化学元素周期表的发现与发展

化学元素周期表的发现与发展

摘要：化学元素周期表是人类研究化学的一个里程碑，揭示了化学元素间的内在联系。在元素周期律的指导下，利用元素之间的一些规律性知识来分类学习物质的性质，就使化学学习和研究变得有规律可循。现在，化学家们已经能利用各种先进的仪器和分析技术对化学世界进行微观的探索，并正在探索利用纳米技术制造出具有特定功能的产品，使化学在材料、能源、环境和生命科学等研究上发挥越来越重要的作用。

关键字：本文就化学元素周期表的起源，归路，意义，以及发展历史等角度全面的了解

化学元素周期表。这个化学史上重要的成就，同时帮助我们更好的学习化学，理解化学元素的本质联系。

1.起源简介

化学元素周期表现代化学的元素周期律是1869年俄国化学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫首创的（周期表中101位元素“钔”由此而来）。门捷列夫将元素按照相对原子质量由大到小依次排列，并将化学性质相近的元素放在一个纵列，制出了第一张元素周期表，揭示了化学元素间的内在联系，使其构成了一个完整的体系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。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，发现原子序数越大，X射线的频率就越高，因此他认为原子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(即质子数或原子序数)排列，经过多年

元素周期表修订后才成为当代的周期表。常见的元素周期表为长式元素周期表。在长式元素周期表中，元素是以元素的原子序数排列，最小的排行最先。表中一横行称为一个周期，一纵列称为一个族,最后有两个系。除长式元素周期表外，常见的还有短式元素周期表，螺旋元素周期表，三角元素周期表等。

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精确和原子价(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。德国化学家德贝莱纳就提出了“三元素组”观点。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。法国矿物学家尚古多提出了一个“螺旋图”的分类方法。他将已知的62种元素按相对原子质量的大小顺序，标记在绕着圆柱体上升的螺旋线上，这样某些性质相近的元素恰好出现在同一母线上。这种排列方法很有趣，但要达到井然有序的程度还有困难。另外尚古多的文字也比较暧昧，不易理解，虽然是煞费苦心的大作，但长期未能让人理解。英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按相对原子质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。

2.详细解读

周期表

化学元素周期表的编排显示出不同元素的化学性质的周期性，在周期表中，元素按原子序(即原子核内的质子数目）递增次序排列，并分为若干列和栏，在同一行中的称为同一周期，根据量子力学，周期对应着元素原子的电子排布，显示出该原子的已装填电子层数目。沿着周期表向下，周期的长度逐渐上升，并按元素的电子排布划分出s区元素、p区元素、d区元素和f区元素。而同一栏中的则称为同一族，同一族的元素有着相似的化学性质。在印刷的周期表中，会列出元素的符号和原子序数。而很多亦会附有以下的资料，以元素X 为例：

A：质量数(Mass number) ，即在数量上等于原子核（质子加中子）的粒子数目。Z：原子序数，即是质子的数目。由于它是固定的，一般不会标示出来。e：净电荷，正负号写在数字后面。n：原子数目，元素在非单原子状态（分子或化合物）时的数目。除此之外，部份较高级的周期表更会列出元素的电子排布、电负性和价电子数目。

元素读音

第一周期元素：1 氢(qīng) 2 氦(hài)

元素周期表正确金属汉字写法第二周期元素：3 锂(lǐ) 4 铍(pí) 5 硼(péng) 6 碳(tàn) 7 氮(dàn) 8 氧(yǎng) 9 氟(fú) 10 氖(nǎi)

第三周期元素：11 钠(nà) 12 镁(měi) 13 铝(lǚ) 14 硅(guī) 15 磷(lín) 16 硫(liú) 17 氯(lǜ) 18 氩(yà)

第四周期元素：19 钾(jiǎ) 20 钙(gài) 21 钪(kàng) 22 钛(tài) 23 钒(fán) 24 铬(gè) 25 锰(měng) 26 铁(tiě) 27 钴(gǔ) 28 镍(niè) 29 铜(tóng) 30 锌(xīn) 31 镓(jiā) 32 锗(zhě) 33 砷(shēn) 34 硒(xī) 35 溴(xiù) 36 氪(kè)

第五周期元素：37 铷(rú) 38 锶(sī) 39 钇(yǐ) 40 锆(gào) 41 铌(ní) 42 钼(mù) 43 锝(dé) 44 钌(liǎo) 45 铑(lǎo) 46 钯(bǎ) 47 银(yín) 48 镉(gé) 49 铟(yīn) 50 锡(xī) 51 锑(tī) 52 碲(dì) 53 碘(diǎn) 54 氙(xiān)

第六周期元素：55 铯(sè) 56 钡(bèi) 57 镧(lán) 58 铈(shì) 59 镨(pǔ) 60 钕(nǚ) 61 钷(pǒ) 62 钐(shān) 63 铕(yǒu) 64 钆(gá) 65 铽(tè) 66 镝(dī) 67 钬(huǒ) 68 铒(ěr) 69 铥(diū) 70 镱(yì) 71 镥(lǔ) 72 铪(hā) 73 钽(tǎn) 74 钨(wū) 75 铼(lái) 76 锇(é) 77 铱(yī) 78 铂(bó) 79 金(jīn) 80 汞(gǒng) 81 铊(tā) 82 铅(qiān) 83 铋(bì) 84 钋(pō) 85 砹(ài) 86 氡(dōng)

第七周期元素：87 钫(fāng) 88 镭(léi) 89 锕(ā) 90 钍(tǔ) 91 镤(pú) 92 铀(yóu) 93 镎(ná) 94 钚(bù) 95 镅(méi) 96 锔(jú) 97 锫(péi) 98 锎(kāi) 99 锿(āi) 100 镄(fèi) 101 钔(mén) 102 锘(nuò) 103 铹(láo) 104 鈩(lú) 105 (dù) 106 (xǐ) 107 (bō) 108 (hēi) 109 䥑(mài) 110 鐽(dá) 111 錀(lún) 112 鎶(gē)[暂定]

元素的外壳电子壳层结构

外围电子层排布,元素附注为元素的电子壳层结构的电子组态（最外层电子的基态以及数量），s 、p、d、f 标记轨道角动量在z 轴方向上投影的磁量子数。例如1s1，前面的1表示壳层数，s表示轨道量子数为0的量子态（基态的简并态之一），后面的1表示最外层电子的数目（是电子自旋态以及pauli原理决定的）。

3.递进循环

1 原子半径

（1）除第1周期外，其他周期元素（稀有气体元素除外）的原子半径随原子序数的递增而减小；

（2）同一族的元素从上到下，随电子层数增多，原子半径增大。

注意：原子半径在IVB族及此后各副族元素中出现反常现象。从钛至锆，其原子半径合乎规律地增加，这主要是增加电子层数造成的。然而从锆至铪，尽管也增加了一个电子层，但半径反而减小了，这是与它们对应的前一族元素是钇至镧，原子半径也合乎规律地增加（电子层数增加）。然而从镧至铪中间却经历了镧系的十四个元素，由于电子层数没有改变，随着有效核电荷数略有增加，原子半径依次收缩，这种现象称为“镧系收缩”。镧系收缩的结果抵消了从锆至铪由于电子层数增加到来的原子半径应当增加的影响，出现了铪的原子半径反而比锆小的“反常”现象。