元素周期表,帶你走進身邊的化學世界

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

元素週期表

元素週期表是我們文明的圖標影像之一。

每一種元素都是用它的原子序數來定義的。在目前已經發現了118個元素,但是這個數字,無疑隨著時間的推移越來越多。一種元素的原子序數是該元素的每一個原子的原子核中質子的數目。質子數又決定了有多少個電子圍繞著這個原子核作運動。正是這些電子,特別是在最外“層”的電子決定了元素的化學性質。

同一縱列中的元素傾向於具有相似的化學性質。按照元素週期表的分佈,我們把性質相似的元素歸為一類,這樣,元素週期表被劃分為了6個區域。來看一下分別是哪幾個區域?

一、鹼金屬元素

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

鹼金屬元素

第一縱列中的其他元素(氫不算在內)統稱為鹼金屬元素。一般而言,這一類的金屬性對來說比較柔軟,並且化學性質十分的活潑,容易發生化學反應,丟入水裡甚至會引起爆炸。第二列中的元素統稱為鹼土金屬。像鹼金屬一樣,它們是相對軟的金屬,同時化學性質較為活潑,但不像鹼金屬那樣爆炸性地反應。這使得可以把鈣用在便攜式氫氣發生器中。

典型元素:鈉

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

食鹽(氯化鈉),最基本的調料

鈉是所有鹼金屬中最容易爆炸也是味道最好的元素。說它容易爆炸是因為如果你將它扔到水裡它會快速產生氫氣,氫氣在數秒鐘之內燃燒並隨之發生巨大的爆炸,將燃燒著的鈉向各個方向拋擲。說它味道最好是因為鈉與氯相結合以後會形成氯化鈉,或稱為食鹽。對於需要低鈉飲食的人,氯化鉀可作為食鹽的代用品,但它會在鹹味之外增加一點苦澀的金屬味。

二、過渡元素

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

週期表的廣大中央區被稱為過渡金屬。除了汞,所有的過渡金屬都是非常硬的優質結構金屬。即使是鍀(本區唯一的放射性元素)也像它的鄰居們那樣堅固。但是,並不是堅固就能夠用來打造相應的器具,一些金屬價格昂貴,並不適合大規模使用,有的金屬甚至有強烈的的放射性,對接觸它的人造成傷害。

總體上說,過渡金屬在空氣中是相對穩定的,但有一些會緩慢氧化。最顯著的例子當然就是鐵。到目前為止,鐵的生鏽仍然是我們最有毀滅性的、最不想要的化學反應。其他的,諸如金和鉑因為極其耐腐蝕而受到稱讚。

典型元素:鐵

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

在古代,鐵是及其重要的工具材料

鐵是唯一用它的名字命名一個時代的元素,另外兩個時代是石器時代和青銅器時代,這二者中的一個是由各類化合物組成的多種多樣的混合物,另一個則是合金。時至今日以鋼的形式出現的鐵仍舊是最重要的工業金屬,每當要建造某種真正巨大的或者真正堅固的東西時,鐵就是我們選用的材料。作為一種金屬,鐵是如此重要,以至於鐵離子對於許多生命形態都是生命攸關的這一事實很容易被遺忘,諸如位於血紅蛋白的核心並負責我們血液中的氧氣輸送的那些鐵離子。因此,鐵是人體中最關鍵的微量成分之一。

三、金屬元素和非金屬

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

左下部的三角稱為普通金屬,雖然實際上被大多數人認為是普通金屬,但這些金屬事實上還是前面一族的過渡金屬。右上部分的三角稱為非金屬元素。非金屬是電的絕緣體,而所有的金屬在不同程度上都有導電性。

在金屬和非金屬之間有一個稱為準金屬的騎牆派的對角線。從它們的名稱也可以想得到,這些元素多少有些像金屬,又多少有些不像金屬。特別是它們能導電,但是導電性不好。準金屬包括半導體,它們對現代人的生活非常重要。

典型非金屬元素:氧

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

氧是生命的燃料,它能夠與幾乎所有的有機化合物反應的能力驅動了生命的進程。我們能夠點燃和燃燒木頭、紙或汽油的事實與那些東西由什麼構成並沒太大關係,而更多地與以下事實有關,即我們的大氣中含有超過21%的氧氣,從而提供了現成的高活性氧化劑資源。考慮到氧是如此劇烈的元素,當我們得知它是地球上含量最為豐富的元素時可能會感到吃驚。氧構成了地殼的近一半重量以及海洋的86%的重量。

典型金屬元素:鋁

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

用鋁製作的合金用在各個方面

鋁非常接近理想的金屬,它是一種非常優秀的原材料:輕而且足夠堅固,它能用來製造大多數飛機;但它又足夠廉價,能夠用在每個廚房裡。和鋼比較,鋁的優點是它不會生鏽。鋁和空氣反應的速度甚至比鐵更快。不同之處在於,“鋁鏽”是一種堅硬、透明的氧化物、也被稱為“剛玉”,是已知的最堅硬的物質之一。當暴露在空氣中時,鋁會馬上用一層物質將自己保護起來,這一保護層比鋁金屬本身更為堅固。而鐵用一層紅色的片狀粉末包裹自己,那種東西很快就會脫落,將新鮮的鐵暴露出來被進一步氧化。

四、 鹵族元素

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

第17縱列稱為鹵素,純態的鹵素都是非常險惡的傢伙。這一列的所有元素都是高度活潑、氣味極為難聞的物質。純氟由於能攻擊幾乎所有東西而具有傳奇性。氯則在第一次世界大戰中用作毒氣。但是以化合物的形態,例如加氟牙膏和食鹽(氯化鈉),鹵素被馴服成日用品。

典型元素:氯

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

漂白劑也是由氯製成的

在第一次世界大戰,氯被用作毒氣,士兵們會在前沿陣地上休鋼瓶,等到風吹向敵方時,就打開並拼命跑開。但是,無論哪方施放的毒氣都會造成雙方大約相同數量士兵的死亡。另一方面,小量的氯氣則是最便宜、最有效以及最無害的消毒劑之一,用它處理飲用水和廢水, 拯救了數以百萬計的人,而沒有對環境造成持久的影響。總而言之,氯拯救的生命遠多於它所奪去的。在許多普通的家用化學品中都能發現氯。氯是一種多樣性的元素,廣泛分佈在自然界中,氯離子則參與了生命中從神經傳導到消化的各種功能。

五、貴族氣體

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

最後一列是貴族氣體。貴族氣體幾乎彼此之間或者與其他元素之間都不形成化合物。由於它們的惰性,貴族氣體常常用來屏蔽活潑的元素,因為在一層貴族氣體的保護毯下面,活潑元素沒有東西可以與之反應。如果你在化學供應商那裡購買鈉,你得到的就會是放在一個充滿了氬的密封容器中的鈉。

典型元素:氦

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界

這種普通到用來給聚會用的氣球充氣的氣體是在太空中發現的第一種元素。氦是種高貴氣體,稱它們為高貴氣體是由於它們不會與元素中的一般類型互相反應,對幾於所有的化學鍵的形成都保持惰性和冷漠。作為飛艇中氫氣的取代物, 不可燃燒的氦具有極多的可薦之處。當今我們所用的氦是在把天然氣從地下開採出來的時候從中提取的。現在,氦氣廣泛應用於軍工、科研、石化、製冷、醫療、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等領域。

圖片和內容參考:

1.http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDLAST2017&filename=MZXS201711044&v=MTEwNzMzcVFlTN0RoMVQ=

2.http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?hZUzdEaDFUM3FUcldNMUZyQ1VSTEtmWU9ScUZ5em5VNzNPTGpqU2VyRzRIOVhNcVk5RVo0UjhlWDE=

3.西奧多·格雷,視覺之旅:神奇的化學元素,人民郵電出版社.

元素週期表,帶你走進身邊的化學世界


分享到:


相關文章: