几乎所有化学实验室的墙壁上都挂着元素周期表。它的创制通常归功于俄国化学家德米特里·门捷列夫。他于1869年将当时已知的63种元素写在卡片上，然后根据它们的化学和物理性质将它们排列成行和列。为了庆祝这一科学史上的重要时刻150周年，联合国已宣布2019年为国际元素周期表年。
但元素周期表并非始于门捷列夫。许多人曾尝试排列元素。几十年前，化学家约翰·道尔顿就曾试图创建一张表格，并为其元素设计了一些相当有趣的符号（但未能流行）。就在门捷列夫动手制作他的自制卡片前几年，约翰·纽兰兹也创建了一张按性质对元素进行排序的表格。
门捷列夫的伟大之处在于他从表格中留出了空白。他认识到某些元素尚未被发现。因此，当道尔顿、纽兰兹和其他人列出已知元素时，门捷列夫为未知元素留下了空间。更令人惊讶的是，他还准确地预测了缺失元素的性质。
请注意上表中问号的位置？例如，在铝（Al）旁边，有一个未知金属的空间。门捷列夫预测它将具有68的原子量，每立方厘米6克的密度和极低的熔点。六年后的保罗·埃米尔·勒科克·德·布瓦博德兰分离出了镓，果然它正好填补了那个空白，原子量为69.7，密度为5.9克/立方厘米，熔点如此之低以至于在手中就会融化成液体。门捷列夫对钪、锗和锝（直到1937年才被发现，在他去世30年后）也做了同样的事情。
乍一看，门捷列夫的表格与我们熟悉的表格大不相同。首先，现代表格包含许多门捷列夫忽略了（并且未为其预留空间）的元素，最引人注目的是惰性气体（如氦、氖、氩）。而且表格的排布方向与我们现代的版本不同，我们将它们排在同一列（族）的元素，在他那里却是排在同一行的。
但只要将门捷列夫的表格旋转90度，就会发现它与现代版本非常相似。例如，卤素——氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）和碘（I）（门捷列夫表格中的J符号）——都紧挨在一起。如今它们排列在表格的第17列（或化学家更喜欢的17族）。
实验时期
这似乎只是一个小小的飞跃就到了我们熟悉的图表，但门捷列夫发表论文多年后，仍然有大量的关于元素替代布局的实验。即使在表格被永久地“右转”之前，人们也提出了一些奇特而精彩的变体。
一个特别引人注目的例子是海因里希·鲍姆豪尔的螺旋表，发表于1870年，以氢为中心，原子量递增的元素向外螺旋展开。位于轮辐上的元素与今天表格中同一列（族）的元素一样，共享共同的性质。还有亨利·巴塞特在1892年提出的相当奇怪的“哑铃”构型。
尽管如此，到了20世纪初，表格已经固定为熟悉的横向格式，海因里希·韦尔纳在1905年的版本看起来相当现代化。惰性气体首次出现在它们如今熟悉的、位于表格最右侧的位置。韦尔纳也试图借鉴门捷列夫的做法，留出空白，尽管他在这方面的猜测有些过头，提出了比氢还轻的元素，以及一个位于氢和氦之间的元素（这些元素都不存在）。
尽管有这个看起来相当现代的表格，但仍有许多重新排列的工作要做。特别是查尔斯·珍妮特的版本具有重要影响。他采取了物理学家的视角来看待表格，并利用新发现的量子理论来创建一个基于电子构型布局的表格。由此产生的“左移步”表仍然受到许多物理学家的青睐。有趣的是，珍妮特还为高达120号的元素预留了空间，尽管当时只有92种已知元素（我们现在只有118种）。
确定设计
现代表格实际上是珍妮特版本的直接演变。碱金属（以锂为首的族）和碱土金属（以铍为首的族）从最右侧移到了最左侧，形成了一个看起来很宽（长式）的元素周期表。这种格式的问题在于它不易适应页面或海报，因此，主要出于美学原因，f区元素通常被截断并放置在主表格下方。这就是我们今天所认识的表格的由来。
这并不是说人们没有对布局进行过尝试，通常是为了强调传统表格中不易察觉的元素之间的相关性。有成百上千种变体（可以查看马克·利奇的数据库），其中螺旋形和三维版本尤其受欢迎，更不用说更多带有戏谑意味的变体了。
我自己的两个标志性图形的融合怎么样？门捷列夫的表格和亨利·贝克的伦敦地铁图？
或者，还有各种各样的模仿品，旨在给各种事物的分类赋予科学感，从啤酒到迪士尼角色，以及我特别喜欢的“非理性胡说”。所有这些都表明，元素周期表是如何成为科学的标志性符号的。
马克·洛奇是赫尔大学的科学传播与化学教授。本文最初发表在The Conversation上。
