维基少年:元素/周期表
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虽然科学家知道许多元素，但其中许多元素的性质是相似的。因此，如果将它们按其性质进行分组，那么很容易研究和比较它们的性质。元素周期表是组织所有已知元素的一种方式。在早期，元素只被分为两组：金属和非金属。但有些元素既显示金属性质又显示非金属性质。它们被称为类金属。
人们从古代就知道一些基本的化学元素，如金、银和铜，因为这些元素都可以在自然界中以天然形式被发现，并且用原始工具开采起来比较简单。亚里士多德，一位哲学家，理论化一切都是由一种或多种四种元素的混合物组成。它们分别是土、水、气和火。这更像是物质的四种状态（按相同顺序）：固体、液体、气体和等离子体，尽管他也理论化它们会转化为新物质形成我们所看到的东西。
亨宁·布兰德是第一个发现新元素的人。布兰德是一位破产的德国商人，他试图发现“贤者之石”——一种传说中的物体，据说可以将廉价的贱金属变成金。他用蒸馏人尿实验，直到1669年，他终于获得了一种发光的白色物质，他将其命名为磷。他一直保守着自己的发现秘密，直到1680年，罗伯特·波义耳重新发现了它，并将其公之于众。
到1809年，共发现了47种元素。随着已知元素数量的增加，科学家开始认识到化学物质反应方式的规律，并开始设计元素分类方法。
安托万·拉瓦锡的《化学基本论述》（1789年，由罗伯特·克尔翻译成英文）被认为是第一本现代化学教科书。它包含了一份元素清单，即不能再分解的物质，其中包括氧气、氮气、氢气、磷、汞、锌和硫。它也构成了现代元素清单的基础。然而，他的清单也包括光和热量，他认为它们是物质。虽然当时许多领先的化学家拒绝相信拉瓦锡的新发现，但《化学基本论述》写得很好，足以说服年轻一代。
该模型只将元素分为金属和非金属，因此不被接受。
亚历山大-埃米尔·贝吉耶·德·尚库尔图瓦，法国地质学家，是第一个注意到元素的周期性，即元素的周期性或重复性——当元素按原子量排列时，相似的元素似乎以规律的间隔出现。他设计了一种早期形式的周期表，他称之为地质螺旋。将元素按原子量递增的顺序螺旋排列在一个圆柱体上，尚库尔图瓦发现性质相似的元素垂直排列。他的图表除了元素之外还包括一些离子化合物。他的论文发表在1862年，但使用的是地质术语而不是化学术语，也没有包含图表；因此，它直到德米特里·门捷列夫的工作才受到重视。[1]
约翰·纽兰兹是一位英国化学家，他在1863年根据相似的物理性质将当时发现的56种元素分类[2]为11组。他注意到许多相似的元素对，它们的原子量相差八的倍数。
德米特里·门捷列夫（也拼写为德米特里·门捷列夫），中间名（父称）伊万诺维奇，是一位出生于西伯利亚的俄罗斯化学家，是第一个制作出与我们今天使用的周期表非常相似的周期表的科学家。门捷列夫按原子量将元素排列在一个表格中。据说他经常在长途火车旅行中玩“化学纸牌”，使用写着各种已知元素信息的卡片。[3]1869年3月6日，他在俄罗斯化学学会上做了一个正式的演讲，题目为《元素原子量与其性质之间的关系》。他的表格发表在一份不知名的俄罗斯期刊上，但很快在1869年的德国期刊《化学杂志》上重新发表。它指出
- 如果按原子量排列元素，元素的性质会表现出明显的周期性。
- 在化学性质上相似的元素，它们的原子量要么几乎相同（例如，Pt、Ir、Os），要么规律地增加（例如，K、Rb、Cs）。
- 元素或元素组按原子量顺序排列，对应于它们的所谓化合价，以及在一定程度上对应于它们的独特化学性质；正如在Li、Be、Ba、C、N、O和Sn（可能是Li、Be、B、C、N、O和F的错误，因为当时元素符号还没有完全标准化）等系列中所见。
- 分布最广的元素的原子量很小。
- 原子量的量级决定了元素的性质，就像分子的量级决定了化合物的性质一样。
- 我们必须期待发现许多尚未发现的元素——例如，类似于铝和硅的元素——其原子量介于65和75之间。
- 元素的原子量有时可以通过其相邻元素的原子量来修正。因此，碲的原子量必须介于123和126之间，不能是128。
- 元素的某些特征性质可以从它们的原子量预测。
优点
- 门捷列夫预测了其他元素的发现，并为这些新元素留出了空间，即类硅（锗）、类铝（镓）和类硼（钪）。因此，周期表没有发生任何干扰。
- 他还预测了一些当时缺失元素的性质（事实证明，很多预测是准确的），以及它们的某些化合物的性质。
- 他指出，当时一些元素的原子量是不正确的。
- 他提供了与原子量顺序不同的方法。
缺点
- 周期表中没有为各种元素的同位素留出位置。
- 他的周期表没有包含任何惰性气体，因为它们尚未被发现。但这些气体被威廉·拉姆齐爵士加入到第0族，而没有对周期表的基本概念造成任何干扰。
门捷列夫不知道的是，洛塔尔·迈耶也在研究周期表。在1864年发表的作品中，迈耶只介绍了28种元素，分类不是按原子量，而是按价键进行的。此外，迈耶从未想到预测新的元素和修正原子量。就在门捷列夫发表了他关于所有已知元素的周期表（并预测了一些新的元素来完善该表，以及一些修正的原子量）几个月后，迈耶发表了一个几乎相同的表格。有些人认为迈耶和门捷列夫是周期表的共同创造者，尽管大多数人同意，门捷列夫对未发现元素性质的准确预测使他获得了更大的荣誉。无论如何，门捷列夫的预测当时给他的同时代人留下了深刻的印象，并且最终被证明是正确的。一位英国化学家威廉·奥德林在1864年也绘制了一个与门捷列夫的周期表非常相似的表格。
1914年，亨利·莫塞莱发现了元素的X射线波长与其原子序数之间的关系，因此根据电子电荷而不是原子量对周期表重新排序。在此发现之前，原子序数只是基于元素原子量的顺序编号。莫塞莱的发现表明，原子序数具有实验可测定的基础。
莫塞莱的研究还表明，他的周期表中在原子序数43和61处存在空缺，现在已知这些元素是放射性的，并且在自然界中不存在。继德米特里·门捷列夫之后，亨利·莫塞莱也预测了新的元素。
在1944年曼哈顿计划的研究中，格伦·西博格在分离镅(95)和锔(96)时遇到了意想不到的困难。他开始怀疑这些元素是否更适合属于一个不同的系列，这可以解释为什么新元素的预期化学性质不同。1945年，他违背同事的建议，对门捷列夫的周期表做出了重大改变：锕系元素系列。
西博格关于重元素电子结构的锕系元素概念，预测锕系元素形成了一个与镧系元素稀土元素系列类似的过渡系列，现在已被科学界广泛接受，并被纳入所有标准周期表配置中。锕系元素是f区（5f系列）的第二行，包括从锕到铹的元素。西博格随后对锕系元素概念的阐述，理论化了超锕系元素系列中的一系列超重元素，包括元素104到121，以及包括元素122到153的超锕系元素系列。