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化學元素周期表根據原子序從小至大排序的化學元素列表。列表大體呈長方形,某些元素周期中留有空格,使特性相近的元素歸在同一族中,如鹵素及惰性氣體。這使周期表中形成元素分區。由於周期表能夠準確地預測各種元素的特性及其之間的關係,因此它在化學及其他科學範疇中被廣泛使用,作為分析化學行為時十分有用的框架。現代的周期表由門捷列夫於1869年創造,用以展現當時已知元素特性的周期性。自此,隨著新元素的探索發現和理論模型的發展,周期表的外觀曾經過改變及擴張。

1概述

元素周期表

  元素周期表

現代化學的元素周期律是1869年俄國科學家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)首創的,他將當時已知的63種元素依原子量大小並以表的形式排列,把有相似化學性質的元素放在同一行,
元素周期表
元素周期表的雛形。經過多年修訂后才成為當代的周期表。在周期表中,元素是以元素的原子序排列,最小的排行最先。表中一橫行稱為一個周期,一列稱為一個族。原子半徑由左到右依次減小,上到下依次增大。
德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫

  德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫

在化學教科書中,都附有一張「元素周期表(英文:periodic table of elements)」。這張表揭示了物質世界的秘密,把一些看來似乎互不相關的元素統一起來,組成了一個完整的自然體系。它的發明,是近代化學史上的一個創舉,對於促進化學的發展,起了巨大的作用。看到這張表,人們便會想到它的最早發明者——門捷列夫。1869年,俄國化學家門捷列夫按照相對原子質量由小到大排列,將化學性質相似的元素放在同一縱行,編製出第一張元素周期表。元素周期表揭示了化學元素之間的內在聯繫,使其構成了一個完整的體系,成為化學發展史上的重要里程碑之一。隨著科學的發展,元素周期表中未知元素留下的空位先後被填滿。當原子結構的奧秘被發現時,編排依據由相對原子質量改為原子的質子數﹙核外電子數或核電荷數﹚,形成現行的元素周期表。
按照元素在周期表中的順序給元素編號,得到原子序數。原子序數跟元素的原子結構有如下關係:
原子數=原子序數=核外電子數=核電荷數
利用周期表,門捷列夫成功的預測當時尚未發現的元素的特性(鎵、鈧、鍺)。1913年英國科學家莫色勒利用陰極射線撞擊金屬產生X射線,發現原子序越大,X射線的頻率就越高,因此他認為核的正電荷決定了元素的化學性質,並把元素依照核內正電荷(即質子數或原子序)排列.後來又經過多名科學家多年的修訂才形成當代的周期表。
門捷列夫第一份英文版本的元素周期表.

  門捷列夫第一份英文版本的元素周期表.

元素周期表中共有119種元素。將元素按照相對原子質量由小到大依次排列,並將化學性質相似的元素放在一個縱列。每一種元素都有一個序號,大小恰好等於該元素原子的核內質子數,這個序號稱為原子序數。在周期表中,元素是以元素的原子序排列,最小的排行最前。表中一橫行稱為一個周期,一列稱為一個族(8、9、10縱行為一個族)
原子的核外電子排布和性質有明顯的規律性,科學家們是按原子序數遞增排列,將電子層數相同的元素放在同一行,將最外層電子數相同的元素放在同一列。
元素周期表有7個周期,16個族。每一個橫行叫作一個周期,每一個縱行叫作一個族。這7個周期又可分成短周期(1、2、3)、長周期(4、5、6)和不完全周期(7)。共有16個族,又分為7個主族(ⅠA-ⅦA),7個副族(ⅠB-ⅦB),一個第Ⅷ族,一個零族。
元素周期表

  元素周期表

元素在周期表中的位置不僅反映了元素的原子結構,也顯示了元素性質的遞變規律和元素之間的內在聯繫。使其構成了一個完整的體系稱為化學發展的重要里程碑之一。
同一周期內,從左到右,元素核外電子層數相同,最外層電子數依次遞增,原子半徑遞減(零族元素除外)。失電子能力逐漸減弱,獲電子能力逐漸增強,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強。元素的最高正氧化數從左到右遞增(沒有正價的除外),最低負氧化數從左到右遞增(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,最外層電子數相同,核外電子層數逐漸增多,原子序數遞增,元素金屬性遞增,非金屬性遞減。
元素周期表的意義重大,科學家正是用此來尋找新型元素及化合物。
IUPAC於2012年6月1日發布的元素周期表

  IUPAC於2012年6月1日發布的元素周期表

各元素性質
序號
符號
中文
讀音
原子量
外層電子
常見化合價
分類
英文名
英文名音標
其它
1
H
1
1s1
1、-1
主/非/其
Hydrogen
['haidrədʒən]
最輕
2
He
4
1s2

主/非/稀
Helium
['hi:liəm]
最難液化
3
Li
7
2s1
1
主/鹼
Lithium
['liθiəm]
活潑
4
Be
9
2s2
2
主/鹼土
Beryllium
[be'riliəm]
最輕鹼土金屬元素
5
B
10.8
2s2 2p1
3
主/類
Boron
['bɔ:rɔn]
硬度僅次於金剛石的非金屬元素
6
C
12
2s2 2p2
2、4、-4
主/非/其
Carbon
['kɑ:bən]
沸點最高
7
N
14
2s2 2p3
-3 1 2 3 4 5
主/非/其
Nitrogen
['naitrədʒən]
空氣中含量最多的元素
8
O
16
2s2 2p4
-2、-1、2
主/非/其
Oxygen
['ɔksidʒən]
地殼中最多
9
F
19
2s2 2p5
-1
主/非/鹵
Fluorine
['fluəri:n]
最活潑非金屬,不能被氧化
10
Ne
20
2s2 2p6

主/非/稀
Neon
['ni:ɔn]
稀有氣體
11
Na
23
3s1
1
主/鹼
Sodium
['səudiəm]
活潑
12
Mg
24
3s2
2
主/鹼土
Magnesium
[mæɡ'ni:ziəm]
輕金屬之一
13
Al
27
3s2 3p1
3
主/金/其
Aluminum
[,ælju'minjəm]
地殼裡含量最多的金屬
14
Si
28
3s2 3p2
4
主/類
Silicon
['silikən]
地殼中含量僅次於氧
15
P
31
3s2 3p3
-3、3、5
主/非/其
Phosphorus
['fɔsfərəs]
白磷有劇毒
16
S
32
3s2 3p4
-2、4、6
主/非/其
Sulfur
['sʌlfə]
質地柔軟,輕。與氧氣燃燒形成有毒的二氧化硫
17
Cl
35.5
3s2 3p5
-1、1、3、5、7
主/非/鹵
Chlorine
['klɔ:ri:n]
有毒 活潑
18
Ar
40
3s2 3p6

主/非/稀
Argon
['ɑ:ɡɔn]
稀有氣體,在空氣中含量最多的稀有氣體
19
K
39
4s1
1
主/鹼
Potassium
[pə'tæsjəm]
活潑,與空氣或水接觸發生反應,只能儲存在煤油中
20
Ca
40
4s2
2
主/鹼土
Calcium
['kælsiəm]
骨骼主要組成成分
21
Sc
鈧45
3d1 4s2
3
副/金/過
Scandium
['skændiəm]
一種柔軟過渡金屬,常與釓,鉺混合存在
22
Ti
48
3d2 4s2
4
副/金/過
Titanium
[tai'teiniəm]
能在氮氣中燃燒,熔點高
23
V
51
3d3 4s2
5
副/金/過
Vanadium
[və'neidiəm]
高熔點稀有金屬
24
Cr
52錳
3d5 4s1
3、6
副/金/過
Chromium
['krəumjəm]
硬度最高的金屬
25
Mn
55
3d5 4s2
2、4、6、7
副/金/過
Manganese
['mæŋɡə,ni:s]
在地殼中分佈廣泛
26
Fe
56
3d6 4s2
2、3
副/金/過
Iron
['aɪən]
地殼含量第二高金屬,開採最多金屬
27
Co
59
3d7 4s2
2、3
副/金/過
Cobalt
[kəu'bɔ:lt]
有毒,放射性元素
28
Ni
59
3d8 4s2
2、3
副/金/過
Nickel
['nikəl]
有磁性和良好可塑性
29
Cu
63.5
3d10 4s1
1、2
副/金/過
Copper
['kɔpə]
人類發現最早金屬之一
30
Zn
65.5
3d10 4s2
2
副/金/過
Zinc
[ziŋk]

31
Ga
69.7
4s2 4p1
3
主/金/其
Gallium
['ɡæliəm]

32
Ge
72.6
4s2 4p2
4
主/類
Germanium
[dʒə:'meiniəm]

33
As
75
4s2 4p3
-3、3、5
主/類
Arsenic
['ɑ:sənik]
有毒
34
Se
西
79
4s2 4p4
-2、4、6
主/非/其
Selenium
[si'li:niəm]

35
Br
79
4s2 4p5
-1、7
主/非/鹵
Bromine
['brəumi:n]
活潑
36
Kr
83.8
4s2 4p6

主/非/稀
Krypton
['kriptɔn]

37
Rb
85.5
5s1
1
主/鹼
Rubidium
[ru:'bidiəm]
活潑
38
Sr
87.5
5s2
2
主/鹼土
Strontium
['strɔntiəm]

39
Y
89
4d1 5s2
3
副/金/過
Yttrium
['itriəm]

40
Zr
91
4d2 5s2
4
副/金/過
Zirconium
[zə:'kəuniəm]

41
Nb
93
4d4 5s1
5
副/金/過
Niobium
[nai'əubiəm]

42
Mo
96
4d5 5s1
6
副/金/過
Molybdenum
[mɔ'libdinəm]

43
Tc
98
4d5 5s2
7
副/金/過
Technetium
[tek'ni:ʃiəm]
放射,人造
44
Ru
liǎo
101
4d7 5s1
3、8
副/金/過
Ruthenium
[ru:'θi:niəm]

45
Rh
103
4d8 5s1
3,4
副/金/過
Rhodium
['rəudiəm]

46
Pd
106.5
4d10
2,4
副/金/過
Palladium
[pə'leidiəm]

47
Ag
108
4d10 5s1
1
副/金/過
Silver
['silvə]

48
Cd
112.5
4d10 5s2
2
副/金/過
Cadmium
['kædmiəm]

49
In
115
5s2 5p1
3
主/金/其
Indium
['indiəm]

50
Sn
西
118.5
5s2 5p2
2、4
主/金/其
Tin
[tin]

51
Sb
122
5s2 5p3
-3、3、5
主/類
Antimony
['æntiməni]

52
Te
127.5
5s2 5p4
-2、2、4、6
主/類
Tellurium
[te'ljuəriəm]

53
I
127
5s2 5p5
-1、7
主/非/鹵
Iodine
['aiəudi:n]
活潑
54
Xe
131.3
5s2 5p6
4、6、8
主/非/稀
Xenon
['zenɔn]

55
Cs
133
6s1
1
主/鹼
Cesium
['si:ziəm]
活潑
56
Ba
137.3
6s2
2
主/鹼土
Barium
['bεəriəm]

57
La
139
5d1 6s2
3
副/金/鑭
Lanthanum
['lænθənəm]

58
Ce
140
4f1 5d1 6s2
3、4
副/金/鑭
Cerium
['siəriəm]

59
Pr
141
4f3 6s2
3
副/金/鑭
Praseodymium
[,preiziəu'dimiəm]

60
Nd
144
4f4 6s2
3
副/金/鑭
Neodymium
[,ni:əu'dimiəm]

61
Pm
145
4f5 6s2
3
副/金/鑭
Promethium
[prəu'mi:θiəm]
放射
62
Sm
150.5
4f6 6s2
3
副/金/鑭
Samarium
[sə'mɛəriəm]

63
Eu
152
4f7 6s2
3
副/金/鑭
Europium
[juə'rəupiəm]

64
Gd
157
4f7 5d1 6s2
3
副/金/鑭
Gadolinium
['ɡædəliniəm]

65
Tb
159
4f9 6s2
3
副/金/鑭
Terbium
['tə:biəm]

66
Dy
162.5
4f10 6s2
3
副/金/鑭
Dysprosium
[dis'prəusiəm]

67
Ho
165
4f11 6s2
3
副/金/鑭
Holmium
['həulmiəm]

68
Er
167
4f12 6s2
3
副/金/鑭
Erbium
['ə:biəm]

69
Tm
169
4f13 6s2
3
副/金/鑭
Thulium
['θju:liəm]

70
Yb
173
4f14 6s2
3
副/金/鑭
Ytterbium
[i'tə:biəm]

71
Lu
175
4f14 5d1 6s2
3
副/金/鑭
Lutetium
[lju:'ti:ʃiəm]

72
Hf
178.5
5d2 6s2
4
副/金/過
Hafnium
['hæfniəm]

73
Ta
181
5d3 6s2
5
副/金/過
Tantalum
['tæntələm]

74
W
184
5d4 6s2
6
副/金/過
Tungsten
['tʌŋstən]
熔點最高
75
Re
186
5d5 6s2
7
副/金/過
Rhenium
['ri:niəm]

76
Os
190
5d6 6s2
4,6,8
副/金/過
Osmium
['ɔzmiəm]
密度最大的金屬
77
Ir
192
5d7 6s2
3,4
副/金/過
Iridium
[ai'ridiəm]

78
Pt
195
5d9 6s1
2,4
副/金/過
Platinum
['plætinəm]

79
Au
197
5d10 6s1
1、3
副/金/過
Gold
[ɡəuld]
原子結構最穩定
80
Hg
200.6
5d10 6s2
1、2
副/金/過
Mercury
['mə:kjuri]

81
Tl
204.5
6s2 6p1
3
主/金/其
Thallium
['θæliəm]

82
Pb
207
6s2 6p2
2,4
主/金/其
Lead
[led]

83
Bi
209
6s2 6p3
3、5
主/金/其
Bismuth
['bizməθ]

84
Po
209
6s2 6p4
-2、6
主/類
Polonium
[pə'ləuniəm]
放射
85
At
210
6s2 6p5
5
主/非/鹵
Astatine
['æstəti:n]
活潑
86
Rn
222
6s2 6p6

主/非/稀
Radon
['reidɔn]
放射
87
Fr
223
7s1
1
主/鹼
Francium
['frænsiəm]
放射 活潑
88
Ra
226
7s2
2
主/鹼土
Radium
['reidiəm]
放射
89
Ac
227
6d1 7s2
3
副/金/錒
Actinium
[æk'tiniəm]
放射
90
Th
232
6d2 7s2
4
副/金/錒
Thorium
['θɔ:riəm]
放射
91
Pa
231
5f2 6d1 7s2
5
副金錒
Protactinium
[,prəutæk'tiniəm]
放射
92
U
238
5f3 6d1 7s2
4,5
副/金/錒
Uranium
[ju'reiniəm]
放射
93
Np
237
5f4 6d1 7s2
5
副/金/錒
Neptunium
[nep'tju:niəm]
放射
94
Pu
244
5f6 7s2
5
副/金/錒
Plutonium
[plu:'təuniəm]
放射
95
Am
243
5f7 7s2
3
副/金/錒
Americium
[,æmə'risiəm]
人造 放射
96
Cm
247
5f7 6d1 7s2
3
副/金/錒
Curium
['kjuəriəm]
人造 放射
97
Bk
247
5f9 7s2
3
副/金/錒
Berkelium
['bə:kliəm]
人造 放射
98
Cf
251
5f10 7s2
3
副/金/錒
Californium
[,kæli'fɔ:niəm]
人造 放射,最貴金屬
99
Es
252
5f11 7s2
3
副/金/錒
Einsteinium
[ain'stainiəm]
人造 放射
100
Fm
257
5s12 7s2
3
副/金/錒
Fermium
['fə:miəm]
人造 放射
101
Md
258
5f13 7s2
3
副/金/錒
Mendelevium
[,mendə'li:viəm]
人造 放射
102
No
259
5f14 7s2
3
副/金/錒
Nobelium
[nəu'bi:liəm]
人造 放射
103
Lr
262
5f14 7s27p1
3
副/金/錒
Lawrencium
[lɔ:'rensiəm]
人造 放射
104
Rf
261
6d2 7s2

副/金/過
Rutherfordium
[,rʌðə'fɔ:diəm]
人造 放射
105
Db
釒杜
270
6d3 7s2

副/金/過
Dubnium
['du:bniəm]
人造 放射
106
Sg
釒喜
273
6d4 7s2

副/金/過
Seaborgium
[si:bɔ:ɡiəm]
人造 放射
107
Bh
釒波
274
6d5 7s2

副/金/過
Bohrium
['bəuəriəm]
人造 放射
108
Hs
釒黑
272
6d6 7s2

副/金/過
Hassium
['hæsiəm]
人造 放射
109
Mt
釒麥
278
6d7 7s2

副/金/過
Mietnerium

人造 放射
110
Ds
283
6d8 7s2

副/金/過
Darmstadtium

人造 放射
111
Rg
未知


roentgenium

超重元素
112
Cn




copernicium

超重元素
114
Fl




flerovium


116
Lv




livermorium


2元素命名

第112號元素
元素周期表從第112號元素之後開始沒有特定的名稱,而是用系統命名法。具體規則為:
1:u
2:b
3:t
4:q
5:p
6:h
7:s
8:o
9:e
0:n
比如第112號元素為Uub,第113號元素為Uut......以此類推。
原子半徑
(1)除第1周期外,其他周期元素(惰性氣體元素除外)的原子半徑隨原子序數的遞增而減小;
(2)同一族的元素從上到下,隨電子層數增多,原子半徑增大。
單質的熔點
(1)同一周期元素隨原子序數的遞增,元素組成的金屬單質的熔點遞增,非金屬單質的熔點遞減;
(2)同一族元素從上到下,元素組成的金屬單質的熔點遞減,非金屬單質的熔點遞增。
水化物酸鹼性
元素的金屬性越強,其最高價氧化物的水化物的鹼性越強;元素的非金屬性越強,最高價氧化物的水化物的酸性越強。
單質的氧化
一般元素的金屬性越強,其單質的還原性越強,其氧化物的氧離子氧化性越弱;元素的非金屬性越強,其單質的氧化性越強,其單原子陰離子的還原性越弱。
稀有氣體元素
牢記稀有氣體元素的原子序數:2、10、18、36、54、86,通過稀有氣體的位置,為某已知原子序數的元素定位。如:要推知33號元素的位置,因它在18和36之間,所以必在第4周期,由36號往左數,應在ⅤA族。
性質記憶
化學元素
1-20號元素
我是氫,我最輕,火箭靠我運衛星;
我是氦,我無賴,得失電子我最菜;
我是鋰,密度低,遇水遇酸把泡起;
我是鈹,耍賴皮,雖是金屬難電離;
我是硼,有點紅,論起電子我很窮;
我是碳,反應慢,既能成鏈又成環;
我是氮,我阻燃,加氫可以合成氨;
我是氧,不用想,離開我就憋得慌;
我是氟,最惡毒,搶個電子就滿足;
我是氖,也不賴,通電紅光放出來;
我是鈉,脾氣大,遇酸遇水就火大;
我是鎂,最愛美,攝影煙花放光輝;
我是鋁,常溫里,濃硫酸里把澡洗;
我是硅,色黑灰,信息元件把我堆;
我是磷,害人精,劇毒列表有我名;
我是硫,來歷久,沉澱金屬最拿手;
我是氯,色黃綠,金屬電子我搶去;
我是氬,活性差,霓虹紫光我來發;
我是鉀,把火加,超氧化物來當家;
我是鈣,身體愛,骨頭牙齒我都在;
20號元素之後
我是鈦,過渡來,太空梭我來蓋;
我是鉻,正六鉻,酒精過來變綠色;
我是錳,價態多,七氧化物爆炸猛;
我是鐵,用途廣,不鏽鋼喊我叫爺;
我是銅,色紫紅,投入硝酸氣棕紅;
我是砷,顏色深,三價元素奪你魂;
我是溴,揮發臭,液態非金我來秀;
我是銣,鹼金屬,沾水煙花鉀不如;
我是碘,升華煙,遇到澱粉藍點點;
我是銫,金黃色,入水爆炸容器破;
我是鎢,高溫度,其他金屬早嗚呼;
我是金,很穩定,扔進王水影無形;
我是汞,有劇毒,液態金屬我為獨;
我是鈾,濃縮后,造原子彈我最牛;
我是鎵,易融化,沸點很高難蒸發;
我是銦,軟如金,輕微放射宜小心;
我是鉈,能脫髮,投毒出名看清華;
我是鍺,可晶格,紅外窗口能當殼;
我是硒,補人體,口服液里有玄機;
我是鉛,能儲電,子彈頭裡也出現。
族記憶
氫鋰鈉鉀銣銫鈁——請李娜加入私訪
鈹鎂鈣鍶鋇鐳 ——媲美蓋茨被雷
硼鋁鎵銦鉈 ——碰女嫁音他
碳硅鍺錫鉛 ——探歸者西遷
氮磷砷銻鉍 ——蛋臨身體閉
氧硫硒碲釙 ——養牛西蹄撲
氟氯溴碘砹 ——父女綉點愛
氦氖氬氪氙氡 ——害耐亞克先動

3周期表之父

學習探索
門捷列夫在大學學習期間,表現出了堅韌、忘我的超人精神。疾病折磨著門捷列夫,由於喪失了無數血液,他一天一天的消瘦和蒼白了。可是,在他貧血的手裡總是握著一本化學教科書。那裡面當時有很多沒有弄明白的問題,纏繞著他的頭腦,似乎在召呼他快去探索。他在用生命的代價,在科學的道路上攀登著。他說,我這樣做「不是為了自己的光榮,而是為了俄國名字的光榮。」——過了一段時間以後,門捷列夫並沒有死去,反而一天天好起來了。最後,才知道是醫生診斷的錯誤,而他得的不過是氣管出血症罷了。
由於門捷列夫學習刻苦和在學習期間進行了一些創造性的研究工作,1855年,他以優異成績從學院畢業。畢業后,他先後到過辛菲羅波爾、敖德薩擔任中學教師。這期間,他一邊教書,一邊在極其簡陋的條件下進行研究,寫出了《論比容》的論文。文中指出了根據比容進行化合物的自然分組的途徑。1857年1月,他被批准為彼得堡大學化學教研室副教授,當時年僅23歲。
發現元素周期性
門捷列夫發現了元素周期律,在世界上留下了不朽的偉績,人們給他以很高的評價。恩格斯在《自然辯證法》一書中曾經指出。「門捷列夫不自覺地應用黑格爾的量轉化為質的規律,完成了科學上的一個勛業,這個勛業可以和勒維烈計算尚未知道的行星海王星的軌道的勛業居於同等地位。」

周期表發展

由於時代的局限性,門捷列夫的元素周期律並不是完整無缺的。1894年,惰性氣體氬的發現,對周期律是一次考驗和補充。1913年,英國物理學家莫塞萊在研究各種元素的倫琴射線波長與原子序數的關係后,證實原子序數在數量上等於原子核所帶的陽電荷,進而明確作為周期律的基礎不是原子量而是原子序數。在周期律指導下產生的源於結構學說,不僅賦予元素周期律以新的說明,並且進一步闡明了周期律的本質,把周期律這一自然法則放在更嚴格更科學的基礎上。元素周期律經過後人的不斷完善和發展,在人們認識自然,改造自然,征服自然的鬥爭中,發揮著越來越大的作用。
門捷列夫除了完成周期律這個勛業外,還研究過氣體定律、氣象學、石油工業、農業化學、無煙火藥、度量衡等。由於他總是日以繼夜地頑強地勞動著,在他研究過的這些領域中,在不同程度上都取得了成就。
1907年2月2日,這位享有世界盛譽的科學家,因心肌梗塞與世長辭了。但他給世界留下的寶貴財產,永遠存留在人類的史冊上。
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