歴史：メンデレーエフと空欄

1869年には天然の元素のおよそ三分の二が知られていました。メンデレーエフは残りのために空欄を残しました。

何枚かのカードが抜けているトランプを、どれが抜けているか知らされずに並べることを想像してみましょう。それでもマークと数を並べることはでき、空いた場所から何がないのかが正確にわかります。それに近いことを、ロシアの化学者ドミトリ・メンデレーエフは1869年に元素で行いました。彼は化学の教科書を書いていて、知られている元素をそれぞれ原子量と性質といっしょにカードに書き、規則性が見えるまでカードを動かしたのです。

1869年の表

1869年三月6日、元素の性質と原子量の関係についてのメンデレーエフの論文が、サンクトペテルブルクのロシア化学会で読まれました。メンデレーエフは不在で、同僚のニコライ・メンシュトキンが発表しました。表は元素を原子量の順に並べ、化学的性質の似た元素を同じなかまにまとめていました。ドイツの化学者ロタール・マイヤーは1870年に、独自にとてもよく似た配列を発表し、1882年にはロンドン王立協会が二人にデービー・メダルを贈りました。

メンデレーエフがほかの人とちがったのは、知られている元素の一覧よりも規則性を信じたことです。原子量で次にくる元素が、その下に入るはずのなかまに合わないとき、彼は空欄を残し、元素が抜けていると考えました。また、化学的性質から必要なときには、いくつかの元素を原子量の順から入れかえました。テルルはヨウ素より重いのですが、ヨウ素は明らかに塩素や臭素のなかまなので、テルルを先に置いたのです。のちの研究で本当の順番は原子番号だとわかり、その点で彼は正しかったのです。

当たった予言

メンデレーエフは、とくに1871年に、抜けている元素をくわしく説明しました。サンスクリット語で「一」を意味する接頭語エカを、「一つ先の場所」という意味で使いました。エカアルミニウムは原子量が68に近く、密度は5.9 g/cm³のはずでした。1875年、ポール＝エミール・ルコック・ド・ボアボードランがガリウムを発見しました。原子量69.7、密度5.91 g/cm³です。44に近いとされたエカホウ素は、1879年にラース・フレデリク・ニルソンが発見したスカンジウムでした。エカケイ素は約72、密度5.5 g/cm³と予言されていました。1886年、クレメンス・ヴィンクラーがゲルマニウムを発見しました。72.6、5.32 g/cm³です。

とくにゲルマニウムの結果は、周期表が便利な整理棚以上のもの、つまり予言できるものだと化学者たちに納得させました。すべての予言が当たったわけではありません。メンデレーエフの表には貴ガスの場所がありませんでした。1894年にアルゴンが見つかるまで、だれも存在を考えていなかったのです。また、ランタノイドが長く続くことも予想していませんでした。なぜ規則性があるのかの説明は、二十世紀になってからでした。1913年、ヘンリー・モーズリーはX線を使って、どの元素にも整数の原子番号があることを示し、殻の中の電子の配置が、性質がくり返す理由を説明しました。

周期表は今、第7周期の終わりまで完成しています。2016年、IUPACは最後の四つの名前を承認しました。ニホニウム（113）、モスコビウム（115）、テネシン（117）、オガネソン（118）です。ニホニウムは日本の理化学研究所でつくられ、アジアの国で発見された最初の元素です。これらの元素は一秒にも満たない間しか存在しませんが、メンデレーエフがガリウムの場所を決めたのと同じように、どれもつくられる前から列の場所が決まっていました。モデルを「高さ：発見年」に切りかえると、いちばん高いマスがいちばん下の行を埋めています。