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一、元素周期律发现历程
早在18世纪末，在拉瓦锡的教科书中就出现了第一张“元素表”。19世纪以来，随着生产和科学实验的发展，科学界的自然观提高到了新的境界。1829年，德国耶拿大学化学教授德贝莱纳首先开始对元素的原子量和化学性质之间的关系进行研究，提出了三元素组规则，共有5组。所包括的元素还不及已知元素的三分之一（当时发现的元素还只有54种），因此他的分类只能是局部的，没有普遍性。
1862年，法国矿物学教授尚古多提出了元素性质就是数的变化的论点，创造了一个“螺旋线图”，并指出元素的性质有周期性重复出现的规律。尽管他的理论还缺乏精确性，但“螺旋线图”仍然肯定了许多元素之间的正确关系。从认识论的角度看，他是第一个从整体上提出元素的性质和原子量之间存在着内在联系的，并初步意识到元素性质的周期性。应该说，“螺旋线图”向揭示元素周期律迈出了有力的一步。
1864年，英国化学家欧德琳以原子量和元素符号为标题发表了一张基本上按原子量来排列元素次序的表，共47种元素。从形式上看，比“螺旋线图”又进了一步，但他未对表作实质的说明。同年，德国化学家迈尔在他的《现代化学理论》一书中，按原子量顺序详细讨论了各元素的物理性质，并在书中刊出了一张按原子量顺序排列的“六元素表”，该表对元素分族已做得很好，有了元素周期表的雏形，并给未发现的元素留出了空位，但他包括的元素未及当时已知元素的一半。
1865年，英国工业化学家纽兰兹把62种元素的原子量按递增顺序（只有个别例外）排列成了“八音律表”。他发现，从任意一种元素算起，每到第八种元素，其性质与第一种元素的性质相近。他察觉到了按原子量递增顺序排列时元素的性质有某种重复关系，这又向元素周期律的发现又迈出了可贵的一步。但是，由于他没有考虑到原子量测定值会有一定的误差，也没有估计到还有未发现的元素的存在，只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来，这就不能把事物的内在规律揭示出来。因此，他不仅没有获得支持，还遭到英国化学家们的嘲笑。
在这个时期，俄国圣彼得堡大学化学教授门捷列夫在进一步审查了原子学说的科学基础以及测定原子量的各种方法以后，更坚信原子是客观存在的，并且紧紧抓住原子量作为各种元素的最基本特性去探讨元素性质的演变规律。在此过程中，他对前人的工作进行了认真的核对，做了一番去粗取精、去伪存真的工作，并对“各种元素的原子量可以相差很大而元素价态的变动范围则较小”这一现象有很深的印象。1869年2月，他发表了第一张关于元素周期律的图表。同年3月6日，他因病委托他的朋友圣彼得堡大学化学教授门舒特金在俄罗斯化学学会上宣读了题为“元素属性和原子量的关系”的论文。
到了1871年，经过两年深入细致的研究后，门捷列夫又发表了“化学元素的周期依赖关系”一文，果断修改了他的第一张元素周期表，使原来的元素周期表由竖行改成横排，使同族元素处于同一竖行中，这样就更突出了化学元素的周期性，并有了主族与副族之分。在该文中他给元素周期律作出了定义：“元素（以及由元素所形成的单质或化合物）的性质周期地随着它们的原子量而改变。”这就是著名的门捷列夫元素周期律。
二、元素周期律的意义
元素周期表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三者之间的密切关系来指导我们对化学的学习。
过去，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。
元素周期律的重要意义，还在于它从自然科学方面有利地论证了事物变化中量变引起质变的规律性。
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。
三、元素周期律的应用
1. 运用元素“位—构—性”的关系解决问题
元素的“位—构—性”之间的关系可以从下列三个方面理解:（1）从元素的原子结构推测元素在周期表中的位置及有关性质；（2）从元素在周期表中的位置推测元素的原子结构及相关性质；（3）元素的一些主要性质能反映元素的原子结构和元素在周期表中的位置。
例1 对于核电荷数为37的元素，下列描述正确的是( )
A. 其单质在常温下跟水反应不如钠剧烈
B. 其碳酸盐易溶于水
C. 其原子半径比钾原子半径小
D. 其氢氧化物不能使Al(OH)3溶解
解析 37号元素的核外电子排布为： [+37] [2 8 18 8 1]，在第五周期第ⅠA族，是Rb元素，为不常见元素。解题的关键是根据该元素所在族的其他元素的性质，找出递变规律，加以推测判断。由于Rb与Na、K为同一主族，其性质与Na、K相似，且原子半径要比Na、K大，根据K与水反应比Na剧烈的事实可知，Rb与水反应比Na更剧烈，且RbOH的碱性比NaOH、KOH都强，能使Al(OH)3溶解。K2CO3的溶解度比Na2CO3大，都易溶于水，Rb2CO3应比K2CO3更易溶。综上所述，正确答案为B。
答案 B
2. 预言新元素的存在
例2 根据“稳定岛假说”，元素周期表最终界限可能在175号左右，1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三种新元素，请你预测一下116号元素位于周期表的什么位置？有关此元素的预测，正确的是（ ）
A. 它的最外层有6个电子
B. 它是金属
C. 它具有－2、＋4、＋6价
D. 它是一种非金属性很强的元素
答案 D
3. 在周期表中一定的区域内寻找特定性质的物质
（1）催化剂的选择
人们在长期的生产实践中，发现过渡元素对许多化学反应有良好的催化性能。进一步研究发现，这些元素的催化性能跟它们原子的d轨道没有充满有密切关系。于是，人们努力地在过渡元素（包括稀土元素）中寻找各种优良催化剂。例如，目前人们已能用铁、镍熔剂作催化剂，使石墨在高温和高压下转化为金刚石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反应，广泛采用过渡元素作催化剂，特别是近年来发现少量稀土元素能大大改善催化剂的性能。
（2）耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取
在周期表里从ⅢB到ⅥB的过渡元素，如钛、钽、钼、钨、铬，具有耐高温、耐腐蚀等特点。它们是制作特种合金的优良材料，是制造火箭、导弹、宇宙飞船、飞机、坦克等不可缺少的金属。
（3）矿物的寻找
地球上化学元素的分布跟它们在元素周期表的位置有密切的联系。科学实验发现如下规律：相对原子质量较小的元素在地壳中含量较多，相对原子质量较大的元素在地壳中含量较少；偶数原子序的元素较多，奇数原子序的元素较少；处于地球表面的元素多数呈现高价，处于岩石深处的元素多数呈现低价；碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈的最上部；熔点、离子半径、电负性大小相近的元素往往共生在一起，同处于一种矿石中。并发现同一区域的元素是伴生矿，这对探矿具有指导意义。
早在18世纪末，在拉瓦锡的教科书中就出现了第一张“元素表”。19世纪以来，随着生产和科学实验的发展，科学界的自然观提高到了新的境界。1829年，德国耶拿大学化学教授德贝莱纳首先开始对元素的原子量和化学性质之间的关系进行研究，提出了三元素组规则，共有5组。所包括的元素还不及已知元素的三分之一（当时发现的元素还只有54种），因此他的分类只能是局部的，没有普遍性。
1862年，法国矿物学教授尚古多提出了元素性质就是数的变化的论点，创造了一个“螺旋线图”，并指出元素的性质有周期性重复出现的规律。尽管他的理论还缺乏精确性，但“螺旋线图”仍然肯定了许多元素之间的正确关系。从认识论的角度看，他是第一个从整体上提出元素的性质和原子量之间存在着内在联系的，并初步意识到元素性质的周期性。应该说，“螺旋线图”向揭示元素周期律迈出了有力的一步。
1864年，英国化学家欧德琳以原子量和元素符号为标题发表了一张基本上按原子量来排列元素次序的表，共47种元素。从形式上看，比“螺旋线图”又进了一步，但他未对表作实质的说明。同年，德国化学家迈尔在他的《现代化学理论》一书中，按原子量顺序详细讨论了各元素的物理性质，并在书中刊出了一张按原子量顺序排列的“六元素表”，该表对元素分族已做得很好，有了元素周期表的雏形，并给未发现的元素留出了空位，但他包括的元素未及当时已知元素的一半。
1865年，英国工业化学家纽兰兹把62种元素的原子量按递增顺序（只有个别例外）排列成了“八音律表”。他发现，从任意一种元素算起，每到第八种元素，其性质与第一种元素的性质相近。他察觉到了按原子量递增顺序排列时元素的性质有某种重复关系，这又向元素周期律的发现又迈出了可贵的一步。但是，由于他没有考虑到原子量测定值会有一定的误差，也没有估计到还有未发现的元素的存在，只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来，这就不能把事物的内在规律揭示出来。因此，他不仅没有获得支持，还遭到英国化学家们的嘲笑。
在这个时期，俄国圣彼得堡大学化学教授门捷列夫在进一步审查了原子学说的科学基础以及测定原子量的各种方法以后，更坚信原子是客观存在的，并且紧紧抓住原子量作为各种元素的最基本特性去探讨元素性质的演变规律。在此过程中，他对前人的工作进行了认真的核对，做了一番去粗取精、去伪存真的工作，并对“各种元素的原子量可以相差很大而元素价态的变动范围则较小”这一现象有很深的印象。1869年2月，他发表了第一张关于元素周期律的图表。同年3月6日，他因病委托他的朋友圣彼得堡大学化学教授门舒特金在俄罗斯化学学会上宣读了题为“元素属性和原子量的关系”的论文。
到了1871年，经过两年深入细致的研究后，门捷列夫又发表了“化学元素的周期依赖关系”一文，果断修改了他的第一张元素周期表，使原来的元素周期表由竖行改成横排，使同族元素处于同一竖行中，这样就更突出了化学元素的周期性，并有了主族与副族之分。在该文中他给元素周期律作出了定义：“元素（以及由元素所形成的单质或化合物）的性质周期地随着它们的原子量而改变。”这就是著名的门捷列夫元素周期律。
二、元素周期律的意义
元素周期表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三者之间的密切关系来指导我们对化学的学习。
过去，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。
元素周期律的重要意义，还在于它从自然科学方面有利地论证了事物变化中量变引起质变的规律性。
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。
三、元素周期律的应用
1. 运用元素“位—构—性”的关系解决问题
元素的“位—构—性”之间的关系可以从下列三个方面理解:（1）从元素的原子结构推测元素在周期表中的位置及有关性质；（2）从元素在周期表中的位置推测元素的原子结构及相关性质；（3）元素的一些主要性质能反映元素的原子结构和元素在周期表中的位置。
例1 对于核电荷数为37的元素，下列描述正确的是( )
A. 其单质在常温下跟水反应不如钠剧烈
B. 其碳酸盐易溶于水
C. 其原子半径比钾原子半径小
D. 其氢氧化物不能使Al(OH)3溶解
解析 37号元素的核外电子排布为： [+37] [2 8 18 8 1]，在第五周期第ⅠA族，是Rb元素，为不常见元素。解题的关键是根据该元素所在族的其他元素的性质，找出递变规律，加以推测判断。由于Rb与Na、K为同一主族，其性质与Na、K相似，且原子半径要比Na、K大，根据K与水反应比Na剧烈的事实可知，Rb与水反应比Na更剧烈，且RbOH的碱性比NaOH、KOH都强，能使Al(OH)3溶解。K2CO3的溶解度比Na2CO3大，都易溶于水，Rb2CO3应比K2CO3更易溶。综上所述，正确答案为B。
答案 B
2. 预言新元素的存在
例2 根据“稳定岛假说”，元素周期表最终界限可能在175号左右，1999年是人造元素丰收年，一年间得到第114、116和118号三种新元素，请你预测一下116号元素位于周期表的什么位置？有关此元素的预测，正确的是（ ）
A. 它的最外层有6个电子
B. 它是金属
C. 它具有－2、＋4、＋6价
D. 它是一种非金属性很强的元素
答案 D
3. 在周期表中一定的区域内寻找特定性质的物质
（1）催化剂的选择
人们在长期的生产实践中，发现过渡元素对许多化学反应有良好的催化性能。进一步研究发现，这些元素的催化性能跟它们原子的d轨道没有充满有密切关系。于是，人们努力地在过渡元素（包括稀土元素）中寻找各种优良催化剂。例如，目前人们已能用铁、镍熔剂作催化剂，使石墨在高温和高压下转化为金刚石；石油化工方面，如石油的催化裂化、重整等反应，广泛采用过渡元素作催化剂，特别是近年来发现少量稀土元素能大大改善催化剂的性能。
（2）耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取
在周期表里从ⅢB到ⅥB的过渡元素，如钛、钽、钼、钨、铬，具有耐高温、耐腐蚀等特点。它们是制作特种合金的优良材料，是制造火箭、导弹、宇宙飞船、飞机、坦克等不可缺少的金属。
（3）矿物的寻找
地球上化学元素的分布跟它们在元素周期表的位置有密切的联系。科学实验发现如下规律：相对原子质量较小的元素在地壳中含量较多，相对原子质量较大的元素在地壳中含量较少；偶数原子序的元素较多，奇数原子序的元素较少；处于地球表面的元素多数呈现高价，处于岩石深处的元素多数呈现低价；碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈的最上部；熔点、离子半径、电负性大小相近的元素往往共生在一起，同处于一种矿石中。并发现同一区域的元素是伴生矿，这对探矿具有指导意义。