化学元素分类和元素周期律

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1、化学元素分类和元素周期律化学发展到１８世纪，由于化学元素的不断发现，种类越来越多，反应的性质越来越复杂。化学家开始对它们进行了整理、分类的研究，以寻求系统的元素分类体系。   一、门捷列夫发现元素周期律前对元素分类的研究   ⒈1789年，法国化学家拉瓦锡在他的专著《化学纲要》一书中，列出了世界上第一张元素表。他把已知的33种元素分成了气体元素、非金属、金属、能成盐之土质等四类。但他把一些物，如光、石灰、镁土都列入元素。   ⒉1829年，德国化学家德贝莱纳（Dobereiner，J.W.1780-1849）根据元素的原子量和化学性质之间的关系进行研究，发现在

2、已知的54种元素中有5个相似的元素组，每组有3种元素，称为“三元素组”，如钙、锶、钡、氯、溴、磺。每组中间一种元素的原子量为其它二种的平均值。例如，锂、钠、钾，钠的原子量为（69+39.1）/2＝23。   ⒊1862年，法国的地质学家尚古多（Chancourtois，A.E.B.1820-1886）绘出了“螺旋图”。他将已知的６２个元素按原子量的大小次序排列成一条围绕圆筒的螺线，性质相近的元素出现在一条坚线上.他第一个指出元素性质的周期性变化。   ⒋1863年，英国的化学家纽兰兹（Newlands，J.A.R.1837-1898）排出一个“八音律”。他把已

3、知的性质有周期性重复，每第八个元素与第一个元素性质相似，就好象音乐中八音度的第八个音符有相似的重复一样。   二、元素周期律的发现   1869年3月，俄国化学家门捷列夫（1834-1907）公开发表了论文《元素属性和原子量的关系》，列出了周期表，提出了元素周期律──元素的性质随着元素原子量的递增而呈周期性的变化。他在论文中指出：“按照原子量大小排列起来的元素，在性质上呈现明显的周期性。”“原子量的大小决定元素的特征。”   “元素的某些同类元素将按他们原子量的大小而被发现。”   1869年12月，德国的化学家迈耶尔（Meyer，J.L.1830-1895）

4、独立地发表了他的元素周期表，明确指出元素性质是它们原子量的函数。在他的表中，出现了过渡元素族。   为什么门捷列夫理论能战胜前期和同期理论，独占元素周期律的发现权呢？   分析科学史上的这一重大案例，可知门捷列夫理论在以下几方面较其他理论优越：   ⒈材料丰富   在前门捷列夫时期，发现的元素及有关的材料较少，分类工作都是局限于部分元素，而不是把所有元素作为一个整体考虑，因此也就不能很好地解释过去和现有的实验事实和化学现象。   在门捷列夫时期，发现的元素已占全部元素（现周期表上元素）的一半，且掌握了这些元素的有关知识，如物理性质、化学性质、化合价等，测定元素

5、性质的方法得到了重大突破，特别是原子量的测定工作不断取得进展。1860年，在世界化学家大会上，化学家们同意形成统一的原子量测定方法和系统的原子量表。门捷列夫出席了这次大会，并接受了阿佛加德罗的分子论。这促使他能提出正确的元素周期律。   ⒉自洽性好   纽兰兹机械地按当时测定的原子量大小排列元素，没有估计到原子量数值存在错误，又没有考虑尚未发现的元素，因此很难将事物的内在规律清楚地揭示出来。   理论内部的混乱引来了其它人的嘲笑和讥讽。而迈耶尔犯了同样的错误。门捷列夫却对一些原子量进行了大胆地修改，从而消除理论内部的矛盾。如当时公认金的原子量为169.2，金就

6、应排在锇198.6，铱196.7的前面，而门捷列夫认为应排在这些元素后面。经重新测定这些元素的原子量分别为：锇190.9，铱193.1，铂195.2，金197.2。事实证明了门捷列夫的正确。另外，他还大胆地修改了铀、铟、镧、钇、铒、铈、钍的原子量。   ⒊预见性好   门捷列夫在表中对尚未发现的元素留下了４个空格，在1871年的新表中又列出６个空格，且预言了这些元素的存在及它们的性质。迈耶尔虽然也在表中留有空格，但他没有对未知元素的性质作出预言。   1875年，法国化学家布阿博德朗（Boisbandran，P.E.L.1838-1912）在分析比里牛斯山的闪

7、锌矿时发现一种新元素，命名为镓（法国的古名叫加里亚）。   这只是又发现了一个新元素而已──第６５个元素，本身并无精彩出奇的地方。   然而，令镓的发现者吃惊的是一封来信，笔迹不熟，来自“圣。彼得堡”。来信说，他所找到的镓的性质并不完全对，特别是该金属的比重不应当是布阿博德朗所求出的4.7，而应当在5.9到6.0之间。署名是“圣。彼德堡大学教授狄米德里。门捷列夫”。布阿博德朗是世界上独一无二的手中拿着刚发现镓的人，从没见过镓的俄罗斯教授怎么能这样说呢？   布阿博德朗感慨万千。但毕竟他是一个真正的科学家，他用严谨的科学态度来对待此事。他重新测定了纯净镓的比重，

8、是５。９６。愤慨变为钦佩。布阿博德朗在