- UPSC IAS 預備考試化學筆記(第一部分)
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元素週期表
引言
到目前為止,我們已知大約有115種元素。
根據它們的性質,所有元素都被按順序排列,被稱為元素週期表。
德國科學家約翰·沃爾夫岡·德貝萊納於1817年首次嘗試對元素進行排列。
英國科學家約翰·紐蘭茲也嘗試對當時已知的元素(1866年)進行排列。
約翰·紐蘭茲遵循原子質量遞增的順序來排列元素。
紐蘭茲從原子質量最低的元素(如氫)開始,到釷結束,釷是當時第56號元素。
紐蘭茲的元素排列被稱為“八音律”,因為在他的排列中,每八個元素的性質都與第一個元素相似。例如,鋰和鈉的性質相同。
| Sa (do) | re (re) | Ga (mi) | Ma (fa) | Pa (so) | da (la) | ni (ti) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| H | Li | Be | B | C | N | O |
| F | Na | Mg | Al | Si | P | S |
| Cl | K | Ca | Cr | Ti | Mn | Fe |
| Co & Ni | Cu | Zn | Y | In | As | Se |
| Br | Rb | Sr | Ce & La | Zr |
紐蘭茲還將其與音樂中的八度音階進行了比較(見上表)。
在印度音樂中,七個音符是 - *sa, re, ga, ma, pa, da, ni*; 然而,在西方音樂中,音符是 - *do, re, mi, fa, so, la, ti*。
此外,為了將一些元素放入他的表中,紐蘭茲將兩個元素放在同一個單元格中(見上表 - 鈷和鎳放在同一個單元格中),但這項技術並不奏效,因為它們的性質不同。
然而,八音律有侷限性,只適用於鈣;鈣之後,每八個元素的性質並不都與第一個元素相似。
門捷列夫週期表
德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫,一位俄羅斯化學家,他成功地嘗試對元素進行排列。
門捷列夫根據元素的基本性質——原子質量以及化學性質的相似性來排列元素。
在門捷列夫時代,只有63種元素被人們所知。
門捷列夫週期表由稱為“族”的垂直列和稱為“週期”的水平行組成。
門捷列夫週期律指出:
“元素的性質是其原子質量的週期函式”。
門捷列夫以倒序排列,以便將具有相似性質的元素組合在一起。
門捷列夫為當時尚未發現的一些元素留下了空間;他大膽地預測了未來元素的存在。
門捷列夫週期公式最大的侷限性之一是——氫在週期表中沒有固定的位置。
現代週期表
1913年,英國物理學家亨利·莫塞萊發現,元素的原子序數比其原子質量更重要的基本性質。
根據莫塞萊的發現,門捷列夫週期律被修改,原子序數被作為現代週期表的基礎。
現代週期律指出:
“元素的性質是其原子序數的週期函式”。
現代週期表中定義了18個稱為“族”的垂直列和7個稱為“週期”的水平行。
在現代週期表中,元素的排列方式顯示了諸如原子大小、化合價或化合能力以及金屬和非金屬特性(元素)等性質的週期性。
在現代週期表中,金屬特性沿週期遞減,沿族遞增。
另一方面,非金屬是電負性的,因為它們傾向於透過獲得電子來形成鍵。
在現代週期表中,非金屬位於右側(從上到下)。