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化学元素周期律和周期表


实验室k / 2019-04-09

       元素周期律和元素周期表,揭示了元素之间的内在联系,反映了元素性质与它的原子结构的关系,在哲学、自然科学,生产实践各方面,都有极为重要的意义。

       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客观事实,从自然科学上有力地论证了事物变化从量变到质变的规律性。元素周期表是元素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,破除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。

       在自然科学方面,周期表为发展物质结构理论了客观依据。原子的电子层结构与元素周期表有着密切关系,周期表为指导发现新元素、合成新元素,预测新元素的结构和性质提供了可靠的线索。元素周期律和周期表在自然科学的许多部门,首先是化学,物理学,生物学,地球化学等方面,都是重要的工具。

       在生产科研的应用上,由于在周期表中位置相近的元素其化学性质亦相似,这就启发人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。诸如:

       ① 半导体材料都是周期表里金属与非金属接界处的元素,比如:Si、Se、Ge、Ca等。

       ② 催化剂的选择:人们在科研和生产中,已发现过渡元素对许多化学反应有良好的催化作用,过渡元素的催化作用与它们的原子的d轨道未充满电子有关。于是,人们努力在过渡元素(包括稀土元素)中寻找各种优良催化剂。比如:石油化工方面,像石油的催化裂化、重整等反应,广泛采用过渡元素作催化剂;用铁、镍熔剂作催化剂,使石墨在高压和高温下转化为金刚石;特别是近年来发现少量稀土元素,能大大改善催化剂的性能。

       ③ 农药多数是含As、Cl、S、N、P等元素的化合物。

       ④ 矿物的寻找:地球上化学元素的分布与它们在周期表中的位置有关。科学研究和科学实验发现:原子量较小的元素在地壳中含量较多,原子量较大的元素在地壳中含量较少;奇数原子序数的元素较小,偶数原子序数的元素较多。处于岩石深处的元素多数表现为低价,处于地球表面的元素多数表现为高价;碱金属一般是强烈的亲石元素,主要富集于岩石圈的最上部;熔点、离子半径、电负性大小相近的元素往往共生在一起,同处于一种矿石中。在岩浆演化过程中,电负性小的、离子半径较小的、熔点较高的元素和化合物往往首先析出,形成晶体,分布在地壳的外表面。有的科学工作者将周期表中性质相似的元素分为十个区域,并认为同一区域的元素往往是伴生矿,这对探矿,找矿具有指导意义。

       ⑤ 耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取:在周期表里从ⅢB(第三副族)到ⅥB(第六副族)的过渡元素,如铬、钼、钨、钛、钽,具有耐腐蚀、耐高温等特点。它们是制造特种合金的良好材料,是制造飞机、坦克、导弹、火箭、宇宙飞船等的不可缺少的金属。


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