元素周期律的教学作用及意义的分析

元素周期律的教学作用及意义的分析摘要：普通高中化学课程标准中提到：能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了解原子结构与元素性质的关系。能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在元素周期表中的位置及其性质的递变规律。元素周期律是对元素性质呈现周期性变化实质的揭示，对学生的化学学习意义重大，通过几个典型元素的学习达到对高中阶段所考察的元素的基本情况的掌握。这一节的学习能很好的体现知识的迁移，将整个化学元素周期表清晰的展现在学生面前，帮助学生构建完整的知识结构，进而印在脑子里。在情感教育上联系化学史、实际生产生活是一堂生动的化学课。关键字：元素周期律学习元素周期表元素周期律指元素的性质随元素的原子序数（即核电荷数或核外电子数）的增加原素原子的物理性质上的周期性电子层排布、原子体积、原子半径，在化学性质方面电负性、金属和非金属的活泼性，氧化物和氢氧化物酸碱性的变迁，金属性和非金属性的变迁都呈现周期性变化的规律。说明了元素性质上的周期性变化，并在化学知识系统化过程中起过重要作用，使化学学习减少了盲目性。它把许多化学事实联系起来，在学生面前呈现出完整的元素表，体会化学的完整性、规律性。1.从某个元素到某族元素的知识迁移：元素周期律是学习和研究化学的一种重要工具．元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间的内在联系，是对元素的一种很好的自然分类．我们可以利用元素的性质、它在周期表中的位置和它的原子结构、化学、物理性质之间的密切关系来指导学生对化学的学习研究。可见元素周期律是高中化学必修内容的重要组成部分，其相关知识在必修和选修模块中均有提及。因此，学好元素周期律有助于打好化学学习的基础，对今后的知识学习也具有一定的迁移作用。高中的化学元素周期律的学习是在学习了钠、铝等金属和氧、氯、氮等元素基础上进行的，因此在教学中，教师也可以引导学生从这些学过知识开始迁移，向学生展示化学的完整性、系统性及规律性。利用教材中的探究活动、实践活动、资料库展开前期的研究活动科学探究是新化学课程标准提倡的重要理念之一，在此理念指导下，教材编写注意了学生进行探究学习的需要，设计了有关元素周期律与周期表知识的“预备性”探究活动：在高一第二章“开发海水中的化学资源”中，请学生根据氯、溴、碘的原子结构并收集有关资料，研究氯、溴、碘物理性质的差异和化学性质的相似性。在这个探究活动中，除了注意通过研究氯、溴、碘的原子结构和收集资料，培养学生对信息的比较能力和发现问题的能力之外，还应注意引导学生对氯、溴、碘单质物理性质、化学性质进行比较、分析，引发学生思考“有没有规律？”。在对氯、溴、碘的化学性质差异性和相似性的探究中，注意引导学生从不同角度探究物质的活泼性：①利用教材中的“资料库:氯、溴、碘的单质跟氢气的化合”，根据反应的条件、快慢、吸收或放出热量的大小讨论生成物的稳定性，判断卤素性质活泼性的递变规律。为帮助学生建立部分知识的横向联系，在《评说硫、氮的“功”与“过”》这一章引导学生比较氮气、氧气、氟气与氢气的反应情况。②利用“思考与练习：寻找资料，对氯、溴、碘单质跟水反应的情况进行比较分析”，设计类似的教学活动，如设计实验证明钠、镁、铝的活泼性（与水、与酸反应情况的比较），来引出同周期元素性质的递变。③利用教材中的实践活动，要求学生用氯水、溴水、碘水、NaCl、NaBr、KI溶液和四氯化碳设计实验证明卤素性质活泼性的递变规律。在上述探究活动中，注意学生的主体性，引导他们分析信息、制定实验方案、描述实验现象、讨论与归纳、撰写报告，体验科学过程。2.零散知识点到系统知识系统学习方法指导：认知价值建构主义学习观认为学习的过程不能是被动的接受，而是主动探究知识的过程。通过对元素周期律发展史的学习，不仅能使学生了解具体的发展过程，更重要的是向学生呈现了科学研究的模型和科学思维的方法，这将对学生的主动建构知识的过程起到促进作用。元素周期表是周期律的具体表现形式，它把元素纳入一个系统内，反映了元素间的内在联系，打破了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。通过元素周期律和周期表的学习，可以加深对物质世界对立统一规律的认识。学生普遍认为化学知识点多而且零散，不容易记忆，通过这一节学生会体会到化学的系统性、整体性。将零散的知识点穿成串，提高学习兴趣及效率。元素的金属性与非金属性跟原子结构的关系从化学的观点来看，金属原子易失电子而变成阳离子，非金属原子易跟电子结合而变成阴离子。元素的原子得失电子的能力显然与原子核对外层电子特别是最外层电子的引力有着十分密切的关系。原子核对外层电子吸引力的强弱主要与原子的核电荷数、原子半径和原子的电子层结构等有关。我们常用电离能来表示原子失电子的难易，并用电子亲合能来表示原子与电子结合的难易。从元素的一个最低能态的气态原子中去掉1个电子成为一价气态阳离子时所需消耗的能量叫该元素的第一电离能，从一价气态阳离子中再去掉1个电子所需消耗的能量叫第二电离能。电离能的数据表明，同主族元素从上到下电离能减小，即越向下，元素越易失去电子。同周期元素从左到右，电离能增大。一般说来，元素的电离能数值越大，它的金属性越弱。原子的电子亲合能是元素的一个气态原子获得1个电子成为一价气态阴离子时所放出的能量。电子亲合能越大，元素的原子就越容易跟电子结合。一般说来，元素的电子亲合能越大，它的非金属性越强。元素的原子在化合物分子中把电子吸引向自己的本领叫做元素的电负性。元素的电负性同电离能和电子亲合能有一定的联系。我们可把电负性的数值作为元素金属性或非金属性的综合量度。金属的电负性较小，金属的电负性越小，它的活动性越强。非金属的电负性较大，非金属的电负性越大，它的活动性也越强。同一周期中，各元素的原子核外电子层数相同，但从左到右，核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，电离能趋于增大，失电子越来越难，得电子能力逐渐增强，因此金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。在短周期中这种递变很显著，但在长周期中，自左至右，元素的金属性减弱很慢。因为长周期中过渡元素增加的电子进入尚未填满的次外层，即填入d轨道（第六周期镧系元素电子进入倒数第三层，即填入f轨道），所以在长周期的前半部各元素的原子中，最外层电子数不超过2个，由于这些元素的原子半径和电离能依次仅略有改变，因此金属性减弱很慢。在长周期的后半部分各元素的原子中，最外层上的电子数依次增加，因此金属性的减弱和非金属性的增强才变得显著。在各主族内，从上到下，随原子序数的增加，虽然原子的核电荷数是增加了，但原子的电子层数也随着增多，原子半径也增大，内层电子的屏蔽效应也加大。由于这些原因，原子核对外层电子的引力减弱，原子易失去电子，因而元素的金属性也增强。3.渗透情感教育代替枯燥的知识点讲解：新课程关注的学习目标除了知识与技能、过程与方法，还关注学生情感、态度、价值观的养成。元素周期律的学习对学生的情感、态度、价值观的育成有重要价值。一方面，通过元素周期律发现史的教育：门捷列夫曾用元素周期律来预言未知元素并获得了证实。此后，人们在元素周期律和周期表的指导下，对元素的性质进行了系统的研究，对物质结构理论的发展起了一定的推动作用。不仅如此，元素周期律和周期表为新元素的发现及预测它们的原子结构和性质提供了线索。元素周期律揭示了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，从自然科学上有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。可以开拓学生的科学视野，培养他们严谨的科学态度，激励他们追求真理的信念。另一方面，通过向学生呈现元素周期律和周期表的探索与发展过程，揭示了科学的思维过程。元素周期律和周期表对于工农业生产也有一定的指导作用。由于在周期表中位置靠近的元素性质相近，这样就启发了人们在周期表中一定的区域内寻找新的物质。元素周期律和周期表，揭示了元素之间的内在联系，反映了元素性质与它的原子结构的关系，在哲学、自然科学、生产实践各方面，都有重要意义。元素周期律是自然科学的基本规律，也是无机化学的基础。各种元素形成有周期性规律的体系，成为元素周期系，元素周期表则是元素周期系的表现形式。元素周期律是对元素性质呈现周期性变化实质的揭示，通过本节的学习，可以使学生对以前学过的知识进行概括、综合，实现由感性认识上升到理性认识；同时，也会以此理论来指导后续学习。本节的重要性不言而喻。