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如何快速背下化学元素周期表(化学老师想辞职)

时间:2023-07-12 作者: 小编 阅读量: 2 栏目名: 生活百科

化学老师想辞职接下来是美术老师代课时间西奥多·本菲的螺旋周期表(1964)|图片来源:DePiep/Wikipedia元素周期表几乎出现在每个化学实验室的墙上它的创建通常归功于俄国化学家迪米特里·门捷列夫(Dimi。

如何快速背下化学元素周期表?接下来是美术老师代课时间西奥多·本菲的螺旋周期表(1964)| 图片来源:DePiep/Wikipedia,我来为大家讲解一下关于如何快速背下化学元素周期表?跟着小编一起来看一看吧!

如何快速背下化学元素周期表

接下来是美术老师代课时间。

西奥多·本菲的螺旋周期表(1964)| 图片来源:DePiep/Wikipedia

元素周期表几乎出现在每个化学实验室的墙上。它的创建通常归功于俄国化学家迪米特里·门捷列夫(Dimitri Mendeleev),1869 年,他将当时已知的 63 种元素写在卡片上,并根据化学和物理性质将它们进行排列。为了庆祝科学上这个重要时刻的 150 周年,联合国宣布将 2019 年定为国际化学元素周期表年。

但门捷列夫并不是第一个尝试给各种化学元素排序的人。在他之前几十年,化学家约翰·道尔顿(John Dalton)曾试图为这些元素创造一张表格和一些很有趣的符号,但它们没能流传开来。而就在门捷列夫创建周期表的几年前,约翰·纽兰兹(John Newlands)也创建了一张根据元素属性对其进行分类的表格。

约翰·道尔顿的元素列表。| 图片来源:Wikimedia Commons

门捷列夫的天才之处体现在他为元素周期表留出的空白之中。他意识到某些元素是缺失的,还有待被发现。道尔顿、纽兰兹和其他人只是将已知的元素进行排列,只有门捷列夫为未知元素留出了空间。更令人惊讶的是,他准确地预测了缺失元素的性质。

门捷列夫的元素周期表中含有缺失的元素。| 图片来源:Wikimedia Commons

注意到上面表格中的问号了吗?例如,在铝(Al)的右侧有留给某种未知金属的位置,门捷列夫预言它的相对原子质量为 68,密度为 6 g/cm3,熔点很低。六年后,保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰(Paul Émile Lecoq de Boisbaudran)分离出了镓(Ga),完美填补了这一空缺——它的相对原子质量为 69.7,密度为 5.9 g/cm,熔点很低,甚至能在人的手里熔化成液体。门捷列夫也对钪(Sc)、锗(Ge)和锝(Tc)作出了同样的猜测,但直到 1937 年人们才发现了锝,那时他已经去世 30 年了。

乍一看,门捷列夫的表与我们所熟悉的元素周期表不太一样。一方面,现代周期表上有一系列被门捷列夫忽略的元素(并且他没有给它们预留空间),最明显的是惰性气体(如氦、氖、氩)。此外,这张表的排列方式也与现代版本不同,我们现在将元素排成列,然后按行排列。

现代元素周期表 | 图片来源:Wikimedia Commons

但是,一旦把门捷列夫的表旋转 90 度,它与现代版本的相似之处就显而易见了。例如,卤族元素——氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)(门捷列夫表格中的符号 J)相继出现。如今,它们被排列在元素周期表的第 17 列(化学家们更喜欢称其为第 17 族,也就是我们所说的第七主族 VIIA)。

元素周期表的“实验期”

从门捷列夫的周期表到今天我们所熟悉的元素周期表之间,看起来只需要一个小小的改动。但是,在门捷列夫论文发表后的多年里,人们对元素的其他排列和分布进行了大量实验。在将门捷列夫的表格进行 90 度旋转,并保留这种形式之前,人们还尝试过一些古怪而奇妙的扭转方式。

(a)海因里希·鲍姆豪尔的螺线形元素周期表;

(b)1915 年阿洛瓦斯·比列基(Alois Bilecki)提出的螺旋形元素周期表;

(c)亨利·巴塞特的“哑铃”设计。

图片来源:http://www.chem.msu.ru/eng/misc/mendeleev/hyper/

海因里希·鲍姆豪尔(Heinrich Baumhauer)的螺旋结构就是一个特别引人注目的例子,它发表于 1870 年,以氢元素为中心,元素按照相对原子质量递增的顺序呈螺线形排布。落在每个轮辐上的元素具有相同的属性,就像今天元素周期表中同一族的元素一样(见上图 a)。还有亨利·巴塞特(Henry Basset)在 1892 年提出的相当奇怪的“哑铃”构想(见上图 c)。

到了 20 世纪初,这张表格就定型成了我们今天所熟悉的水平布局,与 1905 年海因里希·维尔纳(Heinrich Werner)设计的现代版本相似,稀有气体第一次以如今我们熟悉的位置出现在表格的最右边。维尔纳还借鉴门捷列夫的做法,在表格中留下了空白,不过他猜得有些过头了。他认为存在一些比氢更轻的元素,同时氢和氦之间还有另一种元素(这两条猜测都不成立)。

海因里希·维尔纳设计的元素周期表| 图片来源:American Chemical Society.

尽管这张表格看起来已经很现代了,但它仍然需要一些重新排列。特别有影响力的是查尔斯·詹内特(Charles Janet)的版本。他采用物理学家的方法,利用新发现的量子理论,创建了一个基于电子构型的布局。由此产生的左阶元素周期表仍然受到许多物理学家的青睐。有趣的是,詹内特把未知元素一直排到了 120 号,尽管当时已知的元素只有 92 个(如今我们知道的也只有 118 个)。

查尔斯·詹内特的左阶元素周期表。| 图片来源:Wikipedia, CC BY-SA

经典设计的诞生

现代元素周期表实际上是詹内特版本的直接演变。碱金属(以锂为首的第一主族元素)和碱土金属(以铍为首的第二主族元素)从最右边被移到了最左边,形成了一个非常宽的元素周期表。这种布局的问题是它不能很好地适应页面或海报,所以出于美观的考虑,f 区元素(也就是镧系和锕系元素)通常被裁剪下来放到主表下面。元素周期表就是这样演变成今天所熟知的样式的。

不过,人们并没有停止修改周期表的布局,通常是为了强调传统表格并未体现的元素之间的相关性。元素周期表已经有数百种不同的版本(可以在 Mark Leach 的数据库中查看),其中螺旋状和 3D 版本尤为流行,更不要说许多搞笑的版本了。

3D 版门捷列夫花式周期表。| 图片来源:Тимохова Ольга/Wikipedia, CC BY-SA

我将门捷列夫的表格和亨利·贝克(Henry Beck)的伦敦地铁地图这两个标志性的图形融合在一起,效果如何?

本文作者设计的地铁元素周期表。| 图片由作者 Mark Lorch 提供

还有那些令人眼花缭乱的模仿,它们旨在为从啤酒到迪斯尼卡通形象的各种事物赋予一种科学感。所有这些都表明,元素周期表早已成为科学的标志性符号。

65 种啤酒组成的“啤酒周期表”,按口味、酵母的类型等方式分类(可点击图片放大查看)。| 图片来源:http://ecx.images-amazon.com/images/I/81CFIrGYpzL._SL1500_.jpg

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