文／張瑞棋

自從拉瓦謝（Antoine-Laurent de Lavoisier）於1789年整理出33種元素後，又有更多新的元素陸續發現。這些元素雖各自獨立，卻不孤獨，總會與其它幾個元素有著相似化學性質。科學家發現若按原子量的大小排列，似乎每間隔幾個元素，就會出現同樣的化學性質，但間隔又不是很固定，無法將所有元素排列成井然有序的表格。

這個難題困擾了科學家數十年，背後最大的問題其實出在原子量的認定。

道爾吞於1803年提出的原子論後，雖然大家逐漸接受化學元素是由不可分割的原子組成，卻誤以為氣體的基本粒子也是單一原子，而搞錯許多元素的原子量。例如1克的氫氣與8克的氧氣生成9克的水，以為其化學反應是H+O → HO，而推論出氧的原子量是8，但實際上是16才對。

從原子量 到分子說

以錯誤的氧、碳原子量為基礎，推算與它們形成化合物之元素的原子量，也就跟著錯。這個迷思直到1860年，義大利化學家坎尼扎羅（Stanislao Cannizzaro）在史上首次的國際性科學會議中發表演說，重新闡述同胞亞佛加厥早在1811就提出的分子說，才讓學界認知氣體的基本粒子，是由兩個原子組成的分子，化學元素的原子量也逐漸獲得確認。

當時26歲的俄國化學家門得列夫（Dmitri Mendeleev）也參加了這次會議，他返國取得博士學位與大學教職之後，開始思索元素的排列方式。此時發現的化學元素已有63種，他特地製作63張卡牌，方便嘗試各種排列方式。

1869年3月1日一早，門得列夫起床看到日曆上寫著今天2月17日（這是因為全世界都早已改用教宗格里果利十三世於1582年頒布的格里曆，唯有俄國與少數地區仍用舊制的儒略曆），他應該前往一家乳酪廠對酪農發表演說。窗外大雪紛飛，他望著外面的銀色世界，突然間有個靈感，趕緊拿出元素牌卡排了起來。

門得列夫試了很久，卻總是顧此失彼，最後終於精疲力竭而不支睡著。睡夢中一張表格驀然浮現，化學元素以他未曾想過的方式排列，卻恰能各安其位。他自夢中驚醒，趕緊拿出紙筆，趁記憶猶新將它如實畫下，完成後他仔細檢查了幾遍，沒錯，這就是！他苦思多年卻始終無法參悟的元素週期表就在他眼前！

這張週期表在63個元素之間留下4個空格，門得列夫大膽預言之後一定會發現新的化學元素恰可放入空格內，他並推斷其原子量各是多少。1871年他再將週期表修正成更完備、更系統化的版本，並預測更多新元素，後來果然一一成真。

失去榮耀 與表同存

不過他的預言有些也失準，因為元素的化學性質其實是取決於原子序，也就是質子數，而不是原子量。門得列夫那個年代對原子內部尚一無所知，當然不可能有此觀念，必須等到1913年，英國年輕的物理學家莫斯利（Henry Moseley）透過X射線繞射實驗，才提出正確的排序依據，將週期表修正成現今的樣貌。

1906年的諾貝爾化學獎原本已決定頒給門得列夫，以表彰他發現元素週期表，但瑞典皇家科學院的化學家阿瑞尼斯（Svante Arrhenius）卻極力反對，據信是因為他不滿門得列夫曾批評他的論文而懷恨在心。在另一位委員的附和之下，門得列夫終未能獲獎；第二年他即死於心肌梗塞，再也沒有機會戴上桂冠。

1955年，新發現原子序第101號的元素，命名為鍆（Md, mendelevium），讓門得列夫的姓氏與週期表同存。