化學元素周期表是根據原子序數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壹族中,如堿金屬元素、堿土金屬、鹵族元素、稀有氣體等。
這使周期表中形成元素分區且分有七主族、七副族、Ⅷ族、0族。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系,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。
俄國化學家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)於1869年發明周期表,此後不斷有人提出各種類型周期表不下170余種,歸納起來主要有:短式表(以門捷列夫為代表)、長式表(維爾納式為代表)、特長表(以波爾塔式為代表);平面螺線表和圓形表(以達姆開夫式為代表);立體周期表(以萊西的圓錐柱立體表為代表)等。
中國教學上長期習用的是長式周期表。
發展歷程
現代化學的元素周期律是1869年俄國科學家門捷列夫(Dmitri Mendeleev)首先創造的,他將當時已知的63種元素依相對原子質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壹列,制成元素周期表的雛形。
經過多年修訂後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。表中壹橫行稱為壹個周期,壹列稱為壹個族。
原子半徑由左到右依次減小,上到下依次增大。
在化學教科書和字典中,都附有壹張“元素周期表(英文:the periodic table)”。這張表揭示了物質世界的秘密,把壹些看來似乎互不相關的元素統壹起來,組成了壹個完整的自然體系。它的發明,是近代化學史上的壹個創舉,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壹縱行,編制出第壹張元素周期表。元素周期表揭示了化學元素之間的內在聯系,使其構成了壹個完整的體系,成為化學發展史上的重要裏程碑之壹。
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系:
質子數=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射線X,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。
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壹個縱列。每壹種元素都有壹個序號,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。表中壹橫行稱為壹個周期,壹列稱為壹個族。
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壹行,將最外層電子數相同的元素放在同壹列。
元素周期表有7個周期,16個族。每壹個橫行叫作壹個周期,每壹個縱行叫作壹個族(VIII B族包含三個縱列)。這7個周期又可分成短周期(1、2、3)、長周期(4、5、6、7)。***有16個族,從左到右每個縱列算壹族(VIII B族除外)。例如:氫屬於I A族元素,而氦屬於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構,也顯示了元素性質的遞變規律和元素之間的內在聯系。使其構成了壹個完整的體系稱為化學發展的重要裏程碑之壹。
同壹周期內,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(第壹周期除外,第二周期的O、F元素除外)。
同壹族中,由上而下,最外層電子數相同,核外電子層數逐漸增多,原子半徑增大,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。
2015年12月31日美國《科學新聞》雙周刊網站發表了題為《四種元素在元素周期表上獲得永久席位》的報道。國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)宣布俄羅斯和美國的研究團隊已獲得充分的證據,證明其發現了115、117和 118號元素。
此外,該聯合會已認可日本理化學研究所的科研人員發現了113號元素。兩個研究團隊通過讓質量較輕的核子相互撞擊,並跟蹤其後產生的放射性超重元素的衰變情況,合成了上述四種元素。IUPAC執行理事林恩·瑟比說,有關確認新元素的報告將於2016年初公布。
官方對這些元素的認可意味著它們的發現者有權為其命名並設計符號。113號元素將成為首個由亞洲人發現並命名的元素,於2016年6月正式命名為Nihonium,符號Nh。
2015年12月30日,國際純粹與應用化學聯合會宣布第113,115,117,118號元素存在,它們將由日本、俄羅斯和美國科學家命名。IUPAC官方宣布,元素周期表已經加入4個新元素。
2016年6月8日,國際純粹與應用化學聯合會宣布,將合成化學元素第113號(縮寫為Nh)、115號(Mc)、117號(Ts)和118號(Og)提名為化學新元素 。
參考資料: