現代元素週期表的演變

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引言

所有已知的生物或非生物都被根據其特性進行分類和排列。就像不同的植物和動物被分類並組織成群體和物種一樣，許多科學家試圖根據它們的原子序數或原子質量來確定元素的基礎。許多科學家未能正確排列元素。元素根據週期性性質和原子序數排列在該表中。幾位科學家致力於排列元素，但門捷列夫的元素週期表效果最好。門捷列夫的元素週期表後來由科學家亨利·莫塞萊根據原子序數進行了修改。

元素週期表簡史

長期以來，科學家們試圖基於不同的基礎將元素以表格形式排列，但大多數人未能將所有元素都排列在一個表中。1789年，安託萬·拉瓦錫試圖將元素排列為金屬和非金屬。後來，大約在1817年，德國科學家約翰·沃爾夫岡·德貝萊納試圖將元素按原子質量遞增的順序排列成三組，但這對所有元素都不適用。

後來，科學家約翰·紐蘭茲根據元素的原子質量將元素關聯起來，但他也沒成功。在紐蘭茲之後，許多其他科學家試圖根據原子質量和元素的性質來排列元素。在許多科學家之後，俄羅斯化學家德米特里·門捷列夫開始根據原子質量及其化學和物理性質來排列元素。他在他的元素週期表中排列了63種元素。後來他的理論未能排列所有元素。1913年，科學家亨利·莫塞萊修改了週期律，並根據原子序數排列元素。

德貝萊納的三元素組

約翰·沃爾夫岡·德貝萊納將具有相似性質的元素排列成三元素組，這就是它被稱為“三元素組”的原因。他根據原子質量排列了三個元素。他將三個元素分組的方式是它們的原子質量平均值等於中間元素的質量。例如，他將鋰 (Li)、鈉 (Na) 和鉀 (K) 分組在一起，它們的原子質量分別為 6.9、23 和 39。它們的原子質量平均值為 23，這是鈉的原子質量。但他只能夠從已知元素中排列出三個這樣的組，因此他的三元素組理論失敗了。

德貝萊納的三元素組原子
Li	Na	K
7	23	39
Be	Mg	Ca
8	24	40

紐蘭茲的八音律

大約在1866年，科學家約翰·紐蘭茲受到了將元素分組排列的嘗試的啟發。他試圖根據元素的原子質量及其性質來排列元素。他在他的表中排列了大約56種已知元素。讓我們檢查一下；

• 他發現每第八個元素都具有與第一個元素相似的性質。因此，他將元素與音樂的八度音階進行了比較。這就是為什麼他的理論被稱為紐蘭茲的八音律。

• 鉀是鈉的第八個元素，它與鈉具有相似的性質。因此，它們排列在同一列中。類似地，他排列了56種已知元素，但沒有為新發現的元素留下任何空間。

• 他的理論的另一個缺點是，在鈣之後，並非每個第八個元素都具有與第一個元素相似的性質。因此，他的八音律理論失敗了。

• 他的理論的另一個缺點是在鈣之後，並非每八個元素都與第一個元素具有相似的性質。因此，他的八度音階理論失敗了。

紐蘭茲的八度音階
do	re	mi	fa	sol	la	si
do	re	re	mi	fa	sol	la
Li	Be	B	C	N	O	F
7	9	11	12	14	16	19

門捷列夫的元素週期表

在紐蘭茲的八音律理論之後，許多科學家試圖根據它們的原子質量來排列元素，其中一位科學家是德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫。他是一位俄羅斯科學家，他排列了63種已知元素。他們根據它們的化學和物理性質以及原子質量來排列它們。他試圖找到元素與其化學性質之間的關係。他是第一個獲得建立元素週期表榮譽的人。

• 他形成了元素的氧化物和氫化物，並將其作為元素排列的基礎。

• 他拿了卡片並在卡片上寫下它們的性質，然後將具有相似性質的卡片釘在一起。

• 他還發現具有相似化學性質的元素具有相似的存在和物理性質。

• 他制定了週期律，該定律指出原子質量在週期函式中起著至關重要的作用。

• 他將元素分組在垂直和水平列中，分別稱為族和週期。

門捷列夫的元素週期表

現代元素週期表引言

1913年，亨利·莫塞萊用元素的原子序數修改了門捷列夫的週期律。他說，元素的原子序數在元素的排列中起著至關重要的作用。

• 他說，元素的性質是其原子序數而不是原子質量的週期函式。

• 當我們從一個元素移動到另一個元素時，分子的原子序數會增加。因此，他根據元素的原子序數遞增來排列元素。

• 他的理論彌補了門捷列夫元素週期表中發現的缺點，並發展了現代元素週期表。

• 他將元素分組在18個垂直列和7個水平列中，分別稱為族和週期。

現代元素週期表

現代元素週期表的歷史

第一個元素週期表是由門捷列夫在1869年制定的，它包含大約17列，兩個完整的週期和三個不完整的週期。1871年，門捷列夫透過重新定位17種元素修改了元素週期表。門捷列夫與洛塔爾·邁耶一起將該表修改為七個週期和八個族。後來，在發現惰性氣體後，門捷列夫和其他科學家在元素週期表中添加了一個零族。該表一直使用到1930年。表格的大小隨著表格長度的增加而增加。該表的主要缺點是表格尺寸過大。A. Werner將短週期分為兩部分，併為鑭系元素和錒系元素建立了一個單獨的表格。該表廣泛使用到20世紀中期。

儘管對元素週期表進行了修正，但某些元素的位置並不按順序排列，例如鈷和鎳以及碲和碘，這些位置是不正確的，因為原子量較高的碲排在原子量較低的碘之前。莫塞萊在分析X射線的頻率時發現，元素的基礎是原子序數，而不是原子質量。他觀察到，原子質量較高的氬(39.9 amu)排在原子質量較低的鉀(39.1 amu)之前。莫塞萊的這一發現將元素週期表修改為基於原子序數的現代元素週期表。

元素週期表的侷限性

元素週期表有一些侷限性。

• 氫的位置沒有固定，因為氫既具有鹵素又具有鹼金屬的性質。

• 某些元素的同位素具有相同的原子序數，但具有不同的原子質量，因此它們的位置也不確定。

• 一些原子質量較高的元素排在原子質量較低的元素之前。例如鈷和鎳等。

結論

在本教程中，我們學習了元素週期表的演變。自1789年以來，科學家們一直在試圖將元素排列在一個表中。首先，拉瓦錫試圖將元素排列成金屬和非金屬。然後，其他科學家如約翰·沃爾夫岡·德貝萊納和約翰·紐蘭茲試圖根據元素的原子質量來排列元素。洛塔爾和門捷列夫根據元素的性質及其原子質量來排列元素。第一個被認可的元素週期表是門捷列夫的元素週期表，它被他自己多次修改。他制定了週期律，該定律定義了由元素的性質和原子質量定義的元素的週期性性質。後來，莫塞萊用原子序數修改了週期律。

常見問題

1. 誰發現了惰性氣體並在元素週期表中用一個單獨的族來表示它們？

威廉·拉姆齊發現了惰性氣體，並建議為惰性氣體新增一個單獨的族。

2. 門捷列夫元素週期表的優點是什麼？

他在他的元素週期表中為未知元素留了一些空格。他將一些原子質量較高的元素排列在原子質量較低的元素之前。他為惰性氣體留出了空間，這些惰性氣體後來被發現，而沒有打亂週期表。

3. 門捷列夫週期表的缺點是什麼？

他沒有在他的週期表中為氫留出空間，這是他週期表最大的缺點。元素的同位素在他的週期表中沒有得到空間。

4. 誰根據原子序數修訂了門捷列夫週期表？

亨利·莫塞萊確定，原子序數在元素排列中比原子質量起著更重要的作用。

5. 現代元素週期表之父是誰？

亨利·莫塞萊是現代元素週期表之父。