1、元素周期表的發明、發展、意義及未來作者：劉晟 指導教師：劉志剛學院：電信學院 專業：通信工程 學號：1110510207聯系人手機號郵箱：cengnuexiaofeng摘要：元素周期表揭示了物質世界的秘密，把一些看來似乎互不相關的元素統一起來，組成了一個完整的自然體系。它的發明，是近代化學史上的一個創舉，對于促進化學的發展，起了巨大的作用。本文按時間順序說明了元素周期表從創始到發展的過程、其重要的意義、新元素的發現以及元素周期表的未來。關鍵詞：元素周期表，門捷列夫，發展，意義1.元素周期表的發明19世紀初, 道爾頓的原子論提出以后, 人們對化學元素的概念就更加清晰了。

2、到1869年時, 已經發現的元素達到了63種, 當時最令化學家激動的事莫過于發現一種新元素了。然而, 世界上究竟有多少元素, 它的數量是有限的還是無限的? 這些化學性質不同的元素有沒有什么內在的聯系? 1865年，英國化學家紐蘭茲把當時已知的元素按原子量大小的順序進行排列，發現無論從哪一個元素算起，每到第八個元素就和第一個元素的性質相近。這很像音樂上的八度音循環，因此，他干脆把元素的這種周期性叫做“八音律”，并據此畫出了標示元素關系的“八音律”表。顯然，紐蘭茲已經下意識地摸到了“真理女神”的裙角，差點就揭示元素周期律了。不過，條件限制了他作進一步的探索，因為當時原子量的測定值有錯誤，而且他也沒

3、有考慮到還有尚未發現的元素，只是機械地按當時的原子量大小將元素排列起來，所以他沒能揭示出元素之間的內在規律。德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫生于1834年二月七日俄國西伯利亞的托波爾斯克市。1850年，家境困頓的門捷列夫藉著微薄的助學金開始了他的大學生活。門捷列夫在學校讀書的時候，一位很有名的化學教師熱情地向他們介紹當時由英國科學家道爾頓始創的新原子論。由于道爾頓新原子學說的問世促進了化學的發展速度，一個一個的新元素被發現了。化學這一門科學正激動著人們的心。這位教師的講授，使門捷列夫的思想更加開闊了，決心為化學這門科學獻出一生。在理論化學里應該指出自然界到底有多少元素？元素之

4、間有什么異同和存在什么內部聯系？新的元素應該怎樣去發現？這些問題，當時的化學界正處在探索階段。為了徹底解決這個問題，從1859年到1867年，他參觀和考察了法國、德國、比利時的許多化工廠、實驗室，大開眼界，豐富了知識。這些實踐活動，不僅開闊了他認識自然的思路，而且對他發現元素周期律，奠定了雄厚的基礎.門捷列夫又返回實驗室，把重新測定過的原子量的元素，按照原子量的大小依次排列起來。他緊緊抓住元素的原子量與性質之間的相互關系，不停地研究著。他的心血并沒有白費，在1869年二月十九日，他終于發表了世界上第一張元素周期表。2.元素周期表的發展1871，門捷列夫對自己的周期表作了適當調整, 并預言了原子

5、量為44 ( Sc) 、68 ( Ga) 和72 ( Ge) 的元素的存在和性質. 1875 年至1886 年之間, 科學家在自然界發現了這3 種元素. 這無疑使門捷列夫成為名垂青史的化學家. 值得一提的是, 德國化學家Meyer 于1870 年也獨立做出了幾乎等同于門捷列夫周期律觀點的結論.由于時代的局限性，門捷列夫的元素周期律并不是完整無缺的。1894年，惰性氣體氬的發現，對周期律是一次考驗和補充。1913年，英國物理學家莫塞萊在研究各種元素的倫琴射線波長與原子序數的關系后，證實原子序數在數量上等于原子核所帶的陽電荷，進而明確作為周期律的基礎不是原子量而是原子序數。在周期律指導下產生的源于

6、結構學說，不僅賦予元素周期律以新的說明，并且進一步闡明了周期律的本質，把周期律這一自然法則放在更嚴格更科學的基礎上。元素周期律經過后人的不斷完善和發展，在人們認識自然，改造自然，征服自然的斗爭中，發揮著越來越大的作用。從19世紀末到20世紀初, 人們發現了許多新元素, 于是對門捷列夫周期表進行了一定的調整, 最明顯的是增加了一個豎行( 族) , 即稀有氣體, 并以鑭系元素系列取代了Ba 和Hf 之間的一種元素. 20 世紀初元素總數已增至85, 同時原子序數的概念作為周期表中元素順序的基礎已被確立. 在之后的25 年中, 又發現了鈾等超重元素. 20 世紀40 年代初期, 已知的3 種超重元素

7、Th、Pa、U 被認為各自與Hf、Ta、W 有聯系. 后來, 核裂變反應的實現導致了更多的超重元素的發現. 通過對93 和94 號元素的化學性質進行考察, 發現它們與鈾非常相似而不同于Re 和Os. 在1944 年, Seaborg G T 提出將89 103號之間的元素類似于鑭系元素一樣置于Ra 之后, 并將這一系列稱為錒系. 這種排列一直延用至今.19641968 年, 蘇聯科學家首先合成了104 號和105 號元素. 此后, 美國化學家Albert Ghiorso 及其合作者也合成了104 號和105 號元素, 并在此基礎上, 合成了106 號元素. 20世紀80年代初, 德國人合成了1

8、07、108、109 等3 種元素. 1994 年, 德國的Darmstadt 研究中心首次合成110 號元素, 1 個月之后, 蘇聯和美國的科學家一道合成了110 號元素的原子量為273 的同位素. 通過對110 號元素進行分析, 發現其性質與Ni、Pd、Pt 相似, 這有力地證明了目前元素周期表排列的科學性. 1996 年, 德國GSI 實驗室合成并確證了111 和112 號元素.上述新元素的合成都得益于元素周期表, 又豐富和發展了元素周期表. 科技的發展為人們研究和預測元素性質提供了有力的工具, 目前運用計算機可計算出元素的基態電子構型和鍵特性, 從而對未來元素的性質做出預測, 為人們設

9、計未來元素周期表提供一定信息. 由于長式周期表將內過渡族( 鑭系、錒系及超錒系) 單獨列出, 使周期表失去了整體連貫性. 于是, 人們在周期表的排列形式方面做了大量的工作, 設計出了各種形式的元素周期表.應當承認, Strong F C 設計的環形周期表對于實現周期表整體連貫性具有突破性意義. 人們在設計元素周期表的同時, 也發現了不少新問題, 諸如元素周期系的界限問題、f 區元素的排列問題、元素周期律的不規則性和周期表中族序數的標法等.對這些問題的進一步探究對于豐富和完善化學理論可起到積極作用. 平面元素周期表模型除了長式周期表外, 典型的還有臺階式、環形、塔形、扇形及其他不同的表格形式.還

10、有一種比較獨特的電子結構式元素周期表. 文獻列出了現代彩色元素周期表. 除了平面的元素周期表外, 有關元素周期表立體模型的設計也取得了很大進展, 目前見諸報道的立體模型有支架式、大廈型、積木式、半球型等. 這些模型都著眼于元素周期律某一個方面的內容, 在一定程度上能較好地解釋目前元素周期表模型設計方面所面臨的某些問題, 因而也是各有優缺點. 此外, 借助現代化手段, 將元素周期表通過計算機顯示, 并運用一定的程序, 實現人機對話, 進一步方便了周期表的應用, 具有貯存信息量大、檢索方便等特點.3.元素周期表的構造元素周期表中共有118種元素。每一種元素都有一個編號，大小恰好等于該元素原子的核內

11、電子數目，這個編號稱為原子序數。在周期表中，元素是以元素的原子序排列，最小的排行最先。表中一橫行稱為一個周期，一列稱為一個族. 原子的核外電子排布和性質有明顯的規律性，科學家們是按原子序數遞增排列，將電子層數相同的元素放在同一行，將最外層電子數相同的元素放在同一列。 元素周期表有7個周期，16個族。每一個橫行叫作一個周期，每一個縱行叫作一個族。這7個周期又可分成短周期（1、2、3）、長周期（4、5、6）和不完全周期（7）。共有16個族，又分為7個主族（A-A），7個副族（B-B），一個第族，一個零族。4.元素周期表的意義元素在周期表中的位置不僅反映了元素的原子結構，也顯示了元素性質的遞變規律和

12、元素之間的內在聯系。 同一周期內，從左到右，元素核外電子層數相同，最外層電子數依次遞增，原子半徑遞減（零族元素除外）。失電子能力逐漸減弱，獲電子能力逐漸增強，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。元素的最高正氧化數從左到右遞增（沒有正價的除外），最低負氧化數從左到右遞增（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，最外層電子數相同，核外電子層數逐漸增多，原子序數遞增，元素金屬性遞增，非金屬性遞減。元素周期表的意義重大，科學家正是用此來尋找新型元素及化合物。元素周期表揭示了物質世界的秘密，把一些看來似乎互不相關的元素統一起來，組成了一個完整的自然體系。它的發明，是近代化學史上的一

13、個創舉，對于促進化學的發展，起了巨大的作用。5.神秘的119號元素近日，俄羅斯科學家宣布，他們找到了元素周期表上的第119號元素。 位于俄羅斯葉卡捷琳堡市的全俄發明家專利研究院迎來了一位特殊的客人，他是一名工程師，來自斯維爾德羅夫州，他聲稱自己發現了元素周期表上的第119號元素，并希望獲得此項專利。這名工程師不愿意透露自己的姓名，也沒有向外界透露這一元素的合成方法，他向研究院的專家們解釋道，從重量上看，第119號元素是氫元素的299倍，也就是說，其原子量為299；它是元素周期表上尚未記錄的新元素，并最終完成元素周期表。 如果第119號元素重量是氫元素299倍的說法是正確的，那么它將元素周期表補齊的說法雖不能說是錯誤的，但讓人感到十分費解。因為這一元素如果存在，它將開啟元素周期表的第八個橫列，位于左下角第一個位置，而這與完成元素周期表的說法相悖。 眾所周知，元素周期表上最后一個元素是第118號元素，為惰性氣體元素，由美俄科學家利用俄方回旋加速器成功合成了118號超重元素，在2006年這一結果得到了承認，這枚118號元素的原子量為297，只存在萬分之一秒。此后，118號元素衰變產生了116號元素，接著又繼續衰變為114號元素。6.元素周期表的未來元素周期表已經建立100多年, 為科學的發展作出了重大貢獻. 元素周