同位素
在“化學大廈”——元素周期表的第一號房間裏，住著氫的三“兄弟”，它們都隻含有一個質子，所不同的是，老大帶有2個中子，叫氚，老二隻有1個中子，叫氘，老三沒有中子，“體重”最輕，通常叫氫，又叫氕。如果我們細心地檢查“化學大廈”的每個房間，可以發現其他元素都有類似的情況，化學家把這些含相同質子數不同中子數的元素互稱為同位素。
例如，第8號房間裏，住著氧的三個同位素“兄弟”，它們除了各自都帶有8個質子以外，老大帶有10個中子，老二帶有9個中子，老三帶有8個中子。其他“房間”裏，有的同位素很多，像錫有10個同位素。另外，有的同位素是安分守已的，叫做穩定同位素，如碳-12，碳-13；氯-35，氯-37。有的帶放射性，又是天生就有的，如鉀-40，鈾-235，鈾-238，稱為天然放射性同位素。還有一類是人造的，叫做人工放射性同位素，如镅、鐦、鐒等。
一種元素的幾個同位素兄弟，“體重”各不相同。如氫的三個同位兄弟，老大最重，有人叫它“超重氫”；老二次之，人稱“重氫”；老三最輕，叫“氫”。這是由於它們三個各自帶中子數目不一樣的緣故。其他元素的同位素也一樣，誰帶有中子數目多，誰就重些。
同位素兄弟之間，各有所長。氫的同位素老三，能燃燒，能同許多非金屬、金屬直接化合，是合成氨、氯化氫和有機合成中的氫化反應的原料。雖然氫很難液化，但液態的氫是高能燃料。老二氘與老三氕比起來，化學活潑性差些，但是人工加速氘原子核，就能使它參與許多核反應，這種反應能放出巨大的能量，所以氘是一種未來的能源。其他各種元素的許多同位素，都有一套特別的本領。特別是某些放射性同位素，能不斷地放出能量。科學家利用它們的這種特點，來為人類服務，或者防止對人類的危害。例如釙-238，是一種長壽命的動力源，用它作為心髒起搏器動力，可以用上十年。其他還有用來治病的同位素和用來診斷疾病的同位素等。
化學元素總共大約有2000多種同位素，假如讓這些同位素都工作，將給人類帶來無窮的好處。
有機分子結構
在一二百年前，化學家發現兩種性質完全不同的化合物，卻有同樣數量的原子。這是什麼緣故呢”按照化學的定比定律，每個化合物都有一定的組成，而一種組成隻能有一種化合物，那麼同樣的原子組成的化合物，為什麼又會性質完全不同呢？於是，引起化學家們的激烈爭論。
現在，我們弄明白了：在有機界，往往出現同分異構體。俗稱酒精的乙醇和甲醚，前者在室溫下是液體，後者在室溫下是氣體，這兩種性質迥異的化合物的一個分子卻都有2個碳原子、6個氫原子和1個氧原子，隻不過結合的方式不同。有的化學家認為有機分子是由各種原子結合起來的一個“建築物”，原子就好像木架和磚石，它們按照一定的次序連結起來，“建築物”就有一定的式樣和形象。
弄清有機分子的化學結構有著重大意義。一個有機化合物，可能有幾個或幾百個以上的異構體。現在科學家研究物質首先要知道它的結構，隻有了解化合物的分子結構，才能更好地研究或製造這種物質。根據一定的結構建立有機分子的手段叫作有機合成。正因為我們掌握了把一種物質轉換成另一種物質的技巧，才使物質世界發生了一場革命。今天我們可以把石頭、石油、水和空氣變成布匹、纖維，在一兩百年前是不可想象的。
在150年前，人類需要的染料，隻能從生物中提取。後來從煤焦油中發現了，化學家從此用有機合成的方法製出了千百種舊染料無可比擬的新產品。現在染料專家已經能夠按照需要，從分子結構出發，合成鮮豔的產品來代替天然染料。
有機高分子物質的合成，有著迷人的前景。我們已經能夠製造勝過棉花的合成纖維，比鋼鐵還堅硬的塑料，優於天然橡膠的俁成橡膠。科學家正設法合成像蛋白質、澱粉一類的天然高分子物質，打開人造食物的大門，但這隻有在弄清這些物質的分子結構之後才能完成。
門捷列夫的偉大貢獻
1886年，德國化學家溫克勒爾發現了一種新的化學元素——鍺（Ge）。他獲得了如下的實驗數據：