[科普中国]-化学元素表

化学元素周期表是指根据原子序从小至大排序的化学元素列表。

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

列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中，如卤素、碱金属元素、惰性气体、放射性元素等。由于周期表能够准确地预测各种元素的特性及其之间的关系，因此它在化学及其他科学领域中被广泛使用。

产生由来门捷列夫在编撰讲义《化学原理》时，对各种元素的性质进行分析。当时人们已发现了63种元素。为了让学生们便于学习，门捷列夫想把这些元素整理归纳成一个系统的表。以前已有人做过这种尝试，如德国的德贝莱纳搞过一个“三元素组”；法国的尚古根据原子量的递增，把元素排在一条螺旋线上，试图显示元素的周期性质，但都没有获得成功。1864年，一位名叫奥德林的化学家发表了一个“原子量和元素符号”表，找到了“片段”的元素周期表，但是很不完善。

伦敦的化学家纽兰兹又别出心裁地搞了一个“八音律”，指出“从一指定的元素起，第八个元素是第个元素某种性质的重复，就像音乐中的八度音程的第八个音符一样。

1869年2月，门捷列夫决定排列自己的元素周期表。他把当时知道的63种元素分别记在63张卡片上，每张卡片上详细记下该元素名称、原子量、化合物的化学式和主要性质。他把这些卡片排成一个长列，摆在书桌上。像玩扑克牌一样，不时改变卡片的排列顺序。门捷列夫反复捉摸这些元素的性质变化有什么规律性。起初，他像德贝莱纳那样把卡片排成三组，按原子量大小排列，但是看上去却是杂乱无章。后来,他打乱了这种组合，再试用其他方式排列，颠来倒去都毫无结果。经过苦苦思索和许多个不眠之夜，有一天，他试着按照原子量逐渐增大的顺序把它们排成几行，再把各行中性质相似的元素排成横列。当他定睛看时，不禁激动得双手颤抖!

眼前出现了意想不到的情形：每一行元素的性质，都是按照原子量的增大而从上到下逐渐变化的；而每一列元素性质都是相似的。这清楚地表明了——元素的性质周期性地依赖于它们的原子量!

这年3月，门捷列夫在物理化学年会上发表了他的元素周期表，引起了科学界的轰动。门捷列夫不仅把63种元素按照其原子量的递增及化学性质的变化排成了一个个周期，显示出内在联系的规律性，而且还在表中留下了空白，预言这些空位中的新元素。他推断将会发现原子量大约等于44、68和72的三种新元素，它们的性质分别类似硼、铝和硅。门捷列夫替它们取名类硼、类铝和类硅。果然，4年后法国化学家步阿勃德朗发现了被他称为“类硼”的镓；又过了6年，瑞典人发现了“类铝”钪；7年之后，德国的芬克勒找到了门捷列夫预言的第三个元素“类硅”—这就是锗。

门捷列夫还根据周期表的规律，修正了铀、铟、铈等元素的原子量，后来陆续为实践证明是正确的。元素周期率作为大自然的基本定律，揭示了物质世界的秘密，对现代物理学和化学的发展有很大的促进作用。1

组成化学周期表有许多横行和纵行组成。元素周期表中每一个横行叫作一个周期，总共7个周期（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），每一个纵行叫作一个族（8、9、10纵行为一个族），总共16个族（将最外层电子数相同的元素放在同一列）。这7个周期又可分成短周期（1、2、3）、长周期（4、5、6）和不完全周期（7）。16个族又分为7个主族（ⅠAⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA）， 7个副族（ⅠB ⅡB ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB），Ⅷ族(包括三个纵行），一个零族。2

性质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（零族元素除外）。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）。2

预测与验证利用周期表，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X射线，发现原子序越大，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)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。

门捷列夫总结的化学元素周期表含有63种化学元素竖列称为主族或者副族、横列称为周期、后经完善现已经发展成为118种元素，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排列，最小的排行最前。

作用原子半径

（1）除第1周期外，其他周期元素（惰性气体元素除外）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。

元素化合价

（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+6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、负价均相同。

单质的熔点

（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；

（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。

元素的金属性

（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。

水化物酸碱性

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/Cl；O/S除外）

非金属气态

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。

单质的氧化

一般元素的金属性越强，其单质的还原性越强，其氧化物的氧离子氧化性越弱；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。

元素位置推断

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。最后的差数就是族序数，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。3

记忆技巧性质记忆我是氢，我最轻，火箭靠我运卫星；
我是氦，我无赖，得失电子我最菜；
我是锂，密度低，遇水遇酸把泡起；
我是铍，耍赖皮，虽是金属难电离；
我是硼，有点红，论起电子我很穷；
我是碳，反应慢，既能成链又成环；
我是氮，我阻燃，加氢可以合成氨；
我是氧，不用想，离开我就憋得慌；
我是氟，最恶毒，抢个电子就满足；
我是氖，也不赖，通电红光放出来；
我是钠，脾气大，遇酸遇水就火大；
我是镁，最爱美，摄影烟花放光辉；
我是铝，常温里，浓硫酸里把澡洗；
我是硅，色黑灰，信息元件把我堆；
我是磷，害人精，剧毒列表有我名；
我是硫，来历久，沉淀金属最拿手；
我是氯，色黄绿，金属电子我抢去；
我是氩，活性差，霓虹紫光我来发；
我是钾，把火加，超氧化物来当家；
我是钙，身体爱，骨头牙齿我都在；
我是钪，耐温广，高温合金我来帮；
我是钛，过渡来，航天飞机我来盖；
我是钒，酸碱烦，如虎添翼钢加钒；
我是铬，正六铬，酒精过来变绿色；
我是锰，价态多，七氧化物爆炸猛；
我是铁，用途广，不锈钢喊我叫爷；
我是钴，蓝色母，癌症要用六十钴；
我是镍，无锈铁，镍钛合金能记忆；
我是铜，色紫红，投入硝酸气棕红；
我是锌，人必需，体内我立大功勋；
我是镓，易熔化，六十七镓是奇葩；
我是锗，可晶格，红外窗口能当壳；
我是砷，颜色深，三价元素夺你魂；
我是硒，补人体，口服液里有玄机；
我是溴，挥发臭，液态非金我来秀；
我是氪，保护气，通电就显橘红色；
我是铷，碱金属，沾水烟花钾不如；
我是锶，天青石，八十七锶帮医生；
我是钇，难分离，我在特种合金里；
我是锆，熔点高，石头里面很多锆；
我是铌，能吸气，网络让我当NB；
我是钼，像石墨，提高再结晶温度；
我是锝，能放射，地壳里面我没得；
我是碘，升华烟，遇到淀粉蓝点点；
我是铯，金黄色，入水爆炸容器破；
我是钨，高温度，其他金属早呜呼；
我是金，很稳定，扔进王水影无形；
我是汞，有剧毒，液态金属我为独；
我是铀，浓缩后，造原子弹我最牛；
我是铟，软如金，轻微放射宜小心；
我是铊，能脱发，投毒出名看清华；
我是铅，能储电，子弹头里也出现；

族记忆氢锂钠钾铷铯钫——请李娜加入私访
铍镁钙锶钡镭 ——媲美盖茨被雷
硼铝镓铟铊 ——碰女嫁音他
碳硅锗锡铅 ——探归者西迁
氮磷砷锑铋 ——蛋临身体闭
氧硫硒碲钋 ——养牛西蹄扑
氟氯溴碘砹 ——父女绣点爱
氦氖氩氪氙氡 ——害耐亚克先动

化合价记忆一价氢氯钾钠银 二价氧钙钡镁锌
三铝四硅五价磷 二三铁、二四碳
一至五价都有氮 铜汞二价最常见
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

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 教授 - 武汉理工大学