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19 世紀俄國化學家門得列夫（Dmitri Mendeleev）於 1869 年在歐洲提出元素週期表，預測某些元素的發現，也校正一些現有元素的原子重。 然而，看似神奇又有些不完美的元素週期表，隨著更多元素的發現與更精確的原子量數據，全世界的化學家陸續提出各式各樣的週期表，希望能修訂門得列夫的週期表。但最終，現今化學教科書中所使用的依然是門得列夫所提出的週期表。
 

圖一:1864 年邁耶爾發表於《現代化學理論》(Die modernen Theorien der Chemie)的週期表。(By Kawarayaki - Own work, CC BY-SA 4.0, Wikimedia)
 

元素週期表的起源

在發表150 年之後，當人們回顧這段化學史的傳奇故事時仍然很關心， 究竟是誰發明元素週期表?在大學化學原文書，甚至是高中化學教科書中，翻開的瞬間就能看到的週期表。好奇的學生不禁會問，曾幾何時門得列夫的週期表就靜靜躺在教科書中?有這麼多種的週期表，為何是他的週期表最後勝出?而化學史學者則不禁提問，元素週期表是何時傳入中國?中國人是否曾經提出元素週期表或類似概念?

其實，在門得列夫提出週期表之前，就已經出現一些類似週期表的雛形，其中較被大眾所討論的是德國化學家邁耶爾（Lothar Meyer）的元素分類表（圖一），他在1864年就按性質、原子重大小與鍵結強弱排列元素的位置，共有16 行，而且對鉈（thallium, Tl）的原子重保有質疑，因此有些化學史學家認為他應該與門得列夫同列為發明週期表的人。

圖二:1869 年門得列夫所發表的週期表，注意此表格的行列與 現代元素週期表正好相反:週期為縱行、族為橫行。(By Sadi Carnot at en.wikipedia, wikimedia)

雖然誰是第一位提出元素週期表的人尚有不同的看法，但無庸置疑的是，門得列夫的元素週期表最讓人驚奇，因為按照他的週期表竟然可以預測未發現的元素，並能校正當時的原子量。在19 世紀時，原子量是以元素之間相對重量而產生，並非實驗測得而來，所以有些原子量不是很準確。因此，他於1869 年在德國化學期刊所發表的週期表中（圖二），便對第三行最後 3 個原子量，當時被認為原子量是 56 的鉺（erbium, Er）、60的銦（indium, In）、75.6 的釔（yttrium, Y）、第四行118的釷（thorium, Th）與第七行197 的金（gold, Au）提出質疑。除了對金原子量質疑有錯誤外，後來實驗發現鉺、銦、釔與釷的原子量分別是 167、114、88 及 232，與當時所測的原子量有很大的誤差。讓人更佩服的地方在於，門得列夫當時還列出在原子量為 45、68 及 70 的位置尚有未發現的元素。後來，於 1875 年被發現的鎵（gallium, Ga）， 其原子重就是 69；1879 年所發現的鈧（scandium, Sc）原子量為 45；1886 年被發現的鍺（germanium, Ge）原子量則是 72。這些往後的發現，都讓眾人不得不對他的週期表刮目相看。......【更多內容請閱讀科學月刊第594期】