官术网_书友最值得收藏!

2.1 “長幼有序”的原子大觀園

各種物質,甜的和咸的,酸的和苦的,軟的和硬的,芳香的和有臭味的,它們的最小顆?!肿?,都是由原子組成。而原子,目前人們所知的共有100余種。正像七個音符可以組成許多歌曲那樣,這100余種原子就組成了千千萬萬種物質。

如果把這分散到整個宇宙的100多種原子都集中在一個地方——原子大觀園中,就容易認識它們了。我們可以把各種原子進行分類,比如把許許多多氧原子分出來,總稱為氧元素;把許許多多鐵原子分出來,總稱為鐵元素……這就好像從一堆水果中把鴨梨、蘋果、紅棗分開,分別給起名一樣。

人們對各種原子進行分類和起名以后,還按它們體重大小給逐一排隊,同時給它們“身上”標個符號(化學符號),這么一來,人們對各種原子就可以一目了然了。例如,體重最輕的原子是氫(原子量是1.0079),可算是原子大觀園中的“小弟弟”了,就把它排在第一位,符號是H(氫的拉丁文開頭的字母)。排在第二位的原子是氦(原子量是4.0026),符號是He。按順序,氧原子排在第八位(原子量是15.99903),符號是O。鐵原子排在26位(原子量是55.845),符號是Fe。天然存在的最重的原子是鈾(原子量是238.029),這個“大哥哥”就排在第92位,符號是U,它是原子大觀園中的重要角色。

說也怪,按原子的體重大小排隊、向右看齊以后,人們竟發(fā)現,每隔七個元素,便有一個性質相似的元素出現。例如氦元素之后,隔七個元素的氖;氖元素之后,再隔七個元素的氬,這氦、氖、氬三種元素的性質就很相似,都是氣體,性格都很孤僻,很難與別的元素化合,被人稱為惰性氣體。再例如鈉元素之后,隔七個元素的鉀,就和鈉的性質很相似,它們都是金屬,容易與氧化合,其氧化物與水作用后,生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀,都叫堿,對人的皮膚或紙張有強烈的腐蝕作用。更有趣的是,如果你仔細觀察,從表中不難看出,從左到右,各元素的金屬性質是逐漸減弱的,而非金屬性質卻逐漸加強(例如鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟、氖),這種變化是很有規(guī)律的。由此,不禁使人們想到,看來是五花八門、雜亂無章的自然界,原來也是有一定的自然秩序。換句話說,在自然界的原子大觀園中,也是“長幼有序”,很有章法的!

原子大觀園中那種“長幼有序”的自然規(guī)律,是被什么人發(fā)現的呢?是俄國化學家門捷列夫發(fā)現的!

門捷列夫在研究元素的重要特性時,他把注意力集中在原子價和原子量上,這一招真高明,勇氣是那樣大,他一抓住它們就攥在手里不放。開始將它們顛來倒去,終于發(fā)現了這兩種特性之間的深刻差別:元素的原子量差別是那樣的大,而原子價的范圍又是這樣的小,有許多元素的原子價竟然相同。因此他斷定在性質不同的原子中,一定存在著某種規(guī)律。于是他把元素按原子量大小排列起來,也把它們的化合價寫出來。

在排列中,只有兩個元素破壞了原子價隨原子量增加而遞變的規(guī)律性。即一價的鋰之后出現了三價的硼,五價的氮之后又排進了三價的鈹。

門捷列夫并沒有因這兩個元素的搗亂而苦惱,他仔細地分析了當時所掌握的材料,從過于特殊的鈹開刀。金屬鈹為什么會排入兩個非金屬——氮和氧之間呢?只是因為在實驗室中認定鈹的原子量等于14.1。

但是,門捷列夫將鈹的性質與別的三價元素——硼和鋁做了比較,發(fā)現它們有許多不同,而鈹倒是與二價的鎂、鈣、鋇等有許多共同之處。

因此,應該認為鈹是二價的,它和氯的化合物是BeCl2,它的原子量約為9,這才是鈹的真正原子量。于是門捷列夫果敢地修正了當時大家公認的鈹的原子量。這樣就可以把鈹排在鋰和硼之間。真是一箭雙雕,兩個搗亂者都規(guī)規(guī)矩矩地排列在隊伍中。于是便得出這樣的序列:

Li、Be、B、C、N、O、F、Ne,

Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl;

門捷列夫順著這條道路繼續(xù)前進,在必要的地方就大膽地修正原來的原子量。他終于發(fā)現了自然界的一條偉大定律——元素周期律。原來元素性質是原子量的周期函數。

門捷列夫根據這一定律,將當時已知的63種元素按自然序列排列,于1869年發(fā)表了他的第一張周期表。

門捷列夫將表排定之后,于1869年2月送給了熟悉的化學家們,標題上寫著:“根據元素的原子量和化學性質的類似決定元素體系的嘗試?!辈阉峁┙o1869年3月舉行的俄國化學家協(xié)會第四次例會審議。

周期律斷定,一個性質活潑的金屬的后面,是一個金屬性差些的元素,再往下就是金屬性更差的元素,以此類推。如果在這一自然序列中缺少某個元素,并不是因為它在自然界中不存在,而是它還未被人們發(fā)現。表上由于缺少某個元素而破壞了自然序列的地方,門捷列夫就留下空位,打上問號。

此外,當某一元素的性質使它不能按原子量來排列時,門捷列夫就大膽地把它的排列位置調換一下,其根據是:元素的性質比原子量更重要。后來終于證明,他這樣做是正確的。例如,碲的原子量是127.60,按原子量排應該在碘(原子量是126.90447)的后面。但門捷列夫毫不猶疑地把碲提到碘的前面,使碲位于性質和它極為相似的硒的后面,并使碘位于性質和它極相似的溴的后面。

周期律的發(fā)現,使化學又一次渡過了它的迷惑時期,化學家們終于走出了那濃霧彌漫的山間深谷,開始向頂峰攀登了。

知識加油站

元素的概念:元素是質子數(即核電荷數)相同的一類原子的總稱。

元素的分類:元素分為金屬元素和非金屬元素,其中非金屬元素又包括普通非金屬元素和稀有氣體元素。

元素符號:國際上統(tǒng)一采用元素拉丁文名稱的第一個字母(大寫)來表示元素,如果幾種元素的第一個字母相同,就附加一個小寫字母來區(qū)別。

元素周期表:是學習和研究化學知識的重要工具,為尋找新元素提供了理論依據。元素周期表中,每一種元素占一格,每一格中的信息包括原子序數(核電荷數)、元素符號、元素名稱、相對原子質量。

主站蜘蛛池模板: 柏乡县| 台中县| 日喀则市| 金坛市| 湖南省| 黔西| 股票| 苗栗县| 深州市| 丹东市| 沙洋县| 郁南县| 汉中市| 田阳县| 来宾市| 天台县| 德昌县| 涞源县| 渝中区| 博客| 永胜县| 泗洪县| 贵州省| 井冈山市| 安陆市| 山东省| 姜堰市| 平罗县| 临夏县| 奇台县| 丰顺县| 崇礼县| 新龙县| 黄石市| 威海市| 乌海市| 阜南县| 巴林右旗| 青岛市| 梨树县| 西丰县|