现代化学的元素周期律是1869年俄国科学家门捷列夫(DmitriMendeleev)首先创造的,他将当时已知的63种元素依相对原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一列,制成元素周期表的雏形。经过多年修订后才成为当代的周期表。
在周期表中,元素是以元素的原子序数排列,最小的排行最先。表中一横行称为一个周期,一列称为一个族。原子半径由左到右依次减小,上到下依次增大。
在化学教科书和字典中,都附有一张“元素周期表(英文:theperiodictableofelements)”。这张表揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系。它的发明,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展,起了巨大的作用。看到这张表,人们便会想到它的最早发明者——门捷列夫。1869年,俄国化学家门捷列夫按照相对原子质量由小到大排列,将化学性质相似的元素放在同一纵行,编制出第一张元素周期表。元素周期表揭示了化学元素之间的内在联系,使其构成了一个完整的体系,成为化学发展史上的重要里程碑之一。随着科学的发展,元素周期表中未知元素留下的空位先后被填满。当原子结构的奥秘被发现时,编排依据由相对原子质量改为原子的质子数﹙核外电子数或核电荷数﹚,形成现行的元素周期表。
按照元素在周期表中的顺序给元素编号,得到原子序数。原子序数跟元素的原子结构有如下关系:
质子数=原子序数=核外电子数=核电荷数
利用周期表,门捷列夫成功的预测当时尚未发现的元素的特性(镓、钪、锗)。1913年英国科学家莫色勒利用阴极射线撞击金属产生射线X,发现原子序数越大,X射线的频率就越高,因此他认为核的正电荷决定了元素的化学性质,并把元素依照核内正电荷(即质子数或原子序数)排列。后来又经过多名科学家多年的修订才形成当代的周期表。将元素按照相对原子质量由小到大依次排列,并将化学性质相似的元素放在一个纵列。每一种元素都有一个序号,大小恰好等于该元素原子的核内质子数,这个序号称为原子序数。在周期表中,元素是以元素的原子序数排列,最小的排行最前。表中一横行称为一个周期,一列称为一个族。
原子的核外电子排布和性质有明显的规律性,科学家们是按原子序数递增排列,将电子层数相同的元素放在同一行,将最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。每一个横行叫作一个周期,每一个纵行叫作一个族(VIII族包含三个纵列)。这7个周期又可分成短周期(1、2、3)、长周期(4、5、6、7)。共有16个族,从左到右每个纵列算一族(VIII族除外)。例如:氢属于IA族元素,而氦属于0族元素。
元素在周期表中的位置不仅反映了元素的原子结构,也显示了元素性质的递变规律和元素之间的内在联系。使其构成了一个完整的体系,被称为化学发展的重要里程碑之一。
同一周期内,从左到右,元素核外电子层数相同,最外层电子数依次递增,原子半径递减(0族元素除外)。失电子能力逐渐减弱,获电子能力逐渐增强,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。元素的最高正氧化数从左到右递增(没有正价的除外),最低负氧化数从左到右递增(第一周期除外,第二周期的O、F元素除外)。
同一族中,由上而下,最外层电子数相同,核外电子层数逐渐增多,原子半径增大,原子序数递增,元素金属性递增,非金属性递减。
元素周期表的意义重大,科学家正是用此来寻找新型元素及化合物。
2015年12月31日美国《科学新闻》双周刊网站发表了题为《四种元素在元素周期表上获得永久席位》的报道。国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)宣布俄罗斯和美国的研究团队已获得充分的证据,证明其发现了115、117和118号元素。此外,该联合会已认可日本理化学研究所的科研人员发现了113号元素。两个研究团队通过让质量较轻的核子相互撞击,并跟踪其后产生的放射性超重元素的衰变情况,合成了上述四种元素。IUPAC执行理事林恩·瑟比说,有关确认新元素的报告将于2016年初公布。官方对这些元素的认可意味着它们的发现者有权为其命名并设计符号。113号元素将成为首个由亚洲人发现并命名的元素,于2016年6月正式命名为Nihonium,符号Nh。
2015年12月30日,国际纯粹与应用化学联合会宣布第113、115、117、118号元素存在,它们将由日本、俄罗斯和美国科学家命名。IUPAC官方宣布,元素周期表已经加入4个新元素。
2016年6月8日,国际纯粹与应用化学联合会宣布,将合成化学元素第113号(Nh)、115号(Mc)、117号(Ts)和118号(Og)提名为化学新元素。
2017年5月9日,中国科学院、国家语言文字工作委员会、全国科学技术名词审定委员会在北京联合举行新闻发布会,正式向社会发布113号、115号、117号、118号元素中文名称,分别为“鿭(鉨,此字的繁体为已有汉字,但简体写法为新造字,简体部分设备无法显示)”、“镆”、“鿬(石田,新造字,左右结构,目前部分设备无法显示)”、“鿫(气奥,新造字,半包围结构,目前部分设备无法显示)”。
周期表中第1列和第2列为s区元素,他们的价电子构型分别为ns1和ns2。其中第1列包括氢(H)和碱金属锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr),即第1主族(IA)。第2列包括碱土金属铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、镭(Ra),即第2主族(IIA)。这两族元素位于元素周期表左侧,它们在化学反应中参与成键的只是s电子,所以化学性质比较简单,最为突出的是其氧化物和氢氧化物的碱性,因而得名。
周期表里的第13~18列,即IIIA~VIIA和零族,共6族、31种元素为p区元素。它们的价电子构型为ns2np1~6。在B、Si、As、Te下划线,可将这个区域一分为二,右上方为非金属区,左下方为金属区。21种非金属元素位于右上方,其中在常温常压下,单质为气态的共10种,其名字都有“气”字头;单质为液态的只有一种,就是溴,它的名字有“氵”旁;其他10种非金属在常温常压下为固态,都是“石”为旁。左下方的金属元素都有“钅”字旁。在斜角线两侧的元素如Si、Ge、As、Sb、Te等既有金属性也有非金属性,有半金属之称,是制造半导体材料的重要元素。p区元素最重的性质是氧化还原性和酸碱性。
d区元素是指周期表中第3~12,即IIIB、IVB、VB、VIB、ⅦB、VIII、IB和IIB族的元素,共有30种金属元素,其价电子构型为(n-1)d1~10ns1~2,因为位于典型的金属元素(s区元素)与典型的非金属元素(p区元素)之间,d区元素和f区元素又共称为过渡元素或过渡金属。d区第四周期被称为第一过渡系,第五和第六周期分别为第二过度系和第三过度系。d区元素各族元素性质的差异源于次外层d电子的不同,所以和主族元素相比,各族之间的差别较小。
第11列的IB族的铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)和第12列的IIB族的锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)最外层有ns1~2价电子,容易形成+1或+2价化合物,在认识周期律的初期认为它们与元素IA族和IIA族相似,所以将它们标记为IB副族和IIB副族,如今可知其次外层为18电子结构,与s区次外层为8电子结构不同,故归于d区或另立ds区都可以。
f区元素由镧系元素和锕系元素组成,共30种元素,位于元素周期表下方,多数具有f电子。其中,15种镧系元素以及IIIB族的钪(Sc)、钇(Y)共计17种元素又被称为稀土元素。
原子序数符号中文读音相对原子质量价电子常见化合价分类英文名简介
1H氢qīng1.0081s1+1、-1主族非金属Hydrogen密度最小,同位素为氕、氘和氚
2He氦hài4.0031s20主族非金属稀有气体Helium最难液化,稀有气体
3Li锂lǐ6.9412s1+1主族金属碱金属Lithium性质活泼
4Be铍pí9.0122s2+2主族金属碱土金属Beryllium最轻碱土金属元素
5B硼péng10.812s22p1+3主族非金属Boron单质硬度仅次于金刚石的非金属元素
6C碳tàn12.012s22p2无机+2、+4、-4,有机不规则主族非金属Carbon硬度最高(金刚石),细胞干重中含量最高
7N氮dàn14.012s22p3-3、+1、+2、+3、+4、+5主族非金属Nitrogen空气中含量最多的元素
8O氧yǎng16.002s22p4-2、-1主族非金属Oxygen地壳中最多,生物体内最多
9F氟fú19.002s22p5-1主族非金属卤素Fluorine最活泼的非金属,单质不能被氧化
10Ne氖nǎi20.182s22p60主族非金属稀有气体Neon稀有气体
11Na钠nà22.993s1+1主族金属碱金属Sodium活泼,与空气或水接触发生反应,只能储存在煤油或稀有气体中
12Mg镁měi24.313s2+2主族金属碱土金属Magnesium轻金属之一
13Al铝lǚ26.983s23p1+3主族金属Aluminium地壳里含量最多的金属
14Si硅guī28.093s23p2+4、-4主族非金属Silicon地壳中含量仅次于氧
15P磷lín30.973s23p3-3、+3、+5主族非金属Phosphorus白磷有剧毒且在常温下可以自燃
16S硫liú32.063s23p4-2、+4、+6主族非金属Sulfur质地较软且轻。与氧气燃烧反应形成有毒的二氧化硫
17Cl氯lǜ35.453s23p5-1、+1、+3、+4、+5、+7主族非金属卤素Chlorine有毒、活泼
18Ar氩yà39.953s23p60主族非金属稀有气体Argon稀有气体,在空气中含量最多的稀有气体
19K钾jiǎ39.104s1+1主族金属碱金属Potassium比钠活泼
20Ca钙gài40.084s2+2主族金属碱土金属Calcium骨骼主要组成成分
21Sc钪kàng44.963d14s2+3副族金属Scandium一种柔软过渡金属,常与钆、铒混合存在
22Ti钛tài47.873d24s2+3、+4副族金属Titanium能在氮气中燃烧,熔点高
23V钒fán50.943d34s2+3、+5副族金属Vanadium高熔点稀有金属
24Cr铬gè52.003d54s1+3、+4、+6副族金属Chromium硬度最高的金属
25Mn锰měng54.943d54s2区间[-3,+7]的整数副族金属Manganese在地壳中分布广泛
26Fe铁tiě55.853d64s2+2、+3、+6Ⅷ族金属Iron地壳含量第二高,单质产量最高,有磁性
27Co钴gǔ58.933d74s2+2、+3Ⅷ族金属Cobalt同位素60Co被应用于X光发生器中,有磁性
28Ni镍niè58.693d84s2+2、+3Ⅷ族金属Nickel有磁性和良好可塑性
29Cu铜tóng63.553d104s1+1、+2副族金属Copper人类发现较早的金属之一,可塑性很好
30Zn锌xīn65.583d104s2+2副族金属Zinc人体需要的微量元素
31Ga镓jiā69.723d104s24p1+3主族金属Gallium熔点低沸点高
32Ge锗zhě72.633d104s24p2+4主族金属Germanium是一种重要的半导体材料
33As砷shēn74.924s24p3-3、+3、+5主族非金属ArsenicAs2O3(即砒霜)剧毒
34Se硒xī78.964s24p4-2、+4、+6主族非金属Selenium可使玻璃致色为鲜红色
35Br溴xiù79.904s24p5-1、+5、+7主族非金属卤素Bromine活泼,单质为红棕色液体
36Kr氪kè83.804s24p6+2主族非金属稀有气体Krypton稀有气体
37Rb铷rú85.475s1+1主族金属碱金属Rubidium比钾活泼
38Sr锶sī87.625s2+2主族金属碱土金属Strontium是碱土元素中丰度最小的元素
39Y钇yǐ88.914d15s2+3副族金属Yttrium人工合成的钇铝榴石曾被当做钻石的替代品
40Zr锆gào91.224d25s2+4副族金属Zirconium氧化物立方氧化锆为钻石的人工替代品
41Nb铌ní92.914d45s1+5副族金属Niobium铌钢被用于制作汽车外壳
42Mo钼mù95.964d55s1+4、+6副族金属Molybdenum植物生长所需的微量元素
43Tc锝dé984d55s2+4、+7副族金属Technetium原子序数最小的放射性元素
44Ru钌liǎo101.14d75s1+1、+4、+8Ⅷ族金属Ruthenium硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属元素
45Rh铑lǎo102.94d85s1+3,+4Ⅷ族金属Rhodium现代珠宝制作过程进行表面处理的必须元素
46Pd钯bǎ106.44d10+2、+4Ⅷ族金属Palladium被应用于酒精检测中
47Ag银yín107.94d105s1+1副族金属Silver贵金属,曾经是全球范围内的硬通货,导电性最好
48Cd镉gé112.44d105s2+2副族金属Cadmium重金属,过量摄入会导致痛痛病
49In铟yīn114.85s25p1+3主族金属Indium可塑性强,有延展性,115In是主要核素,有放射性
50Sn锡xī118.75s25p2+2、+4主族金属Tin人类最早发现应用的元素之一,被用于制造容器
51Sb锑tī121.85s25p3-3、+3、+5主族金属Antimony熔点低,被用于制作保险丝
52Te碲dì127.65s25p4-2、+4、+6主族非金属Tellurium密度最大的非金属
53I碘diǎn126.95s25p5-1、+5、+7主族非金属卤素Iodine活泼,甲状腺所需的微量元素
54Xe氙xiān131.35s25p6+4、+6、+8主族非金属稀有气体Xenon稀有气体
55Cs铯sè1336s1+1主族金属碱金属Cesium活泼
56Ba钡bèi137.36s2+2主族金属碱土金属Barium硫酸钡被应用于钡餐透视(检查是否胃穿孔)
57La镧lán1395d16s2+3副族金属镧系Lanthanum第一个镧系元素
58Ce铈shì1404f15d16s2+3、+4副族金属镧系Cerium用来制造打火石
59Pr镨pǔ1414f36s2+3副族金属镧系Praseodymium英文名称最长
60Nd钕nǚ1444f46s2+3副族金属镧系Neodymium磁性强
61Pm钷pǒ1454f56s2+3副族金属镧系Promethium有放射性
62Sm钐shān150.54f66s2+3副族金属镧系Samarium磁性强
63Eu铕yǒu1524f76s2+3副/金/镧Europium活泼,能放出红光
64Gd钆gá1574f75d16s2+3副/金/镧Gadolinium未配对电子达到上限
65Tb铽tè1594f96s2+3副/金/镧Terbium通电时改变形状
66Dy镝dí162.54f106s2+3副/金/镧Dysprosium英文名称源自“很难得到”
67Ho钬huǒ1654f116s2+3副/金/镧Holmium银白色,质软,可用来制磁性材料
68Er铒ěr1674f126s2+3副/金/镧Erbium银灰色,质软,可用来制特种合金,激光器等
69Tm铥diū1694f136s2+3副/金/镧Thulium银白色,质软,可用来制X射线源等
70Yb镱yì1734f146s2+2、+3副/金/镧Ytterbium银白色,质软,可用来制特种合金,也用作激光材料等
71Lu镥lǔ1754f145d16s2+3副/金/镧Lutetium银白色,质软,可用于核工业
72Hf铪hā178.55d26s2+4副/金Hafnium银白色,熔点高。可用来制耐高温合金,也用于核工业等
73Ta钽tǎn1815d36s2+5副/金Tantalum钢灰色,耐腐蚀质硬,熔点高。可用于航天工业及核工业
74W钨wū1845d46s2+4、+6副/金Tungsten稳定元素中熔点最高
75Re铼lái1865d56s2+7副/金Rhenium最晚被发现的稳定元素
76Os锇é1905d66s2+4,+6,+8副/金Osmium密度最大的金属
77Ir铱yī1925d76s2+3,+4、+6、+9副/金Iridium熔点高,质硬而脆。可用来制科学仪器等
78Pt铂bó1955d96s1+2,+4副/金Platinum被应用于珠宝首饰中的贵金属,俗称铂金
79Au金jīn1975d106s1+1、+3副/金Gold化学性质极稳定,人类最早发现及应用的贵金属,全球硬通货
80Hg汞gǒng200.65d106s2+1、+2副/金Mercury惟一一种在常温下为液态的金属
81Tl铊tā204.56s26p1+3主/金Thallium银白色,质软。可用来制合金等。铊的化合物有毒
82Pb铅qiān2076s26p2+2、+4主/金Lead密度大,熔点低,对人体有毒性。许多化妆品中必须含有的元素
83Bi铋bì2096s26p3+3、+5主/金Bismuth合金熔点很低,可用来做保险丝和汽锅上的安全塞等
84Po钋pō2096s26p4-2、+6主/金Polonium放射
85At砹ài2106s26p5+5主/非/卤Astatine放射、活泼
86Rn氡dōng2226s26p6+2主/非/稀Radon放射
87Fr钫fāng2237s1+1主/金/碱Francium放射(注:放射性虽短但仍然存在)
88Ra镭léi2267s2+2主/金/碱土Radium放射
89Ac锕ā2276d17s2+3副/金/锕Actinium放射
90Th钍tǔ2326d27s2+4副/金/锕Thorium放射
91Pa镤pú2315f26d17s2+5副/金/锕Protactinium放射
92U铀yóu2385f36d17s2+3、+4,+6副/金/锕Uranium放射,同位素铀235被用于制作原子弹
93Np镎ná2375f46d17s2+5、+7副/金/锕Neptunium放射
94Pu钚bù2445f67s2+4、+6、+8副/金/锕Plutonium放射
95Am镅méi2435f77s2+3、+5、+7、+8副/金/锕Americium人造放射用于烟雾报警器中
96Cm锔jú2475f76d17s2+3、+6、+7副/金/锕Curium人造放射
97Bk锫péi2475f97s2+3、+5副/金/锕Berkelium人造放射
98Cf锎kāi2515f107s2+3、+5副/金/锕Californium人造放射,最贵金属
99Es锿āi2525f117s2+3副/金/锕Einsteinium人造放射
100Fm镄fèi2575s127s2+3副/金/锕Fermium人造放射
101Md钔mén2585f137s2+3副/金/锕Mendelevium人造放射
102No锘nuò2595f147s2+2、+3副/金/锕Nobelium人造放射
103Lr铹láo2605f147s27p1+3副/金/锕Lawrencium人造放射
备注:104~118号元素中部分元素,其汉字简体中文在部分设备上无法查看,故注明其繁体中文或以表意文字描述字符(IDS)描述的简体中文如下附表:
原子序数符号简体中文繁体中文或简体IDS汉语拼音相对原子质量价电子常见化合价分类英文名简介
104Rf鑪/钅卢lú2616d27s2+4副/金Rutherfordium人造放射
105Db/⿰钅杜dù2626d37s2+5副/金Dubnium人造放射
106Sg/⿰钅喜xǐ2636d47s2+6副/金Seaborgium人造放射
107Bh/⿰钅波bō2646d57s2+7副/金Bohrium人造放射
108Hs/⿰钅黑hēi2656d67s2+8副/金Hassium人造放射
109Mt鿏䥑mài2666d77s20副/金Meitnerium人造放射
110Ds鐽dá2696d87s20副/金Darmstadtium人造放射
111Rg錀lún2726d97s20副/金Roentgenium超重元素
112Cn鿔鎶gē2776d107s20副/金Copernicium超重元素
113Nh鿭鉨nǐ2865f146d107s27p1+3,+1主/金Nihonium不稳定的超重元素,人造放射
114Fl鈇fū2895f146d107s27p2,0,+3主/金Flerovium第一种表现出惰性气体特征的超重元素,人造放射
115Mc镆⿰钅莫mò2895f146d107s27p3+1,+3主/金Moscovium人工合成的放射性金属元素,人造放射
116Lv鉝lì2935f146d107s27p4+4主/金Livermorium人工合成的放射性化学元素,人造放射
117Ts鿬⿰石田tián2945f146d107s27p5-1主/非/卤Tennessine卤族元素,人造放射
118Og鿫⿹气奥ào2945f146d107s27p6主/非/稀Oganesson人工合成的稀有气体元素,人造放射
ⅠA族(碱金属)
碱金属单质颜色和状态密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
氢(不属于碱金属)无色,气体0.0000899-259.125-258.882
锂银白色,柔软0.534180.51347
钠银白色,柔软0.9797.81882.9
钾银白色,柔软0.8663.65774
铷银白色,柔软1.53238.89688
铯略带金色光泽,柔软1.87928.40678.4
1.还原性;Li<Na<K<Rb<Cs
2.氧化性:Li>Na>K>Rb>Cs
3.碱金属元素能与水或氧气反应生成碱或碱性氧化物
4.氢本来不是碱金属,但因为在IA族,所以归入此表
ⅡA族(碱土金属)
碱土金属单质颜色和状态密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
铍钢灰色,较硬1.84812782970(加压)
镁银白色,柔软1.738648.91090
钙银白色,柔软1.5508391484
锶银白色,柔软2.540769(加压)1384
钡银白色,柔软3.5947291637
ⅢB族(不含镧系和锕系)
IIIB族元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
钪银白色2.98515412830
钇灰色4.468915223338
镧系
镧系元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
镧银白色6.79203469
铈灰色6.97993426
镨银灰色6.79353212
钕银灰色7.010243074
钷**////
钐银白色7.510721791
铕银白色5.08261596
钆银白色7.913133266
铽银灰色8.213563230
镝银白色8.514122562
钬银色8.814742695
铒银白色9.015292863
铥银白色9.315451947
镱银白色7.08241193
镥银灰色9.816563315
ⅣB族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
钛银白色4.516603287
锆银白色6.518524377
铪银白色13.322274602
ⅤB族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
钒银白色6.118903380
铌银白色8.624684742
钽银白色16.629965425
ⅥB族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
铬银白色7.218572642
钼银色10.226104615
钨银色19.334105555
ⅦB族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
锰银白色7.4412462061
锝**////
铼银色21.0431805627
Ⅷ族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
铁银白色7.8615352861
钴银灰色8.914952527
镍银白色8.914532913
钌银白色12.322504150
铑银色12.4119663695
钯银色12.0215522963
锇银灰色22.4830275012
铱银白色22.42124434428
铂银白色21.4517723825
ⅠB族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
铜紫红色8.921084.62562
银银白色10.59612162
金金黄色19.31046.682856
ⅡB族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
锌银白色7.14419.6907
镉银灰色8.65320.9765
汞银白色13.59-38.87356.6
ⅢA族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
硼黑色2.3420763927
铝银白色2.76602327
镓银白色5.90429.762403
铟银白色7.31156.22080
铊银白色11.85308.51457
ⅣA族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
碳黑色(石墨、炭黑等)或无色(金刚石)2.26735504827
硅黑色2.3314142900
锗银白色5.35938.252833
锡银白色7.28231.892260
铅银白色11.3437327.5021749
ⅤA族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
氮无色0.0012506-209.86-195.8
磷黄白色(白磷)1.82844.1280.5
深红色(红磷)2.3459200
砷灰黑色(灰砷)5.73817614
锑银白色6.697630.631587
铋银白色,因为氧化膜常带彩色9.782711564
ⅥA族
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
氧无色0.00143-222.65-182.95
硫淡黄色2.07115.36444.6
硒红色(红硒)4.81221685
碲银白色8.24449.65988
ⅦA族(卤素)
元素单质颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
氟浅黄绿色0.0017-219.52-188.12
氯绿色0.00321-100.84-34.04
溴棕红色3.119-7.158.8
碘紫黑色4.93133.5154.3
0族(稀有气体)
元素单质颜色通电后发光颜色密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
氦无色紫色0.00013-272.98(加压)-268.93
氖无色红色0.0009-248.45-246.08
氩无色天蓝色0.00178-189.19-185.95
氪无色淡红色0.00374-157.22-153.22
氙无色白色0.00589-111.7-108.12
由于稀有气体有在通电时发出彩光的特性,所以可以将其制成霓虹灯。
放射性元素
原子序数元素单质密度(×10³kg/m³)熔点(℃)沸点(℃)
43锝11.48722004877
61钷7.229313000
84钋9.4254962
85砹10302337
86氡0.00973-71-61.7
87钫1.87276.77
88镭57001737
89锕10.0710503198
90钍11.7117554788
91镤15.3716004027
92铀19.0511324131
93镎20.056404000
94钚19.866403228
95镅13.679942607
96锔13.5710673110
97锫14.799863710
98锎15.116523900
注:
放射性元素硬度多数不详。
锎之后的元素各项性质均不详。
铋放射性太弱,不归入最后一表。
很多人注意到,元素周期表最后几位元素经常是以Uu开头的,其实这只是一种临时命名规则,叫IUPAC元素系统命名法。在这种命名法中,会为未发现元素和已发现但尚未正式命名的元素取一个临时西方文字名称并规定一个代用元素符号,使用拉丁文数字头以该元素之原子序来命名。此规则简单易懂且使用方便,而且它解决了对新发现元素抢先命名的恶性竞争问题,使为新元素的命名有了依据。如ununquadium便是由un(一)-un(一)-quad(四)-ium(元素)四个字根组合而成,表示“元素114号”。元素114命名为flerovium(Fl),以纪念苏联原子物理学家乔治·弗洛伊洛夫(GeorgyFlyorov,1913-1990);而ununhexium便是由un(一)-un(一)-hex(六)-ium(元素)四个字根组合而成,表示“元素116号”。元素116名为livermorium(Lv),以实验室所在地利弗莫尔市为名。
(1)除第1周期外,其他周期元素(稀有气体元素除外)的原子半径随原子序数的递增而减小;
(2)同一族的元素从上到下,随电子层数增多,原子半径增大。(五、六周期间的副族除外)
(1)除第1周期外,同周期从左到右,第二周期元素最高正价由碱金属+1递增到氮元素+5(氟无正价,氧无最高正价),其他周期元素最高正价由碱金属+1递增到+7,非金属元素负价都由碳族-4递增到-1。
(2)同一主族的元素的最高正价、最低负价均相同。(ⅥA、ⅦA、0族除外)
(1)同一周期元素随原子序数的递增,元素组成的金属单质的熔点递增,非金属单质的熔点递减;(副族熔点在VIB族达到最高,以后依次递减)
(2)同一族元素从上到下,元素组成的金属单质的熔点递减,非金属单质的熔点递增。(副族不规则)
(1)同一周期的元素从左到右金属性递减,非金属性递增;
(2)同一主族元素从上到下金属性递增,非金属性递减。
元素的金属性越强,其最高价氧化物的水化物的碱性越强;元素的非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强。(F和O除外)
元素非金属性越强,气态氢化物越稳定。同周期非金属元素的非金属性越强,其气态氢化物水溶液一般酸性越强;同主族非金属元素的非金属性越强,其气态氢化物水溶液的酸性越弱。
一般元素的金属性越强,其单质的还原性越强,其氧化物的阳离子氧化性越弱;元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,其单原子阴离子的还原性越弱。
1、元素周期数等于核外电子层数;
2、主族元素的序数等于最外层电子数;
3、确定族数应先确定是主族还是副族,其方法是采用原子序数逐步减去各周期的元素种数,即可由最后的差数来确定。在第一至第五周期时最后的差数小于等于10时差数就是族序数,差为8、9、10时为Ⅷ族,差数大于10时,则再减去10,最后结果为族序数;在第六、七周期时差数为1:ⅠA族,差数为2:ⅡA族,差数为3~17:镧系或锕系,差数介于18和21之间:减14,差数为22~24:Ⅷ族,差数大于25:减24,为对应的主族;
根据各周期所含的元素种类推断,用原子序数减去各周期所含的元素种数,当结果为“0”时,为零族;当为正数时,为周期表中从左向右数的纵行,如为“2”则为周期表中从左向右数的第二纵行,即第ⅡA族;当为负数时其主族序数为8+结果。所以应熟记各周期元素的种数,即2、8、8、18、18、32、32。如:①114号元素在周期表中的位置114-2-8-8-18-18-32-32=-4,8+(-4)=4,即为第七周期,第ⅣA族。②75号元素在周期表中的位置75-2-8-8-18-18=21,21-14=7,即为第六周期,第ⅦB族。
稀有气体也称为惰性气体,它们的化学性质很稳定,不易和其他物质发生化学反应。稳定的稀有气体为:氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)、气奥(Og,为新元素,原字无法打出)。
牢记稀有气体元素的原子序数:2、10、18、36、54、86、118,通过稀有气体的位置,为某已知原子序数的元素定位。
如:要推知33号元素的位置,因它在18和36之间,所以必在第4周期,由36号往左数,应在ⅤA族。
元素周期表中,从上到下p区元素的变化规律不是一条严格递增的曲线,而是一条锯齿状曲线。曲线上有两个拐点:第二周期和第四周期。按照相对论效应的计算,第六周期会出现第三个拐点。
成因是第二周期的内层电子少(只有1s2),原子半径特别小,所以第二周期元素成键的方式及种类和后面几个周期差异很大。例如氮族元素(ⅤA),第3~6周期的五氯化物均已制得,但是NF5却不存在,更不必说NCl5等分子了。又如碳和硅的最大配位数不同,导致了二氧化碳和二氧化硅晶体结构的不同。
第四周期的p区元素刚刚经过d区,所以原子半径比同族的第三周期相比变化不大。因此,第四周期元素很多化合物较不稳定,如HClO4和HIO4很早就被制得了,但HBrO4却是在1967年才制得,且氧化性为高卤酸(高氟酸除外,因热力学不稳定)中最强。
第六周期元素原子半径太大,6s电子电子云间隔很大,不易成键。除Tl(Ⅲ)较稳定以外,其余第六周期p区元素均很难显现族价。比如Bi2O3还原性比Sb2O3差得多,Bi2O5氧化性比Sb2O3强得多,而Po(Ⅵ)和At(Ⅶ)预计不会存在。
化合价记忆法
①
一价氢氟钾钠银二价氧钡钙镁锌
三铝四硅五价磷二四六硫二四碳
一二铜汞二三铁一五七氯要记清
②
正一铜氢钾钠银正二铜镁钙钡锌
三铝四硅四六硫二四五氮三五磷
一五七氯二三铁二四六七锰为正
碳有正四与正二再把负价牢记心
负一溴碘与氟氯负二氧硫三氮磷
③
正一氢银和钾钠正二钙镁钡锌汞和铜
铝正三硅正四亚铁正二铁正三
氯在最后负一价氧硫最后负二价
莫忘单质价为零
④
氢正一氧负二
一价钾钠银二价钡镁锌钙
三价铝铁可变价
铜汞二价最常见
⑤
钾钠氢银正一二钙钡镁锌
铝正三氧负二氯常见负一
硫负二正四六铁有正二三
一二铜二四碳单质永归零
⑥
钾钠银氢+1价,氟氯溴碘-1价;
钙镁钡锌+2价,通常氧是-2价
二三铁,二四碳,三铝四硅五价磷;
一三五七正价氯,二四六硫锰四七;
铜汞二价最常见,单质化合价为零。
⑦
一价氯氢钾钠银,二价氧钙钡镁锌,三铝四硅五价磷;
二三铁,二四碳,二四六硫要记全;
铜汞二价最常见,单值为零永不变。
盐的溶解性记忆口诀
①
钾钠铵盐硝酸盐,
完全溶解不困难。
酸类溶解除硅酸,
溶碱钾钠钡和氨。
盐酸溶解除银盐,
硫酸难溶是钡铅。
碳酸磷酸钾钠铵,
碳酸氢盐都溶完。
注:此口诀只包括中学范围内的内容,比如四苯硼钾、高氯酸钾、氯铂酸钾、氯铂酸铵、氯铂酸铷、氯铂酸铯、高氯酸钾、氟硅酸钾、氟锆酸钾、氟钛酸钾、酒石酸氢钾、亚硝酸钴钾、酒石酸钠、高氯酸钠、三钛酸钠、铋酸钠微溶或不溶,碳酸氢钠浓度高是沉淀(侯氏制碱法),碳酸铍,铍酸钾可溶。
②
钾钠铵盐均可溶;硝盐入水影无踪
硫酸盐中钡不溶;氯化盐中银不溶;
碳酸盐中只溶钾、钠、铵。
碱只溶钾钠钙钡铵
③
钾钠硝铵溶,
盐酸除银汞。
碳酸磷酸盐,
能溶钾钠铵。
再说硫酸盐,
不溶有钡铅。
最后说碱类,
能溶钾钠钡。