2.元素周期率的發現
化學的迷宮
18世紀中葉到19世紀中葉，那是一個化學元素大發現的年代，由於電解法、光譜分析等新方法的運用，新元素被人們一個個找出來，平均每兩年半就有一個新元素被發現。到1869年，人們已經發現了63種元素。
那時候，最令化學家們激動的事莫過於發現新元素了。可是，誰也說不清，世界上究竟有多少元素，又應當怎樣去尋找新元素，人們隻是在盲目地摸索著。
更令化學家們傷腦筋的是，隨著新發現元素的增多，隨著人們對這些元素性質了解的增多，人們反而被眼前這紛繁複雜的化學世界給搞糊塗了。
你看，63種元素的性質是那樣的不同，有的是氣體，有的是液體，有的是固體；有的重，有的輕；有的軟，有的硬；有的有味，有的無味；有的放在空氣中自己就會燃燒，有的存放幾千年也不會起變化；有的遇水就爆炸，有的放在水中煮三天三夜也紋絲不動……這63種元素每一種又能和其他物質反應生成幾十種、幾百種甚至上千種化合物。
盡管人們對每一種元素都已有了相當詳盡的了解，能測出每一種元素的原子量、比重、沸點、熔點，知道它們和氧如何反應，和氫如何反應，和酸，堿生成什麼，甚至能測出反應時能生成多少熱……大學教授們對這些元素和它們的化合物的性質能講上幾個星期、幾個月。可是這些枝枝節節講得越多，人們就越是不得要領，仿佛被引進了一個沒有頭緒的化學迷宮之中。難道世界上化學物質就是這樣偶然地、雜亂無章地湊到一起的嗎?各種元素之間有沒有什麼內在的聯係?有沒有一個統一的規律支配它們呢?
許多化學家們早就不滿意這種混亂無序的狀態了，他們開始思索和尋求這一連串問題的答案。
給元素分類
很早就有人根據元素外觀，將元素分成了金屬和非金屬兩大類。不過，這種分類方法實在太籠統了，對搞清元素之間的關係沒有什麼幫助。
1828年，德國科學家德貝萊納發現，化學元素中，有好幾組元素，每三種元素之間性質相似，而且中間元素的原子量大約是兩端元素原子量的平均值。比如鉀、鈉、鋰，氯、溴、碘，鈣、鍶、鋇等。他一共發現5組這樣的元素，起名為三元素組。
可是當時已經發現的元素有54種，其他元素之間又有什麼關係呢?而且整個元素之間有無規律可循呢?三元素組都回答不了。不過，這是人類首次根據元素的性質和原子量對於元素進行分類的嚐試。
後來，又有好多化學家加入到給元素分類的隊伍中來了，到了19世紀中葉，提出的元素分類方法已不下50種。
美國人庫克把元素分成6係，英國人歐德林把元素分成13類，德國人邁爾發表了6元素表……但這些分類都隻得到了局部的結論。
第一個把元素作為整體考慮的是法國人尚古多。1862年，他繪製了螺旋圖：把所有元素都按照原子量的大小標記在繞著圓柱體上升的螺旋線上，結果性質相似的元素落在了同一條母線上，也就是說，他實際上已發現了元素變化具有某種周期性。
1865年，英國青年科學家紐蘭茲又提出了八音律。他發現按照原子量遞增的順序給元素排隊，從任意一種元素算起，第八種元素的性質幾乎重複著第一種元素的性質，就好像音樂中的八度音一樣，他把這稱作八音律。他按照八音律關係排成的元素表，前兩個直行幾乎相應於現代元素周期表中的第二、三周期。
這些早期的分類工作並沒有得到人們的理解和重視，甚至還遭到非難和嘲笑。
尚古多先後把他的“螺旋圖”和三篇論文寄到巴黎科學院，卻石沉大海，根本沒有人理睬他。一直到20多年後，門捷列夫的元素周期律已經發現，他的螺旋圖才被重新找出來正式出版，就這樣，非常可惜，他的發現未能夠在曆史上起到應有的作用。
紐蘭茲在英國化學會上宣讀他的八音律時，遭到了許多人的嘲笑。一位教授譏諷地說：“紐蘭茲先生，您是否把元素按照它們的第一個字母排列，或許那樣更符合八音律吧?”他的話引起人們一陣訕笑。在諷刺打擊下，紐蘭茲退卻了，他放棄了對這一理論的探索工作，專心致誌搞他的製糖工藝去了。
的確，這些早期的分類工作還極不完善，有許多漏洞和錯誤的地方。但是，他們正在一步步地向真理逼近，為元素周期律的發現奠定了基礎。
尋找規律
就在同一時代，在彼得堡，也有一位年青的化學家為此絞盡腦汁，他就是德米特裏·伊凡諾維奇·門捷列夫。
門捷列夫1834年出生在俄國西伯利亞的托波爾斯克，他的父親是一位中學校長，他是家中的第14個孩子。在他剛幾個月時，他父親就雙目失明，失去工作。他的母親照料著一個大家庭，還管理著一個玻璃工廠。為了送門捷列夫上大學，母親幾乎變賣了全部財產，陪他一同到彼得堡。就在門捷列夫獲準進入彼得堡師範學院時，他的母親去世了。這位性格堅毅的母親給了門捷列夫很大影響。
還在大學時代，門捷列夫就表現出不尋常的才智。大學畢業後，他先後在中學、大學任教，23歲時就擔任了彼得堡大學的副教授。在完成對巴庫油田的考察後，為了研究溶質和溶劑作用，他曾對283種物質逐個進行了分析測定，並且重新測定了一些元素的原子量，積累了豐富的元素知識。他還在德國、法國、比利時的一些化工廠考察過，大大開闊了眼界。
1867年，彼得堡大學聘請這位33歲的化學家擔任教授，講授無機化學課。
門捷列夫認真準備著講稿，他發現，這門學科的俄語教材已經很陳舊了，外文教材也不適應要求，迫切需要一本能夠反映無機化學最新進展的教科書。他開始編寫《化學原理》的教科書。
每天清晨，一位速記員來到他的辦公室，由門捷列夫口授，速記員整理。他很快寫完了化學基本原理這一冊。第二冊接著該介紹元素和它們的化學性質了。
這些元素究竟該按照什麼順序排列呢?門捷列夫的寫作停下來了。
是啊，當時還沒有一個公認的元素分類法，大學教授們在講授元素時都是按照自己認為最方便的順序講起。氧這種元素在自然界分布最廣泛了，許多人都從氧講起；也有人從氫講起，因為氫是所有元素中最輕的；也有人從鐵講起，因為鐵的用處最大；也有人從金講起，因為這是元素中最貴重的……
大多數教授對此司空見慣，並不在意。反正元素之間沒有任何秩序，從哪兒講起不一樣啊?
可是，門捷列夫卻不滿足於這樣做。他與一些化學家一樣，早就發現某些元素之間存在著極大的相似性。像鋰、鈉、鉀，它們都是金屬，化學性質都很活潑，能和水激烈反應，放出氫氣。又如氟、氯、溴、碘等鹵素，鈣、鍶、鋇等堿土金屬之間也都很相似……門捷列夫認為，這些現象決不是偶然的，一定有著一個一般規律在支配著這些元素，既決定了這些元素相似的地方，又決定了它們的區別。他決心要尋出這種規律來，讓元素之間的關係變得簡單明了。
發現元素周期表
“安東，到實驗室去找幾張厚紙來。”門捷列夫對仆人說。
安東走出門，莫名其妙的聳聳肩膀，很快拿來一卷厚紙。
門捷列夫把這些厚紙都打上格子。剪成了一個個長方形卡片，他要做什麼呢?他正在籌劃進行一個重要的試驗。
門捷列夫在每一張卡片上寫上元素的名稱、原子量、化合物的化學式和主要的性質，一種元素一張卡片，就好像元素的戶籍冊一樣。63張卡片全填好了，現在可以利用這些卡片對元素進行分類排隊了。
門捷列夫皺著眉頭思考著，每一種元素都有幾十種性質，究竟是哪一種性質決定元素的規律呢?是元素的顏色嗎?不是。固體的碘是紫黑色的，可是一加熱，卻變成了紫色的蒸氣，磷有紅磷，還有白磷……元素的顏色是隨著外界條件的改變而改變的。