元素周期表的發(fā)展史

1、元素周期表的發(fā)展史化學(xué)發(fā)展到 18 世紀(jì) ,由于化學(xué)元素的不斷發(fā)現(xiàn) ,種類越來越多 ,反應(yīng)的性質(zhì)越來越復(fù)雜 .化 學(xué)家開始對它們進(jìn)行了整理、分類的研究,以尋求系統(tǒng)的元素分類體系 .首先在 1789 年,法國化學(xué)家拉瓦錫在他的專著 化學(xué)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(zhì)等四類 .但他把 一些物，如光、石灰、鎂土都列入元素 26年后，英國的威廉普勞特提出：1、所有元素的原子量均為氫原子量的整數(shù)倍； 2、氫是原始物質(zhì)或“ 第一物質(zhì)” , 他試圖把所有元素 都與氫聯(lián)系起來作為結(jié)構(gòu)單元。到 1829 年，德國的化學(xué)家貝萊納首

2、先敏銳地察覺到已知元素所表露的這種內(nèi)在關(guān)系的 端倪：某三種化學(xué)性質(zhì)相近的元素，如氯，溴，碘，不僅在顏色、化學(xué)活性等方面可以看出 有定性規(guī)律變化， 而且其原子量之間也有一定理的關(guān)系， 即：中間元素的原子量為另兩種元 素原子量的算術(shù)平均值。這種情況，他一共找到了五組，他將其稱之為三元素族 ，即:鋰3鈉11鉀19鈣20鍶88鋇137氯17溴35碘127硫16硒79碲128錳55鉻52鐵56在化學(xué)家貝萊納之后 ，法國的地質(zhì)學(xué)家尚古多( Chancourtois,A.E.B.1820-1886 )于1862 年繪出了 “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(zhì)

3、相近的元素出現(xiàn)在一條堅(jiān)線上 他最先提出元素性質(zhì)和原子量之間有關(guān)系 ， 并初步提 出了元素性質(zhì)的周期性。螺旋圖是向揭示周期律邁出了有力的第一步， 但缺乏精確性。 1864年英國人歐德林用 46 種元素排出了 元素表。同年德國人邁爾依原子量大小排出 六元素 表。該表對元素進(jìn)行了分族 ， 有了周期的雛型。之后在 1865 年，英國的化學(xué)家紐蘭茲 (Newlands,J.AR1837-1898 )排出一個八音律”他把已知的性質(zhì)有周期性重復(fù)，每第八個元 素與第一個元素性質(zhì)相似，就好象音樂中八音度的第八個音符有相似的重復(fù)一樣 八音律揭示了元素化學(xué)性質(zhì)的重要特征 , 但未能揭示出事物內(nèi)在的規(guī)律性。化學(xué)家絕不

4、滿意元素漫無秩序的狀態(tài)。從三素組到八音律, 逐步對元素知識進(jìn)行歸納和總結(jié) , 試圖從中找出視律性的東西 , 為發(fā)現(xiàn)周期律開辟了道路。 由于科學(xué)資料積累 , 元素?cái)?shù)目增多 , 終于在十九世紀(jì)后半期邁爾和門捷列夫同時發(fā)現(xiàn)了元素周期律。在 1867 年俄國人門捷列夫?qū)Ξ?dāng)時已發(fā)現(xiàn)的 63 種元素進(jìn)行歸納、比較 , 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：元素 及其化合物的性質(zhì)是原子量的周期函數(shù)的關(guān)系 , 這就是元素周期律。 依據(jù)周期律排出了周期 表 , 根據(jù)周期表 , 他修改了鈹、 銫原子量 , 預(yù)言了三種新元素 , 后來陸續(xù)被發(fā)現(xiàn) , 從而驗(yàn)證了 門氏周期律的正確性 , 迅速被化學(xué)家所接受。在周期律的指導(dǎo)下 , 先后發(fā)現(xiàn)了稼、鈧

5、、鍺、 釙、鐳、錒、鏷、錸、锝、鈁、砹等十一種元素同時還預(yù)言了稀有氣體的存在, 并于 1898年以后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了氖、氫、氙等元素，因而在周期表中增加忸 A族。到1944年自然界存在 的 92 種元素全部被發(fā)現(xiàn)。其實(shí)早在 1860 年門捷列夫在為著作化學(xué)原理一書考慮寫作計(jì)劃時 ，就深為無機(jī)化學(xué) 的缺乏系統(tǒng)性所困擾 于是，他開始搜集每一個已知元素的性質(zhì)資料和有關(guān)數(shù)據(jù) ，把前人在實(shí) 踐中所得成果 ，凡能找到的都收集在一起 人類關(guān)于元素問題的長期實(shí)踐和認(rèn)識活動 ，為他提 供了豐富的材料 他在研究前人所得成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)一些元素除有特性之外還有共性例如，已知鹵素元素的氟、氯、溴、碘，都具有相似的性質(zhì)；

6、堿金屬元素鋰、鈉、鉀暴露在空氣 中時，都很快就被氧化，因此都是只能以化合物形式存在于自然界中；有的金屬例銅、銀、金 都能長久保持在空氣中而不被腐蝕，正因?yàn)槿绱怂鼈儽环Q為貴金屬于是，門捷列夫開始試著排列這些元素他把每個元素都建立了一張長方形紙板卡片在每一塊長方形紙板上寫上了元素符號、原子量、元素性質(zhì)及其化合物然后把它們釘在實(shí)驗(yàn)室的墻上排了又排經(jīng)過了一系列的排隊(duì)以后，他發(fā)現(xiàn)了元素化學(xué)性質(zhì)的規(guī)律性因此，當(dāng)有人將門捷列夫?qū)υ刂芷诼傻陌l(fā)現(xiàn)看得很簡單，輕松地說他是用玩撲克牌的方法得到這一偉大發(fā)現(xiàn)的，門捷列夫卻認(rèn)真地回答說，從他立志從事這項(xiàng)探索工作起，一直花了大約20年的功夫，才終于在1869年發(fā)表了元素

7、周期律他把化學(xué)元素從雜亂無章的迷宮中分門別類地理出了一 個頭緒此外，因?yàn)樗哂泻艽蟮挠職夂托判?，不怕名家指?zé)，不怕嘲諷，勇于實(shí)踐，敢于宣傳自己的 觀 點(diǎn) ， 終 于 得 到 了 廣 泛 的 承 認(rèn)4nf關(guān)【林*WPF* LJlii- HI1J-S3 Mi HiIftl 遼utH-a.Tm*tlT |b fftattirM- H叩 uuttK! +ThSSU J 汁PU、A黑;；產(chǎn)i “ *m- BUli 二!臥一JJ.ntISJr.it柑q :TOM9FmSI.wV-4MLzI j/Ji* a k q i |J . jk jlJ 之 * - d 上. p. 丄 a,*. 4 如果說，原子一一分

8、子論的建立是對化學(xué)的一次總結(jié)，那么周期律的發(fā)現(xiàn)，使元素成了一個嚴(yán)整的自然體系，化學(xué)變成一門系統(tǒng)的科學(xué)，它是化學(xué)史上的一個重要里程碑它討原子 結(jié)構(gòu)、有機(jī)化學(xué)、原子能、地球化學(xué)、生物化學(xué)、冶金、新元素的發(fā)現(xiàn)與合成都有深遠(yuǎn)的影 響。為了紀(jì)念門氏的偉大發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家把101號元素命名為鍆。恩格斯曾給以高度評價：“門 捷列夫不自覺地應(yīng)用黑格爾的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)的規(guī)律，完成了科學(xué)上的一個勛業(yè)。”但由于時代的局限性，門氏不可能認(rèn)識到周期律更本質(zhì)的規(guī)律。因此可以說門氏只是原子體系的哥白尼，而原子體系的伽利略和牛頓 ，自有后來人。十九世紀(jì)末，二十世紀(jì)初，由于原子量的精確測定，確知碲的原子量大碘 ，氬大于鉀，鉆大于鎳等。

9、基于這個事實(shí)，并照顧到元素性質(zhì)的相似性，1902年捷克化學(xué)家布拉烏勒爾設(shè)計(jì)的周期表中有幾處顛倒了原子量的排列。1905年瑞士化學(xué)家維爾納設(shè)計(jì)的專表也有這種現(xiàn)象，這是對門氏周期律的直接挑戰(zhàn)。面對矛盾，當(dāng)時科學(xué)家無法解釋。隨著陰極射線、電子、射線、放射性等的發(fā)現(xiàn)，1899-1900年英人盧瑟福提出原子有核模型，揭示了原子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。1913年荷蘭人范德布洛克指出元素在周期表中排列序數(shù)等于該元素原子具有的電子部分尤索原子的電f層排布黑總硅-元索名稱Ll鋰12 釦3MgAItrtiNa訓(xùn)R鉀缶鈣2 聳HeM&.18 務(wù)Ar虱金屆元素 非金屬元素 鑑有氣體這個假定動搖了門氏和數(shù)。這一假說開始把元素在周期

10、表中排列序數(shù)和原子結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。 他的同輩以及先輩們的周期律的固有概念。1913-1914年間，英國青年物理學(xué)家莫斯萊對X射線技術(shù)進(jìn)行了研究，從而驗(yàn)證了范德布洛克的假說,揭示了元素周期律的本質(zhì)：元素的化學(xué)性質(zhì)是它們原子序數(shù)的周期性函數(shù)。原來在諸原子中有決定意義的東西不是原子量，而是原子的核電荷以及核外電子數(shù)。1916年德國化學(xué)家柯塞爾就立即把原子序數(shù)放進(jìn)周期表中，代替了門氏的原子量。1920年英人查德維克證實(shí)了摩斯萊的工作。這樣，一系列物理學(xué)中的新發(fā)現(xiàn)，使元素周期律獲得了新定義： 元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，以及由元素形成的各種化合物的性質(zhì)，皆與元素原子核電荷的數(shù)量成周期性關(guān)系。按照核電荷遞增順

11、序排列各元素，使前面出現(xiàn)的矛盾迎刃而解。隨著現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論 的建立，周期律理論得到發(fā)展。1913年瑪麗居里提出原子核結(jié)構(gòu)設(shè)想。1913年盧瑟福和 查德維克發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。1932年查德維克發(fā)現(xiàn)中子。質(zhì)子和中子發(fā)現(xiàn)后，蘇聯(lián)科學(xué)家伊萬年柯，德國物理學(xué)家海森堡等人立即提出原子核由質(zhì)子和中子組成的理論。1913年英國化學(xué)家索迪提出“同位素” 概念.1919年阿斯登用質(zhì)譜儀精確的確是了原子量.1913年丹麥物理學(xué)家玻爾用他的原子結(jié)構(gòu)模型成功的解釋了氫元素的線光譜。1923-1924年法國年青物理學(xué)家德布羅依提出“物質(zhì)波”概念，1926年德國物理學(xué)家薛定諤提出了解決微觀粒子運(yùn)動方程，對核外電子運(yùn)功狀態(tài)和能級的

12、計(jì)算提供了依據(jù)。遵循周期律，把眾多的元素（106種）組織在一起所形成的系統(tǒng)，稱做化學(xué)元素周期系。 周期系的具體形式是各式各樣的周期表。如塔式表、三分族元素周期表環(huán)形、 螺旋形、扇形、蝸牛形，對角形、帶形、立體支架形、階梯形、羅盤形、園筒式等五花八門，各具特色。但其中最常用的是短表和長表。近年來，由于人工合成元素增多，長表的優(yōu)越性日益顯露出來， 短表已經(jīng)完成了歷史使命，更多的應(yīng)用讓位于長表。長表的重要特點(diǎn)之一是能夠很好的把元 素分成元素群，便于按群體性質(zhì)來掌握化學(xué)元素的總體知識。表中明顯的劃分出活潑金屬、 非金屬、過渡元素、低熔合金、鑭系、錒系元素區(qū)。根據(jù)電子構(gòu)型可分成S區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、f區(qū)四組。便于人們從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)去分析比較。我的思考：元素周期表是世界化學(xué)歷史上重要的一部分