门捷列夫元素周期表的异常
如果将所有元素分成几组，那么对大量元素的研究就可以简化为几组元素，这样同一组中的元素具有相似的性质。 Dobereiner 的三合会、纽兰的八度定律、门捷列夫的元素周期表都有助于对已知元素进行分类。但在现代元素周期表出现之前，这些分类总是有一些限制。下面讨论门捷列夫的元素周期表及其异常或限制。
什么是门捷列夫元素周期表？
1869 年，门捷列夫提出了周期定律，该定律指出，如果元素以原子质量递增的顺序排列，则它们的性质将以有规律的间隔或周期重复。门捷列夫将当时已知的所有 63 种元素在元素周期表中按原子质量递增的顺序排列在水平行中，但以这样一种方式，将具有相似性质的元素放在同一垂直列中。
In Mendeleev’s periodic table, there were seven horizontal rows called periods and eight vertical columns called groups. At that time noble gases were not known. So, in Mendeleev’s original periodic table, there was no group of noble gases. To make sure that the elements having similar properties fell in the same vertical column, Mendeleev left some gaps in his table.
在元素周期表中留下间隙的当时未被发现或未知的元素被门捷列夫命名为 eka-boron、eka-aluminium 和 eka-silicon。当这些元素后来被发现时，eka-硼被命名为钪，eka-铝被命名为镓，eka-硅被命名为锗。
门捷列夫还把一些元素按原子质量排列错了顺序，把原子质量大的元素放在前面，原子质量小的元素放在后面，以保证性质相近的元素落入同一个竖列。当发现稀有气体时，门捷列夫的元素周期表可以容纳它们。它还可以根据元素在元素周期表中的位置预测几种元素的性质。
门捷列夫元素分类的异常
门捷列夫的元素周期表在元素研究中非常有用，但它有一些不能用门捷列夫周期律来解释的缺点。门捷列夫元素分类的三大异常或局限如下：
- 同位素的位置无法解释
化学性质相似但原子质量不同的同一元素的原子称为同位素。由于同位素具有不同的原子质量，因此如果元素按照原子质量排列，则应将它们放在元素周期表的不同族中。在门捷列夫的元素周期表中，同位素没有给出它们的列。在门捷列夫的元素周期表中，同位素排列在同一个地方。例如，Cl-35 和 Cl-37 是氯的两种同位素，原子量分别为 35 和 37。门捷列夫的元素周期定律无法解释为什么这两种具有不同原子质量的氯同位素被放在元素周期表的同一族中。
- 某些元素的原子质量顺序错误无法解释
根据门捷列夫的周期律，元素按原子质量递增的顺序排列。因此，原子质量较低的元素应该首先出现，然后是原子质量较高的元素。对一些元素进行分组时，发现原子质量较大的元素在前，原子质量较小的元素次之。当根据化学性质归入正确的组时，具有较高原子质量 58.9 的元素钴排在第一位，其次是原子质量略低的 58.7 元素镍。门捷列夫的周期律无法解释这种原子质量以错误顺序排列的异常情况。
- 在元素周期表中无法将正确的位置分配给氢
氢与门捷列夫元素周期表中的碱金属一起属于第一组。这是因为，与碱金属（如钠）一样，氢与卤素、氧和硫反应形成具有相似化学式的化合物。下表显示了钠和氢形成的类似化合物。Compounds of hydrogen (H) Compounds of alkali metal sodium (Na) HCl NaCl H2O Na2O H2S Na2S
这表明氢表现出一些像碱金属一样的性质。氢的某些性质与卤素（氟、氯和溴）的性质相似。氢与卤素（F 2 、Cl 2和 Br 2 ）一样，可以双原子分子（H 2 ）的形式存在。此外，氢与卤素一样，在与某些金属结合时形成称为氢化物的离子化合物，并与非金属反应形成共价化合物。所有这些特征都表明氢属于卤素元素的第 VII 族。结果，基于其性质可以得出结论，氢既属于碱金属基团又属于卤素基团。因此，门捷列夫的元素周期定律无法将氢放在元素周期表中的正确位置。
由于门捷列夫的周期律无法解释同位素的位置、某些元素的原子质量顺序不正确以及氢的位置，导致得出原子质量不能用于对元素进行分类的结论。有一种理论认为，元素必须有一个更基本的性质，可以更好地解释元素性质的周期性。元素的原子序数被发现就是这个性质。当元素按照增加的原子序数排列时，门捷列夫的所有分类异常都消失了。
已解决的问题
问题 1：门捷列夫在他的元素周期表中留下空白的理由是什么？
回答：
Mendeleev left some gaps in his table to ensure that items with similar properties were placed together in the same vertical column or group.
问题 2：在门捷列夫的原始元素周期表中，缺少哪一组元素？
回答：
Since noble gases were not known at that time, so there was no group of noble gases in Mendeleev’s original periodic table.
问题3：给出门捷列夫元素周期表的一些优点。
回答：
Some merits of Mendeleev’s periodic table are.
- When noble gases were discovered, the periodic table could accommodate them.
- Mendeleev’s periodic table was able to anticipate the properties of several elements based on their position in the periodic table.
- Mendeleev’s periodic table anticipated the existence of several elements that were unknown at the time such as gallium, scandium, and germanium.
问题4：在现代元素周期表中，钴和镍的位置是如何解决的？
回答：
In Mendeleev’s periodic table, the wrong order of atomic masses of some elements like cobalt with atomic mass 58.9 and nickel with atomic mass 58.7 could not be explained. To maintain similarity in properties, copper with higher atomic mass had to be placed before nickel. But in the modern periodic table, the elements are arranged in the order of increasing atomic number. So, the problem was resolved because cobalt has a lower atomic number (27) than nickel (28). Therefore nickel with atomic number 28 is placed after cobalt with atomic number 27.
问题5：在门捷列夫的原始元素周期表中，有多少群和周期？
回答：
Mendeleev’s original periodic table has eight groups and seven periods.
问题6：为什么氢没有放在门捷列夫元素周期表中的正确位置？
回答：
Hydrogen exhibited similar properties to both alkali metals and halogens. So, it was concluded that hydrogen belongs to both the alkali metal group and the halogen group based on its properties. Therefore, hydrogen was not placed in the correct position in Mendeleev’s periodic table.