說到元素周期表，幾乎每個化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的墻上都會有一個。2019年是元素周期表誕生150周年。為了慶祝元素周期表誕生150周年，聯(lián)合國于2018年宣布將2019年指定為國際化學(xué)元素周期表年。

在大多數(shù)情況下，我們認(rèn)為元素周期表的創(chuàng)建歸功于俄羅斯化學(xué)家迪米特里·門捷列夫。1869年，他將當(dāng)時(shí)已知的63種元素寫在卡片上，并根據(jù)它們的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行排列。

但是回顧歷史，門捷列夫并不是第一個創(chuàng)建元素周期表的科學(xué)家。在他之前，很多人試圖整理這些元素，找出規(guī)律。著名的化學(xué)家是約翰·約翰·道爾頓，他也試圖為元素創(chuàng)造一張表，并標(biāo)記一些容易識別的符號，但由于各種原因，它們在當(dāng)時(shí)沒有傳播開來；約翰·約翰·紐蘭茲還根據(jù)元素的不同屬性對其進(jìn)行分類。

約翰·道爾頓元素表

與其他人不同，門捷列夫意識到一些特定的元素可能缺失，這需要進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)，所以他在這些表格中留下了一些可能性。因此，他在道爾頓、紐蘭茲等人已知元素列表的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地為未知元素留出空。更令人欽佩的是，門捷列夫還準(zhǔn)確地預(yù)測了缺失元素的性質(zhì)。這就是門捷列夫元素周期表在1869年首次出版時(shí)的樣子。

門捷列夫的元素周期表缺少元素

比如門捷列夫的元素周期表中，他在al旁邊留下了一個空之間的未知金屬。門捷列夫預(yù)測未知金屬的原子質(zhì)量為68，密度為6 g /cm3，熔點(diǎn)較低。六年后，法國化學(xué)家保羅·米勒·勒科克·德·布瓦博德蘭在鎵(Ga)中驗(yàn)證了這一點(diǎn)。鎵的原子質(zhì)量是69.7，密度是5.9 g/cm，熔點(diǎn)很低。一旦接觸到人的手就會融化成液體。鎵的發(fā)現(xiàn)完美地填補(bǔ)了門捷列夫的空對于鈧(Sc)、鍺(Ge)和锝(Tc)，門捷列夫也做出了同樣的空白和預(yù)測。但直到1937年，锝才被發(fā)現(xiàn)。

乍一看，門捷列夫的表不同于我們熟悉的元素周期表。主要是現(xiàn)代元素周期表上有一些被門捷列夫忽略的元素，比如惰性氣體(比如氦、氖、氬)。此外，這張桌子的布置與現(xiàn)代版不同?，F(xiàn)在，元素按列排列，然后按行排列。

元素周期表的現(xiàn)代版本

如果把門捷列夫的表旋轉(zhuǎn)90度，我們會驚喜地發(fā)現(xiàn)，它與現(xiàn)代元素周期表有很多相似之處。例如，鹵素元素——氟(f)、氯(Cl)、溴(br)和碘(I，門捷列夫J表中的符號J)——相繼出現(xiàn)?，F(xiàn)在排列在元素周期表第17列，化學(xué)家更愿意稱之為第17族(第7主族VIIA)。

關(guān)于元素周期表的一些探索

從門捷列夫的周期表到我們熟知的現(xiàn)代周期表，似乎只是一個小的旋轉(zhuǎn)。事實(shí)上，門捷列夫的論文發(fā)表后，多年來已經(jīng)對化學(xué)元素的其他排列和分布進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)。在把門捷列夫的桌子永久性地轉(zhuǎn)90度之前，曾經(jīng)有人試圖大膽而又奇怪地轉(zhuǎn)動它。

西奧多·本菲的螺旋周期表(1964)

海因里?！U姆豪爾在1870年發(fā)表的螺旋結(jié)構(gòu)是一個顯著的旋轉(zhuǎn)。蓋螺旋結(jié)構(gòu)以氫為中心，元素隨著原子質(zhì)量的增加而螺旋上升。每條直線從中心到外圍的輻射線上的元素都有相同的屬性，與現(xiàn)代元素周期表中的同族元素相同。此外，亨利·巴塞特還在1892年提出了一個非常有創(chuàng)意的“啞鈴”方案。

海因里希·鮑姆豪爾的螺旋

但在20世紀(jì)初，元素周期表逐漸變成了今天的水平布局，類似于海因里?！の旨{(Heinrich Werner)1950年設(shè)計(jì)的現(xiàn)代版，首次將稀有氣體排列在表的最右位置。沃納也借鑒了門捷列夫的做法，在桌子上留下了空白色，但他的猜測過于大膽。他認(rèn)為有一種元素比氫輕，氫和氦之間可能還有另一種元素，但實(shí)踐證明兩者實(shí)際上都不存在。

海因里?！の旨{設(shè)計(jì)的元素周期表

這個表看起來和現(xiàn)代周期表很像，但是還是需要一些重排。尤其有影響力的是查爾斯·珍妮特的版本。他用物理學(xué)家的方法和新發(fā)現(xiàn)的量子理論建立了基于電子組態(tài)的布局。由此產(chǎn)生的“階梯”表受到許多物理學(xué)家的青睞。即使當(dāng)時(shí)只有92個元素，珍妮特仍然為120號元素提供位置。

查爾斯·珍妮特的“階梯”元素周期表

現(xiàn)代元素周期表實(shí)際上是直接從珍妮特的版本演變而來的。例如，堿金屬(以鋰為首的第一主族元素)和堿土金屬(以鈹為首的第二主族元素)已經(jīng)從最右邊移動到最左邊，從而形成了非常寬的元素周期表。這種布局也有問題:不能很好地布局或用文字呈現(xiàn)；后來主要是出于美觀的原因，f區(qū)的元素(即電子占據(jù)原子殼層最外層f軌道的鑭系和錒系元素)一般都被切掉，放在主表下面。元素周期表演變成了我們今天所熟悉的。

事實(shí)上，人們并沒有停止試圖修改元素周期表的布局:螺旋和3D版本尤其受歡迎。此外，馬克·洛奇結(jié)合了門捷列夫的桌子和亨利·貝克的倫敦地鐵地圖:

元素周期表浴室

圖片來源:簡·拉德福德

我之前見過衛(wèi)生間瓷磚上用記號筆寫的元素周期表的簡單版，這是一個整潔美觀的高端版。但是因?yàn)樾l(wèi)生間是20年前裝修的，所以第七周期后面的缺陷比現(xiàn)在的多。

微型元素周期表

圖片來源:羅伯特·勒蘇爾

這是3D打印的微型元素周期表，反映了元素的第一電離能。如果你對3D打印元素周期表感興趣，也可以查看他們的論文→doi:10.1021/ACS . jchemed . 8b 00592。

元素周期表藝術(shù)字

圖片來源:丹尼爾·普萊斯

手繪藝術(shù)字風(fēng)格中的元素周期表，意思是字乍一看是看不懂的_(:з"∞)_

樂高元素周期表

圖片來源:湯姆·孔茲曼

這個版本的細(xì)節(jié)很有意思！其實(shí)每個格子都是設(shè)計(jì)好的。例如，氫的網(wǎng)格有一個小火箭，這表明液態(tài)氫已經(jīng)被用作火箭燃料:

查看所有詳情訪問網(wǎng)站→https://sites.arbor.edu/legoelements/

元素周期表十字繡

圖片來源:梅根·奧克利

元素周期表茶杯

圖片來源:劉

中國元素周期表和茶杯很配。

元素周期表蛋糕架

圖片來源:莎莉B化學(xué)

用紙杯蛋糕拼出元素周期表是比較常規(guī)的操作，有這個蛋糕支架就更方便了...

最后是AR版本的元素周期表。