【838】亲子阅读百科新知系列之《揭秘元素周期表》

我是昭君,我想记录我生活工作的点点滴滴,今天是我每日一篇文章的第838天。


世间万物都是由元素组成的,认识元素可以帮助小朋友们对于我们的世界建立起一个科学客观的认识。这些元素被科学家们根据它们各自的性质排列在一张表当中,也就是元素周期表。

元素周期表是学习化学这门课程的重要基础。然而,孩子们常常会觉得它艰涩枯燥,如何能够在有趣的体验当中为今后的学习打下良好的基础呢。

现在所使用的元素周期表,是从1869年俄国科学家门捷列夫发布的周期表发展而来的。那么元素周期表究竟是什么呢?它有什么作用呢?为什么要这样排布呢?

化学元素周期表是根据原子序数,从小到大排序的化学元素列表。表中的每一个元素占据了一个方格,方格当中包含了这几样信息:元素符号,元素名称,原子序数,相对原子质量。

元素符号和元素名称我们都很好理解,原子序数和相对原子质量有什么意义呢?每一个方格左上角的数字叫做原子序数,是每个元素在表中的编号,也是元素原子所含的质子数。比如氢元素在周期表的第一位,原子序数1,是因为氢原子的质子数为1。每种元素的原子都比排在它前面的那种元素的原子多一个质子。

原子是由质子、中子还有电子组成的。因为电子的质量很小,可以忽略不计,所以原子的质量集中在质子还有中子上。随着质子数的增加,原子的质量基本也是呈现出增加的趋势。可是原子的质量实在是太小了,用常见的克,千克等单位来计算实在是太麻烦了。

所以就以碳原子的质量为标准,建立了相对原子质量的概念。方格当中最下面的数字就是元素的相对原子质量了。从整体来看,列表大体呈长方形,每一个横排称之为一个周期。每一个竖排称之为一个族,周期表当中共有七个周期,十六个族。其中族又分为七种主族、七副族,VIII族0族。

周期这个词的定义是一组世界或者是现象。按同样的顺序重复出现,就把出现的时间或者是空间间隔,称为周期。科学家们发现,把元素按照相对原子质量从小到大排列,元素性质也会周期性的变化,于是元素就被分为了七个周期。

某些周期中留有空格,使性质相近的元素归在同一族当中。如碱金属元素、碱土金属、卤族元素、稀有气体等等。我们可以用第几周期、第几族来描述一个元素在周期表当中的坐标。而这个坐标也准确地反映了该元素的性质。

由于周期表能够准确地预测各种元素之间的特性及其之间的关系,它在化学及其他学科范畴当中被广泛地使用,成为了学习化学时非常有用的框架。孩子们在之后的化学课程当中,会接触到各种各样的物质。熟练掌握元素周期表能够帮助他们,更好地理解还有记忆相关知识。

周期表都反映了元素的哪些性质呢?元素周期表的排布方式正是为了说明元素周期律。以第二周期为例,从左到右依次是锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖。从活泼金属(锂、铍)到非金属(碳、氮、氧、氟),再到稳定的稀有气体元素(氖),金属性逐渐降低。

元素对应的水化物,氢氧化锂、氢氧化铍、硼酸、碳酸、硝酸、高氯酸。碱性是依次减弱,酸性依次增强,这也是每一个周期元素性质规律之一。同周期元素主要是呈现出,性质依次递增或者是递减的规律。

而同族元素则在呈现相似性质的同时,自上而下存在着一些递变的规律。比如IA(第一主族)的金属元素自上而下依次是钠、钾、铷、铯,它们对应的金属单质都能与水发生直接的反应。而反应的程度越来越剧烈,反应的产物的碱性也逐渐增强。这是金属性自上而下逐渐增强的体现。

而位于VIIA(第七主族)的卤族元素,自上而下分别为氟、氯、溴、碘,其对应的单质都能与氢气发生反应。反应的程度是越来越平缓,反应产物的酸性逐渐减弱。这是非金属性自上而下逐渐减弱的体现。

所以,总的来说,同一周期的元素,从左到右金属性依次减弱,非金属性依次增强。而同族元素常常能够发生相似的化学反应,但是从上到下金属性逐渐增强,非金属性因此减弱。具体体现在我们能够看到的宏观现象上,就是类似于对应酸碱度的强弱,反应的剧烈程度之类的性质。

了解了元素周期律,我们就不难理解几个分区是如何划分的了。同族元素有相似的性质,相邻的族会有接近的性质。根据元素之间的共性,就可以划分出区,以便于理解性质。比如中间的过渡金属区,这部分元素保留着金属的特性。但相对于左侧活泼金属区,显得更加地稳定。虽然同样遵循着元素周期律,但性质递变规律相对不太明显。所以可以归为同一类。

那么元素为什么会呈现出周期性的规律呢?其根本原因是原子结构。原子当中的质子和中子在中心形成了一个原子核。而电子则向太阳系的行星绕太阳运转一样,绕着原子核不停地运动。电子在原子核外面的排布方式决定了元素的性质。

同一主族元素对应的原子的最外层电子数一定是相同的。这就导致了这些元素具有相似的性质。比如第一主族的元素对应的原子,最外层都只有一个电子。很容易失去,所以这几种元素的单质都很不稳定,容易和水发生剧烈的反应。

至于元素原子究竟是如何排布的,在高中阶段的学习当中会有所涉及。孩子需要更多的化学知识基础才能够理解。或许有些家长朋友会问,是否有必要让低龄的孩子学习化学元素这样高深的知识呢。比起认识动植物这样的自然科学,化学、物理这样的科学知识,显得不太接地气。

2016年,扎克伯格在社交网站晒出了一张,给不到一岁的女儿读量子物理学的照片。当时关于科学低龄化的话题,就在国内引起了广泛的讨论。扎克伯格表示,给不到一岁的女儿读量子物理学,是希望她能够拥有探索世界的好奇心。很多家长担心孩子无法理解这样的知识。

其实,孩子的想象力远远超出成人。让孩子从小接触物理、化学,能够激发他们对于科学的兴趣还有爱好,产生对于世界的好奇心。而这种好奇心会促使他们去探索,去发现,去尝试。学习这些知识还能够帮助孩子掌握科学的思维方法,更加清晰客观地认识当下的世界,更快地吸收知识,保持对于未知事物的好奇心和举一反三的能力。

2017年,美国的一个三岁小女孩布瑞尔,就向我们展示了学习元素周期表的作用。她不仅能够背诵出完整的周期表,而且还能够准确地说出每一种元素的特性。在被问到元素钾的时候,布瑞尔侃侃而谈,香蕉里存在着钾。它可以帮助我们的大脑给肌肉发送信号,同时她俏皮地秀起了自己的小肌肉,引发了观众席的一片笑声。

对我们来说,化学元素可能是一个个难以记忆的生僻字。但对于孩子来说,元素是每天都在接触的东西。它藏在吃的食物里、喝的水里、穿的衣服里、呼吸的空气里。孩子好奇的很多问题也需要用化学知识来解答。比如树叶为什么会变黄,小小的面团为什么会膨胀成面包,吃完炸鸡油油的小手为什么可以用肥皂洗干净......

不妨从科学的角度为孩子解答这些问题。如果孩子能够从小就有这样的基础的认知,等到了中学阶段,正式学习化学知识的时候,就能够觉得轻松还有亲切不少。

在元素知识启蒙的阶段,为孩子选择一本有趣的书非常的重要。由英国尤斯伯恩出版公司授权国内接力出版社的《揭秘元素周期表》就是一个非常不错的选择。

尤斯伯恩出版的揭秘系列童书是经典的科普翻翻书。绚丽的色彩,活泼的卡通设计,为孩子揭开了一个个精彩的大千世界。《揭秘元素周期表》把元素卡通化,生动形象地介绍了不同元素的特性。比如表现第一主族元素与水反应的现象。翻开前是人物化的元素,如同蓄势待发的跳水运动员。翻开之后,则是或燃烧或爆炸的反应现象。

这样的画面对于孩子来说,必然是非常有趣容易理解的。这也是一本十分适合亲子共读的书籍。丰富有趣的知识点不仅适合孩子阅读,家长朋友们也可以看得津津有味。比如,你知道为什么通常铂金首饰比黄金首饰更贵吗。

看了这本书或许你就会有所领悟了。对于刚刚开始接触化学知识的孩子们来说,选择过于专业的教材容易使孩子丧失兴趣。这本有趣的《揭秘元素周期表》就非常适合作为启蒙图书。无论您是否有化学知识的基础,和孩子一起阅读这本书,一定都会有新奇的认识。

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