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第二节 元素周期律和元素周期表(二)
作者:胡圣才    文章来源:《化学必修2》教学与探索    点击数:    更新时间:2008-3-7

  一.元素周期表发现的背景:

  1.从18世纪中叶到19世纪中叶的100年间,随着科学技术的发展,新的元素不断被发现,人们逐渐积累了不少关于这些元素的物理、化学性质资料,因而人们产生了整理和概括这些感性材料的迫切愿望; 1808年英国科学家道尔顿提出了近代原子学说,1811年意大利科学家阿伏加德罗提出了分子概念,二十世纪奥地利和德国物理学家泡利、洪特分别提出了核外电子排布的“泡利不相容原理”、“洪特规则”,1869年俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律,十九世纪荷兰物理学家范德华首先研究了分子间作用力,从此化学从“实验经验型”上升到对物质结构的理论探究,这对科学的发展都有着重要的意义。

  2.元素周期律的发现和元素周期表的编制经过了长期的发展过程。1869年,俄罗斯化学家门捷列夫(1834.2.71907)在前人探究智慧成果的基础上,发现并编制出元素周期表,指出“元素及由它们所形成的单质和化合物性质,随着相对原子质量的递增而呈周期性变化”

  ——如今发展为“元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化”

  从1789年拉瓦锡提出将元素分为四类,到1869年门捷列夫提出元素周期律为止,先后有德贝莱纳、高库尔特瓦、欧德林、迈耶尔、纽兰兹等科学家为此做出过努力。如果没有三素组螺旋图六元素表八音律等元素分类基础,就不会有门捷列夫的元素周期律。门捷列夫的元素周期律既是对前人思想的继承,又是前人思想的创新和发展。在门捷列夫之后,元素周期律仍在不断完善和发展,1894年,拉姆塞相继发现稀有气体氩和氦等,于是在周期表最右侧又增加一个零族,并将稀有气体排在这一族。1913年,莫斯莱测定核电荷数,并提出元素周期律的真正基础是核电荷数而不是原子质量。直到今天,仍有许多人在研究周期律,周期表也出现了如维尔纳长式周期表、波尔塔式表等多种形式。同时,人工合成的新元素也在不断填充元素周期表。

  3.门捷列夫在研究中最突出的两大功绩:预言了某些未知元素,并为这些元素在表中留下了空位;指出当时测定的某些元素相对原子质量数值可能有错误。他用自己创造的光辉业绩,证实了“终身努力,便成天才”的道理。

  4.上述事例告诉我们:人们认识世界的过程是曲折、螺旋式前进的,而不是一帆风顺的,人们对事物的认识大多处在发展中,并需要在发展中不断充实和完善。

  5.在“人类合成元素的新发展”中,没有一个中国人的身影,我们深感遗憾,但“临渊慕鱼,不如退而结网”;科学家的研究历程告诉我们:只有努力学习,灵活运用现有知识,不断扩充、汲取新的知识,不断创新、发展,才能有所作为—→机遇只垂青那些有准备的头脑。

  如英国化学家戴维,一生好学不倦,仅在18071808年两年内,就相继发现了钾、钠、钙、恩、钡、镁、硼等元素,当时年仅29岁;1824年,法国化学家巴拉尔发现溴元素时,也才22岁。

  只要我们努力学习,不断进取,勇于攀登科学高峰,那么在人工合成新元素的合成者中,出现中国人的身影就不仅仅是一个希望,中国诺贝尔奖的空缺也终会得到填补!

  元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它反映了元素之间相互联系的规律,是我们学习化学的重要工具。根据元素周期律,把电子层数目相同的各种元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行;再把不同横行中最外层的电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行。这样就可以得到一个常说的元素周期表。元素周期表有很多种形式,我们这里介绍的是其中一种常见的形式。

  首先,我们来认识元素周期表的结构。

  二.元素周期表的结构(教具:元素周期表挂图)

  1.元素周期表的编排原则:

  ⑴把原子电子层数相同的各种元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行;具有相同的电子层数,并按照原子序数递增顺序排列的一系列元素,称为周期;

  周期数=原子核外的电子层数;

  ⑵把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序由上而下排成纵行;具有相同的最外层电子数而又按电子层数递增的顺序排列的一系列元素,称为一族;

  主族族序数=最外层电子数;

  2.周期:

  【划分依据】电子层数相同者为同一周期;

  【表示方法】用阿拉伯数字1234567表示;

  【投影练习】已知镁元素和溴元素的原子结构示意图:

 

  它们分别位于第几周期?为什么?

  答:镁有3个电子层,位于第3周期;溴有4个电子层,位于第4周期。

  【分类】“三短、三长一不全”

类别

周期序数

起止元素

包括元素种数

核外电子层数

短周期

1

H—He

2

1

2

Li—Ne

8

2

3

Na—Ar

8

3

长周期

4

K—Kr

18

4

5

Rb—Xe

18

5

6

Cs—Rn

32

6

不完全周期(相继有未知元素被发现)

7

Fr—112

26

7

  位置与结构的关系

  1.周期序数==原子核外的电子层数

  2.对同主族(nA族)元素

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