《化學元素周期表》的正確認識與探索

張文康

摘要：通過初高中化學的學習，認識到要想學好化學必須從正確學習和認識化學元素周期表入手，然而，要想真正理解《元素周期表》的科學本質(zhì)，從中發(fā)現(xiàn)其奧秘，為化學的創(chuàng)新發(fā)展，從而更好地指導大家深入學習與實踐領域，很有必要談一些看法。

關鍵詞：元素周期表；認識；探索

一、元素周期表中元素的標識及內(nèi)涵

在《元素周期表》中，橫行，稱為周期，用阿拉伯數(shù)字表示。第1周期只有2種元素，第2、3周期各有8種元素，稱為短周期。其他周期則稱為長周期?？v列，稱為族。共有18列，分為主族、副族和0族（第18列），共16個族。除0族外，由長短周期元素組成的族為主族（用A表示），只有長周期元素組成的族為副族（用B表示）。族序數(shù)用羅馬數(shù)字表示。這樣，第1、2、13、14、15、16、17可分別用I A、ⅡA、]HA、ⅣA、VA、ⅥA、ⅦA表示。第3、4、5、6、7列分別用SB、ⅣB、VB、ⅥB、ⅦBA表示；第8、9、10列用ⅧB表示；第11、12列，用I B、ⅡB表示。其中，第1A族元素（除氫以外），通常又稱為堿金屬元素；第1IA族元素，稱為堿土金屬元素；第ⅦA族元素，稱為鹵族元素。第18列的O族元素，又稱為稀有氣體元素，或惰性元素，或飽和元素。在表的每一方格中，都有4行標識。第1行有兩項內(nèi)容：一項是用阿拉伯數(shù)字，表示該元素的原子序數(shù)，另一項是該元素的英文字母標識。用紅色時是指放射性元素。第2行是該元素的文中名稱；第3行是該元素的外圍電子層排布，括號指可能的電子層排布。第4行的數(shù)值表示該元素的相對原子質(zhì)量，加了括號的數(shù)據(jù)，則表示該放射性元素半衰期最長同位素的質(zhì)量。在表中，相同顏色的元素具有相同的屬性（金屬性或非金屬性），而對于過渡元素，特別加了紅框。即通過顏色，即可確定某元素是金屬，還是非金屬，抑或是過渡性元素。

從列中可見，同一周期的元素，從左到右，具有相同的電子層，最外層電子在逐漸增多；其原子半徑逐漸減?。浑娯撔灾饾u增大；獲得電子的能力在增強；其金屬性在減弱，非金屬性隨之在增強。其主族元素，從上到下，電子層數(shù)依次增加，原子半徑在逐漸增大，電負性逐漸減??；失去電子的能力在增加，金屬性在增強，非金屬性在減弱。

不難看出，在表中，每一周期的元素具有相同的電子層數(shù)，并且，其周期數(shù)等于其核外電子層數(shù)。從左向右最外層電子數(shù)在逐漸增加。每主族的元素，其最外層電子數(shù)相同，從上到下，其電子層數(shù)不斷遞增。表格中的原子序數(shù)，不僅是指該元素排列的次序，也反映了該元素的核電荷數(shù)和質(zhì)子數(shù)以及核外電子數(shù)。實際上是將原子序數(shù)=核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)這一內(nèi)在規(guī)律隱藏在原子序數(shù)這一外表中了。這就告訴我們，一看到某一元素的原子序數(shù)，就必須要想到它的核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)。繼而一定要想到它的原子結構，即核外電子的排布，即原子結構及其性質(zhì)。從表中可見，每一主族元素具有相同的亞電子層和相同的外圍電子數(shù)。這表明它們具有相近的得失電子的能力，從而表現(xiàn)出具有相近的金屬性或非金屬性。而非金屬元素主要集中在右上角的三角區(qū)域，其三角邊界附近，既具有一定的金屬性，又具有一定的非金屬性，而金屬元素占據(jù)了其余大部分區(qū)域。

同一周期從左到右，元素具有相同的電子層，最外層電子逐漸增多；其原子半徑逐漸減小；電負性逐漸增大；獲得電子的能力在增強；其金屬性在減弱，非金屬性隨之在增強。同一主族的元素，從上到下，元素的電子層數(shù)依次增加，原子半徑在逐漸增大，電負性逐漸減?。皇ル娮拥哪芰υ谠黾?，金屬性在增強，非金屬性在減弱。

二、元素周期表的理解與認識

學習化學既要從宏觀上了解物質(zhì)的性質(zhì)，還要從微觀上洞察其物質(zhì)的結構，還必須能夠正確地認識化學符號，即從宏觀、微觀和符號三個層面進行內(nèi)在的關聯(lián)，從而真正認識和理解元素周期律的實質(zhì)和科學本質(zhì)，并提高學生的科學素養(yǎng)。由此說來，對于周期律的認識與理解，并不能僅處在定論的基礎上，而應以探索的方式及質(zhì)疑的精神，在實驗的基礎上，根據(jù)實驗現(xiàn)象對現(xiàn)有理論進行對照、比較，從中學會歸納、演繹、推理的方法，并根據(jù)自己的認識在廣泛交流、討論、辯論的基礎上，形成新的見識。即回到“探索”真知的道路上，由感性認識上升到理性認識，由零散的認識上升到總體的認識，在懷疑、批判的基礎上，按照否定之否定的方式確立新知（而不是盲目地接受現(xiàn)成定論的東西），并在探索的過程中養(yǎng)成科學的素養(yǎng)和習慣。

然而，科學素養(yǎng)的養(yǎng)成，必須磨礪艱苦樸素的耐力和毅力，在悉知元素周期表不斷演變發(fā)展的過程中獲得對科學本質(zhì)的正確認識。因此，要從人類第一張元素周期表到目前所用的周期表的演變中來領略科學的精神（質(zhì)疑、批判和創(chuàng)造）和科學的本質(zhì)（探索）。必須清楚，物質(zhì)的性質(zhì)并不是由此就能決定的，而歸納，或演繹，或假設，或推理只是一種由感性認知上升為理『生認知的手段，我們只能修正現(xiàn)有的定律和理論，使之符合客觀的物質(zhì)的本性，即自身的規(guī)律，而能歪曲事實去附庸它。因此，在認識元素周期律的過程中，我們必須打破常規(guī)，另辟蹊徑，用新的視角來進行學習。

過去，我們常常從同一周期，同主族的視角來分析元素的周期律。很少從周期之間、族之間進行細致的分析比較。這就導致我們的學習，難以從更加廣泛范圍（從多學科的視角）認識元素周期律內(nèi)在本質(zhì)的東西，并加以更加科學合理的解釋。事實上，我們完全可以加強與哲學的聯(lián)系，即從“量變引起質(zhì)變”的法則中，用元素周期律的事實進行相互佐證，也就是跳出化學學科的視角，以哲學視角和高度來認識元素周期律，從而在學習化學的過程中提高哲學文化素養(yǎng)。當然，我們還可以從元素周期表各元素在常溫常壓下，所呈現(xiàn)的物質(zhì)狀態(tài)的變化，即原子核電荷數(shù)的變化，使其呈現(xiàn)出由氣態(tài)一固態(tài)一氣態(tài)的變化；或金屬性一非金屬性一金屬性的變化中來領略哲學中的“否定之否定”的原理。從而使我們感受到，各主族元素，如排在每一周期之首的堿金屬（鋰、鈉、鉀、銣、銫）所具有相似的化學性質(zhì)，從本質(zhì)上講，并不是完全的重復，而是一種螺旋上升式的復歸。這樣就能從根本上提升我們的思維方式和思想境界。