门捷列夫与元素周期表
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元素周期表的历史化学发展到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。
”“无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)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。
初三你必知的化学家们以及他们的成就_从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。
人类的生活能够不断提高和改善,化学的贡献在其中起了重要的作用。
而贡献最大的莫过于那些为之献身的化学家们。
今天,我们就来了解一下我们化学课本上的化学家们。
门捷列夫元素周期表德米特里-伊万诺维奇-门捷列夫(1834年2月8日1907年2月2日),俄国科学家,总结发现了化学元素的周期性,但他并不是第一位发现元素周期律的人。
第一位发现元素周期律的是纽兰兹,他发现第八个和第一个元素性质相近。
他把这叫做”八音律。
但可惜他并没继续研究元素之间的规律,也就没有真正总结出元素周期律。
后来,门捷列夫在批判地继承前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,制作出世界上第一张元素周期表,并据以预见了一些尚未发现的元素,总结得出元素周期律和周期表。
他的成功,引起了科学界的震动。
人们为了纪念他的功绩,就把元素周期律和周期表称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。
拉瓦锡空气中氧气含量的测定安托万-洛朗-德-拉瓦锡(1743年8月26日-1794年5月8日),法国贵族,著名化学家、生物学家,被后世尊称为”近代化学之父。
他使化学从定性转为定量,给出了氧与氢的命名,并且预测了硅的存在。
他帮助建立了公制。
拉瓦锡提出了”元素的定义,按照这定义,于1789年发表第一个现代化学元素列表,列出33种元素,其中包括光与热和一些当时被认为是元素的化合物。
他提出规范的化学命名法,撰写了第一部真正现代化学教科书《化学基本论述》。
他倡导并改进定量分析并用其验证了质量守恒定律。
他创立氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸。
门捷列夫与元素周期表不得不说的故事宇宙万物是由什么组成的?古希腊人以为是水、土、火、气四种元素,古代中国则相信金、木、水、火、土五种元素之说。
到了近代,人们才渐渐明白:元素多种多样,决不止于四五种。
18世纪,科学家已探知的元素有30多种,如金、银、铁、氧、磷、硫等,到19世纪,已发现的元素已达54种。
人们自然会问,没有发现的元素还有多少种?元素之间是孤零零地存在,还是彼此间有着某种联系呢?门捷列夫发现元素周期律,揭开了这个奥秘。
原来,元素不是一群乌合之众,而是像一支训练有素的军队,按照严格的命令井然有序地排列着,怎么排列的呢?门捷列夫发现:元素的原子量相等或相近的,性质相似相近;而且,元素的性质和它们的原子量呈周期性的变化。
门捷列夫激动不已。
他把当时已发现的60多种元素按其原子量和性质排列成一张表,结果发现,从任何一种元素算起,每数到8个就和第一个元素的性质相近,他把这个规律称为“八音律”。
门捷列夫是怎样发现元素周期律的呢?1834年2月7日,伊万诺维奇·门捷列夫诞生于西伯利亚的托波尔斯克,父亲是中学校长。
16岁时,进入圣彼得堡师范学院自然科学教育系学习。
毕业后,门捷列夫去德国深造,集中精力研究物理化学。
1861年回国,任圣彼得堡大学教授。
在编写无机化学讲义时,门捷列夫发现这门学科的俄语教材都已陈旧,外文教科书也无法适应新的教学要求,因而迫切需要有一本新的、能够反映当代化学发展水平的无机化学教科书。
这种想法激励着年轻的门捷列夫。
当门捷列夫编写有关化学元素及其化合物性质的章节时,他遇到了难题。
按照什么次序排列它们的位置呢?当时化学界发现的化学元索已达63种。
为了寻找元素的科学分类方法,他不得不研究有关元素之间的内在联系。
研究某一学科的历史,是把握该学科发展进程的最好方法。
门捷列夫深刻地了解这一点,他迈进了圣彼得堡大学的图书馆,在数不尽的卷帙中逐一整理以往人们研究化学元素分类的原始资料……门捷列夫抓住了化学家研究元素分类的历史脉络,夜以继日地分析思考,简直着了迷。
俄罗斯化学家门捷列夫(1834.2.8~1907.2.2),生在西伯利亚。
他从小热爱劳动,喜爱大自然,学习勤奋。
1860年门捷列夫在为著作《化学原理》一书考虑写作计划时,深为无机化学的缺乏系统性所困扰。
于是,他开始搜集每一个已知元素的性质资料和有关数据,把前人在实践中所得成果,凡能找到的都收集在一起。
人类关于元素问题的长期实践和认识活动,为他提供了丰富的材料。
他在研究前人所得成果的基础上,发现一些元素除有特性之外还有共性。
例如,已知卤素元素的氟、氯、溴、碘,都具有相似的性质;碱金属元素锂、钠、钾暴露在空气中时,都很快就被氧化,因此都是只能以化合物形式存在于自然界中;有的金属例铜、银、金都能长久保持在空气中而不被腐蚀,正因为如此它们被称为贵金属。
于是,门捷列夫开始试着排列这些元素。
他把每个元素都建立了一张长方形纸板卡片。
在每一块长方形纸板上写上了元素符号、原子量、元素性质及其化合物。
然后把它们钉在实验室的墙上排了又排。
经过了一系列的排队以后,他发现了元素化学性质的规律性。
因此,当有人将门捷列夫对元素周期律的发现看得很简单,轻松地说他是用玩扑克牌的方法得到这一伟大发现的,门捷列夫却认真地回答说,从他立志从事这项探索工作起,一直花了大约20年的功夫,才终于在1869年发表了元素周期律。
他把化学元素从杂乱无章的迷宫中分门别类地理出了一个头绪。
此外,因为他具有很大的勇气和信心,不怕名家指责,不怕嘲讽,勇于实践,敢于宣传自己的观点,终于得到了广泛的承认。
为了纪念他的成就,人们将美国化学家希伯格在1955年发现的第101号新元素命名为Mendelevium,即“钔”。
元素周期律元素周期律揭示了一个非常重要而有趣的规律:元素的性质,随着原子量的增加呈周期性的变化,但又不是简单的重复。
门捷列夫根据这个道理,不但纠正了一些有错误的原子量,还先后预言了15种以上的未知元素的存在。
结果,有三个元素在门捷列夫还在世的时候就被发现了。
门捷列夫与元素周期律摘要:元素周期律的形成与发展,是化学发展史上最伟大的成就之一,它促进了化学体系特别是无机化学体系的形成,是化学史上一个重要的里程碑。
它的形成与发展离不开前人的艰苦探索与后人的修改完善,而在这其中门捷列夫对于元素周期律的形成的贡献一直受后人称颂,本文中将对元素周期律形成的历史背景,门捷列夫对其的最初想法,研究进程,不断修正至最后形成较完备体系的过程进行陈述,以及对他在元素周期律研究上所体现出的思想方法和探索精神进行深一步的挖掘。
关键词:化学,门捷列夫,元素周期律,思想方法。
一、引言门捷列夫的一生是伟大的,仅一项元素周期律的最初确立就为人类的发展做出了相当大的贡献。
但这一过程必然是艰难困苦的,而且难以用几个词语概括,期间有着难以计数的实验,大量的资料积累,不断地思考挖掘,反反复复地进行枯燥乏味的事情,正是有门捷列夫自身有的素质,不懈的坚持,不放弃,不抛弃,终于获得了成果,下文将对门捷列夫对于元素周期律的发现进行陈述。
二、元素周期律的历史背景19世纪初,自道尔顿的原子论提出以后,人们对化学元素的概念更加清晰了。
1811年,意大利物理学家阿伏伽德罗提出“分子”的概念,解决了之前因分不清分子和原子而造成的各种矛盾。
经过将近50年的反复曲折,19世纪60年代,物质的原子一分子论终于获得公认。
到1869年时,已经发现的元素达到了63种。
到19世纪中叶,他们积累了大量关于元素物理和化学性质的感性材料,同时,19世纪上半叶能量守恒定律、进化论和细胞学说三项重大发现,又从思想上促进了元素周期律的发现。
1829年,德国化学家德贝莱纳提出了“三元素组’的分类方法,把三种性质相似的元素划为一组,把十五种元素分为五组:铿、钠、钾; 钙、锶、钡; 磷、砷、锑; 硫、硒、碲;氯、溴、碘。
发现中间元素的原子量约等于前后两元素原子量的平均值。
1862年,法国化学家和地质学家尚古多按照原子量由小到大递增顺序排列了一个“螺旋图”来表现元素周期性,他将已发现的元素绘在一条带子上,然后将这条带子缠绕在一根柱子上,如果垂直地从上往下看,就会发现这些元素之间有某些相似的性质。
门捷列夫是怎样发现元素周期律的门捷列夫是化学上不容忽视的人物,他提出的元素周期律是化学上重要的发现之一。
他的周期表告诉我们关于元素的结构和化学性质的基本信息。
本文将重点介绍门捷列夫是如何发现元素周期律的。
门捷列夫的早期工作门捷列夫出生于1834年,他早年的教育得到的是传统的化学知识,既是实验又是理论。
他通过工作变成了专业的化学家。
他开始研究化学中的定量关系,这些定量关系是许多反应中的重要组成部分。
他进一步将这些设计建立在一些基本假设上。
门捷列夫在他的定量关系的研究中发现了一些有趣的事情,这些事情导致了他对元素周期律的兴趣。
例如,他发现一些元素的性质与它们的分子量之间存在某种比例关系。
他发现基于元素的原子量,每个元素都有一些特定的化学性质。
在同一行或同一列中,他发现元素的性质也是类似的。
门捷列夫的周期律在他的研究中,门捷列夫提出了一种元素排列方式,这种排列方式使相似的元素出现在一起。
他通过将元素按照原子量逐一排列,然后根据相似性将它们分类,他发现了元素的周期律。
门捷列夫的周期表显示,元素是由原子质量逐渐增加而排列的。
然后,他将元素组成周期性表,以使相似元素出现在表中的同一行或同一列中。
此表充满了关于元素的结构和化学性质的信息,这意味着化学反应可以预测和理解。
例如,周期表的排列方式可以用来预测新元素的性质。
门捷列夫周期表的成功门捷列夫的周期表在当时的化学界引起了广泛的讨论,很快就得到了很多化学家的认可。
门捷列夫的周期表被证明是一个非常有用的工具,因为它可以用来预测化学反应以及新元素的性质。
随着时间的推移,门捷列夫的周期表逐渐得到了完善。
化学家们逐渐了解到,元素的周期性取决于它们的原子结构。
元素周期表的成功的一个关键因素是化学家们对元素结构的理解的提高。
总结门捷列夫的发现引起了化学界的轰动。
他发现的元素周期律是化学中最基本的规律之一。
他的工作为其他化学家提供了一个框架,他们可以使用门捷列夫的周期表来解决许多化学问题。
元素周期表现代化学的元素周期律是1869年俄国科学家门捷列夫(Dmitri Mendeleev)首创的,他将当时已知的63种元素依原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一行,元素周期表的雏形。
经过多年修订后才成为当代的周期表。
在周期表中,元素是以元素的原子序排列,最小的排行最先。
表中一横行称为一个周期,一列称为一个族。
[1]德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫在化学教科书中,都附有一张“元素周期表(英文:periodic table of elements)”。
这张表揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。
它的发明,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展,起了巨大的作用。
看到这张表,人们便会想到它的最早发明者——门捷列夫。
1869年,俄国化学家门捷列夫按照相对原子质量由小到大排列,将化学性质相似的元素放在同一纵行,编制出第一张元素周期表。
元素周期表揭示了化学元素之间的内在联系,使其构成了一个完整的体系,成为化学发展史上的重要里程碑之一。
随着科学的发展,元素周期表中未知元素留下的空位先后被填满。
当原子结构的奥秘被发现时,编排依据由相对原子质量改为原子的核电荷数,形成现行的元素周期表。
按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。
原子序数跟元素的原子结构有如下关系:原子数=原子序数=核外电子数=核电荷数利用周期表,门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素的特性(镓、钪、锗)。
1913年英国科学家莫色勒利用阴极射线撞击金属产生X射线,发现原子序越大,X射线的频率就越高,因此他认为核的正电荷决定了元素的化学性质,并把元素依照核内正电荷(即质子数或原子序)排列.后来又经过多名科学家多年的修订才形成当代的周期表。
门捷列夫第一份英文版本的元素周期表.元素周期表中共有119种元素。
将元素按照相对原子质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵列。
元素周期表的发现和演变元素周期表是化学领域中一项重要的成就,它以一种有序的方式展示了所有已知元素的属性和特征。
本文将介绍元素周期表的发现和演变,展示相关的历史和重要里程碑。
一、元素周期表的发现19世纪初,化学领域充满了对元素的研究和发现。
化学家们发现不同元素具有不同的性质,但是当时尚无系统的方法来分类和组织这些元素。
直到1869年,俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫发现了元素周期表的基本结构。
门捷列夫的元素周期表基于元素的原子质量进行排列,并将相似性质的元素放在一起。
他的表格包含了当时已知的63个元素,并预测了未被发现的元素的性质。
门捷列夫的发现极大地促进了对元素的研究,并为后来更完整和准确的周期表奠定了基础。
二、元素周期表的演变1. 托德-巴里表格1870年,英国化学家亨利·格温特·托德和约翰·亚历山大·巴里独立地发展了一种新的元素周期表,即托德-巴里表格。
他们根据元素的化学性质将元素进行了分类,但仍然使用了原子质量作为排序依据。
2. 梅耶表1889年,德国化学家朱利叶斯·梅耶提出了一种新的元素周期表,即梅耶表。
他将元素按照原子序数进行排列,即根据元素的原子核中所含质子的数量。
梅耶表对现代元素周期表的发展产生了深远的影响。
3. 现代元素周期表20世纪初,英国化学家亨利·莫泽利通过对元素的研究和实验,发现了原子的核外电子排布规律,即电子壳层结构。
这一重要发现为现代元素周期表的建立提供了基础。
莫泽利根据元素的电子壳层结构重新组织了元素的排列方式,将元素按照电子壳层的填充顺序进行排列。
这一布局方式更准确地反映了元素的化学性质和周期性规律。
随后,美国化学家伊万·尤里耶维奇·彼得罗夫也在1905年独立提出了类似的元素周期表。
现代元素周期表中,元素按照原子序数从小到大进行排列,同时将具有相似性质的元素放在同一列。
周期表中每一水平排列的元素被称为一个周期,每一垂直排列的元素被称为一个族或一个组。
门捷列夫与元素周期表
在十九世纪初期,人们已经发现了不少元素。
在这些元素的状态和性质方面,有些极为相似,有些则完全不同,有些元素在某些性质方面很相似,但在另一些方面却又差别很大。
化学家们很自然地产生了一种寻求元素相之间内在联系从而把元素作一科学分类的要求。
科学家们在这方面作了不少的工作,曾发表了部分元素间相互联系的论述。
1829年德国段柏莱纳根据元素性质的相似性,提出“三素组”的分类法,并指出每组中间元素的原子量大约等于两端的元素原子量的平均值。
但他当时只排了五个三素组,还有许多元素没找到其间相互联系的规律。
1864年德国迈耶按元素的原子量顺序把元素分成六组,使化学性质相似的元素排在同一纵行里。
但也没有指出原子量跟所有元素之间究竟有什么联系。
1865年英国纽兰兹把当时所知道的元素按原子量增加的顺序排列,发现每个元素它的位置前后的第七个元素有相似的性质。
他称这个规律叫“八音律”。
他的缺点在于机械地看待原子量,把一些元素(Mn、Fe等)放在不适当的位置上而把表排满,没有考虑发现新元素的可能性。
直到1868年,迈耶发表了著名的原子体积周期性图解。
都末找出元素间最根本的内在联系,但却一步步地向真理逼
近,为发现元素周期律开辟了道路。
与迈耶尔相似,以先行者提供的借鉴为基础,门捷列夫通过自己顽强的努力,于1869年2月编成了他的第一张元素周期表。
1869年3月18日,俄国化学会举行学术报告会,门捷列夫因病未能出席,他委托他的同事、彼得堡大学化学教授门许特金代他宣读他的论文《元素性质和原子量的关系》。
在论文中,他指出:
(1)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变化。
(2)化学性质相似的元素,或者是原子量相近(如Pt,Ir,Os),或者是依次递增相同的数量(如K,Rb,Cs)。
(3)各族元素的原子价(化合价)一致。
(4)分布在自然界的元素都具有数值不大的原子量值,具有这样的原子量值的一切元素都表现出特有的性质,因此可以称它们是典型的元素。
(5)原子量的大小决定元素的特征。
(6)应该预料到许多未知元素将被发现,例如排在铝和硅后面的、性质类似铝和硅的、原子量位于65~75之间的两种元素。
(7)当我们知道了某些元素的同类元素的原子量后,有时可借此修正该元素的原子量。
(8)一些类似的元素能根据其原子量的大小被发现出来。
正如门捷列夫所指出的,周期律的全部规律性都表述在这些原理中。
其中最主要的是元素的物理和化学性质随着原子量的递增而做着周期性的变化。
他的卓见没有立即被接受。
他的老师、俄国化学家齐宁甚至训诫他是不务正业。
在这种压力下,门捷列夫没有象纽兰兹那样伤心地放弃对新理论的研究,他不顾名家的指责和嘲笑,继续为周期律的揭示而奋斗。
经过两年的努力,1871年他发表了关于周期律的新论文。
文中他果断地修正了前一个元素周期表。
例如在前一表中,性质类似的各族是横排,周期是竖排;而在新表中,族是竖排,周期是横排,这样各族元素化学性质的周期性变化就更为清晰。
同时他象迈耶尔那样,将那些当时性质尚不够明确的元素集中在表格的右边,形成了各族元素的副族。
在前表中为尚未发现的元素留下的4个空格,在新表中则变成了6个。
门捷列夫深信他所发现的周期律是正确的。
他以周期律为依据,大胆指出某些元素的原子量是不准确的,应重新测定。
例如当时公认金的原子量为169.2,按此,在周期表中,金应排在锇、铱、铂(当时认为它们的原子量分别是198.6,196.7,196.7)的前面。
而门捷列夫根据金的性质认为金在周期表中应排在这些元素的后面,所以它们的原子量应重新测定。
重新测定的结果是:锇为190.9,铱为193.1,铂为195.2,金为197.2。
实验证明了门捷列夫的意见是对的。
又
例如,当时铀公认的原子量是116,是三价元素。
门捷列夫则根据铀的氧化物与铬、钼、钨的氧化物性质相似,认为它们应属于一族,因此铀应为六价,原子量约为240。
经测定,铀的原子量为238.07,再次证明门捷列夫的判断正确。
基于同样的道理,门捷列夫还修正了铟、镧、钇、铒、铈、钍的原子量。
门捷列夫对于各种元素的单质和化合物的化学性质十分了解,并清楚多种原子量的测定方法,这些知识使他对周期律怀有坚定的信念。
而他在周期表中留下空位,并详细预言尚未发现元素的种种性质,则是他在揭示元素周期律的道路上迈出的最出色、最具胆略的一步。
门捷列夫的兴趣非常广泛。
他对物理学、化学、气象学、流体力学等,都有许多贡献。
但他的生活却十分简朴。
他的衣服式样常常落后别人十年以至二十年,他毫不在乎他说:“我的心思在周期表上,不在衣服上。
”
门捷列夫的一生,可用他自己的“人的天资越高,他就应该多为社服极务”来说明之。
门捷列夫1834年工月27日生于一个多子女家庭。
父亲是一个中学校长。
他出生那年,父亲突然双目失明,不得不停止工作。
门捷列夫在艰难的环境中成长。
不久,父母先后去世,门捷列夫在一个边远城市上中学。
那里教育水平很差。
在大学一年级时,他是全班28
名学生中的第25名。
但他奋起直追,大学毕业时便跃居第
一名,荣获金质奖章,二十三岁时成为副教授,三十一岁时成为教授。
门捷列夫在写作《有机化学》一书时,几乎整整两个月没有离开书桌。
于1869年~1871年写成《化学原理》。
他还在溶液水化理论、气体压力、液体的澎胀、气体的临界温度、煤的地下气化等方面作出了贡献。
晚年为了研究日蚀和气象,他自费建造气球。
气球制好后,原设计坐两人,由于充气不够,只能坐一个人。
他不顾朋友的劝阻,毅然跨进气球吊蓝里,成功地观察了日蚀。
这种不怕艰险献身科学的精神,深深感动了他的朋友们。
门捷列夫年过七旬后,积劳成疾,双目半盲。
但他仍然每天清早开始工作,一口气写到下午五点半,饭后又接着写作。
1907年1月20日清晨5时,他因肺炎逝世,时年73岁。
当时他面前的写字台上还放着一本末写完的关于科学和教育的著作。
在他临去世时,手里还握着笔。
长长的送葬队伍,达几万人之多。
队伍前面,既不是花圈,也不是遗像,而是几十位学生抬着的大木牌,牌上画着化学元素周期表—他一生的主要功绩!。