2019是什么年(2019年日历)

几乎每个化学实验室的墙上，都有一张元素周期表。通常，我们把元素周期表的发明归功于俄罗斯化学家季米特里·门捷列夫。1869年，他在一张卡片上写下了当时已知的63种元素，并根据它们的化学和物理性质进行排列。为庆祝元素周期表诞生150周年，联合国宣布2019年为国际化学元素周期表年。

门捷列夫不是第一个创建元素周期表的科学家。在他之前，很多人试图安排这些元素。例如，化学家约翰·道尔顿试图为元素创建一个表格和一些有趣的符号(但他们未能传播)；约翰·纽兰兹根据元素的属性对它们进行分类。

○约翰道尔顿元素列表。图片来源:维基共享资源

与其他人相比，门捷列夫的天才之处在于，他在表格中遗漏了各种可能性，他意识到一些特定的元素被遗漏了，还没有被发现。在道尔顿、纽兰兹等人的已知元素列表中，门捷列夫留出空给未知元素。更令人惊讶的是，他准确地预测了缺失元素的性质。

○门捷列夫的周期表含有缺失元素。图片来源:维基共享资源

注意到上表中的问号了吗？比如在Al(铝)旁边，有一个空的房间，留给一些不知名的金属。门捷列夫预言它的原子质量是68，密度是每立方厘米6克，熔点很低。6年后，法国化学家保罗·米莱·勒科克·德斯波伊斯·包德林分离出镓(Ga)。它的原子质量是69.7，密度是5.9 g/cm，熔点很低。它一旦接触到人的手，就会融化成液体。门捷列夫留下的空空缺被完美填补。门捷列夫做了同样的空白，猜测钪(Sc)、锗(Ge)和锝(Tc)。但是直到1937年，他去世30年后，人们才发现锝元素。

乍一看，门捷列夫的表不太像我们熟悉的元素周期表。一方面，现代元素周期表中有一堆元素是门捷列夫忽略的(也没有留下空)。最明显的是惰性气体(如氦、氖、氩)。此外，这张桌子的排列也不同于现代版。我们现在按列排列元素，然后按行排列它们。

○现代元素周期表。图片来源:维基共享资源

但是，一旦把门捷列夫的表旋转90度，就可以看出它和现代版的差不多。比如卤族元素——氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I，门捷列夫表中的符号J)——相继出现。如今，它们被排列在元素周期表的第17列，化学家们更愿意称它们为第17族(第7主族VIIA)。

元素周期表实验

从门捷列夫的表到我们熟悉的现代周期表，似乎只是一个小小的飞跃。然而，在门捷列夫的论文发表多年后，人们实际上对元素的其他排列和分布进行了大量的实验。在门捷列夫的桌子被永久翻转90度之前，人们尝试了一些奇怪而奇妙的转折。

○西奥多·本菲的螺旋周期表(1964年)。|图片来源:de piep/维基百科

一个特别突出的例子是海因里希·鲍姆豪尔在1870年发表的螺旋结构，它以氢为中心，元素随着原子质量的增加而螺旋向上。每个辐条(从中心到外围的直线)上的元素都有相同的属性，就像今天的元素周期表中同一家族的元素一样。还有亨利·巴塞特在1892年提出的相当奇怪的“哑铃”方案。

○海因里希·鲍姆豪尔的螺旋。|图片来源:美国化学学会。

然而，在20世纪初，这张桌子逐渐被塑造成我们今天所熟悉的水平布局，就像1905年海因里希·沃纳设计的现代版。稀有气体第一次出现在表格的最右边。沃纳也借鉴了门捷列夫的做法，在表中留下空白，但他的猜测工作做得太过分了。他猜测有比氢更轻的元素，在氢和氦之间还有另一种元素——而这两种元素都不存在。

海因里希·沃纳设计的元素周期表。|图片来源:美国化学学会。

虽然看起来这张桌子和现代的很像，但还是需要一些重新排列。尤其有影响力的是查尔斯·珍妮特的版本。利用物理学家的方法和新发现的量子理论，他建立了基于电子构型的布局。由此产生的“阶梯”表仍然受到许多物理学家的青睐。有趣的是，Janet提供了空直到第20个元素的房间，尽管当时已知的元素只有92个(即使现在我们只知道118个)。

○查尔斯·珍妮特的“天梯”元素周期表。|图片来源:维基百科，CC BY-SA

现代周期表实际上是珍妮特版本的直接演变。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)从最右边移到最左边，形成了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。主要是出于美观的考虑，f区元素(指原子壳层中占据f轨道的最外层电子，即镧系和锕系元素)通常会被切掉，放在主表下面。元素周期表就是这样演变成今天大家熟悉的样子的。

人们一直没有停止尝试修改元素周期表的布局，通常是为了突出传统表格中不明显的元素之间的相关性。有数百种不同形式的循环(你可以查看马克利奇的数据库)，其中螺旋和3D版本特别受欢迎，更不用说许多开玩笑的变体。例如，马克·洛奇将门捷列夫的形式与亨利·贝克的伦敦地铁图结合起来，两个标志性的人物:

○元素的地铁路线图。马克·洛奇

或者，那些旨在给从啤酒到迪士尼卡通人物的一切分类赋予科学感的令人眼花缭乱的模仿，还有我特别喜欢的“非理性胡说八道”:

○非理性废话周期表，其中包含通灵术、外星人、神秘动物学、灵异/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

这些都表明元素周期表早已成为科学的象征。

马克·洛奇写的

原标题为“元素周期表是150——但它本来可以看起来很不一样”，最早发表于2019年1月2日的对话中。原文链接:https://the conversation . com/the-periodic-table-is-150-but-it-could-seed-very-different-106899。中文内容仅供参考，略有增删。所有内容以英文原版为准。