元素周期表的現在和未來

摘要：中學化學教材更新速度較慢，教材后面附帶的元素周期表也不是最新的，教師在教學中需要將現代化學的最新研究成果帶入中學化學教學中。目前元素周期表第7周期已排滿，有關元素周期表未來發展走向，學術界也尚未給出確定的回答，“穩定島理論”也是猜測，是否正確還要看能否人工合成出119號、129號元素。

關鍵詞：元素周期表；中學化學；教材

G633.8

隨著科學家們對元素的探索，新的元素陸續被人工合成出來，但是中學現行的教材中附帶的元素周期表卻沒有更新。如人教版九年級化學上冊，教材后面附帶的元素周期表，沒有把117號元素歸入其中[1]。魯科版必修2第一章第2節講元素周期表周期、族的分布時，教材上用“知識點擊”和“歷史回眸”兩個欄目分別講了鑭系、錒系和不同形式的元素周期表，這些欄目雖然能夠豐富學生對元素周期表的認識，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]。

義務教育化學課程標準中關于該部分的要求是能根據元素的原子序數在元素周期表中找到指定的元素[3]。能結合有關數據和實驗事實認識元素周期律，能描述元素周期表的結構[4]，是高中化學課程標準的要求。可見中學化學中還是很重視元素周期表的，而且元素周期表可謂是化學的精髓之所在。因此老師需要搜集元素周期表最新發展狀況，將最新的知識帶給學生，促使學生跟上時代的腳步。

一、元素周期表現狀

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可。2010 年，杜布納聯合核研究所（總部位于莫斯科郊外）首次成功合成了117號新元素，該元素是科學家們在實驗室人工創造的最新的超重元素[5]。按照國際純粹與應用化學聯合會要求，杜布納聯合核研究所需要再次合成它，才能正式批準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 號元素，為加入元素周期表做好了準備[6]。2014年5 月2 日，德國的亥姆霍茲重離子研究中心利用新實驗又一次成功地證實117 號元素的確存在，歐洲、美國、印度、澳大利亞和日本等多國研究人員也參與了，他們在粒子加速器中，用鈣離子轟擊放射性元素锫，成功合成了117 號元素。但是，117號元素很快又衰變成115 號元素和113號元素。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[7]。

關于114號元素和116號元素的命名，依照 IUPAC 已確定的元素命名程序[8]及其傳統，由114號和116號元素的發現者杜布納原子核聯合研究所和勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室來建議其命名。杜布納原子核聯合研究所提出114號元素的名稱為flerovium，符號為Fl。此建議是為了向合成超重元素的杜布納原子核聯合研究所弗廖羅夫核反應實驗室致敬。116號元素的建議名稱為livermorium，符號為Lv。這項提議是為了向勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室致敬。2012 年 5 月 23 日，IUPAC 官方正式公布114 號元素的英文名稱為flerovium，符號為Fl；116 號元素的英文名稱為livermorium，符號為Lv。根據2007年全國科學技術名詞審定委員制定的《化學元素中文定名規范原則》，114號、116號元素的中文名字為“鈇”、“鉝”[9]。

2015年12月30日，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）宣布俄羅斯和美國的研究團隊已獲得充分的證據，證明其發現了115、117和118號元素[10]。

管理元素命名的國際組織于2016年6月8日公布了4種新元素的名稱提案，其中3種以發現者所在國家或地區命名，分別為日本、俄羅斯首都莫斯科和美國田納西州；1種以一名俄羅斯科學家命名。國際純粹與應用化學聯合會說，日本理化學研究所提議把其合成的第113號元素命名為nihonium，符號為Nh。這一名稱由日本國名的日語發音nihon和后綴ium組成。113號元素是首次由亞洲國家發現的元素。115號和117號元素名稱由俄羅斯和美國研究團隊聯合提出，分別為moscovium和tennessine，符號為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號元素名為Oganesson，符號是Og。這一名稱也由俄美研究團隊共同提出，以致敬俄羅斯知名物理學家尤里·奧加涅相。這些新元素的名稱將公示至2016年11月8日，最終由國際純粹與應用化學聯合會正式批準[11]。

二、元素周期表未來走向

門捷列夫發現周期律以來，時至今日，已140余年。通過眾多科學工作者的不斷努力，無論在深度或廣度上，元素周期表所顯示的內容及其變化規律，已被越來越多的人熟悉和掌握，成為人們進行社會生產、科學研究的重要工具。2006年，隨著118號元素的發現，“元素周期表未來什么樣”這個問題又擺在我們面前等待探討。

到今天為止，元素周期表中所有前7個周期的元素要么已經在自然界中被發現，要么在實驗室中用人工方法合成出來了。要想發現新元素，必須在第8個周期中尋找。

20世紀60年代起，根據核結構殼層模型和核穩定性理論，科學家認為，那些具有特定結構的核，如原子序數為114、126或184的核都會特別穩定，壽命很長，圍繞它可能存在許多個超重核組成的“穩定島”。1999年初發現的114號新元素，其半衰期長達60秒以上，遠大于它的鄰居們。這一發現大大增強了人們對于超重島存在的信心。如果穩定島的確存在，很可能元素周期表會一直延續下去。不過，在穩定島之外的大多數第8個或者更高周期的超重元素，可能由于衰變時間太短，從而無法在實驗室中被檢測到。如果是這樣，那么元素周期表上很可能存在大量空白。

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

三、元素周期表最新發展與中學化學結合

初中階段對元素周期表的要求不高，只是能夠根據元素序數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號元素。此時老師只需告訴學生第117號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，老師就要給學生補充更多的元素周期表的進展。高中學生此時對化學已有較多的認識，可能對“元素周期表會一直發展下去嗎”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。

四、小結

教材是老師教學和學生學習時的參考書，更新速度較慢。因此老師在教學中也要關注化學發展動向，將元素周期表的最新發展狀況分享給學生，不僅開闊了學生的視野，而且有助于提升學生的科學素養。

參考文獻：

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

[2]王磊.普通高中課程標準實驗教科書 化學2（必修）[M]。北京：山東科學技術出版社，2004

[3]中華人民共和國教育部制定.全日制義務教育化學課程標準（實驗稿）[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[4]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：北京師范大學出版社，2003.

[5]陳寅，姚子鵬.20世紀30年代后化學元素發現和合成的介紹[J].化學教育2015（3）95.

[6]周書華.登陸穩定的[J].物理2015（8）531.

[7]元素周期表或迎來新成員[期刊論文]-發明與創新·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、116號元素的中文命名探討[J].中國科技術語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.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結束嗎[J]-少年科學 2014（33）.

作者簡介：

詹利平（1992—），女，漢族，河南鄧州人，河南師范大學化學化工學院2015級碩士研究生，研究方向：中學化學教學。