為紀念發表150周年，聯合國宣布今年是「國際化學元素周期表年「。中國工程院院士金湧撰文闡述自己眼中的門捷列夫和元素周期表。
撰文/金湧（中國工程院院士、清華大學化學工程系教授）
在很多書籍中，俄羅斯科學家德米特裡·伊萬諾維奇·門捷列夫（1834年2月7日—1907年2月2日）都被認為是第一張元素周期表的製作者和元素周期律的發現者，而人類對化學元素性質周期律的認知，也是化學化工學科從技藝走向科學的重要裡程碑。
門捷列夫讓化學元素不再「流浪」
當年，門捷列夫把元素按照原子量大小排列起來時，發現性質相似的元素，它們的原子量並不相近；而有些元素的性質不同，原子量反而相近。他抓住元素原子量與元素性質之間的聯繫，終於找出了規律：元素性質隨原子量的遞增而出現周期性變化。1869年，門捷列夫將當時已知的63種元素列入表內，並根據這個規律編制了元素周期表，初步完成了化學元素系統化的任務。
相比於其他人，門捷列夫最大的成就在於預測新元素。他意識到某些特定元素是缺失的，還有待被發現，並在表格中留下了空位。1871年，門捷列夫計算出在鋅和砷之間應該有個空格，存在未知的元素。就在他預言之後的第四年，1875年，法國科學家布阿勃朗用光譜分析法，從閃鋅礦中發現了鎵。同樣，對於鈧（Sc）、鍺（Ge）和鎝（Tc），門捷列夫也做了同樣的留白與猜測。但直到1937年，也就是他去世30年後，人們才發現了元素鎝。更令人驚訝的是，他準確地預測了缺失元素的性質。他預言了性質類似的硼、鋁、矽這些未知元素的存在，並確定了它們在周期表中的位置。
門捷列夫不僅預言了新元素,他還根據周期表糾正了若干元素的原子量。當時一些公認的元素原子量的測定並不準確。比如金元素的原子量被公認為196.2，如果按上述規律排列，金元素應該排在鋨、銥、鉑元素的的前面。而門捷列夫依據周期律，堅定地認為金應該排在這三種元素後邊。之後這四種元素經重新測定後發現，鋨為190.9，銥為193.1，鉑為195.2，而金是197.2，這次實驗測定充分證明了周期表的正確性。另外如鈹、釷、銦等元素,都因元素周期表的成立而糾正了原子量。
不斷「進化」的元素周期表
在門捷列夫之前，沒有科學家把所有元素做過整體的概括，只有年輕的門捷列夫門毫無畏懼地打開了這扇大門，他開創的事業也被後來的科學家不斷完善。
1894年，發現的「氬」元素再次證實了元素周期律的準確性。1913年，英國物理學家莫塞萊在研究各種元素的X光射線波長與原子序數的關係後，證實原子序數在數量上等於原子核所帶的陽電荷（質子），進而證明周期律的基礎不是原子量，而是原子序數，在這一成就下元素周期律對原子結構有很大啟示，進一步闡明了周期律的本質。
在人們認識自然、創造發明的過程中，周期律的貢獻是巨大的，人們崇拜和紀念門捷列夫會是長久的、永恆的。元素周期律理論揭示了元素性質呈現周期性變化，為新元素的探索，新材料的尋找，提供了一個可遵循的規律。如鍺(Ge)和矽(Si)在周期表裡位置相近,它們都是半導體,這就可以啟發人們在周期表裡的一定區域內,尋求新的半導體材料等。 此外，元素周期表是周期律的具體表現,它不僅反映了元素的自然分類,同時也是學習和研究科學的重要工具。直到今天,周期律仍然指導著科學的研究工作。為了紀念門捷列夫對科學的貢獻，國際純粹和應用化學聯合會（IUPAC）還將1955年發現的原子序數為101的人工放射元素命名為「鍆」（Md）。
至今，也許大部分人不記得大多數諾貝爾獎獲得者的名字，可每個初中生都不會忘記化學元素周期表和門捷列夫的名字。
化工是一個魔術師，應「不離不棄「
時至今日，我教化學、化工課程已60多年，仍有很多問題都沒有完全搞清楚。並且即使再給我60年，我仍然不敢說可以弄明白。現在想起當初自己對化學的認識，真的是過於淺薄。對於很多初學者來說，人們從元素周期表開始對化學產生了一個系統的認識。
身為一名化工人，我最大的感受就是，如今人們對化學工程的誤解太深。近些年，由於管理工作的缺位和安全意識的缺失，一些和化工相關的安全事故和突發事件頻發，人們似乎患上了「化工恐懼症」「化工焦慮症」，對化工業避之唯恐不及。其實，近年來這些負面信息，把化學工業給妖魔化了。實際上，化工本身是安全的，化工危險也是可知的、可以預防的。
我常跟學生講，在支撐現代社會文明發展的過程中，化學、化工起到了非常重要的作用。在現實生活中，化學與人類的生活息息相關。現代社會的經濟發展和人類的衣、食、住、行，都離不開化學和化工產品。自然界中不同的物質，大概有107到1010。而化學和化工製造的合成物質大約有1020到10200。化工是一個魔術師，極大地豐富了這個世界。
我們的衣、食、住、行，都離不開化學和化工產品，化學和化學工程更是高新科技的源頭和支撐。飛機，航空母艦、等先進位造業的發展需要各種高性能材料，都需要化學化學工程技術來發明和製造。此外，化學工業為解決能源短缺問題提供了廣闊的前景。100年、500年、1000年以後，地球上常用的礦產資源、化石能源可能所剩無幾，只有依靠化學和化工過程，對可再生資源和清潔能源進行轉化利用，才能使社會經濟循環永續發展。
因此，我們化工人應挺直腰板往前看，因為我們確實對這個社會和世界做出了貢獻。
整理/北京科技報記者 劉辛味
編輯/吉菁菁 供圖/視覺中國
出品：科普中央廚房
監製：北京科技報 | 科學加客戶端
本期編輯：廖邁倫