化学类发现

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40.元素周期律

奇迹概览

元素周期律是自然科学的一种基本规律，也是无机化学的基础。悄悄告诉大家，本书首发，想更快阅读，百度搜索就可以了。各种元素形成有周期性规律的元素周期系，并通过元素周期表表现出来。元素周期表则是学习和研究化学的一种重要工具，它是对元素的一种很好的自然分类，反映了元素之间的内在联系。

⊙奇迹探秘：

1.既然是“元素周期律”，那么什么是元素呢？

早在纪元以前，一些哲学家就认为，宇宙中的一切东西都可以被分解成一些简单的基本物质，这就是最早的关于元素的理解。而关于元素的现代思想则是在1661年由英国化学家罗伯特·波义耳（1627—1691）首次表述的。他认为，元素是一种基本物质，它能与其他元素结合形成化合物，但它本身并不能被分解为更为简单的物质。

在化学领域，元素则是指自然界中100多种基本的金属和非金属物质。它们只由一种原子组成，其原子中的每一核子具有同样数量的质子，用一般的化学方法不能使之变得更为简单，并且单独地或组合地构成一切物质。化学中，元素的精确定义则是：具有相同核电荷数（或具有相同质子）的一类原子的总称。

走近奇迹

早在18世纪中叶到19世纪中叶，随着生产技术和科学技术的不断进步与发展，元素理论也得到了不断完善。而原子——分子学说的建立，更是为新元素的发现打开了方便之门。

1789年，法国著名化学家安托万-洛朗·拉瓦锡（1743—1794）将当时已知的33种化学元素分成了4类，并在他出版的《化学大纲》中发表了人类历史上第一张元素表。

过了30年，也就是1829年，德国化学家约翰·德贝赖纳（1780—1849）在研究元素的原子量与化学性质的时候，根据元素性质的相似性提出了“三素组”学说，就是将已知元素中的15种分成5组，每组中包含着3个性质相似的元素

1850年，德国化学家培顿科弗（1818—1901）又补充了“三素组”学说，他认为，性质相似的元素不一定只有三个，而且他还发现，性质相似的元素的原子量往往为8或8的倍数。

到了1862年，法国化学家尚古多（1820—1886）创建了“螺旋图”，提出元素性质有周期性出现的规律。应该说，螺旋图的创建，是向揭示元素周期律迈出了有力的一步。但是由于它缺乏精确性，最终并没有被化学界所接受。

1865年，英国化学家纽兰兹（1837—1898）在进行化学元素的分类研究时，发现了一个有趣的现象——从任意一个元素算起，每到第8个元素就和第1个元素的性质相近，与八度音程相似，所以他把此规律称为“八音律”。“八音律”尽管揭示了元素化学性质的周期性，但是，它并没有考虑到原子量的测量值有可能会产生的误差，而且，它也未考虑到有可能还有新元素被发现，因此，它并不算完善的周期规律。

前人的努力为俄罗斯化学家门捷列夫（1834—1907）的研究打下了良好而深厚的基础。

1868—1871年间，门捷列夫收集了大量元素性质的数据并加以整理。他抓住元素的原子量这一基本特征，来探索原子量与元素性质的关系。慢慢地，他摸到了一个规律，如果把所有当时已知的元素按照原子量递增的顺序排列起来，经过一定的间隔，元素的性质会呈现明显的周期性。终于，努力的心血没有白费，在1869年2月17日，门捷列夫发表了第一张元素周期表。同年3月，他又通过论文《元素属性和原子量的关系》阐述了元素周期律的基本要点。在这之后，门捷列夫还成功地预言了许多未知元素的性质，而若干年后，他的预言也得到了证实。

进入20世纪以来，随着科学技术的发展，人们对原子结构有了更加深刻的认识。而人们也发现，引起元素性质周期性变化的本质原因，是核电荷数的递增而非原子质量的递增，也就是核外电子排布的周期性变化导致了元素性质的周期性变化。后来，科学家们又对元素周期表进行了多处改进，并最终将其确定为现在的样式。