元素周期律
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  • 基本解釋

    化學(xué)名詞解釋:

    元素周期律(elements, periodic law of)指元素的性質(zhì)隨元素的原子序數(shù)(即核電荷數(shù)或核外電子數(shù))的增加而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律。它把許多化學(xué)事實(shí)聯(lián)系起來,說明了元素性質(zhì)上的周期性變化,并在化學(xué)知識系統(tǒng)化過程中起過重要作用,使化學(xué)研究減少了盲目性

    元素周期律(elements, periodic law of)元素的性質(zhì)隨元素的原子序數(shù)(即核電荷數(shù)或核外電子數(shù))的增加而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律。它把許多化學(xué)事實(shí)聯(lián)系起來,說明了元素性質(zhì)上的周期性變化,并在化學(xué)知識系統(tǒng)化過程中起過重要作用,使化學(xué)研究減少了盲目性。

    元素周期律 - 簡史

    1829年,德國J.W.德貝賴納在研究元素的原子量與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系時,發(fā)現(xiàn)有幾個相似的元素組:

    鋰、鈉、鉀。

    鈣、鍶、鋇。

    氯、溴、碘。

    硫、硒、碲。

    錳、鉻、鐵。

    同組元素的性質(zhì)相似,中間元素的化學(xué)性質(zhì)介于前后兩個元素之間,它的原子量也差不多是前后兩個元素的平均值。

    1862年,法國B.de尚古多提出元素性質(zhì)有周期性重復(fù)出現(xiàn)的規(guī)律,他創(chuàng)造了一種螺旋圖,將62個元素按原子量大小循序標(biāo)記在繞著圓柱體上升的螺線上,可以清楚地看出某些性質(zhì)相近的元素都出現(xiàn)在同一條母線上。

    1864年,英國W.奧德林發(fā)表了一張比較詳細(xì)的周期表,表中的元素基本上按原子量遞增的順序排列,體現(xiàn)了元素性質(zhì)隨原子量遞增會出現(xiàn)周期性的變化。他還在表中留下空位,認(rèn)識到它們是尚未被發(fā)現(xiàn)但性質(zhì)與同一橫列元素相似的元素。1865年,英國J.A.R.紐蘭茲把當(dāng)時已發(fā)現(xiàn)的元素按原子量大小順序排列,發(fā)現(xiàn)從任意一個元素算起,每到第八個元素,就和第一個元素的性質(zhì)相似,他把這個規(guī)律稱為八音律。

    對元素周期律的發(fā)展貢獻(xiàn)最大的當(dāng)推俄國D.I.門捷列夫和德國J.L.邁爾。門捷列夫曾經(jīng)收集了許多元素性質(zhì)的數(shù)據(jù),并加以整理,在這一過程中,他緊緊抓住元素的基本特征——原子量,探索原子量與元素性質(zhì)的關(guān)系。他發(fā)現(xiàn),如果把所有當(dāng)時已知的元素按照原子量遞增的順序排列起來,經(jīng)過一定的間隔,元素的性質(zhì)會呈現(xiàn)明顯的周期性。1869年,他發(fā)表了第一張元素周期表,同年3月,他委托N.A.緬舒特金在俄羅斯化學(xué)會上宣讀了論文“元素屬性和原子量的關(guān)系”,闡述了周期律的基本要點(diǎn):

    將元素按照原子量大小順序排列起來,在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯的周期性。

    原子量的大小決定元素的特性。

    應(yīng)該預(yù)料到許多未知元素的被發(fā)現(xiàn)。

    當(dāng)知道了某元素的同類元素后,有時可以修正該元素的原子量。在這張周期表中,有4個位置只標(biāo)出原子,在應(yīng)該寫元素符號的地方卻打了一個問號。

    這是因?yàn)殚T捷列夫在設(shè)計周期表時,當(dāng)他按原子量遞增的順序?qū)⒃嘏帕械解}(原子量為40)時,在當(dāng)時已知的元素中,原子量比40大的元素是鈦(原子量為50),這樣,鈣后面的一個元素似乎是鈦。但是,門捷列夫發(fā)現(xiàn),如果照這樣的次序排列,鈦就和鋁屬于同一族,實(shí)際上鈦的性質(zhì)并不與鋁相似,而與鋁的后面一個元素硅相似,因此他斷定鈦應(yīng)該與硅屬于同一族,在鈣與鈦之間應(yīng)該存在著一個元素,雖然這個元素尚未被發(fā)現(xiàn),但應(yīng)該為它留出空位。根據(jù)同樣理由,他認(rèn)為在鋅與砷、鋇與鉭之間也應(yīng)留下空位,因此他預(yù)言了原子量為45、68、70的3種未知元素的性質(zhì),并命名為類硼、類鋁、類硅。后來,這3種元素先后被發(fā)現(xiàn),1875年P(guān).-E.L.de布瓦博德朗發(fā)現(xiàn)的鎵即類鋁,1879年L.F.尼爾松發(fā)現(xiàn)的鈧即類硼,1886年C.溫克勒爾發(fā)現(xiàn)的鍺即類硅。這3種新發(fā)現(xiàn)的元素的性質(zhì)與門捷列夫的預(yù)言很吻合,證明了周期律的正確性。1870年邁爾發(fā)表了一張元素周期表,指出元素的性質(zhì)是原子量的函數(shù),他所依據(jù)的事實(shí)偏重元素的物理性質(zhì)。他對于族的劃分也比門捷列夫的周期表更加完善,例如將汞與鎘、鉛與錫、硼與鋁列為同族元素。

    元素周期律 - 周期規(guī)律

    元素呈現(xiàn)種種物理性質(zhì)上的周期性,例如隨著元素原子序數(shù)的遞增,原子體積呈現(xiàn)明顯的周期性,在化學(xué)性質(zhì)方面,元素的化合價、電負(fù)性、金屬和非金屬的活潑性,氧化物和氫氧化物酸堿性的變遷,金屬性和非金屬性的變遷也都具有明顯的周期規(guī)律。在同一周期中,這些性質(zhì)都發(fā)生逐漸的變化,到了下一周期,又重復(fù)上一周期同族元素的性質(zhì)。

    元素周期律 - 應(yīng)用

    周期律在使化學(xué)知識特別是無機(jī)化學(xué)知識的系統(tǒng)化上起了重要作用,對于研究無機(jī)化合物的分類、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其反應(yīng)方面起了指導(dǎo)作用。周期律在指導(dǎo)原子核的研究上也有深刻的影響,放射性的位移定律就是以周期律為依據(jù)的,原子核的種種人工蛻變也都是按照元素在周期表中的位置來實(shí)現(xiàn)的。20世紀(jì)以后,新元素的不斷發(fā)現(xiàn),填充了周期表中的空位,科學(xué)家在周期律指導(dǎo)下,還合成了超鈾元素,并發(fā)展了錒系理論。在原子結(jié)構(gòu)的研究上,也獲得了殼層結(jié)構(gòu)的周期規(guī)律。