元素周期表发展史36327.ppt

元素周期表发展简史 钱广文 我们生活在化学世界中 某些元素在人体组织 体液中富集情况图 1 18元素周期表的参考结构 元素周期表的发展历史 在门捷列夫发现元素周期律以前 化学这门学科已经诞生了 年以上 在这段时间里 这门学科虽然有了很大进展 但是 它只是积累了很多零散的知识而已 这些知识之间的内在联系如何 怎样才能把它们系统起来 还是没有解决的问题 因此 这时的化学学科 就像个管理不好的库房一样 虽然各种材料很多 但是东一摊 西一摊 放得个乱七八糟 毫无规律 现代化学的元素周期律是1869年得米特里 门捷列夫首创的 1913年英国科学家莫色勒利用阴极射线撞击金属产生X射线 发现原子序越大 X射线的频率就越高 因此他认为核的正电荷决定了元素的化学性质 并把元素依照核内正电荷 即质子数或原子序 排列 经过多年修订后才成为当代的周期表 道尔顿提出科学原子论后 随着各种元素的相对原子质量的数据日益完善和原子价 化合价 概念的提出 就使元素相对原子质量与性质 包括化合价 之间的联系显露出来 1829年 德国耶那大学的化学教授德贝莱纳 DObereiner 根据元素性质的相似性 提出了 三素组 学说 但是 在当时已发现的54种元素中却只能把15种元素归入 三素组 他把当时已知的54种元素中的15种 分成5组 每组的三种元素性质相似 而且中间元素的相对原子质量等于较轻和较重的两个元素相对原子质量之和的一半 例如钙 锶 钡 性质相似 锶的相对原子质量大约是钙和钡的相对原子质量之和的一半 其他三组素包括 锂 钠 钾三种元素的性质就很相似 它们都是金属 能和水激烈地反应放出氢气 并且生成很强的碱 排在中间的元素钠 它的原子量 正好是锂 和钾 原子量之和的二分之一 氯 溴 碘三个元素都是非金属 都能和金属起反应 它们的原子量也有上边说的那种情况 三元素组的分类方法 虽然比过去进了一步 但它只包括了 个元素 还有几十种元素没有归纳进去 另外 这一组一组的元素相互间有什么关系 段柏莱纳也说不出来 1865年 英国人纽兰兹 Newlands 把当时已知的元素按原子量由小到大的顺序排列 发现每8种元素之后 会重复出现相似的性质 他把他的发现称为 八音律 就象音乐里的八度音程一样 在音乐中 当我们把音符 do Le mi fa So La Ti i do Le mi 排起来的时候 你从任意一个音数起 数到第八个音时 一定和第一个音的的唱法一样 这两个音之间的距离就是八度 纽兰兹把当时已知的元素按原子量一个比一个增加的顺序列成行的时候 他发现 从任何一个元素开始 数到第八时 就会出现一个和第一个元素性质相似的元素 好像音乐中的八度音一样 纽兰兹把这种现象叫做八音律 英国人纽兰兹 Newlands 的八音律元素周期表从这张表里元素排列的顺序来看 在第一行氢 锂 铍 硼 氮 氧这七种元素之后的氟 钠 镁 铝 硅 磷 硫分别和前七种元素相似 第二行的氯 钾 钙也分别和氟 钠 镁性质相似 再往后就不能令人满意了 比如 号位置上的钴和镍 同前面的氟 氯的性质便没有什么相似的地方 纽主兰兹已经下意识地摸到了 真理女神 的裙角 差点就揭示元素周期律了 不过 条件限制了他做进一步的探索 因为当时相对原子质量的测定值有错误 而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素 只是机械地按当时的相对原子质量大小将元素排列起来 所以他没能揭示出元素之间的内在规律 他的 八音律 在英国化学学会上受到了嘲弄 主持人以不无讥讽的口吻问道 你为什么不按元素的字母顺序排列 那样 也许会得到更加意想不到的美妙效果 德国化学家迈耶尔借鉴了德贝莱纳 纽兰兹等人的研究成果 从化合价和物理性质方面人手 去探索元素间的规律 在他的 近代化学理论 一书中 刊登了元素周期表 表中列出了28个元素 他们按相对原子质量递增的顺序排列 一共分成六族 并给出了相应的原子价是4 3 2 1 1 2 1868年 发表了第二张周期表 增加了24个元素和9个纵行 并区分了主族和副族 迈耶尔的第三张元素周期表发表于1870年 他采用了竖式周期表的形式 并且预留了一些空位给有待发现的元素 但是表中没有氢元素 可以说 迈耶尔已经发现了元素周期律 与此同时伟大的化学家门捷列夫也发表出了同德国化学家迈耶尔德一张元素周期表 1869年修订过后的 各种元素周期表结构的尝试 三角元素周期表 一 元素周期表的结构 1 周期 横行 具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行称为一个周期 一二三四五六七 2 8 8 18 18 32 短周期 长周期 不完全周期 结构 三短 三长 一不全 2 10 18 36 54 86 32 2 族 纵行 为什么将稀有气体元素称为零族元素 它们很稳定 它们的化合价通常情况下为0 结构 七主 七副 零八族 主族 副族 零族 族 长 短周期元素 长周期元素 稀有气体元素 8 9 10纵行 A A等 B B等0 7 7 1 1 一 周期表的结构 周期 横行 结构 族 纵行 结构 三长 三短 一不全 七主 七副 零八族 二 原子结构与元素在周期表中位置的关系 a 周期