专利名称：三维金字塔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， 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)中也己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VHA族元素；d区包括IIlB、 IVB、 VB、 VIB、 VEB、 VfflB 、 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。
图1为本实用新型的主视图 图2为图1的俯视图
具体实施方式
一种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。其中s区包括IA 族(自上至下的排列顺序依次为H、 Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr)元素和IIA族 (自上至下的排列顺序依次为Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Ra)元素；p区包括0 族(自上至下的排列顺序依次为He、 Ne、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn)元素，IIIA族(自 上至下的排列顺序依次为B、 Al、 Ga、 In、 Tl、 Uut)元素，IVA族(自上至 下的排列顺序依次为C、 Si、 Ge、 Sn、 Pb、 Uuq)元素，VA族(自上至下的 排列顺序依次为N、 P、 As、 Sb、 Bi、 Uup)元素，VIA族(自上至下的排列 顺序依次为O、 S、 Se、 Te、 Po、 Uuh)元素及WA族(自上至下的排列顺序 依次为F、 Cl、 Br、 I、 At、 Uus)元素；d区包括IIIB族(自上至下的排列顺 序依次为Sc、 Y、 La-Lu、 Ac-Lr)元素，IVB族(自上至下的排列顺序依次为 Ti、 Zr、 Hf、 Rf)元素、VB族(自上至下的排列顺序依次为V、 Nb、 Ta、 Db)元素，VIB族(自上至下的排列顺序依次为Cr、 Mo、 W、 Sg)元素，VIIB 族(自上至下的排列顺序依次为Mn、 Tc、 Re、 Bh)元素、環B族(自上向下 的排列顺序依次为Fe、 Ru、 Os、 Hs; Co、 Rh、 Ir、 Mt; Ni、 Pd、 Pt、 Ds)元 素，IB族(自上至下的排列顺序依次为Cu、 Ag、 Au、 Rg)元素及IIB族(自 上至下的排列顺序依次为Zn、 Cd、 Hg、 Uub)元素；f区包括镧系(自左至右 的排列顺序依次为La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu)元素和锕系(自左至右的排列顺序依次为Ac、 Th、 Pa、 U、 Np、 Pu、 Am、 Cm、 Bk、 Cf、 Es、 Fm、 Md、 No、 Lr)元素。
每一族元素上端标明族数。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的规律；氢元素位于第一周期，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。
将金字塔的每个侧面划分成7个不同高度，各区中同一周期的元素对应 在金字塔的同一高度。
为了便于携带和课堂演示，在三维金字塔教具上安装有底座。
权利要求1、一种三维金字塔元素周期教具，其特征在于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，并分别排布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O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。
专利摘要本实用新型提供了一种集直观性、趣味性、创造性为一体的三维金字塔立体元素周期教具，该教具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。本教具借助立体几何特征，直观地反映了元素周期的递变规律，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。
文档编号G09B1/00GK201259740SQ20082022160
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