撰文/金涌（中国工程院院士、清华大学化学工程系教授）

整理/李荔 编辑/吉菁菁 供图 视觉中国

新媒体编辑/陈炫之

在很多书籍中，俄罗斯科学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫（1834年2月7日—1907年2月2日）都被认为是第一张元素周期表的制作者和元素周期律的发现者，而人类对化学元素性质周期律的认知，也是化学化工学科从技艺走向科学的重要里程碑。

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门捷列夫让化学元素不再“流浪”

当年，门捷列夫把元素按照原子量大小排列起来时，发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近；而有些元素的性质不同，原子量反而相近。他抓住元素原子量与元素性质之间的联系，终于找出了规律：元素性质随原子量的递增而出现周期性变化。1869年，门捷列夫将当时已知的63种元素列入表内，并根据这个规律编制了元素周期表，初步完成了化学元素系统化的任务。

相比于其他人，门捷列夫最大的成就在于预测新元素。他意识到某些特定元素是缺失的，还有待被发现，并在表格中留下了空位。1871年，门捷列夫计算出在锌和砷之间应该有个空格，存在未知的元素。就在他预言之后的第四年，1875年，法国科学家布阿勃朗用光谱分析法，从闪锌矿中发现了镓。同样，对于钪（Sc）、锗（Ge）和锝（Tc），门捷列夫也做了同样的留白与猜测。但直到1937年，也就是他去世30年后，人们才发现了元素锝。更令人惊讶的是，他准确地预测了缺失元素的性质。他预言了性质类似的硼、铝、硅这些未知元素的存在，并确定了它们在周期表中的位置。

门捷列夫不仅预言了新元素,他还根据周期表纠正了若干元素的原子量。当时一些公认的元素原子量的测定并不准确。比如金元素的原子量被公认为196.2，如果按上述规律排列，金元素应该排在锇、铱、铂元素的的前面。而门捷列夫依据周期律，坚定地认为金应该排在这三种元素后边。之后这四种元素经重新测定后发现，锇为190.9，铱为193.1，铂为195.2，而金是197.2，这次实验测定充分证明了周期表的正确性。另外如铍、钍、铟等元素,都因元素周期表的成立而纠正了原子量。

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不断“进化”的元素周期表

在门捷列夫之前，没有科学家把所有元素做过整体的概括，只有年轻的门捷列夫门毫无畏惧地打开了这扇大门，他开创的事业也被后来的科学家不断完善。

1894年，发现的“氩”元素再次证实了元素周期律的准确性。1913年，英国物理学家莫塞莱在研究各种元素的X光射线波长与原子序数的关系后，证实原子序数在数量上等于原子核所带的阳电荷（质子），进而证明周期律的基础不是原子量，而是原子序数，在这一成就下元素周期律对原子结构有很大启示，进一步阐明了周期律的本质。

在人们认识自然、创造发明的过程中，周期律的贡献是巨大的，人们崇拜和纪念门捷列夫会是长久的、永恒的。元素周期律理论揭示了元素性质呈现周期性变化，为新元素的探索，新材料的寻找，提供了一个可遵循的规律。如锗(Ge)和硅(Si)在周期表里位置相近,它们都是半导体,这就可以启发人们在周期表里的一定区域内,寻求新的半导体材料等。 此外，元素周期表是周期律的具体表现,它不仅反映了元素的自然分类,同时也是学习和研究科学的重要工具。直到今天,周期律仍然指导着科学的研究工作。为了纪念门捷列夫对科学的贡献，国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）还将1955年发现的原子序数为101的人工放射元素命名为“钔”（Md）。

至今，也许大部分人不记得大多数诺贝尔奖获得者的名字，可每个初中生都不会忘记化学元素周期表和门捷列夫的名字。

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化工是一个魔术师，应该“不离不弃“

时至今日，我教化学、化工课程已60多年，仍有很多问题都没有完全搞清楚。并且即使再给我60年，我仍然不敢说可以弄明白。现在想起当初自己对化学的认识，真的是过于浅薄。对于很多初学者来说，人们从元素周期表开始对化学产生了一个系统的认识。

身为一名化工人，我最大的感受就是，如今人们对化学工程的误解太深。近些年，由于管理工作的缺位和安全意识的缺失，一些和化工相关的安全事故和突发事件频发，人们似乎患上了“化工恐惧症”“化工焦虑症”，对化工业避之唯恐不及。其实，近年来这些负面信息，把化学工业给妖魔化了。实际上，化工本身是安全的，化工危险也是可知的、可以预防的。

我常跟学生讲，在支撑现代社会文明发展的过程中，化学、化工起到了非常重要的作用。在现实生活中，化学与人类的生活息息相关。现代社会的经济发展和人类的衣、食、住、行，都离不开化学和化工产品。自然界中不同的物质，大概有10⁷到10¹⁰。而化学和化工制造的合成物质大约有10²⁰到10²⁰⁰。化工是一个魔术师，极大地丰富了这个世界。

我们的衣、食、住、行，都离不开化学和化工产品，化学和化学工程更是高新科技的源头和支撑。飞机，航空母舰、等先进制造业的发展需要各种高性能材料，都需要化学化学工程技术来发明和制造。此外，化学工业为解决能源短缺问题提供了广阔的前景。100年、500年、1000年以后，地球上常用的矿产资源、化石能源可能所剩无几，只有依靠化学和化工过程，对可再生资源和清洁能源进行转化利用，才能使社会经济循环永续发展。

因此，我们化工人应挺直腰板往前看，因为我们确实对这个社会和世界做出了贡献。

本文选自2019年4月号《科技生活》，更多精彩内容请看：

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