门捷列夫年过七旬后，积劳成疾，竟双目半盲。他每天从清晨工作到下午5：30，吃完饭后继续工作到深夜。1907年1月20日凌晨5时门捷列夫不幸与世长辞。他是在书桌前死去的，去世时手里还握着笔。送葬那天，队伍前面抬着一张巨大的元素周期表。自发参加送葬的群众达几万人。
第一号元素——氢
早在16世纪就有人注意到了氢。曾经接触过氢气的人也不止一个，但当时人们把所有接触到的气体都笼统地称作“空气”，因此，氢气并没有引起人们注意。直到1766年，英国物理学家、化学家卡文迪许用6种相似的反应制出了氢气。这些反应包括锌、铁、锡分别与盐酸或稀硫酸反应。同年，他在一篇名为《人造空气的实验》的研究报告中谈到这种气体与其他气体性质不同，但由于他相信燃素学说，不认为这是一种新的气体，而认为这是金属中含有的燃素在金属溶于酸后放出的“可燃空气”。事实上，法国杰出的化学家拉瓦锡于1785年首次明确地指出：水是氢和氧的化合物，氢是一种元素。并将“可燃空气”命名为“Hydrogen”。这里的“Hydro”是希腊文中的“水”，“gene”是“源”，“Hydrogen”就是“水之源”的意思。它的化学符号为H。我们的“氢”字是采用“轻”的一边，并把它放进“气”里面，表示“轻气”。
氢元素的原子序数是1，排在元素周期表第一号位置上。它也是相对原子质量最小的元素，相对原子质量只有1。
在自然界中氢是非常丰富的元素，氢在自然界多以化合物形态出现。在地壳10千米范围内（包括海洋和大气）化合态氢的重量组成约占1％，原子组成占15.4％。化合态的氢的最常见的形式是水和有机物。自然界游离态的氢却数量极少。在空气中，氢气的含量不多，约占总体积的5‰。所以想要得到大量的氢气只能人工制取。天然气、煤炭、石油、生物质能等，都是氢气的有效来源。氢气的主要来源是水，而氢气燃烧后的产物还是水，因此，氢是可再生而有无任何污染的最佳能源。
氢气是所有气体中最轻的气体。在0℃、1个大气压下，每升氢气重0.09克——仅相当于同体积空气重量的1/14.5。氢气的这种特性很早就引起人们的注意。18世纪，法国化学就把氢气灌入猪的膀胱中，制得了世界上第一个氢气球。在航空技术不发达的那个时期，人们正是利用这些氢气球来实现人们的飞天的梦想的。现在，人们大量利用氢气球进行高空探测。在气象台，人们差不多每天都要放几个氢气球，探测高空的风云。
随着对氢的逐步深入研究，人们发现氢不是单独存在的，它存在着同位素。自然界中氢存在着三种同位素：氢也叫氕，符号为“H”；氘，符号为“D”；氚，符号为“T”。它们的性质相同而质量完全不同，相对原子质量分别为1、2、3。通常所说的氢（氕），在氢的同位素中占98%~99％，氘占0.02％，氚极少。普通氢原子原子核内只含有一个质子，而氘原子原子核内除了含一个质子外，还含有一个中子。氘俗称重氢。在原子工业中，氘和氚有着重要的作用，氘和氧形成的重水是重要的中子减速剂，氘也是氢弹的主要原料。氘和氚还能进行热核反应，放出巨大的核能。我国1967年爆炸成功的氢弹，其中就有氘和氚。氘和重水还是很重要的示踪材料。
氢的性质很活泼，能和大多数元素反应，形成氢的化合物。氢涉及的领域很多，如化工、有机合成、空间技术、原子能、冶金和半导体材料生产等工业技术。
氢气还是合成氨的重要的材料，氨是重要的化学肥料。
氢是很强的还原剂，它能从许多金属的氧化物、氯化物中夺取氧和氯，使金属游离出来。钨、锗、硅就是用这种方法制取的。
原则上，凡是破坏碳键的都可以用氢。色泽、气味不好的低劣油脂经过氢化就会变成制皂的合格原料——硬化油。植物性油脂氢化以后，可以变成美味可口的营养丰富的人造黄油。
氢是很好的染料，燃烧1克氢，可释放16千焦热量，大约是航空汽油热值的3倍；氢是一种无污染的燃料，它燃烧后的产物是水蒸气，不会像煤炭和石油那样，因燃烧产生大量的废气而污染自然环境；氢燃料重量轻，用作航天、航空等高速运输工具的燃料，是最适宜不过的了，可以使载重和自重比成倍地提高；氢用途广泛，适用性强，除了用于普通飞机和地面交通工具以外，还可以利用管道输送给家庭作为做饭、取暖和空调的能源；氢在运输和储存方面都很方便，用管道输送损失小。根据测算，用管道保存和输送氢气的费用，还不到电力输配费用的1/2。
氢是一种高密度能源，一般说来，生产氢要消耗大量的能量。因此，必须寻找一种低能耗、高效率制氢方法。安全、高效、高密度、低成本的储氢技术，是将氢能利用推向实用化、规模化的关键。目前研究较多的是电解法、光解法、热化学法、光催化法等。
制取氢最好用分解水的方法取得，因为整个地球上水的储藏量极为丰富。可谓取之不尽、用之不竭的氢的源泉。
电解法是广泛采用的方法。每制取1立方米的氢约消耗0.9升水，纯度可达99.99%～99.999％。缺点是原料要纯水，而海水中含大量的氯离子和钙离子，需要预先将海水纯制。另外，效率低，要消耗大量电力，投资和生产费用高，经济上不合算等。
光催化法是利用太阳能将水分解。太阳能以1353瓦/平方米的固定常数射到地球，由于大气层的吸收，实际能量比这要小。但只要设法集中使用，已经足够大了。
事实上，两周****到地球上的太阳能就相当于全世界现有有机燃料的储量。除约0.03％从光合作用转化为化学能外，绝大部分用以加热大陆和海洋的表面。光催化法需要辅以无机材料如TiO2、S2TiO3等。氢虽然是一种理想的燃料，但实践起来还有不少困难，用它来取代现有燃料还有个过程，因此我们说它是未来的新型燃料。
火焰空气——氧
氧气是空气的组成成分之一，无色无味。氧气比空气重，在标准状况（0℃和大气压强101.3千帕）下密度为1.429克/升，能溶于水，但溶解度很小。
氧气能与很多元素直接化合，生成氧化物。
氧气是人和动植物维持生命所必需的气体。氧气的用途非常广泛，它可用于医疗和高空飞行，纯氧可用于炼钢和切割、焊接金属，液氧用作火箭发动机的氧化剂。
生产上应用的氧气由液态空气分馏得来。实验室借含氧盐类（******、********等）受热分解来制取氧气。
氧气的发现经历过一段曲折的过程。18世纪初，德国化学家施塔尔（1660～1734年）等人提出“燃素理论”，认为一切可以燃烧的物质由灰和“燃素”组成，物质燃烧后剩下来的是灰，而燃素本身变成了光和热，溢散到空间去了。这样一来，燃烧后物质的质量应当减轻，但人们发现，在潮湿的空气中放置的铁块的质量不是减轻，而是增加了，锡、汞等燃烧后，也都比原来重。为什么燃素跑掉后，物质反而会增加呢？随着欧洲工业革命的发展，金属的冶炼和煅烧在生产实践中给化学提出了许多新问题，冲击着燃素理论。
舍勒是氧气的最早发现者，他在1773年就用两种方法制得了比较纯净的氧气。第一种方法是将硝酸钾、硝酸镁、碳酸银、碳酸汞、******加热，就会放出氧气。第二种方法是将黑锰矿（二氧化锰）与浓硫酸共热，产生氧气。接着，他对氧气的性质作了研究，他发现，当一种物体在这种气体中燃烧后，这种气体便消失了，所以他把这种气体叫做“火焰空气”。舍勒的研究成果发表在《论空气和火的化学》中，但这本书被出版商延误，直到1777年才出版。而英国化学家普里斯特利于1774年发现氧气后，很快就发表了论文，时间比舍勒还要早。现在，化学史上都认为舍勒和普里斯特利各自独立地发现了氧气。由于舍勒是燃素学说的信奉者，所以他认为燃烧是空气中的“火焰空气”与燃烧物体中的燃素相结合的过程，火是“火焰空气”与燃素形成的化合物，因此，舍勒与普里斯特利一样，虽然发现了氧气，但是都未能对燃烧现象作出正确的解释。
舍勒的生命是短暂的，但他所取得的成果却相当多，他一生发现的新物质有30多种，这在当时是绝无仅有的。在舍勒一生的发现中，最为突出的贡献是发现氧气和氯气。
瑞典科学家卡尔·威廉·舍勒出生于斯特拉尔松城，地处当时瑞典王国波美尼亚境内。他的父亲是瑞典商人，在城内有一家商店。父亲认为他有开药店的才能，14岁就送他到药房当学徒。
舍勒早年曾在哥德堡、马尔默、乌普萨拉、斯德哥尔摩等地的药房短期工作过，大部分时间是在小城镇彻平的药房工作，大量实验研究也是在彻平进行的。舍勒经常处于穷困之中，大量的实验工作是用简陋的仪器在寒冷的实验室中进行的。他还经常在夜里工作，这大大损害了他的健康，他得了哮喘病，并在1786年5月21日病故，终年仅44岁。
舍勒去世后，瑞典人十分怀念他，在他150周年和200周年诞辰时，给他举行了隆重的纪念会。在科平城和斯德哥尔摩都为他建立了纪年塑像，在他墓地前方有方形墓碑。碑上的浮雕是一个健美男子高举着一把燃烧的火炬。
一、为什么火会灭
一天夜里，舍勒在药店的实验室里，做自己已经安排好的实验。
药店里非常寂静，店门早就关了，店主和店里的小伙计们也早就睡着了。舍勒一个人兴致勃勃地拿着那些瓶瓶罐罐做试验。
他把上次做试验的密闭容器放在水槽里，水涌入了容器到其1/4处停下来了。这个密闭容器是前几天他放入湿铁屑的容器。现在铁屑生锈，空气减少了1/5。他又把一支蜡烛在容器中剩下的4/5空气中点燃，怎么回事，蜡烛居然不能燃烧。难道剩下的空气和那1/5空气不一样吗？
这是为什么？带着这样的思考，他又开始了另一个试验：他从一只盛满了水的大罐子中，取出一小块蜡状的磷。磷这种物质化学性质非常活泼，如果把它暴露在空气中它很快就会自己燃烧起来。所以化学家们一般会把它保存在水里，而且每次取用时也都是在水里切割。
舍勒拿刀插进罐里切下一小块磷。他把这一小块磷放进空烧瓶里，塞上瓶塞，然后把烧瓶在一支蜡烛上加热。烧瓶中的磷很快熔化，在瓶底摊成一片。又过了一会儿，磷开始燃烧起来，发出一阵明亮的火焰，放出白色的浓烟。很快，这些浓烟沉积在瓶壁上变成了一层白霜。整个试验过程很快就完成了。磷立即烧尽变成了磷酸。
这个试验变化很明显能给人留下深刻的印象，可是舍勒似乎并没在意。因为使磷燃烧，观察燃烧的现象，这在很久以前对于他来说就已经不是第一次。现在他感兴趣的不是燃烧的现象，而是烧瓶中的空气在磷燃烧时有什么变化。
烧瓶冷却后，舍勒立刻将瓶口的一端没入水槽中，然后拔去瓶塞。这时候，奇怪的事情又发生了：水槽里的水进入瓶中只填充了烧瓶体积的1/5。
“又是一样！”舍勒喃喃地说，“还是1/5的空气不知道去哪了，水涌进来补充了这些空气剩下的位置……”
奇怪！无论舍勒把什么东西放在密闭的容器里燃烧，总会看见一种相同的现象，即容器内的空气会在燃烧中少掉1/5。烧瓶是用塞子塞严的，瓶里的空气怎么能够跑掉呢？它会跑到哪里去呢？
为了弄清这些，舍勒又开始了另一个试验。他这次想在密闭的容器中燃烧另一种易燃物质——金属溶解在酸中时发生的那种易燃的气体。
舍勒很早就掌握了这种易燃气体的制取方法，所以他能很快就制取到这种气体。舍勒把一些铁屑放进一个小瓶里，然后往铁屑上浇了些稀硫酸溶液。然后他用一个带孔的软木塞把瓶口塞住，并且通过这个孔插上了根长长的玻璃管。瓶里开始反应铁屑吱吱地响，酸也开始沸腾，冒出银色的气泡来。
舍勒用一支蜡烛点燃玻璃管冒出的气体，气体燃烧起来形成一个苍白色火舌。
接着，舍勒把小瓶放进一只盛水的玻璃缸里，又用一只空烧瓶倒扣在火舌上面。烧瓶的口直插进水里，这就使瓶外的空气无法进入瓶中，而那气体就在密闭状态下燃烧。
烧瓶刚一罩到火焰上，玻璃缸里的水立刻往瓶里涌。上面的气体燃烧着，下面的水不断地向上升。水越升越高，那气体所生的火焰也越来越暗。最后，火焰完全熄灭了。这时候，舍勒发现涌入瓶中的水也只占烧瓶体积的1/5左右。
“这样，”他想，“假定由于我不知道的某种原因，而致使空气在燃烧的过程中消失了。可是，为什么消失的只是一部分空气，而不是全部所有的空气？那剩余的气体不是还够燃烧很久吗？铁屑还在响，小瓶里的酸还在沸腾，反应也还在进行着。现在我只要在通畅的地方，把那易燃气体点着，它肯定还会开始燃烧起来。那么，在烧瓶里面，它为什么就要熄灭呢？烧瓶里还剩下4/5的空气呀？”
舍勒心中常常产生的一种模糊的疑念，此时又在他脑海里闪现了一下“这么说，瓶里剩下的空气和那在燃烧中从瓶里消失的空气肯定是完全不同。”
舍勒想再准备进行几种新试验，把自己的想法彻底检验一下。可是看了看钟，时间已经不允许了，他叹了口气，停止了工作，开始动手收拾试验用的仪器和药品。
