德米特里·門得列夫與 1869 年的週期表

德米特里·門得列夫是誰？

德米特里·伊萬諾維奇·門得列夫於 1834 年出生在西伯利亞的托博爾斯克，是一個大家庭中最小的孩子。他在聖彼得堡求學，在德國海德堡做研究，1860 年參加了卡爾斯魯厄會議，化學家們在會上討論如何可靠地測定原子量。到 1860 年代末，他已是聖彼得堡大學的化學教授。

一個教科書問題

1860 年代末，門得列夫正在編寫一本新教科書《化學原理》。他需要一個合乎邏輯的順序來介紹元素，當時已知的元素剛剛超過 60 種。他蒐集了它們的原子量和化學性質，例如氧化物的化學式，以及它們所能結合的氫原子或氯原子的數目，並尋找能把它們全部串連起來的規律。

他如何建構這張表

1869 年初，門得列夫把元素依原子量遞增的順序排列，發現相似的性質會按規律的間隔重複出現。他把元素排成方格，使鹼金屬和鹵素等家族排成一列。他的論文於 1869 年 3 月在俄國化學會上宣讀，由他的同事尼古拉·門舒特金代為朗讀，不久後德文摘要發表，把這個想法傳遍了歐洲。

門得列夫提出了他所稱的週期律：元素的性質隨其原子量呈週期性變化。到 1871 年，他已發表了改進後的表，其中各家族沿著八個縱向的族排列，這種版面與今天使用的相當接近。

化學性質先於原子量順序

門得列夫更相信化學行為，而不是數字。當嚴格依原子量排序會使某個元素落入錯誤的家族時，他就把它移開，例如把碲放在稍輕的碘之前，好讓碘能與其他鹵素同列。他還堅持認為有幾個公認的原子量根本就是錯的。他把鈾的數值從約 120 加倍到 240，把銦的數值從約 76 提高到 113，把鈹的數值從約 14 降低到 9。後來的測量證明他在這三者上都是對的，不過碲確實比碘重，這個謎團直到 1913 年才解開。

空位與類某元素

這張表最大膽的特點是它的空位。門得列夫在沒有已知元素適合的地方留下空格，並在 1871 年詳細描述了其中三種缺失的元素。他給它們取名的方式，是在表中每個空位上方的元素名稱前加上梵文前綴 eka-（意思是「一」）：類鋁（eka-aluminium）位於鋁下方一格，類硼（eka-boron）位於硼下方，類矽（eka-silicon）位於矽下方。對每一種，他都估計了原子量、密度，以及其化合物的化學式和性質。

預測得到證實

1875 年，法國化學家保羅－埃米爾·勒科克·德·布瓦博德蘭發現了鎵。它的原子量約為 69.7，與門得列夫給類鋁的 68 很接近。勒科克起初測得鎵的密度為每立方公分 4.7 公克，但門得列夫寫道它應該接近他預測的 5.9；用更純的樣品，勒科克得到了 5.9。

1879 年，瑞典化學家拉爾斯·弗雷德里克·尼爾森發現了鈧，他的同事佩爾·特奧多爾·克利夫指出它與類硼相符，門得列夫預期類硼的原子量為 44（鈧的約為 45）。1886 年，克萊門斯·溫克勒發現了鍺，與類矽非常吻合：門得列夫曾預測原子量為 72、密度為 5.5，而鍺的分別是 72.6 和 5.3。

他的預測並非全都成真，而且他沒有預見到整個家族，即稀有氣體。但這三次成功使大多數化學家相信週期律是真實的。

洛塔爾·邁爾的平行成果

門得列夫並不是唯一走在這條路上的化學家。德國化學家洛塔爾·邁爾在 1868 年草擬了一張類似的表，雖然直到他去世後才發表，並於 1870 年發表了一張週期表，附有原子體積對原子量的圖，圖形呈規律的波浪起伏。不過，邁爾更為謹慎，並未發表對缺失元素的詳細預測。門得列夫自信的預測，是他的名字與這張表連結得最緊密的一大原因。

榮譽與鍆

1882 年，倫敦皇家學會把戴維獎章授予門得列夫和邁爾，1905 年門得列夫獲得學會最古老的獎項科普利獎章。他曾獲提名諾貝爾化學獎，卻從未得到，並於 1907 年在聖彼得堡去世。

1955 年，加州大學柏克萊分校的一個團隊，包括阿爾伯特·吉奧索和格倫·西博格，用 α 粒子轟擊鑀，製造出 101 號元素，並以他的名字命名為鍆。這是一項引人注目的致敬：一個在美國發現的元素，在冷戰時期以一位俄國科學家命名。