9年级

元素周期表入门

通过周期和族把元素位置与电子排布及化学趋势联系起来。

直觉元素地图

元素周期表像一张地图：元素的位置提示其电子排布及常形成的物质类型。

横行为周期，纵列为族，同族元素的外层电子排布相似。阶梯状边界大致分隔金属与非金属，附近是类金属。

选择第 2 或第 3 周期观察一行中的金属性变化，或选择第 1、17 族比较同一列元素。

选取元素查看信息；比较元素区、原子半径、电离能或电负性。

定义: 原子序数

原子核内的质子数，记作 Z。中性原子的电子数也等于 Z；现代周期表按 Z 递增排列。

定义: 周期与族

周期是横行，族是纵列。对主族元素，族序常提示价电子数，有助于预测相似化学性质。

大多数元素是金属，主要位于左侧和中部；非金属多在右上方。氢虽因只有一个电子而置于第 1 族上方，但它不是碱金属。

Z=\text{number of protons}=\text{number of electrons (neutral atom)}

例题: 确定氯的位置

氯的原子序数为 17。写出其周期、族和价电子数。

解答

电子层排布为 2、8、7：有三个占据电子层，故在第 3 周期；最外层有 7 个电子，故属第 17 族（卤素）。

例题: 比较钠与氯

Na 和 Cl 哪个更容易形成正离子？

解答

Na 有 1 个价电子，通常失去它形成 Na⁺；氯更容易得到 1 个电子形成 Cl⁻。周期表有助于预测，但化合物与条件也很重要。

元素性质是原子序数的周期函数，这就是元素周期律。价层排布重复导致化学性质重复；亚层填充、屏蔽效应和有效核电荷形成趋势及例外。

\mathrm{Na:}\ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^1\qquad \mathrm{Cl:}\ 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^5

门捷列夫 1869 年的表按原子量排列，并为预言的未发现元素留空。理解核电荷后确立的按 Z 排序，解决了按原子量排列无法解释的异常。

例题: 为什么钠和钾性质相似？

利用周期表比较它们的最外层电子。

解答

两者均属第 1 族，最外层有 1 个 s 电子，易失去形成 +1 离子。钾多一个电子层，因此原子更大，外层电子束缚较弱。