第1章 化学世界中的“圣经”

1．梦中得来的“元素周期表”

大部分人背诵化学元素的顺序都是“H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, …”。但凡提及化学，不管对它的态度是喜欢还是厌恶，人们均会马上想到元素周期表，足以说明二者之间的紧密联系。

但是，出乎大部分人意料的是，化学家们为了完善这个看似简单的“元素周期表”可谓是绞尽脑汁，费尽心力。

“化学元素说”最初是被有近代化学之父美称的法国化学家拉瓦锡所提出的。在他看来，所有物质均是由元素所构成的，因此，他提出了闻名遐迩的“化学元素说”。不过，在元素还没有被发现，“化学元素说”亦未得到证实之前，拉瓦锡就死在了法国大革命之中，不得不说，这真是一桩憾事。

虽然拉瓦锡不幸去世了，不过他所创立的学说却广为流传。自此之后，化学家渐渐地将目光放在了化学元素上。但是直至19世纪，英国的一位名叫道尔顿的化学家才通过创立“近代原子说”首次揭开了元素发现的序幕。此后，通过对原子量的准确测定，人们逐渐发现了钾、纳等元素。截至1830年，化学家已经发现的化学元素多至55种。到了今天，人类发现的以及创造的化学元素共有103种，在150年前则被发现的大概要占其中的二分之一。随着人们发现的新元素越来越多，人们对微观世界的认识也渐渐发生了改变，不过，与此同时这也给化学家们带来了一个难题。

由于新元素的性质相对而言较为复杂，因此化学家们没有办法对它们之间的内在联系进行深入地了解。除此之外，化学家们对元素种类的增加也知之甚少，束手无策。

在这种情况下，化学家们为了将这些谜团一一解开，开始特意对这些元素进行系统的分类，并且进行了多种尝试。俄国著名的化学家门捷列夫则使他们中的一个。

门捷列夫在学生时期则猜想着，元素和元素之间，大概有着某种秘密的联系。他学业有成之后，即任职于彼得堡大学，上午为学生讲课，下午则研究化学，期盼着能够找到化学元素之间联系的突破点。这天，门捷列夫十分疲惫，竟然靠着沙发睡着了，并做了一个十分荒诞怪异的梦。在梦中，门捷列夫清楚地看到一幅有规律的元素表。他自梦里醒过来，禁不住兴奋地大声喊叫：

“没错，就由原子量小的元素开始进行排列……”

门捷列夫激动地自沙发上蹦了下来，混混沌沌地就拿起朋友寄来的信件，匆匆地写起来。他按照原子量从小到大的顺序把已经发现的62种化学元素一一罗列出来。让他觉得无比震惊的是，只要是相隔7个化学元素的两个元素的性质都是十分相似的。这正是闻名于世的“元素周期表”的雏形。门捷列夫在梦里发现元素周期表的日子为1869年的3月1日。

在对这个周期表进行仔细地研究后，门捷列夫看到表中存在着很多空位。于是他勇敢地预测，每个空位都代表着一个还未被人类发现的化学元素。到了1871年，门捷列夫详细地提出填补某些空位的分别会是哪些新元素，并且对其性质进行了预测。这就是钙与锌之后的两种元素。

这个大胆的预测虽然在后世被证明极具先见性，不过它开始时并未引发人们的注意。时隔4年，研究者在1875年发现了镓，继而又在1879年和1886年分别发现了钪和锗。这些新元素所具有的性质与门捷列夫所预测的几乎一致。自此之后，人们就对门捷列夫提出的元素周期表就不再质疑了。

门捷列夫发现元素周期表，对人类探测微观世界的谜团有着极大的帮助，不过这个周期表并不完善。原因是在将元素依照原子量自小而大的顺序排列时，某些元素的性质并不相符。

1913年，在门捷列夫与世长辞的第6年，这个问题终于被完全地解决了。摩斯雷是一位年轻的英国物理学家，他经过研究证实，根据原子序数来对化学元素系统分类更为科学合理。我们今天所使用的化学元素周期表正是依照原子序数来进行排列的。化学元素的质子数决定了原子序数的大小。譬如说，氢（H）的质子数仅仅为1，所以它的原子序数就是1，位置也处于周期表的第一位。同样的，锂（Li）的原子有3个质子，那么其原子序数则为3，位置处于周期表的第三位（可参见第5页的图表）。

在此之后，科学家们按照元素的化学性质与物理性质，又将化学元素分为碱金属、卤元素以及稀有气体（即惰性气体）等多种类型。

有趣的是，通常是拿国名、地名或者人名来命名近代发现的这些元素的。比如说，钫（Fr）与铕（Eu）两种元素则是根据法国与欧洲的两个英文单词来命名的，而锿（Es）与钔（Md）两种元素则分别出自爱因斯坦与门捷列夫的名字。