關于元素周期表，我們時常會聽到這樣一個論斷，那就是隨著倒數(shù)第二個元素，也就是第117 號元素的出現(xiàn)，117 號元素

元素周期表被填滿了。相信很多人都會有和我一樣的疑問，元素周期表怎么會被“填滿”呢，按理說它應該是無窮無盡的才是，那么這個“填滿”究竟意味著什么呢？

對化學這一學科來說，元素周期表被填滿了又意味著什么呢，好了做完了讓我抓狂的宇宙十大法則，我現(xiàn)在心情十分平靜，我們就慢慢來聊一下元素周期表的終結，首先我們來看一下這個填滿元素周期表的元素。

這哥們就是117 號元素，元素符號為Ts

Ts

一般我們可能直觀地認為，填滿元素周期表的應該是第118 號元素，但118 號元素OG 其實早在2006 年就被人工合成。

而117 號元素的合成還要晚四年，是在2010 年由美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，橡樹嶺國家實驗室，和俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所的科學家們同時完成的

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室，Ts 的命名源自“田納西州”。

Ts 的出現(xiàn)，填補了元素周期表上最后一格空白的歸屬，可以說自從門捷列夫1869 年提出元素周期表以來，這張著名的表格就一直隨著新元素的發(fā)現(xiàn)而不斷擴大，時隔140 多年后，門捷列夫當年的直覺，終于以一種非凡的方式被實現(xiàn)，在140 多年前，門捷列夫只留下了一張不全的周期表

門捷列夫的周期表，為許多當時未知的元素預留了位置。

他告訴世人，元素周期表不僅僅是所有元素由輕到重的簡單羅列，我們還能依據(jù)它來預測各元素的物理性質(zhì)與化學性質(zhì)，門捷列夫之所以會產(chǎn)生如此天才的想法，是因為雖然當時發(fā)現(xiàn)的元素還不多，只有63 種。

但將它們按原子質(zhì)量進行增序排列后，他注意到這些元素的某些屬性在排列中，呈現(xiàn)出了周期性的特點，那就是隨著原子序數(shù)的增大，各種元素的顏色、外觀與化學反應等屬性，都體現(xiàn)出了周期性變化。比如原子質(zhì)量為19 的氟，它可以與金屬發(fā)生劇烈的反應，而位于同一序列的原子質(zhì)量為35 的氯，以及原子質(zhì)量為80 的溴，也呈現(xiàn)出了類似的特點，同樣的原子質(zhì)量40 的鈣，與原子質(zhì)量137 的鋇都能在高溫下保持固態(tài)，等等這些。

于是門捷列夫便從中歸納出了一個普遍原理

門捷列夫

他將其稱之為“周期性原理”，并在此基礎上，將有著相似化學性質(zhì)的元素列在了同一列，同時留下了大片的空白，1875 年門捷列夫的預言首次獲得證實。法國化學家布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)了鎵，填補了周期表中的第一個空格，之后在1879 年，人們發(fā)現(xiàn)了鈧，1886 年又發(fā)現(xiàn)了鍺，這些元素的發(fā)現(xiàn)，無一例外地證實了門捷列夫的預言。不過對于當時的人們來說

元素為什么會呈現(xiàn)出這樣一種周期性規(guī)律，人們是并不清楚的，這個問題的解決，要得益于量子力學的出現(xiàn)。20 世紀初隨著量子力學的不斷發(fā)展，終于在1925 年，人們得出了關于元素周期表的解釋，那就是元素性質(zhì)的周期性，是原子核外各層電子的排布狀況所決定的。也就是說某個元素的化學性質(zhì)，并不取決于它的原子質(zhì)量，而是取決于原子最外層的電子數(shù)，而周期表上位于同一列的元素，也都有著相同的最外層電子數(shù)，按照這一規(guī)律，人們便得到了一張118 格的元素周期表。

元素周期表

那么為什么是118 呢，為什么不是881 呢？為什么不是八萬呢?其實理論上可以存在無窮多的元素，但所有的計算結果都表明,擁有超過特定數(shù)目質(zhì)子的原子核是無法形成的，因為它們都太不穩(wěn)定，僅能存在極短的時間。

當然了118 只是一種情況，不同的模型得出的臨界質(zhì)子數(shù)也不相同，有些模型中，可以存在的元素的最大序數(shù)是172 或是173，還有一些模型的結果是137，不過不管多少，人們的結論是相同的，那就是雖然理論上存在無窮多的元素，但當質(zhì)子數(shù)大到一定程度的時候，元素存在的時間極其短暫，即使在宇宙某些極端的環(huán)境中可以生成，但存在的時間也幾乎可以忽略不計。

其實雖然我們說現(xiàn)在元素周期表已經(jīng)被填滿了，但核物理學家一直沒有放棄尋找更大元素的努力，比如119 號和120 號元素。

穩(wěn)定島理論

由于元素中一些幻數(shù)的存在，一些超重元素可能具有較高的穩(wěn)定性，存在的時間可能達到幾分鐘甚至幾年，當然了這只是猜想。

就在量子力學給出元素周期表確證的同一年，最后一個天然元素，75 號元素類錳，也就是錸，被德國化學家諾達克于錳鐵礦中發(fā)現(xiàn)，之后人類便走上了人工合成元素的漫漫長路，1940 年科學家，成功合成了第一個人造元素93 號元素镎，之后钚、镅等超鈾元素也都相繼被合成。

隨著2006 年118 號元素OG 的成功合成

118 號元素

元素周期表上就差一個位置虛位以待了，那么這個117 號元素為什么這么難呢，我們簡單看一下合成的過程，就知道這是怎樣的巨大難題，首先科學家對一份镅元素樣本，在美國橡樹嶺國家實驗室進行了18 個月的輻射

镅

橡樹嶺國家實驗室

并對其進行充分提純后，得到了13 毫克極不穩(wěn)定的锫

锫

隨后這份具有高度放射性的锫被帶回德國美因茨，制成靶體后，又被送到了德國赫爾姆霍茨重離子研究中心

在那里的加速器中接受鈣離子束的轟擊，在幾個月的狂轟濫炸后，科學家對樣本進行檢驗，在其中終于找到了117 號元素的痕跡，可見就這樣一點微不足道的收獲，正是實驗技術突破極限的成就。

而同一時期，俄羅斯杜布納聯(lián)合原子核研究所，也成功完成了類似實驗，就這樣元素周期表被填滿了。看著滿滿當當?shù)脑刂芷诒恚烙嫼芏辔锢韺W家和核物理學家的心情是滿足的，以門捷列夫開端，到117 號元素的成功制造，人類終于完成了這場140 多年的接力賽，這期間多少人將畢生的心血都傾注其中。也有太多人甚至為此付出了寶貴的生命，同時隨著越來越重的元素被逐一發(fā)現(xiàn)，門捷列夫的天才設想，也一次次地被證實，但是瑕疵還是存在的，那就是一些重元素與周期性原理的預測并不完全吻合，周期性原理的可靠性遭到了挑戰(zhàn)，特別是對于一些超重元素來說，周期性原理甚至完全不適用，完全失去了意義。

最后得到的元素性質(zhì)與周期性的預測完全不一樣，其實不只是這些人造的重元素與超重元素，一些較輕的天然元素也呈現(xiàn)了反常的狀態(tài)，比如第一副族中的金是黃色的，上面的銀卻是灰白色的，還比如汞，這哥們在常溫下呈現(xiàn)為液態(tài)，而其他所有金屬元素常溫下都是固態(tài)的，還有84 號元素釙的晶體結構是立方體，而位于它上方的52 號元素碲，則有著六邊形的晶體結構，那么我們該如何解釋這些反?，F(xiàn)象呢?這就要用到相對論了,隨著原子序數(shù)的增加,原子核中質(zhì)子數(shù)上升,核電荷增強,這使得離原子核較近的電子獲得了更高的運動速度,按照這個趨勢,當原子核中質(zhì)子達到100 左右時,電子的運動速度將變得極大,以致產(chǎn)生顯著的相對論效應,由于質(zhì)能轉換,如此一來元素的質(zhì)量也隨之增大,又反過來影響到原子內(nèi)電子的排布以及它們的運動軌跡,比如說在上世界90 年代科學家就發(fā)現(xiàn)，104 號元素钅盧，在溶液狀態(tài)下竟然能像钚一樣反應，要知道這哥倆在周期表中可是相隔了10 個縱列，另外105 號元素钅杜，甚至與相隔14 列的91 號元素鏷，有著相似的化學性質(zhì)，還有雖然106 號元素钅喜的化學性質(zhì)，與周期表的預測相吻合，但它的性質(zhì)卻與同族中的相鄰元素鉬和鎢，有著較大的差異，像上面這些例子還有很多，我們就不一一列舉了。

可見元素周期表到了后面部分，我們就無法根據(jù)周期性原理，僅僅通過同族元素的化學性質(zhì)來推測其他元素的屬性，不過我們還要了解的是，超重原子核領域的研究其實還處于剛剛起步的狀態(tài)，還有很多未解之謎需要去破解，就比如114 號元素鈇，它就要比理論預言擁有更顯著的相對論效應。

但毋庸置疑的是，對于超重元素來說，我們已經(jīng)無法從它們在元素周期表中的位置，來準確預測其化學性質(zhì)了。所以說到現(xiàn)在為止，元素周期表已經(jīng)失去了預測功能，它被填滿了，當然了填滿了并不等于被掏空了，就像牛頓萬有引力定律一樣，任何事物都有其歷史屬性，存在于一定的歷史范疇之中，甚至是地心說這樣的，我們現(xiàn)在看來荒誕不經(jīng)的理論，也在歷史上發(fā)揮了巨大的作用。這些貢獻我們都不能抹殺，至于元素周期表失效的事實，也早在所有人的預料之中，這就是科學的發(fā)展，也是人類的進步，況且元素周期表還并沒有被取代，它根據(jù)核外電子排布狀況對元素化學性質(zhì)進行分類的方式，對我們?nèi)匀挥兄薮蟮囊饬x，仍然是最基本的化學元素分類法。門捷列夫的宏偉構想走到了盡頭，但化學的發(fā)展卻依然消無聲息地日新月異。