《化学元素周期系史话》从化学元素概念的产生开始，一步一步揭开化学元素的发现与发展、早期化学元素原子量的测定、元素的分类过程、原子量与元素性质之间的规律元素周期表的形成历程。书中首次出现了化学元素周期系的发现人门捷列夫和迈尔等人的原始论说译文。

化学元素的发现及元素周期系的发展历程，您了解多少？

这是一本科学史话，也是一本科普读物，可供中学、大学的教师、学生以及化学史爱好者阅读。本书由凌永乐编著。

《化学元素周期系史话》全面介绍了化学元素周期系的发现与发展，从化学元素概念的产生开始，一步一步揭开化学元素的发现与发展、早期化学元素原子量的测定、元素的分类过程、原子量与元素性质之间的规律探索，以及发现问题、修订，直至最终元素周期表的形成。

书中对于元素及元素周期表发展过程中一些细节性的史学故事，给予了细节性描述，特别是在书中首次出现了化学元素周期系的发现人门捷列夫和迈尔等人的原始论说译文。这些对于现代读者来说都是弥足珍贵的。

《化学元素周期系史话》既是一本科学史话，也是一本科普读物，可供中学、大学的教师、学生以及化学史爱好者阅读。本书由凌永乐编著。

1.化学元素概念的产生和发展

2.早期元素的分类

3.原子量初期的测定

4.化学元素发现逐渐增多

5.探索元素性质与原子量关系的开端

6.显现端倪

7.得出规律

8.能动地改造世界

9.科学实践的证实

10.惰性气体进入周期系

11.一次重大变革

12.经受考验

13.澄清事实，冰释疑虑

14.镧系元素得到安排

15.传遍世界各国

16.有了理论解释

17.变数增多

18.锕系元素成立

19.应用中生辉

20.问题犹存

21.错误的预言元素

22.元素周期表中正副族编排的纠纷

23.今天和未来的化学元素周期表

24.现代各式化学元素周期表

附录 外国人名译名对照

参考文献

关于元素的学说，即把元素看成构成自然界中一切实在物体的最简单组成部分的学说，早在远古就已经产生了。“它在自己的萌芽时期就十分自然地把自然现象的无限多样性的统一看作不言而喻的，并且在某种具有固定形体的东西中，在某种特殊的东西中寻找这个统一，……”

在大约公元前900年前后，我国西周时代有一本著作，叫《易经》，就从人们生活中经常接触到的自然界中选择了8种东西作为说明世界中其他许多东西的根源。它们是天、地、雷、火、风、泽、水、山。

到公元前4世纪～公元前2世纪，我国战国时代，有人认为水是组成万物的本源，如《管子·水地》中说：“水者，何也？万物之本原也。”《庄子》中有“故日通天下一气耳。”之说。

到战国末年出现的记述上古历史文件的《书经》中记述着五行学说，原文是：“五行：一日水，二日火，三日木，四日金，五日土。水日润下，火日炎上，木日曲直，金日从革，土爰(日)稼穑。”这里的“润下”、“炎上”……都是表示物质的基本性质。就是说，水的性质润物而向下，火的性质燃烧而向上，木的性质可曲可直，金的性质可以熔铸改造，土的性质可以耕种收获。在稍后的《国语》中，五行较明显地表示了万物起源的概念。原文是：“夫和实生物，同则不继。以他平他谓之和，故能丰长而物生之，若以同裨同，尽乃弃矣，故先王以土与金、木、水、火杂以成百物。”译成现代的汉语是：“和谐”创造事物，“同一”不能连续不断。结合许多不同的东西在一起叫做“和谐”，因而能使物质丰盛，产生新物质。如果将相同的物质结合在一起，就会被抛弃。所以先王用土和金、木、水、火相互结合造成众多物质。

公元前7～6世纪问古印度哲学家卡皮拉也提出和我国“五行”相似的“五大”。它们是akasa(空)、vayu(气)、tejas(火)、ap(水)、kshiti(土)。

西方自然哲学来自希腊，生于公元前6世纪20年代，死于公元前5世纪40年代，被尊为希腊七贤之一的唯物主义哲学家泰勒斯认为水是万物之母；在公元前5世纪中叶活跃的思想家安拉克西米尼认为组成万物的是气；被列宁称誉为“辩证法的奠基人之一”的赫拉克利特认为万物由火而生；公元前4世纪的医生、哲学家安培多克勒综合了他以前哲学家们的见解，在他们所提出的水、气和火外，又加上土，称为四元素。著名的哲学家亚里斯多德采用了另一种综合的方式，提出自然界万物是由热、冷、干、湿四种相互对立的“基本性质”组成的。它们不同的组合构成火(热和干)、气(热和湿)、水(冷和湿)、土(冷和干)、四种元素。

“基本性质”可以从原始物质中取出或放进，从而引起物质之间的相互变化。这样，宇宙的本源和世界的基础便不是物质实体，而是可以离开实物而独立的性质了。性质第一性，实物第二性，这就导向唯心主义。

13～14世纪，西方的炼金术士们相信一切物质的基本原质是硫、汞和盐。这里的硫不是今天所说的硫黄，而是指任何物体中可燃性，汞是金属性，盐是可溶性。

到16世纪，西方药物化学的代表人物，帕拉塞尔苏斯提出，物质由三元素——盐(肉体)、汞(灵魂)和硫(精神)按不同比例组成。为了医病，就要在人体中注入所缺的元素。这就把古代朴素的唯物主义论点引向无稽之谈。

不论是古代的自然哲学家，还是炼金术士们，或是古代的医药学家们，他们对元素的理解都是通过对客观事物的观察或臆测的方式进行的。只是到了17世纪中叶，在欧洲由于科学实验的兴起，积累了一些物质变化的实验资料，才初步从化学分析的结果去理解有关元素的概念。

1661年，英国科学家波义耳在他的《怀疑派的化学家》(The Sceptical Chymist)一书中写道：“我所指的元素，就是那些化学家们讲得非常清楚的要素，也就是某种原始的、简单的或完全未经化合的物质，它们既不能由其他物体构成，也不能相互构成，它们是一切被称为紧密化合的完全化合物的直接构成的成分和最终分解的成分。”

到1789年，法国化学家拉瓦锡在他出版的《化学基础概论》(Traite Elementaire de chimie)一书中谈到元素：“关于元素的概念，我的意思是表示组成物体的简单的和不可分割的微小粒子。关于它们，我们也许是什么也不知道，不过另一方面，如果我们用元素或原质表示分析所达到的终点，那么我们至今还不能用任何方法分解一切物质。我们不能宣称那些我们认为是简单的、不是由两种或甚至大量原质组成的物质是元素，因为这些原质还没有被分离，或者我们还没有方法分离它们，我们在用实验和观察证明物质是元素以前，只有假定它们是化合物。”

在今天我们看来，不论是波义耳，还是拉瓦锡，他们都把元素和单质两个概念混淆或等同起来了。拉瓦锡还把元素和原子的概念混淆了。

19世纪初，英国化学家道尔顿创立了化学中的原子学说，并着手测定原子量，化学元素的概念开始与物质原子的概念联系起来，使每一种元素具有一定重量的同类原子。

1841年，瑞典化学家贝齐里乌斯根据已经发现的一些元素，如硫、磷等，能以不同的形式存在的事实，提出同素异形体的概念，即相同的元素能够形成不同的单质。这就表明，元素和单质的概念是有区别的。

俄罗斯化学家门捷列夫在19世纪后半叶建立化学元素周期系，明确指出元素的基本属性是原子量。他认为元素之间的差别集中表现在不同的原子量上。他提出应当区分(简)单(物)质和元素两个不同的概念。指出氧化汞中并不存在单质金属汞和气体氧气，只是元素汞和氧。它们以单质存在时才表现为金属和气体。

到19世纪末20世纪初，电子、X射性和物质放射性相继被发现，引导科学家们开始对原子结构进行研究。1913年英国青年科学家莫斯莱系统研究了各种元素制成的对阴极所得x射线的波长，指出元素的一个特征是这个元素的原子的核电荷数，也就是后来发现的质子数。

同年，英国化学家索迪在研究放射性元素中，发现某些放射性元素相互之问不能用化学方法分开，也不能与某些天然的非放射性元素分开。他为了说明这种现象，引用了同位素的概念。同位素是具有相同核电荷但不同原子量的同一种元素的异形体。同一种元素的不同同位素位于化学元素周期表中同一个方格的位置上，是同一种元素，但原子量不等。这是因为原子核中含有的中子数不等。

此后，英国物理学家阿斯登发明了质谱仪，实验证明绝大多数元素都具有同位素，一种元素的原子量是同位素质量按同位素在自然界中存在的百分含量求得的平均值。

这样，如果把同位素看作是几种不同的单独的元素，显然是不合理的，因为决定元素原子特征的不是原子量，而是它的核电荷数。

1923年，国际原子量委员会做出决定：化学元素是根据原子核电荷多寡对原子进行分类的一种方法，把核电荷相同的一类原子称为一种元素。

这就是今天的化学元素概念。P1-5

这本书早在30多年前，于1979年以《化学元素周期律的形成和发展》书名由科学出版社出版。1981年获中国科学技术协会、国家出版事业管理局、中央广播事业局和中国科普创作协会四单位联合主办颁发的“新长征优秀科普作品奖”三等奖，被北京师范大学、华中师范学院、南京师范学院无机化学教研室联合编著的高等师范学校试用教材《无机化学》上下册(1981年1月版)列为参考资料，不少书刊引用作为“参考文献”。本书既是一本化学科普读物，也是一本讲述化学元素周期系发现和发展的专著，更是全国大中学校化学教学参考书。1990年由化学工业出版社更名《化学元素周期系的发现和发展》出版，获得读者欢迎。此番出版经修改与补充完善，使全书具有下列特色：①书中首次在国内书刊中出现化学元素周期系发现人门捷列夫和迈耶等人原始论说的译文；②批判前苏联科学界从狭义爱国主义出发，有意或无意不顾事实，吹捧门捷列夫的“天才”、“伟大”；③说明国际间采用新的元素周期表中分族的安排；④专章列出收集到的数十种形式的元素周期表。

本书虽经编者反复修订完善，但仍可能出现不妥之处，尚请读者批评指正。

编著者

于2011年夏