化學界的寶圖
大家一定很熟悉劇場和電影院的座次表吧,那是一張按劇場座位畫出來的表。如果你拿到一張電影票,只要看看那張表,不用走進電影院就能知道自己坐在哪兒,因為那張表上把每個號碼的位置都畫出來了。化學周期表就是化學元素的『坐次表」,每個元素該坐在哪一行,哪一列,表上都寫得清清楚楚。在化學和物理學教科書裡,各種手冊裡,甚至連常用的小字典裡都印著元素周期表。
元素周期表的發現,是近代化學史上的一個創舉,對於促進化學的發展,起了巨大的作用。看到這張表,人們便會想到它的最早發明者一門捷列夫。在1869年2月19日,門捷列夫發現了元素周期律。他的周期律說明:簡單物體的性質,以及元素化合物的形式和性質,都和元素原子量的大小有周期性的依賴關係。門捷列夫在排列元素表的過程中,又大膽指出一些公認的原子量不準確。如那時金的原子量公認為169.2,按此在元素表中,金應排在鋨、銥、鉑的前面,而門捷列夫堅定地認為金應排列在這三種元素的後面,原子量都應重新測定。大家重測的結果,餓為190.9,銥為193.1、鉑為195.2,而金是197.2。
實踐證實了門捷列夫的論斷,也證明了周期律的正確性。在門捷列夫編制的周期表中,還留有許多空格,這些空格應由尚未發現的元素來填滿。門捷列夫從理論上計算出這些尚未發現的元素的重要性質,斷定它們介於鄰近元素的性質之間。例如,在鋅與砷之間的兩個空格中,他預言這兩個未知元素的性質分別為類鋁和類矽。就在他預言後的4年,法國化學家布阿勃朗用光譜分析法,從鋅礦中發現了鎵。實驗證明,鎵的性質非常象鋁,也就是門捷列夫預言的類鋁。鎵的發現,具有重大的意義,它充分說明元素周期律是自然界的一條客觀規律;為以後新元素的探索,新物資、新材料的尋找,提供了一條可遵循的規律。
門捷列夫根據元素周期表中未知元素的周圍元素和化合物的性質,經過綜合推測,成功地預言出未知元素及其化合物的性質。目前,人們已經發現的元素有118種。把這118種化學元素按照它們的原子核所帶的電荷的多少,依次排列起來,這些元素以及由它們所組成的單質和化合物的性質,就表現出有規則的變化。並且,經過一定的間隔,就重複出現這種有規則的變化。例如從第3號元素鋰到第10號元素氖,這8個元素的單質,由典型的金屬鋰,經過金屬性較弱的鈹,過渡到非金屬硼和碳,再經過非金屬性越來越強的氮和氧,到典型的非金屬氟,然後經過惰性氣體氖便又出現了典型金屬鈉。從第11號元素鈉到第18號元素氬,又重複出現了上面的這種有規則的變化,依次出現典型的金屬、金屬性較弱的元素、非金屬、非金屬性較強的元素、典型的非金屬,最後出現另一個惰性氣體氬氣。類似這種周而復始的變化,共達7次之多。這種類似性質的元素之間的間隔,便叫做周期。因此,人們把這種元素以及由它們所組成的單質和化合物的性質,隨著原子序數的增大而周期地改變的規律,叫做元素周期律。根據元素周期律,人們把118種元素按周期和族類列表排出來,這種表就叫元素周期表。
人們在元素周期律的指導下,利用元素之間的一些規律性知識來分類學習物質的性質,使化學學習和研究變得有規律可循。門捷列夫發現的元素周期律和元素周期表,真可謂是化學界的寶圖,為化學事業的發展做出了巨大貢獻。