将门捷列夫时代已知的元素填入现代元素周期表中（钇的化学符号在1920年代初由Yt变为Y）
在之前的元素专辑中，我们已经介绍过门捷列夫成功预测“类铝”（镓）和“类硅”（锗）的故事。相比于这两种元素，“类硼”的性质预测更为困难。这主要是因为“类硅”可以看作同族中硅（Si）和锡（Sn）之间的性质过渡，“类铝”可以看作铝（Al）和铟（In）之间的过渡，而硅、锡、铝、铟这些元素在当时都已经被人熟知。但是，在门捷列夫最初设计的周期表中，和硼位于同一竖行的元素，很多还都带着问号。那些元素的性质甚至原子量在当时还留有疑问，所以可参照的信息非常少。
更何况，由于1869年人们对原子内部结构还不了解，门捷列夫最初设计的周期表与现代元素周期表是有出入的。如果我们把门捷列夫时代已知的元素放在当今的周期表中，硼和钪其实距离挺远，并不在同一个族中。
门捷列夫虽然把这种元素放错了族，但对“类硼“一些物理化学性质的描述，特别是对其氧化物的预测，仍然与后来的实际发现比较接近。这里不排除运气的成分，但更体现了门捷列夫对元素之间关系的深刻认识。因为他在预测“类硼”性质时并没有简单依靠硼，而是充分参考了钙、钛、铝等周围相邻的元素，进行综合分析后才推测出结论。这在当时是了不起的成就。
在“镱土”中找到“钪土”
在门捷列夫的“类硼”预测沉寂10年后，人们终于在研究“稀土”的过程中真正发现了这种元素。
这里附带说下近来热议的稀土。得益于欧洲西北角斯堪的纳维亚半岛出产的几种独特的矿物，关于稀土的研究最早起始于北欧。1794年，芬兰人加多林(Johan Gadolin)从瑞典小镇于特比（Ytterby）出产的一种不寻常的黑色矿石中分离出一种新的物质，并将其命名为Yttria（钇土）。当时的化学家常把不溶于水的固体氧化物称为“土”，而且人们已经知道氧化物理论上都可以还原为单质元素，所以发现新的氧化物就等同于发现了一种新元素。后世为了纪念第一个稀土元素钇的发现者，将这种不寻常的黑色矿石命名为加多林矿（Gadolinite），后来也被称为硅铍钇矿。
加多林本人可能也想不到，他只是揭开了稀土家族的冰山一角。从1794年发现钇土开始，到1947年最后一个稀土元素钷（Pm）被发现，前后历经150多年。因为早期发现的稀土矿物较少，而且只能提取到少量不溶于水的氧化物，使得它们的外观酷似“土壤”，因而得名“稀土”（Rare earths）。实际上，稀土并不是“珍稀的土”啦，而是一类金属氧化物的统称。
钪的发现来自于对前人实验结果的纠正。1878年，也就是钪被发现的前一年，瑞士科学家马利纳克（Marignac）已经从加多林最初发现的“钇土”中分离出多种稀土元素，其中除了钇，还包括铽(Tb),铒(Er)和镱(Yb)等多种新元素。
钪的发现简史。其中白色背景的元素符号是纯净物，灰色背景的后来证明还混有其他稀土元素。
彼时，瑞典乌普萨拉大学的尼尔森（Lars Fredrik Nilson）正试图精确测量这些稀土元素的物理与化学常数。他按照前人方法，打算从加多林矿（gadolinite）和黑稀金矿（euxenite）中提取镱土，但奇怪的事情发生了：他测得的镱分子量比镱元素的发现者马利纳克给出的数值低。
尼尔森敏锐地意识到他手中的镱土里可能有什么更轻的元素鱼目混珠。于是，他将得到的“镱土”又用相同的流程反复处理，当样品只剩下十分之一的时候，终于在光谱中发现了30多条之前未见的特征吸收线，证明其中含有一种新的元素。
“失之东隅，收之桑榆“，尼尔森虽然没能更准确地测量镱，却意外发现了一种新元素。他将这种新元素命名为钪（Scandium），以纪念他的家乡以及矿石的产地——斯堪的纳维亚半岛（Scandinavia）。
加多林矿（左图中的黑色部分）和黑稀金矿（右图）（图源：Wikipedia）
尼尔森最终从约10公斤的矿石中提取出2克高纯的氧化钪（Sc2O3），并公开报道了氧化钪的一些物理化学性质。然而，他显然没有充分关注之前门捷列夫有关“类硼”元素的预测，错失了钪元素的一些关键属性。解开最后谜题的是另一位瑞典化学家——克里夫（Per Theodor Cleve），他将尼尔森发现的钪与门捷列夫预测的“类硼”联系在一起，确定了“钪”在元素周期表中的具体位置，并测定了钪的原子量。
由此，我们不难看出，化学史上激动人心的发现，往往离不开合理的怀疑精神、精湛的实验技术和充分的知识储备。
