点击最多

 

猜你喜欢

现代自然科学重要概念连载三--化学元素周期表

2017-12-07 00:17

  元素周期表了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。它的发明是近代化学史上的一个创举,对促进化学的发展起了巨大的作用。

  化学元素周期表是根据原子序数从小至大排序的化学元素列表。列表大体呈长方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素归在同一族中,如卤素、碱金属元素、稀有气体(又称惰性气体或贵族气体)等。这使周期表中形成元素分区且分为七主族、七副族、零族、八族。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系,因此它在化学及其他科学范畴中被广泛使用,是分析化学行为时十分有用的框架。

  元素周期表是由科学捷列夫于1869年首创的。他按照元素的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,编制出第一张元素周期表。元素周期表了化学元素之间的内在联系,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。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。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质子数﹙核外电子数或核电荷数﹚,形成了现行的元素周期表。

  利用元素周期表,门捷列夫成功预测了当时尚未发现的元素特性(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,并将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了当代的周期表。

  元素周期表中每一种元素都有一个序号,大小恰好等于该元素原子的核内质子数,这个序号称为原子序数。元素周期表有7个周期,16个族。每一个称为一个周期,每一个纵行称为一个族。7个周期可分为短周期(1、2、3)和长周期(4、5、6、7)。16个族可分为7个主族(ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA),7个副族(ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB),1个第Ⅷ族(包括三个纵行),1个零族。

  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。

  元素周期表具有重大的意义,科学家们正是用此来寻找新型元素及化合物。随着科学技术的不断进度,一些新元素被发现、定名,补充到了元素周期表中。

  2015年12月,国际纯粹与应用化合会(IUPAC)宣布俄罗斯和美国的研究团队已获得充分的,证明其发现了115、117和 118号元素。此外,该联合会已认可日本理化学研究所的科研人员发现了113号元素。两个研究团队通过让质量较轻的核子相互撞击,并其后产生的放射性超重元素的衰变情况,合成了上述四种元素。

  2016年6月,国际纯粹与应用化合会宣布(IUPAC)将合成化学元素的第113号(Nh)、115号(Mc)、117号(Ts)和118号(Og)提名为化学新元素。4个新元素的合成与确认,填满了元素周期表的第7周期,形成了一张完整规范的元素周期表,令瞩目。(责任编辑李曦,主编李志民)