[实用新型]三维金字塔元素周期教具

说明书

技术领域

本实用新型属于化学教学领域，涉及一种化学教学中的元素周期教具，尤其涉及一种三维金字塔元素周期教具。

背景技术

元素周期律能集中反映各元素之间的内在联系和递变规律，直观地表达元素的部分性质，是化学工作者进行科学工作的指南，又是帮助学生涉入化学世界的重要工具。然而，作为元素周期律的表达，则始终未能达到完美的程度。元素周期表从它诞生起，就一直处于不断的变化之中。19世纪60年代，俄国化学家门捷列夫提出元素的化学性质随原子的递增呈周期性变化的元素周期律，并于1869年发表了第一张元素周期表。1871年，他对自己的周期表作了适当的调整。1898年，克鲁克斯又确定了惰性气体的位置。1913年，莫斯莱按原子序数确定周期表，进一步确定了氢和钾的位置，钴与镍、碲与碘的位置互换。1922年，波尔提出用原子外层电子决定周期表，引入过渡金属的概念，同时确定镧系元素的位置。1964年以来，各国科学家对未知元素的存在和性质进行大胆的预测，又成功地合成了许多新元素，这些元素的发现既得益于元素周期表，又丰富和发展了元素周期表。

随着科学的发展及认识的不断深化，人们研制出了多种类型的平面元素周期表，目前最通用的平面元素周期表(长式周期表)，虽然整齐、易读，但是将内过渡元素单独列出，使周期表失去了整体连贯性，且对周期律的界限问题缺乏说明，对其它内容，诸如：对角线规则、同族元素由上到下原子半径增大等缺乏直观描述。在化学教学中，物质结构、元素周期律及其化合物的性质是教学的难点，教师都采用平面周期表，对某些内容讲起来比较抽象，不容易引起学生的兴趣，如原子半径的变化规律、元素按价电子排布分区、原子序数的连续性等。

为此，人们在周期表的排列、制作方面不断改进，设计了各种元素周期表达的立体模式。目前已报道的有积木型、支架型、宝塔型、大厦型、三角锥形、圆柱式等。立体元素周期模型已受到人们的关注，在中学课本(实验本)中也已经采用了立体彩色元素周期表，即将推广。这些模型着眼于周期律某一方面的内容，在一定程度上对周期律模型设计面临的某些问题加以很好地解释。但无论如何设计，它必须集中反映各元素之间的内在联系和递变规律，力图直观表达元素的部分性质。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种集直观性、趣味性、创造性为一体的，界限分明、布局合理的三维金字塔立体元素周期教具。

本实用新型的三维金字塔元素周期教具，是将元素周期表中的元素按价电子构型分为s区、p区、d区、f区，并分别置于金字塔的四个侧面；各区中同族元素位于金字塔的同一列；同一周期的元素对应在金字塔的同一高度；所述s区包括IA族和IIA族元素；p区包括0族、IIIA族、IVA族、VA族、VIA族及VIIA族元素；d区包括IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIIIB、IB及IIB族元素；f区包括镧系和锕系元素。

三维金字塔元素周期教具的模型分析：

1、氢元素位于金字塔的顶部，突出了氢元素的始祖地位。

2、每一族元素上端标明族数，侧面标明周期数；自上至下，元素所占面积逐渐增大，突出了同族元素原子半径依次增大的递变关系，而同一区内同一周期的元素所占面积差别不大，与其原子半径差别不大的性质相似的特点一致。整个模型从氢元素开始沿逆时针方向旋转，可将所有元素按原子序数由小到大的顺序联贯起来。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、直观性：本教具借助三维金字塔的立体特征，将元素周期表中的元素按价电子构型分为四个区，并分别置于金字塔的四个侧面，直观地反映了元素周期的递变规律：同一族，从塔顶到塔底体积越来越大，揭示了原子半径自上而下逐渐增大；氢元素位于塔顶，原子量最小；0族元素所占空间相对较大，表示其半径突然增大。这些特征直观形象地反映了元素的递变性，有助于学生理解周期律中元素金属性、酸碱性、电负性的变化规律。在课堂演示中，有助于将学生的注意力集中在相应的区，逐块突破。

2、形式美：重力法则的作用要求物体具有均衡稳定的外形，三维金字塔元素周期教具结构的一个显著的特点就是对称、均衡、稳定，以立体模式将所有元素有规律地堆积起来形成元素家族。

3、趣味性：本教具结构简单，制作方便；可以不同颜色标记特殊性质的元素，比如突出了生命元素(C、N、O、H、S、K、Ca、P等)，有毒元素(Se、Te、Sb、Pb)。贴近生活，新颖有趣，引起学生学习元素及化合物知识的兴趣。

4、创造性：金字塔各区的底部都留有一定的空间，可以启发学生想象，元素有没有终点，元素的终点在哪里等。

附图说明