探究元素周期表规律.doc

探究元素周期表规律中文摘要：元素周期律和周期表，揭示了元素之间的内在联系，反应了元素与它的原子结构的关系，在哲学、自然科学、生产实践各方面都有重要意义。元素周期表有7个周期，有16个族和4个区。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。关键词：同一主族 对角线规则 D区重元素的相似性 通过中学化学的学习，我们对化学元素周期表有了初步认识，下面我们将通过探究同一主族元素性质的递变规律，对角线规则以及D区3对重元素的相似性，来进一步了解元素周期表规律。 一、同一主族元素性质的递变规律同一主族元素结构和性质具有一定的相似性和递变性：从上到下原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱，对应氢化物的稳定性逐渐减弱，最高价氧化物对应的水化物的酸性逐渐减弱，碱性逐渐增强。 下面以A族碱金属和A族卤素为例，介绍同主族元素自上而下性质递变规律。金属性逐渐增强， 如LiNaKRbClBrIAt， 自然界存在的元素中，氟的非金属性最强。最高价氧化物对应的水化物碱性增强，酸性减弱。如碱性：LiOHNaOHKOHRbOHHBrO4HIO4；高氯酸HClO4在所有含氧酸中酸性最强，HBrO4也是一种强酸,高碘酸实际上化学式为H5IO6,无色晶体，弱酸。气态氢化物的稳定性逐渐减弱，如HFHClHBrHI。溶解性碱金属的氢氧化物在水中都是易溶的，溶解时还放出大量的热。碱土金属的氢氧化物的溶解度则较小，其中Be(OH)2和Mg(OH)2是难溶的氢氧化物。碱土金属的氢氧化物的溶解度列入表1中。由表中数据可见，对碱土金属来说，由Be(OH)2到Ba(OH)2，溶解度依次增大。这是由于随着金属离子半径的增大，正、负离子之间的作用力逐渐减小，容易为水分子所解离的缘故。表1碱土金属氢氧化物的溶解度(20)氢氧化物Be(OH)2Mg(OH)2Ca(OH)2Sr(OH)2Ba(OH)2溶解度/ molL1810-6510-41.810-26.710-2210-1 碱金属的盐类大多数都易溶于水。碱金属的碳酸盐、硫酸盐的溶解度从Li至Cs依次增大，少数碱金属盐难溶于水，例如LiF、LiCO3、Li3PO4、NaZn(UO2)3(CH3COO)96H2O、KClO4、K2PtCl6等。晶体类型与熔、沸点，碱金属的盐大多数是离子型晶体，它们的熔点、沸点较高。碱土金属离子带两个正电荷，其离子半径较相应的碱金属小，故它们的极化力较强，因此碱土金属盐的离子键特征较碱金属的差。但随着金属离子半径的增大，键的离子性也增强。例如，碱土金属氯化物的熔点从Be到Ba依次增高：氯化物 BeCl2 MgCl2 CaCl2 SrCl2 BaCl2熔点 405 714 782 876 962热稳定性，碱金属的盐除硝酸盐及碳酸锂外一般都具有较强的稳定性，在800以下均不分解。碱土金属盐的稳定性相对较差，但在常温下还是稳定的，只有铍盐特殊。 二、探讨对角线规则 在周期表中，某元素的性质和它左上方或右下方的另一元素性质相似性，称对角线规则。这种相似性特别明显地存在于下列三对元素之间： 1、锂与镁的相似性。在IA族中, 锂半径最小, 极化能力强, 表现出与 Na 和 K 等的不同性质, 它与IIA族里的Mg 相似，例如： 锂和镁在过量的氧中燃烧时，并不形成过氧化物，而生成正常的氧化物。 锂和镁直接和碳、氮化合，生成相应的碳化物或氮化物。例如：6Li + N2 = 2Li3N 3Mg + N2 = Mg3N2 Li+和Mg2+离子都有很大的水合能力。 锂和镁的氢氧化物均为中等强度的碱，在水中溶解度不大。加热时可分解为Li2O和MgO。其它碱金属氢氧化物均为强碱，且加热至熔融也不分解。 锂和镁的硝酸盐在加热时，均能分解成相应的氧化物Li2O、MgO及NO2和O2，而其它碱金属硝酸盐分解为MNO2 和O2。 锂和镁的某些盐类和氟化物、碳酸盐、磷酸盐等均难溶于水，其它碱金属相应化合物均为易溶盐。 氯化物都具有共价性，能溶于有机溶剂如乙醇中。它们的水合氯化物晶体受热时都会发生水解反应： 2、 铍、铝的相似性表现在： 两种金属的标准电极电势相近（Be2+Be，-1.85V；Al3+Al，-1.66V）。 铍和铝经浓硝酸处理都表现钝化，而其它碱土金属均易与硝酸反应。 铍和铝都是两性金属，既能溶于酸也能溶于碱。 氢氧化物均为两性，而其它碱土金属氢氧化物均为碱性。 BeO和Al2O3都有高熔点和高硬度。 铝和铍的氯化物是共价分子，能通过氯桥键形成双聚分子，易升华、易聚合，易溶于有机溶剂。3、硼和硅的相似性。B和Si虽是不同族元素，在周期表中处于相邻族的对角位置，由于离子极化作用相近(Si4+电荷高一些，但半径大；B3+电荷低一些，但半径小)，性质上有许多相似之处。单质晶体都是高熔点原子晶体；与键强度相关。在自然界均以含氧化合物存在。 卤化物都彻底水解，生成含BO，SiO键的化合物（硅酸、硼酸）都有一系列氢化物，氢化物均有挥发性，不稳定。含氧酸都是弱酸，含氧酸盐都易水解对角线规则是从有关元素及其化合物的许多性质中总结出来的经验规律；对此可以用离子极化的观点加以粗略的说明。同一周期最外层电子构型相同的金属离子，从左至右随离子电荷的增加而引起极化作用的增强；同一族电荷相同的金属离子，自上而下随离子半径的增大而使得极化作用减弱。因此，处于周期表中左上右下对角线位置上的邻近两个元素，由于电荷和半径的影响恰好相反，它们的离子极化作用比较相近，从而使它们的化学性质比较相似。由此反映出物质的结构与性质之间的内在联系。3、 D区三对重元素的相似性 1. Zr、 Hf相似性。调查研究发现，锆的主要矿物是在美国，澳大利亚，巴西发现的锆石（ZrSiO4）和斜锆石（ZrO2),而且总是含有蛤，一般约占锆的含量的2%。只有在少数矿石中，铪的含量偶尔超过锆的含量。Zr和Hf的金属半径分别为160pm和159pm，离子半径分别为72pm和71pm，沸点分为4200oC和4450oC。铪、锆的共存、相似性是由于镧系收缩的结果，锆与铪的离子半径实际上是相等的，因而它们的化学性质非常相似，在自然界中也共生。 2.铌和钽的相似性。铌和钽的最重要矿物是铁和锰的铌酸盐和钽酸盐。铌和钽不仅矿物类型相同，而且常共生在一起，当矿物中以铌为主就称铌铁矿，若以钽为主就称钽铁矿。在铌和钽的化合物中，最重要的是它们的氟化物和氧配合物。铌和钽的五氟化物MF5都是挥发性的白色固体，易吸水也易水解，它们都是四聚体的结构。 3.Mo和W的相似性。Mo和W都具有典型的金属体心立方结构，块状时是银白色、有光泽的，在纯净时相当软。不过它们最明显的特性是耐高温性。Mo和W两种较重的元素彼此非常相似，并表现出与最轻的Cr有显著的差别。这主要反映在氧化态的相对稳定性上。多钼酸盐和多钨酸盐的多样性远大于多铬酸盐。+5和+4氧化态对铬来说主要体现在不稳定性的中间体中，而钼和钨则提供相当重要的水溶液化学。四、结语： 通过对同一主族元素性质递变规律、对角线规则以及D区几对重元素相似性的探讨，使我认识到门捷列夫发明的元素周期表后面，蕴藏着无穷的奥妙，研究它对我们的生产有很大帮助。同时，只有在学习中多问些问什么，并对其进行缜密的思考才能收获更多的知识与能力，同时也让我认识到用科学严谨的态度对待问题的重要性。【参考文献】1、唐宗薰。中级无机化学M.北京：高等教育出版社，2003.52、（英)格林伍德 ，厄恩肖著；王曾隽等译。元素化学下册M.北京：高等教育出版社，1996 3、许雅周, 陈彬。无机化学M. 华东师范大学出版社，2006 4、大连理工大学普通化学教研组M.大学普通化学大连理工大学出版社，2007 Explore the periodic table lawAbstract: periodic table of elements and the periodic law,reveal the intrinsic link between the elements,reflects the atomic structure of elements and its relationship,in philosophy,natural science,the production of great importance in all aspects of practice.Periodic Table of elements has seven cycles,16 families and 4 districts.According to the periodic table of elements can be speculated that a variety of elements and th