元素周期律和元素周期表,揭示了元素之間的內(nèi)在聯(lián)系,反映了元素性質(zhì)與它的原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系,在哲學(xué)、自然科學(xué),生產(chǎn)實踐各方面,都有極為重要的意義。
在哲學(xué)方面,元素周期律揭示了元素原子核電荷數(shù)遞增引起元素性質(zhì)發(fā)生周期性變化的客觀事實,從自然科學(xué)上有力地論證了事物變化從量變到質(zhì)變的規(guī)律性。元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式,它把元素納入一個系統(tǒng)內(nèi),反映了元素間的內(nèi)在聯(lián)系,破除了曾經(jīng)認(rèn)為元素是互相孤立的形而上學(xué)觀點。通過元素周期律和周期表的學(xué)習(xí),可以加深對物質(zhì)世界對立統(tǒng)一規(guī)律的認(rèn)識。
在自然科學(xué)方面,周期表為發(fā)展物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論了客觀依據(jù)。原子的電子層結(jié)構(gòu)與元素周期表有著密切關(guān)系,周期表為指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)新元素、合成新元素,預(yù)測新元素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了可靠的線索。元素周期律和周期表在自然科學(xué)的許多部門,首先是化學(xué),物理學(xué),生物學(xué),地球化學(xué)等方面,都是重要的工具。
在生產(chǎn)科研的應(yīng)用上,由于在周期表中位置相近的元素其化學(xué)性質(zhì)亦相似,這就啟發(fā)人們在周期表中一定的區(qū)域內(nèi)尋找新的物質(zhì)。諸如:
① 半導(dǎo)體材料都是周期表里金屬與非金屬接界處的元素,比如:Si、Se、Ge、Ca等。
② 催化劑的選擇:人們在科研和生產(chǎn)中,已發(fā)現(xiàn)過渡元素對許多化學(xué)反應(yīng)有良好的催化作用,過渡元素的催化作用與它們的原子的d軌道未充滿電子有關(guān)。于是,人們努力在過渡元素(包括稀土元素)中尋找各種優(yōu)良催化劑。比如:石油化工方面,像石油的催化裂化、重整等反應(yīng),廣泛采用過渡元素作催化劑;用鐵、鎳熔劑作催化劑,使石墨在高壓和高溫下轉(zhuǎn)化為金剛石;特別是近年來發(fā)現(xiàn)少量稀土元素,能大大改善催化劑的性能。
③ 農(nóng)藥多數(shù)是含As、Cl、S、N、P等元素的化合物。
④ 礦物的尋找:地球上化學(xué)元素的分布與它們在周期表中的位置有關(guān)??茖W(xué)研究和科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn):原子量較小的元素在地殼中含量較多,原子量較大的元素在地殼中含量較少;奇數(shù)原子序數(shù)的元素較小,偶數(shù)原子序數(shù)的元素較多。處于巖石深處的元素多數(shù)表現(xiàn)為低價,處于地球表面的元素多數(shù)表現(xiàn)為高價;堿金屬一般是強(qiáng)烈的親石元素,主要富集于巖石圈的最上部;熔點、離子半徑、電負(fù)性大小相近的元素往往共生在一起,同處于一種礦石中。在巖漿演化過程中,電負(fù)性小的、離子半徑較小的、熔點較高的元素和化合物往往首先析出,形成晶體,分布在地殼的外表面。有的科學(xué)工作者將周期表中性質(zhì)相似的元素分為十個區(qū)域,并認(rèn)為同一區(qū)域的元素往往是伴生礦,這對探礦,找礦具有指導(dǎo)意義。
⑤ 耐高溫、耐腐蝕的特種合金材料的制?。涸谥芷诒砝飶蘑驜(第三副族)到ⅥB(第六副族)的過渡元素,如鉻、鉬、鎢、鈦、鉭,具有耐腐蝕、耐高溫等特點。它們是制造特種合金的良好材料,是制造飛機(jī)、坦克、導(dǎo)彈、火箭、宇宙飛船等的不可缺少的金屬。