从“金木水火土”谈起 解读元素周期表是怎样“炼”成的

据《科技日报》报道，今年3月，一个由日本理化学研究所、中国科学院兰州近代物理研究所及德国重离子核科学研究所等组成的国际研究小组，利用重离子直线加速器（RILAC），成功合成了超重元素原子序数116号的（钅立）同位素292Lv和293Lv，人们对于元素的探索又迈出了重要一步。一时间关于元素周期表的探讨成为人们关注的焦点，人类对元素的分类历经了怎样的历程？元素周期表是怎么来的？新闻中的超重元素又是什么概念？

元素分类的探索

人类对于元素进行分类由来已久，最早可以追溯到上古时代我国的“五行”学说——将元素分为金木水火土五大类。北京师范大学化学学院刘正平教授在接受人民网的采访时介绍，18世纪人们把元素分为金属、非金属、气体和土质四大类，根据原子量来研究元素的方法则始于19世纪初。1829年，德国化学家德贝莱纳提出了“三元素组”，1864年，迈尔发表了《六元素表》，将表中各元素按原子量排列成序。1865年，纽兰兹又提出一个叫做“八音律”的理论，他把元素按原子量递增的顺序进行排列，发现第八种元素的性质和第一种元素的性质几乎一致。这种像音乐中八度音似的“八音律”，进一步揭示了元素的性质和元素原子量之间的密切联系。化学历史发展至此，人类已经掌握根据原子量来研究元素的规律，但还未有重大突破。

元素周期表的诞生

如果你翻开一本《新华字典》，占据最后一页的就是元素周期表了。它是什么时候登上历史舞台的呢？据新华网报道，1869年俄国化学家门捷列夫依照原子量大小对当时已知的63种元素依次排列，并编制了化学元素周期表。刘正平教授说：“当时年仅35岁的门捷列夫，明确提出了——‘元素的性质随原子量的增加，呈周期性的变化’这一规律，并把这个规律命名为‘元素周期律’。接着，他又把元素将原子量由小到大分成几个周期，并把原子量大的那一周期重叠在原子量小的周期下面。这样性质相似的元素就落在同一纵行里，制成了‘元素周期表’。”

在耶路撒冷希伯来大学，一名儿童进行化学实验。（尹栋逊/新华社）

元素周期表的发明有重大的意义。中学一级教师、北京市第四十一中学化学老师王玲表示，元素周期表在哲学、自然科学、生产实践各方面都有重要意义，它为合成新元素、预测新元素的结构和性质提供了线索。

迄今为止所有超重元素都是人工合成的

文章一开始提到的元素是超重元素，那究竟什么样的元素才是超重元素呢？据新华网介绍，元素周期表序号104号及以后的元素被称为超重元素，迄今为止所有的超重元素均为人工合成的。中学一级教师、北京市第四十一中学物理老师杨静介绍，将两个预先选择好的原子核结合到一起，让它们加起来正好能包含你所希望制造的超重元素质子数，这就是制造超重元素的基本理论。例如，为了制造含有115个质子的新元素“moscovium”，科学家们就把钙（20个质子）与镅（95个质子）结合到了一起。当然，实际操作的过程远比描述的要复杂许多。（郭秀芹）

本文由北京师范大学化学学院刘正平教授进行科学性把关。