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课题是什么？论文题目是什么？氢能源一．氢能源简介作为现有主要燃料的汽油和柴油，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种在常规能源危机的出现、在开发新的能源的同时人们期待的新的能源。氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点： 所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0899g/L；在-7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为固态氢。 所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。 氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大90O0倍。 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用。 氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。由以上特点可以看出氢是一种理想的新的能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题： 廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。 安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。许多科学家认为，氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中，氢已和氧结合成水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电分解水制氢，那显然是划不来的。现在看来，高效率的制氢的基本途径，是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了，其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义，但这却是一个十分困难的研究课题，有大量的理论问题和工程技术问题要解决，然而世界各国都十分重视，投入不少的人力、财力、物力，并且业已取得了多方面的进展。因此在以后，以太阳能制得的氢能，将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。二氢的应用及展望早在第二次世界大战期间，氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。196O年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，减轻燃料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2／3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧作为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，构成燃料电池。每次发射需用H21450 m3，重约100t。反应方程式如下：(以氢氧化钠为电解质)负极：2H2-2e-+2OH-＝2H2O正极：O2+4e-+2H2O＝4OH-总反应方程式：2H2＋O2＝2H2O现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而“消耗掉”。这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。戴姆勒·奔驰公司的燃氢汽车在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年，目前已进入样机试飞阶段。在交通运输方面，美、德、法、日等汽车大国早已推出以氢作燃料的示范汽车，并进行了几十万公里的道路试验。其中美、德、法等国是采用氢化金属贮氢，而日本则采用液氢。试验证明，以氢作燃料的汽车在经济性、适应性和安全性三方面均有良好的前景，但目前仍存在贮氢密度小和成本高两大障碍。前者使汽车连续行驶的路程受限制，后者主要是由于液氢供应系统费用过高造成的。美国和加拿大已联手合作拟在铁路机车上采用液氢作燃料。在进一步取得研究成果后，从加拿大西部到东部的大陆铁路上将奔驰着燃用液氢和液氧的机车。氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。白色污染变燃油城市周围堆积如山的塑料垃圾和交通沿线满地飘飞的塑料食品袋完全可以被回收冶炼为汽油、柴油，北京市梦蓝固体废弃物再生利用公司经过八年多的研究和中试，成功解决了废弃塑料油化技术中焦化、排渣、温控等关键问题，开发出自已的工艺系统和成套设备。国家石油产品质量监督检验中心对该公司送审的样品进行了严格检测并认定其符合国家对车用燃油的标准和环境排放标准。有关专家建议尽快组织推广应用，以缓解白色污染给人类带来的环境危机。目前，废弃塑料的治理渠道，国内外多年普遍采取填埋和焚烧方式。但研究表明，废弃塑料在填埋后200多年才能分解完毕，且分解过程中会溶出有毒物质，易产生对土质的破坏；焚烧方式会使有害气体释放到空中，影响大气环境及周边环境。北京市梦蓝固体废弃物再生利用技术有限公司认为把废弃塑料经催化裂解制为燃料，才是物质重新循环同时也能避免二次污染的重要途径，代表着废弃塑料的处理方向。实践证明，采用该项技术设备在连续生产的情况下，日处理废弃塑料能力强、汽柴油转化率高，符合车用燃油的标准和环境排放标准。可燃冰——人类能源的新希望可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80% 9%�未来能源”。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和8立方米的水。科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年。随着研究和勘测调查的深入，世界海洋中发现的可燃冰逐渐增加，1993年海底发现57处，2001年增加到88处。据探查估算，美国东南海岸外的布莱克海岭，可燃冰资源量多达180亿吨，可满足美国105年的天然气消耗；日本海及其周围可燃冰资源可供日本使用100年以上。据专家估计，全世界石油总储量在2700亿吨到6500亿吨之间。按照目前的消耗速度，再有50－60年，全世界的石油资源将消耗殆尽。可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望。重大战略意义下的联手勘测今年6月2日，26名中德科学家从香港登上德国科学考察船“太阳号”，开始了对南海42天的综合地质考察。通过海底电视观测和海底电视监测抓斗取样，首次发现了面积约430平方公里的巨型碳酸盐岩。中德科学家一致建议，将该自生碳酸盐岩区中最典型的一个构造体命名为“九龙甲烷礁”。其中“龙”字代表了中国，“九”代表了多个研究团体的合作。同位素测年分析表明，“九龙甲烷礁”区域的碳酸盐结壳最早形成于大约5万年前，至今仍在释放甲烷气体。中方首席科学家、广州海洋地质调查局总工程师黄永样对此极为兴奋，他说，探测证据表明：仅南海北部的可燃冰储量，就已达到我国陆上石油总量的一半左右；此外，在西沙海槽已初步圈出可燃冰分布面积5242平方公里，其资源估算达1万亿立方米。我国从1993年起成为纯石油进口国，预计到2010年，石油净进口量将增至约1亿吨，2020年将增至2亿吨左右。因此，查清可燃冰家底及开发可燃冰资源，对我国的后续能源供应和经济的可持续发展，战略意义重大。黄永样介绍，在未来十年，我国将投入1亿元对这项新能源的资源量进行勘测，有望到2008年前后摸清可燃冰家底，2015年进行可燃冰试开采。战略性与危险性共同打造的“双刃剑”迄今，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。1960年，前苏联在西伯利亚发现了第一个可燃冰气藏，并于1969年投入开发，采气14年，总采气17亿立方米。美国于1969年开始实施可燃冰调查。1998年，把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计划，计划到2015年进行商业性试开采。日本关注可燃冰是在1992年，目前，已基本完成周边海域的可燃冰调查与评价，钻探了7口探井，圈定了12块矿集区，并成功取得可燃冰样本。它的目标是在2010年进行商业性试开采。但人类要开采埋藏于深海的可燃冰，尚面临着许多新问题。有学者认为，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用比二氧化碳要大10 20倍。而可燃冰矿藏哪怕受到最小的破坏，都足以导致甲烷气体的大量泄漏。另外，陆缘海边的可燃冰开采起来十分困难，一旦出了井喷事故，就会造成海啸、海底滑坡、海水毒化等灾害。由此可见，可燃冰在作为未来新能源的同时，也是一种危险的能源。可燃冰的开发利用就像一柄“双刃剑”，需要小心对待。新闻背景羌塘盆地可能富藏可燃冰我国冻土专家在对青藏高原进行多年研究后认为，青藏高原羌塘盆地多年冻土区具备形成天然气水合物的温度和压力条件，可能蕴藏着大量可燃冰。据中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究员吴青柏介绍，青藏高原是中纬度最年轻、最高大的高原冻土区，石炭、二叠和第三、第四系沉积深厚，河湖海相沉积中有机质含量高。第四系伴随高原强烈隆升，遭受广泛的冰川——冰缘作用，冰盖压力使下伏沉积物中天然气水合物稳定性增强，尤其是羌塘盆地和甜水海盆地，完全有可能具备可燃冰稳定存在的条件。可燃冰又称天然气水合物，是固态的天然气，广泛存在于地球上，其储量预计是常规储量的6倍。它还是一种清洁的能源，燃烧几乎不会产生有害的污染物质。这使得这种有望成为新世纪能源新贵的物质的开采利用正紧锣密鼓地展开。我国是世界上多年冻土分布面积第三大国，约占世界多年冻土面积的10%，其中青藏高原多年冻土区面积占世界多年冻土面积的7%。中国科学院兰州冰川冻土研究所在20世纪60年代和70年代，分别在祁连山海拔4000米的多年冻土区和青藏高原海拔4700米的五道梁多年冻土区钻探发现类似天然气水合物显示的大量征兆和现象。中国地质大学 武汉 和中南石油局第五物探大队在藏北高原羌塘盆地开展的大规模地球物理勘探成果表明 继塔里木盆地后，西藏地区很有可能成为我国21世纪第二个石油资源战略接替区。吴青柏说，目前，他们正在开展寻找可燃冰的计划，大量在实验室内做的前期工作已经开始。此后，他们将分三步研究 在羌塘盆地寻找天然气水合物，如确实存在，则研究其分布规律和基本性质;估算储量和研究开发前景;研究开采工艺和环境保护问题。“但这是一个非常长的阶段，至少要10多年时间。”“一旦找到这些可燃冰，将对我国宏观能源战略决策、开拓新学科领域和保持人类社会可持续发展均有重要理论意义和广阔的应用前景。” 
论文一般包括封面、扉页、目录、论文摘要、缩略语表、正文、参考文献、致谢、附录等几个部分。其中正文由前言、材料与方法、结果与分析、讨论等部分组成。前言前言应包括研究问题的由来、文献综述、研究目的等基本内容。研究问题的由来应明确提出论文研究所针对的科学、生产和经济建设的问题，指出研究这些问题的意义。文献综述主要回顾与所研究课题相关的学科背景，相关领域的研究进展和存在的问题等，是作者对相关文献阅读、消化后的综合、提炼与升华，反映作者对国内外相关进展的了解和理解的程度。因此，文献综述在叙述前人工作的同时，应有自己的看法和观点。不应将文献综述写成前人工作的堆砌，也不应像教科书一样写成知识性介绍。研究目的是在提出问题和综述文献的基础上，阐述学术思想，提出科学假设或假说，提出论文研究要实现的目标或达到的目的。材料与方法详尽列出研究所用材料，如生物材料及拉丁文学名、品种名称、菌株名称，实验材料与课题研究有关的各种特征特性，由实验材料所得到的各种衍生材料、实验群体、世代、数量等，并明确指出各种材料的来源。详尽描述实验方法，以能将实验材料与实验结果贯通为基础，且他人能按所述的方法进行重复实验。对一些常用的实验方法，可在引用他人文献的基础上，简要加以描述，但对于自己改进或发明的新方法则需要详细说明，指出所用的是他人的方法，还是自己发明的方法，或是在前人基础上的改进及改进的内容等。实验方法还应包括实验设计、田间种植方式、田间管理、试验时间、地点、数据采集（考种）、统计分析方法、所用统计软件、计算机程序等。结果与分析详尽陈述课题研究结果，在写作时力求条理清晰，层次分明，做到环环相扣，具有严密的逻辑性，避免重复叙述实验方法，或作过多的讨论。讨论讨论是反映作者综合分析、逻辑、思维的能力和水平的重要内容，是在透彻理解结果的基础上，精练地归纳研究的主要结论，指出本研究结果的进步所在和所解决的科学问题，阐明研究结果在理论上和应用上的价值、前景等。讨论中还应指出本研究及其结果所存在的问题、研究工作的不足及进一步开展研究的思路和建议等。讨论内容应注意与前文的研究目的相呼应，要言之有据，避免重复叙述实验结果。鼓励学生以一定的实验证据为基础，进行大胆推论、假设，提出新的学术观点。参考文献参考文献紧接正文后面列出，与文中的文献引用一一对应。参考文献排列规则是：中文文献在前，外文文献在后；中文文献按第一作者姓氏拼音字母为序排列，英文及其它西文按第一作者姓氏字母顺序排出；第一作者相同的文献按发表的先后顺序列出，所列的同一第一作者同年内的文献多于一篇时，可在年份后加“a”、“b”等字母予以分别，如“1997a”、“1997b”等；文献作者人数在3人以下的全部列出，超过3人时，列出前3名作者，后面加“等”（“et al”）字以示省略；作者姓名之间用 “，”隔开；姓名一律采用“姓在前名在后”的写法，外国人姓名的名字部分应缩写，并省略缩写点。未公开发表的资料不应列入参考文献，确有引用必要，须在脚注中注明引用。所有中文参考文献著录格式中的句号和逗号用中文全角状态下的“．”和“，”表示；所有西文参考文献著录格式中的标点符号用西文状态下的符号，后空一格。结论结论是对论文主要研究结果、论点的提炼与概括，应准确、简明，完整，有条理，使人看后就能全面了解论文的意义、目的和工作内容。主要阐述自己的创造性工作及所取得的研究成果在本学术领域中的地位、作用和意义。同时，要严格区分自己取得的成果与导师及他人的科研工作成果。在评价自己的工作时，要实事求是，除非有足够的证据表明自己的研究是“首次”的，“领先”的，“填补空白”的，否则应避免使用这些或类似词语。
元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式，它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律。元素周期表简称周期表。元素周期表有很多种表达形式，目前最常用的是维尔纳长式周期表。元素周期表有7个周期，有16个族和4个区。元素在周期表中的位置能反映该元素的原子结构。周期表中同一横列元素构成一个周期。同周期元素原子的电子层数等于该周期的序数。同一纵行（第Ⅷ族包括3个纵行）的元素称“族”。族是原子内部外电子层构型的反映。例如外电子构型，IA族是ns1，IIIA族是ns2 np1，O族是ns2 np6， IIIB族是（n-1） d1 us2等。元素周期表能形象地体现元素周期律。根据元素周期表可以推测各种元素的原子结构以及元素及其化合物性质的递变规律。当年，门捷列夫根据元素周期表中未知元素的周围元素和化合物的性质，经过综合推测，成功地预言未知元素及其化合物的性质。现在科学家利用元素周期表，指导寻找制取半导体、催化剂、化学农药、新型材料的元素及化合物。横着看叫周期，是指元素周期表上某一横列元素最外层电子从1到8的一个周期循环 竖着看叫族，是指某一竖列元素因最外层电子数相同而表现出的相似的化学性质 主族元素是只有最外层电子没有排满的，但是副族有能级的跃迁，次外层电子也没排满。 在门捷列夫编制的周期表中，还留有很多空格，这些空格应由尚未发现的元素来填满。门捷列夫从理论上计算出这些尚未发现的元素的最重要性质，断定它们介于邻近元素的性质之间。例如，在锌与砷之间的两个空格中，他预言这两个未知元素的性质分别为类铝和类硅。就在他预言后的四年，法国化学家布阿勃朗用光谱分析法，从门锌矿中发现了镓。实验证明，镓的性质非常象铝，也就是门捷列夫预言的类铝。镓的发现，具有重大的意义，它充分说明元素周期律是自然界的一条客观规律；为以后元素的研究，新元素的探索，新物资、新材料的寻找，提供了一个可遵循的规律。元素周期律象重炮一样，在世界上空轰响了！ 由于时代的局限性，门捷列夫的元素周期律并不是完整无缺的。一八九四年，惰性气体氛的发现，对周期律是一次考验和补充。一九一三年，英国物理学家莫塞莱在研究各种元素的伦琴射线波长与原子序数的关系后，证实原子序数在数量上等于原子核所带的阳电荷，进而明确作为周期律的基础不是原子量而是原子序数。在周期律指导下产生的原于结构学说，不仅赋予元素周期律以新的说明，并且进一步阐明了周期律的本质，把周期律这一自然法则放在更严格更科学的基础上。元素周期律经过后人的不断完善和发展，在人们认识自然，改造自然，征服自然的斗争中，发挥着越来越大的作用。 1865年，纽兰兹正在独立地进行化学元素的分类研究，在研究中他发现了一个很有趣的现象。当元素按原子量递增的顺序排列起来时，每隔8个元素，元素的物理性质和化学性质就会重复出现。由此他将各种元素按着原子量递增的顺序排列起来，形成了若干族系的周期。纽兰兹称这一规律为“八音律”。这一正确的规律的发现非但没有被当时的科学界接受，反而使它的发现者纽兰兹受尽了非难和侮辱。直到后来，当人人已信服了门氏元素周期之后才警醒了，英国皇家学会对以往对纽兰兹不公正的态度进行了纠正。门捷列夫在元素周期的发现中可谓是中流砥柱，不可避免地，他在研究工作中亦接受了包括自己的老师在内的各个方面的不理解和压力。门捷列夫仔细研究了63种元素的物理性质和化学性质，又经过几次并不满意的开头之后，他想到了一个很好的方法对元素进行系统的分类。门捷列夫准备了许多类似扑克牌一样的卡片，将63种化学元素的名称及其原子量、氧化物、物理性质、化学性质等分别写在卡片上。门捷列夫用不同的方法去摆那些卡片，用以进行元素分类的试验。最初，他试图像德贝莱纳那样，将元素分分为三个一组，得到的结果并不理想。他又将非金属元素和金属元素分别摆在一起，使其分成两行，仍然未能成功。他用各种方法摆弄这些卡片，都未能实现最佳的分类。 1869年3月1日这一天，门捷列夫仍然在对着这些卡片苦苦思索。他先把常见的元素族按照原子量递增的顺序拼在一起，之后是那些不常见的元素，最后只剩下稀土元素没有全部“入座”，门捷列夫无奈地将它放在边上。从头至尾看一遍排出的“牌阵”，门捷列夫惊喜地发现，所有的已知元素都已按原子量递增的顺序排列起来，并且相似元素依一定的间隔出现。 第二天，门捷列夫将所得出的结果制成一张表，这是人类历史上第一张化学元素周期表。在这个表中，周期是纵行，族是横行。在门捷列夫的周期表中，他大胆地为尚待发现的元留出了位置，并且在其关于周期表的发现的论文中指出：按着原子量由小到大的顺序排列各种元素，在原子量跳跃过大的地方会有新元素被发现，因此周期律可以预言尚待发现的元素。 事实上，德国化学家迈尔早在1864年就已发明了“六元素表”，此表已具备了化学元素周期表早几个月，迈尔又对“六元素表”进行了递减，提出了著名的《原子体积周期性图解》。该图解比门氏的第一张化学元素表定量化程度要强，因而比较精确。但是，迈尔未能对该图解进行系统说明，而该图解侧重于化学元素物理性质的体现。 1871年12月，门捷列夫在第一张元素周期表的基础上进行增益，发表了第二张表。在该表中，改竖排为横排，使用一族元素处于同一竖行中，更突出了元素性质的周期性。至此，化学元素周期律的发现工作已圆满完成。 客观上来说，迈尔和门捷列夫都曾独自发现了元素的周期律，但是由于门捷列夫对元素周期律的研究最为彻底，故而在化学界通常将周期律称为门捷列夫周期律。
元素周期律的发现及元素周期表的建立和完善 元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律。元素周期律是自然科学特别是化学学科中的重要基础理论之一。它的发现是自然科学中的一个重大成就，对化学以致整个自然科学的发展都起了很大的推动作用。元素周期律及元素周期表的建立和发展，使之具有如今的面貌，不是一帆风顺的，经历了辩证法和形而上学⑴之间的激烈斗争过程。自1661年英国化学家波义尔发表《怀疑的化学家》一书。提出元素概念，“把化学确立为科学”⑵以来，在整整一个半世纪中，由于形而上学在人们的思想中占了统治地位，再加上当时所提供的实践资料也不充分。直到1800年，人们总共才发现了28种元素，因而元素间相互联系的辨证性质还不可能被揭露出来，化学工作者只好把多种多样的化学元素看作是彼此独立，互不相关的，对元素进行孤立，割裂的研究，从事着对化学元素的简单堆积。后来，随着生产的发展，科学也大踏步地前进了。形而上学的自然观被自然科学的一系列重大发现，打开了一个又一个缺口，弄得百孔千疮。几十种元素间孤立无关的传统观念，也开始引起人们的怀疑。1815年，普劳特提出“氢原子构成一切元素”的假说，说明元素间不是绝对毫无联系的。由于当时认为氢元素的原子量为1，无法解释像Cl（相对原子质量为5）等这样一些带小数的原子量，因而普劳特的看法未能被同时代的人所接受。但是，他认为元素间有联系的思想是可贵的，对以后的工作具有积极影响。普劳特以后的几十年间随着生产实践的发展，特别是人们把电力应用于化学，发现了电解的方法，以及人们利用光谱分析仪器观察了各种元素的光谱之后，不断发现了一些新的化学元素，认识了它们的基本化学性质，揭露元素间具有相互联系的感性材料愈来愈丰富。到1869年，人类已知63种元素，并积累了不少关于这些元素的物理、化学性质的资料。因此，人们产生了整理和概括这些感性资料的迫切要求。在寻找元素性质间的内在联系的同时，提出了将元素进行分类的各种学说。1829年，德柏莱纳⑶把当时54种元素中的15种，按元素间的类似性分成五组，提出了“三素组”的假设⑷。认为一组中的三个元素不仅性质相似，而且原子量的大小也是有规律的，中间元素的原子量，等于前后两个元素的原子量的算术平均值。这是第一次明确地提出了元素的原子量和性质之间的关系问题。1826年，尚古都在圆柱上制成了一个螺旋图。将元素按原子量递增的顺序排在螺旋线上，结果性质相似的元素都在同一垂线上。第一次暗示了周期的概念。1864年，德国人迈耶尔⑸发表了《六元素表》。在表中，他跟据相对原子量递增的顺序把性质相私的元素六种、六种进行分族。但《六元素表》包括的元素并不多，还不及当时已经知道的元素的一半。1865年，英国人纽兰兹⑹把当时已经知道的元素按相对原子质量由小到大的顺序排列，发现从任意一种元素算起，每到第八种元素就和第一种元素的性质相似，犹如八度音节一样，他把这个规律叫做“八音律”，但是，由于他没有充分估计到当时的相对原子质量测定可能有错误，而是机械地按照相对原子质量有小到大的顺序排列，他也没考虑到还未被发现的元素，没有为这些元素留下空位。因此，他按“八音律”排的元素在很多地方是混乱的，没有能正确地揭示出元素间的内在联系的规律。至1869年，总共已有63种化学元素被人们发现，其中金属48种，非金属15种占天然元素的三分之二，俄国化学家门捷列夫⑺在前人的工作基础上，仔细研究了各种元素的颜色、沸点、比重、硬度、导电性、磁性、导热性、原子量等各种性质，分析总结了很多试验数据，对大量的感性材料，经过一番去粗存精，去伪存真，由此及彼，由表及里地改造和处理。他把当时已知的63种元素的名称，原子量，氧化物以及各种物理与化学性质，分别写在各元素的卡片上。他在排列这些卡片时，不仅根据元素的原子量，而且很重视元素的性质及其与其它元素的联系。1869年2月，门捷列夫按原子量递增的顺序把63种元素排列成几行，同时把各行中性质相似的元素左右对齐，当按原子量顺序安排的位置与元素的顺序发生冲突时，他遵从元素的性质而换掉位置，或者留下空位，这样使每一横排化学元素的性质相近，每一纵行化学元素变化也呈现出周期性的变化。1869年在俄国物理化学会议上提出了“元素性质对于原子量依赖关系”的论文，发现了元素周期律，制定了元素周期表⑻。论文中包括下列几个要素：⑴元素如果按原子量的大小排列起来，其性质呈现着明显的周期性。⑵原子量的大小决定元素的特征，正像质点的大小决定复杂物质的性质一样。因此，例如相似的S和Te的化合物、Cl和I的化合物等，也呈现着极明显的差别。⑶应该预料到许多未知的单质的发现，例如类铝和类硅的元素，其原子量在65～67之间。⑷知道了某元素的同类元素的原子量，有时可以修正该元素的原子量。几乎和门捷列夫同时，迈耶尔也提出了类似的元素周期律，并把元素排成一个表。指出“元素的性质为原子量的函数”，并以元素的原子量为横坐标，原子体积为纵坐标，绘制了原子体积曲线。结果，类似的元素在这条曲线上都占有类似的元素在这条曲线上都占有类似的位置，显示出各元素的原子体积和原子量函数关系。元素周期律虽已被门捷列夫揭示出来，公布于世，但并没有完全被承认甚至连他的导师齐宁也笑他是不务正业。在人们的冷漠和嘲笑中，1871年，门捷列夫改进和充实了他1869年制定的元素周期表，今儿发表了⑼《化学元素的同周期性依赖关系》一文，将元素分成八族，同迈耶尔一样划分了主族和副族。同时他以元素周期表为基础，不顾当时公认的原子量，改排了某些元素（Os，Ir，Pt，Au;Te，I;Ni，CO）的位置，校正了一系列元素（Sn，La，Ce，T，V等）的原子量。最后，相应于周期表中的空位，门捷列夫预言新元素：类铝，类硼和类硅的存在及其性质。四年之后布阿博德朗发现了元素镓，证实了门捷列夫预言的类铝。再过四年，尼尔逊发现了元素钪，证实了门捷列夫预言的类硼，又过七年，温克莱尔发现了元素锗，证实了门捷列夫预言的类硅。在大量铁的事实面前，元素周期律才被举世公认。门捷列夫工作的成功，引起了科学界的震动。人们为了纪念他的功绩，就把元素周期律和元素周期表称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。但是由于时代的局限，门捷列夫揭示的元素内在联系的规律不是初步的，他未能认识到形成元素性质周期性变化的基本原因。但应当指出，门捷列夫的元素周期律及在此基础上建立起来的元素周期表，也不是十全十美的，还存在不少问题。如：H与Li之间是否还有元素存在？碲（128）和碘（127）等为什么要颠倒排列？稀土元素的数目到底有多少？它们在表中的位置应如何排列？元素的性质随原子量的增加呈现周期性的原因何在？等等。在这些问题还没有解决的时候，周期律由遇到一个严重考验。雷姆赛在1894年发现了惰性气体氩。氩的原子量是9。应排在钾（1）和钙（1）之间，但这里没有留下空位。这一新发现与已经确定的东西发生了抵触，当时仍然有人主张把氩排在钾的前面，也有些人在这新的矛盾面前，竟然怀疑起事实的正确性来，认为氩和后来发现的氦不是化学元素，而是气体混合物，企图以此来解决氩和钾在原子量上的矛盾。1895年雷姆赛又在地球上发现了另一个惰性气体氦。由于氩和氦的性质很相似，又与周期表中以发现的其他元素的性质相差很大，因此使人们设想氦和氩可能是另一族元素，这就使周期表又增添了一个新的“O”族。新的空位有促进了其他惰性气体元素的发展。雷姆赛于1898年又发现了氪，氖和氙，道纳于1900年发现了氡，这些新的科学成果，使周期律逐步地更加完善了。周期律的又一次发展，是自1911年卢瑟福提出原子有核的模型后，莫斯莱于1913年应用X射线的试验方法，测定了元素的原子核所带的正电荷数目——原子序数的工作，发现了原子序数定律。指出：作为周期律的真正基础不是原子量，而是元素原子的核电荷数。这是周期律的一个重要进展，它把元素性质变化的周期性与元素原子的核电荷数联系起来了。解决了若干不按原子量排列的矛盾，如钴（1）和镍（7），碲（3）和碘（9），氩（9）和钾（1）的倒置等。也解决了氢与氦之间不可能再有其他元素的问题。原子量和原子序数增长次序的不一致，又被后来同位素的发现所解决。周期律的第三次大的发展，是波尔于1913年引用了量子理论，得到了电子在原子中的分布具有层状结构的结论。1916年索麦菲提出了轨道分层的理论，并引用了轨道在电磁场中量于化取向的概念。1925年泡利提出两个电子不能共处于同一量子状态上的不相容原理，规定了每个分层中的最高电子数⑽，确立了每个电子在原子中的状态被四个量子数描述，而在同一原子中不能有四个量子数相同的两个电子存在。量子力学的法展，进一步详细的阐明了原子中电子的层状结构。这就揭示了：元素性质呈周期性变化的原因是由于原子的电子层结构呈周期性的变化。一般讲周期律时，都是按周期方向指出元素性质变化的周期性。但是，早在1887年巴扎罗夫就指出：在元素周期表的族中，元素原子量的大小发生周期性的变化。1915年比隆在“第二周期性现象”和其他的一系列工作中，研究了在同周期表的族中元素某些性质非单调呈锯齿形的周期性变化。使我们对周期表，周期律的认识又加深了一步。近几十年来，大量超轴元素的成名⑾，又使周期表获得了新鲜的内容。总之，周期律和周期表自1869年诞生至今的一百多年来，绝对不是固定不变、原封不动的，而是随着实践的深入不断得到修改、充实和发展，有一个逐渐完善的过程。就是今天的周期表⑿也不是完美无缺的，更不能永远停止在一个水平上。随着社会，科技的进步，元素周期律必然会更加完善、充实。 参考资料： -html
