化学元素周期表的奥秘

2015-06-19 15:07:12   来源：   撰稿：李黎丹   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

化学元素周期表的奥秘

高一4班  强冰冰

我们大家都知道在哲学方面，元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，从自然科学上有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。元素周期表是周期律的具体表现形式，它把元素纳入一个系统内，反映了元素间的内在联系，打破了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。通过元素周期律和周期表的学习，可以加深对物质世界对立统一规律的认识。"

“元素周期表”，这张表揭示了物质世界的秘密，把一些看来似乎互不相关的元素统一起来，组成了一个完整的自然体系。它的发明，是近代化学史上的一个创举，对于促进化学的发展，起了巨大的作用。看到这张表，人们便会想到它的最早发明者——门捷列夫。

元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。元素周期表简称周期表。元素周期表有很多种表达形式，目前最常用的是维尔纳长式周期表。元素周期表有7个周期，有16个族和4个区。元素在周期表中的位置能反映该元素的原子结构周期表中同一横列元素构成一个周期。同周期元素原子的电子层数等于该周期的序数。同一纵行（第Ⅷ族包括3个纵行）的元素称“族”。族是原子内部外电子层构型的反映。例如外电子构型，IA族是ns1，IIIA族是ns2 np1，O族是ns2 np6， IIIB族是（n-1） d1·us2等元素周期表能形象地体现元素周期律。根据元素周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素及其化合物性质的递变规律。当年，门捷列夫根据元素周期表中未知元素的周围元素和化合物的性质，经过综合推测，成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在科学家利用元素周期表，指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。

带着好奇心，我们组开展了“探究元素周期表的奥秘”的课题，我们搜集了大量的资料，我们发现元素周期表的发展过程是漫长的也是伟大的。起初，在我们小组开始研究课题之前，经过我们小组的探讨和分析，明确要想了解元素周期表和其规律首先必须了解每一个元素的由来，所以我们的课题将随之展开。

刚开始时，在公元前12世纪，我国殷周之交的奴隶制全盛时期就产生了物质是由金、木、水、火、土组成的所谓“五行”学说。显然，这个说法是错误的。不久之后，古希腊哲学家留基伯和他的学生德谟克利特提出了“原子学说”随着社会、科技的不断进步，17世纪中叶，伴随着采矿、冶金、火药的化学工艺的进一步发展波义尔建立了唯物主义的“物质”元素理论。19世纪，道尔顿的原子论、阿佛加德罗的分子建立后，人们才认识到一切物质都是有原子通过不同方式结合而成的。于是，元素的概念被定义为“同种类的原子”。当然，元素的发展并未止步不前，19世纪末，20世纪初，电子的发现以及原子核组成的奥秘被揭开后，人们对元素的认识就更加完善了。

那么在元素发现之后，是不是就表示一个终结呢？所以我们小组就在元素周期表和元素周期律这下了很大的功夫，这同样是我们研究的重点。

说到元素周期表，想必大家都不会感到陌生，从我们刚开始接触化学时，就已经在用它。那么他的绘制者门捷列夫我们也早有耳闻。那么元素周期表是门捷列夫一个人就很顺利的在元素发现以后编排出来的吗？他的依据是什么？

其实，化学元素周期表和元素周期律的建立并不是，门捷列夫一个人的研究，参与其研究的化学家有很多，玻意尔就是其中之一，他建立了玻意尔气体定律，戴维和谢勒在用盐酸制出“氯”元素之后，同时也否定了一些科学家的说法。当然，参与其研究的还有德国人迈那耳他提出的是《六元素表》还有纽兰兹他提出的是“八音律”。 随着有许多科学家提出不同的规律和说法，俄国化学家门捷列夫终于从杂乱无章的元素迷宫中理出了一个头绪。门捷列夫为了研究元素的分类和规律，把当时已知的几十种元素的主要性质和原子量写在一张张的小卡片上，反复进行排列，比较它们的性质，探索它们之间的联系。他这样做的根据是元素的性质比元素的原子量更为重要。当找不出任何别的办法使排列不致违背即定原则时，门捷列夫就在周期表中留出空位，并以一种似乎是非常大胆的口气宣布说：属于这些空位的的元素将来一定会被发现！门捷列夫发现了元素周期律，在世界上留下了不朽的光荣，人们给他以很高的评价。恩格斯在《自然辩证法》一书中曾经指出。“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学上的一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。”

在了解元素周期表的发现史之后，我们发现在元素周期表中有过渡元素这一栏，它引起了我们的注意。我们得到了许多知识，原来元素周期表的应用很广泛，研究生的学习也要用到它。在采访中，他是这样向我们介绍过渡元素的。周期表中从ⅢB族到Ⅷ族的化学元素 。 这些元素在原子结构上的共同特点是价电子依次充填在次外层的 d 轨道上，其独特的生产方法：电解法、金属热还原法、氢还原法和碘化物热分解法。

过渡元素的特征性质有：①它们都是金属，具有熔点高、沸点高、硬度高、密度大等特性，而且有金属光泽，延展性、导电性和导热性都很好 ，不同的过渡金属之间可形成多种合金。②过渡金属的原子或离子中可能有成单的d电子 ， 电子的自旋决定了原子或分子的磁性。因此，许多过渡金属有顺磁性，铁、钴、镍3种金属还可以观察到铁磁性。可用作磁性材料。③ 过渡元素的d电子在发生化学反应时都参与化学键的形成 ，可以表现出多种的氧化态。最高氧化态从钪、钇、镧的+3一直到钌、锇的+8 。过渡元素在形成低氧化态的化合物时 ，一般形成离子键，而且容易生成水合物；在形成高氧化态的化合物时 ，形成的是共价键。④过渡元素的水合离子在化合物或溶液中大多呈显一定的颜色，这是由于具有不饱和或不规则的电子层结构造成的 。⑤ 过渡元素具有能用于成键的空d轨道以及较高的电荷/半径比，都很容易与各种配位体形成稳定的配位化合物。

在这次活动中，我们明白这不仅仅是课外学习这么简单，这是一个培养我们综合发展、学习的活动。这同时也在考验我们的意志和耐力，此外这也是一件逻辑性很强的事，并且在此项活动中最重要的就是小组成员之间的配合。虽然，在活动开展之前我们配合的不是很好，每个人的心中都存有什么活儿都不想干的心态，这使我们的进展受到阻碍。可是，后来经过磨合，我们大家彼此都陷进了在研究性学习性中的快乐，大家不顾一切，都肯为此付出，这让我很感动，大家能够服从安排，并能提出好的建议。研究性学习本身就是理论与实践相结合的苦差事。相信我们在经历了这一次次蜕变之后，我们会更加坚持对知识的探索、对知识的追求。我们不会因此而止步，我们会对其继续研究下去，元素周期表中的奥秘和知识实在太多，这是值得我们花时间去探究的，我们还需要继续努力，想要几天学好元素周期表是任何一个人都做不到的，有太多奥秘在等待着我们。