我的中学化学课本最后一页，是一张滑溜溜的彩色元素周期表。这张元素周期表太宽了，以至于只能折叠夹在书里，刚开始学化学的时候，老师让我们翻到课本最后几页，对着一张宽宽的元素周期表，开始横着“氢氦锂铍硼”、竖着“氢锂钠钾铷铯钫”……

背诵元素周期表，是谁曾经的噩梦呢 | 图虫创意

于是我们学到了元素周期律，认识了开山鼻祖门捷列夫。

然而，俄国人门捷列夫画出的第一张元素周期表雏形，可没有这么宽。这种宽宽的周期表，其实是美国人后来居上的一次绝妙“营销”。

延续门捷列夫最初设计风格的短式元素周期表 | 参考文献[1]

1863年，已知的元素仅有56种，新元素的发现速度约为每年一种。

化学学科正处于蓬勃发展的阶段，但也非常不成体系。许多学者都在思考：自然界到底有多少种元素？元素之间有什么联系？他们根据自己的见解，以不同的形式列出元素排列规律。

从小受音乐熏陶的英国化学家纽兰兹发现，元素的周期性排列规律好像音乐上重复出现的八音音阶，于是把元素周期性称为“八音律”，并画出了“八音律”表。然而，当时已知元素的部分原子量测量有误，且中间存在未知的元素。所以纽兰兹的八音律表越往后越没规律，不再适用。

1866年，英国化学家纽兰兹的“八音律”，这里甚至没有氦（He） | Wikimedia Commons / John Alexander Reina Newlands

1867年，已知的化学元素增加到63种。时年33岁的门捷列夫在圣彼得堡大学担任化学教研室主任，想要撰写一本权威的化学教科书。于是他在备课和编写教科书的过程中，尝试按化学性质对元素进行分类整理，发现了一些规律，进一步提出元素周期律，并于1869年绘制出了第一张元素周期表。

最主要的规律包括：

1.元素按原子量排列时，性质呈现明显的周期性变化。

2.化学性质相似的元素要么原子量相近，要么原子量呈规律性递增。

3.原子量的大小决定了元素的特征。

4.元素的某些特征性质可以从其原子量推断出来。

他声称自己是在梦中看到了完整的元素排列：“我在梦中看到一张表格，所有元素都按照应有的位置归位。醒来后，我立刻把它写在纸上，只有一处后来觉得需要修改。”

门捷列夫1869年制成的元素周期表 | Wikimedia Commons / Dmitri Mendeleev

大多数人看到这张周期表的第一反应是：怎么列数这么少？！门捷列夫设计的周期表只有8个纵列，所以也被称为短式周期表。相比之下，我们现在习惯的长式周期表，有18个纵列。

门捷列夫1871年优化的元素周期表。短式周期表用罗马数字I-VIII表示纵列的“族”，每个纵列里同时放了主族（а）元素和副族（б）元素。 | Wikimedia Commons / Dmitri Mendeleev

门捷列夫不仅画出了第一张元素周期表的雏形，还干了一件当时看来极其大胆的事：在表中留出空位，断言这里一定有尚未发现的元素，甚至精确预言了它们的性质。几年后，镓、锗、钪相继被发现，性质与他的预言严丝合缝，整个化学界为之震动。

可是，门捷列夫因为发现元素周期律名留青史了，他设计的短式元素周期表怎么没能永流传下去？

在接下来的半个世纪里，人们对化学的认知层层深入：1910年，弗雷德里克·索迪发现同位素；1913年，亨利·莫塞莱精确测量了原子序数；1924年，沃尔夫冈·泡利提出了泡利不相容原理，确定了电子壳层填充顺序，以此解释周期表的周期性；1921年，英国化学家查尔斯·伯里首次使用“过渡金属”一词来指代第II和第III族主族元素之间的元素，导致了周期从8个元素延长到18个，再延长到32个元素。

这一段时期，各国的科学家依然各自以他们认为最合适的方式在修正元素周期表，全世界没有统一的主流格式。其中，1905年，瑞士化学家阿尔弗雷德·维尔纳首次提出长式周期表。

他当时已经预测了尚未探明的镧系元素的数目，并预留了位置，制得了32列的长式周期表。此后，他把镧系和锕系金属单独拎出来放在周期表最下方，得到18列长式周期表。

1905年，维尔纳最初设计的长式周期表 | Wikimedia Commons / Charles Janet, Alfred Werner

后来，美国化学教授霍勒斯·谈明在此基础上，用A族和B族来区分主族和副族元素，清楚地展示了元素如何从主族元素过渡到过渡元素。这个18列的长式元素周期表，就成了我们学化学时看到的周期表的雏形。注意，这时仍然有各种格式的周期表并行，长式周期表并没有压倒性优势。

但刚刚好，谈明也是个营销天才，他给大家洗了个脑。

化学家谈明为数不多的照片 | WikiTree FREE Family Tree

1923年，谈明撰写的教科书《普通化学》出版。他在每本教科书封底内侧满满当当印上了18列的长式元素周期表，作为教材附赠品。（怪不得现在的化学教科书后面也有元素周期表）。

时至今日，买化学书依然送元素周期表 | 悲催的铊宝宝

《普通化学》成为当时最畅销的教科书，在出版25年后的1952年仍在出第六版，封底印着的长式元素周期表以此迅速得到推广并获得绝对的主流地位。

至此，长式周期表取代了门捷列夫的短式周期表以及其他各种奇怪格式的小众周期表，成为国际通用的样式。最后一次微调是1988年：由于几版长式周期表的主族、副族标识混乱，美国化学会无机化学命名委员会提议改用 1-18 连续数字编号来给纵列逐一编号，提议被国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）采纳。

目前国际主流的元素周期表 | 中国化学会和IUPAC，中国化学会译制

但有一个国家例外，那就是俄罗斯。

短式周期表是俄国化学家门捷列夫亲手设计的，承载了民族科学遗产的象征意义。再加上苏联时期，短式周期表就已经随着教材一并在学校普及，所以短式沿用至今。而且每张短式周期表右上角，都印有门捷列夫本人头像、名字和生卒年。

1986年切尔诺贝利核事故发生前，贴在墙上的短式周期表 | 纪录片《命运与人》

圣彼得堡门捷列夫全俄计量研究院外立面上的短式周期表 | Magdolna Hargittai

参考文献

[1] Maeno Y, Hagino K, Ishiguro T. Three related topics on the periodic tables of elements: Y. Maeno et al[J]. Foundations of Chemistry, 2021, 23(2): 201-214.

[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Periodic_table

[3] Scerri, E.R. (2007). The Periodic Table: Its Story and Its Significance. Oxford University Press

[4] https://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/whatischemistry/landmarks/transuranium-elements-at-berkeley-lab/periodic-table-history.pdf

[5] Hargittai, B., Hargittai, I. Year of the periodic table: Mendeleev and the others. Struct Chem 30, 1–7 (2019). https://doi.org/10.1007/s11224-018-1266-2

作者：悲催的铊宝宝

编辑：Luna

封面图来源：AI生成