第一部 定位：列與列，欄與欄
1地理位置決定一切
2 氦He 4.003
5 硼B 10.812
51 銻Sb 121.760
69 銩Tm 168.934
8 氧O 15.999
67 鈥Ho 164.930
大多數人一想到週期表，腦海裡就會浮現高中化學教室牆上懸掛的一張大圖表，裡面有一堆不對稱的欄與列，從老師的肩上冒出來。這張圖表通常很大，六呎乘四呎左右，的確大得嚇人，但是也頗符合它在化學上的分量。全班第一次看到它，是在九月初開學的時候；但直到隔年五月底，它還是主角，而且考試的時候，你大可以去查上面的科學資料，這點與一般筆記或教科書大不相同。當然，你可能還記得，週期表最令你氣餒的部分原因也在這裡：儘管它任君查看，是一張超大的合法小抄，但是對你的考試成績卻幾乎幫不上一點忙。
就某方面來說，週期表似乎很有條理，也很精準，簡直就像是德國人設計的科學用途最大化圖表。但就另一方面來說，它卻又這麼雜亂，充斥著長串數字、縮寫符號，以及一堆活像電腦亂碼的東西（[Xe]6s24f15d1），讓人看了想不焦慮都難。而且，雖然週期表與其他科學（例如生物學與物理學）顯然也有關聯，可是又不清楚關係到底在哪。而最讓一般學生氣惱的，恐怕是那些週期表達人了，他們真的曉得週期表是怎麼回事，信手拈來就能從中看出諸多事實。這種氣惱，想必就像色盲的人看到別人有辦法從雜色斑點圖裡辨認出數字—那些關鍵但隱藏的資料，展現的方式從來就沒有連貫性。對週期表的回憶，往往讓人五味雜陳：迷人，喜愛，自卑，以及憎惡。
在教導週期表之前，所有老師都應該先把上頭雜七雜八的符號和數字拿掉，讓學生看看空白的週期表。它看起來像什麼？有點像一座主城牆不夠平的城堡，彷彿皇宮裡的石匠尚未完工，還剩下左邊城牆以及兩端高聳的塔樓。它共有十八個高低不等的欄，以及七個水平方向的列，再加上最底部的兩行「飛機跑道」。這座城堡是由「磚塊」砌成的，而週期表第一樁從外表看不出來的事實就是，它的磚塊完全不能互換。每一塊磚塊就是一個元素，或說是一種物質（目前表上有一百一十二個已知元素，另外還有幾個位置尚未確定），任何磚塊如果沒有確切待在它的崗位上，整座城堡就會崩塌。這話一點都不誇張：如果科學家不知怎的，決定把某個元素放到另一個位置上，或是把兩個元素互換，整座大廈都會倒塌。
這座城堡在建築上還有另一個罕見之處：不同的區域，由不同的材料打造。也就是說，這些磚塊的材質不盡相同，特性也不盡相同。百分之七十五的磚塊為金屬材質，意思是說，它們都是冷冰冰的灰色固體，至少在人類習慣的溫度下是如此。城堡最東邊有幾欄裡頭有氣體。但在室溫下，只有兩種元素是液體，汞與溴。在金屬與氣體之間，差不多位在相當於美國地圖肯塔基州的地方，還有一些很難界定的元素，它們天生就不規則，因此擁有一些很有趣的特性，例如可以讓酸度增強幾十億倍，遠超過鎖在化學庫房裡的任何材料。整體而言，如果每塊磚都以它所代表的元素做成，這座元素城堡將會是一個嵌合體，有在不同時代加蓋的廂房與擴建部分。或者說得好聽一點，它就像是李伯斯金（Daniel Libeskind）所設計的建築，把看似不相容的材料組合成優美的整體。
我們不厭其煩地深究這座城堡的藍圖，原因在於一個元素的座標幾乎就能決定它所有的科學特點。因為對每一個元素來說，地理位置決定了它的命運。事實上，既然各位對週期表的長相已經有了初步概念，我可以換一個更有用的譬喻：週期表就像一張地圖。為了描繪得更仔細，我將由東往西來標註這張地圖，好好地拜訪其間的元素，不論是鼎鼎大名的元素，還是名不見經傳的元素。
我們先從最右邊第十八欄開始，這一組元素著名的稱號為「高貴氣體」（noble gas，也就是中文裡的「惰性氣體」或「鈍氣」）。高貴是一個很八股、聽起來有點滑稽的字眼，比較有倫理學或哲學的味道，而不像化學用字。而事實上，高貴氣體這個詞的確來自西方哲學發源地古希臘。繼希臘同胞留基伯（Leucippus）與德謨克利特（Democritus）提出原子的概念後，柏拉圖也發明了「元素」（element，希臘文裡是stoicheia）這個詞，泛指各種不同的物質小粒子。柏拉圖差不多是在西元前四○○年，也就是恩師蘇格拉底被處死之後，為了保命而逃離雅典，此後遊走四方多年，撰寫哲學書籍，他當然並不了解元素在化學上的真正意義。然而，他要是了解的話，一定會選擇週期表最東邊那欄元素，尤其是排在第一位的氦（helium），做為他的最愛。
柏拉圖在討論愛與欲的對話集《饗宴》（The Symposium）中，宣稱世間萬物都渴望尋得自己的補體，也就是失落的另一半。對於人來說，這意味的就是熱情與性愛，以及伴隨熱情與性愛而來的一切麻煩。此外，柏拉圖還透過對話來強調，抽象且不變的物質基本上要比到處鑽營和攪和的物質來得高貴。這也說明了為何他這麼喜歡幾何學，因為幾何學裡的理想圓形、方形物體，只存在理性的感知中。對於其他非數學的物體，柏拉圖發展出一套「理型論」（theory of forms），指稱萬物都存在於其理想型的陰影之下。譬如說，所有的樹都是某個理想樹型的不完美複本，而那完美的「樹性」是所有樹木渴望達成的。同樣的道理，世間的魚兒也有所謂的「魚性」，甚至連杯子都有它們的「杯性」。柏拉圖相信這些理型不只在理論上存在，而且實際上真的存在，即便是飄浮在天際之頂，超乎我們人類所能感知。也因此，他要是發現科學家開始在地球上變出一個理型氦元素，一定比任何人都震驚。
一九一一年，一名荷蘭裔德國科學家在用氦來冷卻水銀時發現，在攝氏零下二六八‧九度以下，該系統會失卻所有電阻，成為一個理想的導體。這項發現有點像是你把iPod冷卻到零下幾百度，結果發現只要氦能保持電路冷卻，不論音樂播放多久或是多大聲，電池始終滿載。一九三七年，一個蘇聯加拿大聯合研究小組也利用純氦耍了一招更厲害的把戲。當溫度被降到攝氏零下二七一‧一度時，氦就變身為一種超流體（superfluid），流動起來一點黏性與阻力都沒有，是一種完美的流質。超流體氦能夠抗拒地心引力，往上坡流動，爬上牆壁。在當時，這些都是令人目瞪口呆的大發現。科學家常常喜歡便宜行事，把各種效應（例如摩擦力）假設為零，但此舉只是讓計算簡單一點而已。甚至連柏拉圖都不曾預言，有朝一日真的會發現一個他所謂的理型。
氦是這麼一個最佳的「元素性」典範—用尋常的化學手段無法破解或改變的物質。科學家花了二千二百年，從西元前四○○年的古希臘開始，直到西元一八○○年的歐洲，才終於了解元素是什麼，因為大部分元素都太善變了。當碳存在幾千種化合物中，而且這些化合物特性各不相同時，我們實在很難看出是什麼特性讓碳之所以為碳。現在我們會說二氧化碳不是一種元素，因為一個二氧化碳分子可以分解成碳與氧。但碳與氧卻都是元素，因為你沒有辦法在不摧毀它們的前提下，把它們分得更細。現在，我們再回頭來討論《饗宴》的主題，以及柏拉圖尋覓失落另一半的理論，我們會發現，確實每個元素都在尋求能與它們形成連結的原子，而連結能遮住它們的本性。即便是最「純」的元素，例如空氣中的氧分子（O2），在自然界中也總是以混合物的姿態存在。然而，科學家要是能早一點認識氦，可能會大大提早對元素的了解，因為氦從不與其他物質攪和，而且一向以純元素的狀態存在。
氦會有這種表現是有原因的。所有原子都具有帶負電的粒子，稱為電子，它們居住在原子內的不同階層（或說能階）上。這些階層是以同心圓的方式層層包裹，而且每一層都需要特定數目的電子才會感到滿足。在最內部的階層，需要的特定電子數目是二。在其他層次，通常是八。一般說來，元素具有的帶負電粒子（電子）與帶正電粒子（也就是質子）數目相等，所以它們才會是中性的。不過，電子可以被原子隨意交易，而且當原子失去或得到電子時，會成為帶有電荷的原子，稱做離子。
關於原子，有一件事不可不知：原子會儘量先用自己的電子去填滿較內、較低能量的階層，接下來，它們要嘛甩掉一些電子，或是與其他原子共用一些電子，或者乾脆偷一些電子，好讓最外圍的階層保有最適數目的電子。有些元素會用外交手腕來共用或交易電子，有些元素的行為則非常卑劣。其實只要一句話，就可以道盡半部化學：最外圍的電子數目要是不足，原子們會彼此爭鬥、交換、乞求、結盟或打破結盟，甚至不惜一切手段，以求讓自己的最外階層達到適當的電子數目。
氦，也就是第二號元素，剛好擁有足以填滿它唯一階層所需的電子數目。這樣一個「封閉」的結構，讓氦擁有極大的獨立性，因為它不需要與其他原子互動，以求共用或偷竊電子來滿足自己。氦已經在自己身上尋到完整的愛情。不只如此，同樣的結構也出現在氦以下的整個第十八欄元素身上—氖（neon）、氬（argon）、氪（krypton）、氙（xenon）、氡（radon）。這些元素全都具有電子數目完整的封閉階層，所以在正常情況下，它們都不和其他原子打交道。這也是為什麼，儘管科學家在一八○○年代如此狂熱地搜尋並標記各種元素—包括發展出週期表，卻無人能在一八九五年之前分離出任何一個屬於第十八欄的元素。那股不食人間煙火的超脫氣息，和柏拉圖的理想幾何圖形多麼相像啊；它們想必能讓柏拉圖龍心大悅。也就因為這樣，發現氦以及它的鈍氣元素兄弟的科學家們，試圖用「高貴氣體」的稱謂來喚起大家的記憶。或是套用柏拉圖式的說詞，「凡是崇尚完美與不變、而且鄙視腐敗與卑劣的人，顯然都將偏愛高貴氣體遠勝其他元素。因為它們永不改變，永不動搖，永遠不會像市井小民那般逢迎巴結其他元素。它們既廉潔又理想。」
然而，像高貴氣體這樣平靜的個性非常罕見。它左手邊的第一欄，就住著週期表上最活躍、也最有反應性的氣體—鹵素（halogen）。而且你如果把週期表當成麥卡托航海圖那樣，圍成一圈，讓東邊碰到西邊，讓第十八欄碰到第一欄，位在週期表最西邊那群元素就更凶猛了，它們是鹼金屬（alkali metal）。與世無爭的高貴氣體等於是一塊非軍事區，周圍環伺著一群不安分的鄰居。
雖然就某方面來說，鹼金屬算是一般的金屬，但是它們在空氣或水中卻不會生鏽或腐蝕，而是產生激烈反應消耗掉。此外它們也會和鹵素氣體互利結盟。鹵素最外層有七個電子，比所需要的八個電子少一個；而鹼金屬的最外層有一個電子，往內一層則有滿滿的八個電子。所以很自然地，鹼金屬會把多出來的一個電子丟給鹵素，分別造成帶正電與帶負電的離子，兩者之間於是形成很強的鍵結。
這種鍵結不斷發生，也因此電子成為原子裡頭最重要的成分。雖說組成原子核的質子與中子體積都遠大於電子，但電子幾乎占據了整個原子的空間，像雲一樣圍繞著一個很扎實的原子內核，也就是原子核。如果我們把一枚原子放大到和美式足球場一般大，富含質子的原子核將有如放置在五十碼線上（也就是球場正中央）的一顆網球。它的電子則好比大頭針的針尖繞著那顆網球飛馳—但速度之快，每顆電子每秒撞擊你的次數之多，足以讓你進不了球場：感覺起來，它們像是一堵實體的牆。於是乎，每當兩個以上的原子接觸時，深埋在內部的原子核都默不作聲；一切唯電子是尊。
先簡單警告各位：請不要太執著於「電子彷彿一群個別的大頭針尖，飛快地繞著一個實體核心打轉」的影像。或是另一個更常見的行星繞日比喻，電子其實不見得會像行星般，環繞著原子核太陽打轉。拿行星來比喻是很好用，但是就像許多其他的譬喻，容易流於誇大不實，令一些知名科學家氣惱不已。
離子之間的鍵結，可以解釋為何鹵素與鹼金屬經常結合，氯化鈉（食鹽）就是一個很好的例子。同樣地，來自多帶了兩個電子的欄的元素（像是鈣），經常會找上來自缺了兩個電子的欄的元素（像是氧），好自行調整一番。這是最容易滿足雙方需求的方法。至於並非剛好互補的欄裡的元素，也可以根據同樣的法則來配對。兩個鈉離子（Na+）可以接受一個氧離子（O-2），形成氧化鈉（Na2O）。而氯化鈣（CaCl2）也是基於這個原因形成的。總的說來，通常你只需要瞄一眼，弄清楚某些元素所在的欄以及帶的電荷，就可以料中它們會用什麼方式結合。規則全都明白地展現在週期表討喜的左右對稱中。
很不幸，並非整張週期表都這麼乾淨利落。但是話說回來，某些元素就是因為不規則，反而更讓人想一探究竟。
有一則老笑話大意如下：一天早晨，一名實驗室助理衝進老闆的辦公室，儘管熬了一整晚做實驗，精神卻亢奮得不得了。他高舉一瓶冒著泡泡嘶嘶作響的綠色液體，宣布剛剛發現了一種宇宙溶劑。滿懷希望的老闆看了看玻璃瓶，問道：「什麼是宇宙溶劑呀？」助理語無倫次地說，「就是一種能夠溶解所有物質的酸！」
1地理位置決定一切
2 氦He 4.003
5 硼B 10.812
51 銻Sb 121.760
69 銩Tm 168.934
8 氧O 15.999
67 鈥Ho 164.930
大多數人一想到週期表，腦海裡就會浮現高中化學教室牆上懸掛的一張大圖表，裡面有一堆不對稱的欄與列，從老師的肩上冒出來。這張圖表通常很大，六呎乘四呎左右，的確大得嚇人，但是也頗符合它在化學上的分量。全班第一次看到它，是在九月初開學的時候；但直到隔年五月底，它還是主角，而且考試的時候，你大可以去查上面的科學資料，這點與一般筆記或教科書大不相同。當然，你可能還記得，週期表最令你氣餒的部分原因也在這裡：儘管它任君查看，是一張超大的合法小抄，但是對你的考試成績卻幾乎幫不上一點忙。
就某方面來說，週期表似乎很有條理，也很精準，簡直就像是德國人設計的科學用途最大化圖表。但就另一方面來說，它卻又這麼雜亂，充斥著長串數字、縮寫符號，以及一堆活像電腦亂碼的東西（[Xe]6s24f15d1），讓人看了想不焦慮都難。而且，雖然週期表與其他科學（例如生物學與物理學）顯然也有關聯，可是又不清楚關係到底在哪。而最讓一般學生氣惱的，恐怕是那些週期表達人了，他們真的曉得週期表是怎麼回事，信手拈來就能從中看出諸多事實。這種氣惱，想必就像色盲的人看到別人有辦法從雜色斑點圖裡辨認出數字—那些關鍵但隱藏的資料，展現的方式從來就沒有連貫性。對週期表的回憶，往往讓人五味雜陳：迷人，喜愛，自卑，以及憎惡。
在教導週期表之前，所有老師都應該先把上頭雜七雜八的符號和數字拿掉，讓學生看看空白的週期表。它看起來像什麼？有點像一座主城牆不夠平的城堡，彷彿皇宮裡的石匠尚未完工，還剩下左邊城牆以及兩端高聳的塔樓。它共有十八個高低不等的欄，以及七個水平方向的列，再加上最底部的兩行「飛機跑道」。這座城堡是由「磚塊」砌成的，而週期表第一樁從外表看不出來的事實就是，它的磚塊完全不能互換。每一塊磚塊就是一個元素，或說是一種物質（目前表上有一百一十二個已知元素，另外還有幾個位置尚未確定），任何磚塊如果沒有確切待在它的崗位上，整座城堡就會崩塌。這話一點都不誇張：如果科學家不知怎的，決定把某個元素放到另一個位置上，或是把兩個元素互換，整座大廈都會倒塌。
這座城堡在建築上還有另一個罕見之處：不同的區域，由不同的材料打造。也就是說，這些磚塊的材質不盡相同，特性也不盡相同。百分之七十五的磚塊為金屬材質，意思是說，它們都是冷冰冰的灰色固體，至少在人類習慣的溫度下是如此。城堡最東邊有幾欄裡頭有氣體。但在室溫下，只有兩種元素是液體，汞與溴。在金屬與氣體之間，差不多位在相當於美國地圖肯塔基州的地方，還有一些很難界定的元素，它們天生就不規則，因此擁有一些很有趣的特性，例如可以讓酸度增強幾十億倍，遠超過鎖在化學庫房裡的任何材料。整體而言，如果每塊磚都以它所代表的元素做成，這座元素城堡將會是一個嵌合體，有在不同時代加蓋的廂房與擴建部分。或者說得好聽一點，它就像是李伯斯金（Daniel Libeskind）所設計的建築，把看似不相容的材料組合成優美的整體。
我們不厭其煩地深究這座城堡的藍圖，原因在於一個元素的座標幾乎就能決定它所有的科學特點。因為對每一個元素來說，地理位置決定了它的命運。事實上，既然各位對週期表的長相已經有了初步概念，我可以換一個更有用的譬喻：週期表就像一張地圖。為了描繪得更仔細，我將由東往西來標註這張地圖，好好地拜訪其間的元素，不論是鼎鼎大名的元素，還是名不見經傳的元素。
我們先從最右邊第十八欄開始，這一組元素著名的稱號為「高貴氣體」（noble gas，也就是中文裡的「惰性氣體」或「鈍氣」）。高貴是一個很八股、聽起來有點滑稽的字眼，比較有倫理學或哲學的味道，而不像化學用字。而事實上，高貴氣體這個詞的確來自西方哲學發源地古希臘。繼希臘同胞留基伯（Leucippus）與德謨克利特（Democritus）提出原子的概念後，柏拉圖也發明了「元素」（element，希臘文裡是stoicheia）這個詞，泛指各種不同的物質小粒子。柏拉圖差不多是在西元前四○○年，也就是恩師蘇格拉底被處死之後，為了保命而逃離雅典，此後遊走四方多年，撰寫哲學書籍，他當然並不了解元素在化學上的真正意義。然而，他要是了解的話，一定會選擇週期表最東邊那欄元素，尤其是排在第一位的氦（helium），做為他的最愛。
柏拉圖在討論愛與欲的對話集《饗宴》（The Symposium）中，宣稱世間萬物都渴望尋得自己的補體，也就是失落的另一半。對於人來說，這意味的就是熱情與性愛，以及伴隨熱情與性愛而來的一切麻煩。此外，柏拉圖還透過對話來強調，抽象且不變的物質基本上要比到處鑽營和攪和的物質來得高貴。這也說明了為何他這麼喜歡幾何學，因為幾何學裡的理想圓形、方形物體，只存在理性的感知中。對於其他非數學的物體，柏拉圖發展出一套「理型論」（theory of forms），指稱萬物都存在於其理想型的陰影之下。譬如說，所有的樹都是某個理想樹型的不完美複本，而那完美的「樹性」是所有樹木渴望達成的。同樣的道理，世間的魚兒也有所謂的「魚性」，甚至連杯子都有它們的「杯性」。柏拉圖相信這些理型不只在理論上存在，而且實際上真的存在，即便是飄浮在天際之頂，超乎我們人類所能感知。也因此，他要是發現科學家開始在地球上變出一個理型氦元素，一定比任何人都震驚。
一九一一年，一名荷蘭裔德國科學家在用氦來冷卻水銀時發現，在攝氏零下二六八‧九度以下，該系統會失卻所有電阻，成為一個理想的導體。這項發現有點像是你把iPod冷卻到零下幾百度，結果發現只要氦能保持電路冷卻，不論音樂播放多久或是多大聲，電池始終滿載。一九三七年，一個蘇聯加拿大聯合研究小組也利用純氦耍了一招更厲害的把戲。當溫度被降到攝氏零下二七一‧一度時，氦就變身為一種超流體（superfluid），流動起來一點黏性與阻力都沒有，是一種完美的流質。超流體氦能夠抗拒地心引力，往上坡流動，爬上牆壁。在當時，這些都是令人目瞪口呆的大發現。科學家常常喜歡便宜行事，把各種效應（例如摩擦力）假設為零，但此舉只是讓計算簡單一點而已。甚至連柏拉圖都不曾預言，有朝一日真的會發現一個他所謂的理型。
氦是這麼一個最佳的「元素性」典範—用尋常的化學手段無法破解或改變的物質。科學家花了二千二百年，從西元前四○○年的古希臘開始，直到西元一八○○年的歐洲，才終於了解元素是什麼，因為大部分元素都太善變了。當碳存在幾千種化合物中，而且這些化合物特性各不相同時，我們實在很難看出是什麼特性讓碳之所以為碳。現在我們會說二氧化碳不是一種元素，因為一個二氧化碳分子可以分解成碳與氧。但碳與氧卻都是元素，因為你沒有辦法在不摧毀它們的前提下，把它們分得更細。現在，我們再回頭來討論《饗宴》的主題，以及柏拉圖尋覓失落另一半的理論，我們會發現，確實每個元素都在尋求能與它們形成連結的原子，而連結能遮住它們的本性。即便是最「純」的元素，例如空氣中的氧分子（O2），在自然界中也總是以混合物的姿態存在。然而，科學家要是能早一點認識氦，可能會大大提早對元素的了解，因為氦從不與其他物質攪和，而且一向以純元素的狀態存在。
氦會有這種表現是有原因的。所有原子都具有帶負電的粒子，稱為電子，它們居住在原子內的不同階層（或說能階）上。這些階層是以同心圓的方式層層包裹，而且每一層都需要特定數目的電子才會感到滿足。在最內部的階層，需要的特定電子數目是二。在其他層次，通常是八。一般說來，元素具有的帶負電粒子（電子）與帶正電粒子（也就是質子）數目相等，所以它們才會是中性的。不過，電子可以被原子隨意交易，而且當原子失去或得到電子時，會成為帶有電荷的原子，稱做離子。
關於原子，有一件事不可不知：原子會儘量先用自己的電子去填滿較內、較低能量的階層，接下來，它們要嘛甩掉一些電子，或是與其他原子共用一些電子，或者乾脆偷一些電子，好讓最外圍的階層保有最適數目的電子。有些元素會用外交手腕來共用或交易電子，有些元素的行為則非常卑劣。其實只要一句話，就可以道盡半部化學：最外圍的電子數目要是不足，原子們會彼此爭鬥、交換、乞求、結盟或打破結盟，甚至不惜一切手段，以求讓自己的最外階層達到適當的電子數目。
氦，也就是第二號元素，剛好擁有足以填滿它唯一階層所需的電子數目。這樣一個「封閉」的結構，讓氦擁有極大的獨立性，因為它不需要與其他原子互動，以求共用或偷竊電子來滿足自己。氦已經在自己身上尋到完整的愛情。不只如此，同樣的結構也出現在氦以下的整個第十八欄元素身上—氖（neon）、氬（argon）、氪（krypton）、氙（xenon）、氡（radon）。這些元素全都具有電子數目完整的封閉階層，所以在正常情況下，它們都不和其他原子打交道。這也是為什麼，儘管科學家在一八○○年代如此狂熱地搜尋並標記各種元素—包括發展出週期表，卻無人能在一八九五年之前分離出任何一個屬於第十八欄的元素。那股不食人間煙火的超脫氣息，和柏拉圖的理想幾何圖形多麼相像啊；它們想必能讓柏拉圖龍心大悅。也就因為這樣，發現氦以及它的鈍氣元素兄弟的科學家們，試圖用「高貴氣體」的稱謂來喚起大家的記憶。或是套用柏拉圖式的說詞，「凡是崇尚完美與不變、而且鄙視腐敗與卑劣的人，顯然都將偏愛高貴氣體遠勝其他元素。因為它們永不改變，永不動搖，永遠不會像市井小民那般逢迎巴結其他元素。它們既廉潔又理想。」
然而，像高貴氣體這樣平靜的個性非常罕見。它左手邊的第一欄，就住著週期表上最活躍、也最有反應性的氣體—鹵素（halogen）。而且你如果把週期表當成麥卡托航海圖那樣，圍成一圈，讓東邊碰到西邊，讓第十八欄碰到第一欄，位在週期表最西邊那群元素就更凶猛了，它們是鹼金屬（alkali metal）。與世無爭的高貴氣體等於是一塊非軍事區，周圍環伺著一群不安分的鄰居。
雖然就某方面來說，鹼金屬算是一般的金屬，但是它們在空氣或水中卻不會生鏽或腐蝕，而是產生激烈反應消耗掉。此外它們也會和鹵素氣體互利結盟。鹵素最外層有七個電子，比所需要的八個電子少一個；而鹼金屬的最外層有一個電子，往內一層則有滿滿的八個電子。所以很自然地，鹼金屬會把多出來的一個電子丟給鹵素，分別造成帶正電與帶負電的離子，兩者之間於是形成很強的鍵結。
這種鍵結不斷發生，也因此電子成為原子裡頭最重要的成分。雖說組成原子核的質子與中子體積都遠大於電子，但電子幾乎占據了整個原子的空間，像雲一樣圍繞著一個很扎實的原子內核，也就是原子核。如果我們把一枚原子放大到和美式足球場一般大，富含質子的原子核將有如放置在五十碼線上（也就是球場正中央）的一顆網球。它的電子則好比大頭針的針尖繞著那顆網球飛馳—但速度之快，每顆電子每秒撞擊你的次數之多，足以讓你進不了球場：感覺起來，它們像是一堵實體的牆。於是乎，每當兩個以上的原子接觸時，深埋在內部的原子核都默不作聲；一切唯電子是尊。
先簡單警告各位：請不要太執著於「電子彷彿一群個別的大頭針尖，飛快地繞著一個實體核心打轉」的影像。或是另一個更常見的行星繞日比喻，電子其實不見得會像行星般，環繞著原子核太陽打轉。拿行星來比喻是很好用，但是就像許多其他的譬喻，容易流於誇大不實，令一些知名科學家氣惱不已。
離子之間的鍵結，可以解釋為何鹵素與鹼金屬經常結合，氯化鈉（食鹽）就是一個很好的例子。同樣地，來自多帶了兩個電子的欄的元素（像是鈣），經常會找上來自缺了兩個電子的欄的元素（像是氧），好自行調整一番。這是最容易滿足雙方需求的方法。至於並非剛好互補的欄裡的元素，也可以根據同樣的法則來配對。兩個鈉離子（Na+）可以接受一個氧離子（O-2），形成氧化鈉（Na2O）。而氯化鈣（CaCl2）也是基於這個原因形成的。總的說來，通常你只需要瞄一眼，弄清楚某些元素所在的欄以及帶的電荷，就可以料中它們會用什麼方式結合。規則全都明白地展現在週期表討喜的左右對稱中。
很不幸，並非整張週期表都這麼乾淨利落。但是話說回來，某些元素就是因為不規則，反而更讓人想一探究竟。
有一則老笑話大意如下：一天早晨，一名實驗室助理衝進老闆的辦公室，儘管熬了一整晚做實驗，精神卻亢奮得不得了。他高舉一瓶冒著泡泡嘶嘶作響的綠色液體，宣布剛剛發現了一種宇宙溶劑。滿懷希望的老闆看了看玻璃瓶，問道：「什麼是宇宙溶劑呀？」助理語無倫次地說，「就是一種能夠溶解所有物質的酸！」
