元素周期律

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元素周期律是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。

漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統，源於日月鳥獸之形，作為中華文明之標誌，連接中華民族的歷史、現在和未來，方正之間充滿美感。

目錄

名詞解釋

元素周期律（periodic law of elements），指元素的性質隨着元素的原子序數（即原子核外電子數或核電荷數）的遞增呈周期性變化的規律。周期律的發現是化學系統化過程中的一個重要里程碑。

發現

19世紀60年代化學家已經發現了60多種元素，並積累了這些元素的原子量數據為尋找元素間的內在聯繫創造必要的條件。俄國著名化學家門捷列夫和德國化學家邁錫尼等分別根據原子量的大小，將元素進行分類排隊，發現元素性質隨原子量的遞增呈明顯的周期變化的規律。1868年，門捷列夫經過多年的艱苦探索發現了自然界中一個極其重要的規律——元素周期規律。這個規律的發現是繼原子-分子論之後，近代化學史上的又一座光彩奪目的里程碑它所蘊藏的豐富和深刻的內涵，對以後整個化學和自然科學的發展都具有普遍的指導意義。1869年門捷列夫提出第一張元素周期表，根據周期律修正了銦、鈾、釷、銫等9種元素的原子量。他還預言了三種新元素及其特性並暫時取名為類鋁、類硼、類硅，這就是1871年發現的鎵、1880年發現的鈧和1886年發現的鍺。這些新元素的原子量、密度和物理化學性質都與門捷列夫的預言驚人相符，周期律的正確性由此得到了舉世公認。

發展史

1829年，德國德貝賴納在研究元素的原子量與化學性質的關係時，發現有幾個相似的元素組：①鋰、鈉、鉀。②鈣、鍶、鋇。③氯、溴、碘。④硫、硒、碲。⑤錳、鉻、鐵。同組元素的性質相似，中間元素的化學性質介於前後兩個元素之間，它的原子量也差不多是前後兩個元素的平均值。1862年，法國尚古多提出元素性質有周期性重複出現的規律，他創造了一種螺旋圖，將62個元素按原子量大小循序標記在繞着圓柱體上升的螺線上，可以清楚地看出某些性質相近的元素都出現在同一條母線上。1864年，英國W.奧德林發表了一張比較詳細的周期表，表中的元素基本上按原子量遞增的順序排列，體現了元素性質隨原子量遞增會出現周期性的變化。他還在表中留下空位，認識到它們是尚未被發現但性質與同一橫列元素相似的元素。1865年，英國J.A.R.紐蘭茲把當時已發現的元素按原子量大小順序排列，發現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相似，他把這個規律稱為八音律。對元素周期律的發展貢獻最大的當推俄國D.I.門捷列夫和德國J.L.邁爾。門捷列夫曾經收集了許多元素性質的數據，並加以整理，在這一過程中，他緊緊抓住元素的基本特徵——原子量，探索原子量與元素性質的關係。他發現，如果把所有當時已知的元素按照原子量遞增的順序排列起來，經過一定的間隔，元素的性質會呈現明顯的周期性。1869年，他發表了第一張元素周期表，同年3月，他委託N.A.緬舒特金在俄羅斯化學會上宣讀了論文「元素屬性和原子量的關係」，闡述了周期律的基本要點：

①將元素按照原子量大小順序排列起來，在性質上呈現明顯的周期性。

②原子量的大小決定元素的特性。

③應該預料到許多未知元素的被發現。

④當知道了某元素的同類元素後，有時可以修正該元素的原子量。

在這張周期表中，有4個位置只標出原子，在應該寫元素符號的地方卻打了一個問號。這是因為門捷列夫在設計周期表時，當他按原子量遞增的順序將元素排列到鈣（原子量為40）時，在當時已知的元素中，原子量比40大的元素是鈦（原子量為50），這樣，鈣後面的一個元素似乎是鈦。但是，門捷列夫發現，如果照這樣的次序排列，鈦就和鋁屬於同一族，實際上鈦的性質並不與鋁相似，而與鋁的後面一個元素硅相似，因此他斷定鈦應該與硅屬於同一族，在鈣與鈦之間應該存在着一個元素，雖然這個元素尚未被發現，但應該為它留出空位。根據同樣理由，他認為在鋅與砷、鋇與鉭之間也應留下空位，因此他預言了原子量為45、68、70的3種未知元素的性質，並命名為類硼、類鋁、類硅。後來，這3種元素先後被發現，1875年布瓦博德朗發現的鎵即類鋁，1879年L.F.尼爾松發現的鈧即類硼，1886年C.溫克勒爾發現的鍺即類硅。這3種新發現的元素的性質與門捷列夫的預言很吻合， 證明了周期律的正確性。1870年邁爾發表了一張元素周期表，指出元素的性質是原子量的函數，他所依據的事實偏重元素的物理性質。他對於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。