光看文字不够直观?下面三个小实验,你直接用鼠标拖动滑块——看同族元素怎样排成一列、看原子半径自左向右递减、电离能总体递增却带局部下凹(两者趋势相反)、看那三个“空格”是怎样被一个个找回来的。
这是一张自动排好的周期表:拖动“族”滑块,看某一族如何被高亮——同族(同一列)颜色相近,性质也相近。
纵列是族,横行是周期;同族最外层电子数相同。
先猜一猜:排在同一列的元素,到底是哪里像?
门捷列夫最厉害的一步,不是把已知元素排整齐,而是敢在表里留出空格——他相信“规律比事实更可靠”。详见 周期律:性质会“循环”。
把元素的某种性质按原子序数画成柱子,会出现规律的起伏。以默认的第一电离能为例:稀有气体冲到最高、碱金属跌到最低;换成原子半径等性质,趋势会整体反过来。拖动“性质”,换一种性质看看。
同一周期内总体递增、还带局部下凹(比如 N→O、P→S),跨过周期边界就突跳——这就是“周期性”。
先猜一猜:按原子序数排下去,元素性质会一直变大,还是会有规律地回弹?
“周期性”不是画出来的,是元素本身的性质:每填满一层电子,就重新开始。门捷列夫把它写成了周期律,也顺手预言了还没被发现的元素该长什么样。详见 周期律:性质会“循环”。
1869 年门捷列夫在表里留了三个空格,还写下了它们的性质预测。拖动“年份”,看这三个空格怎样被后来的发现一个一个填回来。
1875 年镓、1879 年钪、1886 年锗——预言全部应验。
先猜一猜:门捷列夫留下那三个空格,是他偷懒没填,还是他根本不知道里面是什么?
一个理论真正的分量,看它敢不敢“说还没发生的事”。镓的密度、锗的原子量,门捷列夫当年都写下来了,后来测出来只差一点点。详见 大胆预言:留白的格子。