在我们日常接触的化学教科书中，一般都附有一张“元素周期表”。这张表揭示了物质世界的秘密，把一些看来似乎互不相关的元素统一起来，组成了一个完整的自然体系。

元素周期表的发明，是近代化学史上的一个伟大创举，对于促进物质结构的研究和化学的发展，起了巨大的作用。看到这张表，人们便会想到它的最早发明者——门捷列夫。

为了让读者朋友了解门捷列夫研究元素周期表的这段历史，姜廷午编写了《化学元素是如何发明》一书，详细地介绍了门捷列夫其人以及他发明元素周期表的故事。

自然界多姿多彩，无限多样，但是组成世界万物的基础——化学元素却是有限的。它们不是彼此孤立地存在着的，而是形成一个完整的化学元素周期体系。历代的化学家们研究和发现化学元素，曾经走过一条坎坷不平的艰辛道路。姜廷午编著的这本《化学元素是如何发明》通过介绍化学元素发现的过程以及这些元素为人类带来的贡献，为学习化学的青少年了解元素提供了极大的方便。

探秘元素和元素周期表

 物质是由什么组成的

 探秘原子结构

 人类不同时期对元素的认识

 认识元素周期表与元素周期律

 元素周期表有不妥当之处

 多种元素周期表

 元素周期表的延续

早期人们对元素规律的探索

 元素大发现为是元素周期表形成的基础

 测定相对原子的质量

 混乱的化学元素

 坎古杜瓦的发现

 欧德林元素表的优缺点

 第一次划分主族与副族

 “八音律”元素表格的出现

 迈耶发表双族式短周期表

门捷列夫研究元素周期

 门捷列夫的科学生涯

 元素周期律的问世

 什么是第八族

 门捷列夫预言成真

 门捷列夫对元素周期表的修改

 元素周期律如何走向世界的

 让门捷列夫困扰的问题

 预言元素也有错误

门捷列夫周期律的热潮

 氩元素是如何发现的

 太阳的居民——氦元素

 预言氖、氪、氙等元素的应验

 氡元素的曲折发现路

 是什么解决了相对原子质量颠倒问题

 解析稀土金属

 元素周期表陆续充实

 什么是超铀元素

古希腊哲学家亚里士多德(前384～前322)综合了但也歪曲了这些朴素的唯物主义的看法，提出“原性学说”。他认为自然界中是由4种相互对立的“基本性质”——热和冷、干和湿组成的。它们的不同组合，构成了火(热和干)、气(热和湿)、水(冷和湿)、土(冷和干)4种元素。“基本性质”可以从原始物质中取出或放进，从而引起物质之间的相互转化。这样，宇宙的本源、世界的基础便不是物质实体，而是具有可以离开实物而独立存在的“性质”，这就导向唯心主义了。

13～14世纪，西方的炼金术士们对亚里士多德提出的元素说又做了补充，增加了3种元素：水银、硫黄和盐。这就是炼金术士们所称的“三本原”。但是，他们所说的水银、硫黄、盐只是表现物质的性质：水银——金属性质的体现物，硫黄——可燃性和非金属性质的体现物，盐——溶解性的体现物。

到16世纪，瑞士医生帕拉塞尔士把炼金术士们的“三本原”应用到他的医学中。他提出物质是由3种元素——盐(肉体)、水银(灵魂)和硫黄(精神)按不同比例组成的，疾病产生的原因是有机体中缺少了上述3种元素之一。为了医病，就要在人体中注入所缺少的元素。

近现代对元素的探索

无论是古代的自然哲学家还是炼金术士们，或是古代的医药学家们，他们对元素的理解都是通过对客观事物的观察或者是臆测的方式解决的。只是到了17世纪中叶，由于科学实验的兴起，积累了一些物质变化的实验资料，才初步从化学分析的结果去解决关于元素的概念。

1661年，英国科学家波义耳对亚里士多德的四元素和炼金术士们的“三本原”表示怀疑，出版了一本《怀疑派的化学家》小册子。书中写道：“现在我把元素理解为那些原始的和简单的或者完全未混合的物质。这些物质不是由其他物质所构成，也不是相互形成的，而是直接构成物体的组成成分，而它们进入物体后最终也会分解。”这样，元素的概念就表现为组成物体的原始的和简单的物质。

拉瓦锡在肯定和说明究竟哪些物质是“原始的”和“简单的”时，强调实验是十分重要的。他把那些无法再分解的物质称为简单物质，也就是元素。

此后在很长的一段时期里，元素被认为是用化学方法不能再分的简单物质。这就把元素和单质两个概念混淆或等同起来了。

而且，在后来的一段时期里，由于缺乏精确的实验材料，究竟哪些物质应当归属于化学元素，或者说究竟哪些物质是不能再分的简单物质，这个问题也未能获得解决。

现在，我们知道原子是由基本粒子构成的，也了解了破坏原子的方法。当年波义耳提出的元素概念不外乎是现在所熟知的电子、质子和中子等基本粒子。

物质最终的构成要素是基本粒子，但稳定的原子核很难受外界因素的影响，所以我们将原子核和核外电子组成的原子作为构成物质的基本要素似乎更为合理。

元素的定义

现在我们应该给元素下一个准确的定义了。

一般来说，用原子序数和质量数为标准进行分类的原子称为核素。如果不考虑质量数，只以原子序数为标准将原子按化学性质分类，这样即使质量数不同，化学性质相同的原子也都属于同一类。这类原子称为元素。

元素包括所有原子序数相同的核素。虽然核素和同位素等概念同样是对原子的分类，但是，与元素的含义稍有不同。因此，将元素含义扩充为“原子序数相同的所有原子”。这些原子可以任何形式存在于物质中，可与其他种类的原子化合或混合。

总之，元素是以原子序数为标准的原子的种类，它包括原子序数相同的所有原子。这样，元素的含义就十分清楚了，对应于元素的这个含义，核素和同位素的概念也相应扩充了。P11-13

在我们日常接触的化学教科书中，一般都附有一张“元素周期表”。这张表揭示了物质世界的秘密，把一些看来似乎互不相关的元素统一起来，组成了一个完整的自然体系。

元素周期表的发明，是近代化学史上的一个伟大创举，对于促进物质结构的研究和化学的发展，起了巨大的作用。看到这张表，人们便会想到它的最早发明者——门捷列夫。

门捷列夫1834年出生在俄国，父亲是一位中学校长，母亲是一位实业家的女儿，门捷列夫是这位校长家中的第14个孩子。

1861年，门捷列夫到彼得堡大学攻读学位，1865年获得博士学位。1867年，他接自己老师的班，被聘为彼得堡大学化学教授，年仅33岁。

在全国一流的大学里讲授化学的基本课程，是一种崇高荣誉，这位33岁的年轻教授，为了不辜负这种荣誉，决心尽自己的力量做好这份工作。

这位年轻的教授觉得当时用的化学教科书过于陈旧了，就决心自己编写一本能够反映当时化学科学发展水平的新教科书。但是在编写到第二部分，即详细介绍各种元素及其化合物的知识时，他感到十分为难。

这时已知的元素有63种，每一种都有自己的性质，并且有几十、几百甚至几千种化合物。门捷列夫对各种元素及其化合物的资料不厌其烦地进行了深入的研究，希望能从中找出某种规律性，来帮助学生方便而系统地掌握这方面有关的主要知识。

但是，怎样才能做到这一点呢？

门捷列夫剪了许多笔记本大小的纸片，然后一个元素一张纸，在上面写上元素的名称、相对原子质量、化合物的化学式、主要的物理和化学性质等。就这样门捷列夫为自己制造了一副化学元素的“扑克牌”。门捷列夫在与他的元素纸牌相伴无数个不眠之夜后，最终发现了化学发展史上里程碑性的自然规律——化学元素周期律，并制作了元素周期表。

1871年，门捷列夫为学生们编写的取名为《化学原理》的新化学教科书终于出版了。这本教科书就是按他发现的元素周期律的元素分类系统来编写的。而自那以后，按周期律系统来编写化学教科书，在整个20世纪成为一种十分盛行的范例了。

被称为20世纪最伟大的化学史学家的柏廷顿在他的《化学简史》一书中指称：“20世纪普通化学的发展源于周期律，它最先揭露出化学元素之间的亲属关系。”由此可见元素周期表对后来化学发展影响之大。

为了让读者朋友了解这段历史，我们编写了《化学元素是如何发明》一书，详细地介绍了门捷列夫其人以及他发明元素周期表的故事。

当然，由于编者水平有限、化学发展日新月异，书中难免出现错讹之处，敬请读者朋友批评指正。