元素周期表的历史演变是怎样的?
1.门捷列夫发现元素周期律之前的元素分类研究。
(1)1789、法国化学家拉瓦锡在其专著《化学大纲》中列出了世界上第一张苏园表。他把已知的33种元素分为四类:气体元素、非金属、金属和能成盐的土壤。但是他包括了一些东西,如光、石灰和氧化镁,作为元素。
1.简单物质属于气态,可以认为是元素:光、热、氧、氮、氢。
2.能被氧化成酸的简单非金属物质:硫、磷、碳、盐酸基、氢氟酸基、硼酸基。
3.能够氧化成盐的简单金属物质:锑、砷、银、钻石、铜和锡。铁、锰、汞、钼、金、铂、铅、钨和锌。
4.能成盐的简单土壤:石灰、苦土、重土、铝矾土、硅石。
(2)1829年,德国化学家德伯勒(J.W. 1780-1849)研究了元素的原子量与化学性质的关系,发现在已知的54种元素中,有5组相似的元素,每组有3种元素,称为“三元素组”。每组中间的一种元素的原子量是其他两种元素的平均值。例如锂、钠和钾,钠的原子量是
(69+39.1)/2=23。
③在1862年,法国地质学家陈·库尔图瓦(A.E.B. 1820-1886)画了一张“螺旋图”。他将62种已知元素按照原子量的顺序排列成围绕圆柱体的螺旋形,性质相似的元素出现在一条硬线上。他第一个指出了元素性质的周期性变化。
(4)1863年,英国化学家纽兰兹(Newlands,J.A.R. 1837-1898)给出了一个“八度”。他周期性地重复已知的性质,每第八个元素与第一个元素相似,就像音乐中八度音阶的第八个音符有相似的重复。
H1 Li2 G3 Bo4 C5 N6 O7
F8 Na9 mg 10 al 11si 12p 13s 14
cl 15k 16 ca 17 Cr 18 ti 18 Mn20 Fe 21
钴或镍22铜23锌25钇24锌26砷27硒28
Br29 Rb30 Sr31 Ce或La33 Zr32 V或Mo34 Ro或Ru35。
pd36 Ag37 Cd38 V40 Sn39 sb 41 Fe43
I42 Cs44 Ba或V45 Ta46 W47 Nb48 Au49
Pt或IR 50 TL 53 Pb 54 th 56hg 52 bi 55 OS 51
第二,元素周期律的发现
1869年3月,俄罗斯化学家门捷列夫(1834-1907)发表了一篇论文《元素属性与原子量的关系》,列出了元素周期表,提出了元素周期律——元素的性质随着元素原子量的增加而周期性变化。他在论文中指出:“按照原子量排列的元素,在性质上明显是周期性的。”"原子量的大小决定了元素的特性.""一些没有元素的相似元素将根据它们的原子量被发现."
1869 65438+2月,德国化学家迈耶(J.L. 1830-1895)独立发表了他的周期表,明确指出元素的性质是其原子量的函数。在他的表中,有一族过渡元素。
为什么门捷列夫的理论可以战胜前人和同时代的理论,独占元素周期律的发现权?分析这一科学史上的重要案例,我们可以看到门捷列夫的理论在以下几个方面优于其他理论:
材料丰富。
在前门捷列夫时期,发现的元素及相关材料很少,分类工作仅限于部分元素,而不是把所有元素作为一个整体来考虑,因此不能很好地解释过去和现有的实验事实和化学现象。
门捷列夫时期,发现的元素占所有元素的一半(现行周期表中的元素),以及这些元素的相关知识,如物理性质、化学性质、化合价等。,被掌握,测定元素性质的方法取得重大突破,特别是原子量的测定继续取得进展。1860年,在世界化学家大会上,化学家们一致同意形成统一的原子量测定方法和系统的原子尺度。门捷列夫出席了会议,并接受了阿伏伽德罗的分子理论。这促使他提出了正确的元素周期律。
2.自洽性好。
纽兰兹根据当时测得的原子量机械地排列元素,没有估计到原子量值有误差,也没有考虑到未被发现的元素,因此很难清晰地揭示事物的内在规律。理论内部的混乱引来了别人的嘲笑和奚落。迈耶也犯了同样的错误。门捷列夫大胆地修改了一些原子量,从而消除了理论内部的矛盾。如果当时公认金的原子量是169.2,那么金应该排在锇198.6和铱196.7之前,而门捷列夫认为应该排在这些元素之后。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性。此外,他大胆地修改了铀、铟、镧、钇、铒、铈和钍的原子量。
3.好先见之明。
门捷列夫在表中为未发现的元素留了4个空格,在1871的新表中列出了6个空格,并预言了这些元素的存在和性质。虽然迈耶也在表中留下了空格,但他没有预言未知元素的性质。
1875年,法国化学家阿布德·朗(p . e . l . 1838-1912)在分析比利牛斯山脉闪锌矿时,发现了一种名叫镓(法国的古称是Galia)的新元素。这只是发现了一种新元素──第65种元素,本身并没有什么奇妙和令人惊讶的。然而,令镓的发现者惊讶的是,一封笔迹陌生的信从“圣彼得堡”寄来。信中说,他发现的镓的性质并不完全正确,特别是金属的比重应该在5.9到6.0之间,而不是Aboud Lang计算的4.7。署名“圣彼得堡大学迪·穆德里·门捷列夫教授”。布·阿布·朗是世界上唯一一个手里刚刚发现镓的人。一个没见过镓的俄罗斯教授怎么能说出这种话?
布·阿布德朗感慨万千。但他毕竟是一个真正的科学家,他以严谨的科学态度对待这件事。他重新测了一下纯镓的比重,是5.96。愤怒变成了钦佩。阿布德·朗在一篇论文中写道:“我认为没有必要解释门捷列夫先生理论的重大意义。”这是科学史上第一次提前预测一种新元素的发现。
1879年,瑞典化学家尼尔森L.F. 1840-1899发现了门捷列夫预言并详细描述的第二种元素“类硼”。纳尔逊称之为钪。他写道:俄罗斯化学家的想法已经得到了最清晰的证明。
1885年,德国化学家温克勒发现了元素锗。在1870中,门捷列夫特别预言了这种他称之为“类硅”的元素的性质。温克勒的论文一出,人们就将其与15年前门捷列夫的预言进行了对比,这是一个惊人的巧合。发明者自己说:可能没有比这更明显的例子来证明元素周期律理论的正确性了。
1895年,英国化学家拉姆齐(W.1852-1916)等人发现了氦、氩、氙等一系列惰性气体元素。1899年,居里夫人等人发现了钋和镭等放射性元素,它们都坐在门捷列夫周期表中预定的位置上。另外,Mn一栏留下的空位,后来被电力公司老板花大价钱挖走了。1925年,德国化学家诺德·戴克。W.1893-1960和他的妻子发现了它——铼,一种制作白炽灯的优良灯丝元素。这些是科学思维的伟大胜利。
所以这个理论的发现被这样描述:在科学的大道上,有一块宝石,就是元素周期律。拉瓦锡、德伯勒、纽兰兹、迈耶等人从它身边走过,捡起来看了看,然后扔掉。是门捷列夫吸收了前人的经验,认真研究,使之大放异彩。最后,他带着这颗宝石登上了化学的巅峰,统一了整个无机化学。以上是元素周期表和周期律的总结。缺点请改正!2065438+2003年2月25日15: 58