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1、元素周期表的发明、发展、意义及未来作者：刘晟 指导教师：刘志刚学院：电信学院 专业：通信工程 学号：1110510207联系人手机号：18246027460 邮箱：摘要：元素周期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。本文按时间顺序说明了元素周期表从创始到发展的过程、其重要的意义、新元素的发现以及元素周期表的未来。关键词：元素周期表，门捷列夫，发展，意义1.元素周期表的发明19世纪初, 道尔顿的原子论提出以后, 人们对化学元素的概念就更加清晰了。到1869年时, 已经发现的元
2、素达到了63种, 当时最令化学家激动的事莫过于发现一种新元素了。然而, 世界上究竟有多少元素, 它的数量是有限的还是无限的? 这些化学性质不同的元素有没有什么内在的联系? 1865年，英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列，发现无论从哪一个元素算起，每到第八个元素就和第一个元素的性质相近。这很像音乐上的八度音循环，因此，他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”，并据此画出了标示元素关系的“八音律”表。显然，纽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，条件限制了他作进一步的探索，因为当时原子量的测定值有错误，而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素，只
3、是机械地按当时的原子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。德米特里伊万诺维奇门捷列夫生于1834年二月七日俄国西伯利亚的托波尔斯克市。1850年，家境困顿的门捷列夫藉着微薄的助学金开始了他的大学生活。门捷列夫在学校读书的时候，一位很有名的化学教师热情地向他们介绍当时由英国科学家道尔顿始创的新原子论。由于道尔顿新原子学说的问世促进了化学的发展速度，一个一个的新元素被发现了。化学这一门科学正激动着人们的心。这位教师的讲授，使门捷列夫的思想更加开阔了，决心为化学这门科学献出一生。在理论化学里应该指出自然界到底有多少元素？元素之间有什么异同和存在什么内部联系？新的元素应该怎样去发现
4、？这些问题，当时的化学界正处在探索阶段。为了彻底解决这个问题，从1859年到1867年，他参观和考察了法国、德国、比利时的许多化工厂、实验室，大开眼界，丰富了知识。这些实践活动，不仅开阔了他认识自然的思路，而且对他发现元素周期律，奠定了雄厚的基础.门捷列夫又返回实验室，把重新测定过的原子量的元素，按照原子量的大小依次排列起来。他紧紧抓住元素的原子量与性质之间的相互关系，不停地研究着。他的心血并没有白费，在1869年二月十九日，他终于发表了世界上第一张元素周期表。2.元素周期表的发展1871，门捷列夫对自己的周期表作了适当调整, 并预言了原子量为44 ( Sc) 、68 ( Ga) 和72 (
5、Ge) 的元素的存在和性质. 1875 年至1886 年之间, 科学家在自然界发现了这3 种元素. 这无疑使门捷列夫成为名垂青史的化学家. 值得一提的是, 德国化学家Meyer 于1870 年也独立做出了几乎等同于门捷列夫周期律观点的结论.由于时代的局限性，门捷列夫的元素周期律并不是完整无缺的。1894年，惰性气体氩的发现，对周期律是一次考验和补充。1913年，英国物理学家莫塞莱在研究各种元素的伦琴射线波长与原子序数的关系后，证实原子序数在数量上等于原子核所带的阳电荷，进而明确作为周期律的基础不是原子量而是原子序数。在周期律指导下产生的源于结构学说，不仅赋予元素周期律以新的说明，并且进一步阐明
6、了周期律的本质，把周期律这一自然法则放在更严格更科学的基础上。元素周期律经过后人的不断完善和发展，在人们认识自然，改造自然，征服自然的斗争中，发挥着越来越大的作用。从19世纪末到20世纪初, 人们发现了许多新元素, 于是对门捷列夫周期表进行了一定的调整, 最明显的是增加了一个竖行( 族) , 即稀有气体, 并以镧系元素系列取代了Ba 和Hf 之间的一种元素. 20 世纪初元素总数已增至85, 同时原子序数的概念作为周期表中元素顺序的基础已被确立. 在之后的25 年中, 又发现了铀等超重元素. 20 世纪40 年代初期, 已知的3 种超重元素Th、Pa、U 被认为各自与Hf、Ta、W 有联系.
7、后来, 核裂变反应的实现导致了更多的超重元素的发现. 通过对93 和94 号元素的化学性质进行考察, 发现它们与铀非常相似而不同于Re 和Os. 在1944 年, Seaborg G T 提出将89 103号之间的元素类似于镧系元素一样置于Ra 之后, 并将这一系列称为锕系. 这种排列一直延用至今.19641968 年, 苏联科学家首先合成了104 号和105 号元素. 此后, 美国化学家Albert Ghiorso 及其合作者也合成了104 号和105 号元素, 并在此基础上, 合成了106 号元素. 20世纪80年代初, 德国人合成了107、108、109 等3 种元素. 1994 年,
8、德国的Darmstadt 研究中心首次合成110 号元素, 1 个月之后, 苏联和美国的科学家一道合成了110 号元素的原子量为273 的同位素. 通过对110 号元素进行分析, 发现其性质与Ni、Pd、Pt 相似, 这有力地证明了目前元素周期表排列的科学性. 1996 年, 德国GSI 实验室合成并确证了111 和112 号元素.上述新元素的合成都得益于元素周期表, 又丰富和发展了元素周期表. 科技的发展为人们研究和预测元素性质提供了有力的工具, 目前运用计算机可计算出元素的基态电子构型和键特性, 从而对未来元素的性质做出预测, 为人们设计未来元素周期表提供一定信息. 由于长式周期表将内过渡
9、族( 镧系、锕系及超锕系) 单独列出, 使周期表失去了整体连贯性. 于是, 人们在周期表的排列形式方面做了大量的工作, 设计出了各种形式的元素周期表.应当承认, Strong F C 设计的环形周期表对于实现周期表整体连贯性具有突破性意义. 人们在设计元素周期表的同时, 也发现了不少新问题, 诸如元素周期系的界限问题、f 区元素的排列问题、元素周期律的不规则性和周期表中族序数的标法等.对这些问题的进一步探究对于丰富和完善化学理论可起到积极作用. 平面元素周期表模型除了长式周期表外, 典型的还有台阶式、环形、塔形、扇形及其他不同的表格形式.还有一种比较独特的电子结构式元素周期表. 文献列出了现代
10、彩色元素周期表. 除了平面的元素周期表外, 有关元素周期表立体模型的设计也取得了很大进展, 目前见诸报道的立体模型有支架式、大厦型、积木式、半球型等. 这些模型都着眼于元素周期律某一个方面的内容, 在一定程度上能较好地解释目前元素周期表模型设计方面所面临的某些问题, 因而也是各有优缺点. 此外, 借助现代化手段, 将元素周期表通过计算机显示, 并运用一定的程序, 实现人机对话, 进一步方便了周期表的应用, 具有贮存信息量大、检索方便等特点.3.元素周期表的构造元素周期表中共有118种元素。每一种元素都有一个编号，大小恰好等于该元素原子的核内电子数目，这个编号称为原子序数。在周期表中，元素是以元
11、素的原子序排列，最小的排行最先。表中一横行称为一个周期，一列称为一个族. 原子的核外电子排布和性质有明显的规律性，科学家们是按原子序数递增排列，将电子层数相同的元素放在同一行，将最外层电子数相同的元素放在同一列。 元素周期表有7个周期，16个族。每一个横行叫作一个周期，每一个纵行叫作一个族。这7个周期又可分成短周期（1、2、3）、长周期（4、5、6）和不完全周期（7）。共有16个族，又分为7个主族（A-A），7个副族（B-B），一个第族，一个零族。4.元素周期表的意义元素在周期表中的位置不仅反映了元素的原子结构，也显示了元素性质的递变规律和元素之间的内在联系。 同一周期内，从左到右，元素核外电
12、子层数相同，最外层电子数依次递增，原子半径递减（零族元素除外）。失电子能力逐渐减弱，获电子能力逐渐增强，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。元素的最高正氧化数从左到右递增（没有正价的除外），最低负氧化数从左到右递增（第一周期除外，第二周期的O、F元素除外）。 同一族中，由上而下，最外层电子数相同，核外电子层数逐渐增多，原子序数递增，元素金属性递增，非金属性递减。元素周期表的意义重大，科学家正是用此来寻找新型元素及化合物。元素周期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。5.神秘的
13、119号元素近日，俄罗斯科学家宣布，他们找到了元素周期表上的第119号元素。 位于俄罗斯叶卡捷琳堡市的全俄发明家专利研究院迎来了一位特殊的客人，他是一名工程师，来自斯维尔德罗夫州，他声称自己发现了元素周期表上的第119号元素，并希望获得此项专利。这名工程师不愿意透露自己的姓名，也没有向外界透露这一元素的合成方法，他向研究院的专家们解释道，从重量上看，第119号元素是氢元素的299倍，也就是说，其原子量为299；它是元素周期表上尚未记录的新元素，并最终完成元素周期表。 如果第119号元素重量是氢元素299倍的说法是正确的，那么它将元素周期表补齐的说法虽不能说是错误的，但让人感到十分费解。因为这一
14、元素如果存在，它将开启元素周期表的第八个横列，位于左下角第一个位置，而这与完成元素周期表的说法相悖。 众所周知，元素周期表上最后一个元素是第118号元素，为惰性气体元素，由美俄科学家利用俄方回旋加速器成功合成了118号超重元素，在2006年这一结果得到了承认，这枚118号元素的原子量为297，只存在万分之一秒。此后，118号元素衰变产生了116号元素，接着又继续衰变为114号元素。6.元素周期表的未来元素周期表已经建立100多年, 为科学的发展作出了重大贡献. 元素周期系的理论还在发展, 人们对物质世界的认识还在深化, 随着科学的发展, 新的人工合成元素的发展, 将会大大地扩展周期系的版图, 并有助于设计出新型的元素周期表.参考文献:1刘志宏元素周期表内在规律的应用，陕西师范大学教育学报2002年第4期，105-1062王进贤, 邢志良元素周期表研究进展西北师范大学学报（自然科学版），1999年第3期，113-1173韩锋门捷列夫发现元素周期律的启示，河池学院学报，2009年第5期，114-120
