世界现代前期科技史-第17部分
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B 11 Al 27。4 ？ 68 U 116 Au 197？
C 12 Si 28 ？ 70 Sn 118
N 14 P 31 As 75 Sb 122 Bi 210
O 16 S 32 Se 79。4 Te 128？
F 19 Cl 35。5 Br 80 I 127
Li7 Na 23 K 39 Rb 85。4 Cs 133 Tl 204
Ca 40 Sr 87。6 Ba 137 Pb 027
？ 45 Ce 92
Er？ 56 La 94
Yt？ 60 Di 95
In 75。6？ Th 188？
注：？表示未知或未确定。
门捷列夫公布的第二个元素周期表（1871年）①
① 参见《中国大百科全书》化学卷Ⅱ第736 页，1989。3 版。
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Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ
列 … … … RH RH RH RH …
R2O RO R2O3 RO2 R2O5 RO3 R2O7 RO4
1 Hl
2 Li7 Be9。4 B11 Cl2 Nl4 O16 F19
3 Na23 Mg24 Al27。3 Si28 P31 S32 Cl35。5
4 K39 Ca40 …44 Ti48 V51 Cr52 Mn55 Fe56Co59
5 （Cu63） Zn65 …68 …72 As75 Se78 Br80 Ni59Cu63
6 Rb85 Sr87 ？Yt88 Zr90 Nb94 Mo96 …100 Ru104Rh104
7 （Ag108） Cd112 In113 Sn118 Sb122 Te125 I127 Pd106Ag108
8 Cs133 Ba 137 ？Di138 ？Ce14 … … …
0
9 （…） … … … … … …
10 … ？Er178 ？？La1 Ta182 W 184 … Os195Ir197
80
11 （Au199） Hg200 Tl204 Pb207 Bi208 … … Pt 198Au199
12 … … … Th231 … U240 …
注：？表示未知或未确定。
元素周期律和周期表，是门捷列夫在科学研究中建立的不朽勋业。但他
也有思想保守的一面，直到 1902年，他还在否认原子的复杂性和电子的存
在，强调原子的不变性，坚持认为元素不变是元素周期律得以成立的前提。
因此，对元素周期律的科学阐述并不是由门捷列夫进一步完成的，而是由英
国科学家莫斯莱（1887—1915）实现的。1913年，莫斯莱在测定一系列元素
的原子序数时，发现各种元素所产生的特征X射线的波长，其顺序恰好与元
素在周期表内的次序一致，进而他把这个次序命名为元素的原子序数，于是
提出了核内的单位电荷数是周期表中元素排列顺序的根本依据的假说，明确
了决定元素基本化学性质的是原子序数，而不是原子量。德国化学家柯塞尔
（1888—1956）于1916年在进行电价理论研究时，最先用原子序数代替原子
量，对元素周期表进行了深入研究。柯塞尔提出金属元素的外层电子一般少
于四个而容易失去电子，变成带正电的阳离子。非金属元素的外层电子一般
多于四个，而容易得到电子，变成带负电的阴离子。失去电子的数目，是元
素的正原子价数，得到电子的数目，是元素的负原子价数。通过对原子核电
荷数的研究，使元素在周期表中的排列顺序得到了科学的解释。通过对原子
核外电子状况的研究，则阐明了元素性质随原子序数变化而呈周期性变化的
原因。
随着新元素的陆续发现，元素周期表不断得到补充和发展。1869年门捷
列夫公布的元素周期表共有66个位置，当时已发现了63种元素。到1894
年，门捷列夫所预言的未知元素已先后发现，到此已发现的元素总数共达75
种。当年，英国化学家拉姆塞 （1852—1916）和瑞利（1842—1919）发现化
学元素氩，确定它是元素周期表中最后一族——惰性元素族中的一个元素。
1895年，他们又各自独立发现化学元素氦。1898年拉姆塞又发现化学元素
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氖、氪、氙，并确定了它们在元素周期表中的位置。1897—1898年，法国的
比埃尔·居里（1859—1906）和法籍波兰人玛丽·斯可罗多夫斯卡·居里（1867
—1934）先后发现了放射性元素钍、钋和镭。1898年，法国的德比恩（1874
—1949）从沥青铀矿石中分离出第三个放射性元素，即89号元素“锕”。后
来德国的哈恩 （1879—1968）等又分离出了第91号元素“镤”。1900年，
德国的多恩发现当镭发生衰变时，周围的空气也有放射性，并证明是一种放
射性惰性气体，这种气体元素被命名为“氡”。这是最后一个被发现的隋性
气体。1907年，瑞典的莫桑特等发现了没有放射性的稀土元素十四种。它们
是：镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。1923年，
丹麦的科斯特等从锆英石中检测出第72号元素，并将其命名为铪。1925年，
德国的贝尔格 （1874—1839）等从铂矿中发现了第75号元素，并命名为铼。
到20世纪30年代，从第1号元素氢到第92号元素铀所组成的元素周期表中
有88个位置已填入被发现的元素。由于有四个元素尚未发现，故43、61、
85、87四个位置依然空缺。1937年，美国的劳伦斯（1901—1958）等用以高
速粒子轰击第42号元素钼的方法，在回旋加速器中产生了第43号元素，经
分离和测定，命名其为锝。1939年，德国的佩雷在铀的衰变产物中分离出第
87号元素，命名为钴。1940年，意大利的西格雷等在回旋加速器中，通过对
83号元素铋进行轰击，分离出第85号元素，命名为砹。1945年，美国的马
林斯基等在铀的裂变产物中，用中子轰击钕，分离出第61号元素，命名为钷。
至此元素周期表中的92个元素均已找到。科学家们在寻找未被发现的元素
时，都在思考：究竟在92号元素铀以后还会不会有新的元素？不断发展的科
学实验做出了肯定的回答。1940年，美国的麦克米伦在用慢中子轰击铀时，
发现第一个超铀元素，即第93号元素镎。同年，美国的西博格用回旋加速器
加速的氘原子轰击铀，得到不稳定的 93号元素镎，镎进行β衰变，得到和
93号元素混在一起的94号元素即钚。1944年，美国的西博格用亚原子粒子
轰击钚而得到第95号和96号超铀元素，并分别命名为镅和锔（为纪念居里
夫妇而命名为锔）。此后又有几种超铀元素被陆续发现。世界各国的科学家
们，在元素周期律和周期表的指导下，对未知元素的研究和探索始终没有停
止，并不断取得新的成果。
元素周期律的发现和元素周期表的问世具有重大的科学价值自不必说，
此外，它所具有的哲学意义也是伟大而深刻的：其一，它从本质上揭示了各
种化学元素之间的区别和联系，实现了对无机化学从感性认识到理性认识的
飞跃；其二，元素周期律把原来认为是彼此孤立、各不相关的各种元素看成
是有内在联系的统一体，表明元素性质发展变化的过程是一个由量变到质变
的过程。
周期律揭示了自然界各种元素间相互依赖的统一性及本质联系，又表明
了自然界的元素从简单到复杂，既有各自独立的基本性质，又有相互间的转
化趋势，不断地实现着从量变到质变的转化过程。周期律的建立不仅丰富了
化学理论的宝库，而且对科学研究和工业生产都有着重要意义和巨大的指导
作用。
2。同位素的发现和命名
在研究化学元素性质及其排列规律的过程中，化学家们发现了一种现
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象，就是有几种元素，它们的化学性质十分相似，在自然界中它们总是在一
起，在实验室中也极难使它们分离。于是在1910年英国的索第（1877—1956）
提出同位素假说。他认为：存在有不同原子量和放射性但其物理化学性质完
全一样的化学元素变种。这些变种应该处在周期表的同一位置上，因而命名
为“同位素”。索第还将37种放射性元素分成十类放入周期表中，并将那些
化学性质十分相似的元素放入周期表中的同一格子内。在索第提出同位素概
念之后，人们对“化学元素”这一概念产生了新的认识，即某种化学元素不
再是只代表一种元素，而是代表着一类元素。尽管这些元素的放射性和寿命
不同，但它们的化学性质是相同的。同位素概念的提出，进一步丰富了元素
周期律，也进一步完善了元素周期表。
1912年，英国的汤姆生（1856—1940）利用磁场的作用，测量极隧射线
（带正电的气体离子）的荷值比，发现质量为22的氖的稳定同位素。这是第
一次发现稳定的同位素。1931年，美国的尤里（1893—1981）成功地进行从
液体氢蒸发而提取浓缩重氢的实验，经对剩余物质进行光谱分析，首次发现
了原子量为2的氢的同位素即重氢（氘）。1934年，澳大利亚的奥利芬特和
奥地利的哈泰克用氘核轰击氘核本身，发现了氢的又一种同位素即原子量为
3的超重氢（氘）。对同位素的本质认识是在1932年中子发现之后。英国人
查德威克在人工核反应的研究试验过程中，发现了与质子质量相同的不带电
的中子，从而确认：原子核是由中子和质子组成的。从此，人们认识到，同
位素的原子核是由具有相同数目的质子和不同数目的中子组成的。质子和中
子的质量之和等于原子量。质子数目决定原子序数和核外�
