元素周期表等你來“添丁”

◆本刊綜合

“氫氦鋰鈹硼碳氮氧氟氖……”這一串“魔法”口訣開啟了化學(xué)世界的大門。你是否思考過，元素周期表為什么是我們現(xiàn)在所熟知的模樣？各元素為何以這樣的順序排列？這還要從元素周期表的創(chuàng)造史講起。

1789年，法國化學(xué)家安托萬·拉瓦錫制作出第一張元素周期表。當(dāng)時，人們僅知曉33種元素，拉瓦錫將它們按照氣體、金屬、非金屬和土質(zhì)四種性質(zhì)進(jìn)行分類。隨著科技的發(fā)展，英國化學(xué)家道爾頓于19世紀(jì)提出原子論，化學(xué)家們逐漸將原子量與化學(xué)元素分類聯(lián)系起來。

1869年2月17日，俄國化學(xué)家德·伊·門捷列夫繪制出第一張規(guī)則的元素周期表。這張元素周期表中每一列元素的化學(xué)性質(zhì)相似，每一行元素從左到右的化學(xué)反應(yīng)性漸次更替。

門捷列夫在元素周期表中留出了很多空白，代表當(dāng)時還未發(fā)現(xiàn)但可能存在的元素。隨后，他預(yù)言的11種元素逐漸被人們發(fā)現(xiàn)，填補了表中的空白。更神奇的是，20世紀(jì)才被人們發(fā)現(xiàn)的放射性元素以及人造元素，也在周期表中擁有對應(yīng)的位置。

圖1 門捷列夫紀(jì)念郵票

目前，共有118種化學(xué)元素被發(fā)現(xiàn)，其中94種存在于自然界中。隨著近代科學(xué)實驗的興起，科學(xué)家積累了相關(guān)的實驗資料，開始初步應(yīng)用化學(xué)和物理等手段來探索新的元素。如英國科學(xué)家戴維發(fā)明了用電解提煉金屬單質(zhì)元素的方法，相繼發(fā)現(xiàn)了鉀、鎂、鈣、鍶、鋇等諸多金屬元素；英國科學(xué)家卡文迪許發(fā)現(xiàn)金屬鋅或鐵與鹽酸或稀硫酸反應(yīng)可以制備氫氣，從而發(fā)現(xiàn)了氫元素。

化學(xué)元素周期表中的大部分元素都是在地球上本身存在的自然元素，少數(shù)人工合成的元素被稱作“人造元素”。美國著名核化學(xué)家西博格教授發(fā)現(xiàn)了新合成的93號和94號元素在周期表中排列的錯位現(xiàn)象，并于1944年提出了著名的“錒系理論”。隨后發(fā)表了修改的周期表，在原表下方列入了與鑭系相似的第二系列——錒系，從而創(chuàng)新了現(xiàn)代元素周期表體系，開辟了合成超钚和超錒系等一系列人造元素的道路。

人造元素的關(guān)鍵在于用某種元素的原子核去轟擊另一種元素的原子核，當(dāng)它的能量足以“擊穿”原子核的外殼并熔合成新核時，隨著質(zhì)子數(shù)改變新元素也就產(chǎn)生了。合成人造元素的時間往往是漫長的，合成的道路也并非一帆風(fēng)順。迄今為止，我國還未能在合成新元素上實現(xiàn)突破，目前這118種化學(xué)元素并不一定就是元素周期表的終點，未來新的元素也許就來自你的發(fā)現(xiàn)。