欢迎来到现象背后找规律——门捷列夫元素归类找到的规律展区！

什么是元素？

用小刀裁开一张纸，它可以分成两半。再继续裁切，我们能把它切得更小。那么是不是代表它无限可分呢？并不是这样的。在不断分解物质的道路上，我们会遇到一堵墙，即物质会被分解为以任何化学手段都无法再分的微小粒子，即原子。而我们将具有相同化学性质的一类原子称为一种元素。

元素概念从何而来？

元素概念历史悠久，元素理论的本质是认为我们生活的世界中的物质无论多么复杂，都是由有限的若干种不可再分的物质组成的。这些不可再分的物质每一种就是一种元素。在人类文明的发展过程中，很多文明都曾经发展过元素学说。

古希腊哲学家们提出了水、土、火、空气的四元素说。

古印度哲学中认为构成世界的五种元素是地、水、火、风、空。

中国古代哲学家则提出了由金、木、水、火、土组成世间万物的阴阳五行理论。

而定义现代意义上的元素概念的人我们在氧的发现中提到过，就是拉瓦锡。

到1869年，化学理论已经得到了长足的发展，人类已经发现了63种元素。这63种元素已经是真正意义上的元素，而不像拉瓦锡时代那样将光、热等非原子概念以及重晶石（BaSO4）等一些化合物作为元素。1860年9月3日，在卡尔斯鲁厄国际化学会议上，来自世界的化学家们在全球范围内明确了原子、分子、原子量等诸多化学学科的相关概念。1852年，英国化学家爱德华·弗兰克兰（E.Edward Frankland）根据某些元素的原子倾向于与一定数目的其他原子相结合的现象，提出了元素的“亲和力单位”概念。这一概念在1964年被德国科学家尤利乌斯·罗伯特·迈耶尔（Julius Robert Mayer）用“原子价”一词替代，并逐步发展称为了“化合价”理论。在这些成果的催化下，一个在化学史乃至科学史上都散发着夺目光彩的重大发现即将来临。

（其实，有很多科学家都进行过将元素按照性质进行分类的尝试。

德国化学家约翰·沃尔夫冈·德贝莱纳（Johann Wolfgang Döbereiner）于1829年提出了一个开创性的理论——“三元组规则”，他观察到某些元素按照原子量递增呈现出相似性质的规律性分组，每组包含三个元素，中间元素的原子量大致等同于两侧元素原子量的平均值，这一发现为揭示元素间的周期性关系提供了启示。

与此同时，在19世纪中叶，法国化学家尚古多（Antoine-Laurent de Lavoisier Béguyer de Chancourtois，全音译为亚历山大-埃米尔·贝古耶·德·尚库尔托伊斯）在1862年创造性地设计了一种可视化模型——“螺旋图”，该图以一根螺线形式将当时已知的化学元素按照原子量顺序排列，并首次展示了元素性质随原子量变化呈现出的一种周期性趋势。

英国化学家约翰·纽兰兹（John Newlands）紧随其后，在1865年提出了著名的“八音律”理论，他注意到若按原子量递增顺序将元素排列时，每隔八个元素就出现相似的物理和化学性质，这与音乐中的八度音阶相呼应，尽管这一理论在当时并未受到广泛认可，但它的确预见到了元素性质的周期性重复。）

德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫是19世纪俄国圣彼得堡大学的一位化学教授。俄旧历1867年10月18日，他转到化学系任教，为物理数学系一年级学生讲授无机化学课程。但在为课程选择教材时，他却没有找到一本合适的。于是他决定自己撰写一本，命名为《化学原理》（"Основы химии"）。

《化学原理》需要按照一定的顺序向学生讲述各个元素。于是门捷列夫考虑按照元素的原子量由小到大进行逐一介绍。在这一过程中，他发现各元素的单质的随原子量的增加似乎呈现一种周期性的性质。在研究了轻元素之后（1-40号元素）门捷列夫得出了重要的假设：

1. 元素的性质与其原子量相关，可以在此基础上建立一套元素体系将元素有序归类。

2. 在按原子量递增顺序排列元素时，元素的性质会有周期性变化。

3. 可以通过将相同性质的元素组成一个模块（族）的方法来构建元素归类的体系。

按照上面的假设，门捷列夫将具有最极端还原性的碱金属元素放置于元素体系列表的一端，将具有最极端氧化性的卤族元素放置于元素体系列表的另一端，并将性质介于他们之间的元素按照原子量和原子价的规律进行排列，终于在1869年发布了他的第一版元素周期表。

展项“神奇元素在哪里”展示常见元素的基本性质和它们的常见化合物的相关知识，快来尝试让不同的元素产生有趣的化学反应吧。

门捷列夫的元素周期律构思非常出色。但想实现一张元素周期表并不简单，因为门捷列夫遇到了以下困难：

1. 在门捷列夫的时代，并非所有元素都已被发现。

2. 并不是所有已发现的元素的原子量都已正确确定（而且不清楚哪些是正确的，哪些是错误的）。

因此，具有强大自信的门捷列夫在居然在他发布的第一版元素周期表中不顾当时公认的元素量数据，将一部分元素放置在了他认为应在的位置，并为此修订了部分已知元素的原子量。他甚至还在元素周期表中留下了四个空位，认为那个位置应该留给一些尚未发现的元素。这样的做法在当时引起了广泛的批评。门捷列夫的研究成果并没有得到化学界的普遍认可。

其后，门捷列夫又继续进行元素周期律的规律探索。在1871年，他又发布了第二张元素周期表。这个版本中，他将原本竖排的元素改为横排，但将长表进行了“折行”。虽然这算是他的元素周期表发展中的一个“小插曲”，但这一版已经能看出现代元素周期表的雏形了。

而时至今日，人类已经认知了118种元素。这些元素中甚至有一些是自然界中并不存在的“人造元素”。让我们从元素墙中发现和认识它们吧！

我们之前说到，门捷列夫的元素周期律在当时并没有被学界认可。那么后来又怎么被广泛接受了呢？这就要从元素周期律神奇的预言故事说起了。我们还记得门捷列夫在他的元素周期表中留下的空位吗？它们就好像门捷列夫种下的预言之种，突然在几年的时间里长成了参天大树。

通过前面三个展区的参观，我们能够知道如何去解决科学探究中发现的问题。将复杂的问题拆解成若干简单的问题，通过问题链进行论证。通过实验可以尝试去“摆平”研究问题时不同意见之间的纷争，通过严谨的逻辑推理和思想论证可以解释实验和现象，去伪存真摒弃谬误。那么，我们掌握了如此之多的解决问题的方法，如何提出好的问题呢？门捷列夫的元素周期律也许能给我们一些启示。偶然出现的规律虽然可能是巧合，但反复出现的规律背后往往隐藏着规则。当我们无法用已知的定律和法则去解释一写反复出现的规律时，我们就应当重视这个规律，多问几个为什么，并深入加以研究。也许那正是一次伟大科学发现的开端。