元素周期表的現(xiàn)在和未來

摘要：中學(xué)化學(xué)教材更新速度較慢，教材后面附帶的元素周期表也不是最新的，教師在教學(xué)中需要將現(xiàn)代化學(xué)的最新研究成果帶入中學(xué)化學(xué)教學(xué)中。目前元素周期表第7周期已排滿，有關(guān)元素周期表未來發(fā)展走向，學(xué)術(shù)界也尚未給出確定的回答，“穩(wěn)定島理論”也是猜測(cè)，是否正確還要看能否人工合成出119號(hào)、129號(hào)元素。

關(guān)鍵詞：元素周期表；中學(xué)化學(xué)；教材

G633.8

隨著科學(xué)家們對(duì)元素的探索，新的元素陸續(xù)被人工合成出來，但是中學(xué)現(xiàn)行的教材中附帶的元素周期表卻沒有更新。如人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)，教材后面附帶的元素周期表，沒有把117號(hào)元素歸入其中[1]。魯科版必修2第一章第2節(jié)講元素周期表周期、族的分布時(shí)，教材上用“知識(shí)點(diǎn)擊”和“歷史回眸”兩個(gè)欄目分別講了鑭系、錒系和不同形式的元素周期表，這些欄目雖然能夠豐富學(xué)生對(duì)元素周期表的認(rèn)識(shí)，但這些是不夠的，而且教材后面附帶的元素周期表也沒有更新[2]。

義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于該部分的要求是能根據(jù)元素的原子序數(shù)在元素周期表中找到指定的元素[3]。能結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)元素周期律，能描述元素周期表的結(jié)構(gòu)[4]，是高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求?？梢娭袑W(xué)化學(xué)中還是很重視元素周期表的，而且元素周期表可謂是化學(xué)的精髓之所在。因此老師需要搜集元素周期表最新發(fā)展?fàn)顩r，將最新的知識(shí)帶給學(xué)生，促使學(xué)生跟上時(shí)代的腳步。

一、元素周期表現(xiàn)狀

目前元素周期表第7周期的元素都被合成出來并且得到認(rèn)可。2010 年，杜布納聯(lián)合核研究所（總部位于莫斯科郊外）首次成功合成了117號(hào)新元素，該元素是科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室人工創(chuàng)造的最新的超重元素[5]。按照國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)要求，杜布納聯(lián)合核研究所需要再次合成它，才能正式批準(zhǔn)將這種元素加入元素周期表。2012 年，該科研小組再一次成功地合成出了117 號(hào)元素，為加入元素周期表做好了準(zhǔn)備[6]。2014年5 月2 日，德國(guó)的亥姆霍茲重離子研究中心利用新實(shí)驗(yàn)又一次成功地證實(shí)117 號(hào)元素的確存在，歐洲、美國(guó)、印度、澳大利亞和日本等多國(guó)研究人員也參與了，他們?cè)诹Ｗ蛹铀倨髦?，用鈣離子轟擊放射性元素锫，成功合成了117 號(hào)元素。但是，117號(hào)元素很快又衰變成115 號(hào)元素和113號(hào)元素。這也為該超重元素正式加入元素周期表提供了更有利的證據(jù)[7]。

關(guān)于114號(hào)元素和116號(hào)元素的命名，依照 IUPAC 已確定的元素命名程序[8]及其傳統(tǒng)，由114號(hào)和116號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)者杜布納原子核聯(lián)合研究所和勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室來建議其命名。杜布納原子核聯(lián)合研究所提出114號(hào)元素的名稱為flerovium，符號(hào)為Fl。此建議是為了向合成超重元素的杜布納原子核聯(lián)合研究所弗廖羅夫核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室致敬。116號(hào)元素的建議名稱為livermorium，符號(hào)為L(zhǎng)v。這項(xiàng)提議是為了向勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室致敬。2012 年 5 月 23 日，IUPAC 官方正式公布114 號(hào)元素的英文名稱為flerovium，符號(hào)為Fl；116 號(hào)元素的英文名稱為livermorium，符號(hào)為L(zhǎng)v。根據(jù)2007年全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員制定的《化學(xué)元素中文定名規(guī)范原則》，114號(hào)、116號(hào)元素的中文名字為“鈇”、“鉝”[9]。

2015年12月30日，國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）宣布俄羅斯和美國(guó)的研究團(tuán)隊(duì)已獲得充分的證據(jù)，證明其發(fā)現(xiàn)了115、117和118號(hào)元素[10]。

管理元素命名的國(guó)際組織于2016年6月8日公布了4種新元素的名稱提案，其中3種以發(fā)現(xiàn)者所在國(guó)家或地區(qū)命名，分別為日本、俄羅斯首都莫斯科和美國(guó)田納西州；1種以一名俄羅斯科學(xué)家命名。國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)說，日本理化學(xué)研究所提議把其合成的第113號(hào)元素命名為nihonium，符號(hào)為Nh。這一名稱由日本國(guó)名的日語發(fā)音nihon和后綴ium組成。113號(hào)元素是首次由亞洲國(guó)家發(fā)現(xiàn)的元素。115號(hào)和117號(hào)元素名稱由俄羅斯和美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合提出，分別為moscovium和tennessine，符號(hào)為Mc和Ts。moscovium由莫斯科的英文moscow加后綴ium組成；tennessine為田納西州的英文Tennessee和后綴ine。118號(hào)元素名為Oganesson，符號(hào)是Og。這一名稱也由俄美研究團(tuán)隊(duì)共同提出，以致敬俄羅斯知名物理學(xué)家尤里·奧加涅相。這些新元素的名稱將公示至2016年11月8日，最終由國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)正式批準(zhǔn)[11]。

二、元素周期表未來走向

門捷列夫發(fā)現(xiàn)周期律以來，時(shí)至今日，已140余年。通過眾多科學(xué)工作者的不斷努力，無論在深度或廣度上，元素周期表所顯示的內(nèi)容及其變化規(guī)律，已被越來越多的人熟悉和掌握，成為人們進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)、科學(xué)研究的重要工具。2006年，隨著118號(hào)元素的發(fā)現(xiàn)，“元素周期表未來什么樣”這個(gè)問題又?jǐn)[在我們面前等待探討。

到今天為止，元素周期表中所有前7個(gè)周期的元素要么已經(jīng)在自然界中被發(fā)現(xiàn)，要么在實(shí)驗(yàn)室中用人工方法合成出來了。要想發(fā)現(xiàn)新元素，必須在第8個(gè)周期中尋找。

20世紀(jì)60年代起，根據(jù)核結(jié)構(gòu)殼層模型和核穩(wěn)定性理論，科學(xué)家認(rèn)為，那些具有特定結(jié)構(gòu)的核，如原子序數(shù)為114、126或184的核都會(huì)特別穩(wěn)定，壽命很長(zhǎng)，圍繞它可能存在許多個(gè)超重核組成的“穩(wěn)定島”。1999年初發(fā)現(xiàn)的114號(hào)新元素，其半衰期長(zhǎng)達(dá)60秒以上，遠(yuǎn)大于它的鄰居們。這一發(fā)現(xiàn)大大增強(qiáng)了人們對(duì)于超重島存在的信心。如果穩(wěn)定島的確存在，很可能元素周期表會(huì)一直延續(xù)下去。不過，在穩(wěn)定島之外的大多數(shù)第8個(gè)或者更高周期的超重元素，可能由于衰變時(shí)間太短，從而無法在實(shí)驗(yàn)室中被檢測(cè)到。如果是這樣，那么元素周期表上很可能存在大量空白。

目前德國(guó)亥姆霍茲重離子研究中心和俄羅斯杜布納聯(lián)合原子核研究所正在嘗試合成第8周期的119號(hào)元素和120號(hào)元素[12]。如果這個(gè)嘗試能成功，那么第8個(gè)周期的其他元素，包括位于超重島中的第184號(hào)元素很可能也會(huì)被制造出來，這將大大擴(kuò)充現(xiàn)有的元素周期表。如此一來，元素周期表還遠(yuǎn)沒有到盡頭。

三、元素周期表最新發(fā)展與中學(xué)化學(xué)結(jié)合

初中階段對(duì)元素周期表的要求不高，只是能夠根據(jù)元素序數(shù)找到在周期表中的位置，并且教材中附帶的周期表也只缺第117號(hào)元素。此時(shí)老師只需告訴學(xué)生第117號(hào)元素已被人工合成出來并非空缺。

在高中階段，教科書后面附帶的周期表第7周期空缺較多，且元素名字也未更新，老師就要給學(xué)生補(bǔ)充更多的元素周期表的進(jìn)展。高中學(xué)生此時(shí)對(duì)化學(xué)已有較多的認(rèn)識(shí)，可能對(duì)“元素周期表會(huì)一直發(fā)展下去嗎”等這一類的問題，老師也要未雨綢繆，提前了解這方面的知識(shí)。

四、小結(jié)

教材是老師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的參考書，更新速度較慢。因此老師在教學(xué)中也要關(guān)注化學(xué)發(fā)展動(dòng)向，將元素周期表的最新發(fā)展?fàn)顩r分享給學(xué)生，不僅開闊了學(xué)生的視野，而且有助于提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社，課程教材研究所，化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書 化學(xué)（上冊(cè)）[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書 化學(xué)2（必修）[M]。北京：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2004

[3]中華人民共和國(guó)教育部制定.全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

[4]中華人民共和國(guó)教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2003.

[5]陳寅，姚子鵬.20世紀(jì)30年代后化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)和合成的介紹[J].化學(xué)教育2015（3）95.

[6]周書華.登陸穩(wěn)定的[J].物理2015（8）531.

[7]元素周期表或迎來新成員[期刊論文]-發(fā)明與創(chuàng)新·大科技 2014（6）

[8]Koppenol W H.Naming of New Elements[J].Pure ApplChem，2002，74（5） ： 787-791.

[9]才磊.114號(hào)、116號(hào)元素的中文命名探討[J].中國(guó)科技術(shù)語2013（2）：43.

[10]黃晉一.美媒：元素周期表將添四位新成員[EB/OL].參考消息網(wǎng)2016，1，2[2016.1.3]http：//www.cankaoxiaoxi.com/science/20160102/1043627.shtml

[11]惠曉霜：4種新元素名稱提案揭曉[EB/OL].新華網(wǎng).2016，6，10[2016.7.1]http：//news.xinhuanet.com/world/2016-06/10/c_129049659.htm

[12]肖能超元素周期表會(huì)結(jié)束嗎[J]-少年科學(xué) 2014（33）.

作者簡(jiǎn)介：

詹利平（1992—），女，漢族，河南鄧州人，河南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2015級(jí)碩士研究生，研究方向：中學(xué)化學(xué)教學(xué)。