元素周期表的发现及发展史
本命年需要注意什么-
研究性学习
元素周期表的发展和演变
研究领域：历史，化学
指导老师：付君梅
课题成员：王璨（组长）陈思冲
陶俊宏
陈赐
李宜瑾
冯国忠
课题班级：新疆师范大学附属中学高二（
4
）班
日期：
< br>2012
年
9
月
新疆师范大学附属中学
高二
4
班
元素周期表的发展和演变研究性学习课题小组
第一部分：前言
课题背景
：
学习化学有整整两年了，
作为学习化学时刻需要的工具——元
素
周期表对我们的学习作用非常的大，
为此，
我们准备借研究
性学习之机，
研究元素周期表的发展历史和几个世纪以来的演
变过程。
<
/p>
课题目的和意义：
通过此活
动，使同
学们能够
进一步了
解元素周期
表的
历史和用
途，并对
同学
们日
后的化学
学习起
到帮
助（本次
研究注重
元素周期
表发展的
历史，
在元素周期表
的性质上
并不做重点
）
。
课题内容：
通过研究等多种方式了解
化学元素周期表的发展历史和发现
元素周期表的人物，
使用大量
图片向同学们展示元素周期表的
各种形式图，并知道一些元素的用途和作用。
课题研究方法：
1
、到
学校、家里、市区图书馆或网上搜索所需资料；
2
、整理资料；
3
、分组汇报、交流、讨论、教师指导；
4
、学生进行总结。
人员安排：
王璨组织、撰写探究实践报告和负责其它工作；
冯国忠，陈思冲负责查找资料；
陈赐，李宜瑾负责收集、整理、筛选所需资料；
陶俊宏负责多媒体制作。
时间安排：
2012
年
8
月上旬进行书面报告，
8
月中旬至<
/p>
9
月上旬进行小
组探究。
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预期成果：
了解元素周期表的历史、发展过程和它的发现者。在化学学
习中能够有一些帮助。
表达形式：
以文字，图片为主，音像资料为辅。
摘要：
◆
诞生：
1869
年，俄国化学家门捷列夫编制出第
一张元素周期表
◆
依据：按照相对原子质量由小到大
排列，将化学性质相似的元
素放在同一纵行
◆
意义：揭示了化学元素之间的内在联系，成为化学发展史上的
重要里程碑之一
◆
发展：随着科学的发展，元素周期表中未知元素留下的空位先
后被填
满。
◆
成熟：当原子结构的奥秘被发现时，编排依据由相
对
原子质量
改为原子的核电荷数，形成现行的元素
周期表
关键词：诞生
化学性质
里程碑
发展
相对原子质量
-----
摘自《百度》百科
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第二部分：对元素周期表的认识
一、元素周期表的发现者
1.
贝莱那
1829
年，德国的化学家贝莱纳首先敏锐地察觉到已知元素所表露的这种内
在关系的端倪：某三种化学性质相近的元素，如氯，溴，碘，不仅在颜色、化学
活性等方面可以看出有定性规律变化，
而且其原子量之间也有一定理的关系，
即：
中间元素的原子量为另两种元素原子量的算术平均值。
这种情况，
他一共找到了
五组，他将其称之
为
三元素族
即
:
锂
3
钠
11
钾
19
钙
20
锶
88
钡
137
氯
17
溴
35
碘
127
硫
16
硒
79
碲
128
锰
55
铬
52
铁
56
2.
门捷列夫
德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫生于一八三四年二月七日俄国西伯利亚的
< br>托波尔斯克市。这个时代，正是欧洲资本主义迅速发展时期。生产的飞速发展，
不
断地对科学技术提出新的要求。化学也同其它科学一样，取得了惊人的进展。
门捷列夫正
是在这样一个时代，
诞生到人间。
门捷列夫从小就热爱劳动，<
/p>
热爱学
习。他认为只有劳动，才能使人们得到快乐、美满的生活。
只有学习，才能使人
变得聪明。
他不分昼夜地研究着，
探求元素的化学特性和它们的一般的原子
特性，
然后
将每个元素记在一张小纸卡上。
他企图在元素全部的复杂的特性里，
捕捉元素的
共同性。<
/p>
但他的研究，
一次又一次地失败了。
可他
不屈服，
不灰心，
坚持干下去。
在一八六九年二月十九日，
他
终于发现了元素周期律。
他的周期律说明：
简
< br>单物体的性质，
以及元素化合物的形式和性质，
都和元素
原子量的大小有周期性
的依赖关系。
门捷列夫在排列元素表的过
程中，
又大胆指出，
当时一些公认的原
子量不准确。如那时金的原子量公认为
169.2
，按此在元素
表中，金应排在锇、
铱、铂的前面，因为它们被公认的原子量分别为
198.6
、
196.7
、
196.7
，而门捷
列夫坚定地认为金应排列
在这三种元素的后面，
原子量都应重新测定。
大家重测
的结果，锇为
190.9
、铱为
193.1
、铂为
195.2
，而金是
197.2
。实践证实了门捷
列夫的论断，也证明了周期律的正确性。
一九
0
七年
二月二日，
这位享有世界盛誉的科学家，
因心肌梗塞与世长辞了
。
但他给世界留下的宝贵财产，永远存留在人类的史册上。
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-
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二、
元素周期表发现史
1.
周期律发现前的元素分类
1789
年拉瓦锡在他的著作中首次出现了
《
元素表》
。
1815
年英人威廉·
普
劳特提出：
1
、
所有元素的原子量均为氢原子量的整数倍；
2
、
氢是原始物质或“ 第
一物质”
, 他试图把所有元素都与氢联系起来作为结构单元。
1829
年德伯赖纳
提出五组《三素组》：
Li
、
Na
、
K;
Ca
、
Sr
、
Ba;P
、
As
、
Sb;S
、
Se
、
Te;Cl
、
Br
、
I
。
1843
年盖墨林把当时己知的化学元素按性质相似分类制成了元素表。十八世纪
六十年代法人尚古多制出了元素分类的螺旋线图或地螺柱图。
他最先提出元素性
质和原子量之间有关系
,
并初步提出了元素性质的周期性。
螺旋图是向揭示周期
律迈出了有力的第一步
,
但缺乏精确性。
1864
年英人欧德林用
46
种元
素排出了
《元素表》。同年德人迈尔依原子量大小排出《六元素》表。该表对元素进行了
分族
,
有了周期的雏型。
1865
年英人纽兰兹把
62
种元素依原子量递增顺序排表
,
发现每第八个元素性质与第一个元素性质相近
,
好似音乐中的八度音
,
他称为
“ 八音律”
。
八音律揭示了元素化学性质的重要特征
,
但未能揭示出事物内在
的规律性。
2
.
周期律的发现
化学家绝不满意元素
漫无秩序的状态。从《三素组》到《八音律》
,
逐步对
元素知识进行归纳和总结
,
试图从中找出视律性的东西
,
为发现
周期律开辟了
道路。
由于科学资料积累
,
元素数目增多
,
终于在十九世纪
后半期迈尔和门捷列
夫同时发现了元素周期律。
1867
年俄人门捷列夫对当时已发现的
63
种元素进
行
归纳、
比较
,
结果发现：
元素及其化合物的性质是原子量的周期函数的关系
,
这
就是元素周期律。
依据周期律
排出了周期表
,
根据周期表
,
他修改了铍、
铯原子
量
,
预言了三种新元素
,
后来陆续被发现
,
从而验证了门氏周期律的正确性
,
迅
速被化学家所接受。
在周期律的指导下
,
先后发现了稼、
钪、
锗、
钋、
镭、
锕、
镤、铼、锝、钫、砹等十一种元素
同时还预言了稀有气体的存在
,
并于
1898
年
以后
,
陆续发现了氖、氢、氙等元素
,
因而
在周期表中增加ⅧA
族。到
1944
年
自然界存在的
92
种元素全部被发现。
如果说
,
原子一一分子论的建立是对化学的一次总结
,
那么周期律的发现
,
使元素成了一个严整的自然体系
,
化学变成一门系统的科学
,
它是化学
史上的
一个重要里程碑它讨原子结构、
有机化学、
原子能、
地球化学、
生物化学、
冶金、
新元素的发现与合成都有深远的影响。
为了纪念门氏
的伟大发现
,
科学家把
101
号元素命名为钔。恩格斯曾给以高度评价：“
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。”
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由于时代的局限性
,
门氏不可能认识
到周期律更本质的规律。
因此可以说门
氏只是原子体系的哥白尼
,
而原子体系的伽利略和牛顿
,
自有后来人。
三、元素周期表的发展史
1
.
周期律概念的更新
十九世纪末
,
二十世纪初
,
由于原子量的精确测定
,
确知碲的原子量大碘
,
氩大于钾
,
钴大于镍等。
基于这个事实
,
并照顾到元素性质的相似性
,1902
年捷<
/p>
克化学家布拉乌勒尔设计的周期表中有几处颠倒了原子量的排列。
1905
年瑞士
化学家维尔纳设计的专表也有这种现象
,
这是对门氏周期律的直接挑战。
面对矛
盾
,
当时科学家无法解释。随着阴极射线
、电子、射线、放射性等的发
现
,1899--
1900
年英人卢瑟福提出原子有核模型
,
< br>揭示了原子的复杂结构。
1913
年荷兰人范德布洛克指
出元素在周期表中排列序数等于该元素原子具有的电子
数。
这一
假说开始把元素在周期表中排列序数和原子结构联系起来。
这个假定动
< br>摇了门氏和他的同辈以及先辈们的周期律的固有概念。
1913--1914
年间
,
英国青年物理学家莫斯莱对
X
射线技术进行了
研究
,
从而
验证了范德布洛克的假说<
/p>
,
揭示了元素周期律的本质：
元素的化
学性质是它们原
子序数的周期性函数。
原来在诸原子中有决定意
义的东西不是原子量
,
而是原子
的核
电荷以及核外电子数。
1916
年德国化学家柯塞尔就立即把原
子序数放进周
期表中
,
代替了门氏的
原子量。
1920
年英人查德维克证实了摩斯莱的工作。这
样
,
一系列物理学中的新发现
,
使元素周
期律获得了新定义：
元素的物理性质和
化学性质
,
以及由元素形成的各种化合物的性质
,
皆与元素原子核电荷的数量
成周期性关系。
2
.
周期律理论的深化与探索
按照核电荷递增顺序排列各元素
,
使
前面出现的矛盾迎刃而解。
随着现代原
子结构理论的建立
,
周期律理论得到发展。
1913
年玛丽· 居里提出原子核结构
设想。
1913
年卢瑟福和查德维克发现质子。
1932
年查德维克发现中子。质子和
中子发现后
,
苏联科学家伊万年柯
,
德国物理学家
海森堡等人立即提出原子核
由质子和中子组成的理论。
1913
年英国化学家索迪提出“ 同位素” 概念
.1919
年阿斯登用质谱仪精确的确是了原子量
.1913
年丹麦物理学家玻尔用他的原子
结构模型成功的解释了氢元素的线光谱。
1923--
1924
年法国年青物理学家德布
罗依提出“
物质波”概念
,
1926
年德国物理
乒家薛定谔提出了解决微观粒子运
动方程
,
对核外电子运功状态和能级的计算提供了依据。
遵循周期律
,
把众多的元素（
106
种）组织在一起所形成的系统
,
称做化学
元素周期系。
周期系的具体形式是
各式各样的周期表。
如塔式表、
三分族元素周
< br>期表环形、螺旋形、扇形、蜗牛形
,
对角形、带形、立
体支架形、阶梯形、罗盘
形、
园筒式等五花八门
,
各具特色。
但其中最常用的是短表和长表。
近年来
,
由
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于人工合成元素增多
,
长表的优越性日益显露出来
,
短表已经完成了历史使命
,
更多的应
用让位于长表。长表的重要特点之一是能够很好的把元素分成元素群
,
便于按群体性质来掌握化学元素的总体知识。
表中明显的划分出活泼金属、
非金
属、
过渡元素、
低熔合金、
镧系、
锕系元素区。
根据
电子构型可分成
S
区、
p
区、
d
区、
f
区四组。便于人们从结构观点去分析比较。
四、元素周期表简介
门捷列夫
(Dmitri
Mende
leev)
将当时已知的
63
种
元素依原子量大小并以表的形式排列，
把有相似化学性质
的元素放在同一行，
就是元素周期表的雏形。
利用周
期表，
门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素的特性
(
镓
、
钪
、
锗
)
。
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，发现原子序越大，
X
射线的频
率就越高，因
此他认为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
)
排列
.
后来又经过多名
科学家多年的修订才形成当代的周期表。
元素周
期表中共有
118
种元素。
将元素按照
相对原子
质量有小到大依次排列，
并将化学性质相似的元素放在
一
个纵列。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质子数目，
这个编号称为原子序数。
在周期表中，
元素是
以元素的原子序排列，
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
< br>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（
< br>7
）
。共有
16
个族，又分为
7
个主族（Ⅰ
A
-
Ⅶ
A
）
，<
/p>
7
个副族（Ⅰ
B-
Ⅶ
B
）
，一
个第Ⅷ
族，一个零族。
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。
使其构成了一个完整的体系称为化学发展的重要
里程碑
之一。
同一周期内，从左到右，元素核外电子层数相同，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。
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五、教科书中的元素周期表
这些图片不过是我们常见的在普通不过的元素周期表了，
它们能够以最
简洁
的方式告诉我们所要查找的一部分，具有简便，清楚的特点。
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