(0314更新)之前用的图片很多都是来源不明的,重新理了一遍。
简单说是受旧的短式元素周期表的影响。
建国前我国化学教材受日本教材的影响大,建国后,从苏联翻译了一批教材,比如“东北版本高中化学”,1952年这套受苏联影响的教材曾在全国推广过。因为第一种氙的化合物是1962年才发现的,在此之前的苏联使用的旧短式元素周期表把18列标成0族,再加上我国化学教材的一个特色就是“积重难返”,所以这个习惯延续了下来。
虽然后来因为文革,化学教材推倒重建过一轮,但很多过去的传统一直保留了下来。想了解更多的可以看看《中国百年教科书史 化学卷》。
我国中学化学里的很多定义跟不上时代这一点知乎上讨论得多了,记得有一次讨论配位键的定义,有个老师评论说IUPAC过时,2016全国科学技术名词审定委员会批准的《化学名词》不好,高中教材上那个符合考纲的写法才是正确的……可见不止“积重难返”,很多人就没拿IUPAC当回事。
至于这种族号编排是怎样产生的?什么是苏联使用的“旧的短式元素周期表”?
早年化学概念定义各种混乱,不同国家的不同时期的科学家对此的理解各不相同,下面介绍的便是其中一条支线——俄国-苏联支线。
1895年3月,英国科学家 Rayleigh和Ramsay在地球上发现了氦。1902年,门捷列夫接受了氦和氩元素的发现,并把它们纳入元素排列之中,分类为0族。各种元素周期表也随之更新,进入了2.0时代 。
比如下图1902年的Brauner's Table
下图则是1904年门捷列夫给出的版本。
可以看出上面这种短式元素周期表是在门捷列夫最原始的表上改动顺序后再加上了0族。主族和副族的排列没有明显区分,再后来这种短式周期表变成了下图这种里主族副族是靠“左右”来区分的模式,前面I、II左主右副,后面的III-VII左副右主。[1]
传统的八族周期表是按照最高/低价氢化物/氧化物分的,当时还以为它们是不能形成化合物的“惰性气体”,所以标为0族可以理解。
前面称这种表是“旧式”的,是因为后来有了下面这种“现代版本”的短式周期表,比较像CAS旧标准,以前的0族和VIII族合并成了VIII的AB,并不同的颜色区分s、p、d、f区元素。[2]
这种表最后都被IUPAC的那种表统一了,国内的教材也换了长式的元素周期表,这个在很多介绍化学教材演变的文章里有。
前面说了,这一块内容里各种发展支线。比如,发现氦、氖、氪和氙的英国人Ramsay对这些元素有自己的理解,他1904年给出的元素周期表种氦、氖、氪和氙就被分入了第八族,不过这种分法在当时是比较小众的,大部分元素周期表都和门捷列夫的分法类似,变化要到氙的化合物发现之后。
当年编教材的人只是在众多版本中选择了一种适合教学的方案,而且门捷列夫就是俄国人,从他那继承的元素周期表按传统说法是“创始人留下的正统”了,何况更新慢也算是国内中学化学教材的特色了,没什么好说的。
我之前淘过几本50年代的教材,不知道放哪了,如果以后能找到我就补个图吧。当时东北本用的是旧俄式周期表的证据很多,比如一些分享教学方法的文章里有提到当时周期表排布的。仔细读一读就会发现用的是旧俄式周期表。
为了防杠讲一些“长式”元素周期表的知识,下图来自一篇1933年的综述[3],其中的Figure 7是1893年Rang.P.G.F 提出的,除了没有18列、f区,硼铝硅锡位置不对以及H的位置没有确定等外,形式上已经非常接近现在的长式周期表了,1905年Heinrich Werner 提出的长式元素周期表被认为是现在通用版本的雏形[4]。
补几张图。
开头的图没说东北本的来源。《为采用东北版化学教科书和提高教学质量而努力》. 化学通报, 1952(02):3-5.
之前提过的对岸的元素周期表。教育部異體字字典 (moe.edu.tw)
你都参考维基百科的图了,为什么不读一读呢?它讲的很清楚了,旧欧标,A和B分别代表在周期表的左侧和右侧。而美标A和B分别代表主族元素和过渡元素。而中国的分类方法,多了一种元素叫做副族元素,标记为B,还把8-10列元素踢出了副族元素队伍,那它自然不能叫VIIIB了。在中国的分类中,稀有气体也不算做主族元素,因此自然采用了欧标的标注,0族。
所以为什么中国的标注不一样?因为分类方法不同。中国把元素分为了主族、副族、第八族和0族。
要我说,分类本来就是人为的,分得有理都是可行的。中国出这套分类无可厚非。但是中学以此作为圣经拿来考,属实是恶心人用的。
因为这种标注法是与中学课本的教学内容和课程安排相适应的。
中学教科书是介绍主族元素的,简单介绍过渡元素和稀有气体元素的,作为中学生可以简单的对各种元素性质有一个非常简单的印象,过渡金属过于复杂略讲归为一类也非常方便理解。
A、B主副族的分类法恰好和书的内容非常符合(也可能最初就是因为这个分类法而设计的教科书)。反正按照你这个分类法,一个接受了高中化学教育的学生能够基本理解我们生活中遇到的大多数无机化合物,这就非常好的完成教学目的。至于钪钛钒铬锰铁钴镍铜锌的区别,尤其铁钴镍的区别,也很难让高中生有非常好的理解,放在一起岂不是更好教学。
1~18的分类法太过简单、粗暴、直接,过于强调每个族之间区别,教过渡金属就复杂太多,非常粗暴,这里我觉得iupac的规定属于奇葩行为(iupac的奇葩规定特别多,不是我们一般研究者可以理解的)。但是作为国际标准也在周期表上方进行了简单标注,就是一种非常合理的设计安排。
如果是无机化学或者结构化学的教课书,就不会去给你介绍主族或者副族的问题,而是强调分区和电子排布,比如s区,d区等。
我觉得这样写很清楚,中学只会学主族,过渡元素区和 f 区过于复杂,而且对于认识基础的元素规律并没有特别大的帮助,混在一起会造成混淆。