現(xiàn)代化學(xué)的元素周期律是1869年俄國科學(xué)家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)首先創(chuàng)造的,他將當(dāng)時(shí)已知的63種元素依相對(duì)原子量大小并以表的形式排列,把有相似化學(xué)性質(zhì)的元素放在同一列,制成元素周期表的雛形。經(jīng)過多年修訂后才成為當(dāng)代的周期表。
在周期表中,元素是以元素的原子序數(shù)排列,最小的排行最先。表中一橫行稱為一個(gè)周期,一列稱為一個(gè)族。原子半徑由左到右依次減小,上到下依次增大。
在化學(xué)教科書和字典中,都附有一張“元素周期表(英文:the periodic table of elements)”。這張表揭示了物質(zhì)世界的秘密,把一些看來似乎互不相關(guān)的元素統(tǒng)一起來,組成了一個(gè)完整的自然體系。它的發(fā)明,是近代化學(xué)史上的一個(gè)創(chuàng)舉,對(duì)于促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展,起了巨大的作用??吹竭@張表,人們便會(huì)想到它的最早發(fā)明者——門捷列夫。1869年,俄國化學(xué)家門捷列夫按照相對(duì)原子質(zhì)量由小到大排列,將化學(xué)性質(zhì)相似的元素放在同一縱行,編制出第一張?jiān)刂芷诒?。元素周期表揭示了化學(xué)元素之間的內(nèi)在聯(lián)系,使其構(gòu)成了一個(gè)完整的體系,成為化學(xué)發(fā)展史上的重要里程碑之一。隨著科學(xué)的發(fā)展,元素周期表中未知元素留下的空位先后被填滿。當(dāng)原子結(jié)構(gòu)的奧秘被發(fā)現(xiàn)時(shí),編排依據(jù)由相對(duì)原子質(zhì)量改為原子的質(zhì)子數(shù)﹙核外電子數(shù)或核電荷數(shù)﹚,形成現(xiàn)行的元素周期表。
按照元素在周期表中的順序給元素編號(hào),得到原子序數(shù)。原子序數(shù)跟元素的原子結(jié)構(gòu)有如下關(guān)系:
質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)=核電荷數(shù)
利用周期表,門捷列夫成功的預(yù)測(cè)當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的元素的特性(鎵、鈧、鍺)。1913年英國科學(xué)家莫色勒利用陰極射線撞擊金屬產(chǎn)生射線X,發(fā)現(xiàn)原子序數(shù)越大,X射線的頻率就越高,因此他認(rèn)為核的正電荷決定了元素的化學(xué)性質(zhì),并把元素依照核內(nèi)正電荷(即質(zhì)子數(shù)或原子序數(shù))排列。后來又經(jīng)過多名科學(xué)家多年的修訂才形成當(dāng)代的周期表。將元素按照相對(duì)原子質(zhì)量由小到大依次排列,并將化學(xué)性質(zhì)相似的元素放在一個(gè)縱列。每一種元素都有一個(gè)序號(hào),大小恰好等于該元素原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù),這個(gè)序號(hào)稱為原子序數(shù)。在周期表中,元素是以元素的原子序數(shù)排列,最小的排行最前。表中一橫行稱為一個(gè)周期,一列稱為一個(gè)族。
原子的核外電子排布和性質(zhì)有明顯的規(guī)律性,科學(xué)家們是按原子序數(shù)遞增排列,將電子層數(shù)相同的元素放在同一行,將最外層電子數(shù)相同的元素放在同一列。
元素周期表有7個(gè)周期,16個(gè)族。每一個(gè)橫行叫作一個(gè)周期,每一個(gè)縱行叫作一個(gè)族(VIII族包含三個(gè)縱列)。這7個(gè)周期又可分成短周期(1、2、3)、長周期(4、5、6、7)。共有16個(gè)族,從左到右每個(gè)縱列算一族(VIII族除外)。例如:氫屬于IA族元素,而氦屬于0族元素。
元素在周期表中的位置不僅反映了元素的原子結(jié)構(gòu),也顯示了元素性質(zhì)的遞變規(guī)律和元素之間的內(nèi)在聯(lián)系。使其構(gòu)成了一個(gè)完整的體系,被稱為化學(xué)發(fā)展的重要里程碑之一。
同一周期內(nèi),從左到右,元素核外電子層數(shù)相同,最外層電子數(shù)依次遞增,原子半徑遞減(0族元素除外)。失電子能力逐漸減弱,獲電子能力逐漸增強(qiáng),金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)。元素的最高正氧化數(shù)從左到右遞增(沒有正價(jià)的除外),最低負(fù)氧化數(shù)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(shù)相同,核外電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑增大,原子序數(shù)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(xué)家正是用此來尋找新型元素及化合物。
2015年12月31日美國《科學(xué)新聞》雙周刊網(wǎng)站發(fā)表了題為《四種元素在元素周期表上獲得永久席位》的報(bào)道。國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)宣布俄羅斯和美國的研究團(tuán)隊(duì)已獲得充分的證據(jù),證明其發(fā)現(xiàn)了115、117和118號(hào)元素。此外,該聯(lián)合會(huì)已認(rèn)可日本理化學(xué)研究所的科研人員發(fā)現(xiàn)了113號(hào)元素。兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)通過讓質(zhì)量較輕的核子相互撞擊,并跟蹤其后產(chǎn)生的放射性超重元素的衰變情況,合成了上述四種元素。IUPAC執(zhí)行理事林恩·瑟比說,有關(guān)確認(rèn)新元素的報(bào)告將于2016年初公布。官方對(duì)這些元素的認(rèn)可意味著它們的發(fā)現(xiàn)者有權(quán)為其命名并設(shè)計(jì)符號(hào)。113號(hào)元素將成為首個(gè)由亞洲人發(fā)現(xiàn)并命名的元素,于2016年6月正式命名為Nihonium,符號(hào)Nh。
2015年12月30日,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)宣布第113、115、117、118號(hào)元素存在,它們將由日本、俄羅斯和美國科學(xué)家命名。IUPAC官方宣布,元素周期表已經(jīng)加入4個(gè)新元素。
2016年6月8日,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)宣布,將合成化學(xué)元素第113號(hào)(Nh)、115號(hào)(Mc)、117號(hào)(Ts)和118號(hào)(Og)提名為化學(xué)新元素。
2017年5月9日,中國科學(xué)院、國家語言文字工作委員會(huì)、全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)在北京聯(lián)合舉行新聞發(fā)布會(huì),正式向社會(huì)發(fā)布113號(hào)、115號(hào)、117號(hào)、118號(hào)元素中文名稱,分別為“?(鉨,此字的繁體為已有漢字,但簡體寫法為新造字,簡體部分設(shè)備無法顯示)”、“鏌”、“?(石田,新造字,左右結(jié)構(gòu),目前部分設(shè)備無法顯示)”、“?(氣奧,新造字,半包圍結(jié)構(gòu),目前部分設(shè)備無法顯示)”。
周期表中第1列和第2列為s區(qū)元素,他們的價(jià)電子構(gòu)型分別為ns1和ns2。其中第1列包括氫(H)和堿金屬鋰(Li)、鈉(Na)、鉀(K)、銣(Rb)、銫(Cs)、鈁(Fr),即第1主族(I A)。第2列包括堿土金屬鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra),即第2主族(II A)。這兩族元素位于元素周期表左側(cè),它們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)中參與成鍵的只是s電子,所以化學(xué)性質(zhì)比較簡單,最為突出的是其氧化物和氫氧化物的堿性,因而得名。
周期表里的第13~18列,即III A~VIIA和零族,共6族、31種元素為p區(qū)元素。它們的價(jià)電子構(gòu)型為ns2np1~6。在B、Si、As、Te下劃線,可將這個(gè)區(qū)域一分為二,右上方為非金屬區(qū),左下方為金屬區(qū)。21種非金屬元素位于右上方,其中在常溫常壓下,單質(zhì)為氣態(tài)的共10種,其名字都有“氣”字頭;單質(zhì)為液態(tài)的只有一種,就是溴,它的名字有“氵”旁;其他10種非金屬在常溫常壓下為固態(tài),都是“石”為旁。左下方的金屬元素都有“钅”字旁。在斜角線兩側(cè)的元素如Si、Ge、As、Sb、Te等既有金屬性也有非金屬性,有半金屬之稱,是制造半導(dǎo)體材料的重要元素。p區(qū)元素最重的性質(zhì)是氧化還原性和酸堿性。
d區(qū)元素是指周期表中第3~12,即III B、IV B、V B、VI B、Ⅶ B、VIII、I B和II B族的元素,共有30種金屬元素,其價(jià)電子構(gòu)型為(n-1)d1~10ns1~2,因?yàn)槲挥诘湫偷慕饘僭兀╯區(qū)元素)與典型的非金屬元素(p區(qū)元素)之間,d區(qū)元素和f區(qū)元素又共稱為過渡元素或過渡金屬。d區(qū)第四周期被稱為第一過渡系,第五和第六周期分別為第二過度系和第三過度系。d區(qū)元素各族元素性質(zhì)的差異源于次外層d電子的不同,所以和主族元素相比,各族之間的差別較小。
第11列的IB族的銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)和第12列的IIB族的鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)最外層有ns1~2價(jià)電子,容易形成 1或 2價(jià)化合物,在認(rèn)識(shí)周期律的初期認(rèn)為它們與元素I A族和II A族相似,所以將它們標(biāo)記為I B副族和II B副族,如今可知其次外層為18電子結(jié)構(gòu),與s區(qū)次外層為8電子結(jié)構(gòu)不同,故歸于d區(qū)或另立ds區(qū)都可以。
f區(qū)元素由鑭系元素和錒系元素組成,共30種元素,位于元素周期表下方,多數(shù)具有f電子。其中,15種鑭系元素以及IIIB族的鈧(Sc)、釔(Y)共計(jì)17種元素又被稱為稀土元素。
原子序數(shù) 符號(hào) 中文 讀音 相對(duì)原子質(zhì)量 價(jià)電子 常見化合價(jià) 分類 英文名 簡介
1 H 氫 qīng 1.008 1s1 1、-1 主族非金屬 Hydrogen 密度最小,同位素為氕、氘和氚
2 He 氦 hài 4.003 1s2 0 主族非金屬稀有氣體 Helium 最難液化,稀有氣體
3 Li 鋰 lǐ 6.941 2s1 1 主族金屬堿金屬 Lithium 性質(zhì)活潑
4 Be 鈹 pí 9.012 2s2 2 主族金屬堿土金屬 Beryllium 最輕堿土金屬元素
5 B 硼 péng 10.81 2s22p1 3 主族非金屬 Boron 單質(zhì)硬度僅次于金剛石的非金屬元素
6 C 碳 tàn 12.01 2s22p2 無機(jī) 2、 4、-4,有機(jī)不規(guī)則 主族非金屬 Carbon 硬度最高(金剛石),細(xì)胞干重中含量最高
7 N 氮 dàn 14.01 2s22p3 -3、 1 、 2、 3、 4、 5 主族非金屬 Nitrogen 空氣中含量最多的元素
8 O 氧 yǎng 16.00 2s22p4 -2、-1 主族非金屬 Oxygen 地殼中最多,生物體內(nèi)最多
9 F 氟 fú 19.00 2s22p5 -1 主族非金屬鹵素 Fluorine 最活潑的非金屬,單質(zhì)不能被氧化
10 Ne 氖 nǎi 20.18 2s22p6 0 主族非金屬稀有氣體 Neon 稀有氣體
11 Na 鈉 nà 22.99 3s1 1 主族金屬堿金屬 Sodium 活潑,與空氣或水接觸發(fā)生反應(yīng),只能儲(chǔ)存在煤油或稀有氣體中
12 Mg 鎂 měi 24.31 3s2 2 主族金屬堿土金屬 Magnesium 輕金屬之一
13 Al 鋁 lǚ 26.98 3s23p1 3 主族金屬 Aluminium 地殼里含量最多的金屬
14 Si 硅 guī 28.09 3s23p2 4、-4 主族非金屬 Silicon 地殼中含量僅次于氧
15 P 磷 lín 30.97 3s23p3 -3、 3、 5 主族非金屬 Phosphorus 白磷有劇毒且在常溫下可以自燃
16 S 硫 liú 32.06 3s23p4 -2、 4、 6 主族非金屬 Sulfur 質(zhì)地較軟且輕。與氧氣燃燒反應(yīng)形成有毒的二氧化硫
17 Cl 氯 lǜ 35.45 3s23p5 -1、 1、 3、 4、 5、 7 主族非金屬鹵素 Chlorine 有毒、活潑
18 Ar 氬 yà 39.95 3s23p6 0 主族非金屬稀有氣體 Argon 稀有氣體,在空氣中含量最多的稀有氣體
19 K 鉀 jiǎ 39.10 4s1 1 主族金屬堿金屬 Potassium 比鈉活潑
20 Ca 鈣 gài 40.08 4s2 2 主族金屬堿土金屬 Calcium 骨骼主要組成成分
21 Sc 鈧 kàng 44.96 3d14s2 3 副族金屬 Scandium 一種柔軟過渡金屬,常與釓、鉺混合存在
22 Ti 鈦 tài 47.87 3d24s2 3、 4 副族金屬 Titanium 能在氮?dú)庵腥紵?,熔點(diǎn)高
23 V 釩 fán 50.94 3d34s2 3、 5 副族金屬 Vanadium 高熔點(diǎn)稀有金屬
24 Cr 鉻 gè 52.00 3d54s1 3、 4、 6 副族金屬 Chromium 硬度最高的金屬
25 Mn 錳 měng 54.94 3d54s2 區(qū)間[-3, 7]的整數(shù) 副族金屬 Manganese 在地殼中分布廣泛
26 Fe 鐵 tiě 55.85 3d64s2 2、 3、 6 Ⅷ族金屬 Iron 地殼含量第二高,單質(zhì)產(chǎn)量最高,有磁性
27 Co 鈷 gǔ 58.93 3d74s2 2、 3 Ⅷ族金屬 Cobalt 同位素60Co被應(yīng)用于X光發(fā)生器中,有磁性
28 Ni 鎳 niè 58.69 3d84s2 2、 3 Ⅷ族金屬 Nickel 有磁性和良好可塑性
29 Cu 銅 tóng 63.55 3d104s1 1、 2 副族金屬 Copper 人類發(fā)現(xiàn)較早的金屬之一,可塑性很好
30 Zn 鋅 xīn 65.58 3d104s2 2 副族金屬 Zinc 人體需要的微量元素
31 Ga 鎵 jiā 69.72 3d104s24p1 3 主族金屬 Gallium 熔點(diǎn)低沸點(diǎn)高
32 Ge 鍺 zhě 72.63 3d104s24p2 4 主族金屬 Germanium 是一種重要的半導(dǎo)體材料
33 As 砷 shēn 74.92 4s24p3 -3、 3、 5 主族非金屬 Arsenic As2O3(即砒霜)劇毒
34 Se 硒 xī 78.96 4s24p4 -2、 4、 6 主族非金屬 Selenium 可使玻璃致色為鮮紅色
35 Br 溴 xiù 79.90 4s24p5 -1、 5、 7 主族非金屬鹵素 Bromine 活潑,單質(zhì)為紅棕色液體
36 Kr 氪 kè 83.80 4s24p6 2 主族非金屬稀有氣體 Krypton 稀有氣體
37 Rb 銣 rú 85.47 5s1 1 主族金屬堿金屬 Rubidium 比鉀活潑
38 Sr 鍶 sī 87.62 5s2 2 主族金屬堿土金屬 Strontium 是堿土元素中豐度最小的元素
39 Y 釔 yǐ 88.91 4d15s2 3 副族金屬 Yttrium 人工合成的釔鋁榴石曾被當(dāng)做鉆石的替代品
40 Zr 鋯 gào 91.22 4d25s2 4 副族金屬 Zirconium 氧化物立方氧化鋯為鉆石的人工替代品
41 Nb 鈮 ní 92.91 4d45s1 5 副族金屬 Niobium 鈮鋼被用于制作汽車外殼
42 Mo 鉬 mù 95.96 4d55s1 4、 6 副族金屬 Molybdenum 植物生長所需的微量元素
43 Tc 锝 dé 98 4d55s2 4、 7 副族金屬 Technetium 原子序數(shù)最小的放射性元素
44 Ru 釕 liǎo 101.1 4d75s1 1、 4、 8 Ⅷ族金屬 Ruthenium 硬而脆呈淺灰色的多價(jià)稀有金屬元素
45 Rh 銠 lǎo 102.9 4d85s1 3, 4 Ⅷ族金屬 Rhodium 現(xiàn)代珠寶制作過程進(jìn)行表面處理的必須元素
46 Pd 鈀 bǎ 106.4 4d10 2、 4 Ⅷ族金屬 Palladium 被應(yīng)用于酒精檢測(cè)中
47 Ag 銀 yín 107.9 4d105s1 1 副族金屬 Silver 貴金屬,曾經(jīng)是全球范圍內(nèi)的硬通貨,導(dǎo)電性最好
48 Cd 鎘 gé 112.4 4d105s2 2 副族金屬 Cadmium 重金屬,過量攝入會(huì)導(dǎo)致痛痛病
49 In 銦 yīn 114.8 5s25p1 3 主族金屬 Indium 可塑性強(qiáng),有延展性,115In是主要核素,有放射性
50 Sn 錫 xī 118.7 5s25p2 2、 4 主族金屬 Tin 人類最早發(fā)現(xiàn)應(yīng)用的元素之一,被用于制造容器
51 Sb 銻 tī 121.8 5s25p3 -3、 3、 5 主族金屬 Antimony 熔點(diǎn)低,被用于制作保險(xiǎn)絲
52 Te 碲 dì 127.6 5s25p4 -2、 4、 6 主族非金屬 Tellurium 密度最大的非金屬
53 I 碘 diǎn 126.9 5s25p5 -1、 5、 7 主族非金屬鹵素 Iodine 活潑,甲狀腺所需的微量元素
54 Xe 氙 xiān 131.3 5s25p6 4、 6、 8 主族非金屬稀有氣體 Xenon 稀有氣體
55 Cs 銫 sè 133 6s1 1 主族金屬堿金屬 Cesium 活潑
56 Ba 鋇 bèi 137.3 6s2 2 主族金屬堿土金屬 Barium 硫酸鋇被應(yīng)用于鋇餐透視(檢查是否胃穿孔)
57 La 鑭 lán 139 5d16s2 3 副族金屬鑭系 Lanthanum 第一個(gè)鑭系元素
58 Ce 鈰 shì 140 4f15d16s2 3、 4 副族金屬鑭系 Cerium 用來制造打火石
59 Pr 鐠 pǔ 141 4f36s2 3 副族金屬鑭系 Praseodymium 英文名稱最長
60 Nd 釹 nǚ 144 4f46s2 3 副族金屬鑭系 Neodymium 磁性強(qiáng)
61 Pm 钷 pǒ 145 4f56s2 3 副族金屬鑭系 Promethium 有放射性
62 Sm 釤 shān 150.5 4f66s2 3 副族金屬鑭系 Samarium 磁性強(qiáng)
63 Eu 銪 yǒu 152 4f76s2 3 副/金/鑭 Europium 活潑,能放出紅光
64 Gd 釓 gá 157 4f75d16s2 3 副/金/鑭 Gadolinium 未配對(duì)電子達(dá)到上限
65 Tb 鋱 tè 159 4f96s2 3 副/金/鑭 Terbium 通電時(shí)改變形狀
66 Dy 鏑 dí 162.5 4f106s2 3 副/金/鑭 Dysprosium 英文名稱源自“很難得到”
67 Ho 鈥 huǒ 165 4f116s2 3 副/金/鑭 Holmium 銀白色,質(zhì)軟,可用來制磁性材料
68 Er 鉺 ěr 167 4f126s2 3 副/金/鑭 Erbium 銀灰色,質(zhì)軟,可用來制特種合金,激光器等
69 Tm 銩 diū 169 4f136s2 3 副/金/鑭 Thulium 銀白色,質(zhì)軟,可用來制X射線源等
70 Yb 鐿 yì 173 4f146s2 2、 3 副/金/鑭 Ytterbium 銀白色,質(zhì)軟,可用來制特種合金,也用作激光材料等
71 Lu 镥 lǔ 175 4f145d16s2 3 副/金/鑭 Lutetium 銀白色,質(zhì)軟,可用于核工業(yè)
72 Hf 鉿 hā 178.5 5d26s2 4 副/金 Hafnium 銀白色,熔點(diǎn)高。可用來制耐高溫合金,也用于核工業(yè)等
73 Ta 鉭 tǎn 181 5d36s2 5 副/金 Tantalum 鋼灰色,耐腐蝕質(zhì)硬,熔點(diǎn)高。可用于航天工業(yè)及核工業(yè)
74 W 鎢 wū 184 5d46s2 4、 6 副/金 Tungsten 穩(wěn)定元素中熔點(diǎn)最高
75 Re 錸 lái 186 5d56s2 7 副/金 Rhenium 最晚被發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定元素
76 Os 鋨 é 190 5d66s2 4, 6, 8 副/金 Osmium 密度最大的金屬
77 Ir 銥 yī 192 5d76s2 3, 4、 6、 9 副/金 Iridium 熔點(diǎn)高,質(zhì)硬而脆??捎脕碇瓶茖W(xué)儀器等
78 Pt 鉑 bó 195 5d96s1 2, 4 副/金 Platinum 被應(yīng)用于珠寶首飾中的貴金屬,俗稱鉑金
79 Au 金 jīn 197 5d106s1 1、 3 副/金 Gold 化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定,人類最早發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用的貴金屬,全球硬通貨
80 Hg 汞 gǒng 200.6 5d106s2 1、 2 副/金 Mercury 惟一一種在常溫下為液態(tài)的金屬
81 Tl 鉈 tā 204.5 6s26p1 3 主/金 Thallium 銀白色,質(zhì)軟??捎脕碇坪辖鸬?。鉈的化合物有毒
82 Pb 鉛 qiān 207 6s26p2 2、 4 主/金 Lead 密度大,熔點(diǎn)低,對(duì)人體有毒性。許多化妝品中必須含有的元素
83 Bi 鉍 bì 209 6s26p3 3、 5 主/金 Bismuth 合金熔點(diǎn)很低,可用來做保險(xiǎn)絲和汽鍋上的安全塞等
84 Po 釙 pō 209 6s26p4 -2、 6 主/金 Polonium 放射
85 At 砹 ài 210 6s26p5 5 主/非/鹵 Astatine 放射、活潑
86 Rn 氡 dōng 222 6s26p6 2 主/非/稀 Radon 放射
87 Fr 鈁 fāng 223 7s1 1 主/金/堿 Francium 放射(注:放射性雖短但仍然存在)
88 Ra 鐳 léi 226 7s2 2 主/金/堿土 Radium 放射
89 Ac 錒 ā 227 6d17s2 3 副/金/錒 Actinium 放射
90 Th 釷 tǔ 232 6d27s2 4 副/金/錒 Thorium 放射
91 Pa 鏷 pú 231 5f26d17s2 5 副/金/錒 Protactinium 放射
92 U 鈾 yóu 238 5f36d17s2 3、 4, 6 副/金/錒 Uranium 放射,同位素鈾235被用于制作原子彈
93 Np 镎 ná 237 5f46d17s2 5、 7 副/金/錒 Neptunium 放射
94 Pu 钚 bù 244 5f67s2 4、 6、 8 副/金/錒 Plutonium 放射
95 Am 镅 méi 243 5f77s2 3、 5、 7、 8 副/金/錒 Americium 人造 放射用于煙霧報(bào)警器中
96 Cm 鋦 jú 247 5f76d17s2 3、 6、 7 副/金/錒 Curium 人造 放射
97 Bk 锫 péi 247 5f97s2 3、 5 副/金/錒 Berkelium 人造 放射
98 Cf 锎 kāi 251 5f107s2 3、 5 副/金/錒 Californium 人造 放射,最貴金屬
99 Es 锿 āi 252 5f117s2 3 副/金/錒 Einsteinium 人造 放射
100 Fm 鐨 fèi 257 5s127s2 3 副/金/錒 Fermium 人造 放射
101 Md 鍆 mén 258 5f137s2 3 副/金/錒 Mendelevium 人造 放射
102 No 锘 nuò 259 5f147s2 2、 3 副/金/錒 Nobelium 人造 放射
103 Lr 鐒 láo 260 5f147s27p1 3 副/金/錒 Lawrencium 人造 放射
備注:104~118號(hào)元素中部分元素,其漢字簡體中文在部分設(shè)備上無法查看,故注明其繁體中文或以表意文字描述字符(IDS)描述的簡體中文如下附表:
原子序數(shù) 符號(hào) 簡體中文 繁體中文或簡體IDS 漢語拼音 相對(duì)原子質(zhì)量 價(jià)電子 常見化合價(jià) 分類 英文名 簡介
104 Rf 鑪/钅盧 lú 261 6d27s2 4 副/金 Rutherfordium 人造 放射
105 Db /?钅杜 dù 262 6d37s2 5 副/金 Dubnium 人造 放射
106 Sg /?钅喜 xǐ 263 6d47s2 6 副/金 Seaborgium 人造 放射
107 Bh /?钅波 bō 264 6d57s2 7 副/金 Bohrium 人造 放射
108 Hs /?钅黑 hēi 265 6d67s2 8 副/金 Hassium 人造 放射
109 Mt ? ? mài 266 6d77s2 0 副/金 Meitnerium 人造 放射
110 Ds 鐽 dá 269 6d87s2 0 副/金 Darmstadtium 人造 放射
111 Rg 錀 lún 272 6d97s2 0 副/金 Roentgenium 超重元素
112 Cn ? 鎶 gē 277 6d107s2 0 副/金 Copernicium 超重元素
113 Nh ? 鉨nǐ 286 5f146d107s27p1 3, 1 主/金 Nihonium 不穩(wěn)定的超重元素,人造 放射
114 Fl 鈇 fū 289 5f146d107s27p2 ,0, 3 主/金 Flerovium 第一種表現(xiàn)出惰性氣體特征的超重元素,人造 放射
115 Mc 鏌?钅莫 mò 289 5f146d107s27p3 1, 3 主/金 Moscovium 人工合成的放射性金屬元素,人造 放射
116 Lv 鉝 lì 293 5f146d107s27p4 4 主/金 Livermorium人工合成的放射性化學(xué)元素,人造 放射
117 Ts ??石田 tián 294 5f146d107s27p5-1 主/非/鹵 Tennessine 鹵族元素,人造 放射
118 Og ??氣奧ào 294 5f146d107s27p6 主/非/稀 Oganesson 人工合成的稀有氣體元素,人造 放射
ⅠA族(堿金屬)
堿金屬單質(zhì) 顏色和狀態(tài) 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
氫(不屬于堿金屬) 無色,氣體 0.0000899 -259.125 -258.882
鋰 銀白色,柔軟 0.534 180.5 1347
鈉 銀白色,柔軟 0.97 97.81 882.9
鉀 銀白色,柔軟 0.86 63.65 774
銣 銀白色,柔軟 1.532 38.89 688
銫 略帶金色光澤,柔軟 1.879 28.40 678.4
1.還原性;Li<Na<K<Rb<Cs
2.氧化性:Li>Na>K>Rb>Cs
3.堿金屬元素能與水或氧氣反應(yīng)生成堿或堿性氧化物
4.氫本來不是堿金屬,但因?yàn)樵贗A族,所以歸入此表
ⅡA族(堿土金屬)
堿土金屬單質(zhì) 顏色和狀態(tài) 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鈹 鋼灰色,較硬 1.848 1278 2970(加壓)
鎂 銀白色,柔軟 1.738 648.9 1090
鈣 銀白色,柔軟 1.550 839 1484
鍶 銀白色,柔軟 2.540 769(加壓) 1384
鋇 銀白色,柔軟 3.594 729 1637
ⅢB族(不含鑭系和錒系)
IIIB族元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鈧 銀白色 2.985 1541 2830
釔 灰色 4.4689 1522 3338
鑭系
鑭系元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鑭 銀白色 6.7 920 3469
鈰 灰色 6.9 799 3426
鐠 銀灰色 6.7 935 3212
釹 銀灰色 7.0 1024 3074
钷** / / / /
釤 銀白色 7.5 1072 1791
銪 銀白色 5.0 826 1596
釓 銀白色 7.9 1313 3266
鋱 銀灰色 8.2 1356 3230
鏑 銀白色 8.5 1412 2562
鈥 銀色 8.8 1474 2695
鉺 銀白色 9.0 1529 2863
銩 銀白色 9.3 1545 1947
鐿 銀白色 7.0 824 1193
镥 銀灰色 9.8 1656 3315
ⅣB族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鈦 銀白色 4.5 1660 3287
鋯 銀白色 6.5 1852 4377
鉿 銀白色 13.3 2227 4602
ⅤB族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
釩 銀白色 6.1 1890 3380
鈮 銀白色 8.6 2468 4742
鉭 銀白色 16.6 2996 5425
ⅥB族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鉻 銀白色 7.2 1857 2642
鉬 銀色 10.2 2610 4615
鎢 銀色 19.3 3410 5555
ⅦB族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
錳 銀白色 7.44 1246 2061
锝** / / / /
錸 銀色 21.04 3180 5627
Ⅷ族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鐵 銀白色 7.86 1535 2861
鈷 銀灰色 8.9 1495 2527
鎳 銀白色 8.9 1453 2913
釕 銀白色 12.3 2250 4150
銠 銀色 12.41 1966 3695
鈀 銀色 12.02 1552 2963
鋨 銀灰色 22.48 3027 5012
銥 銀白色 22.421 2443 4428
鉑 銀白色 21.45 1772 3825
ⅠB族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
銅 紫紅色 8.92 1084.6 2562
銀 銀白色 10.5 961 2162
金 金黃色 19.3 1046.68 2856
ⅡB族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
鋅 銀白色 7.14 419.6 907
鎘 銀灰色 8.65 320.9 765
汞 銀白色 13.59 -38.87 356.6
ⅢA族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
硼 黑色 2.34 2076 3927
鋁 銀白色 2.7 660 2327
鎵 銀白色 5.904 29.76 2403
銦 銀白色 7.31 156.2 2080
鉈 銀白色 11.85 308.5 1457
ⅣA族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
碳 黑色(石墨、炭黑等)或無色(金剛石) 2.267 3550 4827
硅 黑色 2.33 1414 2900
鍺 銀白色 5.35 938.25 2833
錫 銀白色 7.28 231.89 2260
鉛 銀白色 11.3437 327.502 1749
ⅤA族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
氮 無色 0.0012506 -209.86 -195.8
磷 黃白色(白磷) 1.828 44.1 280.5
深紅色(紅磷) 2.34 59 200
砷 灰黑色(灰砷) 5.73 817 614
銻 銀白色 6.697 630.63 1587
鉍 銀白色,因?yàn)檠趸こР噬?9.78 271 1564
ⅥA族
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
氧 無色 0.00143 -222.65 -182.95
硫 淡黃色 2.07 115.36 444.6
硒 紅色(紅硒) 4.81 221 685
碲 銀白色 8.24 449.65 988
ⅦA族(鹵素)
元素單質(zhì) 顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
氟 淺黃綠色 0.0017 -219.52 -188.12
氯 綠色 0.00321 -100.84 -34.04
溴 棕紅色 3.119 -7.1 58.8
碘 紫黑色 4.93 133.5 154.3
0族(稀有氣體)
元素單質(zhì) 顏色 通電后發(fā)光顏色 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
氦 無色 紫色 0.00013 -272.98(加壓) -268.93
氖 無色 紅色 0.0009 -248.45 -246.08
氬 無色 天藍(lán)色 0.00178 -189.19 -185.95
氪 無色 淡紅色 0.00374 -157.22 -153.22
氙 無色 白色 0.00589 -111.7 -108.12
由于稀有氣體有在通電時(shí)發(fā)出彩光的特性,所以可以將其制成霓虹燈。
放射性元素
原子序數(shù) 元素單質(zhì) 密度(×103kg/m3) 熔點(diǎn)(℃) 沸點(diǎn)(℃)
43 锝 11.487 2200 4877
61 钷 7.22 931 3000
84 釙 9.4 254 962
85 砹 10 302 337
86 氡 0.00973 -71 -61.7
87 鈁 1.87 27 6.77
88 鐳 5 700 1737
89 錒 10.07 1050 3198
90 釷 11.71 1755 4788
91 鏷 15.37 1600 4027
92 鈾 19.05 1132 4131
93 镎 20.05 640 4000
94 钚 19.86 640 3228
95 镅 13.67 994 2607
96 鋦 13.57 1067 3110
97 锫 14.79 986 3710
98 锎 15.1 1652 3900
注:
放射性元素硬度多數(shù)不詳。
锎之后的元素各項(xiàng)性質(zhì)均不詳。
鉍放射性太弱,不歸入最后一表。
很多人注意到,元素周期表最后幾位元素經(jīng)常是以Uu開頭的,其實(shí)這只是一種臨時(shí)命名規(guī)則,叫IUPAC元素系統(tǒng)命名法。在這種命名法中,會(huì)為未發(fā)現(xiàn)元素和已發(fā)現(xiàn)但尚未正式命名的元素取一個(gè)臨時(shí)西方文字名稱并規(guī)定一個(gè)代用元素符號(hào),使用拉丁文數(shù)字頭以該元素之原子序來命名。此規(guī)則簡單易懂且使用方便,而且它解決了對(duì)新發(fā)現(xiàn)元素?fù)屜让膼盒愿偁巻栴},使為新元素的命名有了依據(jù)。如ununquadium便是由un(一)- un(一)- quad(四)- ium(元素)四個(gè)字根組合而成,表示“元素114號(hào)”。元素114命名為flerovium(Fl),以紀(jì)念蘇聯(lián)原子物理學(xué)家喬治·弗洛伊洛夫(Georgy Flyorov,1913-1990);而ununhexium便是由un(一)- un(一)- hex(六)- ium(元素)四個(gè)字根組合而成,表示“元素116號(hào)”。元素116名為livermorium (Lv),以實(shí)驗(yàn)室所在地利弗莫爾市為名。
(1)除第1周期外,其他周期元素(稀有氣體元素除外)的原子半徑隨原子序數(shù)的遞增而減?。?/p>
(2)同一族的元素從上到下,隨電子層數(shù)增多,原子半徑增大。(五、六周期間的副族除外)
(1)除第1周期外,同周期從左到右,第二周期元素最高正價(jià)由堿金屬 1遞增到氮元素 5(氟無正價(jià),氧無最高正價(jià)),其他周期元素最高正價(jià)由堿金屬 1遞增到 7,非金屬元素負(fù)價(jià)都由碳族-4遞增到-1。
(2)同一主族的元素的最高正價(jià)、最低負(fù)價(jià)均相同。(ⅥA、ⅦA、0族除外)
(1)同一周期元素隨原子序數(shù)的遞增,元素組成的金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)遞增,非金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)遞減;(副族熔點(diǎn)在VIB族達(dá)到最高,以后依次遞減)
(2)同一族元素從上到下,元素組成的金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)遞減,非金屬單質(zhì)的熔點(diǎn)遞增。(副族不規(guī)則)
(1)同一周期的元素從左到右金屬性遞減,非金屬性遞增;
(2)同一主族元素從上到下金屬性遞增,非金屬性遞減。
元素的金屬性越強(qiáng),其最高價(jià)氧化物的水化物的堿性越強(qiáng);元素的非金屬性越強(qiáng),最高價(jià)氧化物的水化物的酸性越強(qiáng)。(F和O除外)
元素非金屬性越強(qiáng),氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定。同周期非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),其氣態(tài)氫化物水溶液一般酸性越強(qiáng);同主族非金屬元素的非金屬性越強(qiáng),其氣態(tài)氫化物水溶液的酸性越弱。
一般元素的金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的還原性越強(qiáng),其氧化物的陽離子氧化性越弱;元素的非金屬性越強(qiáng),其單質(zhì)的氧化性越強(qiáng),其單原子陰離子的還原性越弱。
1、元素周期數(shù)等于核外電子層數(shù);
2、主族元素的序數(shù)等于最外層電子數(shù);
3、確定族數(shù)應(yīng)先確定是主族還是副族,其方法是采用原子序數(shù)逐步減去各周期的元素種數(shù),即可由最后的差數(shù)來確定。在第一至第五周期時(shí)最后的差數(shù)小于等于10時(shí)差數(shù)就是族序數(shù),差為8、9、10時(shí)為Ⅷ族,差數(shù)大于10時(shí),則再減去10,最后結(jié)果為族序數(shù);在第六、七周期時(shí)差數(shù)為1:ⅠA族,差數(shù)為2:ⅡA族,差數(shù)為3~17:鑭系或錒系,差數(shù)介于18和21之間:減14,差數(shù)為22~24:Ⅷ族,差數(shù)大于25:減24,為對(duì)應(yīng)的主族;
根據(jù)各周期所含的元素種類推斷,用原子序數(shù)減去各周期所含的元素種數(shù),當(dāng)結(jié)果為“0”時(shí),為零族;當(dāng)為正數(shù)時(shí),為周期表中從左向右數(shù)的縱行,如為“2”則為周期表中從左向右數(shù)的第二縱行,即第ⅡA族;當(dāng)為負(fù)數(shù)時(shí)其主族序數(shù)為8 結(jié)果。所以應(yīng)熟記各周期元素的種數(shù),即2、8、8、18、18、32、32。如:①114號(hào)元素在周期表中的位置114-2-8-8-18-18-32-32=-4,8 (-4)=4,即為第七周期,第ⅣA族。②75號(hào)元素在周期表中的位置75-2-8-8-18-18=21,21-14=7,即為第六周期,第ⅦB族。
稀有氣體也稱為惰性氣體,它們的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,不易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。穩(wěn)定的稀有氣體為:氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn)、氣奧(Og,為新元素,原字無法打出)。
牢記稀有氣體元素的原子序數(shù):2、10、18、36、54、86、118,通過稀有氣體的位置,為某已知原子序數(shù)的元素定位。
如:要推知33號(hào)元素的位置,因它在18和36之間,所以必在第4周期,由36號(hào)往左數(shù),應(yīng)在ⅤA族。
元素周期表中,從上到下p區(qū)元素的變化規(guī)律不是一條嚴(yán)格遞增的曲線,而是一條鋸齒狀曲線。曲線上有兩個(gè)拐點(diǎn):第二周期和第四周期。按照相對(duì)論效應(yīng)的計(jì)算,第六周期會(huì)出現(xiàn)第三個(gè)拐點(diǎn)。
成因是第二周期的內(nèi)層電子少(只有1s2),原子半徑特別小,所以第二周期元素成鍵的方式及種類和后面幾個(gè)周期差異很大。例如氮族元素(ⅤA),第3~6周期的五氯化物均已制得,但是NF5卻不存在,更不必說NCl5等分子了。又如碳和硅的最大配位數(shù)不同,導(dǎo)致了二氧化碳和二氧化硅晶體結(jié)構(gòu)的不同。
第四周期的p區(qū)元素剛剛經(jīng)過d區(qū),所以原子半徑比同族的第三周期相比變化不大。因此,第四周期元素很多化合物較不穩(wěn)定,如HClO4和HIO4很早就被制得了,但HBrO4卻是在1967年才制得,且氧化性為高鹵酸(高氟酸除外,因熱力學(xué)不穩(wěn)定)中最強(qiáng)。
第六周期元素原子半徑太大,6s電子電子云間隔很大,不易成鍵。除Tl(Ⅲ)較穩(wěn)定以外,其余第六周期p區(qū)元素均很難顯現(xiàn)族價(jià)。比如Bi2O3還原性比Sb2O3差得多,Bi2O5氧化性比Sb2O3強(qiáng)得多,而Po(Ⅵ)和At(Ⅶ)預(yù)計(jì)不會(huì)存在。
化合價(jià)記憶法
①
一價(jià)氫氟鉀鈉銀 二價(jià)氧鋇鈣鎂鋅
三鋁四硅五價(jià)磷 二四六硫二四碳
一二銅汞二三鐵一五七氯要記清
②
正一銅氫鉀鈉銀 正二銅鎂鈣鋇鋅
三鋁四硅四六硫 二四五氮三五磷
一五七氯二三鐵 二四六七錳為正
碳有正四與正二 再把負(fù)價(jià)牢記心
負(fù)一溴碘與氟氯 負(fù)二氧硫三氮磷
③
正一氫銀和鉀鈉 正二鈣鎂鋇鋅汞和銅
鋁正三 硅正四 亞鐵正二鐵正三
氯在最后負(fù)一價(jià) 氧硫最后負(fù)二價(jià)
莫忘單質(zhì)價(jià)為零
④
氫正一 氧負(fù)二
一價(jià)鉀鈉銀 二價(jià)鋇鎂鋅鈣
三價(jià)鋁 鐵可變價(jià)
銅汞二價(jià)最常見
⑤
鉀鈉氫銀正一 二鈣鋇鎂鋅
鋁正三氧負(fù)二 氯常見負(fù)一
硫負(fù)二正四六 鐵有正二三
一二銅二四碳 單質(zhì)永歸零
⑥
鉀鈉銀氫 1價(jià),氟氯溴碘-1價(jià);
鈣鎂鋇鋅 2價(jià),通常氧是-2價(jià)
二三鐵,二四碳,三鋁四硅五價(jià)磷;
一三五七正價(jià)氯,二四六硫錳四七;
銅汞二價(jià)最常見,單質(zhì)化合價(jià)為零。
⑦
一價(jià)氯氫鉀鈉銀,二價(jià)氧鈣鋇鎂鋅,三鋁四硅五價(jià)磷;
二三鐵,二四碳,二四六硫要記全;
銅汞二價(jià)最常見,單值為零永不變。
鹽的溶解性記憶口訣
①
鉀鈉銨鹽硝酸鹽,
完全溶解不困難。
酸類溶解除硅酸,
溶堿鉀鈉鋇和氨。
鹽酸溶解除銀鹽,
硫酸難溶是鋇鉛。
碳酸磷酸鉀鈉銨,
碳酸氫鹽都溶完。
注:此口訣只包括中學(xué)范圍內(nèi)的內(nèi)容,比如四苯硼鉀、高氯酸鉀、氯鉑酸鉀、氯鉑酸銨、氯鉑酸銣、氯鉑酸銫、高氯酸鉀、氟硅酸鉀、氟鋯酸鉀、氟鈦酸鉀、酒石酸氫鉀、亞硝酸鈷鉀、酒石酸鈉、高氯酸鈉、三鈦酸鈉、鉍酸鈉微溶或不溶,碳酸氫鈉濃度高是沉淀(侯氏制堿法),碳酸鈹,鈹酸鉀可溶。
②
鉀鈉銨鹽均可溶;硝鹽入水影無蹤
硫酸鹽中鋇不溶;氯化鹽中銀不溶;
碳酸鹽中只溶鉀、鈉、銨。
堿只溶鉀鈉鈣鋇銨
③
鉀鈉硝銨溶,
鹽酸除銀汞。
碳酸磷酸鹽,
能溶鉀鈉銨。
再說硫酸鹽,
不溶有鋇鉛。
最后說堿類,
能溶鉀鈉鋇。