化学史 教案

高二化学选修课

化学史

授课教师：韩锋

●教学目标

1.通过对元素的发现、元素周期律及元素的力量的介绍，有助于激发学生学习化学的兴趣

2.培养学生形成辩证的唯物史观和不畏艰险、顽强探索的科学精神，并以此来引导自己的实践，同时促使他们逐渐形成为科学献身的高贵品质。

●课时安排

4课时

●教学用具

多媒体

●教学方法

启发、诱导、阅读、讨论、探究等。

●教学内容

该课从元素的发现、元素周期律及元素的力量三个方面多角度全新的诠释了高中阶段学生们感觉抽象和难理解的知识。带领学生探究元素背后的故事。

第一部分元素的发现

介绍化学元素发现的历史背景及其方法:

1.古代已知的元素：金,银,铜,铁,锡,铅,汞,七大金属及非金属类的碳,硫磺. 金,银,铜,铁,锡,铅,汞,七大金属及非金属类的碳,硫磺.

2. 中世纪才被发现的元素：

燐,砷,锑,铋,锌燐,砷,锑,铋,锌

3. 空气与水：

氢,氮,氧氢,氮,氧

4.以分析化学法得知的元素：

钴,镍,锰,钡,钼,钨,鍗,锶,锆,铀,钛,铬,铍,铌,钽,铂,钯,铑,锇,铱,钌,氟, 钴,镍,锰,钡,钼,钨,鍗,锶,锆,铀,钛,铬,铍,铌,钽,铂,钯,铑,锇,铱,钌,氟,

氯,溴,碘,硼,镉,锂,硒,矽,铝,钍,钒氯,溴,碘,硼,镉,锂,硒,矽,铝,钍,钒

5. 以电化学法得知的元素：钠,钾,镁,钙

6. 以分光学的方法得知的元素：铯,铷,铊,铟

7. 镧系元素：镧,镨,钕,钐,铕,钆,铽,镝,钬,铒,铥,镱,镏 7.镧系元素镧,镨,钕,钐,铕,钆,铽,镝,钬,铒,铥,镱,镏

8. 氦与钝性气体：氦,氖,氩,氪,氙

9. 从周期表推测的元素：镓,钪,锗

10.最后发现的两个安定的元素：铪,铼

11.放射性元素：钋,镭,锕,氡,铀,镤,

12.合成的元素：鎝...

13.超铀元素：錼,钸,鋂,锔,鉲,鑀,镄,钔,铹...

第二部分元素的周期律

元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。元素周期表简称周期表。元素周期表有很多种表达形式，目前最常用的是维尔纳长式周期表（见书末附表）。元素周期表有7个周期，有16个族和4个区。元素在周期表中的位置能反映该元素的原子结构。周期表中同一横列元素构成一个周期。同周期元素原子的电子层数等于该周期的序数。同一纵行（第Ⅷ族包括3个纵行）的元素称“族”。族是原子内部外电子层构型的反映。例如外电子构型，IA族是ns1，IIIA族是ns2 np1，零族是ns2 np6， IIIB族是（n-1） d1ns2等。元素周期表能形象地体现元素周期律。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。当年，门捷列夫根据元素周期表中未知元素的周围元素和化合物的性质，经过综合推测，成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在科学家利用元素周期表，指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。

在门捷列夫编制的周期表中，还留有很多空格，这些空格应由尚未发现的元素来填满。门捷列夫从理论上计算出这些尚未发现的元素的最重要性质，断定它们介于邻近元素的性质之间。例如，在锌与砷之间的两个空格中，他预言这两个未知元素的性质分别为类铝和类硅。就在他预言后的四年，法国化学家布阿勃朗用光谱分析法，从门锌矿中发现了镓。实验证明，镓的性质非常象铝，也就是门捷列夫预言的类铝。镓的发现，具有重大的意义，它充分说明元素周期律是自然界的一条客观规律；为以后元素的研究，新元素的探索，新物资、新材料的寻找，提供了一个可遵循的规律。元素周期律象重炮一样，在世界上空轰响了！

门捷列夫发现了元素周期律，在世界上留下了不朽的光荣，人们给他以很高的评价。恩格斯在《自然辩证法》一书中曾经指出。“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学上的一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。”

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。一八九四年，惰性气体氛的发现，对周期律是一次考验和补充。一九一三年，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原于结构学说，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。

门捷列夫除了完成周期律这个勋业外，还研究过气体定律、气象学、石油工业、农业化学、无烟火药、度量衡等。由于他总是日以继夜地顽强地劳动着，在他研究过的这些领域中，都在不同程度上取得了成就。

元素周期律的发现是许多科学家共同努力的结果。

1789年，拉瓦锡出版的《化学大纲》中发表了人类历史上第一张《元素表》，在这张表中，他将当时已知的33种元素分四类。

1829年，德贝莱纳在对当时已知的54种元素进行了系统的分析研究之后，提出了元素的三元素组规则。他发现了几组元素，每组都有三个化学性质相似的成员。并且，在每组中，居中的元素的原子量，近似于两端元素原子量的平均值。

1850年，德国人培顿科弗宣布，性质相似的元素并不一定只有三个；性质相似的元素的原子量之差往往为8或8的倍数。

1862年，法国化学家尚古多创建了《螺旋图》，他创造性地将当时的62种元素，按各元素原子量的大小为序，标志着绕着圆柱一升的螺旋线上。他意外地发现，化学性质相似的元素，都出现在同一条母线上。

1863年，英国化学家欧德林发表了《原子量和元素符号表》，共列出49个元素，并留有9个空位。

上述各位科学家以及他们所做的研究，在一定程度上只能说是一个前期的准备，但是这些准备工作是不可缺少的。而俄国化学家门捷列夫、德国化学家迈尔和英国化学家纽兰兹在元素周期律的发现过程中起了决定性的作用。

1865年，纽兰兹正在独立地进行化学元素的分类研究，在研究中他发现了一个很有趣的现象。当元素按原子量递增的顺序排列起来时，每隔8个元素，元素的物理性质和化学性质就会重复出现。由此他将各种元素按着原子量递增的顺序排列起来，形成了若干族系的周期。纽兰兹称这一规律为“八音律”。这一正确的规律的发现非但没有被当时的科学界接受，反而使它的发现者纽兰兹受尽了非难和侮辱。直到后来，当人人已信服了门氏元素周期之后才警醒了，英国皇家学会对以往对纽兰兹不公正的态度进行了纠正。门捷列夫在元素周期的发现中可谓是中流砥柱，不可避免地，他在研究工作中亦接受了包括自己的老师在内的各个方面的不理解和压力。

第三部分元素的力量

小时候，奥尔德西就很想自己制作一个立体的元素周期表，摆上一块块真实的元素。在家里就能找到一些：电线里有铜，破炊具里有铝，一些外国硬币里有镍，电池里能提炼出汞，效法17 世纪的炼金术师布兰德，用自己的尿液提炼磷，其他如碘能在药店买到，但钚一般人就弄不到了。