52.元素週期表到底是什麼


我們再來看上面這個圖。是我們前面一直在用的,現在我們已經知道了,這其實就是大名鼎鼎的元素週期表。雖然我們只放了20個元素在裡面,可還是能在裡面發很多規律。

我們已經解釋過了,為什麼元素週期表叫做元素週期表,不能叫做原子週期表呀,元素序列表之類的。

首先,這裡說的元素的概念和原子的概念還是有些不一樣的。一個原子是什麼元素,要看在它外面有多少個電子,或者說原子核有多少個質子。到底是看電子的數量還是要看質子的數量呢。我們已經知道了,還是要以質子數為主,原子的話還好辦,它們的電子和質子的數量始終是相等的。要是離子的話就不行了,離子的電子數和質子數是不一樣的,就得以質子數為主了。

如果兩個原子屬於同一個元素了,那麼它們就一定是同一種原子嗎?這還不能確定。因為組成原子的東西里面,除了電子和質子之外,還有中子。即使其他兩個都完全相同了,中子數還是有可能不一樣的。

中子數如果不一樣的話那就肯定不能算是同一種原子了。我們之前講過的C14和C12,它們同樣都是碳元素。不過呢,一個裡面有8箇中子,另一個裡面有6箇中子,是不同的原子。U235和U238也是這個樣子。科學家們還給這樣的原子起了個名字稱為是同位素,相同位置元素的意思,在元素週期表裡面的位置相同的,屬於同一種元素,但是原子的類型卻不相同。

我們還知道了,在元素週期表裡面都顯示的是元素的規律,不是原子的規律。所以叫做元素週期表也是名副其實的。

那麼這裡面的週期又是什麼意思呢?真的不能用別的詞嗎?這裡用週期這個詞還是相當恰當的。小朋友們都應該知道週期是什麼意思吧,就是一個循環的意思。大家過生日,今年過,過了一年之後又要過,生日就是循環的,也就是有周期的。而且這個週期,就是運行一週的期限,生日的週期那就是1年了。期末考試的週期呢?那就是一個學期。睡覺的週期呢就是一天,等等。凡是有這種循環規律的事情都說它們是有周期性的。

元素也是有周期的,只不過這裡循環的不是時間了,而是電子的數量。雖然電子的總數量是隨著元素序號的增加在一直增加,從1號元素到20號,100號,這好像也沒有什麼循環和週期。但是原子最外層的電子數可是會循環的,除了第一層是2個電子之外,其他的元素都是從1增加到8,再增加的話只能是多增加一層的電子,再從1增加到8。這就是一個從1到8的循環,也就是一個週期。

如果只是電子有這樣的循環和週期的話,好像也沒有什麼必要如此大張旗鼓的整理出一個表格來。元素週期表之所以可以這麼有名,並不是簡單的因為電子有這樣的循環規律,而是原子最外層的電子數量決定了這個元素的化學性質。

什麼是化學性質呢?就是元素和元素之間是如何組合在一起。我們之前講過的兩個氧原子可以共享電子組成一個氧氣分子,這個就是氧元素的化學性質。

鈉元素呢,因為最外層只有1個電子,所以非常容易失去。比如和氯元素合成氯化鈉,也就是鹽。不過這個時候它們既不是原子又不是分子了,而是離子。鈉離子和氯離子沒有共享電子很容易被拆開。這也是化學性質。

總之,化學這門學科就是專門研究元素和元素之間是怎麼反應的。像我們說過的給地球記錄時間的U238衰變過程就不能算是化學。因為這個性質不是元素和元素之間的關係,而是從一種元素變成另外一種元素。即使只有一個U238原子不和其他的原子有反應,它自己也是會衰變的。化學反應就不行了,它一定是發生在多個原子或是多種元素之間的。

所以元素週期表,真正在循環的,有周期的,是元素的化學性質。在同一個豎列裡面因為最外面的電子數都是相同的,所以它們的化學性質就會類似。

這個作用的價值就大了,當年科學尤其是化學還不是很發達的時候,世界上有很多的元素都還沒有被發現。元素週期表的發明人門捷列夫,他就根據元素週期表的規律預測出來了還沒有被發現的元素,並且還準確的指出了它們的的重量和性質。這可是一下子就把當時的科學家們都震驚了,別人是要歷經千辛萬苦做許多的實驗才能發現新元素,而門捷列夫只要動動筆就可以知道,是不是很厲害。

從此以後元素週期表的名聲大振,到現在已經成了化學中最基礎的知識。小朋友們背過九九乘法口訣表嗎?這是數學的基礎。元素週期表就相當於是化學中的九九乘法表。雖然,現在已經沒有更多的元素可以被預測和發現,在最前沿的化學研究上的指導作用也不大,但仍然是所有學習化學的人都需要掌握的基礎知識。

木頭哥哥上學的時候可是專門背過的,到現在10多年了,還記得很多呢。比如說,1氫2氦3鋰4鈹5硼6碳7氮8氧9氟10氖11鈉12鎂13鋁,等等等等。小朋友們如果感興趣的話也可以瞭解一下。

今天的內容就到這裡了,這一次我們一起回顧了一下元素週期表。在元素週期表中有周期的是什麼?它又為什麼會有周期性呢?把知道的知識告訴你身邊的朋友吧,讓他們可以和你一起享受獲得知識的快樂。


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