今天的门捷列夫元素周期表

绘制元素周期表

科学家们想出来好多办法，打算让门捷列夫的元素周期表的特点更加清楚醒目。比如，将表画成纵横的条带，要么画成了螺旋形，还有人将其画成了纵横交错的弧线。发展到今天，终于有了固定形式的元素周期表。

我们现在来分析一下这张表。

首先，我们看到了许多的方格。这些方格一共有7行18列。一行是一个周期，一列是一族（第8、9、10列属于一族），所以元素周期表有7周期16族。

第一周期只有两种元素：氢（H）和氦（He），第二周期和第三周期都是8种元素，第四周期和第五周期是18种元素，第六周期和第七周期是32种元素。所以，表中一共118种元素，而且第56号和第89号方格中不是一种元素，是15种元素，第56号格内的15种元素叫作镧系元素，第89号格内的15种叫作锕系元素。

占据着第一格的元素是氢，氢核的质子中子是构成其他原子的基本材料，所以氢占据第一位是当之无愧的。至于尾格元素，曾经被铀一直占据着，现在经过化学家们一代代的努力，已经补全。每个方格里都有数字，这些号数便是原子序数，就是各原子所带的电荷数。

这些元素中有4种元素发现的过程比较曲折，它们分别是第43号、第61号、第85号和第87号。化学家们曾经分析了各种矿物和盐类，想在分光镜中看出新的光谱线，却都一无所获。杂志上也多次发表过文章说是发现了这4种元素，但之后都证明是错的。经过种种曲折，后来化学家们利用人工方法制取出了这些元素。比如，第43号元素的性质非常像锰，所以最初起名叫类锰，后来用合成方法制得后，取名锝；第61号元素始终未在地球和其他星体上发现，是一种稀土元素，后用合成方法获得后，起名钷；第85号元素在碘底下，性质与碘相似，但更加容易逸散，它的名字是砹；第87号元素在很长一段时间里都是谜一样的存在，它是由门捷列夫预言过的，起名叫类铯，后来这种元素被合成出来，名字改为钫。

同位素

刚刚说过每个方格只有一个号数，也只有一种元素。但物理学家却站出来说其实并没有那么简单。例如第17格，应该只有一种氯气，氯原子中心一个核，外面17个电子绕其旋转。但物理学家却说有两种氯原子，一种较重，一种较轻。而且无论何时何地，两种氯都是以相同的比率混合，所以氯原子的相对原子量总是35.45。再说一个元素，第30号元素锌，物理学家说有6种。可见虽然每个格子中只有一种化学元素，可这元素往往有好多种，也就是说有好几种“同位素”。

不用说，地球化学家对同位素的发现表现出了极大兴趣。为什么所有同位素都有严格的重量比例？化学家们费尽心思查证这个事实。他们分析了来自各处的盐：海水精制的食盐、湖里的盐、岩盐。从每种盐中制出氯气，没想到这些氯气的原子量完全相同。甚至是降落到地球上的陨石制出的氯气也是那样的情况。它的原子量始终未变。

但是，化学家们最后还是成功地把两种氯分开了。它们是通过复杂的蒸馏得到的两种气体：一种是轻的氯气，另一种是重的氯气。两种氯气的化学性质相同，就是原子量不同。

随后，人们发现氧原子有三种，重量分别是16、17、18。氢原子也有三种，原子量分别是1、2、3。这三种氢，人们为其起名为氕、氘、氚。氘和普通氢气的化学性质一样，但它的重量是普通氢气的两倍。实验室中是用电流把水分解得到纯氘，用氘组成的水叫重水，重水是可以杀灭活细胞的，这是普通水没有的性质。

在实验室里取得这样的成就后，地球化学家把同样的问题放到自然界中进行研究。他们认为，既然化学家可以在一个长颈瓶中把氢分开，那么在自然界里也一定可以做到。只不过自然界的化学反应并不是在一个稳定不变的条件下进行的，而是处于一个不断变化的环境中。就像熔融的岩浆有时在地底下，有时却冒出了地面，所以在自然界是不可能收集到像在实验室里那样大量纯粹的同位素的。

但是，确实可以研究出，海水中的重水含量高于雨水河水，而有些矿物所含的重水要多于海水。这些化合物之间的差别那么微小，只有用非常精密的实验和测试方法才能发现这些差别。

这么一看，同位素的发现让整个门捷列夫元素周期表变复杂了。但是，读者们，同位素并没有损害门捷列夫周期表的伟大，它们只是在极微小的细节上改变了周期表。本质上，这张表还是很简单清楚地表现了自然界的面貌的。先把同位素放在一边，让我们深入地研究一下，这张表对于矿物学家和地球化学家到底有什么意义？

分析元素周期表

我们一列列来看。

第一列： 氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫。除了氢之外，其余6个均为金属，我们称它们为碱金属。除了人工制成的钫外，其余5种在自然界里常常是一起的。钠的化合物里有食盐，钾的化合物中有烟火原料硝石。其余的碱金属很少见，多用于制造电气仪器。尽管这6种元素是不同的，但化学性质非常相近。

第二列： 碱土金属元素。最轻的是铍，最后是镭，这6种元素性质也是十分相似。

第三列： 钪、钇，之后是镧系和锕系。钪、钇和镧系共17种元素被称为稀土元素。稀土金属可制成永磁材料和超导材料，其氧化物可作发光材料。锕系元素包括锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹，均为放射性元素。前4种元素存在于自然界中，其余11种全部由人工核反应合成。

第四列： 钛、锆、铪、 。 元素为放射性元素，钛、锆、铪用于制造合金。

第五、六、七列： 这些元素在钢铁行业上价值很大，将其添进钢里可以改善钢的性质。

第八、九、十列： 这些元素均为金属元素，它们的突出特点是横着的3种元素性质相近。铁、钴、镍性质就很相像，常在同一处发现，做化学分析时很难分开。还有轻铂族金属——钌、铑、钯，重铂族金属——锇、铱、铂，每一行的3种元素性质也是很相像的。

第十一、十二列： 铜、银、金、锌、镉、汞，在生活中是很常见的。

第十三列： 硼、铝、镓、铟、铊。我们对于生活中的硼和铝是熟悉的。硼是硼酸和硼砂的主要成分，硼砂可以用于焊接。铝含在刚玉、铝土里面，纯铝可以制造金属器皿、饭锅和调羹。这族元素比较复杂。铝是真正的金属，可硼是非金属。

第十四列： 碳、硅、锗、锡、铅。碳、硅属于非金属元素，其他为金属元素。碳很早就被人们熟识利用，碳的一系列有机物更是生命的根本。硅极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、沙砾、尘土之中。

第十五列： 氮、磷、砷、锑、铋。首先是气体氮，接着是易扩散的磷和砷，然后是半金属的锑，最后是典型金属铋。

第十六列： 氧、硫、硒、碲、钋。前4种是非金属，钋则是放射性金属元素，能够在黑暗中发光，由 居里夫人 和她的丈夫发现。

第十七列： 氟、氯、溴、碘、砹，称为卤族元素。这几种元素均易逸散。氟、氯在室温下是气体状态，溴是液体状态，碘则是固体，砹则具有放射性。

第十八列： 氦、氖、氩、氪、氙、氡，称为稀有气体元素。它们非常不易与其他元素结合，第一个元素氦是组成太阳的主要气体，最后一个元素氡，原子只能存在几天。 +YHrE9YkT/UGfUGiYt7zoLbrJzj0bG+/LzvmENjDTn1L4OottUUdGc1P1XsFXpav