元素周期/化学元素周期系的新发展
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化学元素周期系理论建立于1869年。这是近代化学和物理学中的一项伟大成就。但是这个理论并没有穷尽真理。初建立时，还是很不完善的；在以后实践中，不断地开辟继续认识真理的途径。
稀有气体的发现，使周期表开辟了一个零族。1913年英国物理学家莫斯莱通过X?射线的研究，揭露了原子序数乃是原子核电荷的本质，改革了元素周期系的叙述形式：“化学元素的性质是它们的原子序数（而不是原子量）的周期性函数”。
随着原子结构理论的发展，人们更深入地理解到周期律的本质原因：化学元素的周期性决定于原子电子层结构的周期性。
在合成新元素的基础上，美国西博格教授提出了锕系理论，丰富了周期系。随着人造元素工作的顺利前进，人们已可预见未来的周期系的全貌，预见到新周期（第八和第九周期的五十个元素的超长周期）。
在几年以前，有人认为人工合成铀后，到了第110号元素时，工作将告终止；因为用更重的和电荷更高的核炮弹轰击重原子核，受靶核的静电排斥就越来越大，击中的机会就越来越小。另外，合成新元素的原子序数越大，核的寿命越短，105号元素的半衰期只有几秒钟。根据现有资料估计，新合成元素的原子序数每增大一号，核的半衰期大约要降低10倍左右。
可是，在最近几年，理论工作者给这项工作带来了令人振奋的消息：将在含有114个质子和184个中子的原子核附近可以找到几个或一批寿命很长，稳定性较高的新元素。这些元素的质量数比现在已发现的质量数为260以上的104，105和106号元素要重得多。因此，把这些未来的元素叫做超重元素。
在二十九年前发展起来的关于超重元素核稳定性的理论。这个理论是以原子核壳层结构理论为基础的。这个理论认为原子核是由在核力场中运动着的粒子组合体构成的。当原子核中构成粒子组合体的质子和中子数目达到某一“幻数”（编者注：即奇异的数字，或有魔力的数字的意思）时，这个核将是特别稳定的。简单地说，原子核和核外电子壳有类似的饱和结构（达到某一定电子数后，核外电子层便达到饱和的与稳定的结构）。在周期表中铀以前的元素的核中，质子和中子的幻数分别为2，8，20，28，50，和82。在这个区间中子数为126也是一个重要的幻数。铅208是一个特别稳定的核素，它的质子数Z=82，中子数N=126，这个核素的高度稳定性是由于它的核是一个具有双幻数的具有球形对称饱和结构的核。
对超铀元素来说，以下的质子幻数是114和164；以下的中子幻数是184，196，228，272和318。根据这些幻数，可以断定，下面的一个双幻数核将是Z=114，N=184的核，即新元素114X1298（或简写成114289）将是一个有特殊稳定性的核素。经计算，这个元素的核的自发裂变半衰期是1016年。?衰变半衰期是10年。并且认为在114X1298核的左边上下10个质子和10个中子的核将都是比较稳定的。理论计算表明，核素110X2294（自发裂变半衰期≈1010年，?衰变半衰期≈108年）和108X3292（自发裂变衰期≈108年，?衰变半衰期≈1018年）都是相当稳定的。
如果用中子数做横坐标，质子数做纵坐标绘成一个坐标图，把已知的106种元素稳定同位素（约一千多种），按中子数和质子数定标在这个图上，可以得到一张象地图那样的图画。由坐标零点向东北方向伸展着一个狭长的地理区域，已有的一千多种核素都分布在这个区域上，好象是一望无边的海洋中的一条狭长的半岛。核物理学家把这个半岛叫做??稳定半岛（因为在这个半岛上的稳定核都符合于幻数规律的。半岛以外的空白区叫做不稳定海洋（如果有一个核素，它的中子数和质子数恰好定标在海洋中，那么它一定是不稳定而且不可能存在的。
如果把质子数Z=114和中子数N=184附近的一些数据估计为稳定的核也标在图上，则在幻岛东北端隔海相望出现了一个小孤岛，叫做超重岛。在这个岛区，人们将会发现一批稳定性较高的核素。
人们还有一个理论判断，既然114号元素附近的核有那么高的稳定性，它们似应在地球上仍然存在。所以目前也有科学家专门从事地壳中超重元素的探索工作。
合成这类超重元素的工作可以想象是十分困难的，因为一方面要求做炮弹的核有足够高的能量来克服它们和靶核之间的静电排斥，而另一方面还要求炮弹和靶核都含有丰富的中子，来满足114X1298核附近那些稳定核素的高中子含量。这只有使用像20Ca48，28Ni64，22Ti50或92U288等这样富于中子的核才有可能；例如用20Ca48来轰击94Pu244:Pu244(Ca48，4n)114288，又有人设计了两个铀核“聚变”的方案：
也有人建议用其他重核子轰击铀核，例如：
对于这些方案的实现，人们需要付出巨大的努力。现在世界上正在建造一些大型的重离子加速器，相信将来人们会获得更多的这方面知识，人的认识水平将向更高的境界发展，人的改造客观世界的本领也将向更高的水平前进。
铀后元素的合成，大大地扩展了周期系的版图。这些新元素数目的增加，是物理学家和化学家共同劳动的成果。无机化学家在新元素的分离和性质的研究工作方面做了不少的工作。到目前为止，已经确认的元素达到了107号。人们关切的问题是，新的人工合成元素究竟还有多少个可以被发现？铀后元素有没有一个终止的界限？根据前面所述原子核稳定结构理论，人们已预见在第114号元素附近和第164号元素附近都有一些稳定性较高的元素，这是人工合成元素工作争取达到的奋斗目标。另外也有人通过理论计算，认为周期系的最后界限可能出现在原子序数～175号的时候（当然这个理论认识是否正确，也要靠以后的科学实验加以证实）。在这个原子序数极限以前的元素，它们的内电子层还不致于因强大的核正电荷的作用而造成“崩溃”，而且这些超重元素是可以用人工方法合成出来的。依照这个理论，在周期系中不但可以完成第7周期，而且还要超过第7周期进入未知的新周期，未来的元素的总数比二十年前预测的要增加百分之八十以上。新的周期和新的内过渡系列将是什么样子的呢？这也必将是化学工作者迫切关心的问题。
从原子电子层的填充规律来看，电子亚层的最多电子数应该是：亚层s、p、d、f、g填充电子数2、6、10、14、18。
到目前为止，还没有原子在g亚层上填充过电子。按规律，g亚层上应可能最多填充18个电子。当这个亚层上(5g)有电子时，元素周期应开始一个新的内过渡元素组，相应的周期（第8周期）应该是一个有50个元素的周期。
另外，按照原子电子层结构的规律，元素周期表中每个周期结尾的稀有气体的原子电子层结构可以外推出第7、8、9周期结尾的还不知道的“超重稀有气体”的原子电子层结构，这对于第7、8、9周期的结构也能提供启示。
稀有气体的原子结构
*注：这些名称和符号是作者暂时拟定的。
从上表外推出的8、9周期稀有气体的原子电子层结构也可以预见到第8、9周期是两个有50元素的超长周期。
第一个超重岛的中心元素是第114号，表明它是第7周期尾部的元素（类铅）；第二个超重岛的中心元素是第164号，表明它是第8周期尾部的元素（也是铅的同类元素，可以把它叫做“超铅”）。而前述的铀后元素可以扩展到～175号，则是进入了第9周期。可以根据现有的关于周期的结构做出一番设计。
第8，9周期的结构是按照第6，7周期的排布外推出来的。在第8，9周期里除了有f内外过渡系外，又各增加了5g和6g内过渡系。因此，在第8周期里有14个f内过渡元素和18个g内过渡元素，它们应该排在第121号元素后面，和121号元素一起共33个元素叫做第一超锕系元素。在第9周期里171—203号诸元素叫做第二超重锕系元素。在维尔纳长周期表中这两个超锕系都是IIB族的元素。应各占据第121号和第171号的位置上。
按照镧系和锕系元素的电子层结构规律可以外推出超锕系的电子层排布法则。这个排布法则也已在图中标明，以第8周期为例，第119号，120号元素是8s充填元素。从121号开始进入超锕系，在121号原子中增加1个7d电子它是镧和锕的同类元素。在122号原子中充填1个6f电子，从123号原子开始充填5g电子，到141号原子5g轨道充满。下面从142号起继续充填6f轨道一直到153号元素，然后从154号继续充填7d轨道一直到162号元素。从163号元素起电子进入8p轨道，到168号元素完成第8周期。由于5g和6f能级接近，所以预见所有32个元素都和121号元素在性质上很相似。在第9周期这种充填方式作了一次重复。就好象是第7周期重复了第6周期的排布一样。
不过现在也已出现了与上述法则对立的超锕系元素电子层结构理论。有人通过理论计算，认为在这些超重元素中由于自旋轨道相互作用显得十分重要，s，p，d等电子层都发生了能级分裂，分裂成高能量的与低能量的亚层。这样就使得低能的8p亚层会在6f和5g轨道之前得到充填。这样就造成了超锕系以及超锕系以后元素有非常复杂的电子充填方法。很奇特的是，这个理论指出9s原子轨道并不是从第9周期开始充填的，而是在第8周期靠后的165—166号原子中充填的，而第9周期的前两个元素（169，170）却是高能的8p亚层充填的，等等。总之，按照这个观点来看，第6，7周期元素的电子充填规律，对于第8，9周期是无规可循的。这种观点是不是会重蹈铀系理论的复辙，也是很难说的。至少就目前的情况来说，这种理论没有任何现实意义，故不作介绍了。
无论如何，任何理论的预见，都需要经受实践的考验，以检查其真伪。所以说周期系理论又进入了一个通过实验（合成更多的超重元素并研究它们的理论结构和性质）、继续证实理论的预见的新历史时期。这个新的认识循环可能需要几十年甚至百年以上的时间才能完成，但可以肯定的说，在完成这个新认识循环之后，现代科学技术和元素周期系理论本身无疑将一定会得到更进一步的飞跃发展和提高。
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