元素周期律和元素周期表,揭示了元素之间的内在联系,反映了元素性质 与它的原子结构的关系,在哲学、自然科学,生产实践各方面,都有极为重要 的意义。 在哲学方面,元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生 周期性变化的客观事实,从自然科学上有力地论证了事物变化从量变到质变的 规律性。
元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它把元素纳入一个系统内, 反映了元素间的内在联系,破除了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。 通过元素周期律和周期表的学习,可以加深对物质世界对立统一规律的认识。 在自然科学方面,周期表为发展物质结构理论提供了客观依据。
原子的电 子层结构与元素周期表有着密切关系,周期表为指导发现新元素、合成新元素, 预测新元素的结构和性质提供了可靠的线索。元素周期律和周期表在自然科学 的许多部门,首先是化学、物理学、生物学、地球化学等方面,都是重要的 工具。 在生产科研的应用上,由于在周期表中位置相近的元素其化学性质亦相 似,这就启发人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。
诸如: (1)半导体材料都是周期表里金属与非金属接界处的元素,比如:Si、Se、 Ge、Ca 等。 (2)催化剂的选择:人们在科研和生产中,已发现过渡元素对许多化学反 应有良好的催化作用,过渡元素的催化作用与它们的原子的d轨道未充满电子 有关。
于是,人们努力在过渡元素(包括稀土元素)中寻找各种优良催化剂。 比如:石油化工方面,像石油的催化裂化、重整等反应,广泛采用过渡元素作扑朔迷离的化学宫殿 催化剂;用铁、镍熔剂作催化剂,使石墨在高压和高温下转化为金刚石;特别是近年来发现少量稀土元素,能大大改善催化剂的性能。
(3)农药多数是含As、Cl、S、N、P等元素的化合物。 (4)矿物的寻找:地球上化学元素的分布与它们在周期表中的位置有关。 科学研究和科学实验发现:原子量较小的元素在地壳中含量较多,原子量较大 的元素在地壳中含量较少;奇数原子序数的元素较小,偶数原子序数的元素较 多。
处于岩石深处的元素多数表现为低价,处于地球表面的元素多数表现为高 价;碱金属一般是强烈的亲石元素,主要富集于岩石圈的最上部;熔点、离子 半径、电负性大小相近的元素往往共生在一起,同处于一种矿石中。在岩浆演 化过程中,电负性小的、离子半径较小的、熔点较高的元素和化合物往往首先 析出,形成晶体,分布在地壳的外表面。
有的科学工作者将周期表中性质相似 的元素分为十个区域,并认为同一区域的元素往往是伴生矿,这对探矿,找矿 具有指导意义。 (5)耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取:在周期表里从IB (第三副 族)到YIB (第六副族)的过渡元素,如铬、钼、钨、钛、担,具有耐腐蚀、耐 高温等特点。
它们是制造特种合金的良好材料,是制造飞机、坦克、导弹、火 箭、宇宙飞船等的不可缺少的金属。