接着劳厄等人又以硫化锌、铜、氯化钠、黄铁矿、荧石和氧化亚铜等立方晶体进行实验，都得到了衍射图。于是，晶体X射线衍射效应被发现了。这一重大发现一举解决了三大问题，开辟了两个重要研究领域。第一，它证实了X射线是一种波长很短的电磁波，可以利用晶体来研究X射线的性质，从而建立了X射线光谱学；并且对原子结构理论的发展也起了有力的推动作用。第二，它雄辩地证实了几何晶体学提出的空间点阵假说，晶体内部的原子、离子、分子等确实是做规则的周期性排列，使这一假说发展为科学理论。第三，它使人们可利用X射线晶体衍射效应来研究晶体的结构，根据衍射方向可确定晶胞的形式和大小，根据衍射强度可确定晶胞的内容（原子、离子、分子的分布位置），这就导致了一种在原子——分子水平上研究化学物质结构的重要实验方法——X射线结构分析（即X射线晶体学）的诞生。
在上述劳厄发现的基础上，英国人布拉格父子以及莫斯莱和达尔文为X射线晶体结构分析的建立做了大量工作。从此，化学产生了一个新的分支——X射线晶体学。
应用X射线晶体结构分析方法于化学物质的结构研究，使现代结晶化学迅速兴起，它对有机结晶化学的发展，对蛋白质、核酸等生物高分子结构的研究，都起了巨大作用。
化学元素铷和铯的发现
19世纪60年代左右，化学家本生和基尔霍夫开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。他们决定制造一架能辨别光谱的仪器。于是，他们把一架直筒望远镜和三棱镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜分光，这就是第一台光谱分析法。
“光谱仪”安装好后，他们就合作系统地分析各种物质。本生在接物镜一边灼烧各种化学物质，基尔霍夫在接目镜上边进行观察、鉴别和记录。他们发现用这种方法可以准确地鉴别出各种物质的成分。
本生认为：分析吸收光谱不仅能够测定天体物质和地球上的物质的化学组成，还可以用来发现地壳中含量非常少的新元素。于是，本生和基尔霍夫取来了狄克汤姆的矿泉水，将它浓缩后，再除去其中的钙、锶、镁、锂的盐，制成的母液用来进行光谱分析。当他们将一滴试液滴在本生灯的火焰上，除了在分光镜中看到了钠、钾、锂的光谱线之外，还能看到两条显著的蓝线，他们进行查对，发现在当时已知元素中，没有一种元素能在光谱的这一部分显现出这两条蓝色，因此他们确定试液中含有一种新元素，它属于碱金属。他们把它命名为铯（即指它的光谱像天空的蓝色）。
为了获得可供分析用的含铯的试液，他们要处理几吨的矿泉水。发现铯的这天是1860年5月10日。
一年后的一天，本生和基尔霍夫将处理云母矿所得的溶液，加入少量氯化铂，即产生大量沉淀，在分光镜上鉴定这种沉淀时，只看见钾的谱线。后来，他们用沸水洗涤这种沉淀，每洗一次，就用分光镜检验一遍。他们发现，随着洗涤次数地增加，从分光镜中观察到的钾的光谱线逐渐变弱，最后终于消失，同时又出现了另外两条深紫色的光谱线，它们逐渐加深，最后变得格外鲜明，出现了几条深红色、黄色、绿色的新谱线，它们不属于任何已知元素。这又是一种新的元素，因为它能发射强烈的深红色谱线，就命名为铷。
1862年，本生加热碳酸铷和焦炭的混合物，制得了金属铷。
在化学元素的发现史上，金属元素铷和铯的发现是非常特殊的。这两个元素的发现都是本生和基尔霍夫两人合作的结果。这告诉了我们合作的重要性。
铁的故事
在远古时代，第一块落到人类手中的铁可能不是来自于地球，而是来自宇宙空间，因在一些古语中，铁被称为“天降之火”。埃及人把铁叫做“天石”。可见人们最早认识的铁是从陨石开始的。
19世纪90年代初，在美国亚利桑那州的沙漠中发现了一个巨大的陨石坑，坑的直径有1200米，深度有175米。估计这块亚利桑那州陨石有几万吨重。有人试图想让这个“天外来客”为他们赢利，甚至成立股票公司，然而最后却以公司的关闭而告终。
19世纪90年代中期，美国探险家在丹麦格陵兰的冰层中发现了一块重33吨重的铁陨石。这块陨石历尽千辛万苦被送到纽约，至今仍然保存在那里。
“天外来客”毕竟有限。因此在冶金业发展之前，用陨铁制作的器具相当的珍贵。因此，铁在地球上的出现与使用，在最初带有神秘与高贵的色彩。只有最富有的贵族才能买得起耐磨的铁制装饰品。在公元前1600～1200年就发现了一件用来配青铜剑身的铁剑柄，显然，这是作为一种贵重的装饰金属物。在古罗马，甚至结婚戒指一度是铁制而不是金制。在十八世纪探险家航行中甚至有过这样的经历，他们用一枚生锈的铁，可以换一头猪，用几把破刀，就可换足够全体船员食用好几天的鱼。因为他们遇见的波利尼亚西土著人对铁的渴望超过了其他。有史以来，锻造业也一直被认为是最体面的行业之一。
19世纪80年代末，由杰出的法国工程师艾菲尔设计的一座宏伟的铁塔建筑物在巴黎落成。许多人认为，这座高300米的铁塔不会持久，艾菲尔却坚持说它至少可以矗立四分之一个世纪。到现在整整80年过去了，艾菲尔铁塔仍然高高屹立在巴黎，吸引着成千上万的游客，成为法国的骄傲。
20世纪50年代末，在比利时首都布鲁塞尔世界工业博览会上，一座让人过目难忘的大楼矗立起来，这座建筑物由9个巨大的金属球组成，每个球的直径为18米，8个球处于立方体的每个角顶，第9个球处于立方体中心，这正是一个放大了上千亿倍的铁晶体点阵模型，它叫阿托米姆，也是人类不可缺少的朋友——铁的象征。
铁是我们日常生活中最常见的化学元素，是人类运用最多的化学元素，也是与人类相伴时间最长的元素。它是人类不可缺少的朋友。
原子的历程
早在2400多年前，古希腊著名哲学家德谟克利特便提出了“原子”这一概念，意思是“不可再分割”。但放射性元素的发现，说明原子并非“不可分割”。随着人们对放射现象的深入研究，逐渐认清了化学元素的真面目。
20世纪初，科学家们开始弄清楚，原子是由原子核和电子组成的，电子围绕着原子核飞快地旋转着。原子核又是由什么组成的呢？20世纪30年代，人们终于揭开了原子核的秘密：原子核是由质子和中子组成的。质子、中子都比电子大得多，质子的质量是电子质量的1836倍，中子的质量是电子质量的1839倍。质子是带正电的微粒，中子不带电，是中性的微粒。
自从揭开了原子核的秘密之后，人们开始认识元素的本质：氢是第1号元素，它的原子核中含有1个质子；氦是第2号元素，它的原子核中含有2个质子；碳是第6号元素，它的原子核中含有6个质子……铀是第92号元素，它的原子核中含有92个质子。也就是说，元素原子核中的质子数，就等于它在元素周期表上“房间”的号数——原子序数。也就是说，化学元素的不同，就在于它们原子核中质子的多少不同！原子核中质子数相同的一类原子，就属于同一种化学元素。
看来，在原子核中举足轻重的是质子，它的多少决定了原子的命运。然而，那中子起什么作用呢？
人们经过仔细研究，发现同一元素的原子核中，虽然质子数相同，但中子数有时不一样。比如，普通的氢的原子核，只含有1个质子；有一种氢原子的原子核，除了含有1个质子外，还含有1个中子，叫做“氘”或“重氢”；还有一种氢原子的原子核，含有1个质子和2个中子，叫做“氚”或“超重氢”。氢、氘、氚都属于氢元素，但它们由于原子核中的中子数不同，脾气也不一样，被叫做“同位素”。
本来，人们对放射性元素镭会变成铅和氦感到莫名其妙，不可思议。这时，却可以正确地得到解释：镭是88号元素，它的原子中含有88个质子。它的原子核分裂后，变成4块碎片。在那块大的碎片中，含有82个质子，也就是82号元素——正好是铅；在那3块小的碎片中，含有多少个质子呢？用88减去82，剩6个质子，而3块碎片是一样大小的，也就是各含有2个质子——2号元素，正好是氦！
苏联科学文艺作家伊林，曾用非常通俗的比喻，说明了原子核裂变的原理：“就好像你把3枚5分的铜币锁在抽屉里。过了几天，你发现抽屉里的5分铜币不是3枚，而只有2枚了。那第三枚5分铜币自己兑成了3分的和2分的铜币了”。也就是说，原子核分裂，就好像5分铜币兑成3分、2分的铜币。
这给了人们一个重要的启示：能不能进行特殊的“加法”呢？比如说，那个43号元素，一直找不到，而42号元素——钼是人们熟知的。能不能运用“加法”，往钼的原子核中“加”上一个质子，岂不就可以人工地制造出43号元素吗？在这个想法的支持之下，人们又开始了寻找化学元素的旅程。
这种原子核的“加法”，燃起了人们寻找失踪元素的热情。于是，人们又继续探根求源，千方百计去捉拿失踪的元素了。
电子排布秘密的研究
人们在研究原子核的同时，也对核外的电子进行了研究。知道了核电荷数，也就是知道了核外电子数，因为这两者总是相等的。但是这些电子在原子核外的状态是怎样的呢？它们是怎样分布的，怎样运动的呢？这还是一个秘密。
从大量的科学实验的结果中，人们知道了，电子永远以极高的速度在原子核外运动着。高速运动着的电子，在核外是分布在不同的层次里的，我们把这些层次叫做能层或电子层。能量较大的电子，处于离核较远的能层中；而能量较小的电子，则处于离核较近的能层中。
人们还发现，电子总是先去占领那些能量最低的能层，只有能量低的能层占满了以后，才去占领能量较高的一层，等这一层占满了之后，才又去占领更高的一层。第1层，也就是离核最近的一层，最多只能放得下两个电子。第2层最多能放8个电子。第3层最多能放得下18个电子，而第4层放的更多，最多能放32个电子……现在已经发现的电子层共有7层。不过，当人们对很多原子的电子层进行了研究以后发现，原子里的电子排布情况，还有一个规律，这就是：最外层里总不会超过8个电子。当人们把研究原子结构，特别是研究原子核外电子排布的结果同元素周期表对照着加以考察的时候，发现这种电子的排布竟然和周期表有着内在的联系。
为了说明的简便，我们只拿周期表中的主族元素同它们的核外电子排布情形对照着看一看。
先从横排——周期来看：在第一周期中，氢原子的核外只有1个电子，这个电子处于能量最低的第一能层上。氦原子的核外有两个电子，都处于第一能层上。由于第一能层最多只能容纳两个电子，所以，到了氦第1能层就已经填满，第一周期也只有这两个元素。在第二周期中，从锂到氖共有8个元素。它们的核外电子数从3增加到11。电子排布的情况是：除了第一能层都填满了两个电子而外，出现了一个新的能层——第二能层；并且从锂到氖依次在第二能层中有1～8个电子。到了氖第二能层填满，第二周期也恰好结束。在第三周期中，同第二周期的情形相类似。除了第1、2两个能层全都填满了电子外，电子排布到第三能层上，并且从钠到氩依次增加1个电子。到了氩，第三周期完了，最外电子层也达到满员——8个电子。
再从竖行——族来看：第一主族的7个元素——氢、锂、钠、钾、铷、铯、钫的最外能层都只有1个电子，所不同的只是它们的核外电子数和电子分布的层数。氢的核外只有1个电子，当然也只能占据在第1能层上；锂有两个能层，并且在第2能层上有1个电子；钠有3个能层，并在第三能层上有1个电子……钫有7个能层，并且在第三能层上有1个电子。由于在化学反应中，原子核是不起任何变化的，一般的情况下，只是最外层电子起变化。第一主族由于最外层都只有一个电子，因而它们表现出相似的化学性质，这当然就是很自然的事情了。完全类似，第二主族各元素的最外能层都有两个电子，第三主族各元素的最外能层都有3个电子……
当初，门捷列夫曾经在他自己编写的化学教科书《化学原理》中，用下面这句话来说明他发现的元素周期律：元素以及由它形成的单质和化合物的性质周期地随着它们的原子量而改变。后来，由于物理学上一系列新的发现，人们对元素同期律得到了新的认识，元素以及由它形成的单质和化合物的性质周期地随着原子序数（核电荷数）而改变。
最后，在弄清了原子核外电子排布的规律以后，人们对元素周期律和元素周期表的认识就更加深入了。现在，人们可以从理论上来解释元素周期律了。原来，随着核电荷数的增加，核外电子数也在相应地增加；而随着核外电子数的增加，就会一层一层地重复出现相似的电子排布的过程。这就是元素性质随原子序数的增加而呈现周期性变化的原因。
如今，人们不仅知道一个元素所在的周期数就是它的核外电子排布的层数，主族元素的族数就是它最外层的电子数，而且也能解释元素的化合价为什么也随着原子序数的增加而出现周期性的变化。就连为什么同一周期的各个元素，从左到右金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，为什么同一周期的各个元素，从上到下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱这一类的问题，人们也能够得到令人满意的解答了。
原子结构的知识像一把钥匙，打开了元素周期表里的秘密之锁，使人类对物质的理解进入了一个全新的电子时代。
