专利名称：七阶锥形螺旋元素周期教具的制作方法
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模 型，尤其涉及一种七阶锥形螺旋元素周期教具。
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、宝塔型、大厦型、支架型、三角 锥形、圆柱式等。立体元素周期模型己受到人们的关注，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，在一定程度上对元素周期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
本实用新型的目的提供一种集直观性、趣味性、创造性为一体的七阶锥形 螺旋元素周期教具。
本实用新型的七阶锥形螺旋元素周期教具，是将元素周期表中的元素按原 子序数从小到大的顺序排布在一个七阶锥形螺旋体上，原子序数小的位于锥形
螺旋体的上部的阶上，原子序数大的位于锥形螺旋体的下部的阶上；排布在不 同阶上的同族元素径向对齐。随着原子序数的增大，元素所处的阶数随之增加。
镧系、锕系位于上述锥形螺旋体的第六、第七阶上，对应元素周期表中的 第IIIB族；镧系元素、锕系元素分别按原子序数从小到大的顺序排布在镧系、 锕系所在锥形螺旋体阶数(第六、第七阶数)的内圈。
在对应元素的外圈或内圈径向排布有其常见的同位素。
本实用新型模型的特点
1、 元素性质递变周期的连续性
将所有元素原子序数从小到大的顺序排布在一个七阶螺旋锥体上，每一阶 对应元素周期律中的一个周期；随着原子序数的增大，元素所处的阶数随之增 加，元素的性质随着原子序数的增加呈现螺旋式的连续递变，体现了元素性质 变化的连续性(非截断重叠)和元素性质随原子序数的递增而不断变化的情形； 排布在不同阶上的同族元素径向对齐，体现了原子半径增大的递变规律。
2、 短周期元素性质递变速率快
将所有元素按原子序数从小到大的顺序排布在一个七阶螺旋锥体上，由于 每一阶螺旋变化的幅度不同，形象地表明了元素性质递进变化幅度的不同。短 周期元素阶的曲率变化大，这形象地说明了短周期元素性质递变速率快。
3、 同族元素原子半径自上而下呈阶梯式变化
同族元素自上而下所占面积逐渐增大，形象地反映了元素随着原子序数增 大，原子半径增大的递变规律。主族元素中，第一个元素的性质与同族元素的 通性相比差异大。例如，第7主族元素中，氟的性质远比同族元素活泼。氯的 性质虽然远不如氟活泼，但却比溴、碘的性质活泼得多，溴和碘的性质比较相
4似。螺旋式周期模型中，氟与氯间距离较大，氯与溴间的距离较近，形象化地 说明了同族元素性质的递变规律。
4、 镧、锕系的位置
本教具借助其空间特征，将镧系元素、锕系元素排布在第6， 7阶的内圈， 形象地表示出镧系元素、锕系元素在教具中与主族元素同处一个周期，直观地 表明镧系元素、锕系元素属于内过渡元素。
5、 元素同位素的设置
目前的元素周期表，以表格形式将所有元素表示出来， 一种元素占一个格 子，随着科技的发展，人们对原子的认识不断深化，元素的同位素相继被发现。 例如&、 2D、 3T等，而在现行元素周期表中难以表示。本模型利用锥体螺旋 立体结构，在对应元素的外圈或内圈径向排布有其常见的同位素，充实了周期 表的内容。
图1为本实用新型的主视图具体实施方式
一种七阶锥形螺旋元素周期教具，是将元素周期表中的元素按原子序数从 小到大的顺序排布在一个七阶锥形螺旋体上。原子序数小的位于锥形螺旋体的 第一阶上，对应元素周期律中的第一周期，如H、 He;第二阶排布有Li、 Be、 B、 C、 N、 O、 F、 Ne;......最后一阶排布有Fr、 Ra、 Ac-Lr 、 Rf、 Db、
Sg、 Bh、 Hs、 Mt、 Ds、 Rg、 Uub、 Uut、 Uuq、 Uup、 Uuh、 Uus、 Uuo。排布 在不同阶上的同族元素径向对齐，且随着原子序数的增大，元素所处的阶数随 之增加。如IA族元素，沿螺旋顶向螺旋底径向对齐，且排布顺序依次为H、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr; HIB族元素沿螺旋顶向螺旋底径向对齐，且排布顺 序依次为Sc、 Y、 La-Lu、 Ac-Lr; 0族元素沿螺旋顶向螺旋底径向对齐，且排 布顺序依次为He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn。
镧系、锕系位于上述锥形螺旋体的第六、第七阶上，对应元素周期表中的 第IIIB族；镧系元素(La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu)、锕系元素(Ac、 Th、 Pa、 U、 Np、 Pu、 Am、 Cm、 Bk、 Cf、 Es、 Fm、 Md、 No、 Lr)分别按原子序数从小到大的顺序排布在锥形螺旋 体的第六、第七阶的内圈。
5在对应元素的外圈或内圈径向排布有其常见的同位素。如，"o元素位于 元素周期的第二周期，其排布在锥形螺旋体的第二阶上，就在第二阶上对应16o 元素位置的外圈径向排布其同位素18o 。
为了便于携带和课堂演示，在教具模型上安装有底座。
权利要求1、一种七阶锥形螺旋元素周期教具，其特征在于将元素周期表中的元素按原子序数从小到大的顺序排布在一个七阶锥形螺旋体上，原子序数小的位于锥形螺旋体的上部的阶上，原子序数大的位于锥形螺旋体的下部的阶上；排布在不同阶上的同族元素径向对齐。
2、 如权利要求1所述七阶锥形螺旋元素周期教具，其特征在于镧系元素、 锕系元素分别按原子序数从小到大的顺序排布在镧系、锕系对应锥形螺旋体阶 数的内圈。
3、 如权利要求1所述七阶锥形螺旋元素周期教具，其特征在于在对应元 素的外圈或内圈径向排布有其常见的同位素。
专利摘要本实用新型提供了一种七阶锥形螺旋元素周期教具，是将元素周期表中的元素按原子序数从小到大的顺序排布在一个七阶锥形螺旋体上；排布在不同阶上的同族元素径向对齐。随着原子序数的增大，元素所处的阶数随之增加，元素的性质随着原子序数的增加呈现螺旋式的连续递变，体现了元素性质变化的连续性；镧系元素、锕系元素分别按原子序数从小到大的顺序排布在镧系、锕系所在周期对应锥形螺旋体阶数的内圈，形象地表示出镧系元素、锕系元素在模型中与主族元素同处一个周期，直观地表明镧系元素、锕系元素属于内过渡元素；在对应元素的外圈或内圈径向排布有其同位素，充实了周期表的内容；排布在不同阶上的同族元素径向对齐，体现了原子半径增大的递变规律。
文档编号G09B1/02GK201259739SQ20082022160
公开日2009年6月17日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日
发明者颖 傅, 秦淑琪 申请人:西北师范大学