《化學(xué)元素周期表》的正確認(rèn)識(shí)與探索

張文康

摘要：通過(guò)初高中化學(xué)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到要想學(xué)好化學(xué)必須從正確學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)化學(xué)元素周期表入手，然而，要想真正理解《元素周期表》的科學(xué)本質(zhì)，從中發(fā)現(xiàn)其奧秘，為化學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展，從而更好地指導(dǎo)大家深入學(xué)習(xí)與實(shí)踐領(lǐng)域，很有必要談一些看法。

關(guān)鍵詞：元素周期表；認(rèn)識(shí)；探索

一、元素周期表中元素的標(biāo)識(shí)及內(nèi)涵

在《元素周期表》中，橫行，稱為周期，用阿拉伯?dāng)?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(zhǎng)周期。縱列，稱為族。共有18列，分為主族、副族和0族（第18列），共16個(gè)族。除0族外，由長(zhǎng)短周期元素組成的族為主族（用A表示），只有長(zhǎng)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(niǎo)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(biāo)識(shí)。第1行有兩項(xiàng)內(nèi)容：一項(xiàng)是用阿拉伯?dāng)?shù)字，表示該元素的原子序數(shù)，另一項(xiàng)是該元素的英文字母標(biāo)識(shí)。用紅色時(shí)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(hào)指可能的電子層排布。第4行的數(shù)值表示該元素的相對(duì)原子質(zhì)量，加了括號(hào)的數(shù)據(jù)，則表示該放射性元素半衰期最長(zhǎng)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(duì)于過(guò)渡元素，特別加了紅框。即通過(guò)顏色，即可確定某元素是金屬，還是非金屬，抑或是過(guò)渡性元素。

從列中可見(jiàn)，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；其原子半徑逐漸減小；電負(fù)性逐漸增大；獲得電子的能力在增強(qiáng)；其金屬性在減弱，非金屬性隨之在增強(qiáng)。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(fù)性逐漸減小；失去電子的能力在增加，金屬性在增強(qiáng)，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(shí)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(jié)構(gòu)，即核外電子的排布，即原子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。從表中可見(jiàn)，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(fù)性逐漸增大；獲得電子的能力在增強(qiáng)；其金屬性在減弱，非金屬性隨之在增強(qiáng)。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(fù)性逐漸減小；失去電子的能力在增加，金屬性在增強(qiáng)，非金屬性在減弱。

二、元素周期表的理解與認(rèn)識(shí)

學(xué)習(xí)化學(xué)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(jié)構(gòu)，還必須能夠正確地認(rèn)識(shí)化學(xué)符號(hào)，即從宏觀、微觀和符號(hào)三個(gè)層面進(jìn)行內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，從而真正認(rèn)識(shí)和理解元素周期律的實(shí)質(zhì)和科學(xué)本質(zhì)，并提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。由此說(shuō)來(lái)，對(duì)于周期律的認(rèn)識(shí)與理解，并不能僅處在定論的基礎(chǔ)上，而應(yīng)以探索的方式及質(zhì)疑的精神，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)現(xiàn)有理論進(jìn)行對(duì)照、比較，從中學(xué)會(huì)歸納、演繹、推理的方法，并根據(jù)自己的認(rèn)識(shí)在廣泛交流、討論、辯論的基礎(chǔ)上，形成新的見(jiàn)識(shí)。即回到“探索”真知的道路上，由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)，由零散的認(rèn)識(shí)上升到總體的認(rèn)識(shí)，在懷疑、批判的基礎(chǔ)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(guò)程中養(yǎng)成科學(xué)的素養(yǎng)和習(xí)慣。

然而，科學(xué)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(guò)程中獲得對(duì)科學(xué)本質(zhì)的正確認(rèn)識(shí)。因此，要從人類第一張?jiān)刂芷诒淼侥壳八玫闹芷诒淼难葑冎衼?lái)領(lǐng)略科學(xué)的精神（質(zhì)疑、批判和創(chuàng)造）和科學(xué)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(shè)，或推理只是一種由感性認(rèn)知上升為理『生認(rèn)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(shí)去附庸它。因此，在認(rèn)識(shí)元素周期律的過(guò)程中，我們必須打破常規(guī)，另辟蹊徑，用新的視角來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

過(guò)去，我們常常從同一周期，同主族的視角來(lái)分析元素的周期律。很少?gòu)闹芷谥g、族之間進(jìn)行細(xì)致的分析比較。這就導(dǎo)致我們的學(xué)習(xí)，難以從更加廣泛范圍（從多學(xué)科的視角）認(rèn)識(shí)元素周期律內(nèi)在本質(zhì)的東西，并加以更加科學(xué)合理的解釋。事實(shí)上，我們完全可以加強(qiáng)與哲學(xué)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(shí)進(jìn)行相互佐證，也就是跳出化學(xué)學(xué)科的視角，以哲學(xué)視角和高度來(lái)認(rèn)識(shí)元素周期律，從而在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中提高哲學(xué)文化素養(yǎng)。當(dāng)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(lái)領(lǐng)略哲學(xué)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(xué)性質(zhì)，從本質(zhì)上講，并不是完全的重復(fù)，而是一種螺旋上升式的復(fù)歸。這樣就能從根本上提升我們的思維方式和思想境界。