150年后，是时候把标志性的元素周期表颠倒了吗？

作者: 西沃恩·罗伯茨

当诺丁汉大学的化学家Martyn poliakoff爵士听说了一款名为周期表战舰的游戏时，他不禁想象出玩家对对手倒装的元素舰队的视角。

这催生了一个疯狂的想法。5月-恰逢联合国教科文组织国际周期表年 (纪念其成立150周年)-poliakoff及其合作者，包括他的女儿，曼彻斯特大学的实验心理学家Ellen poliakoff，发表了一篇论文，并建议: “把元素周期表颠倒过来。”

他们写道: “自1869以来，几代化学家提出了改进表格格式的变体，使表格更清晰或只是使其更有趣。”

由俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫 (Dmitry Mendeleev) 设计的标志性元素周期表是化学元素的二维阵列，按原子序数排序，并按轨道排列18。它提出了一种模式和趋势的图式，使科学家能够预测元素的属性，反应性甚至新元素。它被称为 “大自然的罗塞塔石碑”，“化学家的地图” 和 “可能是迄今为止设计的最紧凑，最有意义的知识汇编”。

格雷戈里·吉罗拉米 (Gregory Girolami) 在接受妻子维拉·美因茨 (Vera Mainz) 的联合采访时说: “就像我在缅因州看美国地图一样，我可以看出那里的气温将比我在佛罗里达州的气温低。”两人都是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的无机化学家。他们与锡拉丘兹Le Moyne学院的化学家Carmen Giunta一起组织了150周年研讨会，该研讨会于本周在圣地亚哥举行的美国化学学会全国会议期间举行。

“如果你告诉我一个元素在某个地方，” 吉罗拉米说，“我可以告诉你很多关于它的事情 -- 不管它是不是金属，不管它在地球上是否丰富 -- 只要注意到它在元素周期表中的位置就行了。”

美因茨补充说: “如果您想与外星种族交流，请建立一个元素周期表。”

周期表的互联网数据库列出了1,000多个版本，包括元素稀缺表，以及纸杯蛋糕，时钟，乐高和俳句变体，以及更多的技术改编。数学家和音乐家汤姆·莱勒 (Tom Lehrer) 将其设置为音乐 (由吉尔伯特 (Gilbert) 和沙利文 (Sullivan) 撰写)，意大利化学家，作家和奥斯威辛集中营的幸存者普里莫·莱维 (primo Levi) 将其用作特殊回忆录 (“元素周期表”) 的基础。

“许多人似乎相信只有一个真正的元素周期表，要么存在，要么正在等待被发现，他们不遗余力地辩论不同类型的有效性，” poliakoff说，他是YouTube的人物与他的定期视频。“我的感觉是，大多数类型都是同样有效的，这取决于你想要展示什么。”

上下颠倒的版本旨在展示全新视角的价值。“我们并没有声称我们的版本在任何方面都比传统的表格 '更正确'，” 作者写道。

为什么不按字母顺序排列？

元素周期表为长期以来一直很柔软的研究领域带来了坚固性。艾萨克·牛顿爵士在查询31中，他的1717作品 “Opticks” 中的一个部分，根据化合物的反应性列出了化合物并对其进行了排名。1718年，法国化学家 é tienne fran ç ois Geoffroy的第一个 “亲和表” 以图形形式对材料的反应性进行了排名。自然的密切观察者指出，某些化学元素，例如锂，钠和钾 (今天称为碱金属) 都是柔软的，并漂浮在水中。但是这种定性分类只提供了一个不稳定的基础。

1860年，当意大利化学家Stanislao Cannizzaro将原子量的讨论扎根时，突破就开始了。关于原子与分子的组成，存在相互矛盾的原子量清单，以及不同的假设。坎尼扎罗 (Cannizzaro) 列出了已知元素的原子量清单，以及这些值的基本原理，并在德国卡尔斯鲁厄 (Karlsruhe) 的一次会议上作为小册子分发。

加州大学洛杉矶分校的历史学家和科学哲学家埃里克·塞里 (Eric Scerri) 说: “这为六个学者在大约七年的时间里同时发现这一发现打开了大门，达到了门捷列夫的高潮。” 以及周期表历史的专家。(他的书 “元素周期表: 它的故事和意义 “将由牛津大学出版社10月出版。)1862年，法国地质学家Alexandre-é mileb é guyer de Chancourtois制作了一个三维桌子，在金属圆柱体周围刻有元素。伦敦的糖化学家约翰·纽兰兹 (John Newlands) 按照原子量的顺序排列元素，每组八个。

“它被嘲笑和驳回了，” 斯切里说。

英国化学家威廉·奥德林 (William Odling) 发现了 “周期律”-一系列元素的性质，这些元素大约以规则的间隔重复。古斯塔夫·辛里奇 (Gustavus Hinrichs) 提出了放射状排序。“我称之为自行车车轮周期表，” 斯切里说。

德国化学家洛塔尔·迈耶 (Lothar Meyer) 创建了部分周期表1864年和更完整的版本1869年。凯斯西储大学 (Case Western Reserve University) 的科学史学家艾伦·洛克 (Alan Rocke) 说: “从结构上讲，迈耶和门捷列夫的桌子非常相似。” 他在ACS周年研讨会上发表了关于迈耶的演讲。

洛克说，最初，这张桌子的周期性和预测能力似乎是一个 “命理之谜”。20世纪，周期性是由量子物理学解释的，特别是电子如何绕原子核运行的物理学。锂，钠和钾在表的第一个垂直列 (第一组，碱金属) 中与铷，铯和钫很好地对齐，它们的外电子壳中都有一个电子。

两位化学家多年来构建了许多表格，并根据新发现和更好的数据对其进行了调整。最终门捷列夫赢了。当他的表格模式出现差距时，他对应该出现的东西做出了预测。有些是错误的，但他准确地预言了三种元素的存在: 镓，锗和钪。

“预测在心理上是戏剧性的，” 塞里说。“如果一位科学家预测了某件事并实现了，那么就有一种感觉，即科学家知道自然的秘密或几乎知道未来。”

但是科学很少通过革命来进步，塞里说: “科学是由数十万研究人员进行的一项活动，所有研究人员都为最终出现的总体情况做出了贡献。”