歡慶國際化學元素週期表年，你知道元素週期表幾歲了嗎？

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃，泛科學執行文／楊朝源說起元素週期表，大概是每位學生們念書時 ... 001文字分享友善列印001Promo化學物語文明足跡透視科學歡慶國際化學元素週期表年，你知道元素週期表幾歲了嗎？行政院環境保護署毒物及化學物質局・2019/12/06・3978字・閱讀時間約8分鐘・SR值556・八年級＋追蹤本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃，泛科學執行文／楊朝源說起元素週期表，大概是每位學生們念書時，最怕遇到的惡夢之一吧。

從氫鋰鈉鉀銣銫鍅，一路背到氦氖氬氪氙氡，除了元素常常名字看不懂，整個元素週期表的形狀還非常奇怪，讓記憶難度提高。

生吞活剝背完中文後，還有元素符號、原子序、等大魔王在後面摩拳擦掌，根本讓人背到懷疑人生。

國際化學元素週期表年。

圖：SIF雖然元素週期表很可怕，但你可知道今年，也就是西元2019年，正是元素週期表誕生的第150年，被聯合國設為國際化學元素週期表年！在這大喜之年，就讓我們放下以前的恩恩怨怨（？）了解一下元素週期表這150年來經歷的風風雨雨吧。

誕生於俄國科學家之手，北境永不遺忘元素（elements），也就是組成物質的基本單位，自古以來每個文明都有各自的敘述與想像來說明，例如古代中國的五行說（金木水火土），古希臘的四大元素（水火氣土）等等。

從這些學問中，不難想像古人對於物質的好奇。

然而究竟是什麼東西構成了我們的世界？在近代科學中，法國科學家拉瓦節（Antoine-LaurentdeLavoisier）跨出了第一步。

十八世紀末，被後世譽為「現代化學之父」的拉瓦節發起了一場革命，給予世人對於元素的新理解，而後十九世紀初有了英國科學家道爾吞（JohnDalton）的原子說，原子量成為分辨元素時的一大利器。

在這之後，各個元素開始陸陸續續地被發現，但是面對越來越多的元素種類，學者們試過各式各樣的排列方式，卻沒有一個令大家都信服的結果，來為這些元素分類與排序。

門德列夫。

圖／wikimediacommons就在所有科學家都摸不著頭緒的時候，俄國科學家門德列夫（DmitriIvanovichMendeleev）於1869年提出了他的元素週期表。

他將化學相似的元素分為七個家族（當時尚未發現第八族元素），按照原子量的大小進行排列，並且預測了四個元素的存在。

然而，門德列夫的元素週期表並沒有在發表時就一炮而紅，讓人們高喊元素週期表元年到來，而是成為眾多元素週期表中的其中一個，競爭正確答案的寶座。

之後過了六年，也就是1875年，法國科學家布瓦伯德朗（PaulÉmileLecoqdeBoisbaudran）從鋅礦中提煉出了一種新的元素，被命名為鎵（Ga）。

這個發現的驚人之處不僅僅是因為發現了新的元素，更因為鎵的原子量、化學性質以及比重等等特性，都與門德列夫的「類鋁」預測幾乎一致，這樣精準的預測結果讓世人開始注意到門德列夫的元素週期表。

接著科學家陸陸續續在1879年發現了鈧（Sc），1886年發現了鍺（Ge），更是讓世人對門德列夫的想法更加信服。

因為他的洞見，150年後，我們仍然敬佩這位俄國的科學家，他的貢獻將不會被世界所遺忘。

鎵可以被人的體溫融化。

圖／Newtondesk瞭解原子，揭開元素週期表的規則剛剛說到，元素週期表是為了讓科學家將元素排序所產生的，因此元素週期表的背後必然有一定規則存在，才能使各式各樣的元素按照規律排列。

而這些背後的祕密，卻是在門德列夫的元素週期表問世以後，才一點點的被揭開。

西元1897年，英國化學家湯姆森（JosephThomson）透過陰極射線發現電子，這個發現打破長期以來科學界認為原子不可分割的理論。

在1913與1932年，拉塞福（ErnestRutherford）和查兌克（JamesChadwick）分別發現了質子與中子，對於原子構造的認識終於有了初步的進展。

而帶有負電的電子、帶正電的質子與不帶電的中子，正是瞭解元素週期表規則的起點。

元素週期表。

圖：Life生活化學，CCBY-NC-ND3.0，禁止使用商業用途、修改電子、質子和中子組成了原子，其中質子的數量代表了原子序，也就是上圖中元素左上的數字，因此從只有一個質子的氫為首，開始由左向右讀，元素的順序便是一氫二氦三鋰四鈹……，直到目前編號最後一個元素，也就是編號118的Og，擁有118個質子。

（編按：編號117的元素Ts（石田）以及編號118的元素Og（气奧）為新造字，多數電腦系統尚無法顯示這兩個字元，所以後面提到這兩個元素時一律以英文元素符號表示。

）為了保持原子的電中性，帶負電的電子必須要和帶正電的質子是相同的數量。

電子在原子核週圍環繞，其運動的位置被稱為軌域。

當目前的軌域被填滿後，電子就會排到下一層的軌域，也就是新的週期。

目前的元素週期表有七個週期，由上而下每個週期的元素數量分別是2,8,8,18,18,32,32。

在原子最外層的價電子，則大大決定了原子的化學性質。

因為當電子的數量可以填滿軌域的時候，原子就會趨於穩定，也就是不容易產生化學反應，反之原子為了填滿軌域，會進行化學反應來得失電子，以達到安定的狀態。

換句話說，具有相同價電子的元素，也就是在元素週期表上同一行（族）的元素，通常會具有類似的化學性質。

舉例來說，8A族的氦、氖、氬、氪、氙等元素，因為電子的數量剛好可以填滿電子軌域，故都是不容易起反應的穩定氣體，又被稱為惰性氣體。

而1A族的氫、鋰、鈉、鉀等元素，則是因為剛好多了這麼一顆價電子，所以容易失去價電子，反應後會成為少了一顆電子的帶正電離子，如鈉離子（Na+）。

2A族則有類似情形，只是會變成帶有正2價的離子，例如鈣離子（Ca2+）。

7A族的情形則反之，氟、氯、溴等元素需要獲得電子來滿足電子組態，因此常見帶一個負電的離子，如氯離子（Cl-）。

（編按：前述元素相關化合物的化學屬性，可上化學知識地圖查找資訊，如氰化銅、次氯酸鈉、全氟辛酸等。

）前述元素相關化合物的化學屬性，可上化學知識地圖查找資訊，如氰化銅、次氯酸鈉、全氟辛酸等。

最後來說說中文的符號有什麼玄機吧，事實上你可以看到中文的元素就只有四個部首，分別是金、石、水、气。

這四個部首就代表了該元素在常溫常壓下的狀態，若是固態金屬，就是金部，固態非金屬則用石部，液態的話就用水部，氣態當然就是气部。

說了這麼多，當你下次要記元素週期表的時候，想想這些背後的原因和規則，或許可以幫你省下不少功夫喔。

元素週期表的下一個150年，關於未知的新元素雖然今年已經是元素週期表發表後的第150年，但事實上，科學家到今天為止，仍然在嘗試找出新的元素。

2009年，元素週期表上的元素只有到第111號的錀（Rg），到了2010年，112號元素鎶（Cn）正式被命名，兩年後，編號114的鈇（Fl）和116的鉝（Lv）也加入。

最終在2016年，113鉨（Nh）、115鏌（Mc）、117（Ts）與118（Og）正式加入元素週期表，也就是元素週期表誕生第147年後，科學家們終於成功填滿了一到七週期中所有的空格了！十年之前，元素週期表上只有111個元素。

圖／修改自GDCH但是第七週期是找到所有元素的最後一塊拼圖嗎？德國化學家杜爾曼（ChristophEDüllmann）就說過：「我不知道任何懷疑元素119與120存在的人。

(Iknowofnobodywhodoubtsthatelements119and120canexist.)」也就是說，科學家們都相信第八週期元素的存在，只是目前為止尚未發現而已。

事實上，與其說是「發現」新元素，這些年倒不如說科學家「製造」出新元素還貼切一些，因為目前為止在自然界發現的元素只有約90幾種，其他的元素都是在實驗室裡面製造出來的。

尤其是那些原子量超過104的超重元素們（superheavyelements），幾乎都是使用加速器使輕元素相互碰撞後產生的。

說起來簡單，但做起來可是困難重重，先不說每次的碰撞實驗都需要花上幾個月的時間去準備，成功合成出想要的元素後，這些重元素又會很快就衰退消失成其他元素，壽命從千分之一秒至一兩秒都有，根本就是實驗室裡的煙火秀。

位於俄羅斯杜布納（Dubna）的超重元素研究室。

圖：JINR在這短暫的時間中，還要想辦法從各種粒子中找到並去確定新元素的性質，這就像是要幫閃電拍照一樣困難的任務！以元素114鈇（Fl）為例，當時部分的學者推測鈇是一個活性很低的元素，甚至與惰性氣態相近。

但又因為鈇在元素週期表的位置在鉛之下，所以照元素週期表的規則來說，鈇的化學性質應該類似於重金屬。

為了找出答案，科學家們設計了一場實驗：他們讓鈇原子通過一個狹窄的黃金隧道，隧道一開始是熱的，但出口端的溫度會低至攝氏-170度。

若鈇的性質與鉛相似，一開始就會被隧道所吸收，反之如果比較像惰性氣體，那就會移動到接近出口時才被吸收。

然而等到實驗結果出爐後，兩組研究人員卻得到了相反的結果，也意味著學者們仍需要更多的實驗，來了解鈇這個元素。

這個故事向我們展現了研究超重元素的困難，即便如此，科學家們仍會努力地去找出下一個新的元素。

在119號元素以後的元素週期表，會有哪些神奇的元素？會在何時結束？又是否會一直保有週期性呢？回首元素週期表誕生150周年，讓我們預祝下一個150年一樣充滿發現與驚喜。

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃，泛科學執行參考資料Düllmann,C.E.(2019).118andCounting…ThePeriodicTableonits150thAnniversary.AngewandteChemieInternationalEdition,58(13),4070-4072.環保署化學局「化學知識地圖網站」—列管毒化物簡表延伸閱讀拉瓦節誕辰│科學史上的今天：8/26元素週期表的蛻變門得列夫與週期表：頑固就是戰鬥民族的浪漫 日常隨手的物品，看起來像是海底世界！？德國紅點大獎—兩顆球對準，讓磁鐵相互吸引，觸發開關點亮燈！帶你看見看不見的世界，科學實驗室EP.4—史上最小顯微鏡！25的16%是多少？帶你一起更靈活思考！FinTech持續發燒，玩出Baas金融生態圈！夢想覺醒！探索自我潛能、打造夢想藍圖！相關標籤：化學元素表原子量超重元素門得列夫熱門標籤：量子電腦BNT疫苗珊瑚諾貝爾獎前列腺文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論行政院環境保護署毒物及化學物質局52篇文章・ 3位粉絲＋追蹤行政院環境保護署毒物及化學物質局，落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核，從源頭預防管控食安風險，追蹤有害化學物質，維護國民健康。

網站：https://www.tcsb.gov.tw/RELATED相關文章地中海飲食：不只吃得健康，更吃得環保怎麼樣才能睡得舒服？除了室內溫度，也該注意床上平均溫度！公民科學助攻，一同守護海洋環境與生態被子的保暖原理知多少？——能放出遠紅外線的石墨烯，不插電能發熱TRENDING熱門討論即時熱門公投第17案【核四公投】模擬器12小時前「地熱發電廠」能夠取代核四嗎？溫泉之外必須知道的地熱大小事（上集）ft.阿樹【科科聊聊EP69】124小時前「地熱發電廠」能夠取代核四嗎？（下集）公投遇上能源議題該如何投？再生能源發展之難ft.阿樹【科科聊聊EP70】224小時前拜寧族與原始飲食——窯烤天然食材│環球科學札記(56)11天前大坑9號步道有泰國眼鏡蛇？——並沒有！是台灣本土的「舟山眼鏡蛇」72021/11/29科學家模擬出《沙丘》行星的氣候模型：現實中的人類真的能在Arrakis生存嗎？42021/11/13生命的本質是意識還是肉體？我們該透過基因科技成為「超人類」嗎？——《再．創世》專題42021/11/27從黑洞自旋速度推估「暗物質」的可能真面目！——極輕玻色子42021/11/170135文字分享友善列印0135人體解析生命奧祕醫療健康揭開人體的基因密碼！——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具科技魅癮・2021/11/16・1998字・閱讀時間約4分鐘＋追蹤為什麼有些人吃不胖，有些人沒抽菸卻得肺癌，有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢？這一切都跟我們的基因有關！無論是想探究生命的起源、物種間的差異，乃至於罹患疾病、用藥的風險，都必須從了解基因密碼著手，而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

圖／科技魅癮提供基因定序對人類生命健康的意義在歷史上，DNA解碼從1953年的華生（JamesWatson）與克里克（FrancisCrick）兩位科學家確立DNA的雙螺旋結構，闡述DNA是以4個鹼基（A、T、C、G）的配對方式來傳遞遺傳訊息，並逐步發展出許多新的研究工具；1990年，美國政府推動人類基因體計畫，接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入，到了2003年，人體基因體密碼全數解碼完成，不僅是人類探索生命的重大里程碑，也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。

原本這項計畫預計在2005年才能完成，卻因為基因定序技術的突飛猛進，使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展，早期科學家只能測量DNA跟RNA的結構單位，但無法排序；直到1977年，科學家桑格（FrederickSanger）發明了第一代的基因定序技術，以生物化學的方式，讓DNA形成不同長度的片段，以判讀測量物的基因序列，成為日後定序技術的基礎。

為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求，出現了次世代定序技術（NGS），將DNA打成碎片，並擴增碎片到可偵測的濃度，再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。

不僅更快速，且成本更低，讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對，解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤，也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面，儘管目前NGS並不能找出全部遺傳性疾病的原因，但對於改善個體健康仍有積極的意義，例如：若透過基因檢測，得知將來罹患糖尿病機率比別人高，就可以透過健康諮詢，改變飲食習慣、生活型態等，降低發病機率。

又如癌症基因檢測，可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測：前者可偵測是否有單一基因的變異，導致罹癌風險增加；後者則針對是否有藥物易感性的基因變異，做為臨床用藥的參考，也是目前精準醫療的重要應用項目之一。

再者，基因檢測後續的生物資訊分析，包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等，對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。

圖／科技魅癮提供建立屬於臺灣華人的基因庫每個人的基因背景都不同，而不同族群之間更存在著基因差異，使得歐美國家基因庫的資料，幾乎不能直接應用於亞洲人身上，這也是我國自2012年發起「臺灣人體生物資料庫」（Taiwanbiobank），希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。

而2018年起，中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」（TPMI），希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫，促進臺灣民眾常見疾病的研究，並開發專屬華人的基因型鑑定晶片，促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了20萬名臺灣人，這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者，超過99％是來自中國不同省分的漢族移民人口，其中少數是臺灣原住民。

這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫，其中，漢族的全部遺傳變異中，有21.2％的人攜帶遺傳疾病的隱性基因；3.1％的人有癌症易感基因，比一般人罹癌風險更高；87.3％的人有藥物過敏的基因標誌。

這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性，例如：若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型，醫生在開藥時就能使用替代藥物，避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰：個資保護與遺傳諮詢雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門，但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上，存在著道德倫理的考量，例如：研究用途的資料是否能放在病歷中？個人資料是否受到法規保護？而且技術上各醫院之間的資料如何串流？這些都需要資通訊科技（ICT）產業的協助，而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。

對醫院端而言，建議患者做基因檢測是因為出現症狀，希望找到原因，但是如何解釋以及病歷上如何註解，則是另一項重要議題。

從人性觀點來看，在技術更迭演進的同時，對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生？回到了解病因的初衷，在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時，家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等，都是值得深思的議題，也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。

科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好，因此，基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統，以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡，將是下一個基因時代的挑戰。

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擋不住的魅力，戒不了的讀癮，盡在《科技魅癮》！RELATED相關文章「腦海中的自我」與真實的你差很大？——心像準確度與「自尊狀態」高度相關經濟是人類的首要問題？芎瓦西族的獵人不這樣覺得——《為工作而活》腸道炎會導致憂鬱症？——淺談體內的腸腦軸線，揭露腸道菌的「腦控」機制！人類的下個階段，從「神獸」開發潛能到「神人」？——《再．創世》專題TRENDING熱門討論即時熱門公投第17案【核四公投】模擬器12小時前「地熱發電廠」能夠取代核四嗎？溫泉之外必須知道的地熱大小事（上集）ft.阿樹【科科聊聊EP69】124小時前「地熱發電廠」能夠取代核四嗎？（下集）公投遇上能源議題該如何投？再生能源發展之難ft.阿樹【科科聊聊EP70】224小時前拜寧族與原始飲食——窯烤天然食材│環球科學札記(56)11天前大坑9號步道有泰國眼鏡蛇？——並沒有！是台灣本土的「舟山眼鏡蛇」72021/11/29科學家模擬出《沙丘》行星的氣候模型：現實中的人類真的能在Arrakis生存嗎？42021/11/13生命的本質是意識還是肉體？我們該透過基因科技成為「超人類」嗎？——《再．創世》專題42021/11/27從黑洞自旋速度推估「暗物質」的可能真面目！——極輕玻色子42021/11/17