化学小常识：元素周期表

赵泰安

一.原子

原子是化学元素的基本粒子，包含由带一个基本电荷为正电的质子和不带电的中子组成的原子核以及与质子数相同的核外电子，因此原子一般是中性的。

原子半径数量级为10⁻¹⁰米，核半径数量级为10⁻¹⁵米。

质子是一种带1.6 × 10⁻¹⁹库仑正电荷的粒子，直径约1.6~1.7×10⁻¹⁵米，质量为1.67×10⁻²⁷千克，比中子稍轻，大约是电子质量的1836.5倍；中子直径约1.6~1.7×10⁻¹⁵米，质量1.67×10⁻²⁷千克；电子带1.6 × 10⁻¹⁹库仑负电荷，质量为9.11×10⁻³¹千克。

原子核内的质子数称为核电荷数，质子数加中子数称为质量数。

二.元素

元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。

三.元素周期表表

元素周期表是根据元素原子核电荷数从小至大排序的化学元素列表。

周期表横行称为周期，共有7个周期；竖行(列)称为族，包括7个主族(ⅠA—ⅦA)、0族、7个副族(ⅠB—ⅦB)、Ⅷ族。也可以把0族归入主族，Ⅷ族归入副族。

元素的周期性最早是由俄国化学家德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫(Dmitri Mendeleev)发现的，并于1869年绘制了世界上第一个元素周期表。

　　周期表包括原子序数(核内质子数、核电荷数)、元素符号(红色为放射性元素)、元素名称(加*号为人造元素)、相对原子质量(某元素的原子质量与碳-12原子质量的1/12的比值)、同位素的质量数(质子数加中子数)(数字下加横线为丰度最大的同位素，红色代表放射性同位素)、外层电子构型。

因为有同位素的存在，相对原子质量一般不是整数。在化学中相对原子质量称为原子量

四.核外电子的分布规律

1.电子层

核外电子是分层的，层数用字母 n 表示，当n=1 命名为 K层，n=2 为 L层，n=3 为 M层，n=4 为 N层，n=5 为 O层，n=6 为 P层，n=7 为Q层。

2.电子亚层

对应于每个电子层，又分若 干 亚 层，用字母 l 表示，l 的取值范围从 0到n-1。当n=1时只有 l=0 有 s 亚层；当 n=2 时有 l=0 l=1，对应s、p 亚层；当 n=3 时有 l=0 l=1 l=2 对应 s、p、d 亚层；当 n=4 时 有 l=0 l=1 l=2 l=3 对应s、p、d、 f 亚层；当 n=5 时 有 l=0 l=1 l=2 l=3 l=4 对应s、p、d、 f 、g亚层。

3.电子轨道

每个电子亚层存在若干电子轨道。s亚层有1个轨道，p亚层有3个轨道，d亚层有5个轨道，f亚层有7个轨道，g亚层有9个轨道。每个轨道最多能容纳两个电子。

原子最外层只有s和p轨道，最多8个电子；次外层只有s、p和d轨道，最多18个电子；倒数第三层只有s、p、d和f轨道，最多32个电子。

现有元素只有七个周期，第七周期的第5层电子是倒数第3层，没有g轨道，除非将来有第八周期元素，否则没有g轨道。

4.能级

电子在轨道上运动是具有能量的，称为能级，不同的轨道能量也不同。一般情况下 n 越大能量越大，n 相同时 l 越大，能量越大。实际的能级见下图。

五.元素外层电子构型

第一周期最外层为K层， n=1 l=0 只有1s的1个轨道，2个元素：

1s¹ (H)氢 1s² (Hₑ )氦

第二周期最外层 为 L 层，n=2 I=0 l=1 有2s的1个轨道、2p的3个轨道，共4个轨道，8个元素：

2s¹ (Li)锂 2s² (Be)铍2s²2p¹ (B)硼

2s²2p² (C)碳 2s²2p³ (N )氮2s²2p⁴(O)氧

2s²2p⁵ (F)氟 2s²2p⁶ (Ne)氖

第三周期最外 层 为 M 层 n=3 I=0 l=1 l=2 有3s的1个轨道、3p的3个轨道(最 外 层没有3d轨道)，共4个轨道，8个元素：

3s¹ (Na)钠3s² (Mg)镁3s²3p¹ (Al)铝

3s²3p²(Si )硅3s²3p³(P ) 磷3s²3p⁴ (S )硫

3s²3p⁵(Cl )氯3s²3p⁶(Ar)氩

第四周期最外 层 为N层 n=4 I=0 l=1 l=2 l=3 有4s的1个轨道、补3d的5个轨道、4p的3个轨道(最外层没有4d、4f 轨道)，共9个轨道，18个元素：

4s¹ (K )钾4s² (Ca)鈣3d¹ 4s²(Sc )钪

3d²4s²(Ti )钛3d³ 4s² (V )钒3d⁴ 4s²(Cr )铬

3d⁵4s²(Mn)锰3d⁶4s² (Fe)铁3d⁷ 4s²(Co)钴

3d⁸4s²(Ni )镍3d¹⁰4s¹ (Cu)铜3d¹⁰4s²(Zn)锌

4s²4p¹(Ga)镓4s² 4p²(Ge)锗4s² 4p³(As)砷

4s²4p⁴(Se)硒4s² 4p⁵(Br )溴4s² 4p⁶(Kr)氪

第五周期 最外层 为O层 n=5 I=0 l=1 l=2 l=3 l=4 有5s的1个轨道、补4d的5个轨道(次外层没有4f轨道)、5p的3个轨道(最外层没有5d、5f 轨道)，共9个轨道，18个元素：

5s¹ (Rb)銣5s² (Sr )锶4d¹5s² (Y)钇

4d²5s² (Zr )锆4d⁴5s¹(Nb)铌4d⁵5s¹(Mo)钼

4d⁵5s²(Tc )锝4d⁷5s¹(Ru)钌4d⁸5s¹(Rh)铑

4d¹⁰ (Pd)钯4d¹⁰5s¹(Ag)银4d¹⁰5s²(Cd)镉

5s²5p¹(In )铟5s²5p²(Sn)锡5s²5p³(Sb)锑

5s²5p⁴(Te)碲5s² 5p⁵ (I )碘5s² 5p⁶(Xe)氙

第六周期 最外层为P层 n=6 I=0 l=1 l=2 I=3 l=4 l=5 有6s的1个轨道、补4f的7个轨道、补5d的5个轨道(次外层没有5f轨道)、6p的3个轨道(最外层没有6d、6f 轨道)，共16个轨道，32个元素：

6s¹(Cs)铯 6s²(Ba)钡 5d¹6s²(La)镧

接着填4f的14个元素(镧系)：

4f¹5d¹6s²(Ce)铈4f³6s²(Pr)镨4f⁴6s²(Nd)钕

4f⁵6s² (Pm)钜4f⁶6s²(Sm)钐4f⁷6s² (Eu)铕

4f⁷5d¹6s²(Gd)钆4f⁹6s²(Tb )铽4f¹⁰6s²(Dy)镝

4f¹¹6s² (Ho)钬4f¹²6s²(Er )铒4f¹³6s²(Tm)铥

4f¹⁴6s² (Yb)镱4f¹⁴5d¹6s²(Lu)镥

接着填5d余下的9个元素：

5d²6s²(Hf)铪5d³6s² (Ta)钽5d⁴ 6s²(W )钨

5d⁵6s²(Re)铼5d⁶6s²(Os)锇5d⁷ 6s²(Ir )铱

5d⁹6s¹(Pt)铂5d¹⁰6s¹(Au)金5d¹⁰6s²(Hg)汞

最后是6p的6个元素：

6s²6p¹ (Tl)铊6s²6p²(Pb)铅6s²6p³(Bi )铋

6s²6p⁴(Po)钋6s²6p⁵(At)砹6s²6p⁶(Rn)氡

第七周期 最外层为P层 n=7 I=0 l=1 l=2 I=3 l=4 l=5 I=6 有7s的1个轨道、补5f的7个轨道、补6d的5个轨道(次外层没有6f轨道)、7p的3个轨道(最外层没有7d、7f 轨道)，共16个轨道，32个元素：

7s¹(Fr)钫 7s²(Ba)镭 6d¹7s²(La)锕

接着填5f的14个元素(锕系)：

6d¹7s²(Th)钍5f²6d¹7s²(Pr)镤5f³6d¹7s²(U)铀

5f⁴6d¹7s²(Np)镎5f⁶7s²(Pu)钚5f⁷7s² (Am)镅

5f⁷6d¹7s²(Cm)锔5f⁹7s²(Bk)锫5f¹⁰7s²(Cf )锎

5f¹¹7s²(Es) 锿5f¹²7s² (Fm)镄5f¹³7s²(Md)钔

5f¹⁴7s²(No)锘5f¹⁴6d¹7s²(Lr)铹

接着填6d余下的9个元素：

6d²7s²(Hf)𬬻6d³7s²(Db)𬭊6d⁴ 7s²(Sg)𬭳

6d⁵7s²(Bh)𬭛6d⁶7s²(Hs)𬭶6d⁷ 7s²(Mt)鿏

6d⁹7s¹(Ds)𫟼6d¹⁰7s¹(Rg)錀‌6d¹⁰7s²(Cn)鿔

最后是7p的6个元素：

7s²7p¹ (Nh)鿭7s²7p²(Fl)𫓧‌7s²7p³(Mc)镆

7s²7p⁴(Lv )鉝‌7s²7p⁵(Ts)鿬7s²7p⁶(Og)鿫

注：

元素符号橙色为主族元素，紫色为副族元素。

元素名称红色为放射性元素，下加横线为人造元素。

　　非金属元素包括ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA族非金属、卤素、稀有气体；金属包元素括碱金属、碱土金属、过渡金属、主族金属、镧系金属、锕系金属。见下表：

　　元素还有另一种分类方法：

1.非金属元素24个：

1号、2号、5-10号、14-18号、33-36号、52-54号、85号、86号、117号、118号。

2.金属元素：非金属以外的都是金属元素，包括黑色金属、有色金属，共94个。

黑色金属元素3个：24-26号。

有色金属元素：黑色金属以外的都是有色金属，包括有色轻金属、有色重金属、有色贵金属、有色稀有金属，共91个。

有色轻金属元素11个：3号、4号、11-13号、19号、20号、37号、38号、55号、56号。

有色重金属 元素10个：27-30 号、48 号、 50号、51号、80号、82号、83号。

有色贵金属 元素8个：44-47号、76-79号。

有色稀有金属 元素62个：有色金属中除轻金属、重金属、贵金属以外的都是稀有金属，包括放射性金属、高熔点金属、稀散金属、稀土金属。

放射性金属 元素 32 个：43号、84号、87- 116号。

高熔点金属元素9个：22号、23号、40-42号、72-75号。

稀 散 金 属 元 素 4 个： 31号、 32号、49号、81号。

稀 土 金 属17个：21号、39号、57-71号。