元素周期表18族标法的由来

陈学民王海

（华东师范大学上海 200062）（上海长宁区少年科技指导站）

摘要介绍了元素周期表因AB族标法不同造成混乱，和美国化学会、国际纯粹与应用化学联合会提出1－18族新标法的情况。

关键词元素周期表 18族标法

近年来，我国出版的某些无机化学或普通化学教材中，已在元素周期表（长式，下同）的原有族序数ⅠA－O（或ⅧA）（18个纵行）上方，标上1－18，表示有18个族，这是按照国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）1985年提出的18族标法建议作出的。查阅近年国外（主要是美国）出版的10多种同类教材（包括中学教材），发现绝大多数采纳了IUPAC的建议，采取了相似的做法。我们也看到近年国外期刊发表的文章，来华申请的专利说明书中采用了18族标法。

元素周期律和周期表是化学的一个重要的学习与研究内容。鉴于不少师生对18族新标法建议及其由来不很清楚，国内化学界对18族标法本身及是否采用等问题存在不同看法，我们以为就此作一些历史背景的介绍是有益的。

1 AB分族标法不同造成混乱

长式周期表在世界各国使用最广泛，其中主族元素与过渡元素用A与B标示，由于美国与欧洲的使用正好相反，从而造成混乱，这种情况长期没有引起绝大多数化学家的注意。1979年美国化学会（ACS）无机化学分会命名法委员会在一次会议上提出这一问题。Fernelius等代表该委员会，对元素周期表中存在的混乱情形进行了详尽的调研，在1981年向ACS命名法委员会提交了报告，报告后来发表在1982年美国《化学教育》杂志上，并提交同年举行的第七届美国（两年一度）化学教育会议。在所有这些场合，都呼吁化学界尤其是教育界人士讨论，发表评论和提出建议，以找出解决问题的办法。

Fernelius等在“元素周期表中存在的混乱”一文中指出，元素周期表中由于采用A和B表示主族元素与过渡元素，在美国与在欧洲的用法正好相反而产生混乱。他们统计过195本美国化学教材使用A与B表示主族与过渡元素的情况（自1931年前至1981年），在1923年后广泛采用的长式周期表中，自1971年－1981年间，用A＝主族元素，B＝过渡元素的有48本，而A＝过渡元素，B＝主族元素的有2本（对应于此，1961年－1970年间前者有19本，而后者有12本，说明美国的化学教材的AB标法后来基本统一），我国采用的是美国的标法。而欧洲的标法正好相反，1970年IUPAC公布的无机化学命名法则采用欧洲的标法。这种标法的不同，反映在当讨论到第ⅥA族元素，如不附加说明，则可能指O、S、Se、Te、Po（美国）；也可能指Cr、Mo、W（欧洲）。这种混乱情况也表现在杂志上发表的文章中。美国《化学文摘》（CA）对1972年－1981年摘引涉及A、B标法的文章作了一个统计，从Ⅲ－Ⅶ族，在总共829篇文章中，以A＝主族元素，B＝过渡元素的文章有500篇，约占60％。相反，以A＝过渡元素，B＝主族元素的有244篇约占29％。不加说明就不能确定归属的有85篇，竟占约10％。由此可见问题的严重性，但也有人对这种混乱的程度提出质疑。

2 ACS与IUPAC等为解决问题进行的工作

为使问题更广为人知，引起更多讨论，提出更多建议，1983年3月举行的ACS全国会议上，由ACS化学教育分会等4个分会共同主持了“化学教育中的周期表”的研讨会。同年8月，ACS无机化学分会命名法委员会开会，对众多意见建议进行讨论，集中考虑4

种周期表族序数标法，最后通过1－18族标法（见表1C）并提交ACS命名法委员会。同年11月获批准。在此之前，这一标法建议也提交IUPAC命名法委员会。IUPAC的无机化学命名法委员会（CNIC）从1980年初起就试图解决族数标法存在的问题，1985年CNIC公开发表了周期表18族新标法的建议，ACS和IUPAC的18族标法引起了世界各国化学界人士和专业学会的强烈反应，尤其在1984年－1986年间。

其实早在1956年，Olander就提出用O（稀有气体）－17表示周期表的18个纵行（族）（获得版权），并在1964年向IUPAC的CNIC建议。这一建议被瑞典国家化学委员会采纳，于1973年又向IUPAC正式提出，但因与1970年IUPAC的规则不符而没被采纳。此外1964年Sanderson，1980年Araneo，1983年Fluck等等都分别提出自己族序数标法建议。

IUPAC的CNIC在收到各界的意见、建议后，在1986年和1987年举行的几次会议上，IUPAC和ACS的领导人在考虑比较各种标法建议的优缺点后，以优点是对周期表的每一族都给予独一无二的，明确的标示，通过了1985年提出的1－18族新标法的建议，并由IUPAC的CNIC会长Fluck教授执笔，以“New Notations in the Periodic Table”为题，于1988年发表，并引入“无机化学命名法”红皮书新版附录，Fluck同时指出，IUPAC只能提出建议，不能制定法律。因此鼓励就这一问题展开进一步讨论。

表1 几种元素周期表族序数标法

A、美国旧标法 B、欧洲标法 C、ACS建议 D、IUPAC建议

3 化学界的反响

在ACS和IUPAC提出新标法期间，各国化学界反响强烈，许多个人和团体给杂志写信或写文章，发表自己的看法或提出建议。Monaghan在调研了36封发表在杂志上的信件（或文章），发现只有5封是支持18族标法的，大部分人对18族新标法持反对意见。有的认为IUPAC的建议是“倒退到黑暗的年代”，18族周期表是“四月愚人节的把戏”等等，大多数人认为IUPAC和ACS的官员没有征求化学教育界的意见，许多化学家不知道IUPAC作出的改变，但也有人认为这要归因于他们自身的冷漠，或没有阅读有关刊物。

在英语杂志上，英国中学和技术学院的教师持强烈反对意见，而在美国，提出书面意见的则主要来自大学教师。主要的反对意见是，不知道使用原有的标法存在什么问题。而18族新标法与8族周期表相比，几乎没有教学方面的价值，不能清楚显示电子构型的周期性。

1987年Monaghan为了解化学家对IUPAC的18族新标法的反应，他向美国、加拿大、德国、爱尔兰、英国、澳大利亚和新西兰的化学家总共发出250份问卷调查表，结果回收82份。又向52家化学杂志的编辑发出简要问卷表，回收15份。由回收的份数较少，说明对此感兴趣者似乎不多。问卷表中有一个问题是：你是否认为需要对族序数标法进行标准化？52份回答“Yes”，12份“No”。对你是否赞同18族标法？有31份“Yes”，（以新西兰和荷兰为多）23份“No”。对你是否认为18族标法在最近的将来会广泛使用？50份“Yes”，20份“No”。但许多人指出，这取决于教材的使用，而许多教师的态度是“等着瞧”，不准备自己首先采用。对18族标法在教学方面是否是个进步？两种看法并存。认为是退步的理由之一是认为新标法的族序与价电子数之间失去联系，而赞同的认为教学上并不难，对13－18族，族数＝价电子数＋10。

ACS在其建议遭受尖锐批评之后，曾成立一个特设委员会进行重新调查，虽然委员会

并不支持18族标法，但其主席Bent认为：“我们应当深切感谢IUPAC的CNIC勇敢地发表其有争议的建议，讨论是科学生命的血液，迫使我们重新检查其基本假定的任何问题，对科学都起着重大作用。”

在对杂志编辑的调查中，大多数指出，正在使用（1986年）18族标法的文章作者少于25％。

1985年－1988年我国化学教育类杂志上也曾发表文章，介绍ACS的18族标法，反映了不同的看法和意见，但总的说，反响似乎不大。

4 关于稀有气体族序数的标法

我国出版的元素周期表（特别是教材中），稀有气体多标以O族，少数标ⅧA族。部分国外化学教材的元素周期表中，稀有气体上世纪80年代前一般标O族，80年代间标O族或ⅧA族（或8A）均有，而90年代后期则大多数标ⅧA族或8A，原先的Ⅷ族改标ⅧB族。我们赞成戴安邦先生的意见，将稀有气体称为ⅧA族更为恰当。

5 18族标法的若干实施例

1985年美国纽约州科学教育局通过IUPAC的18族标法。另据1986年11月美国《化学与工程新闻》（Chemical ＆ Engineering News）报道，荷兰皇家化学会，荷兰理科教师组织等机构一致批准IUPAC的18族标法。

在采用18族标法的教材中，一般在书中有关章节对此做了说明，有的还指出18族标法尚未普遍采用，有的认为族序数标法问题尚未解决，学生对现存不同标法都应有所了解等等。普遍的做法是介绍18族新标法，但周期表知识的讲解仍采用传统标法。

我们不清楚的是，在遭到化学界大多数人士反对的情况下，IUPAC却仍然通过其18族标法的建议。近20年过去了，看来元素周期表族序数的传统标法和18族标法，将以各自具有的价值而并存于化学领域，值得我国化学界和化学书籍出版界考虑的是，周期表族序数标法是否需要统一。

选自《化学教育》2003第24卷，11