一封令人惊奇的信
1875年9月，在法国巴黎科学院的例行报告会上，宣读了青年化学家布阿博德朗的科学论文。论文报告说，就在8月份，当布阿博德朗用光谱分析的方法对比利牛斯山里的闪锌矿进行分析的时候，发现了一个新的化学元素。为了纪念自己的祖国，布阿博德朗给这个新元素取名为“镓”（Gallium），因为法国古时候被叫做“家利亚”（Gallia）。
又有新的元素被找到了！喜讯使在场的化学家们精神振奋，因为好久以来，他们之中谁也没有发现新元素了。而发现和研究新元素，是那时化学家们的一项极为重要的工作。
后来，又经过一段时间的研究，布阿博德朗把他所测得的镓的一些重要性质发表在《巴黎科学院院报》上。据他报告：新元素是金属，原子量是69.9，熔点不高，比重是4.7（就是同体积的水重的4.7倍）……过了不久，布阿博德朗收到了从遥远的俄国寄来的一封信，这封信的内容使他大吃一惊。
当时，邮递信件并不像现在这样方便。没有飞机，火车路线也是一小段一小段的，没有连成四通八达的线路。再说，那时候火车的速度比马车也快不了多少。布阿博德朗报告发现新元素的消息传到俄国，再从俄国寄信到法国，需要很长的时间。从信封上的邮戳看，写信的人在写这封信以前不可能有很长的时间来研究他的报告。可是，信里除了热烈祝贺他的新发现外，还明确地指出，对于新发现的元素镓，布阿博德朗弄错了一个数据——镓的比重应是5.9~6.0，而不是4.7。同时，信里还详尽地说明了镓应该具有的各种性质，包括布阿博德朗在报告中没有讲到的一些性质。例如，信中说到镓还能生成一些什么化合物，这些化合物的分子式应该是什么样的，等等。
更令人惊奇的事是，这位寄信来的俄国学者还说，关于这些，他并不是在布阿博德朗发现了镓之后，而是早在1871年和1872年，也就是三四年前就已经反复说过了。
布阿博德朗看了信以后，感到很奇怪。他敢断定，这位远在俄国的科学家手中并没有镓，甚至连镓是什么样子也没见过，为什么居然能够这样肯定地向他——镓的发现者指出，镓的比重不是他所测定的4.7，而是5.9~6.0。布阿朗本想立刻写一封回信反驳这位俄国学者，可是转念一想，觉得还是认真仔细地再作一些实验为好。他知道，只有拿出更可靠的科学实验结果来，说话才具有力量。
他决定用更加纯净的镓来做实验。为了得到更加纯净的镓，他又重新提纯。他非常仔细地操作着，哪怕是一点点杂质，也要想办法去掉。用这次得到的纯净的镓重新测定比重，没想到，奇妙的事情发生了！得到的结果，不多不少，正在那位俄国化学家指出的范围之内——5.94。消息传开以后，化学家们忙起来了，他们从这位俄国学者的来信中得知，早在4年以前，他就在一本德文杂志上发表文章，指明了这个新元素的性质。于是，他们赶快找来1872年出版的那本德国化学杂志，大家传来传去地看个不停。是的，那位俄国化学家的的确确是在4年前就已经把这一切都说得很清楚了。
这简直像神话一样！
在化学家们看来，这比神话还要神奇。要知道，这是真正的未卜先知呀！人们被这位俄国科学家的神奇预言征服了。
这位俄国科学家是谁？是怎么预先知道镓的各种性质的，而且还知道得那么准确？他就是伟大的化学家门捷列夫。
为元素构筑大厦
1867年，俄国彼得堡大学聘请年轻的化学家门捷列夫担任化学教授。当时，人们发现的化学元素已有63种之多，只是这些元素都杂乱无章地随意排列在教科书中，门捷列夫实在不愿用这样的课本来敷衍学生。他深信这些元素之间一定有一种内在的规律，他要给它们科学地排出一个队伍来。其实这项工作许多前辈科学家已经做过，虽然没有成功，却积累下不少经验与教训。门捷列夫在他们研究的基础上，决定从元素原子量入手进行工作。他把当时已经发现的63种元素的名称、性质等写在一张张卡片上，再按原子量由小到大的顺序把卡片排列起来。这时，各种元素的性质已显现出初步的变化规律了，只是还不理想，因为有几种元素显然破坏了这种规律性。门捷列夫试着调换了它们的位置，原来队伍又变得整齐了，可是原子量又不对了。会不会是以前有些元素的原子量测错了？门捷列夫怀着紧张激动的心情对这些元素重新进行了测定，他惊喜地发现，自己的猜测完全正确！这一成功更坚定了门捷列夫的信心。以后遇到排不下去的情况时，他便留出空位，并大胆地预言这是未发现的新元素。根据空位上下左右元素的性质，门捷列夫甚至推测出这些新元素的许多性质和特征。在短短的几十年中，这些预测都一一获得了验证。
经过两年多的努力，散乱的化学元素在“建筑师”门捷列夫的手中，终于变成了一座完美的“元素大厦”。所有的元素在这座大厦里都有自己的房间，无论横排还是竖排，它们的性质都呈现出极有规律的变化，这时是1869年。元素周期律的发现是化学发展史上的一个重要里程碑。它反映了元素的性质随着元素原子量的增加而呈周期性的变化。门捷列夫本人就曾运用元素周期律预言了当时尚未发现的6种元素（钪、镓、锗、锝、铼、钋）的存在和性质。此后，元素周期律在人们对元素和化合物性质的系统研究中起着指导作用。至今，元素周期律仍然是研究化学、生物、物理和地质学等科学的重要工具。
1955年，化学家发现了第101号新元素，为了纪念门捷列夫，科学家将101号元素命名为钔。
揭示元素的本质
我们现在都知道，在化学元素周期表中，除了第七周期的后面以外，其他的位置上，都已经各就其位，被已知的化学元素排满了。它们的顺序是严格的，不能任意地调换位置，更不可能在它们之间，插入一种新的元素。要有新元素出现，它也只能理所当然的，接着第七期的元素往后排，而且是只依其本身的特征，不依其发现的早晚，该排在什么位置，就固定地排在什么位置上。
化学元素周期表一部分
人类掌握的自然界的奥秘，没有比元素周期表所反映的事实，更精彩、更天衣无缝的了。
下面我们就来简要地介绍有关元素周期律的创立及元素周期表的产生和发展的故事。
远古时期的人，不知什么是元素，对单质和化合物也不会加以区分。但他们从哲学的观点，有类似元素的所谓“原质”的概念，认为水、土、气、火、金、木等，按不同的比例组合，就能构成宇宙万物。到了16世纪，炼金术士和医药学家们，又增加了硫黄、水银、盐、油等物。直到17世纪中叶，由于科学实验的兴起，积累了一些物质变化的具体事实，才初步认识到，有解决关于元素概念的必要。
1661年英国学者波义耳提出了元素的概念，他说“……那些原始的和简单的，或是完全未混合的物质，这些物质不是由其他物质所构成，也不是相互形成的，而是直接构成称为完全混合的物体的组成部分，而它们进入物体后，最终也会分解”。这个概念被他叙述得如此费劲，现在的科学概念，几乎找不到这样长的文字描写。这在当时还没有原子、分子、单质、化合物等的概念，波义耳也就只能如此了。
就在波义耳建立了元素概念后的100多年中，人们发现了一些新元素，特别是燃素说兴起和死亡，元素概念才逐渐广泛地被人们所接受，从而出现了由拉瓦锡编制的第一张元素分类表。
1789年拉瓦锡在他发表的著作中，对波义耳所下元素的定义表示赞同以外，还补充说元素是“化学分析所达到的终点”。这样说就比波义耳的长篇大论更加确切了。同时他列出了一张元素分类表，包括有气体、非金属、金属和土质四类共33种，但其中光、热、石灰等也被他当成元素。可见他只是从物质外观去分类，并没有而且他当时也不可能，把各种元素按本质上的区别来加以分类。
由表及里揭示元素的本质，是从测定了元素的原子量之后，逐渐有了头绪的。
19世纪初，英国学者道尔顿提出了原子论，并认为原子应有一定的重量。他知道原子很小，无法测出绝对质量，就采用对比方法，人为地定出一个原子为基准，其他原子的质量就能以最简化的方法得到一个相对数。
最早道尔顿把氧的原子量定为5.5，后又修改为7。接着，瑞典化学家贝采里乌斯，分析他人的实验成果，自己再进行精密测定，通过思考，在1826年发表的原子量表中，氢的原子量为1，氧的原子量为16.02，还有碳、硫等其他共40多种元素的原子量。那些数据跟现代原子量表上所列的基本上是接近的。
元素有原子量，在其数值不够精确时，就有人开始注意到，元素性质跟其原子量之间，必有某种联系，并尝试着据此对它们进行分类。从19世纪的第二个年代（1819）起，整整经过50年，元素的分类终于以一张周期表的形式固定下来了。
这里说一张周期表，并非指仅此一页纸上，某人所编的表。这一张表是无数科学家的心血结晶。1869年前后起有了它，我们现在化学课本中还是它，它的基本结构是谁也改变不了的。过去，科学家们发现了它，现在科学家们在运用它所反映的万物之本的规律时，还在不断地发展它。
人们一说到元素周期表，就要提到俄国化学家门捷列夫。其实，早在门氏之前，德国人德柏莱纳在1819年，发现钙、锶、钡三种氧化物的式量（当时也没有分子及分子量的概念，用他自认为是原子量的数值），大者与小者的平均数，接近于居中者。后来他又发现了一些别的元素也有类似的情况，进一步扩大了“三元素组”的组数。
1850年德国人培屯科斐把已知的“三元素组”并列，发现性质相似的元素，并不只限于3种。此后的几年里，又有美国人库克、法国人杜马和德国人本生等，在研究了三元素组的基础上提出了在同组元素原子量之间，有一定的数学计算规律的初步看法。
1862年，法国矿物学家陈库尔杜斯，提出了关于元素的性质就是数的变化的论点。他把当时认为的元素62种，按原子量（并不精确而且有错）大小，标记在一个绕着圆柱体上升的螺旋线上，从中可以看到某些性质相似的元素，都基本上各处在一条条由上到下的垂直平行线上。他把论文、图表和模型交到了巴黎科学院，遗憾的是被积压了将近30年后才发表。
其后，还有德国人欧德林和迈尔分别发表了原子量（1864年）、原子符号（即元素符号）表和六元素表，英国人纽兰兹发表了元素的“八音律”表（1865年）。
在1869年以前，人们对元素的知识进行总结和归纳，出现了形形色色的“图”、“组”、“律”等，有几十种之多。他们的研究工作，一步步地向真理逼近，为发现元素周期律创造了条件。
同时，由1819-1869年的50年间，化学上相继发现新元素，改进了测定原子量的方法，有了元素化合价概念，等等。这些又都为更科学、更完整、更严密地编制元素周期表提供了丰富的素材。
现在，元素周期表早已为人们熟悉了，化学和物理学教科书里，各种手册里，甚至连常用的小字典里都印着它。那么，在这里我们先把元素周期表作一些简单的介绍。
元素周期表
大家一定很熟悉剧场和电影院的坐次表吧。那是一张按剧场坐位画出来的表。如果你拿到一张电影票，只要看看那张表，不用走进电影院，就能知道自己坐在哪儿，因为那张表上，把每个号码的位置都画出来了。
周期表就是化学元素的“座次表”。每个元素该坐在哪一行，哪一列，表上都写得清清楚楚。
下面的这张表就是现在常见的一种元素周期表。为了让初学的人容易了解，我们简化了它的内容。
初见到这张表的人常常会产生这样的问题：为什么要把这张表叫做元素周期表呢？
在我们周围的世界中，存在着形形色色、各不相同的许多种类的物体。这多种多样的物体，都是由为数不多的一些元素的原子所构成。到目前为止，人们已经发现的元素（包括人造元素）一共只有一百多种。
由同一种元素的原子组成的物质，叫做单质。例如，金、银就都是单质，因为它们分别由同一种金元素和同一种银元素的原子所组成。氧气、氢气也都是单质，它们分别由氧元素和氢元素的原子组成为氧气和氢气的分子。
由不同元素的原子互相化合而成的物质，叫做化合物。例如，我们每天都离不开的食盐和水，就都是化合物。食盐是由钠元素的原子同氯元素的原子互相化合而成的；水是由氢元素的原子同氧元素的原子互相化合而成的。
把这一百多种化学元素，按照它们的原子核所带的电荷的多少（即原子序数），依次排列起来，这些元素以及由它们所组成的单质和化合物的性质，就表现出有规则的变化，并且经过一定的间隔，就重复出现这种有规则的变化。
