门捷列夫的元素周期表在科学和文化上的影响之深刻,会令许多人不假思索就认为它已经基本圆满了。然而,这个宝贵的周期表还没有完成。某些元素的位置,如氢和氦的位置,都存在争议。化学家们争论着周期表上的某些分组,比如到底哪些元素组成第三族。传统主义者认为第三族包括钪、钇、镧和锕;而基于电子层结构,越来越多的人却认为后两个元素应该由镥和铹取代。这很重要,因为将一个元素移到另一族下可能会揭示出新的特性。此外,某些原子的电子排列的量子力学描述很难与周期表中的广泛模式契合。目前还不清楚为什么周期表会存在1000多个版本,也不知道是否存在一个最优版本。甚至连化学学科的管理机构——国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)——也不能确定。IUPAC声称并不会特殊对待哪种排列方式,但其网站上的版本在表的主体下方显示有30个元素。这与原子的简单量子力学解释不一致,量子力学只预测了28种这类元素。接下来,我将概述其中的一些不一致之处,并解释为什么解决这些不一致之处会持续帮助物理学家和化学家理解并预测物质的特性。