元素周期表(biǎo)是根据(jù)原子序数从小至大排序的化(huà)学(xué)元素列(liè)表。列表大(dà)体呈长方形,某些元(yuán)素周期中留有空(kōng)格,使特(tè)性相近的元素归在同(tóng)一族中(zhōng),如(rú)卤素、碱金属元素、稀有(yǒu)气体(惰性气体或贵族气体)、放射(shè)性元素等。这使周(zhōu)期(qī)表(biǎo)中形成(chéng)元(yuán)素分区且分有七主族(zú)、七副族(zú)与零族、八族。由(yóu)于周期表能够准确地预测各种元素的特性及(jí)其(qí)之间的关系,因此它在化学及(jí)其他(tā)科(kē)学范畴中被广泛使用,作为分析化(huà)学行为时十分有(yǒu)用的(de)框(kuàng)架。俄国化学家门捷(jié)列夫于(yú)1869年发明周期(qī)表(biǎo),此后不断有(yǒu)人提出(chū)各种类型周期表不下(xià)170余种,归纳起来主(zhǔ)要有:短式表(以门捷列夫为代表)、长式表(维尔(ěr)纳式(shì)为代表)、特长(zhǎng)表(以波尔塔式为代表)。平面螺(luó)线表和圆形表(biǎo)(以达姆开夫式(shì)为代表)。立(lì)体周期表(以莱西的圆锥柱立体表为代表)等。小学上长期习用的(de)是长式周(zhōu)期表。2015年12月30日,IUPAC执行理事林恩·瑟比表(biǎo)示,元(yuán)素周期表将添四(sì)种(zhǒng)新元素,并于2016年(nián)初将公布。
按照元素(sù)在周(zhōu)期表中的(de)顺序给元素编(biān)号,得到原子序数。原子序数跟元素(sù)的原子结(jié)构(gòu)有如下关系:
质子数=原子(zǐ)序数=核外电子数=核电荷数
利用(yòng)周(zhōu)期表(biǎo),门(mén)捷列夫成功的(de)预(yù)测当时尚未发现的元素(sù)的(de)特性(镓、钪、锗(zhě))。1913年英国科学(xué)家莫色勒利用阴极射线撞击金(jīn)属产生X射(shè)线,发现原子(zǐ)序越大(dà),X射线的频率就越(yuè)高,因此(cǐ)他(tā)认为(wéi)核的正(zhèng)电荷决定了元素的化(huà)学性质,并(bìng)把元素(sù)依照核内正电荷(即质子数或原子(zǐ)序)排列。后(hòu)来(lái)又(yòu)经过多(duō)名科(kē)学家多年的修订才形成当代的周期表。
元素周期表中(zhōng)共有(yǒu)118种元素。将元素按照相对原(yuán)子质量由小(xiǎo)到大依次排列(liè),并将化学(xué)性质相(xiàng)似的(de)元(yuán)素放在一个纵列。每一种元素都有一个序(xù)号(hào),大小恰好等(děng)于该元素(sù)原子的(de)核内质子数,这(zhè)个(gè)序号称为(wéi)原(yuán)子序(xù)数。在周期表中,元素是(shì)以元素的原子序排列,最小的排行最前。表中(zhōng)一横行称为一个周期,一列称为一个族(8、9、10纵(zòng)行为一个族)。
原子的核外(wài)电子排布和性质有明(míng)显的规律性,科(kē)学家们是按原子序数递增排列(liè),将电子层数相同的(de)元素(sù)放在同一(yī)行,将最(zuì)外层电子数相同的元素放在同一列。
元素周期表有7个周期,16个族(zú)。每一个横行叫作一个周期,每一个纵行(háng)叫作一个族。这7个周(zhōu)期又可分成(chéng)短周期(1、2、3)、长周期(qī)(4、5、6)和(hé)不(bú)完全周期(7)。共有16个族,又分为7个主族(zú)(ⅠAⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA), 7个副族(ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB),一个第(dì)Ⅷ族(包括三个纵行(háng)),一个零族(zú)。
元素在周(zhōu)期表中的位置不仅(jǐn)反映了元素的原子结构,也显示了元(yuán)素(sù)性(xìng)质的递变规律和元素之间的内在联系。使(shǐ)其构(gòu)成了一个完(wán)整的体系称(chēng)为化(huà)学发展的重要里程碑之(zhī)一。
同一周期(qī)内,从(cóng)左(zuǒ)到右,元素(sù)核外电子层数相同,最外(wài)层电子数依次(cì)递增(zēng),原子半径递(dì)减(零族元(yuán)素除外)。失电子能力(lì)逐渐减(jiǎn)弱,获电子(zǐ)能(néng)力逐(zhú)渐增(zēng)强,金(jīn)属性逐(zhú)渐减弱(ruò),非金属性(xìng)逐(zhú)渐增强。元(yuán)素(sù)的最(zuì)高正氧化数从(cóng)左(zuǒ)到右递增(没有正(zhèng)价的除外(wài)),最低负氧(yǎng)化数从左到右递增(第一周期除外,第二周期(qī)的O、F元素(sù)除外(wài))。
同一族中,由上而下,最(zuì)外层电子数相同,核外电子层数逐渐增多,原(yuán)子序数递增(zēng),元(yuán)素金属性递增,非金属(shǔ)性递减。
元素周期表的(de)意义重大,科学(xué)家正是用此来寻找新型元素(sù)及化(huà)合物。
2015年12月(yuè)30日,国际纯(chún)粹与应用化(huà)学联(lián)合会(IUPAC)宣布俄罗斯和美国的研究团队(duì)已获得(dé)充(chōng)分的证据,证明其发现(xiàn)了115、117和 118号元(yuán)素。此外,该联合会已(yǐ)认可日本理(lǐ)化学研究所(suǒ)的科研人员发现了(le)113号元素。两个研究(jiū)团队通过让质量较轻的核子相互(hù)撞击,并跟踪其(qí)后产(chǎn)生的放射性超(chāo)重(chóng)元素的衰变情(qíng)况,合成(chéng)了上述四种(zhǒng)元素。
俄罗斯杜布纳联合原(yuán)子核研究所与美国加利福(fú)尼(ní)亚劳伦斯利弗莫(mò)尔国家实验室的研究人员,已被确认(rèn)发现了115、117和118号(hào)元(yuán)素。在(zài)2004 年和2007年(nián)展开实验后,他们还声称发现了113号元素。
IUPAC执行理事(shì)林恩·瑟比说,有关确认新(xīn)元素的报告(gào)将于2016年初(chū)公布(bù)。官方对这些元素的认可意味着(zhe)它们的发现(xiàn)者有(yǒu)权为其命名并设计符号。113号元素(sù)将成为首个由(yóu)亚洲研究(jiū)人员发现并命名的元素。
原子半(bàn)径
(1)除第1周期外,其他周期元素(惰(duò)性气体元素除外)的原子半径随原子序数的递增(zēng)而减(jiǎn)小;
(2)同一族的元素从上到下,随电子层数增多(duō),原(yuán)子半径(jìng)增大。
元(yuán)素化合(hé)价
(1)除第1周期外,同周期从左到右,第(dì)二周期元素最高正价由碱金属(shǔ)+1递(dì)增到(dào)氮元素+5(氟(fú)无正价,氧无+6价),其他(tā)周期元素(sù)最高正(zhèng)价由(yóu)碱金属+1递增到+7,非(fēi)金属(shǔ)元素负价都由碳族-4递增到-1。
(2)同(tóng)一主族的元素的最高正价、负(fù)价均相同。
单质的熔点(diǎn)
(1)同一周期元素随(suí)原子(zǐ)序(xù)数的递增,元(yuán)素(sù)组成的金属(shǔ)单(dān)质的熔点(diǎn)递增,非(fēi)金属(shǔ)单质的熔点递减;
(2)同一族元素从上(shàng)到下,元(yuán)素组(zǔ)成的金属单质的(de)熔点递减,非金属单质的熔点递增。
元素的(de)金属(shǔ)性
(1)同一周期的元素从(cóng)左(zuǒ)到右金(jīn)属(shǔ)性(xìng)递减,非金属性递增;
(2)同一(yī)主族元素(sù)从上到下金属(shǔ)性递增,非金属(shǔ)性递减。
水化物酸碱性
元素(sù)的金属性越强,其最高(gāo)价氧化物的水化(huà)物的碱(jiǎn)性越(yuè)强(qiáng);元素的非金属(shǔ)性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强。(F/Cl;O/S除外)
非(fēi)金属气态
元素非(fēi)金属(shǔ)性(xìng)越强(qiáng),气态(tài)氢化物越稳定。同周期非金属元素的非金属(shǔ)性越(yuè)强,其气态氢化物水(shuǐ)溶液(yè)一般酸性越强;同主族(zú)非金属(shǔ)元(yuán)素的非金属(shǔ)性(xìng)越强,其(qí)气(qì)态氢化物水溶液的酸性越弱。
单质的(de)氧化(huà)
一般元素的金属性越强,其单质的还原性越(yuè)强(qiáng),其氧化物的氧离子氧化性越弱(ruò);元素的非(fēi)金属(shǔ)性(xìng)越强,其单质的氧化性越强,其单原子阴(yīn)离子(zǐ)的还原性(xìng)越弱。
元素位(wèi)置推断
1、元素周期数(shù)等于核(hé)外电子(zǐ)层数;
2、主族(zú)元素的序数等(děng)于最外层电(diàn)子数;
3、确定族(zú)数应(yīng)先(xiān)确(què)定是主(zhǔ)族(zú)还是副族,其方法是(shì)采用原子序(xù)数逐(zhú)步减去各周(zhōu)期的元素种数(shù),即可由最后(hòu)的差数来确定。最后的差(chà)数就(jiù)是族(zú)序数,差为8、9、10时为VIII族,差数(shù)大于10时,则再减去10,最(zuì)后结果(guǒ)为族序数。
根据各周期所含的元素种类推(tuī)断,用(yòng)原子序数减(jiǎn)去各周期所含的元素种数,当结果为(wéi)“0”时,为零族;当为正(zhèng)数时,为周期表中从(cóng)左(zuǒ)向右数的纵行,如为“2”则为周期表(biǎo)中(zhōng)从左向右数的第二纵行(háng),即第ⅡA族;当为负数时(shí)其(qí)主族序数为8+结果(guǒ)。所以应熟记(jì)各周期元素的种数,即2、8、8、18、18、32、32。如(rú):114号元素在周期表(biǎo)中的位置(zhì)114-2-8-8-18-18-32-32=-4,8+(-4)=4,即为第七周期,第ⅣA族。
稀有气(qì)体元素
稀有气体也称为惰性气体 它们的化学性质较稳定(dìng),不会和其他物质发生化学反应。稀有气体主(zhǔ)要为:氦(He) 氖(Ne) 氩(Ar)氪(Kr) 氡(Rn) 氙(xiān)(Xe).
牢记稀有气体元素的(de)原子序数:2、10、18、36、54、86,通过(guò)稀有气(qì)体的位置(zhì),为某已知(zhī)原子序数的元素定位。如:要推知33号元素(sù)的位置(zhì),因它(tā)在18和(hé)36之(zhī)间,所以必在第4周期,由36号(hào)往左数,应在ⅤA族(zú)。
现代化学(xué)的(de)元素周期律是(shì)1869年俄国科学家(jiā)门捷(jié)列夫(Dmitri Mendeleev)首创的,他(tā)将当(dāng)时已知(zhī)的63种元(yuán)素依相对原子质量大(dà)小并以表的形式排(pái)列,把有(yǒu)相似化学性(xìng)质的元素放在同一列(liè),制成元(yuán)素周期表的雏形。经(jīng)过多年修订后才成为当代的周期(qī)表。在周期表(biǎo)中,元素是以(yǐ)元素的原子序排列,最(zuì)小(xiǎo)的排行最(zuì)先。表(biǎo)中一横行称为一个周期,一列称(chēng)为一个族。
原子(zǐ)半径由左到右依次减小,上(shàng)到下依(yī)次增大。
在化学教(jiāo)科书和字典(diǎn)中,都(dōu)附有一(yī)张“元素周期表(英文(wén):the periodic table)”。这张表揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎(hū)互不相关的元素统一起(qǐ)来,组成了一个(gè)完整的自然(rán)体系。它的发(fā)明,是近代化学(xué)史上的一个创举,对于促进(jìn)化(huà)学的发展,起了巨大(dà)的作用。看到这张表,人们便会想到(dào)它的最早发(fā)明者——门捷列夫。1869年,俄(é)国(guó)化学家门(mén)捷列夫(fū)按照相对原(yuán)子质量由小到大排列(liè),将化学性质相(xiàng)似(sì)的元素放在同一纵行,编制出(chū)第一张元素周期表。元素周(zhōu)期表揭示(shì)了化学元素之间的内在联(lián)系,使其构成(chéng)了(le)一个完整的(de)体(tǐ)系,成为化学发展史上的重要(yào)里程碑之一。随着(zhe)科(kē)学(xué)的(de)发展,元素周期表中未知元素留(liú)下(xià)的空位先后被(bèi)填满。当原子结构的奥(ào)秘被发现(xiàn)时,编排依据由相对原子质量改为原子的质(zhì)子数(shù)﹙核外电子数或(huò)核电(diàn)荷数﹚,形成现行的元素(sù)周期表。
