化學元素分類和元素週期律

2023-02-05 15:06:03 字數 3349 閱讀 4174

化學發展到18世紀,由於化學元素的不斷發現,種類越來越多,反應的性質越來越複雜。化學家開始對它們進行了整理、分類的研究,以尋求系統的元素分類體系。

一、門捷列夫發現元素週期律前對元素分類的研究

⒈ 2023年,法國化學家拉瓦錫在他的專著《化學綱要》一書中,列出了世界上第一張元素表。他把已知的33種元素分成了氣體元素、非金屬、金屬、能成鹽之土質等四類。但他把一些物,如光、石灰、鎂土都列入元素。

⒉ 2023年,德國化學家德貝萊納(dobereiner, )根據元素的原子量和化學性質之間的關係進行研究,發現在已知的54種元素中有5個相似的元素組,每組有3種元素,稱為「三元素組」,如鈣、鍶、鋇、氯、溴、磺。每組中間一種元素的原子量為其它二種的平均值。例如,鋰、鈉、鉀,鈉的原子量為(69+39.

1)/2=23。

⒊ 2023年,法國的地質學家尚古多(chancourtois, )繪出了「螺旋圖」。他將已知的62個元素按原子量的大小次序排列成一條圍繞圓筒的螺線,性質相近的元素出現在一條堅線上 .他第乙個指出元素性質的週期性變化。

⒋ 2023年,英國的化學家紐蘭茲(newlands, )排出乙個「八音律」。他把已知的性質有週期性重複,每第八個元素與第乙個元素性質相似,就好象**中八音度的第八個音符有相似的重複一樣。

二、元素週期律的發現

2023年3月,**化學家門捷列夫(1834-1907 )公開發表了**《元素屬性和原子量的關係》,列出了週期表,提出了元素週期律──元素的性質隨著元素原子量的遞增而呈週期性的變化。他在**中指出:「按照原子量大小排列起來的元素,在性質上呈現明顯的週期性。

」「原子量的大小決定元素的特徵。」

「元素的某些同類元素將按他們原子量的大小而被發現。」

2023年12月,德國的化學家邁耶爾(meyer , )獨立地發表了他的元素週期表,明確指出元素性質是它們原子量的函式。在他的表中,出現了過渡元素族。

為什麼門捷列夫理論能戰勝前期和同期理論,獨佔元素週期律的發現權呢?

分析科學史上的這一重大案例,可知門捷列夫理論在以下幾方面較其他理論優越:

⒈材料豐富

在前門捷列夫時期,發現的元素及有關的材料較少,分類工作都是侷限於部分元素,而不是把所有元素作為乙個整體考慮,因此也就不能很好地解釋過去和現有的實驗事實和化學現象。

在門捷列夫時期,發現的元素已佔全部元素(現週期表上元素)的一半,且掌握了這些元素的有關知識,如物理性質、化學性質、化合價等,測定元素性質的方法得到了重大突破,特別是原子量的測定工作不斷取得進展。2023年,在世界化學家大會上,化學家們同意形成統一的原子量測定方法和系統的原子量表。門捷列夫出席了這次大會,並接受了阿佛加德羅的分子論。

這促使他能提出正確的元素週期律。

⒉自洽性好

紐蘭茲機械地按當時測定的原子量大小排列元素,沒有估計到原子量數值存在錯誤,又沒有考慮尚未發現的元素,因此很難將事物的內在規律清楚地揭示出來。

理論內部的混亂引來了其它人的嘲笑和譏諷。而邁耶爾犯了同樣的錯誤。門捷列夫卻對一些原子量進行了大膽地修改,從而消除理論內部的矛盾。

如當時公認金的原子量為169.2,金就應排在鋨198.6,銥196.

7的前面,而門捷列夫認為應排在這些元素後面。經重新測定這些元素的原子量分別為:鋨190.

9,銥193.1,鉑195.2,金197.

2。事實證明了門捷列

夫的正確。另外,他還大膽地修改了鈾、銦、鑭、釔、鉺、鈰、釷的原子量。

⒊預見性好

門捷列夫在表中對尚未發現的元素留下了4個空格,在2023年的新錶中又列出6個空格,且預言了這些元素的存在及它們的性質。邁耶爾雖然也在表中留有空格,但他沒有對未知元素的性質作出預言。

2023年,法國化學家布阿博德朗(boisbandran , )在分析比里牛斯山的閃鋅礦時發現一種新元素,命名為鎵(法國的古名叫加里亞)。

這只是又發現了乙個新元素而已──第65個元素,本身並無精彩出奇的地方。

然而,令鎵的發現者吃驚的是一封來信,筆跡不熟,來自「聖。彼得堡」。來信說,他所找到的鎵的性質並不完全對,特別是該金屬的比重不應當是布阿博德朗所求出的4.

7,而應當在5.9到6.0之間。

署名是「聖。彼德堡大學教授狄公尺德里。門捷列夫」。

布阿博德朗是世界上獨一無二的手中拿著剛發現鎵的人,從沒見過鎵的俄羅斯教授怎麼能這樣說呢?

布阿博德朗感慨萬千。但畢竟他是乙個真正的科學家,他用嚴謹的科學態度來對待此事。他重新測定了純淨鎵的比重,是5。

96。憤慨變為欽佩。布阿博德朗在一篇**中寫到:

「我認為沒有必要再來說明門捷列夫先生的這一理論的偉大意義了。」這是科學史上破天荒第一次事先預言乙個新元素的發現。

2023年,瑞典化學家尼爾森(發現了經門捷列夫預言並詳細描述了的第二個元素「類硼」。尼爾森把它叫做鈧。他寫到:俄羅斯化學家的思想已經得到了最明白的證明了。

2023年,德國的化學家文克列爾( )發現了元素鍺。門捷列夫在2023年就曾經特別詳細地預言過這個他叫「類矽」的元素性質。文克列爾的**一問世,人們就把它與15年前門捷列夫的預言相比,有令人感到驚奇的巧合。

發明者本人說到:未必再有例子能更明顯地證明元素週期學說的正確性了。

2023年英國化學家拉姆塞(等人發現了氣體元素氦、氬、氙等一系列惰性氣體元素;2023年,居里夫人等人發現釙、鐳等放射性元素,它們都按門捷列夫週期表中預定的位置就座。另外,在mn一列留下的空位,後由電力公司老闆不惜重金去探索這一元素。2023年,德國化學家諾塔克( )夫婦發現了它──錸,一種制白熱電燈的極好燈絲的元素。

這些都是科學思維的偉大勝利。

因此,對此理論的發現,有人作了這樣的描述:在科學大道上,有一塊寶石,它就是元素週期律。拉瓦錫、德貝萊納、紐蘭茲、邁耶爾等人從它身邊走過,都把它拿起來看看,然後又把它扔掉。

是門捷列夫吸取前人經驗,仔細研究它,使之散發出本身的光彩,最後他拿著這塊寶石,登上了化學的高峰,統一了整個無機化學。

為了紀念門捷列夫,101號元素被命名為鍆(mendelevium )門捷列夫成功地把過去遭到嘲笑和懷疑的的元素週期律排列的研究變成為任何人都無可置疑的事實,使宇宙間的所有元素都能如此精彩地進行排列。這是繼原子理論後對龐雜的化學實驗資料的又一次大規模的綜合,是人們對元素概念認識的又一次深化和飛躍。它揭示了各種化學元素和化合物之間,各種不同原子間的內在聯絡。

它表明分布於整個自然界的化學元素並不是偶然的、雜亂無章地出現,而是存在於乙個嚴整的、有著內在聯絡的系統之中。元素週期律統一了整個無機化學。它又作為基本定律貫穿於化學領域的各個分支,它的科學思想滲透於邊緣學科和交叉

學科之中,改變著人們的思維方法與認識手段。它揭示了自然界的普遍聯絡的思想,應用了從量變到質變的辯證法規律,這是科學史上的乙個偉大勳業,具有偉大的科學意義和哲學意義。

但是,在門捷列夫當時科學發展的水平上,只能把原子量作為元素最基本的性質,按照它的大小來排列各元素的順序,認為元素的性質隨著元素原子量的遞增而呈週期性的變化。高中化學課本中對元素週期律的表述是:「元素的性質隨著元素原子序數的遞增而呈週期性的變化。

」這就是元素週期律的現代定義。

元素週期律和元素週期表

一 教材分析 一 知識脈絡 本節教材採用歸納總結的方法引導學生探索元素的性質 元素原子最外層電子排布 原子半徑以及主要化合價 原子得失電子能力 和原子結構的關係從而歸納出元素週期律,揭示元素週期律的實質 再在元素週期律的基礎上引導他們發現週期表中元素排布的規律,認識元素週期表的結構,了解同週期 同主...

元素週期律小結

週期表中元素性質的變化規律 知識點 一 元素金屬性 原子失電子能力 強弱判斷依據 1 單質與水或酸反應置換出氫的難易 劇烈程度 反應越容易 越劇烈 元素金屬性越強。2 最 氧化物對應的水化物鹼性的強弱 鹼性越強,元素金屬性越強。3 對應陽離子的氧化性的強弱 陽離子的氧化性越強,其元素原子的失電子能力...

元素週期表和元素週期律的應用

一 選擇題 1 2015 安徽省師範大學附屬高一下學期期中 關於元素週期表的說法正確的是 a 第 a族的元素都是金屬元素 b 第三週期非金屬元素含氧酸的酸性從左到右依次增強 c 過渡元素全部是金屬元素 d 週期表中有7個主族,7個副族,乙個0族,乙個 族,共16個族16個縱行 解析 a 第 a族的元...