化学研究性学习

----元素周期表的奥秘我们大家都知道在哲学方面，元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，从自然科学上有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。

元素周期表是周期律的具体表现形式，它把元素纳入一个系统内，反映了元素间的内在联系，打破了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。

通过元素周期律和周期表的学习，可以加深对物质世界对立统一规律的认识。

“元素周期表”，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。

元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。

元素周期表简称周期表。

元素周期表有很多种表达形式，目前最常用的是维尔纳长式周期表。

元素周期表有7个周期，有16个族和4个区。

元素在周期表中的位置能反映该元素的原子结构。

周期表中同一横列元素构成一个周期。

同周期元素原子的电子层数等于该周期的序数。

同一纵行（第Ⅷ族包括3个纵行）的元素称“族”。

族是原子内部外电子层构型的反映。

例如外电子构型，IA族是ns1，IIIA族是ns2 np1，O族是ns2 np6， IIIB族是（n-1）d1·us2等。

元素周期表能形象地体现元素周期律。

根据元素周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素及其化合物性质的递变规律。

当年，门捷列夫根据元素周期表中未知元素的周围元素和化合物的性质，经过综合推测，成功地预言未知元素及其化合物的性质。

现在科学家利用元素周期表，指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。

带着好奇心，我们组开展了“探究元素周期表的奥秘”的课题，我们搜集了大量的资料，我们发现元素周期表的发展过程是漫长的也是伟大的。

起初，在我们小组开始研究课题之前，经过我们小组的探讨和分析，明确要想了解元素周期表和其规律首先必须了解每一个元素的由来，所以我们的课题将随之展开。

刚开始时，在公元前12世纪，我国殷周之交的奴隶制全盛时期就产生了物质是由金、木、水、火、土组成的所谓“五行”学说。

显然，这个说法是错误的。

不久之后，古希腊哲学家留基伯和他的学生德谟克利特提出了“原子学说”随着社会、科技的不断进步，17世纪中叶，伴随着采矿、冶金、火药的化学工艺的进一步发展波义尔建立了唯物主义的“物质”元素理论。

19世纪，道尔顿的原子论、阿佛加德罗的分子建立后，人们才认识到一切物质都是有原子通过不同方式结合而成的。

于是，元素的概念被定义为“同种类的原子”。

当然，元素的发展并未止步不前，19世纪末，20世纪初，电子的发现以及原子核组成的奥秘被揭开后，人们对元素的认识就更加完善了。

这样看来，我们发现单是对元素的认识，人们都经过了很长的一段时间。

那么在元素发现之后，是不是就表示一个终结呢？不，相信科学家要面临的问题就是寻找这些元素之间的规律，将它们按照一定的顺序排列起来。

所以我们小组就在元素周期表和元素周期律这下了很大的功夫。

这也同样是我们研究的重点。

说到元素周期表，想必大家都不会感到陌生，从我们刚开始接触化学时，就已经在用它。

那么他的绘制者门捷列夫我们也早有耳闻。

那么元素周期表是门捷列夫一个人就很顺利的在元素发现以后编排出来的吗？他的依据是什么？其实，化学元素周期表和元素周期律的建立并不是，门捷列夫一个人的研究，参与其研究的化学家有很多，玻意尔就是其中之一，他建立了玻意尔气体定律，戴维和谢勒在用盐酸制出“氯”元素之后，同时也否定了一些科学家的说法。

当然，参与其研究的还有德国人迈那耳他提出的是《六元素表》还有纽兰兹他提出的是“八音律”。

随着有许多科学家提出不同的规律和说法，俄国化学家门捷列夫终于从杂乱无章的元素迷宫中理出了一个头绪。

门捷列夫为了研究元素的分类和规律，把当时已知的几十种元素的主要性质和原子量写在一张张的小卡片上，反复进行排列，比较它们的性质，探索它们之间的联系。

他这样做的根据是元素的性质比元素的原子量更为重要。

当找不出任何别的办法使排列不致违背即定原则时，门捷列夫就在周期表中留出空位，并以一种似乎是非常大胆的口气宣布说：属于这些空位的的元素将来一定会被发现。

门捷列夫发现了元素周期律，在世界上留下了不朽的光荣，人们给他以很高的评价。

恩格斯在《自然辩证法》一书中曾经指出。

“门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量转化为质的规律，完成了科学上的一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。

”元素周期律的发现激起了人们发现新元素和研究无机化学理论的热潮，元素周期律的发现在化学发展史上是一个重要的里程碑，它把几百年来关于各种元素的大量知识系统化起来形成一个有内在联系的统一体系，进而使之上升为理论。

因为门捷列夫当时对元素深入认识他认为元素的性质比元素的原子量更为重要，就是因为这样在当时不同的想法让他最后走向成功，所以抱着对他的好奇，我们的下一个内容就想去专门了解门捷列夫。

门捷列夫 1834年2月7日生于西伯利亚托博尔斯克，1907年2月2日卒于彼得堡（今列宁格勒）。

1850年入彼得堡师范学院学习化学，1855年毕业后任敖德萨中学教师。

1857年任彼得堡大学副教授。

1859年他到德国海德堡大学深造。

1860年参加了在卡尔斯鲁厄召开的国际化学家代表大会。

1861年回彼得堡从事科学著述工作。

1863年任工艺学院教授，1865年获化学博士学位。

1866年任彼得堡大学普通化学教授，1867年任化学教研室主任。

1893年起，任度量衡局局长。

1890年当选为英国皇家学会外国会员。

攀登科学高峰的路，是一条艰苦而又曲折的路。

门捷列夫在这条路上，也是吃尽了苦头。

年轻的学者门捷列夫也毫无畏惧地冲进了这个领域，开始了艰难的探索工作。

他不分昼夜地研究着，探求元素的化学特性和它们的一般的原子特性，然后将每个元素记在一张小纸卡上。

他企图在元素全部的复杂的特性里，捕捉元素的共同性。

但他的研究，一次又一次地失败了。

可他不屈服，不灰心，坚持干下去。

他的坚持，也最终为他带来成功。

这正是我们要学习的地方，无论我们干什么是也因该像门捷列夫有着坚持不懈，不怕困难的精神。

在了解元素周期表的发现史之后，我们发现在元素周期表中有过渡元素这一栏，它引起了我们的注意，我们于是便采访了陕西省师范大学07级研究生郑国河，他的强项就是理化。

在采访中我们得到了许多知识，原来元素周期表的应用很广泛，研究生的学习也要用到它。

在采访中，他是这样向我们介绍过渡元素的。

周期表中从ⅢB族到Ⅷ族的化学元素。

这些元素在原子结构上的共同特点是价电子依次充填在次外层的 d 轨道上，其独特的生产方法：电解法、金属热还原法、氢还原法和碘化物热分解法。

过渡元素的特征性质有以下几点。

（1）都是金属，具有熔点高、沸点高、硬度高、密度大等特性；并有金属管则及延展性、高导电性和导热性。

（2）过渡元素中的d电子参与了化学键的形成，所以在它们的化合物中常表现出多种氧化态。

（3 过渡元素具有能用于成键的空d轨道和较高的电荷/半径比，容易形成稳定的配位化合物，例如能形成Au（CN）2-配离子，可用于地品味金矿中回收金。

此外，维生素B12是Co（III）的配合物，血红素是Fe（III）的配合物。

过渡元素常用作催化剂。

除此之外呢，在采访中他还为我们简单的介绍了元素周期律。

元素周期律中包括：原子半径、元素化合价、单质的熔点、元素的金属性与非金属性、最高价氧化物和水化物的酸碱性、非金属气态氢化物、单质的氧化性、还原性、推断元素位置的规律、由原子序数确定元素位置的规律、“三角形”规律、“对角线”规律、相似规律、两性规律等。

在采访完之后，我们回来做了总结，并对元素周期表的应用和作用做出了归纳。

对以前我们错误的认识做出了纠正，并对采访中所提到的问题继续做了研究。

对采访的内容进行吸收和学习，我们从元素周期表中很容易的就得到了这些性质和规律。

此后，随着我们对元素周期表的了解和研究，我们想绘制一张适合我们高中学生并且可以突显更多元素性质的元素周期表。

于是，我们采取了问卷调查的方式，想通过此方法，了解同学们对元素周期表的认识和明白在同学们心中元素周期表应是什么样的。

此外，我们还在网上收集到了不同形式的元素周期表。

这次调查可以算是成功的，同学们都配合的很好，从中让我也了解了不少，具体对元素周期表的改动总结如下：（1）添加前20号元素的原子结构示意图。

（2）添加元素的物理性质如：溶沸点、常温下这些元素所呈现的状态等等。

（3）将元素周期表细致化，可以将金属再详细划分成碱金属、碱土金属等。

将非金属划分为卤素、稀有气体等。

使元素周期表的颜色更鲜艳。

（4）添加元素之间的位、构、性之间的关系以及元素周期表的结构。

（5）添加金属或非金属强弱的递变性。

（6）压缩我们现在不学习的过渡元素，只展现出我们常用的几个就行。

我们根据调查的结果，小组讨论后，就开始着手操作了，我们提出了几个方案，最终绘制出了大家心仪的元素周期表。

在这次活动中，我们明白这不仅仅是课外学习这么简单，这是一个培养我们综合发展、学习的活动。

这同时也在考验我们的意志和耐力，此外这也是一件逻辑性很强的事，并且在此项活动中最重要的就是小组成员之间的配合。

虽然，在活动开展之前我们配合的不是很好，每个人的心中都存有什么活儿都不想干的心态，这使我们的进展受到阻碍。

可是，后来经过磨合，我们大家彼此都陷进了在研究性学习性中的快乐，大家不顾一切，都肯为此付出，这让我很感动，大家能够服从安排，并能提出好的建议。

研究性学习本身就是理论与实践相结合的苦差事。

但是，研究性学习确实也是开发思维和能力的一种学习，我们正是靠着这些而成功的。

相信我们在经历了这一次次蜕变之后，我们会更加坚持对知识的探索、对知识的追求。

我们不会因此而止步，我们会对其继续研究下去，元素周期表中的奥秘和只是实在太多，这是值得我们花时间去探究的，我们还需要继续努力，想要几天学好元素周期表是任何一个人都做不到的，有太多的奥秘在等待着我们。

九年级十班曹蕾。