提到元素周期表，幾乎每一個化學實驗室的牆上都會有一張，2019年是元素周期表誕生150年， 為了慶祝元素周期表的誕生150周年，聯合國2018年宣布将2019年定為國際化學元素周期表年。

大多數情況下，我們會認為元素周期表的創造歸功于俄國化學家迪米特裡·門捷列夫（Dimitri Mendeleev）。 他在1869年将當時已知的63種元素寫在卡片上，并根據不同元素的物理和化學性質對它們進行排列。

但是回顧曆史，門捷列夫其實并不是第一個創造元素周期表的科學家，在他之前，也有許多人在嘗試對這些元素進行排列，找出規律。

比較著名的就有化學家約翰·道爾頓（John Dalton），他也試圖為元素創造一張表格和标注一些易于識别的符号，但是由于各種原因，它們在當時都沒能流傳開來；約翰·紐蘭茲（John Newlands）也根據元素的不同屬性對它們進行相應的分類。

約翰·道爾頓的元素列表

與其他人不同之處在于，門捷列夫意識到某些特定元素可能是缺失的，還有待人們進一步發現，所以他就在這些表格中留出了一些可能性。因此 在道爾頓、紐蘭茲和其他人列出已知的元素表的基礎上，他創造性的為未知的元素留出了空間。更令人佩服的是門捷列夫還準确地預測了缺失元素的性質。這是門捷列夫的元素周期表首次發表時的樣子，它發表于1869年。

門捷列夫的元素周期表中含有缺失的元素

比如在門捷列夫周期表中，他在Al（鋁）旁邊留給一未知金屬一個空間。門捷列夫預言該未知金屬的原子質量為68，密度為6克/cm3，熔點很低。六年後，在法國化學家保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭（Paul mile Lecoq de Boisbaudran）分離出的镓（Ga）元素中得到驗證，镓的原子質量為69.7，密度為5.9 g/cm，熔點很低，一旦碰到人的手就會融化成液體、镓的發現完美的填補了門捷列夫留下的空缺。同樣對于钪（Sc）、鍺（Ge）和锝（Tc），門捷列夫也做了同樣的留白與預測。但直到1937年，人們才發現了元素锝。

乍一看，門捷列夫的表格與我們熟悉的元素周期表不太一樣。主要原因在于：現代的周期表上有一些被門捷列夫忽略的元素，比如惰性氣體（如氦、氖、氩）。另外這張表的排列方式也與現代版有所不同，現在是将元素排成列，然後再按行排列。

現代版的元素周期表

如果我們把門捷列夫的表格旋轉90度，就會驚喜的發現，它與現代版本的周期表有很多相似之處。例如，鹵族元素——氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）和碘（I，門捷列夫表格中的符号J）——相繼出現。如今，它們被排列在元素周期表的第17列中，化學家們更喜歡稱其為第17族（第七主族VIIA ）。

關于周 期表的一些探索

從門捷列夫的表格到我們所熟知的現代版元素周期表，似乎隻是一個小小的旋轉。事實上，在門捷列夫的論文發表後，多年來人們其實對化學元素的其他排列和分布也進行了大量實驗。 在将門捷列夫的表格進行永久的90度翻轉之前，曾經有人有人嘗試過大膽而古怪的扭轉了。

Theodor Benfey的螺旋周期表（1964）

一個比較引人注目的旋轉就是海因裡希·鮑姆豪爾（Heinrich Baumhauer）在1870年發表的螺旋結構，蓋螺旋結構是以氫元素為中心，元素随着原子質量增加呈螺旋式上升。每個從中心到外圍的直線的輻射上的元素具有相同的屬性，和現代版的元素周期表中同一族的元素一樣。另外亨利·巴塞特（Henry Basset）在1892年也提出了很有創意的“啞鈴”方案。

Heinrich Baumhauer的螺旋

但是，到了20世紀初，周期表就就慢慢定型成了今天這種水平布局，類似于海因裡希·維爾納（Heinrich Werner）1950年設計的現代版本，把 稀有氣體第一次排列在表格最右的位置。維爾納也借鑒門捷列夫的做法，在表格中留下了空白，但是他的猜測過于大膽。他認為存在有比氫更輕的元素，認為氫和氦之間還可能存在另一種元素，但是經過實踐證明，這兩者在事實上都不存在。

Heinrich Werner設計的元素周期表

這張表格看起來和現代周期表非常相似了，但它仍然需要一些重新的排列。特别有影響力的是Charles Janet的版本。他采用物理學家的方法，采用新發現的量子理論，建立了一個基于電子構型的布局。由此産生的“階梯”表格受到許多物理學家的青睐。盡管當時一直元素隻有92個，但是Janet還是為直到120号的元素都提供了位置。

Charles Janet的“階梯”的元素周期表

現代的元素周期表實際上是在Janet的版本直接演變而來。比如堿金屬（以锂為首的第一主族元素）和堿土金屬（以铍為首的第二主族元素）被從最右邊移到了最左邊，這樣就形成了一個非常寬的元素周期表。這種布局也存在問題：它不能很好布局或書面呈現；後來主要是出于美學原因，在f-區元素（指原子殼層最外層電子占據f-軌道，也就是镧系和锕系元素）通常也被剪切下來，放到主表的下面。元素周期表就演變到我們今天所熟悉的樣子。

其實，人們并未停止嘗試修改周期表的布局：其中螺旋狀和3D版本尤為流行，另外，Mark Lorch把門捷列夫的表格和亨利·貝克的倫敦地鐵地圖這兩個标志性的圖形融合在一起：

元素周期表浴室

圖片來源：Jan Radford

之前看到過一個在浴室瓷磚上用馬克筆寫元素周期表的簡陋版，而這個就是整齊漂亮的高配版了。不過因為是20年前裝修的浴室，所以第七周期的後面和現在相比缺失比較多。

迷你元素周期表

圖片來源：Robert LeSuer

這是一個3D打印的立體迷你元素周期表，它體現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.8b00592

元素周期表藝術字

圖片來源：Daniel Price

手繪藝術字風格的元素周期表，就是字一眼看過去有點看不懂_(:з」∠)_

樂高元素周期表

圖片來源：Tom Kuntzleman

這個版本細節非常有趣！其實每個格子都是有設計過的，比如氫元素的格子有一個小火箭，表示液氫有作為火箭燃料使用過：

看全部的細節介紹可以訪問網站→https://sites.arbor.edu/legoelements/

元素周期表十字繡

圖片來源：Meagan Oakley

元素周期表茶杯

圖片來源：Tianfei Liu

中文元素周期表和茶杯非常般配了。

元素周期表蛋糕托

圖片來源：Sally B Chemistry

用紙杯蛋糕拼出元素周期表已經是一個比較常規的操作了，而有了這個蛋糕托架就更省事了……

最後還有AR版的元素周期表。

（ 來源：酷炫科學 版權屬原作者 謹緻謝意 ）

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