从草图到杰作：化学元素周期表演化史

2024-07-11 20:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

1922年，物理学家尼尔斯·玻尔对元素周期表进行了修订

丹麦物理学家尼尔斯·玻尔创制的1922年版元素周期表改编自丹麦化学家朱利叶斯·汤姆森（Julius Thomsen）的元素周期表，其中性质相似的元素排列在同一水平行，并用线条连接。右边的空标记了一组预期出现的元素，这些元素在化学性质上类似于前一列中的稀土元素（编号为58~70）

　　到1907年门捷列夫去世时，科学家们已经知道原子包括不同的组成部分：带负电荷的电子和带正电荷的某种物质，从而使原子呈电中性。1911年，英国曼彻斯特大学物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）发现了原子核。此后不久，曾与卢瑟福共事的物理学家亨利·莫斯莱（Henry Moseley）证明，原子核中正电荷的数量（即原子包含的质子数，或其“原子序数”）决定了元素周期表中元素的顺序。　　原子量与莫斯莱的原子序数关系非常密切——按质量排序的元素与按数量排序的元素只有几个位置有所不同。门捷列夫曾经坚持认为这些质量是错误的，必须重新测量，而他在某些情况下的确是对的。虽然一些差异仍然存在，但莫斯莱用原子序数对元素周期表进行了修正。　　大约在同一时期，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）发现，量子理论支配着原子核周围电子的排列，而最外层的电子决定元素的化学性质。　　外层电子的类似排列会周期性地重复，这就解释了门捷列夫的元素周期表最初揭示的模式。1922年，玻尔根据电子能量的实验测量结果（以及一些来自周期定律的指导）创建了他自己的元素周期表。　　玻尔的元素周期表增加了1869年之后发现的元素，但本质上与门捷列夫发现的周期性排列相同。门捷列夫在对量子理论一无所知的情况下，创建了一张反映量子物理学所规定的原子结构的周期表。　　玻尔的新表既不是门捷列夫最初设计的周期表的第一个不同版本，也不是最后一个版本。如今，已经设计并发表的元素周期表版本达数百个。现代版本为水平设计，与门捷列夫最初的垂直版本形成鲜明对比，但直到第二次世界大战后才广泛流行起来，这在很大程度上归功于美国化学家格伦·西博格（Glenn Seaborg）的工作。他是科学服务学会的长期会员，该学会是《科学新闻》杂志的最初出版者。　　西博格和他的合作者们合成了一些原子序数超过铀的新元素（铀是周期表中最后一个自然生成的元素）。西博格发现，需要在周期表中增加一行才能排列这些超铀元素（加上排在铀前面的三种元素），这是门捷列夫没有预见到的。西博格的周期表将这些元素所需的行添加在类似的稀土元素行下面，而稀土元素的正确位置也一直不太清楚。1997年，西博格在接受采访时说：“否认门捷列夫需要很大的勇气。” 　　凭借对化学的贡献，西博格赢得了以自己名字命名元素的殊荣——第106号元素钅喜（seaborgium）。这是为数不多的以一位著名科学家名字命名的元素之一。其他以著名科学家名字命名的元素还包括第101号元素钔（mandelevium），这是西博格和他的同事在1955年发现的，并以理应在元素周期表上占有一席之地的门捷列夫的名字命名。

在修订版中，美国化学家西博格将元素周期表水平放置，添加了铀之后的几种合成元素

　　资料来源 Science News

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