，所以氢气就是宇宙中密度最小的。b、蛋白质中含有氮、氢元素，在腐败时产生刺激性气味的气体是nh3，但是油脂的主要成分是高级脂肪酸的钠盐，不含有氮元素，不会产生氨气，故b错误。常见物质的主要组成元素物质 铁 铜 氮气 组成元素 铁 铜 氮 物质 水 二氧化碳 食盐 组成元素 氧、氢 碳、氧 钠、氯 物质 酒精 淀粉 大理石 组成元素 碳、氢、氧 碳、氢、氧 钙、碳、氧不同的物质可能是由同种元素组成的实验探究 探究滤纸片、火柴梗、枯树叶中都含有什么元素。

Heinrich Werner设计的元素周期表。图片来源：American Chemical Society

尽管看起来这张表格和现代的非常相似了，但它仍然需要一些重新排列。特别有影响力的是Charles Janet的版本。他采用物理学家的方法，利用新发现的量子理论，建立了一个基于电子构型的布局。由此产生的“阶梯”表格仍然受到许多物理学家的青睐。有趣的是，Janet为直到120号的元素都提供了空间，尽管当时已知的元素只有92个（即便现在我们才只知道118个）。

Charles Janet的“阶梯”的元素周期表。图片来源：Wikipedia, CC BY-SA

现代的元素周期表实际上是Janet版本的直接演变。碱金属（以锂为首的第一主族元素）和碱土金属（以铍为首的第二主族元素）从最右边被移到了最左边，形成了一个非常宽的元素周期表。这种布局的问题是，它不能很好地适应页面或海报，主要是出于美学原因，f-区元素（指原子壳层最外层电子占据f-轨道，也就是镧系和锕系元素）通常被剪切下来，放到主表下面。这就是元素周期表演变到今天我们熟悉的样子的历程。门捷列夫论文

人们并未停止尝试修改周期表的布局，这通常是为了突出在传统表格中并不明显的元素之间的相关性。周期表有数百种不同的样子（可以查看Mark Leach的数据库），其中螺旋状和3D版本尤为流行，更不要说许多带着玩笑意味的变体了。比如，Mark Lorch把门捷列夫的表格和亨利·贝克的伦敦地铁地图这两个标志性的图形融合在一起：

元素的地铁线路图。Mark Lorch

或者，那些旨在为从啤酒到迪斯尼卡通人物的一切事物的分类赋予一种科学感的眼花缭乱的模仿，以及我特别喜欢的“非理性废话”：

非理性废话周期表，包含灵媒，外星，隐匿动物学，超常/超自然，宗教，伪科学，心灵感应，占卜，恶作剧、欺诈和否认，替代医学。 图片来源：Crispian Jago

所有这些都表明，元素周期表早已成为科学的标志性符号。门捷列夫论文

撰文：Mark Lorch

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