“元素周期表”是什么?
2019-03-08 · 致力于图书出版、影视IP
“H·He·Li.Be·B·C·N·0·F·Ne……”——这是一般人背周期表的方法。无论是喜欢还是讨厌化学的人,一听到化学,便联想到周期表,一听到周期表,就联想到化学,可见这两者的关系密不可分。
然而,大多数人却不知道,在完成元素“周期表”的整理工作上,化学家们付出了多少辛苦。
提倡化学元素想法的人,是被称为“近代化学之父”的法国化学家拉瓦锡。他怀疑:“一切物质是否都由元素组成?”为此他发表了化学元素说。遗憾的是,在元素尚未发现以前,他就在法国大革命中被送上了断头台。
但此后,化学元素的研究便开始进行,19世纪,英国化学家道尔顿的“近代原子说”揭开序幕之后,在原子量的精密测定下,钾、钠等各种元素便陆续被发现了。
到1830年,被发现的元素达55种之多。现在,包括人造元素在内有103种,其中约一半是在150年前发现的。
新元素的陆续发现,使化学家们深感不安。新元素的性质纷杂,无法使化学家们充分了解它们和其他元素之间的关联性。而且,对元素种类的增加也毫无把握。
因此,化学家们将这些元素系统地加以分类,并依序作了各种尝试。俄国化学家门捷列夫就是其中之一。
他在学生时代便开始认为“在元素与元素之间,可能有某种相关的关系”,进入社会以后,仍然继续进行各种化学研究,他任职于彼得斯堡大学时,每天上午授课,下午则专心进行研究。
由于连夜工作,以致于每天都睡眠不足的门捷列夫,在书房的沙发上打盹,并且做了个不寻常的梦。他梦见表示元素规则的表,清晰地呈现在他的眼前。于是,由梦中醒来的门捷列夫,不知不觉地大叫:
“对!由原子量小的元素开始排起,整理出周期性看看!”
门捷列夫由沙发上跳起,迷迷糊糊地在友人信件的搜行空白处将过去已发现的62种元素,由原子量小者开始,依序排列。
结果,他发现每隔七个就会出现性质相似的元素。这就是“周期表”的最初形态。利用这种周期表,可修正以往不正确的原子量或原子价。此外,它也是暗示元素间相陪顷关关系的“世纪大发现”。这是1869年3月1日的事。
后来,门捷列夫发现此周期表有若干空位。他认为这些空位就是尚未发现之元素所要占的位置。1871年,他大胆地预言有那些新元素将填补空位,并预言其性质。这便是钙后面的元素和锌后面的两种元素。
这种预言开始并未受到瞩目。但四年后,就发现了镓(1875年),接着又陆续发现钪(1879年)和锗(1886)。其性质都和门捷列夫所预言的相去不远。从此,人们便不再对门捷列夫的周期表持怀疑态度。
由于发现了周期表,使人类得以解开元素的谜团,但此周期表并非没有问题。原因是,由原子量小的元素,依序排列的元素中,也有性质不合的元素存在。
1913年,门捷列夫逝世6年后,这问题获得解决。英国年轻的物理学家摩斯雷发现,元素的性质应依照原子序加以分类。现在的周期表就是依照原子芦漏陆序的顺序来排列的。
所谓的原子序,其大小是由元素所拥有的质子数来决定的。例如:氢(H)的原子只有一个质子,因此其原子序为1,位置在周期表刚开始列表之处。同样的,锂(Li)的质子数是三,因此原子序为3,占有周期表上的第三个位置。
后来,更依据元素的化学性质和物理性质,分成碱金属、卤元素、稀有气体元素(惰性气体)等各族。
有些近代所发现的元素,是以国名、地点或人名来取名的。例如:钫(Fr)和铕(Eu)名称的由来,是取自法国(France)和欧洲(Emrope)的名称,锿(Es)和钔(Md)则是取自爱因斯坦和门捷列夫的名字。
调查元素名称的由来,也是一件很有趣的事。